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1、综合化学实验天然产综合化学实验天然产物提取物提取第1页，共79页，编辑于2022年，星期二1 1 天然产物的提取方法天然产物的提取方法2 2 天然产物的分离纯化方法天然产物的分离纯化方法 3 3 天然产物的化学成分鉴定及结构表征天然产物的化学成分鉴定及结构表征 本章基本内容本章基本内容第2页，共79页，编辑于2022年，星期二天然产物有效成分的提取、分离、鉴定及结构表征是研究天然产物中有效成分时必不可少的内容。研究天然产物的有效成分时，首先要将其中的有效成分提取出来，但多数是得到多种成分的混合物，因此要经过一系列的分离，只有在得到单一组分（单体）后，才可以进行成分的结构分析和表征。提取与分离方
2、法都有多种，可根据自己具有的条件来选择，而结构表征则较为复杂，所用仪器设备往往很特殊和昂贵。本课程仅介绍常用方法。第3页，共79页，编辑于2022年，星期二1 1 天然产物的提取方法天然产物的提取方法天然产物中有效成分的提取方法很多，而且大多方法简单易做。天然产物中有效成分的提取方法很多，而且大多方法简单易做。常用的主要有如下五大类：常用的主要有如下五大类：压榨法压榨法 溶剂提取法溶剂提取法 提取方法类型提取方法类型 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 升华法升华法 超临界流体萃取法超临界流体萃取法 第4页，共79页，编辑于2022年，星期二通过压榨的方法提取有效成分，是一种单纯的物理操作过程。优点：方
3、法简单、操作方便、不破坏有效成分的性质。缺点：提取得到混合物，杂 质多、成分复杂，提取不完全，得率低；此法用于新鲜原料中成分的提取。如：从新鲜桔皮中榨取香精油、大豆榨油等。日常的榨油、甘蔗榨汁、果蔬榨汁等也是。2.1.1 2.1.1 压榨法压榨法简易压榨设备第5页，共79页，编辑于2022年，星期二1.2 1.2 溶剂提取法溶剂提取法 天然物中有效成分提取最常用的方法天然物中有效成分提取最常用的方法（一）溶剂提取法原理（一）溶剂提取法原理“相似相溶相似相溶”选用什么样的溶剂？取决于被提取成分的选用什么样的溶剂？取决于被提取成分的 化学结构、溶解性及溶剂的性质。化学结构、溶解性及溶剂的性质。但应
4、注意：但应注意：乙醇、甲醇虽然属于亲水性溶剂，可与水混溶，但很多亲脂性成分可溶乙醇、甲醇虽然属于亲水性溶剂，可与水混溶，但很多亲脂性成分可溶于乙醇、甲醇，所以乙醇或甲醇提取液中既有水溶性成分，也有很多于乙醇、甲醇，所以乙醇或甲醇提取液中既有水溶性成分，也有很多脂溶性成分脂溶性成分乙醇或甲醇中可加入水配成不同浓度的乙醇或甲醇，根据提取成分的乙醇或甲醇中可加入水配成不同浓度的乙醇或甲醇，根据提取成分的情况可选用适当浓度的醇进行提取。情况可选用适当浓度的醇进行提取。第6页，共79页，编辑于2022年，星期二常用溶剂的分类常用溶剂的分类可分为三类1.强极性溶剂（水及酸水或碱水等）适合提取无机盐、可溶性
5、糖、多酚类、氨基酸、水溶性蛋白质、有机酸盐、生物碱盐、苷类等。2.弱极性溶剂（亲水性有机溶剂）如甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、丙酮(Me2CO)适合提取极性小的成分，但渗透性差，易燃、易挥发，常有毒性；样品中水分多则提取效果差。第7页，共79页，编辑于2022年，星期二3.非极性溶剂（亲脂性有机溶剂）如乙醚（Et2O）、氯仿（CHCl3）、乙酸乙酯（EtOAc）、苯、石油醚、环己烷等适合提取：除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉与部分多糖外，大多可溶；部分脂溶成分亦可溶。通过调节乙醇浓度、加酸、加碱可改变分离效果。常见溶剂极性的强弱顺序：石油醚苯乙醚氯仿乙酸乙酯 丙酮乙醇甲醇水酸水或碱水8常用溶
6、剂的分类常用溶剂的分类第8页，共79页，编辑于2022年，星期二影响提取效率的因素影响提取效率的因素影响提取效率的因素影响提取效率的因素 溶剂类型溶剂类型原料的粉碎度原料的粉碎度提取时间提取时间提取温度提取温度提取次数提取次数固液比固液比设备条件设备条件第9页，共79页，编辑于2022年，星期二溶剂提取法的操作方式溶剂提取法的操作方式通常是用极性不同的溶剂对原料分别进行多次提取（一般通常是用极性不同的溶剂对原料分别进行多次提取（一般2 23 3次）次）具体做法一般为：先用非极性溶剂提取，再用弱极性溶剂提取，具体做法一般为：先用非极性溶剂提取，再用弱极性溶剂提取，最后用强极性溶剂提取。最后用强极
7、性溶剂提取。常用操作方式常用操作方式浸渍浸渍渗漉渗漉煎煮煎煮回流提取回流提取连续回流提取连续回流提取第10页，共79页，编辑于2022年，星期二1.1.浸渍：浸渍：操作方法：操作方法：将处理将处理（挑选、清洗、粉碎等）（挑选、清洗、粉碎等）过的原料，用适当的过的原料，用适当的溶剂在溶剂在常温或加热常温或加热（一般为（一般为60608080）的条件下）的条件下浸泡浸泡以溶出其以溶出其中成分。中成分。适用情况：适用情况：适用于较易提取的、有效成分遇热易破坏以及含多量淀粉、适用于较易提取的、有效成分遇热易破坏以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质的天然物的提取。树胶、果胶、粘液质的天然物的提取。特点：特
8、点：浸出率较差，特别是用水为溶剂，其提取液易于发霉变质，须注浸出率较差，特别是用水为溶剂，其提取液易于发霉变质，须注意加入适当的防腐剂。意加入适当的防腐剂。第11页，共79页，编辑于2022年，星期二2.2.渗漉：渗漉：操作方法：向原料粗粉中不断添加溶剂，使其渗过原料，从渗漉筒下端操作方法：向原料粗粉中不断添加溶剂，使其渗过原料，从渗漉筒下端出口流出浸出液的一种浸出方法。出口流出浸出液的一种浸出方法。当溶剂渗进原料溶出成分比重加大而当溶剂渗进原料溶出成分比重加大而向下移动时，上层的溶液或稀浸出液便向下移动时，上层的溶液或稀浸出液便置换其位置，造成良好的浓度差，使扩置换其位置，造成良好的浓度差，
9、使扩散能较好地进行，散能较好地进行，特点：特点：浸出效率较高，浸出液较澄浸出效率较高，浸出液较澄清。清。溶剂消耗量大、费时长。溶剂消耗量大、费时长。第12页，共79页，编辑于2022年，星期二3.3.煎煮：煎煮：操作方法：操作方法：将天然物原料粗粉加水加热煮沸，使其成分提取出来将天然物原料粗粉加水加热煮沸，使其成分提取出来的方法。的方法。特点：特点：此法简便，原料中大部分成分可被不同程度地提此法简便，原料中大部分成分可被不同程度地提出，但含挥发性成分及有效成分遇热易破坏的原料不出，但含挥发性成分及有效成分遇热易破坏的原料不宜用此法，对含有多糖类原料，煎煮后，溶液比较粘宜用此法，对含有多糖类原料
10、，煎煮后，溶液比较粘稠，过滤比较困难。稠，过滤比较困难。4.4.回流提取：回流提取：操作方法：操作方法：用易挥发的有机溶剂加热回流提取。用易挥发的有机溶剂加热回流提取。特点：特点：溶剂消耗较少，浸出效率较高。但受热易破坏的成分不溶剂消耗较少，浸出效率较高。但受热易破坏的成分不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作较麻烦。宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作较麻烦。第13页，共79页，编辑于2022年，星期二5.5.连续回流提取：连续回流提取：为了弥补回流提取法中需要溶剂为了弥补回流提取法中需要溶剂量较大、操作较麻烦的不足，量较大、操作较麻烦的不足，可采用连续回流提取法。可采用连续回流提取法。实验室常用实
11、验室常用脂肪提取器脂肪提取器或称或称索氏提索氏提取器取器。特点特点：节约溶剂，提取率高；但：节约溶剂，提取率高；但提取液受热时间长，受热易分提取液受热时间长，受热易分解的成分不宜用此法。解的成分不宜用此法。第14页，共79页，编辑于2022年，星期二溶剂提取法中的辅助提取新技术溶剂提取法中的辅助提取新技术1.微波提取法微波提取法微波：频率为310831013Hz(波长1m1mm)的电磁波。原理：有效成分在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂、相互磨擦导致发热，保证能量快速传递与充分利用，实现组分的快速释放、溶出。特点：可透过绝缘体，不能 进入导体，能被介质吸收，且与介质极性相关。密闭式
12、微波萃取密闭式微波萃取/合成系统合成系统 工业生产用微波提取罐工业生产用微波提取罐 第15页，共79页，编辑于2022年，星期二要求：材料有一定含水量，组分对热稳定且有一定极性。优点：选择性高、重现性好、溶剂消耗少、回收率高、污染小、时间短。提取条件：溶剂(对微波透明)、功率、提取时间。应用：挥发油、苷、多糖、萜类、生物碱、黄酮、单宁、甾体、有机酸。实例：薄荷油提取。剪碎的新鲜薄荷叶放入盛有正已烷的玻璃杯中，微波提取20秒，薄荷油即释放到正已烷中。与乙醇提取法相比，产品中不含叶绿素和薄荷酮。与水蒸气蒸馏2小时及索氏提取6小时效果相当。第16页，共79页，编辑于2022年，星期二2.2.超声提取
13、法超声提取法原理：超声波为弹性机械振动波，能产生强烈振动，有高速强烈的空化效应（大量超声波作用于提取介质，振动处于稀释状态时，介质被撕裂成许多小空穴，因其瞬时闭合会产生高达几千大气压的瞬时高压）、搅拌作用，破坏材料细胞，溶剂渗入细胞中加速有效成分的溶解。特点：提取时间短，不需加热。适于小规模实验。3.3.酶法提取酶法提取植物样品中用纤维素酶破坏细胞壁，加速成分的溶出。实验室用小型超声仪实验室用小型超声仪 工业生产用超声仪工业生产用超声仪 第17页，共79页，编辑于2022年，星期二4.常温超高压技术 高压生物化学研究证明：压力达到一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生
14、物碱、低聚糖、甾、萜、维生素等小分子物质则不发生任何变化。超高压提取就是利用了超高压对生物材料的这种作用而实现有效成分提取的。植物细胞壁上有很多微孔，因此我们可以把植物细胞壁看作是由许多微孔组成的薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将通过这些微孔进入细胞内部。常温超高压提取技术可以使用多种溶剂，包括水、不同浓度的醇和其它有机溶剂，可以从不同的天然产物中提取不同性质的有效成分（如生物碱、黄酮、皂苷、多糖、挥发油）。18第18页，共79页，编辑于2022年，星期二1.3 1.3 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 此类成分的沸点多在100以上，但在100左右应有一定的蒸气压。天然物中的挥发油、某些小分子生物碱
15、（如麻黄碱、烟碱、槟榔碱）以及某些小分子的酚性物质（如牡丹酚）等的提取可采用水蒸气蒸馏。19只适用于只适用于具有挥发性具有挥发性能随水蒸气蒸出而不被破坏能随水蒸气蒸出而不被破坏与水不发生反应与水不发生反应难溶或不溶于水难溶或不溶于水 等成分的提取等成分的提取第19页，共79页，编辑于2022年，星期二20共共 水水 蒸蒸 馏馏 装装 置置第20页，共79页，编辑于2022年，星期二1.4 1.4 升华法升华法 某些固体物质某些固体物质（如水杨酸、苯甲酸、樟脑等）（如水杨酸、苯甲酸、樟脑等）受热后，在低于其熔点的受热后，在低于其熔点的温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体称
16、温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体称为升华。为升华。天然物中有一些成分具有升华性，能利用升华的方法直接从中药中天然物中有一些成分具有升华性，能利用升华的方法直接从中药中提取出来。提取出来。如从樟木中升华的樟脑，在如从樟木中升华的樟脑，在本草纲目本草纲目中已有详细记载，为世界上中已有详细记载，为世界上最早应用升华法制取药材有效成分的记述。最早应用升华法制取药材有效成分的记述。21第21页，共79页，编辑于2022年，星期二又如茶叶中的咖啡因具有升华性，又如茶叶中的咖啡因具有升华性，可将茶叶放在大小适宜的烧杯中，可将茶叶放在大小适宜的烧杯中，上面用圆底烧瓶盛水冷却，然后上
17、面用圆底烧瓶盛水冷却，然后加热，到一定温度（加热，到一定温度（178178），咖），咖啡因可凝结于烧瓶底部，成白色啡因可凝结于烧瓶底部，成白色针状结晶。针状结晶。天然物中的成分一般很少可升华。天然物中的成分一般很少可升华。22常压升华装置图常压升华装置图第22页，共79页，编辑于2022年，星期二 1、将茶叶与、将茶叶与95%乙醇回流乙醇回流2h；2、滤出茶叶，浓缩提取液至适当体积；、滤出茶叶，浓缩提取液至适当体积；3、浓缩液与生石灰粉混合，搅成浆状，用蒸发皿在蒸、浓缩液与生石灰粉混合，搅成浆状，用蒸发皿在蒸汽浴上蒸干，除去水份；汽浴上蒸干，除去水份；4、在蒸发皿上盖一张刺孔向上的滤纸，再在滤
18、纸上罩、在蒸发皿上盖一张刺孔向上的滤纸，再在滤纸上罩一个大小适合且颈部塞有棉花的漏斗；一个大小适合且颈部塞有棉花的漏斗；5、用酒精灯隔石棉网加热，适当控制温度，白色咖啡、用酒精灯隔石棉网加热，适当控制温度，白色咖啡因在滤纸上结晶。因在滤纸上结晶。实验室提取咖啡因步骤：实验室提取咖啡因步骤：第23页，共79页，编辑于2022年，星期二 第24页，共79页，编辑于2022年，星期二近年来发展起来的一种新提取方法。是利用流体在超临界下具有的气液双重性质，使物质的溶解性发生剧变，从而对成分进行提取。改变提取的温度、压力或加入夹带剂，可实现不同极性组分的分离。此法有很多优点，也有局限性，需要特殊的设备。
19、25美国美国SFT-150型超临界萃取仪型超临界萃取仪1.5 1.5 超临界流体提取超临界流体提取(SFE)(SFE)法法第25页，共79页，编辑于2022年，星期二 操作流程：操作流程：控制控制T T、p p，得得SFSF浸提，固液分离浸提，固液分离梯度减压梯度减压不同性质组分分离不同性质组分分离第26页，共79页，编辑于2022年，星期二 CO2 钢瓶钢瓶 冷温槽冷温槽 高压泵高压泵恒恒温温箱箱 控温面板控温面板 接受瓶接受瓶 流量计流量计 CO2 原料原料 玻璃珠玻璃珠 脱脂棉脱脂棉 萃取柱萃取柱 超临界超临界CO2 萃取实验装置示意图萃取实验装置示意图 第27页，共79页，编辑于202
20、2年，星期二超临界流体萃取有以下突出的优点：超临界流体萃取有以下突出的优点：(1)可以在接近室温(35-40)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的全部成分，而且能把高沸点，低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来；(2)使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物中绝无残留溶媒，同时也防止了提取过程对人体的毒害和对环境的污染，是100%的纯天然；第28页，共79页，编辑于2022年，星期二(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物的CO2-SCF流经分离器时，由于压力下降使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）
21、而立即分开，不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本；(4)CO2是一种不活泼的气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好；(5)CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；(6)通过改变温度或压力可达到萃取目的。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力也可使萃取物分离。第29页，共79页，编辑于2022年，星期二2 2 天然产物的分离纯化方法天然产物的分离纯化方法有时，天然物提取液经浓缩（或不浓缩）后，较长时间放置，就可有时，天然物提取液经浓缩（或不浓缩）后，较长时间放置，就可析出沉淀，再经重结晶可得单体成分，但这是个别
22、现象，如从槐析出沉淀，再经重结晶可得单体成分，但这是个别现象，如从槐米中提取芦丁。米中提取芦丁。如果要得到更多的成分，或者要系统地研究一种天然物中的化学成分，则如果要得到更多的成分，或者要系统地研究一种天然物中的化学成分，则需经过比较复杂的过程，一般是经过初步分离纯化，得到某一类型的总需经过比较复杂的过程，一般是经过初步分离纯化，得到某一类型的总成分（混合物），或者得到极性相近的一类混合物，再经过进一步分离成分（混合物），或者得到极性相近的一类混合物，再经过进一步分离得到单体成分。得到单体成分。分离方法有很多种。分离方法有很多种。第30页，共79页，编辑于2022年，星期二31分离纯化方法类型
23、分离纯化方法类型 系统溶剂分离法系统溶剂分离法两相溶剂萃取法两相溶剂萃取法 沉淀法沉淀法盐析法盐析法分馏法分馏法结晶法结晶法色谱法（可同时进行鉴定）色谱法（可同时进行鉴定）其他新技术其他新技术第31页，共79页，编辑于2022年，星期二系统溶剂分离法系统溶剂分离法 原理：相似相溶。也用于提取！原理：相似相溶。也用于提取！较常用的做法是将天然物的乙醇或甲醇较常用的做法是将天然物的乙醇或甲醇提取液提取液适当适当浓缩浓缩后，与某种担后，与某种担体（也叫固定相，如硅藻土、硅胶等）混合均匀，体（也叫固定相，如硅藻土、硅胶等）混合均匀，干燥干燥后，用后，用极性不同的溶剂，按极性由小到大分别提取。极性不同的
24、溶剂，按极性由小到大分别提取。然后再选择适当方法进行分离。然后再选择适当方法进行分离。也可以将天然物粗粉直接用极性不同的溶剂分别提取，得各个部分。也可以将天然物粗粉直接用极性不同的溶剂分别提取，得各个部分。按溶剂的极性梯度变化或按溶剂的极性梯度变化或pHpH梯度变化操作。梯度变化操作。有效成分及较适用的提取溶剂见下表。有效成分及较适用的提取溶剂见下表。第32页，共79页，编辑于2022年，星期二有效成分及其较适用的提取溶剂有效成分及其较适用的提取溶剂成分的极性成分的极性成分的类型成分的类型提取溶剂提取溶剂强亲脂性强亲脂性（极性小）（极性小）挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾挥发油、脂肪油、蜡、
25、脂溶性色素、甾醇类、某些苷元醇类、某些苷元石油醚、己烷石油醚、己烷亲脂性亲脂性苷元、生物碱、树脂、醛、酮、醇、醌、苷元、生物碱、树脂、醛、酮、醇、醌、有机酸、某些苷类有机酸、某些苷类乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等极性极性小小中中大大某些苷类（如强心苷等）某些苷类（如强心苷等）某些苷类（如黄酮苷等）某些苷类（如黄酮苷等）某些苷类（如皂苷、蒽醌苷等）某些苷类（如皂苷、蒽醌苷等）氯仿：乙醇氯仿：乙醇（2:12:1）乙酸乙酯乙酸乙酯正丁醇正丁醇亲水性亲水性极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生物碱盐物碱盐丙酮、乙醇、甲丙酮、乙醇、甲醇醇强亲水性强亲水性蛋白质、粘液质、果胶、
26、糖类、氨基酸、蛋白质、粘液质、果胶、糖类、氨基酸、无机盐类无机盐类水水33第33页，共79页，编辑于2022年，星期二两相溶剂萃取法两相溶剂萃取法原理：相似相溶。原理：相似相溶。为液为液-液两相！液两相！萃取法是利用混合物中各成分在互不混溶的溶剂中分配系数不萃取法是利用混合物中各成分在互不混溶的溶剂中分配系数不同而分离的方法。同而分离的方法。可将被分离物溶于水中，用与水不混溶的有机溶剂进行萃取，也可将被可将被分离物溶于水中，用与水不混溶的有机溶剂进行萃取，也可将被分离物溶在与水不混溶的有机溶剂中，用适当分离物溶在与水不混溶的有机溶剂中，用适当pHpH的水液进行萃取，的水液进行萃取，达到分离的目
27、的。达到分离的目的。又有多种具体操作方法。又有多种具体操作方法。第34页，共79页，编辑于2022年，星期二(一一)简单萃取法简单萃取法常采用的方法是将水提取液适当浓缩，或将乙醇（甲醇）提取液适当浓缩，回收醇后，加入适量水，用极性不同的与水不混溶的有机溶剂，极性由小到大，分别进行萃取，分别回收溶剂得到极性不同的萃取物。如选用石油醚（或己烷）、氯仿（或乙醚）、乙酸乙酯、正丁醇，分别进行萃取，在某些情况下也可只选12种溶剂进行萃取。分离碱性成分（生物碱）或酸性成分，可调节溶液的pH值后再进行萃取是常用的方法。操作简单，一般用分液漏斗即可进行！但效率低。35第35页，共79页，编辑于2022年，星期
28、二36萃萃 取取 分分 液液 倒转分液漏斗倒转分液漏斗 分 液 漏 斗 架振 荡第36页，共79页，编辑于2022年，星期二(二二)连续萃取法连续萃取法为克服使用分液漏斗多次萃取的操作麻烦，可采用连续萃取器。这一仪器利用两溶剂的比重不同，自然分层和分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。选择连续萃取法时，需视所用溶剂的比重大于或小于被提取的水溶液比重的情况，而采用不同式样的仪器。37轻溶剂轻溶剂上上行行重溶剂重溶剂下下行行第37页，共79页，编辑于2022年，星期二(三三)pH)pH梯度萃取法梯度萃取法用pH不同的溶剂依一定pH变化次序（升高或降低）对提取物进行萃取。此法是分离生物碱类成分、酸性及
29、酚性成分的一种常用方法。是利用被分离成分的碱性或酸性不同而采用的方法（详见生物碱、黄酮、蒽醌类成分的分离）。38(四）液滴逆流分配法（液滴逆流色谱法）四）液滴逆流分配法（液滴逆流色谱法）此法需特殊的仪器，多用于极性较大的成分的分离，关键是选择好固定相和流动相。液滴逆流分配法的操作流程如下图：第38页，共79页，编辑于2022年，星期二39液滴逆流分配法流程示意图：液滴逆流分配法流程示意图：第39页，共79页，编辑于2022年，星期二（五）高速逆流色谱法（五）高速逆流色谱法（HSCCC)HSCCC)2020世纪世纪8080年代发展起来的现代分离制备年代发展起来的现代分离制备技术。技术。建立在一种
30、特殊的流体动力学基础建立在一种特殊的流体动力学基础上，利用螺旋管的高速行星式运上，利用螺旋管的高速行星式运动产生的不对称离心力场，实现动产生的不对称离心力场，实现两相溶剂体系的充分保留和有效两相溶剂体系的充分保留和有效混合及分配，从而实现物质在两混合及分配，从而实现物质在两相溶剂中的高效分离。相溶剂中的高效分离。是目前应用最广的逆流色谱（是目前应用最广的逆流色谱（CCCCCC）技术。技术。40国产国产第40页，共79页，编辑于2022年，星期二特点：特点：1.操作简单易行：无需对样品进行复杂的处理，分离成分可在线检测，可与灵敏度高的检测技术联用，方便、快捷、准确；2.应用范围广：两相溶剂体系是
31、任意的，通过调整两相溶剂体系，可适用于各种化合物的分离；3.无需固体载体：不会出现吸附、污染、峰形拖尾及样品损失；4.产品纯度高：可分离得到纯度高于90%的产品；5.适用于制备型分离：获得大量产品。41第41页，共79页，编辑于2022年，星期二42外观工作原理内部结构第42页，共79页，编辑于2022年，星期二43第43页，共79页，编辑于2022年，星期二44第44页，共79页，编辑于2022年，星期二影响因素：影响因素：转速、流动相流速、进样体积等是影响分离效果的主要因素1.转速越高，越易产生乳化现象；2.流动相流速越大，固定相损失加重；3.进样量太大，会使分离成分的峰间距变窄，峰形变宽
32、。在选定了溶剂体系后，应对上述三个仪器参数进行试验，以确定最佳分离条件（可采用正交试验法）。常用的联用检测方法有：紫外-可见检测、质谱（MS）、电子电离质谱、化学电离质谱、快速原子轰击质谱、电喷雾质谱等。45第45页，共79页，编辑于2022年，星期二沉淀法沉淀法将被分离物溶于某种溶剂中，再加入另外一种溶剂或试剂，使某种或某些成分沉淀析出，而另一些成分则保留在溶液中经过滤后达到分离的一种方法。可以使杂质沉淀析出，也可使欲得成分沉淀析出。较常用的方法是将水提取液浓缩到一定程度后，加入浓乙醇使含醇量达到一定浓度，使一些成分析出沉淀，通常为5080%，具体含醇量视欲得到的成分的结构及性质而定。此法通
33、常称为“水煮醇沉法”。用此法可除去或得到多糖类等成分，如果胶提取时，从提取液中分离果胶即可用此法。46第46页，共79页，编辑于2022年，星期二（一）铅盐沉淀法（一）铅盐沉淀法铅盐法曾被应用于分离具有酸性和中性的成分，目前已较少用。具体操作方法:在中性醋酸铅沉淀部分可得到含羧基及邻二酚羟基的成分，如有机酸、粘液质、鞣质、某些黄酮等。碱式醋酸铅沉淀部分得到只有一个酚羟基的成分以及中性皂苷等。经碱或醋酸铅沉淀后的水或醇液中有中性成分。因铅对人有害，生产中最好不用此法。（二）特殊试剂沉淀法（二）特殊试剂沉淀法根据被分离成分结构选用某些特殊试剂使某些成分沉淀，经分解沉淀得欲得的成分。如水溶性生物碱的
34、分离常用雷氏盐(二氨基四硫代氰酸铬铵、硫氰化铬铵、利英钠壳盐 )沉淀法。第47页，共79页，编辑于2022年，星期二盐析法盐析法盐析法是在天然物水提液中，加入无机盐至一定浓度，或达饱和状态，可使某些成分在水中溶解度降低，从而与水溶性大的杂质分离。常用作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。例如自黄藤中提取掌叶防己碱，自三颗针中提取小檗碱在生产上都是用氯化钠或硫酸铵盐析制备。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大，在提取时，亦往往先在水提取液中加入一定量的食盐，再用有机溶剂提取。第48页，共79页，编辑于2022年，星期二分馏法分馏法对于能够完全互溶的液体系统，可利用各成分沸
35、点的不同而采用分馏法（有机实验常用），天然物化学成分的研究工作中，挥发油及一些液体生物碱的分离即常用分馏法。例如毒芹总碱中的毒芹碱和羟基毒芹碱，前者沸点为166167，后者为226，彼此相差较远，即可利用其沸点的不同通过分馏法分离。若液体混合物沸点相差在100以上，只需将溶液重复蒸馏几次即可达到分离的目的。如沸点相差在25以下，则需采用分馏。49简单分馏装置简单分馏装置第49页，共79页，编辑于2022年，星期二结晶法结晶法结晶法是分离和精制固体成分的重 要方法之一，是利用混合物中各成 分在溶剂中的溶解度不同来达到分离的方法。具体操作：用合适的溶剂将混合物加热溶解，制成近饱和热溶液，趁热滤去杂
36、质，溶液冷却后，即析出大部分晶体，若纯度仍不能满足要求，则可用重结晶法（有机实验中用过）进一步纯化。所用的样品必须是已经用其他方法提得比较纯的，如果粗提部分的纯度很差，则很难得到结晶。有些成分的结晶若含有两种以上的成分时，就可用分步结晶法使之分离。葛根总黄酮晶体葛根总黄酮晶体第50页，共79页，编辑于2022年，星期二分步结晶法分步结晶法将提取物粗品溶于适当的溶剂，经一定处理后，使其先析出晶体，过滤后将滤液浓缩，再使其析出晶体，滤出后再浓缩滤液使其析出晶体，。如此反复操作，可达到分离目的。但各步所得晶体的纯度存在较大差距，每步常可获得一种以上的晶体。结晶的纯度可由化合物的晶形、色泽、熔点和熔距
37、、薄层色谱或纸色谱等作初步鉴定。一个单体纯化合物一般都有一定的熔点和较小的熔距，同时在薄层色谱或纸色谱中经数种不同展开剂系统检定，也为一个斑点者，一般可以认为是一个单体化合物。51第51页，共79页，编辑于2022年，星期二色谱法色谱法1.定义利用不同物质在不同相态的选择性分配，以流动相对固定相中的混合物进行洗脱，混合物中不同的物质会以不同的速度沿固定相移动，最终达到分离的效果。色谱法起源于20世纪初，又称色层法或层析法，是分离和鉴定化合物的有效方法。历史上曾经先后有两位化学家因为在色谱领域的突出贡献而获得诺贝尔化学奖，此外色谱分析方法还在12项获得诺贝尔化学奖的研究工作中起到关键作用。第52
38、页，共79页，编辑于2022年，星期二2.原理：相似相吸与相似相溶。3.操作特点：有两个相固定相和流动相。固定相多为固体(也称为担体、吸附剂），也可为液体；流动相可为液体或气体。4.两相基本形式：固-液（s-l)固-气（s-g)液-液（l l)液-气（l-g)注意：目前色谱法包含的范围很广，凡是有一个固定相和一个流动相的方法均可看作色谱法。因此，像高速逆流色谱法，虽然其两相均为液相，但也可视为色谱法。53第53页，共79页，编辑于2022年，星期二5.操作类型：很多，常用的有：纸层析：柱层析：薄层层析：气相色谱：高效液相色谱：6.在天然物分离中的应用（1）分离混合物在天然物提取物的有效部位中，
39、往往含有结构相似、理化性质相似的几种成分的混合物，用一般的化学方法很难分离，可用色谱法将它们分开。54硅胶薄层板硅胶薄层板柱色谱柱色谱天麻天麻TLC图谱图谱第54页，共79页，编辑于2022年，星期二（2）精制化合物在提取、分离得到有效成分时，往往含有少量结构类似的杂质，不易除去，也可利用色谱法除去杂质得到纯品。（3）鉴定化合物在一定条件下，纯的化合物在薄层色谱或纸色谱中都有一定的Rf值，在气相色谱和高效液相色谱中有一定的保留时间，所以利用色谱法可以鉴定化合物的纯度或利用标准品的对照来初步确定两种性质相似的化合物是否为同一物质。55薄薄层层板板在在不不同同的的层层析析缸缸中中展展开开的的方方式
40、式第55页，共79页，编辑于2022年，星期二7.色谱条件的选择由于天然物有效成分类型不同，性质各异，所以选择色谱条件是不同的。一般生物碱的分离可用硅胶或氧化铝柱色谱，对于极性较高的生物碱可用分配色谱，而对季铵型水溶性生物碱也可用分配色谱或离子交换色谱。苷类的色谱分离往往决定于苷元的性质，如皂苷、强心苷，一般可用分配色谱或硅胶吸附色谱。挥发油、甾体、萜类包括萜类内酯，往往首选氧化铝及硅胶色谱。56第56页，共79页，编辑于2022年，星期二黄酮类黄酮类化合物、化合物、鞣质鞣质等多元酚衍生物可用等多元酚衍生物可用聚酰胺聚酰胺吸附色谱。吸附色谱。有机酸有机酸、氨基酸氨基酸一般可选用一般可选用离子交
41、换离子交换色谱，有时也用色谱，有时也用分配分配色谱。色谱。有些氨基酸也可用活性炭吸附色谱。有些氨基酸也可用活性炭吸附色谱。对于对于大分子大分子化合物，如多肽、蛋白质、多糖，常用化合物，如多肽、蛋白质、多糖，常用凝胶色谱凝胶色谱。总的来说，总的来说，对非极性成分往往考虑用氧化铝或硅胶吸附色谱；对非极性成分往往考虑用氧化铝或硅胶吸附色谱；若极若极性较大则采用分配色谱或弱吸附剂吸附色谱；性较大则采用分配色谱或弱吸附剂吸附色谱；对酸性、碱性、两性成分对酸性、碱性、两性成分可采用离子交换色谱，有时也可用吸附色谱及分配色谱等可采用离子交换色谱，有时也可用吸附色谱及分配色谱等。57第57页，共79页，编辑于
42、2022年，星期二八、其他分离新技术八、其他分离新技术（一）大孔树脂吸附大孔吸附树脂是一种高聚物吸附剂，根据其孔径、比表面积及构成类型分为许多型号。20世纪60年代开发出的一类新型高分子分离材料20世纪70年代末我国有学者开始用来进行天然产物有效成分的分离纯化研究。原理：利用大孔吸附树脂的吸附性和分子筛相结合。从天然产物提取液中有选择的吸附其中的有效成分，去除杂质。特别是非极性吸附树脂，在吸附提取液中的有效成分时，主要是物理结构（如比表面积、孔径等）在起吸附作用。基本程序：天然产物提取液大孔树脂吸附有效成分乙醇溶液梯度洗脱回收溶剂提取液浸膏干燥半成品。大孔吸附树脂工艺对于富集天然产物中的黄酮类
43、、生物碱类、苷类等有效成分是卓有成效的。58第58页，共79页，编辑于2022年，星期二59全自动大孔树脂吸附机组全自动大孔树脂吸附机组 吸吸附附流流程程示示意意图图实验用色谱柱第59页，共79页，编辑于2022年，星期二（二）膜分离技术（二）膜分离技术膜分离技术（Membrane Separation Technique，MST，简称膜技术）是一项新兴的高效分离技术，已被国际公认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的一项重大高新生产技术。利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集的技术。包括超滤、微滤、纳滤和反渗
44、透等。采用膜分离技术进行浓缩，滤除提取液中水分和小分子杂质，可达到节省能耗、提高纯度的效果。60第60页，共79页，编辑于2022年，星期二（三）分子印迹技术（三）分子印迹技术分子印迹技术（Molecular Imprinting Techno-logy，MIT，也叫分子膜板技术）是20世纪末出现的一种高选择性分离技术。该技术选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体，在印迹分子周围与交联剂进行聚合，形成三维交联的聚合物网络，然后，通过合适的溶剂除去印迹分子，在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子互补的空穴。整个聚合过程可分为三步：印迹、聚合、去除印迹分子。有研究证实了MIT用于直接分离
45、、提取中草药中具有特定药效化合物的可行性。61第61页，共79页，编辑于2022年，星期二（四）分子蒸馏技术（四）分子蒸馏技术分子蒸馏是在极高的真空度下，依靠混合物分子运动平均自由程的差异，使液体在远低于沸点的温度下迅速得到分离。在高真空度下，液体分子只需很小的能量就能克服液体内部引力，离开液面而蒸发。分子蒸馏技术出现于20世纪30年代，目前在许多国家工业上得到了规模化应用。在挥发油的分离纯化中，分子蒸馏技术与超临界流体萃取合用，既能发挥超临界提油率高和充分保留挥发油有效成分的特点，又可达到分子蒸馏很好地对有效成分的纯化分离的效果。62第62页，共79页，编辑于2022年，星期二63分子蒸馏工
46、业设备分子蒸馏工业设备分子蒸馏流程分子蒸馏流程第63页，共79页，编辑于2022年，星期二 3 3 天然产物的天然产物的化学成分鉴定及结构表征化学成分鉴定及结构表征 鉴定天然产物所需做的工作：鉴定天然产物所需做的工作：1、元素分析：由哪些元素组成，各占多少。2、物理常数：熔、沸点3、比旋光度4、分子量测定：凝胶过滤法、光散射法、粘度测定法、MS等方法5、结构测定法：红外光谱、核磁共振（13C谱、1H谱和二维谱）第64页，共79页，编辑于2022年，星期二化学成分特别是有效成分的鉴定（检测）与结构表征是天然物成分研究的重要步骤。如果不能鉴定结构，说明研究天然物化学成分没有结果，也就谈不上更进一步
47、的研究，如药物代谢动力学研究、构效关系研究、结构修饰与改造研究等。65红红 外外 分分 光光 光光 度度 计计显显微微熔熔点点仪仪第65页，共79页，编辑于2022年，星期二3.1 3.1 化学成分鉴定的一般方法化学成分鉴定的一般方法在提取和分离时，必须知道原料或提取混合物中是否含有目的成分及其含量的多少！常用的检测鉴定方法主要有：紫外-可见光谱扫描法（单体）薄板层析法（对照）气相或液相色谱法（对照）高速逆流色谱法（对照）红外（对照）等也可采用一些特有反应，如生物碱试剂、显色反应等。66UV-2450型紫外可见分光光度计分光光度计第66页，共79页，编辑于2022年，星期二3.2 3.2 化学
48、成分的鉴定程序化学成分的鉴定程序对一个化合物，一般按下列步骤进行鉴定：纯度的确定（熔、沸点，色谱）物理常数的测定（折射、旋光）化学式测定 化合物功能团和分子骨架的推定 化学结构的确定 1.纯度的确定1）观察外形、颜色是否单一纯正，晶形是否一致。2）色谱分析：薄层色谱结果为单一斑点，应注意点样量不可太小，展开剂不可只选一种。有时可用气相色谱和高效液相色谱法，结果应为单一色谱峰。67X-4/X-5显微熔点测定仪显微熔点测定仪第67页，共79页，编辑于2022年，星期二3）熔点测定：熔点距一般应小于2。2.物理常数的测定固体样品包括熔点、比旋度等；液体样品包括沸点、折光率、比旋度等。3.化学式测定采
49、用高分辨质谱法得到分子离子 峰，可直接得出化学式。如无高分辨质谱则可先测出分子量（一般用质谱），再进行元素分析测出所含元素及百分含量，求出实验式，最后计算出化学式，实验值与理论值应非常接近。68阿贝折光仪阿贝折光仪(精密型精密型)第68页，共79页，编辑于2022年，星期二 4.化合物功能团和分子骨架的推定采用的方法有计算不饱和度、化学反应、IR光谱、UV光谱、NMR谱、MS数据，综合分析；有时与已知物进行比较，以确定被测样品的基本骨架与功能团（取代基）。5.化学结构的确定通过综合分析所有波谱数据，必要时要作一些特殊的测试，如NMR中的一些新方法，甚至作射线衍射等测试，确定化学结构式。如果有可
50、能，进行人工合成，将从天然物中提取分离所得样品与人工合成品进行全面比较来证明结构式的正确性。69第69页，共79页，编辑于2022年，星期二初步推断化合初步推断化合初步推断化合初步推断化合物类型物类型物类型物类型测定分子式测定分子式结构分析结构分析结构验证结构验证确定分子确定分子主体结构主体结构测定物理常数，进行鉴别反测定物理常数，进行鉴别反应，文献调研。应，文献调研。元素分析，分子量测定元素分析，分子量测定UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS综合分析，化学沟通综合分析，化学沟通CD、ORD、2D-NMR、X-射线衍射射线衍射3.3 3.3 结构研究的主要程序结构研究的主要程序第70