1、天然药物化学天然药物化学汪俊松汪俊松 中国药科大学中国药科大学天然药物化学教研室天然药物化学教研室2022-6-222第一章第一章 总论总论3 13 23绪论绪论提取分离的方法提取分离的方法结构研究方法结构研究方法2022-6-223第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 (一一) 中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 (二二) 酸碱的影响酸碱的影响 (三三) 温度的影响温度的影响(四四) 溶剂的影响溶剂的影响 (五五) 层析的影响层析的影响2022-6-224一、概一、概 述述(一一) 中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 1. 同种植物含有多种结构类型的化学成分同种
2、植物含有多种结构类型的化学成分2. 总成分含量少而种类多总成分含量少而种类多3. 有效成分含量低有效成分含量低 2022-6-225 相关概念相关概念 （1）一次代谢产物：）一次代谢产物：也叫营养成分。指存在于生物体中也叫营养成分。指存在于生物体中的主要起营养作用的成分类型；如糖类、蛋白质、脂肪的主要起营养作用的成分类型；如糖类、蛋白质、脂肪等。等。 （2）二次代谢产物：）二次代谢产物：也叫次生成分。指由一次代谢产物也叫次生成分。指由一次代谢产物代谢所生成的物质，次生成分是植物来源中药的主要有代谢所生成的物质，次生成分是植物来源中药的主要有效成分。效成分。 （3）单体：）单体： 即化合物即化合
3、物, ,指具有一定分子量、分子式、理指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质化常数和确定的化学结构式的化学物质 。 （4）有效成分）有效成分:具有生物活性且能起到防治疾病作用的具有生物活性且能起到防治疾病作用的化学成分。化学成分。 （5）无效成分：）无效成分：没有生物活性和防病治病作用的化学成没有生物活性和防病治病作用的化学成分。分。 2022-6-226（6）有效部位：）有效部位：在中药化学中，常将含有一种在中药化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效部位。如人参总皂苷、取分离部分，称为有效
4、部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏总黄酮等。苦参总生物碱、银杏总黄酮等。 （7）有效部位群：）有效部位群：含有两类或两类以上有效部含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。位的中药提取或分离部分。 2022-6-227一、概一、概 述述 1. 立题着眼点立题着眼点 1) 为什么要立题为什么要立题 2) 怎样做怎样做 2. 了解前人的研究工作了解前人的研究工作 1) 做过研究没有做过研究没有? 2) 研究的深度和广度研究的深度和广度 3. 原植物的鉴定原植物的鉴定 1) 原植物的拉丁学名原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间采集地点和时间 3) 药及部位药及部位 4) 民间药用情况民间
5、药用情况2022-6-228二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取(一一) 常用提取方法常用提取方法 溶剂法、蒸馏法、升华法、压榨法溶剂法、蒸馏法、升华法、压榨法压榨法压榨法溶剂法溶剂法蒸馏法蒸馏法原理：与水蒸气产生共沸点原理：与水蒸气产生共沸点范围：挥发油范围：挥发油升华法升华法原理：相似者相溶原理：相似者相溶范围：所有化学成分范围：所有化学成分原理：遇热挥发，遇冷凝固原理：遇热挥发，遇冷凝固范围：游离蒽醌范围：游离蒽醌原理：机械挤压原理：机械挤压范围：新鲜药材、种籽植物油范围：新鲜药材、种籽植物油2022-6-229溶剂提取法溶剂提取法溶点溶点介电常数介电常数(20 oC)溶解度
6、溶解度溶剂溶剂/水水%水水/溶剂溶剂%30-12080.71.892.02 80 35 61 77 1182.294.344.816.02 17.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45 0.0631.4650.072 2.98 20.5 56 78 65 100 20.7 24.3 32.6 80.42022-6-2210提取溶剂提取溶剂 性能特点性能特点 适宜提取成分适宜提取成分 提取方法提取方法强极性溶剂强极性溶剂 溶解范围广溶解范围广 生物碱盐生物碱盐 穿透能力强穿透能力强 苷类苷类 水水 易得、安全易得、安全 糅质糅质 煎煮法煎煮法 糖类糖类 渗漉法渗漉法 有些脂溶性
7、成分溶解不完全有些脂溶性成分溶解不完全 氨基酸氨基酸 有些苷类成分的酶解有些苷类成分的酶解 蛋白质蛋白质 水提液易发霉、变质水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难沸点高，浓缩困难2022-6-2211 亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂（和水可任意混溶）（和水可任意混溶） 除去多糖、除去多糖、 溶解范围广（不同浓度乙醇）溶解范围广（不同浓度乙醇） 蛋白质外蛋白质外 渗滤法（稀醇）渗滤法（稀醇） 水溶性杂质溶出少水溶性杂质溶出少 的大多数的大多数 浸渍法浸渍法 乙醇乙醇 可抑制酶的活性可抑制酶的活性 化学成分化学成分 回流法回流法 提取液不易发霉、变质提取液
8、不易发霉、变质 均可均可 连续回流法连续回流法 大部分可回收利用大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧但有挥发性、易燃烧甲醇甲醇 溶解特点与乙醇相似，但有毒溶解特点与乙醇相似，但有毒丙酮丙酮 溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，作为提取溶剂不常用；溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，作为提取溶剂不常用； 但对色素溶解性能好，在分离、精制时常用。但对色素溶解性能好，在分离、精制时常用。2022-6-2212亲脂性有机溶剂亲脂性有机溶剂 对化合物溶解选择性较强，对化合物溶解选择性较强，水溶性杂质少、易纯化水溶性杂质少、易纯化 ， 游离生物碱游离生物碱 回流法回流法挥发性大、易燃烧、有毒挥发性大、易燃烧、
9、有毒 ， 苷元苷元 连续回流法连续回流法价格昂贵，对提取设备要求高，价格昂贵，对提取设备要求高， 某些苷类某些苷类穿透力较弱，提取时间长，穿透力较弱，提取时间长，作为提取溶剂不常用。作为提取溶剂不常用。乙醚乙醚 bp. 35，极易燃，极易燃氯仿氯仿 bp. 61、d 1. 480，不易燃，毒性大，不易燃，毒性大 对生物碱溶解性好对生物碱溶解性好苯苯 bp. 80.1，毒性大，毒性大石油醚石油醚 沸程沸程 3060、6090、90120 脱脂、脱色常用脱脂、脱色常用 于甲醇、乙醇不能任意混溶于甲醇、乙醇不能任意混溶 2022-6-2213植物成分极性强弱植物成分极性强弱植物成分结构类型植物成分结
10、构类型适于提取溶剂适于提取溶剂亲脂性强亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚石油醚亲脂性亲脂性较强较强游离生物碱、苷元、甾类、萜游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸类、某些有机酸乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等极性极性中偏小中偏小某些苷类某些苷类 (如强心苷等如强心苷等)氯仿氯仿-乙醚乙醚 (2:1)中中 等等某些苷类某些苷类 (如黄酮苷类如黄酮苷类)乙酸乙酯乙酸乙酯中偏大中偏大某些苷类某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等如蒽醌苷、皂苷等)正正丁醇丁醇亲水性较强亲水性较强极性大的苷、糖类、氨基酸等极性大的苷、糖类、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇丙酮、乙醇、甲醇亲水性强亲水性强蛋白质、粘液
11、汁、糖类、氨基蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类酸、无机盐、苷类水水溶剂提取法溶剂提取法2022-6-22143. 3. 选择溶剂注意点选择溶剂注意点 1) 对有效成分溶解度大对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小对杂质溶解度小 2) 不与化学成分起化学变化不与化学成分起化学变化 3) 经济、易得、使用安全经济、易得、使用安全4. 4. 常见溶剂提取工艺常见溶剂提取工艺 1) 浸渍法浸渍法 2) 渗滤法渗滤法 3) 煎煮法煎煮法 4) 热回流提取法热回流提取法影响提取效率影响提取效率的的 因因 素素 1) 原料粉碎度原料粉碎度 2) 提取时间提取时间 3) 提取温度提取温度 4) 设备条件
12、设备条件溶剂提取法溶剂提取法2022-6-2215 1. 原理原理: 相似者相溶相似者相溶 2. 方法方法: 1) 重结晶法重结晶法 利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离 2) 混合溶剂法混合溶剂法 H2O - EtOH 、EtOH H2O 、EtOH - Et2O 粗组份粗组份 少量易溶样品溶剂少量易溶样品溶剂样品溶液样品溶液 滴加难溶样品溶剂滴加难溶样品溶剂放置放置结晶结晶 3) pH调整法调整法H+/ OH- 或 OH-/ H+4) 沉淀法沉淀法样品样品 酸水液酸水液无机酸盐无机酸盐H2OH2S有机酸盐有机酸盐重金属硫化物重金属硫化物有机酸有机酸有
13、机溶剂萃取有机溶剂萃取OH- 有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱生物碱三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制2022-6-2216 1. 原理原理: 利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不 同达到分离同达到分离 2) 分离因子（分离因子（ b b值）与分离难易的关系值）与分离难易的关系K = CU / CLb b = KA / KBK值与萃取次数成反比，即值与萃取次数成反比，即K值越大，值越大，萃取次数越少，反之越多萃取次数越少，反之越多b b值越大，越易分离；值越大，越易分离； b 1b 1时，无法分离时，无法分离1) 分配
14、系数（分配系数（K值）与萃取次数的关系值）与萃取次数的关系两相溶剂萃取法两相溶剂萃取法2022-6-2217B. Ka 与与 pKa 表示酸碱性化合物酸碱性强弱表示酸碱性化合物酸碱性强弱,而而 pH 值变化则可改变值变化则可改变化合的存在状态。化合的存在状态。HA + H2O A- + H3O+游离型游离型 B + H2O BH+ + OH -酸性物质碱性物质3) 酸碱度（酸碱度（pH值）对分配比的影响值）对分配比的影响A. A. 游离型与解离型游离型与解离型 1. 原理原理: 物质物质 因素因素KapKapH 12亲脂亲脂溶剂溶剂亲水亲水溶剂溶剂酸性物质酸性物质越大越大越小越小游离型游离型解
15、离型解离型游离型化游离型化合物分配合物分配比大比大解离型化解离型化合物分配合物分配比大比大碱性物质碱性物质越小越小越大越大解离型解离型游离型游离型液液- -液萃取法操作注意事项液萃取法操作注意事项2022-6-2218分配色谱法分配色谱法液液-液萃取与纸色谱液萃取与纸色谱以滤纸作为支持体，依靠样品在两相间的分配系数不同而达以滤纸作为支持体，依靠样品在两相间的分配系数不同而达到分离目的。到分离目的。液液-液分配柱色谱液分配柱色谱类类 型型 固定相固定相 流动相流动相 应应 用用正相色谱正相色谱 水水 BAW系统系统 极性、中极性物质分离极性、中极性物质分离（以（以PPC为例）为例）反相色谱反相色
16、谱 ODS 甲醇甲醇-水、乙腈水、乙腈-水水 最广泛，非极性、中极性最广泛，非极性、中极性 各类物质的分离各类物质的分离2022-6-22191. 吸附层析的种类吸附层析的种类 2. 物理吸附物理吸附 1）基本规律：）基本规律：“相似者易于吸附相似者易于吸附” 2）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速 3）基本原理：吸附与解吸附的往复循环）基本原理：吸附与解吸附的往复循环 4） 三要素三要素 吸附剂吸附剂 、溶质、溶质(被分离物被分离物)、溶剂、溶剂物物 理理 吸吸 附附半化学吸附半化学吸附化化 学学 吸吸 附附 固固液吸附液吸附 吸附吸附再吸附再吸附解吸解吸
17、再解吸再解吸直至分离直至分离吸附剂吸附剂溶溶 质质溶溶 剂剂强强弱弱强强强强中中弱弱弱弱中中中中极性吸附剂极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性也应越强。越强，洗脱剂的极性也应越强。非极性吸附剂非极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性越弱越强，洗脱剂的极性越弱。2022-6-22202. 物理吸附物理吸附 5）极性强弱的判断）极性强弱的判断 (与功能基的种类、数目多少和排列方式有关与功能基的种类、数目多少和排列方式有关) (1) 亲水性基团与极性成正比，亲脂性基团与极性成反比；亲水性基团与极
18、性成正比，亲脂性基团与极性成反比； (2) 游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性；游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性； 6）溶剂的极性）溶剂的极性依据介电常数来决定依据介电常数来决定2022-6-2221R COOHArOHH2OR OHNH3CHRCOOR NH2, RHN R, R NRRR CO NRRR CHOR CO RR XR CO ORR O RR H大小氨基酸CH3(CH)16COOHCHOOHHHHOOHHOHHCH2OH葡萄糖硬脂酸极性 官能团的极性强弱官能团的极性强弱2022-6-2222 化合物的极性化合物的极性v 化合物的
19、极性则由分子中所含官能团的种类、数目及排列化合物的极性则由分子中所含官能团的种类、数目及排列方式等综合因素所决定。方式等综合因素所决定。v 极性基团的数目愈多，化合物的极性越大，被吸附的性能极性基团的数目愈多，化合物的极性越大，被吸附的性能就会更大些，在同系物中碳原子数目少些，被吸附也会强就会更大些，在同系物中碳原子数目少些，被吸附也会强些。总之，只要两个成分在结构上存在差别，就有可能分些。总之，只要两个成分在结构上存在差别，就有可能分离，关键在于条件的选择。离，关键在于条件的选择。 2022-6-22233.半化学吸附半化学吸附 1）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间）基本特点：介于物理吸
20、附和化学吸附之间 2）基本原理：以氢键的形式产生吸附）基本原理：以氢键的形式产生吸附1）4.化学吸附化学吸附基本特点：有选择性、不可逆吸附基本特点：有选择性、不可逆吸附 2）基本原理：产生化学反应）基本原理：产生化学反应 (1) 酸性物质与酸性物质与Al2O3发生化学反应发生化学反应 (2) 碱性物质与硅胶发生化学反应碱性物质与硅胶发生化学反应 (3) Al2O3容易发生结构的异构化容易发生结构的异构化 3）应尽量避免）应尽量避免2022-6-2224吸附色谱吸附色谱 吸附剂吸附剂 分离原理分离原理 吸附规律吸附规律 应应 用用 硅胶硅胶 吸附原理吸附原理 弱酸性、极性吸附剂弱酸性、极性吸附剂
21、 广泛（酸、碱及广泛（酸、碱及 化合物极性越大、化合物极性越大、 中性成分均可）中性成分均可） 吸附能力强（难洗脱）吸附能力强（难洗脱） 溶剂极性越小，吸附力越强溶剂极性越小，吸附力越强 氧化铝氧化铝 吸附原理吸附原理 碱性、极性吸附剂碱性、极性吸附剂 碱性、中性成分碱性、中性成分 吸附规律同上吸附规律同上 （酸性成分与铝络合）（酸性成分与铝络合）活性炭活性炭 吸附原理吸附原理 非极性吸附剂非极性吸附剂 从稀水溶液中富集微量物质从稀水溶液中富集微量物质 吸附规律与上相反吸附规律与上相反 脱色（脂溶性色素）脱色（脂溶性色素） 2022-6-2225原理：原理： 氢键吸附及氢键吸附及“双重色谱双重
22、色谱” CH2NCCH2CH2CH2CH2CH2NCCH2HOHOHOHOCH2NCCH2CH2CH2CH2CH2NCCH2OHOO醌类，硝基化合物酚类，酸类 聚酰胺柱层析：聚酰胺柱层析：吸附色谱吸附色谱聚酰胺吸附层析聚酰胺吸附层析-洗脱剂的洗脱力由小到大为洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水水 甲醇甲醇 丙酮丙酮 NaOH液液 甲酰胺甲酰胺 20.2 105 1mg左右左右制备用高压液相色谱（制备用高压液相色谱（HPLC） 5mg中压液相色谱中压液相色谱 ( MPLC ) 5.0520.2 105 100mg低压液相色谱低压液相色谱 ( LPLC ) 10mg2022-6-2230大孔吸附树脂大孔
23、吸附树脂v吸附性吸附性 范德华引力或生成氢键的结果。范德华引力或生成氢键的结果。v筛选原理筛选原理 本身多孔性结构所决定。本身多孔性结构所决定。v由于吸附和筛选原理，有机化合物根据吸附力的由于吸附和筛选原理，有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上经一定的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。溶剂洗脱而分开。 2022-6-2231 有机物与无机物的分离有机物与无机物的分离 v 一般的吸附树脂对溶液中的无机离子没有任何吸附能力，一般的吸附树脂对溶液中的无机离子没有任何吸附能力，在吸附混合物时，有机物被树脂吸附，无机离子则随水在吸附混合物时，有机物被树脂吸附，
24、无机离子则随水流出，因而很容易将二者分离。在中药成分的提取中，流出，因而很容易将二者分离。在中药成分的提取中，此特征可使提取物中的重金属和灼烧灰分降至要求的范此特征可使提取物中的重金属和灼烧灰分降至要求的范围内。围内。大孔吸附树脂大孔吸附树脂2022-6-2232 解离物与非解离物的分离解离物与非解离物的分离 v 吸附树脂对有机解离物与非解离物的吸附能力有很大差吸附树脂对有机解离物与非解离物的吸附能力有很大差异。因此，可将二者分离。如有机酸在高异。因此，可将二者分离。如有机酸在高pHpH值成盐，很值成盐，很难被吸附，因此在碱性条件下可把有机酸分离出来。生难被吸附，因此在碱性条件下可把有机酸分离
25、出来。生物碱在酸性介质中可以成盐，因而能通过调节物碱在酸性介质中可以成盐，因而能通过调节pHpH值进行值进行分离。分离。大孔吸附树脂大孔吸附树脂2022-6-2233 一般有机物与强水溶性物质的分离一般有机物与强水溶性物质的分离 v 一般有机物，包括大多数中药有效成分，是指有一定的一般有机物，包括大多数中药有效成分，是指有一定的水溶性，但溶解度不大的物质，这些物质容易被树脂吸水溶性，但溶解度不大的物质，这些物质容易被树脂吸附。强水溶性物质如低级醇类、低级胺类、糖及多糖、附。强水溶性物质如低级醇类、低级胺类、糖及多糖、多数氨基酸、肽类、蛋白质等，难被普通吸附树脂吸附。多数氨基酸、肽类、蛋白质等，难被普通吸附树脂吸附。用普通树脂可很容易地将此两类物质分离。用普通树脂可很容易地将此两类物质分离。大孔吸附树脂大孔吸附树脂
