第三章天然产物的提取与分离

第三章天然产物的提取与分离第一节 类胡萝卜素的提取一、实验目的1. 初步了解天然化合物的提取方法。

2. 掌握薄层色谱（TLC）的原理、用途及使用方法。

二、实验原理番茄和胡萝卜中都含有番茄红素和 β-胡萝卜素，这些都属于类胡萝卜素。

它们的分子结构如下。

β-胡萝卜素分子结构利用类胡萝卜素在乙醇及石油醚中的溶解性，使番茄红素的红色素和 β-胡萝卜素的黄色素得以富集。

然后利用薄层色谱使混合物分离。

三、器材及试剂器材：50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶，250 mL 烧杯，球形冷凝管，长颈漏斗，50 mL 锥形瓶，空心塞，20 mL 量筒，2B 铅笔，厚约 2.5 mm、100 mm×30 mm 的载玻片 3 片，150 mL 广口瓶，60 mm×60 mm 载玻片，长方形滤纸，2B 铅笔，直尺。

试剂：番茄酱，95% 的乙醇，石油醚，饱和食盐水，无水硫酸镁，硅胶 G（GF254），0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液，丙酮。

四、实验内容1．提取在 50 mL（或 100 mL）圆底烧瓶中称取 4 g 克番茄酱，加入 10 mL 95% 的乙醇，水浴加热回流 3～5 min。

冷却后过滤（普通过滤），将滤纸和滤渣转移到烧瓶，再加 10 mL 的石油醚（60～90 ︒C）加热回流 3 min，过滤，合并两次的滤液，加 5 mL 饱和食盐水[1]摇匀，分出有机层，加无水硫酸镁干燥。

2．薄层层析（1）制板。

将 5 g 硅胶 G（GF254）在搅拌下慢慢加入到 12 mL 0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液中，调成糊状，然后将其倒在洁净的玻璃片上，用手轻轻振动，使涂层均匀平整，晾干。

标准：无纹路，无团粒，看不到玻璃片上薄的涂料点。

（2）活化。

薄层板经自然晾干后，再放入烘箱活化，进一步除去水分。

（3）点样。

用铅笔（最好用 2B 铅笔）在层析板上距末端 1 cm 处轻轻画一横线[2]，然后用毛细管吸取样液在横线上轻轻点样。

若颜色浅，可重复点样，需前次样点挥发干后进行。

样点直径不应超过 2 mm，否则易拖尾影响测定。

样点间距在 1～1.5 cm 为宜，太近易重叠。

（4）展开。

缸内壁贴一片环绕缸内 4/5 周长的滤纸，倒入展开剂，液面高度约 5 mm。

滤纸下面浸入展开剂（丙酮与石油醚混合液）中，盖好瓶盖，使层析缸被展开剂饱和 5～10 min。

待样点干燥后，将层析板点样一端放入层析缸中，样点不得浸泡在展开剂中，再盖好瓶盖[3]。

待展开剂上升至前沿约 1 cm 处取出，迅速在展开剂最前沿处画一横线。

晾干，量出展开剂和样点移动的距离。

（5）计算比移值 R f。

对于一种化合物，当展开条件相同时 R f 值是一个常数。

R f 可用作定性分析的依据。

本实验约需 5 h。

五、注释[1] 食盐水防止乳浊液生成。

[2] 画点样起点线时应尽量避免划破硅胶，且起点线离边缘的距离要大于展开瓶中的展开剂高度，以避免样点浸入展开剂。

[3] 开始展开后，则不能再移动展开瓶。

六、思考题1. 一根毛细管能否点多个样品？为什么？2. 展开剂的高度超过点样线，对薄层色谱有什么影响？3. 如何利用 R f 值来鉴定化合物？4. 为什么极性大的组分要用极性较大的溶剂洗脱？第二节 菠菜色素的提取和色素分离一、实验目的1. 了解薄层色谱的一般原理和意义，学习薄层色谱的操作方法。

2. 掌握天然色素的提取方法。

3. 巩固液体有机化合物的干燥、抽滤、蒸馏等基本操作。

二、实验原理绿色植物如菠菜叶中含有叶绿素（绿）、胡萝卜素（橙）和叶黄素（黄）等多种天然色素。

其结构如下。

叶绿素中 a 的含量通常是 b 的 3 倍。

尽管叶绿素分子含有一个极性基团，但大的烃基结构使它易溶于醚、石油醚等一些非极性的溶剂。

胡萝卜素是具有长链结构的共轭多烯，它有三种异构体，即 α-、β-和 γ-异构体，其中 β-异构体含量最多，也最重要。

生长期较长的绿色植物中，β-异构体的含量多达 90%。

β-异构体具有维生素 A 的生理活性，其结构是两分子维生素 A 在链端失去两分子水结合而成的。

在生物体内，β-体受酶催化即形成维生素 A。

目前 β-体已可进行工业生产，可作为维生素 A 使用，也可作为食品工业中的色素。

叶黄素是胡萝卜素的羟基衍生物，它在绿叶中的含量通常是胡萝卜素的两倍。

与胡萝卜素相比，叶黄素较易溶于醇而在石油醚中溶解度较小。

故本实验采用甲醇-石油醚的混合溶剂提取以上三种色素，然后利用薄层色谱使各组分分离。

三、器材及试剂器材：剪刀，研钵，抽滤装置，7 cm 滤纸，直形冷凝管，50 mL 圆底烧瓶，蒸馏头，温度计套管，100 ︒C温度计，25 mL、50 mL 锥形瓶，真空尾接管，空心塞，20 mL 量筒，长方形滤纸，2B 铅笔，直尺，厚约 2.5 mm、100 mm×30 mm的载玻片 3 片，150 mL 广口瓶，60 mm×60 mm 载玻片。

试剂：新鲜菠菜叶，石油醚，甲醇，无水硫酸钠，无水乙醇，丙酮，硅胶 G，0.5% 的羧甲基纤维素钠水溶液，体积比为 8∶2 的石油醚-丙酮混合液。

四、实验内容1．菠菜色素的提取方法一：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。

称取 20 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，加入 20 mL 甲醇，研磨 5 分钟，转入布氏漏斗中抽滤，保留滤液。

将布氏漏斗中的糊状物放回研钵，加入体积比为 3∶2 的石油醚-甲醇（不溶，故要分开量取）混合液 20 mL，研磨，抽滤。

用另一份 20 mL 混合液重复操作，抽干。

合并三次的滤液，转入分液漏斗，每次用 10 mL 水洗涤两次，弃去水-醇层，将石油醚层用无水硫酸钠（约 5 g）干燥后滤入蒸馏瓶中，水浴加热蒸馏至剩约 1 mL残液。

方法二：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。

称取 5 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，用 30 mL 体积比为 3∶2 的石油醚-乙醇混合液分 3次研磨，抽滤。

合并三次的滤液，转入分液漏斗，每次用 10 mL 水洗涤两次，弃去水-醇层，将石油醚层用 2 g 无水硫酸钠干燥后滤入蒸馏瓶中，水浴加热蒸馏至剩约 1 mL 残液。

方法三：将菠菜叶洗净，甩去叶面上的水珠，摊在通风橱中抽风干燥至叶面无水迹。

称取 5 g，用剪刀剪碎，置于研钵中，先用 10 mL 丙酮研磨菠菜叶，再用 10 mL 石油醚研磨，过滤，合并两次的滤液，用 2 g 无水硫酸钠除去水分，提取液避光保存。

2．薄层层析取四块显微载玻片，用硅胶 G 经 0.5% 羧甲基纤维素钠调制后制板，晾干后在 110 ︒C 活化 1 h。

点样[1]，用体积比为 8∶2 的石油醚-丙酮混合液作展开剂[2]后计算各样点的 R f 值[3]。

各样点的 R f 值因薄层厚度及活化程度不同而略有差异。

大致次序为，第一色带β-胡萝卜素（橙黄色，R f≈0.75）；第二色带叶黄素（黄色，R f≈0.7）；第三色带叶绿素 a （蓝绿色，R f≈0.67）；第四色带叶绿素 b（黄绿色，R f≈0.50）[4]。

本实验约需 7 h。

五、注释[1] 画点样起点线时应尽量避免划破硅胶，且起点线离边缘的距离要大于展开瓶中的展开剂高度，以避免样点浸入展开剂。

[2] 展开剂也可选用体积比为 1∶1 的石油醚-乙酸乙酯。

[3] 开始展开后，则不能再移动展开瓶。

[4] 实践证明：方法一和方法二中被醇洗去了姜黄素。

方法三中还有姜黄素的色班。

六、思考题1. 试比较叶绿素、叶黄素和胡萝卜素三种色素的极性，为什么胡萝卜素在薄层板上移动最快？2. 展开剂的高度超过点样线，对薄层色谱有什么影响？3. 如何利用R f值来鉴定化合物？第三节 从橙皮中提取柠檬烯一、实验目的1. 初步了解天然化合物的提取方法。

2. 掌握水蒸气蒸馏的原理、用途及操作。

二、实验原理工业上常用水蒸气蒸馏的方法从植物组织中获取挥发性成分。

这些挥发性成分的混合物统称精油，大都具有令人愉快的香味。

从柠檬、橙子和柚子等水果的果皮中提取的精油 90% 以上是柠檬烯。

它是一种单环萜，分子中有一个手性中心。

其 S-(－)-异构体存在于松针油、薄荷油中；R-(＋) 异构体存在于柠檬油、橙皮油中；外消旋体存在于香茅油中。

本实验是先用水蒸气蒸馏法把柠檬烯从橙皮中提取出来，再用二氯甲烷萃取，蒸去二氯甲烷以获得精油，然后测定其折光率和比旋光度。

柠檬烯三、器材及试剂器材：剪刀或粉碎机，250 mL 圆底烧瓶，80 cm 长的玻璃管，三通管，T 形管，弹簧夹，玻璃弯管，温度计套管（2 个），250 mL 三口烧瓶，空心塞，蒸馏头，直形冷凝管，真空尾接管，100 mL 锥形瓶，100 mL分液漏斗，10 mL 量筒，50 mL 锥形瓶，50 mL圆底烧瓶（2 个），250 mL 烧杯，100 ︒C 温度计，循环水式真空泵，末端拉成毛细管的玻璃管，克氏蒸馏头，安全瓶。

试剂：新鲜橙子皮，二氯甲烷，无水硫酸钠。

四、实验内容将 2～3 个橙子皮[1]剪成细碎的碎片，投入 250 mL 三口烧瓶中，加入约 30 mL 水，按照图 2-16 安装水蒸气蒸馏装置[2]。

松开弹簧夹，加热水蒸气发生器至水沸腾，T 形管的支管口有大量水蒸气冒出时夹紧弹簧夹，打开冷凝水，水蒸气蒸馏即开始进行，可观察到在馏出液的水面上有一层很薄的油层。

当馏出液收集约 60～70 mL 时，松开弹簧夹，然后停止加热。

将馏出液加入分液漏斗中，每次用 10 mL 二氯甲烷萃取3次。

合并萃取液，置于干燥的 50 mL 锥瓶中，加入适量无水硫酸钠干燥半小时以上。

将干燥好的溶液滤入 50 mL 蒸馏瓶中，用水浴加热蒸馏。

当二氯甲烷基本蒸完后改用水泵减压蒸馏以除去残留的二氯甲烷。

最后瓶中只留下少量橙黄色液体即为橙油。

测定橙油的折光率和比旋光度[3]。

纯粹的柠檬烯：b.p.＝176 ︒C ；0D n ＝1.472 7；20D []α＝＋125.6︒。

本实验约需 5 h 。

五、注 释[1] 橙皮最好是新鲜的。

如果没有，干的亦可，但效果较差。

[2] 也可用 500 mL 单口烧瓶加入 250 mL 水，进行直接水蒸气蒸馏。

[3] 测旋光度可将几个人所得柠檬烯合并起来，用 95% 乙醇配成 5% 溶液进行测定，用纯柠檬烯的同样浓度的溶液进行比较。

六、思考题1. 为什么要将橙皮剪碎？2. 实验中应注意哪些问题？第四节 从槐花米中提取芦丁一、实验目的1. 学习黄酮苷类化合物的提取方法。

2. 掌握趁热过滤及重结晶等基体操作。

二、实验原理芦丁又称芸香苷，有调节毛细血管壁的渗透性的作用，临床上用作毛细血管止血药，作为高血压症的辅助治疗药物。

芦丁存在于槐花米和荞麦叶中，槐花米是槐系豆科槐属植物的花蕾，含芦丁量高达 12%～16%，荞麦叶中含 8%，芦丁是黄酮类植物的一种成分，黄酮类植物成分是存在于植物界并具有以下基本结构的一类化合物：黄酮骨架就黄色色素而言，它们的分子中都有一个酮式羰基，又显黄色，所以称为黄酮。