现代分离纯化技术

抗生素类生产：内酰胺类、大环内酯类、林可 霉素类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含 氮杂环类及其它新抗生素的分离、提纯
中药新药研发：丹参总酚酸 、红花总黄色素、 管花肉苁蓉总苯乙醇苷等


中药和天然药物生产：人参总皂苷、三七总皂 苷、银杏叶总黄酮、喜树碱、苦参碱等
5．根据物质离解程度不同分离进行分离
4
提取溶剂的选择 根据相似相溶原理，极性化合物倾向于 溶于极性溶剂，非极性化合物倾向于溶 于非极性溶剂，分子量太大的化合物往 往不溶于任何溶剂。
水 乙醇
5
溶剂提取的方式
索氏提取器
煎煮法
回流提取
渗漉提取
连续回流提取
6
2. 辅助提取技术
超声波清洗仪
微波炉
7
3. 酶法提取技术
生物酶解机理 1.植物细胞壁构成 由纤维素、半纤维素、果胶质等物质构成； 具有一定硬度的固体结构，是提取植物有效成 分的主要屏障。 2.酶法提取原理 有效成分如生物碱类、苷类、挥发油、蒽醌类、 有机酸、蛋白质、氨基酸、糖类等大部分存在 于细胞壁内，少量存在于细胞间隙。

3、大孔吸附树脂有机残留物的检测

检测方法：GC、UV
限量标准：SDA规定苯乙烯骨架型大孔 吸附树脂残留物检查项目暂定为：苯不 得超过2ppm、甲苯、二甲苯、苯乙烯、 烷烃类、二乙基苯类（二乙烯基）等不 得超过20ppm。
三、大孔树脂在医药领域中的应用

食品工业：番茄红素、紫草色素、甜菊糖等
73 66
Ds2
Ds5
苯乙烯
苯乙烯
非极性
非极性
642
415
59
104
型号 Dm2 Dm5 X-5
生产企业 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂
树脂骨架 α -甲基 苯乙烯 α -甲基 苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯
——离子交换法

离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱 含水流动相通过树脂 可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到 树脂上 中性及无交换离子的成分流出 将吸附到柱上的成分洗脱下来

分离 提取后通过减压、升温的方法使SF变成普通 气体，被萃取物则自动完全或基本析出，达到分 离。
15
16
超临界CO2流体的特性

临界温度为31.1℃，临界压力为7.2MPa， 临界条件容易达到。 化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性 好。 价格便宜，纯度高，容易获得。


17
超 临 界 流 体 萃 取 的 应 用
对非极性成分吸附强
溶剂极性
吸附剂对溶质的吸附力
溶质可被极性弱的溶剂洗脱
22
4．根据物质分子大小差异进行分离
（1）凝胶滤过法


凝胶三维网状结构的分子筛作用
按分子量由大到小的顺序分离
23
第一部分 中药药效物质提取、分离与纯化的新技术、新工艺
（2）膜技术
24
显微镜下的膜
25
工 业 应 用 的 反 渗 透 装 置



7、当前国产树脂存在的主要问题
(1)商品树脂的有机残留物高，预处理难度大；
(2)树脂强度差，使用过程中破碎严重，使用寿命 短； (3)树脂粒径分布广，分离效果差； (4)同一生产企业生产的同一型号树脂，各批之间 比表面积和功能基团含量差别大，在中药成分 纯化中重现性差。
二、大孔吸附树脂的预处理、再生及有 机残留物的检测

缺点：


溶剂用量大：20～30BV
树脂预处理时间长：2～3天

环境污染较大 ：
2、大孔吸附树脂的再生

简单再生：用不同浓度的溶剂按极性从 大到小梯度洗脱，再用2~3 BV的稀酸和 稀碱溶液浸泡洗脱，水洗至pH值中性即 可使用。 强化再生：先用不同浓度的有机溶剂洗 脱后，再反复用大体积稀酸、稀碱溶液 交替强化洗脱后水洗至pH值中性，即可 使用。

1 、对有机物的选择性良好，无机盐存在非但不 干扰吸附反而有利于吸附。 2 、吸附剂的物理、化学稳定性高，机械强度好， 经久耐用。 3 、再生容易，一般用水、稀酸、稀碱加低碳醇、 酮等有机溶剂洗脱即可。 4 、根据不同要求，选择不同树脂品种，可适用 多种化合物。 5、一般系小球状，液体阻力较小，使用方便。 6、树脂脱色能力强，效果接近活性炭。
CH CH2 CH CH2 聚合
非极性树脂
＋
CH CH2 CH CH2 CH CH2 O CH3 O C C CH3 CH2 C N
弱极性和 极性树脂
＋
＋
CH CH2
或 O C
CH CH2
聚合
3、三菱化成的大孔吸附树脂
聚苯乙烯系列合成树脂：
Diaion: HP20, HP21 Sepabeads: SP825, SP850
医药工业 化学工业
中草药提取
酶，纤维素精制 金属离子萃取
烃类分离
共沸物分离 高分子化合物分离 植物油脂萃取
食品工业
酒花萃取 植物色素提取 天然香料萃取 化妆品原料提取精制
18
化妆品香料
二、天然化学成分的分离方法
分离依据：共存成分的性质差异

1. 溶解度差异


2. 分配系数不同
3. 吸附性差异


C O CH3 OCH3



3、主要理化性质 大孔吸附树脂是一种具有大孔网状结构 的高分子吸附剂。 性状：白色、乳白色至微黄色颗粒 粒度：20~60目。 稳定性：不溶于水、酸、碱及有机溶剂， 加热不溶，可在150℃以下使用。 含水量：40~75%。
4、大孔吸附树脂的主要特点




β=KA / KB （KA KB ）
上层 下层
β100 10β100 β2 β1
1次萃取，基本分离 1012次 100次以上 无法分离
21
3. 根据物质吸附性差异进行分离
——物理吸附的基本规律 极性相似者易于吸附
极性吸附剂：硅胶、氧化铝
对极性物质亲和力强 溶剂极性 吸附剂对溶质的吸附力 溶质可被极性强的溶剂洗脱 非极性吸附剂：活性炭
极性 非极性 非极性 非极性
比表面积 （m2/g） 266 413 500-600
孔径 24 32 290
D-3520
D-4006 H-107 AB-8 NKA-9 NKA-Ⅱ S-8
非极性
非极性
480-520
400-440
85-90
65-75
非极性 1000-1300 弱极性 极性 极性 极性 100-120 280-300 480-520 130-140 250-290 155-165
4．分子大小差异
5．离解程度不同
19
1. 根据物质的溶解度差异进行分离

调节温度（如结晶） 改变混合溶剂的极性（水提醇沉、醇提水沉、 醇醚法等）

调节PH（酸提碱沉、碱提酸沉） 加入某种沉淀试剂
20
2. 根据物质在两相溶剂中的分配系数不同进行 分离


分配系数K
分离因子β
K=CU / CL
苯乙烯
苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯
南开大学化工厂
南开大学化工厂
6、大孔吸附树脂对有机成分的分离、 纯化原理

分离原理：主要为吸附作用；其次为分子筛作 用。
不同极性、不同孔径的树脂对不同种类的化合 物的选择性不同 对于分子量相似的化合物：极性越小，吸附能 力越强，则越难洗脱下来；极性越大，吸附能 力越弱，则越易洗脱下来。 对于极性相似的化合物：分子量越大，越易洗 脱下来。
极性 非极性 非极性
比表面积 （m2/g）
孔径
D2
D3 D4 D5 D6 D8
乙基苯乙烯
乙基苯乙烯 乙基苯乙烯 乙基苯乙烯 乙基苯乙烯 乙基苯乙烯
非极性
非极性 非极性 非极性 非极性 非极性
382
133
南开大学化工厂
南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂
466 712
1、树脂的预处理

预处理的方法：回流法、渗漉法和水蒸 气蒸馏法等 预处理溶剂：乙醇、甲醇、丙酮、异丙 醇及稀酸、稀碱溶液


传统渗漉法： 有机溶剂浸泡12小时→洗脱2~3倍柱体积 （BV）→浸泡3~5小时，洗脱→浸泡，洗脱 →加2~5%盐酸浸泡，洗脱→水洗至PH值中 性→加2~5%氢氧化钠浸泡，洗脱→水洗至 PH值中性。
450-550 500-600 550-580 600-650
SIP-1200
SIP-1300 SIP-1400 上试101
120
60 70
上试102
上试401 上试402
苯乙烯
苯乙烯 苯乙烯
型号 南大3520 D1
生产企业 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂 南开大学化工厂
树脂骨架 苯乙烯 乙基苯乙烯
5、国产大孔吸附树脂的主要型号及生产企业
型号 生产企业
沧州宝恩化工 有限公司 沧州宝恩化工 有限公司 沧州宝恩化工 有限公司 沧州宝恩化工 有限公司 沧州宝恩化工 有限公司
树脂骨架
极性
比表面积 （m2/g）
孔径
HPD100 HPD300
苯乙烯
非极性
550 650
35 27
苯乙烯
非极性
HPD400
HPD500 HPD600
苯乙烯
弱极性
550
520 610
83
48 28
苯乙烯
弱极性
苯乙烯
极性
型号
生产企业 天津农药厂 天津农药厂 天津农药厂 天津试剂二厂
树脂骨架
极性
比表面积 （m2/g）
孔径
D101 D201 D301
苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯 苯乙烯
非极性 弱极性
弱极性
非极性 强极性 590
GDX-104 GDX-401 GDX-501 GDX-601
Sepabeads: SP70, SP700
Br
Br
修饰的聚苯乙烯系列合成树 脂:
Sepabeads: SP207
OCH3 CH3 C O CH3 CH3 C O OCH3
Br Br Br Br
O C O CH2 CH2 O O C CH3
异丁烯系列合成树脂:
Diaion: HP2MG
OCH3 CH3 C O
13
5. 超临界萃取技术

超临界流体(SCF)是 指在临界温度（Tc） 和临界压力(Pv)以上， 以流体形式存在的物 质。 向该状态气体加 压,气体不会液化,只 是密度增大,具有类 似液态性质,同时具 有气体性能.
14

提取
SCF具有良好的溶剂性能和穿透性能，因而 表现出良好的萃取性能。 SCF的密度和介电常数随着密闭体系压力的增 加而增加，极性增大，利用程序升压可将不同极 性的成分有选择地溶解提取出来。
天津试剂二厂
乙烯、吡啶 天津试剂二厂
370 80 90
含氮
极性ห้องสมุดไป่ตู้强极性
天津试剂二厂
强极性基团
型号
SIP-1100
生产企业
上海医药工业 研究院 上海医药工业 研究院 上海医药工业 研究院 上海医药工业 研究院 上海试剂厂 上海试剂厂 上海试剂厂 上海试剂厂
树脂骨架
极性
比表面积 （m2/g）
孔径
90
非极性 非极性 非极性 非极性 苯乙烯 非极性 非极性 非极性 非极性
现代分离纯化技术
1
本章内容
一、天然化学成分的提取技术
二、天然化学成分的分离方法
2
一、天然化学成分的提取技术

溶剂提取法


微波辅助提取技术
超声波辅助萃取技术 酶法提取技术 升华法 /压榨法 超临界流体萃取法
分子蒸馏技术
水蒸气蒸馏技术
3
1、溶剂提取法
根据被提取成分在不同溶剂中的 溶解度不同，选用对有效成分溶解度 大，对杂质成分溶解度小的溶剂，从 而将有效成分从植物组织中溶解出来。

10
4. 水蒸气蒸馏法
原理: 道尔顿分压定律 混合液体的两个不同组分，在一定温度时 都有各自的蒸气压，其蒸气压的大小与各组分 单独存在的蒸气压一样，整个体系的蒸气压为
各组分的饱和蒸气压之和，即：
p = pA + pB
11
12
常压下用水蒸气蒸馏时，植物原料中的挥 发油等因受热扩散而成为气相，因此具有一定 的蒸气压。 因p = p 水+ p有，当p=大气压时，混合 物沸腾，此时p 水﹤ p ，即混合物在低于 100℃以下沸腾，有机物与水一起蒸出来。冷 凝后分层，即得有机物。 因此，对于那些热稳定性较差和高温下要 分解的化合物的分离，水蒸气蒸馏是一种有效 的方法。
26
微滤（≥0.1m）、超滤（10～100nm）、纳滤 （1～10nm）、 反渗透（≤1nm）
27
大孔吸附树脂分离法
一、大孔吸附树脂简介
1、大孔吸附树脂的合成与基本骨架
CH CH2 CH CH2
m
＋
n
CH CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
2、国产树脂的主要类型
骨架结构：苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、异丁烯等 交联剂：二乙烯苯等 致孔剂：甲苯、石蜡、汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等 分散剂：明胶等
8

破坏细胞壁结构 选用适当的酶作用于植物材料，将细胞壁的 组成成分水解或降解,破坏细胞壁的致密构 造，从而减小了传质阻力，有利于溶剂对有 效成分的溶出。

酶法除杂 选择适当的酶类，使提取液中的蛋白质、果 胶、淀粉等杂质降解或除去，同时可提高有 效成分的溶出率。
9
植物提取中常用酶类


纤维素酶
半纤维素酶 果胶酶