第二章 提取分离

弱极性
强极性
弱极性 强极性
④ 化合物的极性及其强弱判断
官能团的极性强弱
官能团的种类、数目、排列方式
常见官能团的极性顺序
官能团
R-COOH
极性
大
H 2N CH COO R
CHO H OH HO H H H OH OH CH 2OH
• 或用PC法求β值，选择理想分离条件。
•
纸色谱（PC）也叫纸分配色谱（PPC， Paper Partition Chromatography）。
1 Rfa 1-Rfa = 1 r Rfb 1-Rfb Rfb (1-Rfa) Rfa (1-Rfb)
=
KA KB =
r
（ 纸层色谱定数） Rfa，Rfb为A，B两物质在PC上Rf值
强的溶解力。
• 20世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青
• 70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取 • 90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈 蒿、桑白皮中提取成分。 中 小 型
SFE
装 置 图
D. 超声提取法（ultrasonic extraction)
（1）定义：是利用超声波产生的强烈的空 化效应、机械振动、高的加速度、乳化、 扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运 动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加 速药物有效成分进入溶剂，促进提取的进
第二章 天然产物的提取分离和结构鉴定
本章内容
第一节 第二节 天然产物化学成分的预试方法 天然产物化学成分的系统分离
第三节
第四节
提取分离方法(**)
结构研究方法(*)
第一节
天然产物化学成分的预试方法
一、基本原理：是根据各成分极性的不同，先系统地分成几
个不同部分，然后利用显色反应或沉淀反应，或结合纸色谱
适用化合物 酸性、邻位酚羟基化合物，蛋白质，黏液 质，鞣质，树脂，酸性皂苷，部分黄酮 除上述物质外，还可沉淀某些苷类、碱性 较弱的生物碱等碱性物质 黄芩苷
胆固醇
雷氏铵盐 碘化钾 苦味酸、苦味酮 氯化钙、石灰 咖啡碱、明胶、蛋白
皂苷
季胺型生物碱 生物碱 生物碱 有机酸 鞣质
3. 盐析法
• 水提取液中，加入无机盐至一定浓度或达到 饱和状态，使某些成分在水中的溶解度降低 ，沉淀析出或被有机溶剂提取出的分离方法 • 常用的无机盐：NaCl、Na2SO4、MgSO4、 (NH4)2SO4等 • 例：三七皂苷乙——三七的水提液中加 MgSO4至饱和 • 小檗碱盐酸盐——三颗针根粉的稀酸提取液 中加NaCl至饱和
现代法 传统法
A. 冷提：适用于受热不稳定的成分。
浸渍法（Maceration）
渗漉法（Percolation）
优点：适用于热敏物质， 操作简单 缺点：提取效率低， 溶剂用量大
渗漉法装置图
工业生产用的渗漉装置
B. 热提：
煎煮法（Decoction） 回流法（Refluxing）
连续回流法（Continuous Refluxing）
HA达到99%解离时，pH= pKa + 2 HA达到99%游离时，pH= pKa - 2
（2）酸碱性成分的分离—pH-梯度萃取法
按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物
质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。
2. 逆流分溶法(CCD)：
多次连续液-液萃取分离过程。
特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、 不稳定物质的分离。
• 微波提取技术的原理：利用不同组分吸收微波能力 的差异，极性分子可吸收微波能，然后弛豫，以热能 形式释放，使介质内部温度迅速上升，造成内部压力 过大，导致成分溶解于溶剂中；另一方面，微波产生 的电磁场可使部分成分向萃取溶剂界面扩散，加速其 热运动。
微波提取法的特点和装置 • 优点具有穿透力强、 选择性高、加热效率 高、试剂用量少等显 著特点，而且其操作 简便、快速、节能、 高效。 • 缺点：工业化设备少、 成分变化导致生物活 性变化。
常用提取溶剂 水
大
极 性 小
甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇
亲水性有机溶剂 乙酸乙酯、氯仿、乙醚、CH2Cl2、 苯、CCl4、石油醚 亲脂性有机溶剂
小
五、有机化合物分三类： 水溶性
糖类、 氨基酸、 蛋白质、 盐类等
CHO H OH H OH H H OH OH CH2 OH
亲水性
苷类（黄酮、 三萜、甾体等 与糖的结合物）
水/醇法：沉淀除去糖类、蛋白质等水溶性杂质
醇/水法：沉淀除去树脂、叶绿素等脂溶性成分
醇/醚法或醇/丙酮法：皂苷类成分沉淀析出
（2） 改变溶液的pH
酸/碱法：生物碱类成分的分离
碱/酸法：黄酮、蒽醌类酚酸性成分的分离 等电点沉淀法：蛋白质的分离
（3）加入沉淀试剂
常用沉淀剂 中性醋酸铅 碱性醋酸铅 明矾
洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。
（2）反相色谱：固定相极性小于流动相。如HPLC
反相柱，反相板。 固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，
RP-18。亲脂性：RP-18 >RP-8 >RP-2。 流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O
洗脱顺序：极性大者先洗脱，极性小的成分后洗脱。
半化学吸附：聚酰胺对酚酸类、醌类的氢键吸附。
2. 物理吸附
（1）液-固物理吸附色谱
运用较多的一种方法，适用于很多中等分子量的 样品（分子量小于1000的低挥发性样品）的分离，尤 其是脂溶性成分。一般不适用于高分子量样品，如蛋 白质、多糖或离子型亲水化合物等的分离。
（2）吸附原理：相似相吸
（3）影响吸附过程的三要素：
行。
（2）超声提取法的特点和装置
为物理过程， 无化学反应，生物 活性不减。高能量 的超声波产生的强 大压力造成植物细 胞壁及生物体破裂， 导致胞内物质的释 放、扩散及溶解。
实验室用小型超声仪
工 业 生 产 用 超 声 仪
E. 微波提取法（microwave extraction）
• 微波：指频率在300 MHz 和300 kMHz 之间的电磁波。 具有吸收性、穿透性、反射性。
、薄板色谱，定性判断各部分中可能含有的化合物类型。 二、相似相溶的原理：极性大的成分在极性溶剂中的溶解度 大，极性小的成分则易溶于非极性溶剂(应依次由小到大)。 三、常见的溶剂极性大小关系：
石油醚< 环己烷< 苯< 二氯甲烷 (氯仿) 乙醚< 乙酸乙酯< 正丁
醇< 丙酮< 乙醇< 甲醇< 水
四、有机溶剂分三类：
B. pH值
对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可改变
它们的存在状态（游离型和解离型），分配比受 pH值的影响，因为
HA + H 2O Ka = [HA] A- + H3+O [A-] [ H 3+O]
pka = pH- log [A- ] / [HA] pH= pKa + log [A- ] / [HA]
OH
亲脂性
未成盐的生物 碱，未成苷的 黄酮、蒽醌、 甾体、萜类等
O H 2N CHC OH CH 3
OH HO O O-glc-rha OH O
COOH
O
乙醚 氯仿
第二节
天然产物化学成分的系统分离
系统分离包括粗分阶段和细分阶段：
粗分阶段主要指大类物质的分离，如皂
苷、蛋白质，也可指相似极性物质的分离；
细分阶段称为组分分离。
第三节
一
提取分离方法
有效成分的提取
二
分离与精制
一、有效成分的提取
研究准备：
品种鉴定（学名）、产地；文献工作； 已知成分：结构类型，确定提取、分离路线；
未知成分：系统预实验，活性跟踪；
（一）各种提取方法
1. 溶剂提取法
相似相溶定律
2. 水蒸气蒸馏法 3. 升华法
吸附剂（固定相），
溶质（被分离物质）， 溶剂（洗脱剂，展开剂，流动相）
（4）硅胶、氧化铝：
特点：极性吸附剂：载样量
大，吸附力强。
硅胶：酸性吸附剂，适用于中 性或酸性成分的色谱。同时硅 胶可以吸附碱性化合物。 氧化铝：带有碱性，有中性、 酸性、碱性氧化铝之分。对于 分离碱性成分颇为理想，如生 物碱。不易用于醛、酮、酸、 酚、内酯等类型的化合物分离
（5）极性吸附剂的特点
① 被分离物质吸附力与结构的关系
被分离物质极性大，吸附力强，Rf值小，洗脱难， 后被洗脱下来。
② 溶剂的极性与洗脱力的关系
洗脱剂极性越大, 洗脱力越强。 溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，但一旦加入极 性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。
③ 洗脱溶剂的选择
须根据被分离物质与所选用的吸附剂性质 将这两者结合起来考虑。 洗脱剂极性 被分离物质极性
工业生产用微波提取罐
2. 水蒸气蒸馏法 （water-steam distillation ）
适用范围：提取具有挥发性， 能随水蒸气蒸馏而不被破坏 的成分，如挥发油。
挥发油测定 冷凝
药材+水
3. 升华法（ sublimation ）
用于具有升华性的成分提取，如某些 小分子香豆素，蒽醌，樟脑等。
蒸发皿上盖上一张刺有小孔的 圆滤纸，在上面罩上干燥的玻 璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉 以减少咖啡因蒸气逸出)
1. 溶剂提取法 （solvent extraction）
（1）原理：相似相溶
（2）理想溶剂（ideal solvents ）：
对有效成分溶解度大；
对无效成分溶解度小；
与有效成分不起化学反应； 安全，成本低，易得。
（3）常用的溶剂提取法
A. 冷提法：浸渍法，渗漉法 B. 热提法：煎煮法，回流法，连续回流法 C. 超临界流体萃取法 D. 超声提取法 E. 微波提取法
下来。
（3）加压液相柱色谱法
普通柱色谱：固定相粒径大 柱效低 耗时长 溶剂用量大 加压柱色谱：固定相粒径小 柱效高 耗时短 溶剂用量小 流动相（洗脱剂）：MeOH-H2O，CH3CN-H2O
（三）物质的吸附性差别进行分离 ——吸附色谱法
1. 吸附分类：
物理吸附：无选择性的吸附，吸附－解析发生迅速 且反应可逆。吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭等； 化学吸附：不可逆性。如碱性氧化铝对酚酸性成分 的吸附，硅胶对生物碱的吸附等。
冷凝
滤纸套筒 虹吸管 样品 蒸汽上升管
回流提取法装置
索氏提取器
C. 超临界流体提取法
(supercritical fluid extraction SFE)
利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进 行提取，为20世纪8Байду номын сангаас年代迅速发展起来的一种提取方法
。20世纪90年代用于天然药化的研究。
稳定的纯的物质都可以有超临界状态（化学性质
多见于结晶法、重结晶法（纯化时常用）
结晶法分离纯化的关键：结晶溶剂的选择与结晶条件 溶剂选择的一般原则 结晶纯度的判断
不反应； 热时溶解度大，冷时溶解度较小； 结晶的形态和色泽 对杂质溶解度很大或很小； 熔点和熔距 沸点低，易挥发； 色谱法 无毒或毒性小
2. 沉淀分离法
（1） 改变溶液中混合溶剂的极性
升华法制备咖啡因装置图
二、分离精制方法
分离精制常用方法原理：
（一）物质溶解度差异进行分离
（二）物质在两相溶剂中的分配比不同分离 （三）物质吸附性的差别进行分离（**） （四）物质分子大小差异进行分离（**） （五）物质解离度差异进行分离
（一）根据物质溶解度差别进行分离
1. 利用温度不同引起溶解度的改变
稳定，达到临界温度不会分解）。
用这种结束提取方向挥发油，具有防止氧化、热
解及提高品质的突出优点。

超 临 界 流 体 (SF) ： 处于临界温度 (Tc)和
临界压力 (Pc) 以上，
介于气体和液体之间 的流体。

密度与液体很接近， 粘度与气体相近，扩 散系数比液体大 100 倍，对许多物质有很
（二）物质在两相溶剂中的分配比差异
1.液-液萃取法
（1）影响分离的因素： A. 分配系数K，分离因子β K=CU/CL （CU, CL被分离物质在上相和下相中浓度） β= KA/ KB KA>KB 根据β值的大小可决定分离采用的方法:
β≥100，简单的一次萃取，可基本分离。
100>β≥10，10-12次萃取，CCD法。 β≤2，100次以上萃取，DCCC法。
3. 液滴逆流色谱(DCCC):
一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式垂直上或下降， 通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。 特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效果好，特别适 合于分离皂苷等水溶性成分。
缺点：样品处理量小。
4. 液-液分配柱色谱
（1）正相色谱：固定相极性大，如水、缓冲液 等；流动相极性小，如氯仿、乙酸乙酯等。 载体：硅胶（含水可达17%），硅藻土，纤维 素等。 用途：分离极性大或水溶性成分，如苷类、糖 、生物碱等。