天然产物分离及分析共75页文档
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天然产物的提取分离和结构鉴定
• 适用范围：含有酸性、碱性成分或酸碱度 有差异的混合物中各组分的分离。
（三）沉淀法
• 原理：利用混合物中各组分溶解度的差异 或通过加入化学试剂、溶剂或改变pH值等 改变溶解度将混合物中某组份沉淀出来.
• 适用范围：能与特定试剂生成沉淀、或溶 解度有显著差异或改变条件后溶解度有显 著差异的组份的分离。
– 工业化生产经常采用喷雾干燥浓缩水溶液。
• （6）冷冻干燥
– 一般是浓缩水溶液时使用此法，由于是低温干 燥，尤其适用对热敏感化学成分的浓缩.
第二节 天然产物的分离与精制
（一）两相溶剂萃取法
• 原理：利用混合物中各组分在两相溶剂中的 分配系数不同进行纯化分离.如果各成分分 配系数相关越大，则分离效率越高。
• 原理：制成适宜的易于分离的衍生物后， 再进一步进行分离纯化。
• 适用范围：通过多种方法难以分离纯化的 混合物的分离纯化。
• 操作方法：不同衍生物制备的具体方法不 同。
（六）透析法
• 原理：利用水溶液中小分子化合物可以通过半 透膜，而大分子化合物不能通过半透膜的性质 进行分离纯化。
• 适用范围：大分子化合物（蛋白质、肽、多糖 ）与小分子化合物（无机盐、单糖、双糖）的 分离。
也应该属于可逆性的； ③ 经济、安全、后续操作容易进行。
溶剂提取法的分类
（4）、根据提取溶剂的种类不同 可以将溶剂提取法分为四种.
水提取法 醇提取பைடு நூலகம் 亲脂性有机溶剂提取法 超临界流体萃取法
① 水提取法
• 适用范围：适用于水溶性成分。如：苷类、生物 碱盐、有机酸盐、糖、蛋白质、氨基酸、鞣质等 化学成分的提取。
(四)盐析法
• 原理：利用饱和盐水溶液可以降低化学成分在水中
（三）沉淀法
• 原理：利用混合物中各组分溶解度的差异 或通过加入化学试剂、溶剂或改变pH值等 改变溶解度将混合物中某组份沉淀出来.
• 适用范围：能与特定试剂生成沉淀、或溶 解度有显著差异或改变条件后溶解度有显 著差异的组份的分离。
– 工业化生产经常采用喷雾干燥浓缩水溶液。
• （6）冷冻干燥
– 一般是浓缩水溶液时使用此法，由于是低温干 燥，尤其适用对热敏感化学成分的浓缩.
第二节 天然产物的分离与精制
（一）两相溶剂萃取法
• 原理：利用混合物中各组分在两相溶剂中的 分配系数不同进行纯化分离.如果各成分分 配系数相关越大，则分离效率越高。
• 原理：制成适宜的易于分离的衍生物后， 再进一步进行分离纯化。
• 适用范围：通过多种方法难以分离纯化的 混合物的分离纯化。
• 操作方法：不同衍生物制备的具体方法不 同。
（六）透析法
• 原理：利用水溶液中小分子化合物可以通过半 透膜，而大分子化合物不能通过半透膜的性质 进行分离纯化。
• 适用范围：大分子化合物（蛋白质、肽、多糖 ）与小分子化合物（无机盐、单糖、双糖）的 分离。
也应该属于可逆性的； ③ 经济、安全、后续操作容易进行。
溶剂提取法的分类
（4）、根据提取溶剂的种类不同 可以将溶剂提取法分为四种.
水提取法 醇提取பைடு நூலகம் 亲脂性有机溶剂提取法 超临界流体萃取法
① 水提取法
• 适用范围：适用于水溶性成分。如：苷类、生物 碱盐、有机酸盐、糖、蛋白质、氨基酸、鞣质等 化学成分的提取。
(四)盐析法
• 原理：利用饱和盐水溶液可以降低化学成分在水中
第2章 天然产物的提取分离和结构鉴定
2．1．1 天然产物化学成分的 预试验
一般应先进行预试验以初步了解所含成分情况，然 后再进行有计划有针对性的提取和分离。
天然产物成分预试验方法的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、薄板色谱， 定性判断各部分中可能含有的化合物类型。
2．1．3．1 溶剂法
(4)液—液分配萃取 利用混合物中的各成分在两种互不相溶的溶剂中， 由于分配系数不同而达到分离的目的。 若所需成分是脂溶性，可用有机溶剂如苯、氯仿或 乙醚与水进行液液萃取，可除去水溶性物质糖类、 无机盐等。若所需成分是亲水性物质，其水溶液用 弱亲脂性溶剂，如乙酸乙酯、丁醇、戊醇等萃取； 有时可在氯仿或二氯甲烷中加少量甲醇或乙醇进行 萃取。
(4)液—液分配萃取
2．1．3．1 溶剂法
(5)反应溶剂萃取
通常内酯类化合物不溶于水，其内酯环遇碱水解 成为羧酸盐而溶于水，再加酸酸化，可重新形成内 酯环，回复原物不溶于水，从而与其他杂质分开。 例：将蛔蒿粉末用石灰乳调匀，加热水提取，山道 年成为山道年酸钙被水提出，水提取液过滤浓缩后， 加酸酸化，山道年沉淀析出，滤集，用乙醇重结晶 可得纯晶；
2．1．1 天然产物化学成分的 预试验
根据相似相溶的原理，极性大的成分在极性溶剂中
溶解度大，极性小的成分则易溶于非极性溶剂；选 择适当的溶剂，极性由小到大，或由大到小，可顺 次将极性比较相近的成分分开。 常用溶剂的极性次序为(从小到大)： 石油醚<环己烷<苯<氯仿(二氯甲烷)一乙醚<乙酸乙酯 <正丁醇<丙醇、乙醇<甲醇<水<含盐水
2．1．3．4 吸附法
目的：一种是吸附除去杂质，这常指鞣质色素；一 种是吸附所需物质。 常用的吸附剂有氧化铝、氧化镁，酸性白土和活性 炭等。 例：毛茛苷
天然产物化学成分提取分离方法
分子较大，极性基团少的物质： 亲脂 性较强——易溶于亲脂性溶剂
第15页，共137页。
被提取成分的极性
化学成分的极性：是选择提取溶剂最重要的依据。 影响化合物极性的因素：
(1) 化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，
极性小；分子小、碳数少，极性大。
(2) 取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，化 合物极性大小主要取决于取代基极性大小。 常见基团极性；酸＞酚＞醇＞胺＞醛＞酮＞酯＞醚＞烯＞烷
分稳定. • 2. 临界压力（Pc=7.37 MPa）不太高, 容易操作.
碳＞正己烷≈石油醚。
第17页，共137页。
（3）溶解规律：
①水可以溶解：氨基酸、糖类、无机盐等。 ②亲水性有机溶剂（与水任意比例混溶 ）:甲醇、乙醇、
丙酮等。可溶解苷类、生物碱、鞣质等.溶解范围较广.
乙醇是提取天然产物化学成分最常用的溶剂。
特点： 介电常数较大，水溶性较大 对植物细胞穿透能力较强 对许多成分的溶解性能好，提取完全
石油醚 沸程 30~60℃、60~90℃、90~120℃ 脱脂、脱色常用
与甲醇、乙醇不能任意混溶
第23页，共137页。
3.常用的溶剂提取方法
（1）浸渍法：在常温或温热（60℃~80℃）条件下,将天 然材料粗粉以适当的溶剂(水或稀醇)浸泡。适用于遇热 易破坏及含大量淀粉、黏液质、树胶、果胶的天然材 料的提取。
•
溶剂消耗量大
连续回流法:提取效率高 热敏性成分易破坏 溶解度极小的成分
第28页，共137页。
（二）水蒸气蒸馏法 ： 适用于挥发性成分 （主要是挥发油）的提取
• 将原材料粗粉或碎片浸泡润湿后，通入水蒸气
蒸馏（也可在多功能提取器中边煎煮边蒸馏），原材料
第15页，共137页。
被提取成分的极性
化学成分的极性：是选择提取溶剂最重要的依据。 影响化合物极性的因素：
(1) 化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，
极性小；分子小、碳数少，极性大。
(2) 取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，化 合物极性大小主要取决于取代基极性大小。 常见基团极性；酸＞酚＞醇＞胺＞醛＞酮＞酯＞醚＞烯＞烷
分稳定. • 2. 临界压力（Pc=7.37 MPa）不太高, 容易操作.
碳＞正己烷≈石油醚。
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（3）溶解规律：
①水可以溶解：氨基酸、糖类、无机盐等。 ②亲水性有机溶剂（与水任意比例混溶 ）:甲醇、乙醇、
丙酮等。可溶解苷类、生物碱、鞣质等.溶解范围较广.
乙醇是提取天然产物化学成分最常用的溶剂。
特点： 介电常数较大，水溶性较大 对植物细胞穿透能力较强 对许多成分的溶解性能好，提取完全
石油醚 沸程 30~60℃、60~90℃、90~120℃ 脱脂、脱色常用
与甲醇、乙醇不能任意混溶
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3.常用的溶剂提取方法
（1）浸渍法：在常温或温热（60℃~80℃）条件下,将天 然材料粗粉以适当的溶剂(水或稀醇)浸泡。适用于遇热 易破坏及含大量淀粉、黏液质、树胶、果胶的天然材 料的提取。
•
溶剂消耗量大
连续回流法:提取效率高 热敏性成分易破坏 溶解度极小的成分
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（二）水蒸气蒸馏法 ： 适用于挥发性成分 （主要是挥发油）的提取
• 将原材料粗粉或碎片浸泡润湿后，通入水蒸气
蒸馏（也可在多功能提取器中边煎煮边蒸馏），原材料
天然产物的提取分离鉴定方法总结共105页文档
2.生物合成 (biosynthesis) 一次代谢产物 (primary metabolites)
植物机体生命活动不可缺少的物质如蛋白质，脂质，核 酸等称为一次代谢产物.
二次代谢产物 (secondary metabolites)
对植物机体生命活动不起重要作用，且并非所有植物均 有的物质如生物碱，香豆素，黄酮，蒽醌等称为二次代谢产 物。 主要生合成途径
先氧化成羟基，然后再脱水形成双键。
2.1.2 酚类 (phenols)
COOH
CH3-CO-SCoA + 3 CH2-CO-SCoA
CH3-CO-CH2-CO-CH2-COCH2-CO----EnZ
O COEnZ
O
O CH3
O
O
EnZ
CH3 OO
OEnZ
O
(聚酮类 polyketide)
O
CH3
CH3 N
OH
O OH
吗啡 （morphine) 止痛，成瘾，耐药性， 呕吐，便秘
MeO
NN
HH
H
H
MeOOC
OOC
OMe
OMe OMe OMe
利血平 (reserpine) 降压药
分离 1804-1806年 确定结构 1925年 全合成 1952年 共用了 150年
分离 1952年 确定结构 1956年 共用了 4年
天然产物的提取分离鉴定方法总结
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
天然产物的提取分离和结构鉴定共145页文档
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
天然产物的提取分离和结构鉴定 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
天然产物的提取
• 在超临界状态下，CO2流体兼有气液两相的 双重特点，既具有与气体相当的高渗透能 力和低黏度性质，又具有与液体相近的密 度和对物质良好的溶解能力，且随着环境 温度和压力的改变对溶质的溶解能力可在相 当宽的范围内变化，所以可通过控制温度和 压力改变物质的溶解度，因此CO2特别适合 天然产物有效成分的提取。
第4页，本讲稿共93页
蒸馏法
• 可分为共水蒸馏和水蒸气蒸馏。 • 共水蒸馏是将植物粗粉加水浸泡后, 直接加
热蒸馏出水精油, 冷却后, 分离出精油。 • 该法简单方便, 但植物原料直接受热, 易使
精油的某些成分分解并使部分原料焦化, 从 而影响精油的质量。
第5页，本讲稿共93页
• 水蒸气蒸馏是将植物粉碎后放入蒸馏器中, 通入水蒸气, 精油随水蒸气一起馏出。它避 免了共水蒸馏的过热或焦化。
• 适用于挥发性的、水中溶解度不大的成分的 提取。
• 该方法设备简单、容易操作、成本低；但是 水蒸气蒸馏也存在缺点, 即由于操作温度较 高会引起精油中热敏性化合物的热分解和易 水解成分的水解。
第6页，本讲稿共93页
溶剂提取法
• 用低沸点有机溶剂如石油醚、乙醚等连续回 流提取或冷浸提取, 提取液蒸馏或减压蒸馏 除去溶剂即可得粗制精油；
• 天然产物大多为细胞内产物, 提取时需要将 细胞破碎, 常规提取方法有蒸汽法、溶剂提 取法、压榨法、吸收法等。但是这些方法在 不同程度上难于取得理想的破碎效果, 因而 存在提出率低、溶剂消耗量大、能耗高、生 产周期长等缺陷。
第3页，本讲稿共93页
目录
• 蒸馏法 • 溶剂提取法 • 压榨法 • 吸收法 • 超临界流体萃取技术 • 超声波辅助提取方法 • 微波辅助提取技术 • 生物酶制剂辅助提取法
天然产物提取与分离
➢ 一般分子中官能团的极性越大或极性官能团的数量 越多，整个分子的极性就越大，亲水性就越强；
➢ 分子中非极性部分越大或碳链越长，分子的极性就 越小，分子的亲脂性就越强。
官能团的极性顺序
大
极 性
小
CHO
R +NH 3 CH
_
COO
氨基酸，极性强
HCOH
HO CH HCOH HCOH
葡萄糖，分 子中多个羟 基，极性强
• 温度升高可使原料中的蛋白质凝固、酶破坏、 增加浸提液的稳定性。（优点）
• 浸提温度过高，热不稳定成分被破坏，浸 提液品质劣变，提取的杂质含量增高，给 后续精制带来困难； （缺点）
• 一般浸出温度控制在60-100°C。
分子极性概念
• 极性是一种抽象概念，用以表示分子中电 荷不对称（assymmetry)的程度，大体上与 偶极矩(dipole moment)、极化度 (polarizability)及介电常数(dielectric constant)等概念相对应。
__________（课本pp25-27)
影响分子极性的因素
了解
4．超临界CO2流体萃取特点
• CO2的临界温度31.1°C，临界压力7.32MPa。 • 萃取条件温和，适于具有热敏性或易于氧化成分，
萃取介质可循环使用。 • 超临界CO2 萃取效率高，绿色环保。 • CO2化学性质稳定，无腐蚀，无毒性，不易燃，
不易爆，萃取后容易从分离成分中脱除，不会造 成污染，适于食品及医药行业。
➢ 分子的极性与分子结构及分子大小有关；
——分子结构指分子中所含官能团的种类、数目及 排列方式等综合因素。
——分子大小指分子碳链长度、骨架大小，与分子 量相关。
天然产物分离及分析
2. 3.
多层次性：提取、分离、纯化、 多层次性：提取、分离、纯化、有机合成 复杂性：生物材料组成、 复杂性：生物材料组成、不稳定性
常用方法
1. 2.
研磨、高压匀浆、超声波、过滤、离心、干燥等。 物理方法：研磨、高压匀浆、超声波、过滤、离心、干燥等。 冻溶(用于细胞破碎 透析、超滤反渗析、絮凝、 用于细胞破碎)、 物理化学方法：冻溶 用于细胞破碎 、透析、超滤反渗析、絮凝、 萃取、吸附、制备色谱 吸附色谱法 分配色谱 吸附色谱法、 凝胶色谱 、 萃取、吸附、制备色谱(吸附色谱法、分配色谱法、凝胶色谱法)、 蒸馏、电泳、等电点沉淀、盐析、结晶等。 蒸馏、电泳、等电点沉淀中的根类药材比较多，如人参、丹参、玄参、 三七、大黄等。含有淀粉较多，不宜加热提取。 茎：粉碎后乙醇提取。 树皮与茎皮：含有胶质，用乙醇提取。 干果：含有果胶，用有机溶剂提取。 种子：破坏细胞壁，然后压榨提取。 花：干燥后细胞壁自动破坏，可以直接提取。 花粉：发酵后提取。 叶子：粉碎后提取或者用石油醚除去表面蜡层以后提取。 不带根的草本植物：粉碎后直接提取。
第一章 绪论
1. 2. 3. 4. 5.
天然产物提取的特点 天然产物的开发利用 天然产物提取的技术进展 天然产物提取过程的选择 天然产物分析的特点
天然产物提取的特点
天然产物化学：天然产物化学是研究动物、植物、 昆虫、海洋生物及微生物代谢产物化学成分的学 科，甚至包括人体许多内源性成分的化学研究， 它是在分子水平上揭示生命奥秘的重要科学。 天然产物提取是运用化学工程原理和方法对组成 生物的化学物质进行提取、分离纯化的过程。
影响微波提取的因素
溶剂：微波提取要求被提取的成分是微波 自热物质，有一定的极性，对微波透明或 半透明。 提取功率：200-1000W范围内。 200-1000W 提取时间：微波提取时间与被测物样品量、 物料中含水量、溶剂体积和加热功率有关。 由于水可有效地吸收微波能，较干的物料 需要较长的辐照时间。
天然产物分离及分析(3)
固定相特别是流动相可选择的范围宽，有利于不同性质的化合物的分离；
根据需要可变换不同的展开方式，有利于难分离物质的分离； 在同一色谱上可根据被分离化合物的性质选择不同的显色剂或检测方法，进行定性或 定量，不受单一检测器的限制； 所有被分离物质的斑点均储存在薄层板上，可随时对谱图在相同或不相同参数下重复 扫描检测，得出最佳结果，并可与对照品在数据上、色谱上作对比计算； 可提供原始彩色图像，便于保存原始图谱，并通过图像分析可提供多层面的信息，直 观性、可比性较强。
中药中农药残留的测定
在世界范围内，中药防病、治病的作用越 来越受到重视，但其作为天然产物，其中 的农药残留问题也已成为中药走向世界的 一大瓶颈，检测手段相对落后是其中的一 个重要的技术问题。
HPCE在药物分析中的应用
毛细管电泳有6种：毛细管区带电泳(CZE)、毛细管胶束电动色 谱 (MECC)、凝胶电泳(CGE)、毛细管等电聚焦(CIEP)、毛细管 等速电泳 (CITP)和毛细管电色谱(CEC)。 其中 CZE 和 MECC 是中草药分析中最常用的两种模式。 毛细管电泳是一种高效分离技术，具有高效、快速、进样体积 小、溶剂消耗少和抗污染能力强等特点，在中药有效成分分析、 指纹图谱的研究方面显示出显著的优势。 高效毛细管电泳法在中药化学成分的分离、含量测定中已经有 大量的应用，分析的成分主要包括生物碱、黄酮、酚类、苷类、 有机酸、香豆素、木脂素、醒类等。
紫杉醇(paclitaxel, 商品名 Taxol)和多烯紫杉醇(taxotere, 商 品名 Docetaxel)是紫杉烷类化合物家族中的两个重要成员。 紫杉醇是从红豆杉属植物中提取击的一种具有高效抗肿瘤 活性的天然物质，多烯紫杉醇是法国罗纳普朗克乐安公司 和法国国家自然科学研究中心(CNRS)于 1995 年以 10DAB 作为母核骨架，通过半合成的方法合成出来的。 这两种药物对卵巢癌、非小细胞肺癌、乳腺癌等都具有很 好的疗效，是目前临床化疗药物的一线用药。
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拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
天然产物分离及分析
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
天然产物分离及分析
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。