天然产物分离纯化方法共36页文档
天然产物分离纯化方法
分离纯化方法的组合应用
01
多种方法的组合
为了提高分离效果和纯度，可以 将多种分离纯化方法组合使用， 如沉淀法和结晶法的组合等。
方法的优化
02
03
方法的改进
根据实际情况对分离纯化方法进 行优化，以提高分离效果和纯度。
针对现有方法的不足之处进行改 进，以提高分离效果和纯度，降 低生产成本。
04
天然产物分离纯化实例
植物精油是指从植物中提取出来的具有芳香气味的挥发性油状物质，具有抗菌、抗炎、抗氧化等生物 活性。
植物精油的分离纯化通常采用水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、吸附法等方法，通过这些方法可以将植物 精油中的不同组分进行分离和纯化，得到高纯度的植物精油。
海洋生物活性物质的分离纯化
海洋生物活性物质是指从海洋生物中提取出来的具有生物活性的物质，如海洋药 物、海洋食品等。
色谱法
原理
利用不同物质在固定相和流动相 之间的吸附、分配等作用力差异， 使目标物质与其他杂质在色谱柱 上分离。
应用
广泛用于天然产物的分离纯化， 包括硅胶色谱、凝胶色谱、离子 交换色谱等。
注意事项
选择合适的色谱柱和流动相，控 制操作参数，避免色谱柱堵塞和 失活，同时注意色谱柱的再生和 维护。
03
分离纯化方法的比较与选 择
VS
纯度问题
由于天然产物的复杂性和多样性，分离纯 化过程中往往难以获得高纯度的产物。
分离纯化过程中的活性保持问题
活性保持
天然产物往往具有生物活性，分离纯化过程 中需要确保其生物活性不被破坏。
活性成分的稳定性
有些天然产物在分离纯化过程中容易失去活 性或稳定性，需要采取措施进行保护。
新技术与新方法的研发与应用
天然产物的分离纯化与结构鉴定
天然产物的分离纯化与结构鉴定天然产物是指来源于动植物自然界的化学物质，其结构多样，活性强大，因此备受药物研究的青睐。
不同于合成化合物，天然产物不仅成分复杂，且存在于生物复杂的代谢环境中，因此在提纯、分离和结构鉴定上面临着诸多挑战。
本文将就天然产物的分离纯化与结构鉴定等方面中的技术难点，作一探讨与总结。
一、提纯与分离技术天然产物的提取和分离早期依赖于人工方法，如萃取、洗涤和析出等手段，但这种方法有很多不足之处，如选择性差、操作不方便、分离效率和质量不高等等。
随着科学技术的发展，人们逐渐发现了各种新的技术手段，如色谱法、电泳法、质谱法、光谱法、核磁共振等。
1. 色谱法色谱法是一种高效分离和提纯化合物的方法。
其原理是根据化合物在吸附剂上的不同亲和性分离大量混合的化合物M。
常用的承载柱有硅凝胶柱、反相柱、离子交换柱、凝胶层析柱等。
例如，在分离枳壳中的枳壳苷时，可以使用高效液相色谱法，其机理是利用分子结构的特异性，通过选定不同的柱包含不同的静电交换基团和分子大小。
通过控制移动相，即可实现对枳壳苷的高效分离。
2. 电泳法电泳法是一种分离化学品的非常有用的手段。
当各种化学品从一个涂层到另一个涂层时，会经历由电场引起的电迁移，其速度如下：V = μFV：迁移速度；μ：活动迁移度；F：电场强度。
依照化学品的电荷大小，电泳法可分为离子电泳和凝胶电泳。
离子电泳法用于分离电充分子，并且常用于核酸和蛋白质分析。
凝胶电泳法是一种凝胶阻滞技术，用于分离没有电荷或对电荷太大的大分子。
3. 质谱法质谱法是将物质分离后，将它们向质量谱仪中输送，再将化学分子分解成离子，然后用静电场分离并加速这些离子，最后通过检测器确定质子每摩尔质量的基础离子的离子数目或其他信息。
依据质谱仪所使用的分子离化方法或用于形成离子的电喷泵况，质谱法可分为化学离子化谱法、微波激励离子化谱法、直接组成分析谱法、等离子质谱法和时间飞行质谱法等。
4. 光谱法光谱法是一种基于分子结构的分析技术。
天然产物化学成分提取分离方法
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
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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
天然产物分离纯化方法课件
特点：用于酸性、碱性物质及蛋白质，操作成本很低，需考虑pH值对产品 的影响，对于极性大的物质沉淀不完全
例： 芦丁的提取 槐米加约6倍水，煮沸，在搅拌的条件下缓缓加入石灰乳至pH8-9，在此条 件下微沸20-30min，趁热抽虑，在60-70℃的条件下，用浓盐酸将滤液调 至pH5，静置24小时，抽虑，水洗沉淀至中性，得初品。
②多糖类骨架的离子交换树脂 经多糖羟基化学修饰而来，如纤维素、葡聚糖、琼脂糖，机械强度小，用于 蛋白质等亲水性物质的分离
2）按反离子分类 阳离子交换剂：强酸型、中等酸型、若酸型 阴离子交换剂：强碱型、中等碱型、若碱型
3）离子交换发生的趋势及使用原则： 趋势：离子强弱、离子亲和性、离子浓度 使用原则：强与弱
醇提醚沉法或醇提丙酮沉法（使苷类成分沉淀，而脂溶性树脂等杂质则存 留在母液中）。
特点：效果明显，但分离不够完全；需考虑溶剂的回收问题；若是用乙醇 溶液提取，则浓缩到一定程度，树脂、叶绿素等水不溶性杂质会析出
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
3、改变水溶液pH值
（1）基本原理
1）离子交换剂的组成 ①高分子聚合物基质：高聚物，惰性，水不溶性，作为骨架，如苯乙烯和二 乙烯苯共聚物 ②电荷基团：与骨架通过共价键连接，不能移动 ③平衡离子（反离子）：结合于电荷基团上的相反离子，可与溶液中的荷电 同离子可逆交换
2）结构特点 多孔弹性颗粒
3）离子交换色文谱档仅定供义参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
例1：
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见书P62：益母草碱的纯化
例2： 三颗针根粉用稀酸浸泡，稀酸液加氯化钠近饱和即析出小檗碱盐酸盐
生物与天然产物分离与纯化技术
生物与天然产物分离与纯化技术随着科技的不断发展，生物与天然产物的研究越来越受到重视。
生物与天然产物的分离与纯化技术成为了解这些复杂化合物的关键步骤。
本文将介绍几种常用的生物与天然产物分离与纯化技术。
一、固相萃取技术固相萃取技术是生物与天然产物分离纯化中常用的一种技术。
它基于化合物在固定相（例如吸附剂）和流动相（如溶剂）之间的分配行为。
该技术可以有效地分离和富集目标化合物，并且操作简单、灵敏度高。
固相萃取包括前处理、样品加载、洗脱和干燥等步骤。
在前处理阶段，样品可能需要经过处理、提取或预处理来去除干扰物。
然后，样品被加载到固体相中，固体相能够选择性吸附目标化合物。
接下来，通过洗脱，将目标化合物从固体相中解吸出来。
最后，干燥样品以得到纯净的目标化合物。
二、柱层析技术柱层析技术是一种常用的生物与天然产物分离与纯化技术。
该技术基于化合物在由吸附剂充填的柱层析介质中的分配行为。
具体而言，样品通过柱层析柱，不同成分根据亲和性的不同在柱层析介质中发生相互作用，从而实现分离。
在柱层析过程中，需要选择合适的吸附剂和溶剂以实现目标化合物的分离。
常见的柱层析介质包括硅胶、凝胶和纤维素等。
根据柱层析的原理，可以进一步分为吸附层析、分配层析和离子交换层析等不同类型。
三、液相色谱技术液相色谱技术是生物与天然产物分离与纯化中广泛使用的一种技术。
它基于化合物在固定相（通常是固体颗粒）和流动相（液体）之间的分配行为。
液相色谱技术通过改变流动相的组成或性质来实现对目标化合物的选择性保留和分离。
常见的液相色谱技术包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）和超高效液相色谱（UPLC）等。
这些技术在分离与纯化天然产物、生物大分子和药物等方面具有广泛的应用。
四、电泳技术电泳技术也是生物与天然产物分离与纯化中常用的一种技术。
电泳技术基于化合物在电场作用下的迁移速度差异来实现分离。
根据迁移介质的不同，电泳技术可以分为凝胶电泳、毛细管电泳和等离子体电泳等多种类型。
天然产物化学全套提取分离方法
第18页，共51页，编辑于2022年，星期日
第三节 提取分离方法
2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离
2.1 影响分离的因素
①分配系数 K P20
K=CU/CL
（CU, CL被分离物质在上相和下相中浓度）
②分离因子β
P21
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.
固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，
RP-18（ODS）。亲脂性：RP-18 >RP-8 >RP-2。
SiO H +X Si R
Si OS i R
流动相(洗脱剂)： MeOH-H2O，CH3CNH2O 洗脱顺序：分离极性
大的成分，极性大者 先洗脱下来
第25页，共51页，编辑于2022年，星期日
• 缺点：工业化设备少、
成分变化、生物活性变 化。
工业生产用微波提取罐
第14页，共51页，编辑于2022年，星期日
第三节 提取分离方法
2.水蒸气蒸馏法
P19
（water-steam distillation ）
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。
Simple water-steam distillation
检测器
泵
第27页，共51页，编辑于2022年，星期日
第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）
④液滴逆流色谱( DCCC )： P26
一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱， 实现物质的逆流色谱分离。
天然产物提取分离技术
天然产物提取分离技术化学成分提取分离方法1有效成分的提取1.1 溶剂提取法“相似相溶”的规律是选择适当溶剂自中草药中提取所需要成分的依据之一。
天然药物中的化学成分在溶剂中的溶解度直接与溶剂性质有关。
溶剂可分为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。
一些常见溶剂的脂性的强弱顺序如下：石油醚>苯>氯仿>乙醚>乙酸乙酯>丙酮>乙醇>甲醇>水。
天然药物化学成分可通过结构估计它们的极性。
甙类的分子中结合有糖分子，羟基数目多，能表现强亲水性，而甙元则属于亲脂性化合物，而生物碱盐，能够离子化，加大了极性，就变成了亲水性化合物。
鞣质是多羟基衍生物，列为亲水性化合物。
油脂、挥发油、蜡、脂溶性色素都是强亲脂性成分。
萜类、甾体等脂环类及芳香类化合物因为极性较小，易溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂中；糖苷、氨基酸等成分极性较大，易溶于水及含水醇中；酸性、碱性及两性化合物，因为存在状态（分子或离子形式）随溶液而异，故溶解度将随pH而改变。
1.2 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。
天然药物中的挥发油、某些小分子生物碱如麻黄碱、烟碱、槟榔碱以及某些小分子的酚性物质如牡丹酚等的提取可采用水蒸气蒸馏法。
1.3 升华法某些固体物质如水杨酸、苯甲酸、樟脑等受热在低于其熔点的温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结成固体称为升华。
天然药物中有一些成分具有升华性质，能利用升华法直接中药材中提取出来。
但天然药物成分一般可升华的很少。
2有效成分的分离与精制2.1根据物质溶解度差别进行分离2.1.1利用温度不同引起溶解度的改变结晶法是选用合适的溶剂，将混合物加热溶解，形成有效成分的饱和溶液，趁热过滤除去不溶的杂质，滤液低温放置或蒸去部分溶剂后再低温放置，使有效成分大部分析出结晶，由于初析出的结晶总会带一些杂质，因此需要通过反复结晶即所谓重结晶的方法，才能得到高纯度的晶体。
天然产物化学天然产物的提取与分离讲课文档
SLNS-快速渗漉提取浓缩机组
第九页，共65页。
煎煮法：煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。所用容 器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁锅，以免 药液变色。直火加热时最好时常搅拌，以免局部药材受热太 高，容易焦糊。有蒸汽加热设备的药厂，多采用大反应锅、 大铜锅、大木桶，或水泥砌的池子中通入蒸汽加热。还可将 数个煎煮器通过管道互相连接，进行连续煎浸。
4. 半化学吸附
1）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间
2）基本原理：以氢键的形式产生吸附
第三十页，共65页。
硅胶 氧化铝：极性吸附
活性炭：非极性吸附
聚酰胺：氢键吸附
第三十一页，共65页。
硅胶
硅胶的化学组成是：SiO2. xH2O 具有多孔性的硅氧环及－Si－O－Si－的交链结构，其骨
架表面的硅醇基团能过氢键与极性或不饱和的分子相互作 用
植物成分极性强弱
植物成分结构类型
适于提取溶剂
亲脂性强
叶绿素、脂肪油、挥发油
石油醚
亲脂性较强
游某离些生有物机碱酸、苷元、甾类、萜类、乙醚、氯仿
中等 极性
中偏小 某些苷类 (如强心苷等) 中 等 某些苷类 (如黄酮苷类) 中偏大 某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等)
氯仿-乙醚 (2:1) 乙酸乙酯 正丁醇
亲水性较强 极性大的苷、糖类、氨基酸等
第十九页，共65页。
超滤的工作原理：
在外压p作用下，当含有高、
低分子化合物溶质的溶液通过
p
膜表面时，溶剂和小分子（水
、无机盐类）将通过薄膜，作
为透过物被收集。膜另一侧的
高分子溶液（如有机胶体）被
薄膜截留作为浓溶液被收集起
来。
第二十页，共65页。
天然产物的分离纯化(专业版)
三、蒸发操作的特点
蒸发操作是从溶液中分离出部分溶剂，而溶液中所含溶质的数量不变。蒸 发是一个热量传递过程，其传热速率是蒸发过程的控制因素。蒸发所用的 设备属于热交换设备。 但与一般的传热过程比较，蒸发过程又具有其自身的特点，主要表现在： （1）溶液沸点升高 被蒸发的料液是含有非挥发性溶质的溶液，在相同压力 下，溶液的沸点高于纯溶 剂的沸点。因此，当加热蒸汽温度一定，蒸发溶 液时的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液的浓度越高，这种影 响也越显著。在进行蒸发设备的计算时，必须考虑溶液沸点上升的这种影 响。 （2）物料的工艺特性 蒸发过程中，溶液的某些性质随着溶液的浓缩而改变。 有些物料在浓缩过程中可能结垢、析出结晶或产生泡沫；有些物料是热敏 性的，在高温下易变性或分解；有些 物料具有较大的腐蚀性或较高的粘度 等等。因此，在选择蒸发的方法和设备时，必须考虑物料的这些工艺特性。 （3）能量利用与回收 蒸发时需消耗大量的加热蒸汽，而溶液汽化又产生大 量的二次蒸汽，如何充分利用二次蒸汽的潜热，提高加热蒸汽的经济程度， 也是蒸发器设计中的重要问题。
c.刮板式蒸发器
这种蒸发器是利用旋转刮片的刮带作用，使 液体分布在加热管壁上。它的突出优点是对 物料的适应性很强，例如对于高粘度、热敏 性和易结晶、结垢的物料都能适 用。刮板薄 膜蒸发器的壳体外部装有加热蒸汽夹套，其 内部装有可旋转的搅拌刮片。料液由蒸发器 上部沿切线方向加入后，在重力和旋转刮片 带动下，溶液在壳体内壁 上形成下旋的薄膜， 并在下降过程中不断被蒸发浓缩，在底部得 到完成液。 在某些情况下，可将溶液蒸干而由底部直接 获得固体产物。 这类蒸发器的缺点是结构复杂，动力消耗大， 传热面积小，一般为3~4m2，最大不超过 20m2，故其处理量较小。
b.悬筐式蒸发器
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。