天然药物化学part.ppt

第二章 基本技术和方法 Part 3 第一节 预试验 一. 系统预试验 二. 单项预试验 三．预试验溶剂体系 第二节 提取、分离和纯化方法 一. 经典的提取和分离方法 1. 溶剂法 1）溶剂提取 ⑴ 水提取 ⑵ 有机溶剂提取 ⑶ 提取方法 ⑷ 影响提取的因素 2）溶剂分离—液-液分配萃取 2．水蒸汽蒸馏法 一. 经典的提取和分离方法 3. 吸附法 4. 沉淀法 1).铅盐沉淀法 2).有机试剂沉淀法 5．盐析法 6．透 析 法 7．化学处理法 1).酸碱处理 2).制备衍生物 8．酶解或抑制酶解法 第二节 提取、分离和纯化方法 lCrystallization belongs to the oldest techniques used in chemical laboratories. Nevertheless crystallization is referred to as more of an art than a science. 二．结晶法 结晶是分离固体成分的一种有效而难度较大的方法， 亦是一个最普通, 且很重要的化学工艺过程。

◆ 天然产物中除少数种类成分, 如某些 蛋白质、皂甙、多糖和一些游离生物碱等 由于不能结晶而需要经浓缩喷雾干燥 /冻干制成产 品外，一般都可制成结晶 第二节 提取、分离和纯化方法 二．结晶法 问题1: 什么是晶体？ 固体从形状分有晶形和无定形两种状态： 晶 体 — 如食盐、蔗糖等 无定形物质 — 木炭、橡胶、蛋白质等 在于物质内部分子、原子或离子的排列、组合方式不同 问题2：两者的区别在什么地方？ ● 晶体 — 分子等按一定的规则排列，并在的空间中周 期性地无限重复，因而晶体都有确定的几何形状 和一定的熔点，在物理性质方面又往往具有各向 异性的现象 ● 无定形物质则无上述特性 二．结晶法 ☛☛ 从均一溶液中析出晶形物质的过程 —结晶 ☛☛ 得到无定形物质的过程？ 问题3：什么是结晶？ —沉淀 例1：原子晶体—不同碳的晶体结构 图18 例2：分子晶体—NaCl 的晶体结构 图19 二．结晶法 图18-1 原子晶体—不同碳的晶体结构 CARBON Allotropes with P = 3 Carbon shows both Layer and Cage Networks with P=3 图18-2 CARBON with P = 4 the Diamond FRAMEWORK The Diamond Structure is the commonest P=4 Network The Diamond Network has very high (cubic) symmetry 图19-1 氯化钠分子晶体结构 图19-2 图19-3 1. 原理 问题3：溶液中结晶析出的条件是什么？是否只要溶液 浓度大于饱和浓度就会析出结晶？图20 过饱和度 : S = C / C’ C — 过饱和浓度， C’ — 饱和浓度。

问题4： 形成晶核是否意味着结晶过程的结束？ 二．结晶法 图20 饱和曲线与过饱和曲线 2. 结晶过程 （1）过饱和溶液的形成： ① 化学反应结晶 调 pH /加入反应剂→生成新物质→析出晶体 例1：从植物小蘖中提取药根碱：将经聚酰胺层析后的 粗品加盐酸并调pH至2-3，充分搅拌，即析出桔黄色 细针状结晶，经重结晶可得盐酸药根碱纯品 二．结晶法 ② 蒸发部分溶媒 T不变→过饱和→析出晶体 例2：从橘的成熟果皮（陈皮）中提陈皮甙 图21 2）.结晶过程 （1）过饱和溶液的形成： 图21 从橘的成熟果皮（陈皮）中提陈皮甙 蒸发部分 溶剂 ③ 冷却热饱和溶液 溶剂量不变—溶质溶解度降低→过饱和→析出晶体 例3-1: 从苦参中提取苦参总碱 苦参根粗粉以0.5%盐酸渗漉→阳离子交换树脂分 离→用氯仿在索式提取器中回流洗脱，除去洗脱 液中氯仿和水分→以无水丙酮加热溶解，过滤→ 滤液置冰箱使析出总碱结晶 例3-2 : 从头花藜豆中分离左旋多巴 原料粗提物用40倍量热水溶后，活性炭脱色，趁热 过滤，滤液放置冷却后，析出左旋多巴白色晶体 （mp.276～278℃） 2）.结晶过程 （1）过饱和溶液的形成 ④ 混合溶剂法 加入另一种与原溶剂互溶，对目标成分不溶或难溶 的溶剂→降低目标成分溶解度→过饱和→析出晶体。

例4-1: 从香椿中提取白矢车菊甙元 粗提取后在有效部位的乙酸乙酯溶液中缓慢加入石油 醚至白矢车菊苷元开始结晶时放置，待其结晶完全即 得纯品mp.355℃以上） 2）.结晶过程 （1）过饱和溶液的形成 例4-2 : 从黄花夹竹桃中提取黄夹苷 粗提物用40倍量乙醇回流，加活性炭去杂，滤液减压 浓缩至粗品5倍量体积，加入浓缩纯提物3倍量的蒸馏 水，放置可析出黄夹苷结晶 ❑❑ 实际应用中，还有其他方法可用于强化过饱和度，这 里不一一介绍 ❑❑ 此外，除上述方法单独使用外，还常将几种方法联合 使用 2. .结晶过程 （1）过饱和溶液的形成 （2）晶核的生成 溶液达一定过饱和度（S），会析出晶核晶核生 成速度与 S 和 T 有关： ①. 当T不变— 成核速度随S增加而加快，当S超过某一值， 粘度↑，分子运动↓，成核受阻 ②. 当S不变— T↑，成核速度加快，但同时S↓，此时， T 的影响应视 T 与 S 的相互消长程度而定实际结 晶过程中， T 的影响 如 图22 2. 结晶过程 图22 温度对成核速度的影响示意 晶体生长及大小 ∝ 成核速度和生长速度。

对一定的结晶体系及其环境条件： ● ● 若成核速度＞＞生长速度 S 主用于生长新晶核，所得晶体颗粒细小，参差 不齐，甚至是无定性的 （3）晶体的生长 ● ● 若生长速度＞＞成核速度 S主用于使晶体生长，所得晶体粗大，而有规则， 但易夹带杂质 2. .结晶过程 2. .结晶过程 ⑷ 制备结晶溶液 溶剂体系： a. 纯溶剂 b. 混合溶剂—能互溶但对晶体溶解度有差异的溶剂 ① 一般方法： 将化合物溶于溶剂（A）→小心加入第二溶剂（B） →溶液略显浊→微加温→溶液完全澄清→放置，冷却 →结晶完全 例 如 l自虎杖中提取水溶性的虎杖苷时，在已精制饱和的水溶 液上添加一层乙醚放置，既有利于溶出其共存的脂溶性 杂质，又可降低水的极性，促使虎杖苷结晶化 l秦皮中提取七叶甙（秦皮甲素），也可运用这样的办法 2. .结晶过程 ⑷ 制备结晶溶液 3. 结晶的条件 （1）样品中目标成分的纯度 结晶法要求样品中目标成分应达到一定的纯度，一 般纯度越高愈易结晶 ◆ 蛋白质和酶结晶所需之纯度应＞50% ◆ 有的虽含量较低，如条件适宜也可使之结晶 二．结晶法 3. 结晶的条件 （1）样品中目标成分的纯度 例1：喜树根氯仿提液中，喜树碱含量很低，用氯仿甲 醇混合液处理 — 喜树碱粗晶↓ 例2：长春花中的弱碱部分含长春碱量较低，可以在乙 醇中制备其硫酸盐而析出晶体。

（2）溶剂选择 理想的溶剂? ■ 对目标成分— 热时溶解度大，冷时小 ■ 对 杂 质— 冷热都 不溶 或 易溶 ■ 结晶后能得到的固体晶型较好（但不是晶体越 大越好） ■ 结晶后溶剂应能很容易从纯化物中移除； ■ 溶剂不能和被提纯物质发生反应； ■ 溶剂不能用不易挥发（沸点太高）的或燃点太 高的有机溶剂（如二乙醚和二硫化碳等） 3. 结晶的条件 常用有机溶剂： 甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯 、氯仿、苯等， ●甚至一些不常用的溶剂: 如二氧六环、二甲基亚砜、乙氰、甲酰胺等及其它 酯类或混合溶剂 3. 结晶的条件 l取0.1g目标物质于一小试管中，滴加约1mL溶剂，加热至 沸若完全溶解，且冷却后能析出大量晶体，这种溶剂一 般认为合用 l如样品在冷时或热时，都能溶于1mL溶剂中，则这种溶剂 不合用 l若样品不溶于1mL沸腾溶剂中，再分批加入溶剂，每次加 入0.5mL，并加热至沸总共用3mL热溶剂，而样品仍未溶 解，这种溶剂也不合用 l若样品溶于3mL以内的热溶剂中，冷却后仍无结晶析出， 这种溶剂也不合用 参考选择方法 3. 结晶的条件 （2）溶剂选择 ♣ 有些成分也可用水或酸水结晶，如： 小蘖碱可在水中结晶； 石蒜碱可在5%盐酸中成盐酸盐结晶。

实例： 葛根素、逆没食子酸— 在冰醋酸中易形成结晶； 大黄素— 在吡啶中易于结晶； 萱草毒素— 在N，N－二甲基甲酰胺（DMF）中易得结晶； 穿心莲亚硫酸氢钠加成物— 在丙酮-水中较易得到结晶； 蝙蝠葛碱— 通常为无定形粉末，但可与氯仿或乙醚形成 加成物结晶 （3）晶种 加晶种加晶种/ /种晶种晶是诱导晶核形成常用而有效的手段是诱导晶核形成常用而有效的手段 ☛☛ 一般他说，结晶化过程是有高度选择性的，当加入同 种分子或离子，结晶多会立即长大 ☛☛ 溶液中如果是光学异构体的混合物，还可依种晶性质 优先析出其同种光学异构体 何谓晶种？什么情况下需要加入晶种？ 3. 结晶的条件 ♦ ♦ 下列情况可考虑加入晶种 ⅰ）成分不易形成晶核时，（有时用玻棒摩擦其壁或 加强搅拌可促进晶核形成）； ⅱ）成分浓度太低； ⅲ）由于特殊要求，所需过饱和度较小（如生产上加 入晶种使成核浓度提前，C’小些亦可结晶） 要求：晶种具有一定形状、大小和均匀度 3. 结晶的条件 （3）晶种 （4）过饱和度S 一般要求大些，有利碰撞沉积， 但太大则： a. 粘度大－不利碰撞聚合→晶体较细小。

b. 杂质浓度亦大→ 晶体可能不纯 3. 结晶的条件 （5）温度 ？ 一般低些较好（活性成分不易变性，提取液不易生霉） ①. 中性盐液中结晶— 0℃～室温，甚至阴凉处或冰箱 有机溶剂中结晶— 一般低温 ● 若太低→粘度大→影响生成速度 ②. 冷却法促结晶时： 降温快→过饱和度高→晶粒小（常为针晶） 降温慢→颗粒粗大 3. 结晶的条件 技巧： 析出晶核 后适当升温 搅拌 or 静止—哪种操作更利于结晶？ 促使成核，加快生长，但有时搅拌愈烈则晶粒愈细  获得较大而均匀的晶体的条件： a. 溶液 S 处于介稳区； b．T 不宜太低； c．搅拌不宜过快 e. 缓慢降温 （6）搅拌 3. 结晶的条件 4）重结晶 目的 — 去除进入晶体中的杂质或带有杂质的母液， 纯化晶体 关键 — 选择溶剂（影响结晶难易、晶形、熔点等） 方法— 在制备结晶时，在形成第一批结晶后，立即 倾出上层溶液，晶态物质可以用溶剂溶解再 次结晶精制 二．结晶法 例 如 J—细辛醚重结晶时，可先溶于乙醇，再滴加适量水， 即可析出很好的结晶。

5）分步结晶 结晶中含两种以上成分时用 操作方法： 将粗晶溶于适宜的溶剂→经处理。