天然产物化学第二章分离

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1、天 然 产 物 有 效 成 分 的 分 离 、 检 测 和 毒理 学 安 全 性 与 功 效 性 评 价 第 二 章 教 学 目 的 与 要 求 ：掌 握 天 然 产 物 化 学 成 分 提 取 分 离 的 原 理 及 方 法了 解 用 波 谱 法 测 定 天 然 产 物 化 学 成 分 结 构 的一 般 方 法 主 要 内 容一 、 天 然 产 物 有 效 成 分 提 取 方 法 的 原 理 溶 剂 提 取 法 与 水 蒸 气 蒸 馏 法 的 原 理 、 操 作 及 其 特 点二 、 天 然 产 物 有 效 成 分 分 离 与 精 制 天 然 产 物 有 效 成 分 各 种 分 离 方 法

2、的 原 理三 、 化 合 物 的 纯 度 测 定四 、 结 构 研 究 的 主 要 程 序五 、 结 构 研 究 中 采 用 的 主 要 方 法 UV IR MS NMR 第 一 节 天 然 有 效 成 分 的 提 取 溶 剂 法水 蒸 气 蒸 馏 法 升 华 法 一 、 溶 剂 提 取 法 1、 溶 剂 提 取 法 及 其 原 理 根 据 “ 相 似 相 溶 ” 原 理 ， 选 择 与 化 合 物 极 性 相 当的 溶 剂 将 化 合 物 从 植 物 组 织 中 溶 解 出 来 ， 同 时 ，由 于 某 些 化 合 物 的 增 溶 或 助 溶 作 用 ， 其 极 性 与 溶剂 极 性 相 差

3、 较 大 的 化 合 物 也 可 溶 解 出 来 。 溶 剂 提 取 法 是 根 据 天 然 产 物 中 各 种 成 分 在 溶 剂 中 的溶 解 性 质 ， 选 用 对 活 性 成 分 溶 解 度 大 ， 对 不 需 要 溶出 成 分 溶 解 度 小 的 溶 剂 ， 而 将 有 效 成 分 从 药 材 组 织内 溶 解 出 来 的 方 法 。 2、 常 用 溶 剂 的 特 点 环 己 烷 ,石 油 醚 ,苯 ,氯 仿 ,乙 醚 ,乙 酸 乙 酯 ,正 丁 醇 ,丙 酮 ,乙 醇 ,甲 醇极 性 ： 小 大亲 脂 性 ： 大 小 亲 水 性 ： 小 大 比 水 重 的 有 机 溶 剂 ： 氯

4、仿与 水 分 层 的 有 机 溶 剂 ： 环 己 烷 正 丁 醇能 与 水 分 层 的 极 性 最 大 的 有 机 溶 剂 ： 正 丁 醇与 水 可 以 以 任 意 比 例 混 溶 的 有 机 溶 剂 ： 丙 酮 甲 醇极 性 最 大 的 有 机 溶 剂 ： 甲 醇极 性 最 小 的 有 机 溶 剂 ： 环 己 烷介 电 常 数 最 小 的 有 机 溶 剂 ： 石 油 醚常 用 来 从 水 中 萃 取 苷 类 、 水 溶 性 生 物 碱 类 成 分 的 有 机 溶 剂 ： 正 丁 醇 溶 解 范 围 最 广 的 有 机 溶 剂 ： 乙 醇 运 用 溶 剂 提 取 法 的 关 键 ， 是 选 择

5、 适 当 的 溶 剂 。 溶 剂 选择 适 当 ， 就 可 以 比 较 顺 利 地 将 需 要 的 成 分 提 取 出 来 。选 择 溶 剂 要 注 意 以 下 三 点 ： 溶 剂 对 有 效 成 分 溶 解 度大 ， 对 杂 质 溶 解 度 小 ； 溶 剂 不 能 与 中 药 的 成 分 起 化学 变 化 ； 溶 剂 要 经 济 、 易 得 、 使 用 安 全 等 。3、 溶 剂 的 选 择 4、 各 种 溶 剂 提 取 法 连 续 回 流 提 取 法 等 浸 渍 法渗 漉 法煎 煮 法回 流 提 取 法 浸 渍 法 ： 浸 渍 法 系 将 天 然 产 物 粉 末 或 碎 块 装 人 适 当

6、 的容 器 中 ， 加 入 适 宜 的 溶 剂 （ 如 乙 醇 、 稀 醇 或 水 ） ， 浸 渍药 材 以 溶 出 其 中 成 分 的 方 法 。渗 漉 法 ： 渗 漉 法 是 将 天 然 产 物 粉 末 装 在 渗 漉 器 中 ， 不 断添 加 新 溶 剂 ， 使 其 渗 透 过 药 材 ， 自 上 而 下 从 渗 漉 器 下 部流 出 浸 出 液 的 一 种 浸 出 方 法 。 01 溶 剂 罐 02 变 频 物 料 泵 03 快 速 渗 漏 机 04 流 量 计 05 渗 滤 液 罐 06 可 调试 电 加 热 水 箱 07 热 水 泵 08 高 效 旋 转 薄 膜 蒸 发 器 09

7、浓 缩 液 罐 10 冷 凝 器 11 冷 却 器 12 受 却 器 13 真 空 泵 14 控 制 柜 SLNS-快 速 渗 漉 提 取 浓 缩 机 组 工 艺 流 程 图 SLNS-快 速 渗 漉 提 取 浓 缩 机 组 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

8、，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 。 回 流 提 取 法 ： 应 用 有 机 溶 剂 加 热 提 取 ， 需 采 用 回 流 加 热装 置 ， 以 免 溶 剂 挥 发 损 失 。 小 量 操 作 时 ， 可 在 圆 底 烧 瓶上 连 接 回 流 冷 凝 器 。 溶 剂 浸 过 药 材 表 面 约 1 2cm。 在水 浴 中 加 热 回 流 ， 一 般 保 持 沸 腾 约 1小 时 后 放 冷 过 滤 ，再 在 药 渣

9、 中 加 溶 剂 ， 作 第 二 、 三 次 加 热 回 流 分 别 约 半 小时 ， 或 至 基 本 提 尽 有 效 成 分 为 止 。 此 法 提 取 效 率 较 冷 浸法 高 ， 大 量 生 产 中 多 采 用 连 续 提 取 法 。 连 续 回 流 提 取 法 ： 应 用 挥 发 性 有 机 溶 剂 提 取 天 然 产 物 有效 成 分 ， 不 论 小 型 实 验 或 大 型 生 产 ， 均 以 连 续 提 取 法 为好 ， 而 且 需 用 溶 剂 量 较 少 ， 提 取 成 分 也 较 完 全 。 实 验 室常 用 脂 肪 提 取 器 或 称 索 氏 提 取 器 。 连 续 提 取

10、法 ， 一 般 需数 小 时 才 能 提 取 完 全 。 提 取 成 分 受 热 时 间 较 长 ， 遇 热 不稳 定 易 变 化 的 成 分 不 宜 采 用 此 法 。 提 取 方 法 溶 剂 操 作 提 取 效 率 使 用 范 围 备 注浸 渍 法 水 或 有 机溶 剂 不 加 热 效 率 低 各 类 成 分 ，尤 遇 热 不稳 定 成 分 出 膏 率 低 ， 易发 霉 ， 需 加 防腐 剂渗 漉 法 有 机 溶 剂 不 加 热 脂 溶 性 成分 消 耗 溶 剂 量 大 ，费 时 长煎 煮 法 水 直 火 加 热 水 溶 性 成分 易 挥 发 、 热 不稳 定 不 宜 用 回 流 提 取法

11、 有 机 溶 剂 水 浴 加 热 脂 溶 性 成分 热 不 稳 定 不 宜用 ， 溶 剂 量 大连 续 回 流提 取 法 有 机 溶 剂 水 浴 加 热 节 省 溶 剂 、效 率 最 高 亲 脂 性 较强 成 分 用 索 氏 提 取 器 ，时 间 长 二 、 水 蒸 气 蒸 馏 法 水 蒸 气 蒸 馏 法 ， 适 用 于 能 随 水 蒸 气 蒸 馏 而 不 被 破 坏的 天 然 产 物 成 分 的 提 取 。 此 类 成 分 的 沸 点 多 在 100以 上 ， 与 水 不 相 混 溶 或 仅 微 溶 ， 且 在 约 100 时 存 一定 的 蒸 气 压 。 当 与 水 在 一 起 加 热 时

12、 ， 其 蒸 气 压 和 水的 蒸 气 压 总 和 为 一 个 大 气 压 时 ， 液 体 就 开 始 沸 腾 ，水 蒸 气 将 挥 发 性 物 质 一 并 带 出 。 三 、 升 华 法 固 体 物 质 受 热 直 接 气 化 ， 遇 冷 后 又 凝 固 为 固 体 化 合 物 ，称 为 升 华 。 天 然 产 物 中 有 一 些 成 分 具 有 升 华 的 性 质 ，故 可 利 用 升 华 法 直 接 自 天 然 产 物 中 提 取 出 来 。 例 如 樟 木 中 升 华 的 樟 脑 （ camphor） ， 在 本 草 纲 目 中 已 有 详 细 的 记 载 ， 为 世 界 上 最 早

13、应 用 升 华 法 制 取药 材 有 效 成 分 的 记 述 。 茶 叶 中 的 咖 啡 碱 在 178 以 上 就 能 升 华 而 不 被 分 解 。游 离 羟 基 蒽 醌 类 成 分 ， 一 些 香 豆 素 类 ， 有 机 酸 类 成 分 ，有 些 也 具 有 升 华 的 性 质 。 四 、 影 响 提 取 效 果 的 因 素 溶 剂 提 取 的 效 果 主 要 取 决 于 选 择 合 适 的 溶 剂 和 提 取方 法 。 此 外 ， 原 料 的 粉 碎 程 度 ， 提 取 温 度 ， 浓 度 差 ，提 取 时 间 ， 操 作 压 力 ， 原 料 与 溶 剂 的 相 对 运 动 等 因素

14、也 不 同 程 度 地 影 响 提 取 效 果 。 原 料 的 粉 碎 程 度 ： 原 料 经 粉 碎 后 粒 度 变 小 ， 表 面 能增 加 ， 浸 出 速 度 加 快 ， 但 粉 碎 度 过 高 ， 样 品 粉 粒 表面 积 过 大 ， 吸 附 作 用 增 强 ， 反 而 影 响 扩 散 速 度 ， 并不 利 于 浸 出 ， 一 般 而 言 粒 度 以 2060目 为 适 。 浸 出 温 度 ： 温 度 增 加 可 增 大 可 溶 性 成 分 的 溶 解 度 、扩 散 系 数 。 扩 散 速 度 加 快 有 利 于 浸 提 ， 并 且 温 度 适当 升 高 ， 可 使 原 料 中 的 蛋

15、 白 质 凝 固 、 酶 破 坏 而 增 加浸 提 液 的 稳 定 性 ， 但 温 度 过 高 ， 会 破 坏 不 赖 热 的 成分 ， 并 且 导 致 浸 提 液 的 品 质 劣 变 。 提 取 的 杂 质 含 量增 高 ， 给 后 道 精 制 工 序 带 来 困 难 ， 一 般 浸 出 温 度 控制 在 60100 。 浸 提 时 间 :原 料 中 的 成 分 随 提 取 时 间 延 长 ， 提 取的 得 率 增 加 ， 但 时 间 过 长 ， 杂 质 成 分 溶 解 也 随 之增 加 ， 给 后 序 提 取 精 制 造 成 困 难 ， 一 般 而 言 ， 热提 13h， 乙 醇 加 热

16、回 流 提 取 12h。 浓 度 差 :浓 度 差 是 原 料 组 织 内 的 浓 度 与 外 周 溶 液 的浓 度 差 异 。 浓 度 差 越 大 ， 扩 散 推 动 力 越 大 ， 越 有 利于 提 高 浸 出 效 率 。 第 二 节 天 然 产 物 有 效 成 分 的 分 离 与 精 制 根 据 物 质 溶 解 度 差 别 进 行 分 离 根 据 物 质 在 两 相 溶 剂 中 的 分 配系 数 不 同 进 行 分 离 根 据 物 质 的 吸 附 性 差 别 进 行 分 离 一 、 根 据 物 质 溶 解 度 差 别 进 行 分 离 1、 结 晶结 晶 是 利 用 温 度 不 同 引 起

17、 溶 解 度 的 改 变 而 使 有 效 成分 以 晶 体 的 形 式 析 出 以 达 到 分 离 物 质 的 目 的 。（ 1） 杂 质 的 除 去 ： 天 然 产 物 经 过 提 取 分 离 所 得 到的 成 分 ， 大 多 仍 然 含 有 杂 质 ， 或 者 是 混 合 成 分 。有 时 即 使 有 少 量 或 微 量 杂 质 存 在 ， 也 能 阻 碍 或 延缓 结 晶 的 形 成 。 所 以 在 制 备 结 晶 时 ， 必 须 注 意 杂质 的 干 扰 ， 应 力 求 尽 可 能 除 去 。 （ 2） 溶 剂 的 选 择 ： 制 备 结 晶 ， 要 注 意 选 择 合 宜 的溶 剂

18、和 应 用 适 量 的 溶 剂 。 合 宜 的 溶 剂 ， 最 好 是 在 冷时 对 所 需 要 的 成 分 溶 解 度 较 小 ， 而 热 时 溶 解 度 较 大 。溶 剂 的 沸 点 亦 不 宜 太 高 。 （ 3） 结 晶 溶 液 的 制 备 ： 制 备 结 晶 的 溶 液 ， 需 要 成 为 过 饱 和 的 溶 液 。 （ 4） 制 备 结 晶 操 作（ 5） 重 结 晶 及 分 步 结 晶 ： 晶 态 物 质 可 以 用 溶 剂 溶解 再 次 结 晶 精 制 。 这 种 方 法 称 为 重 结 晶 法 。 结 晶 经重 结 晶 后 所 得 各 部 分 母 液 ， 再 经 处 理 又

19、可 分 别 得 到第 二 批 、 第 三 批 结 晶 。 这 种 方 法 则 称 为 分 步 结 晶 法或 分 级 结 晶 法 。 （ 6） 结 晶 纯 度 的 判 定 ： 化 合 物 的 结 晶 都 有 一 定 的结 晶 形 状 、 色 泽 、 熔 点 和 熔 距 ， 一 可 以 作 为 鉴 定的 初 步 依 据 。 2、 溶 剂 沉 淀 ： 在 溶 液 中 加 入 另 一 种 溶剂 以 改 变 混 合 溶 剂 的 极 性 ， 使 一 部 分 物质 沉 淀 析 出 ， 从 而 实 现 分 离 。 3、 沉 淀 剂 沉 淀 ： （ 1） 金 属 离 子 沉 淀 ；（ 2） 酸 碱 沉 淀 ；

20、（ 3） 非 离 子 型 聚 合 物 沉淀 ； （ 4） 均 相 沉 淀 。4、 盐 析 沉 淀 二 、 根 据 物 质 在 两 相 溶 剂 中 的 分 配 比 不 同 进 行 分 离 1、 液 -液 萃 取 与 分 配 系 数 K值 K=CU/CL （ 2-1） 2、 分 离 难 易 与 分 离 因 子 分 离 因 子 表 示 A、 B 两 种 溶 质 在 同 一 溶 剂 系 统 中分 配 系 数 的 比 值 。即 ： =K A/KB( 注 ： KA KB ) （ 2-2） 3、 分 配 比 与 pH HA+H2O A-+H3O+ )32(3 HA OHAK a )42(lg HAAPKpH

21、 a若 使 该 酸 性 物 质 完 全 离 解 ， 则 ： )52(2 )1/100lg(lg a aa pKpH pKHAApKpH故 ： 使 该 酸 性 物 质 完 全 游 离 ， 即 使 A-均 转 变 成 HA， 则 ： )62(2 apKpH因 为 酚 类 化 合 物 的 pKa值 一 般 为 9.210.8， 羧 酸 类 化 合物 的 pKa值 约 为 5， 故 pH值 为 3以 下 ， 大 部 分 酚 酸 性 物 质将 以 非 离 解 形 式 （ HA） 存 在 ， 易 分 配 于 有 机 溶 剂 中 ；而 pH12以 上 ， 则 将 以 离 解 形 式 （ A-） 存 在 ，

22、易 分 配 于水 中 。同 理 ， 对 于 碱 性 物 质 （ B） ： )72(lg BHBPKpH aKa为 碱 性 物 质 （ B） 的 共 轭 酸 （ BH+） 的 离 解 常 数 。 一 般 pH12,则 酸 性 物 质 呈 离 解 状 态 (A-)、 碱 性 物 质 则 呈 非 离解 状 态 (B)存 在 。 据 此 ,可 采 用 图 1-1所 示 在 不 同pH的 缓 冲 溶 液 与 有 机 溶 剂 中 进 行 分 配 的 方 法 ,使酸 性 、 碱 性 、 中 性 及 两 性 物 质 得 以 分 离 。 两 相 溶 剂 萃 取 在 操 作 中 还 要 注 意 以 下 几 点 ：

23、1） 先 用 小 试 管 猛 烈 振 摇 约 1分 钟 ， 观 察 萃 取 后 二 液层 分 层 现 象 。 如 果 容 易 产 生 乳 化 ， 大 量 提 取 时 要 避免 猛 烈 振 摇 ， 可 延 长 萃 取 时 间 。 如 碰 到 乳 化 现 象 ，可 将 乳 化 层 分 出 ， 再 用 新 溶 剂 萃 取 ； 或 将 乳 化 层 抽滤 ， 或 将 乳 化 层 稍 稍 加 热 ； 或 较 长 时 间 放 置 并 不 时旋 转 ， 令 其 自 然 分 层 。 乳 化 现 象 较 严 重 时 ， 可 以 采用 二 相 溶 剂 逆 流 连 续 萃 取 装 置 。 2） 水 提 取 液 的 浓

24、 度 最 好 在 比 重 1.1 1.2之 间 ， 过 稀则 溶 剂 用 量 太 大 ， 影 响 操 作 。 3） 溶 剂 与 水 溶 液 应 保 持 一 定 量 的 比 例 ， 第 一 次 提取 时 ， 溶 剂 要 多 一 些 ， 一 般 为 水 提 取 液 的 1/3， 以 后的 用 量 可 以 少 一 些 ， 一 般 1/4-1/6。 4） 一 般 萃 取 3 4次 即 可 。 但 亲 水 性 较 大 的 成 分 不 易 转入 有 机 溶 剂 层 时 ， 须 增 加 萃 取 次 数 ， 或 改 变 萃 取 溶 剂 。 4、 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 超 临 界 流 体 萃 取

25、是 以 某 一 介 质 作 为 萃 取 剂 ， 在 其 临 界 温度 和 临 界 压 力 之 上 的 条 件 下 ， 从 液 体 或 固 体 物 料 中 萃 取出 待 分 离 的 组 分 的 一 种 方 法 。 超 临 界 流 体 由 于 接 近 液 体 的 密 度 使 之 具 有 较 高 溶 解 度 ,由 于 接 近 气 体 的 粘 度 , 使 之 具 有 良 好 的 流 动 性 能 ,扩 散系 数 介 于 气 液 之 间 ,使 之 对 待 萃 取 的 物 料 组 织 有 良 好 的渗 透 性 ,这 些 特 征 大 大 提 高 了 溶 质 进 入 超 临 界 流 体 的 传质 速 率 。 (

26、1) 超 临 界 流 体 萃 取 的 特 点 萃 取 过 程 在 较 低 温 度 范 围 内 进 行 ,特 别 适 用 于 具 有 热敏 性 或 易 氧 化 的 成 分 。 萃 取 介 质 通 常 选 用 二 氧 化 碳 ,二氧 化 碳 化 学 性 质 稳 定 ,无 腐 蚀 性 、 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 ,适用 于 食 品 和 医 药 行 业 。 工 艺 条 件 容 易 控 制 ,通 过 对 温 度 和 压 力 进 行 调 节 , 可以 实 现 选 择 性 萃 取 和 分 离 。 萃 取 产 物

27、 的 理 化 性 质 保 持 良 好 ,产 品 质 量 好 ,且 无 溶剂 残 留 问 题 ,萃 取 介 质 循 环 利 用 ,无 环 境 污 染 问 题 。 超 临 界 流 体 萃 取 需 要 冷 媒 和 高 压 支 持 且 生 产 量 较 小 ,操 作 成 本 大 。 （ 2） 超 临 界 流 体 萃 取 的 应 用 由 于 超 临 界 流 体 萃 取 技 术 上 有 许 多 元 可 替 代 的优 点 ,近 年 来 获 得 高 度 的 重 视 和 广 泛 的 应 用 ,例如 中 药 有 效 成 分 的 提 取 ； 菌 体 生 成 物 的 分 离 ；香 精 香 料 色 素 的 提 取 ； 动

28、 植 物 脂 肪 、 脂 溶 性 成分 、 植 物 碱 、 甾 醇 类 物 质 等 成 分 的 提 取 ； 有 机溶 剂 以 及 有 害 有 毒 物 质 的 脱 除 等 。 5. 逆 流 分 溶 法 (CCD) 液 -液 萃 取 分 离 中 经 常 遇 到 的 情 况 是 分 离 因 子 值 较 小 , 故 萃 取 及 转 移 操 作 常 须 进 行 几 十 次 乃 至 几 百 次 。 此 时 简单 萃 取 已 不 能 满 足 需 要 , 而 要 采 用 逆 流 分 溶 法( countercurrent distribution,简 称 CCD)。 CCD 法 因 为 操 作 条 件 温 和

29、 、 试 样 容 易 回 收 ,故 特 别适 于 中 等 极 性 、 不 稳 定 物 质 的 分 离 。 另 外 ,溶 质 浓 度越 低 ,分 离 效 果 越 好 。 但 是 ,试 样 极 性 过 大 或 过 小 ,或分 配 系 数 受 浓 度 或 温 度 影 响 过 大 时 则 不 易 采 用 此 法分 离 。 易 于 乳 化 的 萃 取 溶 剂 系 统 也 不 宜 采 用 。 6、 液 液 分 配 色 谱 柱 将 两 相 溶 剂 中 的 一 相 涂 覆 在 硅 胶 等 多 孔 载 体 上 ,作 为固 定 相 ,填 充 在 色 谱 管 中 ,然 后 加 入 与 固 定 相 不 相 混溶 的

30、另 一 相 溶 剂 (流 动 相 )冲 洗 色 谱 柱 。 这 样 ,物 质 同样 可 在 两 相 溶 剂 中 相 对 作 逆 流 移 动 ,在 移 动 过 程 中 不断 进 行 动 态 分 配 而 得 以 分 离 。 这 种 方 法 称 之 为 液 -液分 配 柱 色 谱 法 。 （ 1） 正 相 色 谱 与 反 相 色 谱 ： 分 离 水 溶 性 或 极 性 较 大 的成 分 如 生 物 碱 、 苷 类 、 糖 类 、 有 机 酸 等 化 合 物 时 ,固 定相 多 采 用 强 极 性 溶 剂 ,如 水 、 缓 冲 溶 液 等 ,流 动 相 则 用氯 仿 、 乙 酸 乙 醋 、 丁 醇 等

31、 弱 极 性 有 机 溶 剂 ,称 之 为 正 相色 谱 ； 但 当 分 离 脂 溶 性 化 合 物 ,如 高 级 脂 肪 酸 、 油 脂 、游 离 甾 体 等 时 ,则 两 相 可 以 颠 倒 ,固 定 相 可 用 石 蜡 油 ,而流 动 相 则 用 水 或 甲 醇 等 强 极 性 溶 剂 ,故 称 之 为 反 相 分 配色 谱 (reverse phase partition chromatography)。 （ 2） 加 压 液 相 柱 色 谱特 点 ： 加 压 液 相 色 谱 用 的 载 体 多 为 颗 粒 直 径较 小 、 机 械 强 度 及 比 表 面 积 均 大 的 球 形 硅

32、胶微 粒 ， 因 而 柱 效 率 大 大 提 高 。 三 、 根 据 物 质 的 吸 附 性 质 差 别 进 行 分 离 物 理 吸 附 (physical absorption) 也 叫表 面 吸 附 ,是 因 构 成 溶 液 的 分 子 (含 溶 质 及溶 剂 )与 吸 附 剂 表 面 分 子 的 分 子 间 力 的 相互 作 用 所 引 起 。 特 点 ： 是 无 选 择 性 、 吸 附 与 解 吸 过 程可 逆 、 可 快 速 进 行 。 故 在 实 际 工 作 中 用得 最 广 。 如 采 用 硅 胶 、 氧 化 铝 及 活 性 炭 为吸 附 剂 进 行 的 吸 附 色 谱 即 属

33、于 这 一 类 型 。 化 学 吸 附 (chemical absorption),如 黄 酮 等 酚酸 性 物 质 被 碱 性 氧 化 铝 吸 附 ,或 生 物 碱 被 酸 性硅 胶 吸 附 等 吸 附 质 与 吸 附 剂 之 间 要 发 生 化 学 反应 的 一 类 吸 附 。特 点 ： 具 有 选 择 性 、 吸 附 十 分 牢 固 、 有时 甚 至 不 可 逆 ,故 用 得 较 少 。半 化 学 吸 附 (semi-chemical absorption),如 聚 酰 胺 对 黄 酮 类 、 醌 类 等 化 合 物 之 间 的 氢键 吸 附 ,力 量 较 弱 ,介 于 物 理 吸 附

34、与 化 学 吸 附之 间 的 一 类 吸 附 。 1. 物 理 吸 附 基 本 规 律 （ 2） 被 分 离 的 物 质 与 吸 附 剂 、 洗 脱 剂 共 同 构 成 吸附 过 程 中 的 三 要 素 ， 彼 此 紧 密 相 连 。（ 1） 物 理 吸 附 过 程 一 般 无 选 择 性 ， 但 吸 附 强 弱 大体 遵 循 “ 相 似 者 易 于 吸 附 ” 的 经 验 规 律 。硅 胶 、 氧 化 铝 因 均 为 极 性 吸 附 剂 ,故 有 以 下 特 点 : (1)对 极 性 物 质 具 有 较 强 的 亲 和 能 力 ,极 性 强 的 溶 质将 被 优 先 吸 附 。(2)溶 剂

35、极 性 越 弱 ,则 吸 附 剂 对 溶 质 将 表 现 出 较 强 的吸 附 能 力 。 溶 剂 极 性 增 强 ,则 吸 附 剂 对 溶 质 的 吸 附 能力 即 随 之 减 弱 。 (3)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 。活 性 炭 因 为 是 非 极 性 吸 附 剂 ,故 与 硅 胶 、 氧 化 铝 相 反 ,对 非 极 性 物 质 具 有 较 强 的 亲 和 能 力 ,在 水 中 对 溶 质 表 现出 强 的 吸 附 能 力 。 溶 剂 极 性 降 低 ,则 活 性

36、炭 对 溶 质 的 吸附 能 力 也 随 之 降 低 。 故 从 活 性 炭 上 洗 脱 被 吸 附 物 质 时 ,洗 脱 溶 剂 的 洗 脱 能 力 将 随 溶 剂 极 性 的 降 低 而 增 强 。 2、 极 性 及 其 强 弱 判 断 极 性 强 弱 是 支 配 物 理 吸 附 过 程 的 主 要 因 素 。 所 谓 极 性乃 是 一 种 抽 象 概 念 ,用 以 表 示 分 子 中 电 荷 不 对 称(asymmetry)的 程 度 ， 并 大 体 上 与 偶 极 矩 (dipole moment)、极 化 度 （ polarizability） 及 介 电 常 数 （ dielect

37、ric constant）等 概 念 相 对 应 。 （ 1） 官 能 团 的 极 性 按 下 列 官 能 团 的 顺 序 增 强 ： CH2 CH2 ， CH2=CH2 ， OCH3， COOR， C=O， CHO， NH2， OH， COOH （ 2） 化 合 物 的 极 性 则 由 分 子 中 所 含 官 能 团 的 种 类 、 数目 及 排 列 方 式 等 综 合 因 素 所 决 定 。 （ 3） 、 大 体 上 溶 剂 极 性 的 大 小 可 以 根 据 介 电 常 数( ) 的 大 小 来 判 断 。 介 电 常 数 越 大 ， 则 极 性 越 大 。一 般 溶 剂 的 介 电 常

38、 数 按 下 列 顺 序 增 大 ： 环 己 烷 （ 1.88） ， 苯 （ 2.29） ， 无 水 乙 醚 （ 4.47） ，氯 仿 （ 5.20） ， 乙 酸 乙 酯 （ 6.11） ， 乙 醇 （ 26.0） ， 甲醇 （ 31.2） ， 水 （ 81.0） 3. 简 单 吸 附 法 进 行 物 质 的 浓 缩 与 精 制 简 单 吸 附 ， 如 在 结 晶 及 重 结 晶 过 程 中 加 入 活 性 炭 进 行的 脱 色 、 脱 臭 等 操 作 ， 在 物 质 精 制 过 程 中 应 用 很 广 。 一 叶 萩 碱 curinine 本 品 系 由 大 戟 科 植 物 一 叶 萩 叶

39、中提 取 的 一 种 生 物 碱 ， 现 已 人 工 合成 。【 性 状 】 其 硝 酸 盐 为 白 色 或 微 粉红 色 粉 末 ， 味 苦 ， 能 溶 于 水 。【 药 理 及 应 用 】 作 用 与 士 的 宁 相似 。 但 毒 性 较 低 。 能 兴 奋 脊 髓 。增 强 反 射 及 肌 肉 紧 张 度 。 体 内 代谢 较 快 ， 无 蓄 积 。 动 物 实 验 表 明， 小 量 能 增 强 心 肌 收 缩 ， 并 有 抑制 胆 碱 酯 酶 作 用 。 用 于 治 疗 小 儿麻 痹 症 及 其 后 遗 症 、 面 神 经 麻 痹， 对 神 经 衰 弱 、 低 血 压 、 植 物 神经

40、 功 能 紊 乱 所 引 起 的 头 晕 以 及 耳鸣 、 耳 聋 等 有 一 定 疗 效 。 4. 吸 附 柱 色 谱 法 用 于 物 质 的 分 离 吸 附 色 谱 法 中 硅 胶 、 氧 化 铝 柱 色 谱 在 实 际 工 作 中 用得 最 多 。 有 关 注 意 事 项 如 下 : (1) 硅 胶 、 氧 化 铝 吸 附 柱 色 谱 过 程 中 ,吸 附 剂 的 用 量一 般 为 试 样 量 的 3060倍 。 试 样 极 性 较 小 、 难 以 分 离者 ,吸 附 剂 用 量 可 适 当 提 高 至 试 样 量 的 100200倍 。 据 此 可 选 用 适 当 规 格 的 色 谱

41、管 , 实 验 室 中 常 用 色 谱 管的 规 格 如 下 所 示 ， 其 高 度 与 直 径 比 约 为 (15:1) (20:1)。 色 谱 管 内 径 (cm):0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 6.0 8.0 10 长 度 (cm):10 15 30 45 60 75 90 120 150 (2) 硅 胶 、 氧 化 铝 吸 附 柱 色 谱 ,应 尽 可 能 选 用 极 性 小 的溶 剂 装 柱 和 溶 解 试 样 ,以 利 试 样 在 吸 附 剂 柱 上 形 成 狭窄 的 原 始 谱 带 。 (3) 洗 脱 用 溶 剂 的 极 性 宜 逐 步 增 加 ,但 跳 跃 不

42、 能 太 大 。实 践 中 多 用 混 合 溶 剂 ,并 通 过 巧 妙 调 节 比 例 以 改 变 极 性 ,达 到 梯 度 洗 脱 分 离 物 质 的 目 的 。 (4) 为 避 免 发 生 化 学 吸 附 ,酸 性 物 质 宜 用 硅 胶 、 碱 性 物质 则 宜 用 氧 化 铝 进 行 分 离 。 (5) 如 液 -液 分 配 色 谱 中 所 述 ,吸 附 柱 色 谱 也 可 用 加压 方 式 进 行 ,溶 剂 系 统 可 通 过 TLC进 行 筛 选 。 5. 聚 酰 胺 吸 附 色 谱 法 聚 酰 胺 (polyamide)吸 附 属 于 氢 键 吸 附 ,是 一 种 用 途 十分

43、 广 泛 的 分 离 方 法 ,极 性 物 质 与 非 极 性 物 质 均 可 适 用 ,但 特 别 适 合 分 离 酚 类 、 醌 类 、 黄 酮 类 化 合 物 。 (1) 聚 酰 胺 的 性 质 及 吸 附 原 理 一 般 认 为 是 通 过 分 子 中 的 酰 胺 羰 基 与 酚 类 、 黄 酮 类 化合 物 的 酚 羟 基 ,或 酰 胺 键 上 的 游 离 胺 基 与 醌 类 、 脂 肪 羧酸 上 的 羰 基 形 成 氢 键 缔 合 而 产 生 吸 附 。 至 于 吸 附 强 弱则 取 决 于 各 种 化 合 物 与 之 形 成 氢 键 缔 合 的 能 力 。 通 常在 含 水 溶

44、剂 中 大 致 有 下 列 规 律 : 形 成 氢 键 的 基 团 数 目 越 多 ,则 吸 附 能 力 越 强 。 成 键 位 置 对 吸 附 力 也 有 影 响 。 易 形 成 分 子 内 氢 键者 ,其 在 聚 酰 胺 上 的 吸 附 即 相 应 减 弱 。 分 子 中 芳 香 化 程 度 高 者 ,则 吸 附 性 增 强 ； 反 之 ,则减 弱 。 如 ：以 上 是 仅 就 化 合 物 本 身 对 聚 酰 胺 的 亲 和 力 而 言 。 但 吸附 因 为 是 在 溶 液 中 进 行 ,故 溶 剂 也 会 参 加 吸 附 剂 表 面 的争 夺 ,或 通 过 改 变 聚 酰 胺 对 溶 质

45、 的 氢 键 结 合 能 力 而 影 响吸 附 过 程 。 显 然 ,聚 酰 胺 与 酚 类 或 醌 类 等 化 合 物 形 成 氢键 缔 合 的 能 力 在 水 中 最 强 ,在 含 水 醇 中 则 随 着 醇 浓 庭 的增 高 而 相 应 减 弱 ,在 高 浓 度 醇 或 其 它 有 机 溶 剂 中 则 几 乎不 缔 合 。 （ 2） 聚 酰 胺 柱 的 洗 脱在 聚 酰 胺 柱 上 的 洗 脱 能 力 由 弱 至 强 ,可 大 致 排 列 成 下列 顺 序 :水 甲 醇 丙 酮 氢 氧 化 纳 水 溶 液 甲 酰 胺 二 甲 基 甲 酰 胺 尿 素 水 溶 液 (3) 聚 酰 胺 色 谱

46、 的 应 用 聚 酰 胺 对 一 般 酚 类 、 黄 酮 类 化 合 物 的 吸 附 是 可 逆 的 ,分 离 效 果 好 ,加 以 吸 附 容 量 又 大 ,故 聚 酰 胺 色 谱 特 别 适合 于 该 类 化 合 物 的 制 备 分 离 。 此 外 ,对 生 物 碱 、 萜 类 、甾 体 、 糖 类 、 氨 基 酸 等 其 它 极 性 与 非 极 性 化 合 物 的 分离 也 有 着 广 泛 的 用 途 。 6. 大 孔 吸 附 树 脂 (1) 大 孔 吸 附 树 脂 的 吸 附 原 理 大 孔 吸 附 树 脂 是 吸 附 性 和 分 子 筛 性 原 理 相 结 合 的 分 离材 料 ,它

47、 的 吸 附 性 是 由 于 范 德 华 引 力 或 产 生 氢 键 的 结果 。 分 子 筛 性 是 由 于 其 本 身 多 孔 性 结 构 的 性 质 所 决 定 。 (2) 影 响 吸 附 的 因 素 比 表 面 积 、 表 面 电 性 、 能 否 与 化 合 物 形 成 氢 键（ 3） 大 孔 吸 附 树 脂 的 应 用 大 孔 吸 附 树 脂 现 在 已 被 广 泛 应 用 于 天 然 化 合 物 的 分 离和 富 集 工 作 中 ,如 苷 与 糖 类 的 分 离 、 生 物 碱 的 精 制 。 在多 糖 、 黄 酮 、 三 萜 类 化 合 物 的 分 离 方 面 都 有 很 好 的

48、 应用 实 例 。 （ 4） 洗 脱 液 的 选 择 洗 脱 液 可 使 用 甲 醇 、 乙 醇 、 丙 酮 、 乙 酸 乙 脂 等 。根 据 吸 附 作 用 强 弱 选 用 不 同 的 洗 脱 液 或 不 同 浓 度的 同 一 溶 剂 。 对 非 极 性 大 孔 树 脂 ,洗 脱 液 极 性 越 小 ,洗 脱 能 力 越 强 。 对 于 中 等 极 性 的 大 孔 树 脂 和 极 性较 大 的 化 合 物 来 说 ,则 选 用 极 性 较 大 的 溶 剂 为 宜 。 四 、 根 据 物 质 分 子 大 小 差 别 进 行 分 离 1、 凝 胶 过 滤 法 （ Gel filtration）

49、凝 胶 过 滤 法 也 叫 凝 胶 渗 透 色 谱 (Gel permeation chromatography)、 分 子 筛 过 滤 （ molecular sieve filtration） 、 排 祖 色 谱 （ exclusion chromatography） ，系 利 用 分 子 筛 分 离 物 质 的 一 种 方 法 。 其 中 所 用 载 体 ，如 葡 聚 糖 凝 胶 ， 是 在 水 中 不 溶 、 但 可 膨 胀 的 球 形 颗 粒 ，具 有 三 维 空 间 的 网 状 结 构 。（ 1） 原 理 ： 分 子 筛 原 理 。 即 利 用 凝 胶 的 三 维 网 状 结 构的

50、 分 子 筛 的 过 滤 作 用 将 化 合 物 按 分 子 量 大 小 不 同 进 行分 离 。 （ 2） 出 柱 顺 序 ： 按 分 子 由 大 到 小 顺 序 先 后 流 出 并 得 到 分 离 。 （ 3） 常 用 的 溶 剂 ： 碱 性 水 溶 液 （ 0.1mol/L NH4OH） 含 盐 水 溶 液（ 0.5mol/L NaCl等 ） 醇 及 含 水 醇 ， 如 甲 醇 、 甲 醇 水 其 他 溶 剂 ： 如 含 水 丙 酮 ， 甲 醇 -氯 仿 （ 4） 凝 胶 的 种 类 与 性 质 种 类 很 多 ， 常 用 的 有 以 下 两 种 ： Sephadex-G： 葡 聚 糖

51、凝 胶 ， 只 适 用 于 水 中 应 用， 且 不 同 规 格 适 合 分 离 不 同 分 子 量 的 物 质 。 Sephadex LH-20： 羟 丙 基 葡 聚 糖 凝 胶 ， 为Sephadex G-25经 羟 丙 基 化 后 得 到 的 产 物 ， 具 有 以 下两 个 特 点 ： 具 有 分 子 筛 特 性 ， 可 按 分 子 量 大 小 分 离物 质 ； 在 由 极 性 与 非 极 性 溶 剂 组 成 的 混 合 溶 剂 中 常常 起 到 反 相 分 配 色 谱 的 作 用 ， 适 合 于 不 同 类 型 有 机物 的 分 离 。 应 用 最 广 。 交 联 葡 聚 糖 的 化

52、 学 结 构 2、 膜 过 滤 法膜 过 滤 法 是 一 种 用 天 然 或 人 工 合 成 的 膜 ， 以 外 界 能 量或 化 学 位 差 为 推 动 力 ， 对 双 组 分 或 多 组 分 的 溶 质 和 溶剂 进 行 分 离 、 分 级 、 提 纯 或 富 集 的 方 法 。 （ 1） 概 念膜 过 滤 技 术 主 要 包 括 渗 透 、 反 渗 透 、 超 滤 、 电 渗 析 、液 膜 技 术 等 。 （ 2） 分 类3、 透 析 法透 析 法 是 膜 过 滤 法 中 的 一 种 。 （ 1） 原 理 ： 透 析 法 是 利 用 小 分 子 物 质 在 溶 液 中 可 通 过半 透

53、膜 、 而 大 分 子 物 质 不 能 透 过 半 透 膜 的 性 质 ， 以 达 到分 离 的 目 的 ， 本 质 上 是 一 种 分 子 筛 作 用 。 （ 2） 应 用 ： 对 于 生 物 大 分 子 ， 一 般 可 以 通 过 透 析 法进 行 浓 缩 和 精 制 。 如 药 用 酶 的 精 制 。分 离 和 纯 化 皂 苷 、 蛋 白 质 、 多 肽 、 多 糖 等 大 分 子 物 质 ，可 将 其 留 在 半 透 膜 内 ， 而 将 如 无 机 盐 、 单 糖 、 双 糖 等小 分 子 的 物 质 透 过 半 透 膜 ， 进 入 膜 外 的 溶 液 中 ， 而 加以 分 离 精 制

54、 。 五 、 根 据 物 质 离 解 度 不 同 进 行 分 离 具 有 酸 性 、 碱 性 、 两 性 基 团 的 化 合 物 在 水 中 多 呈 解 离状 态 ， 据 此 可 用 离 子 交 换 法 进 行 分 离 。 固 定 相 ： 离 子 交 换 树 脂1、 离 子 交 换 法 分 离 物 质 的 原 理流 动 相 ： 水 或 含 水 溶 剂洗 脱 液 ： 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂 （ H型 ） 稀 氨 水 洗 脱 强 碱 性 阴 离 子 交 换 树 脂 （ OH型 ） 稀 氢 氧 化 钠 洗 脱原 理 ： 离 子 交 换 原 理 强 酸 性 阳 离 子 交 换 树 脂

55、的 结 构2、 离 子 交 换 树 脂 的 结 构 及 性 质 根 据 交 换 基 团 不 同 分 为 ： 阳 离 子 交 换 树 脂 强 酸 性 （ SO3-H+） 弱 减 性 （ COO-H+） 阴 离 子 交 换 树 脂 强 碱 性 N+（ CH3） 3Cl 弱 减 性 （ NH2及 仲 胺 、 叔 胺 基 ） 3、 分 类4、 应 用 用 于 不 同 电 荷 离 子 的 分 离 ， 如 水 提 取 物 中 的 酸 性 、碱 性 、 两 性 化 合 物 的 分 离 。 用 于 相 同 电 荷 离 子 的 分 离 ， 如 同 为 生 物 碱 ， 但 碱性 强 弱 不 同 ， 仍 可 用 离

56、 子 交 换 树 脂 分 离 。 六 、 根 据 物 质 的 沸 点 进 行 分 离 分 馏 法 1、 概 念 ： 分 馏 法 是 利 用 中 药 中 各 成 分 沸 点 的 差 别 进 行 提取 分 离 的 方 法 。 一 般 情 况 下 ， 液 体 混 合 物 沸 点 相 差 100以 上 时 ， 可 用 反 复 蒸 馏 法 ； 沸 点 相 差 25 以 下 时 ， 需 用分 馏 柱 ； 沸 点 相 差 越 小 ， 则 需 要 的 分 馏 装 置 越 精 细 。 2 应 用 ： 挥 发 油 、 一 些 液 体 生 物 碱 的 提 取 分 离 常 采 用分 馏 法 。 色 谱 是 研 究 并

57、 应 用 于 分 离 分 析 领 域 的 一 门 科 学 技 术 ，比 较 公 认 的 色 谱 定 义 是 ： 由 于 物 质 的 吸 着 程 度 不 同 ，在 外 加 流 体 的 作 用 下 引 起 微 分 的 滞 留 作 用 的 差 异 。由 此 定 义 出 发 ， 根 据 移 流 相 的 不 同 ， 可 分 为 气 相 色谱 ， 液 相 色 谱 ， 超 临 界 流 体 色 谱 。 再 根 据 固 定 相 的不 同 ， 分 离 机 理 的 不 同 ， 再 分 为 气 液 色 谱 、 气 固 色谱 、 填 充 柱 色 谱 、 毛 细 管 柱 色 谱 ， 凝 胶 色 谱 、 纸 色谱 、 薄 层 色 谱 、 毛 细 管 电 泳 、 逆 流 色 谱 及 场 流 色 谱（ 单 相 色 谱 ） 等 。