第二章 提取分离
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天然药物化学第二章天然药物成分提取分离及结构鉴定方法
天然药物化学第二章天然药物成分提取分离及结构鉴定方法天然药物成分提取、分离及结构鉴定方法是研究天然药物化学的重要环节。
本文介绍了几种常见的方法，包括传统的提取和分离方法以及现代的结构鉴定方法。
首先是天然药物成分的提取方法。
传统的提取方法主要包括研磨法、浸泡法、渗漏法、浸渍法、热水浸提法等。
这些方法在药材的初步处理阶段起着重要作用，能够将有效成分从药材中充分提取出来。
现代化学技术的发展使得提取方法更加多样化，比如超声波提取、微波提取、超临界流体提取等，这些方法能够提高提取效率和提取速度。
接下来是天然药物成分的分离方法。
传统的分离方法主要包括溶剂沉淀法、蒸馏法、萃取法等。
这些方法常用于将药材提取液中的目标成分与杂质分离开来。
现代的分离方法有色谱技术。
色谱技术包括高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、薄层色谱（TLC）等，这些方法能够更加精确地分离和纯化目标成分。
此外，还有一些电泳方法如毛细管电泳、凝胶电泳等，能够对天然药物成分进行分离和鉴定。
最后是天然药物成分的结构鉴定方法。
结构鉴定方法主要包括光谱学和质谱学。
光谱学包括红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）、核磁共振（NMR）等，这些方法能够提供分子结构和功能基团的信息。
质谱学通常用于研究分子的质量和质量分布，并且能够确定分子的分子式和分子量。
此外，还有一些其他的结构鉴定方法，如X射线衍射（XRD）、电子显微镜（SEM）等，这些方法能够提供分子的晶体结构和形貌信息。
综上所述，天然药物成分提取、分离及结构鉴定方法涉及到多个技术领域，传统的方法已经得到了很大的发展，同时现代化学技术的进步也为药物化学的研究提供了更多的选择。
可以预见，随着技术的进一步发展，天然药物的研究将会越来越深入，为人类健康做出更大的贡献。
第二章 天然产物
单糖、双糖等小分子化合物的分离。
分类：根据所用膜的孔径大小不同可将膜分离法分为超滤和纳滤。 优点：不使用大量有机溶剂。
5、升华法
植物中凡是具有升华性质的化合物均可用此法进行纯化。
实例：樟木中的樟脑、茶叶中的咖啡碱及植物中的苯甲酸等成分。 优缺点：简单易行，但产率低，还可能伴有分解现象。
伪石榴皮碱、异石榴皮碱和甲基异石榴皮碱时，均可利用常压或 减压分馏方法进行初步分离，然后再精制纯化。
3、沉淀法
原理：利用有机物的溶解性或与某些试剂产生沉淀的性质可实现
植物成分的初步分离。对分离成分来讲，这种沉淀是可逆的。 中性乙酸铅或碱式乙酸铅在水或稀醇溶液中能与许多物质生成难
溶性的铅盐或络盐沉淀，利用这种性质可使所需成分与杂质分离。
中皂苷析出，沉淀物溶于乙醇，加胆固醇的乙醇溶液沉淀，过滤，
沉淀干燥后置于索氏提取器中用苯回流，不溶物为皂苷，苯液浓 缩后可回收胆固醇。 对多糖、蛋白质等成分可加丙酮、乙醇或乙醚沉淀。
4、膜分离法
原理：小分子物质在溶液中可通过具有一定孔径的膜，而大分子
物质不能通过。 适用对象：常用于蛋白质、多肽、多糖等大分子化合物与无机盐、
在设计纯化方案时，通常是在初始阶段使用分离效能不高但具有
大量处理样品能力的纯化手段，如选择性提取、沉淀过滤机简单 的常压色谱柱分离等。合理地选择单一或混合溶剂进行提取是进 行样品有效分离纯化的第一步。以低极性溶剂提取可得到亲脂性 的组分，醇类溶剂则对极性与非极性溶剂都可溶出。若开始阶段 采用极性大的溶剂提取，接着用溶剂萃取方法可将提取物质按极 性分成不同的部位。一些较新的方法，如超临界流体萃取、固相 萃取等，则具有选择性高、快速、高效的优点。
6、结晶法
第二章 天然产物提取分离方法和技术
1、原辅材料规格的过渡实验。
2、设备选型与材料质量试验：
在小试阶段，大部分实验是在小型玻璃仪器中进行， 但在工业生产中，物料要接触到各种设备材料，如微 生物发酵罐、细胞培养罐、固定化生物反应器，多种 层析材料以及产品后处理的过滤浓缩、结晶、干燥设 备等。有时某种材质对某一反应有极大影响，甚至使 整个反应无法进行。故在中试时，要对设备材料的质
含强心苷的药材，用发酵法将低效的多糖苷转化为单 糖苷；需要从原料中提取某种苷的苷元时，用发酵法 或水解法把苷转化为相应的苷元后，再提取。
5、脱脂处理：
油质、蜡、树脂都不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙 酮、苯及热乙醇中。
脱脂处理的方法：①先用乙醚或苯等亲脂性溶剂单独 或依次加热提取，并反复数次即可达到脱脂的目的。 ②对于树脂，可在乙醚提取液浓缩后，再经氯仿提取 即可以溶出树脂成分。
工厂化生产原料的质量控制方法
（1）形态与性状相结合的鉴别方法 （2）显微粉末鉴定：在显微镜下观察原料粉
末的组织或细微的形态，做出鉴定结论。 （3）化学鉴别法：用薄层层析法或传统的化
学方法进行化学成分的鉴定，并做出鉴定结论。 （4）紫外光谱法：用原料的甲醇或乙醇浸出
液在紫外光谱仪测定其紫外光谱，做出鉴定结 论。
主要是检查生产工艺流程的可行性和存在的问题，并 为中试和正式生产提供科学依据。如果放大实验的结 果较好，可以不再做中间生产实验，如果结果不理想， 可以为中间生产试验创造条件。
著名的化学工业学家L.H.裴克赖(L.H.Baekeland)的名 言:“小试验多摸索，大生产多收获” 。
在小型实验中要对所有工序的物料进行化学分析，并 在每个工序中计算被提取物质的收率和损失，并计算 各种物料的变化和废水、废液和废渣的数量。每次实 验都要总结经验、分析数据、找出问题、提出解决问 题的办法。
2、设备选型与材料质量试验：
在小试阶段，大部分实验是在小型玻璃仪器中进行， 但在工业生产中，物料要接触到各种设备材料，如微 生物发酵罐、细胞培养罐、固定化生物反应器，多种 层析材料以及产品后处理的过滤浓缩、结晶、干燥设 备等。有时某种材质对某一反应有极大影响，甚至使 整个反应无法进行。故在中试时，要对设备材料的质
含强心苷的药材，用发酵法将低效的多糖苷转化为单 糖苷；需要从原料中提取某种苷的苷元时，用发酵法 或水解法把苷转化为相应的苷元后，再提取。
5、脱脂处理：
油质、蜡、树脂都不溶于水而易溶于乙醚、氯仿、丙 酮、苯及热乙醇中。
脱脂处理的方法：①先用乙醚或苯等亲脂性溶剂单独 或依次加热提取，并反复数次即可达到脱脂的目的。 ②对于树脂，可在乙醚提取液浓缩后，再经氯仿提取 即可以溶出树脂成分。
工厂化生产原料的质量控制方法
（1）形态与性状相结合的鉴别方法 （2）显微粉末鉴定：在显微镜下观察原料粉
末的组织或细微的形态，做出鉴定结论。 （3）化学鉴别法：用薄层层析法或传统的化
学方法进行化学成分的鉴定，并做出鉴定结论。 （4）紫外光谱法：用原料的甲醇或乙醇浸出
液在紫外光谱仪测定其紫外光谱，做出鉴定结 论。
主要是检查生产工艺流程的可行性和存在的问题，并 为中试和正式生产提供科学依据。如果放大实验的结 果较好，可以不再做中间生产实验，如果结果不理想， 可以为中间生产试验创造条件。
著名的化学工业学家L.H.裴克赖(L.H.Baekeland)的名 言:“小试验多摸索，大生产多收获” 。
在小型实验中要对所有工序的物料进行化学分析，并 在每个工序中计算被提取物质的收率和损失，并计算 各种物料的变化和废水、废液和废渣的数量。每次实 验都要总结经验、分析数据、找出问题、提出解决问 题的办法。
天然产物提取与分离
N R'
RCOR'
RCOOR'
ROR'
小
RX
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
CH 3(CH 2)6COOH 硬脂酸，长链烃基，极性弱
CH 2OH
分子的极性大小比较
O
O R
O R'' OH
OO
O CH 3 R '
② 未知成分，根据一般性经验选择溶剂。
_____极性小的亲脂性化合物如萜类、甾体等 脂环化合物、芳香类化合物——氯仿、乙 醚溶剂。
α -金 合 欢 烯
O
O C21 甾 类 化 合 物
β -金 合 欢 烯
H 3CO
OCH 3
H
CC
OCH 3
CH 3
α-细 辛 醚 （ α-asarone)
_____糖苷、氨基酸等极性大的成分——水或含水的 醇溶液。
常见溶剂极性大小顺序
水＞甲醇＞乙醇＞正丙醇＞丙酮＞正丁醇 ＞乙酸乙酯＞氯仿＞无水乙醚＞苯＞四氯 化碳＞环己烷＞石油醚
思考：如何解释溶剂的极性顺序？
中草药提取如何选择溶剂？
• 选择的溶剂应对目标组分溶解度大，对 杂质成分的溶解度小，不能与提取的物 质起化学反应，安全无毒。
① 提取分离已知成分，根据结构判断极性， 按照“相似相溶”原则选择溶剂。
第一节、提取方法（extraction)
常见提取方法
• 水蒸气蒸馏法 • 升华法 • 超临界流体萃取方法 • 溶剂法
几个方法是相互关联的，有时同时使用。但 溶剂法经典、常用。
第二章 提取分离及检识方法
第三章植物化学成分的提取所谓提取，就是用适当的溶剂或适当的方法将植物的化学成分从植物中抽提出来的过程。
任何一种溶剂或任何一种方法提取得到的提取液和提取物，是包含多种化学成分的混合物称为总提取物，尚待进一步分离和精制。
那么，传统的提取方法有哪些呢：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、超临界流体提取法、升华法等。
本节重点掌握：溶剂提取法的原理，化学成分的极性、常用溶剂、极性大小顺序及提取溶剂的选择；常见的提取方法及应用范围。
重点介绍溶剂提取法。
第一节传统的提取方法一、溶剂提取法溶剂提取法的提取原理：根据植物中各成分在溶剂中的溶解度的差异，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶出的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。
这是植物化学成分提取最常用的方法。
当溶剂加到经适当粉碎的药材中时，溶剂由于溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。
化学成分在某种溶剂中的溶解度大小遵循“相似相溶”的规律：即亲脂性的化学成分易溶于亲脂性的溶剂，难溶于亲水性的溶剂；反之，亲水性的化学合成分易溶于亲水性的溶剂，难溶于亲脂性的溶剂。
这种亲脂性和亲水性的强弱直接与化学成分或溶剂的分子结构相关，我们可通过其极性的大小来估计它的亲脂性或亲水性。
这也是选择提取溶剂最重要的依据。
那么，影响化学成分极性的因素有哪些呢？一般来说：(1)分子大、碳数多，极性小、亲脂性强；分子小、碳数少，极性大、亲水性强。
(2)在化合物基本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，取代基的极性越大或数目越多，则整个分子的极性越大，亲水性越强，而亲脂性越弱；其分子非极性部分越大，则极性越小，亲脂性越强，而亲水性就越弱。
第二章 提取工艺
H
9
（2）利用生物碱及其盐的溶解度差异进行分离 ：
常采用溶剂萃取法、沉淀法。
例如，苦参碱因其极性小于氧化苦参碱，能溶于乙 醚，后者难溶于乙醚，因此，将二者混合物溶于适 量的氯仿，在氯仿液中加入10倍量的乙醚，氧化苦 参碱即可析出沉淀。
H
10
不同生物碱与同一种酸形成 的盐显示出不同的溶解度， 例如，在麻黄的水提液中， 加入草酸溶液后，适当浓缩 ，草酸麻黄碱溶解度小，先 析出结晶，而草酸伪麻黄碱 仍 留在溶液中。
1.定义：凡两个苯环（A环、B环）通过三碳链 相互联结而成的一类成分称为黄酮类化合物。大 多具有6C-3C-6C的基本骨架，且常有羟基、甲 氧基、甲基、异戊烯基等取代基。
H
13
2.溶解性
黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态（苷和 苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷）不同而有很大 差异。
（1）一般游离苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇 、乙醇、醋酸乙酯、乙醇等有机溶剂及稀碱水溶 液中。
（3）硼酸铬合法
有邻二酚羟基的黄酮类化合物可与硼酸络合，生 成物易溶于水，借此可与无邻二酚羟基的黄酮类 化合物相互分离。
H
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（4）pH梯度萃取法 pH梯度萃取法适合于酸性强弱不同的游离的黄 酮类化合物的分离，将混合物溶于有机溶剂（如 乙醚）中，依次用：
5％NaHCO3（萃取出7，4′－二羟基黄酮） 5％Na2CO3（萃取出7－或4′－羟基黄酮） 0.2％NaOH（萃取出具一般酚羟基黄酮） 4％NaOH（萃取出5－羟基黄酮）
皂苷元不溶于水，而易溶于石油醚、苯、乙醚、 氯仿等亲脂性溶剂。
皂苷有一定的助溶性能，可促进其它成分在水中 的溶解。
H
41
（3）水解
皂苷的水解有两种方式，可一次完成水解，生成 皂苷元及糖，也可以分步水解，即部分糖先被水 解，或双糖链皂苷中先水解一条糖链形成次生苷 。
第二章_天然药物化学成分的提取与分离
五、透析法
透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜， 而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的 方法。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖 等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖 等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内， 而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而 加以分离精制。透析是否成功与透析膜的规格关系 极大。
蒸气逸出（也叫放气）
静置分层 有机相 絮状物
（乳化） 水相
激烈振摇 1 - 2min
水相和絮状物
有机相
少量多次原则
3～ 5次
二、沉淀法 （一）酸碱沉淀法
利用天然药物中游离酸性（或碱性）成分可与碱性（或酸 性）试剂反应生成盐而溶于水，再加酸（或碱性）试剂，重 新生成原来的游离酸性（或碱性）成分而从溶液中沉淀析出 的性质，滤过（或加有机溶剂萃取）而与其他成分或杂质分 离的一种方法。
适当溶剂
药物 。
常温/温热
浸泡
有效成分
适用于：能溶于水且 遇热稳定成分的提取。
2、煎煮法 药物（加水加热）→煮沸→煎煮液 （煎煮器勿使用铁锅） 注意事项：a、浸没药材b、微沸c、渣继续煎 煮2-3次 小量：首次煮沸20-30分钟 大量：首次煎煮1小时，第2、3次煎煮可酌减
煎煮法与冷浸法的比较：
• 优点：效率高 • 缺点：煎煮液粘稠，滤过困难，杂质多， 易发生霉变
七、分馏法
对沸点相近的混合物，在分馏柱内反复进行气化、 冷凝、回流等程序而分离的一种方法。
第三节 色谱分离法
1906年，俄国植物学家Tswett
目的：分离植物色素 过程：将植物绿叶的石油醚提取液倒入 玻璃管中，并用石油醚不断淋洗， 逐渐形成色带，各色素成分被分离
石油醚
天然产物的提取分离
（4）浓度差
dc dx
根据扩散原理，造成提取液的浓度差可 以提高提取的效率。 可采取的措施有：搅拌、更换溶剂。
（5）新技术的使用
超声波、微波促提技术的应用，可以加快提 取速度，提高提取效率。
超声波促提原理：
目前实验室广泛使用的超声波萃取仪是将 超声波换能器产生的超声波通过介质（通常是 水）传递并作用于样品，这是一种间接的作用 方式，声振强度较低，必须通过增加超声波发 生器功率（3300W）来提高萃取效率。但较大 的超声波功率，又会发出令人感觉不适的噪音。
②.在提取用的烧瓶中加入提取溶剂和沸石
（没有沸石可以用玻璃珠或碎瓷片，目的就 是防止暴沸）。
③.连接好烧瓶、提取器、回流冷凝管，接通冷
凝水,加热。沸腾后，溶剂的蒸气从烧瓶进到冷 凝管中，冷凝后的溶剂回流到滤纸筒中，浸取 样品。溶剂在提取器内到达一定的高度时，就 携带所提取的物质一同从侧面的虹吸管流入烧 瓶中。溶剂就这样在仪器内循环流动，把所要 提取的物质集中到下面的烧瓶内。
• 5、溶剂的选择
• (1) 水：为价廉、易得、使用安全的强极性溶 剂。适于提取无机盐、糖、氨基酸、蛋白质、 有机酸盐、生物碱盐、苷类等。 • (2) 亲水性有机溶剂：以乙醇最常用。高浓度 提取亲脂性成分，低浓度提取亲水性成分。 • (3) 亲脂性有机溶剂： • 具有较强的选择性，对挥发油、油脂、叶 绿素、树脂、内酯、某些生物碱及一些苷元均 可提取出来。 优缺点：沸点低，浓缩回收方便，但易燃、 有毒、价贵，穿透力差。
如果随水蒸气挥发的物质具有较高的熔点， 在冷凝后易析出固体，则应调小冷凝水的流速， 使它冷凝后仍然保持液态。假如已有固体析出， 并且接近阻塞时，可暂时停止冷凝水或将冷凝水 暂时放去，以使物质熔融后随水流入接收器中。 当冷凝管夹套中要重新通入冷却水时，要小心而 缓慢，以免冷凝管因骤冷而破裂。万一冷凝管已 被阻塞，应立即停止蒸馏，并设法疏通（可用玻 棒将阻塞的晶体捅出或用电吹风的热风吹化结晶， 也可在冷凝管夹套中灌以热水使之熔化后流出 来）。
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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
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)
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
、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]
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）
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
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。
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。
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
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
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；
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80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
• 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。
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。
（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
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
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：
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
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
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
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)
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
、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]
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）
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
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。
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。
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
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
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；
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80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
• 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。
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。
（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
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
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：
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
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