生物碱提取与分离
生物碱的提取和分离技术
生物碱的提取和分离技术生物碱是一类具有生物活性的天然化合物，广泛存在于植物、动物和微生物中。
提取和分离生物碱是研究其结构和活性以及药物开发的重要步骤。
下面将介绍几种常用的生物碱提取和分离技术。
1.溶剂提取法溶剂提取法是最常用的生物碱提取技术之一。
首先将待提取的植物材料粉碎，然后用适当的溶剂(如醇类、醚类、醚烷等)将生物碱从植物材料中溶出。
溶剂的选择通常基于生物碱的特性和溶解度。
提取后的溶液可以通过过滤或离心等方法分离植物渣滓。
接下来，通过蒸馏或浓缩等方法除去溶剂，得到生物碱的纯净溶液。
2.离子交换技术离子交换技术是一种基于离子交换原理的分离技术，可以用于分离和纯化生物碱。
通常使用具有特定功能基团的离子交换树脂作为固定相，将生物碱中的离子通过吸附和洗脱的方式分离。
首先将待分离的生物碱溶液与固定相接触，生物碱中的阳离子或阴离子会与树脂上相应的功能基团发生吸附。
然后使用适当的洗脱剂，如酸、碱或盐溶液，将生物碱洗脱出来。
通过反复进行吸附和洗脱步骤，可以实现对不同生物碱的分离和纯化。
3.色谱技术色谱技术是一类将混合物中的组分分离的方法，在生物碱提取和分离中也得到了广泛应用。
常用的色谱技术包括层析色谱、高效液相色谱和气相色谱。
层析色谱是最常用的分离技术之一。
层析色谱根据溶液中成分在固定相和流动相之间的相互作用程度的差异，实现对化合物的分离。
对于生物碱的分离，可以选择不同类型的固定相和流动相，调节它们的组成和性质，以实现对目标生物碱的选择性分离。
4.薄层层析技术薄层层析技术是一种简单快速的生物碱分离方法。
将待分离的生物碱溶液均匀地涂抹在薄层层析板上，然后将薄层层析板放入一个含有适当流动相的密闭槽中。
待流动相在薄层层析板上上升的过程中，生物碱中的成分会与固定相发生不同程度的相互作用，从而分离开来。
通过对薄层层析板上色谱斑点的观察，可以确定生物碱的分离程度和纯度。
生物碱的提取和分离技术是研究和开发生物碱的重要工具。
生物碱提取分离
H+/H2O
药渣 弱碱及杂质
H+/H2O
OH-
OH-/H2O 亲水性Alk
Alk
此法缺点： 提取液体积较大（浓缩困难） 提取液中水溶性杂质多
解决方法:（1）离子交换树脂法 （2）有机溶剂萃取法 （3）沉淀法
（1）离子交换树脂法
RSO-3H+ + NH+
氢离子型阳 生物碱盐 离子交换树脂
生物碱由弱到强
用不同酸度 (酸度由弱到强 ,pH 由大到小)的酸水进行梯度萃取, 酸水液分别碱化,同时CHCl3萃取, 回收CHCl3
依次被分离 生物碱由强到弱依次被分离
• 附注：用方法二分离时，应采用多缓冲纸色 谱（分配原理）进行先导分离。
• 碱性弱的生物碱易游离 （脂溶性，易溶于CHCl3）。 • 碱性强的生物碱易成盐 （离子型，易溶于水）。
RSO3 NH+ + H+ OH- 如：NH4OH
Alk 有机溶剂提取 RSO3-NH4+ +
N + H2O
阳离子交换 树脂的铵盐
游离生物碱
中药酸水提取液（盐） 过阳离子交换树脂柱
（RSO3- H+）
流出液 （水性杂质）
树脂柱（RSO3BH+）
氨液碱化（游离） 氯仿提取 回收溶剂 总生物碱
• (2)有机溶剂萃取法
• 高效液相色谱（三尖杉混合酯碱的分离），气 相色谱（挥发性生物碱），干柱色谱，制备性 薄层色谱等也经常用于生物碱的分离。
三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱混合物
支持剂 硅胶 固定相 pH5.0缓冲液 洗脱剂 pH5.0缓冲液饱和的氯仿液
高三尖杉酯碱 二者混合物 三尖杉酯碱
生物碱的提取与分离
③雷氏铵盐沉淀法
适用于季铵碱
B+ + NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] B2SO4 (B[Cr(NH3)2(SCN)4]) Ag2SO4 + Ag[Cr(NH3)2(SCN)4]
BaCl2 BaSO4 + B . Cl
季铵碱的水溶液
加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐饱和/H2O 沉淀(雷氏复盐) 水溶液
生 药
碱化（如NH4OH）（使Alk游离） 渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）
残 渣 亲水性Alk CHCl3 碱性较弱的Alk
CHCl3
H+/H2O
H+/H2O
OH-/H2O
Alk沉淀
（二）分离 溶解性——重结晶法
碱性强弱——pH梯度萃取
色谱法
（二）分离 系统分离
多用于基础研究 总 碱
生物碱的分离
特定分离
侧重于生产实用
类别 指酸碱性强弱
部位 指极性不同
依据Alk的理化性质 单体Alk的分离
(1)利用生物碱及其盐类的溶解度不同进行分离
麻黄草
H C OH H
H C N CH3
甲苯 碱水 （回收甲苯后弃去） 流经2%草酸溶液 草酸溶液 减压浓缩，冷后过滤 ② 母液 置换 成盐 精制 盐酸伪麻黄碱成品
溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液
雷氏铵盐沉淀 滤液 (B2SO4) 加入氯化钡（BaCl2）
沉 淀
硫酸钡沉淀
滤 液
季铵碱的盐酸盐
2.醇类溶剂提取法
生药
醇或酸性醇
醇液
挥醇；加酸水
药渣
沉淀
H+ / H2O
OH-/H2O CHCl3
生物碱的提取和分离技术
生物碱的提取和分离技术生物碱是一类广泛存在于自然界中的具有生物活性的化学物质，其具有众多的药理活性，被广泛应用于医药、农业、食品等领域。
为了获得高纯度的生物碱，需要采用适当的提取和分离技术。
本文将介绍生物碱的提取和分离技术。
生物碱在自然界中存在的形式多种多样，包括植物、动物、微生物等生物体中。
为了获得高纯度的生物碱，需要采用合适的提取方法，通常可以分为以下几种方法。
1、溶剂提取法溶剂提取法是一种常见的提取生物碱的方法，通过有机溶剂与生物材料发生相互作用，将生物碱从原料中提取出来。
该方法具有提取速度快，操作简便的优点，但溶剂的选择及提取工艺控制对提取效率及提取物纯度有着很大的影响。
2、超声波辅助提取法超声波辅助提取法利用超声波低频振动的能量作用于生物材料，破碎细胞壁使得生物碱向溶剂中释放。
超声波提取法具有操作简便、提取效率高、成本低、产物纯度高等优点，被广泛应用于提取生物碱。
微波辅助提取法是一种高效快速的提取方法，利用微波辐射能量作用于含有生物碱的样品，使其分子以热运动形式高速振动，从而达到提取目的。
微波辅助提取法具有提取效率高、时间短、操作简便等优点，被广泛应用于生物碱的提取。
生物碱的分离技术是将获得的生物碱进行纯化的重要手段，主要包括以下几种方法。
1、高效液相色谱法高效液相色谱法是一种常用的分离技术，其通过传统液相色谱技术的改进，利用高压下将溶液通过色谱柱进行分离。
该法具有分离速度快、分离效率高、产物纯度高等优点，成为生物碱分离的重要手段。
2、毛细管电泳法毛细管电泳法是一种基于电泳原理的分离方法，其利用毛细管的细微通道结构进行分离。
该分离方法具有分离速度快、精度高、自动化程度高等优点。
3、胶体电泳法胶体电泳法是一种基于胶体粒子-溶液相互作用力的分离方法，其利用胶体颗粒的特殊性质进行分离。
该分离方法具有分离效率高、操作简便的优点，被广泛应用于生物碱的分离。
总结：生物碱的提取和分离技术是合成优质生物碱的关键技术，在当前化学技术的发展中具有重要意义。
生物碱的提取和分离技术
生物碱的提取和分离技术生物碱是一类含有碱性氮杂原子的天然有机物，常见于许多植物中。
在医学、化学和农业等领域有广泛的应用。
生物碱的提取和分离技术是利用化学和生物学方法从植物中分离出纯净的生物碱的过程，以下是生物碱提取和分离技术的详细介绍：1. 生物碱的提取方法提取生物碱的方法包括多种化学方法和生物学方法。
在化学方法中，有害物质污染和成本较高是一些缺点；在生物学方法中，提取过程更加温和，并且资源利用更加有效。
以下是三种常用的生物碱提取方法：（1）超声波提取超声波提取由于其高散射，高原子间质子相互作用强度，所以在生化物质提取过程中具有独特的优势；其较快的提取速度和较高的提取产率也是其优点之一。
超声波提取过程如下：将植物材料放入信号强度为20 KHz至100 KHz 的超声波滴灌器中，用特定功率的超声波处理一定时间，然后过滤分离液和残留植物材料，收集分离液。
此外，可以通过添加某些有机溶剂，如丙酮，以提高萃取率。
（2）微波提取与超声波提取相比，微波提取前期设备的成本更低，操作更简单；并且在降低样品提取时间和提高提取效果方面具有超声波提取的主要优势。
微波提取过程具有以下步骤：将植物材料细粉末样品置于封闭容器中，添加适当的溶剂（如醇），并从顶部加热容器，使微波以较高功率加热样品，公开与样品交互作用以使其加速萃取。
接着，对萃取物进行离心和过滤等步骤，以获得更纯的物质。
另外，在微波周围环境下工作需要更加注意安全。
（3）超临界流体萃取超临界流体萃取是一种利用超临界流体（通常是CO2，使用压力调节器将其变为超临界状态）的非常新颖的方法，能同时提供整洁、绿色、安全和节约能源的提取体验。
由于不涉及有机溶剂，因此可避免对环境的污染；提取时间较长，可以使更多的生物碱被提取。
超临界流体萃取过程如下：将粉碎的植物材料置于加热器中，添加适量的聚乙二醇作为流动助剂，使用压力瓶将CO2注入萃取器，压力和温度的协同变化可使CO2转变为超临界状态。
生物碱的提取和分离技术
生物碱的提取和分离技术
生物碱是一类具有生物活性的有机化合物，广泛存在于植物、动物等生物体内，具有
多种生理活性和药理作用。
提取和分离生物碱是研究和开发生物碱的重要工作之一，以下
介绍几种常用的生物碱提取和分离技术。
1. 溶剂浸提法
溶剂浸提法是最常用的生物碱提取方法之一。
通过物质溶解度差异，利用某种溶剂将
生物碱从生物材料中提取出来。
常用的溶剂有乙醇、乙醚、醋酸乙酯等。
该方法简单易行，但对溶剂的选择、浓度的控制和提取时间等条件要求较高。
2. 离子交换树脂法
离子交换树脂法是一种分离和富集生物碱的有效方法。
树脂对生物碱具有较高的亲和性，可以通过串联多个离子交换柱进行逐步分离和纯化。
该方法适用于生物材料中生物碱
含量较低的情况，但操作复杂，需要灵活控制洗脱液的浓度和pH值。
3. 气相色谱法
气相色谱法是一种常用的生物碱分离和检测方法，通过GC柱将混合物中的生物碱分离并测定其相对含量。
该方法准确、灵敏度高，对样品要求低，但需要纯化样品并进行衍生
化反应，操作复杂，且只适用于描记类生物碱。
5. 薄层色谱法
薄层色谱法是一种常用的生物碱质量分析方法，通过物质在薄层层析板上的迁移速度
差异，分离和鉴定混合物中的生物碱。
该方法操作简便，不需要专门的仪器设备，但分离
效果一般，只适用于样品中生物碱含量较低的情况。
生物碱提取与分离
一、pH梯度萃取法 梯度萃取法 总碱中强碱性的生物碱在加弱酸时可形成稳定的盐而 溶解，弱碱性生物碱则需相对强的酸才能形成稳定的盐溶 于水，整个过程就如形成一个酸性从弱到强的梯度，则可 以把碱性从强到弱的游离生物碱分离开来。对总碱盐则需 形成一个碱性从弱到强的梯度，把生物碱盐按游离碱碱性 从弱到强分开。 二、利用生物碱及演的溶解度不同进行分离 总碱中某些生物碱在有机溶剂中的溶解度不同，可以 此用于分离生物碱。 如：红古豆碱与樟柳碱在pH=9时，采用CCl4和CHCl3 萃取，前者溶于CCl4，后者溶于CHCl3。
生物碱的提取与分离
演讲者：洪正源
目录
一、介绍 二、生物碱的提取 三、生物碱的分离纯化 四、生物碱的鉴定
介绍
一、什么是生物碱 生物碱为一类含氮的有机化合物，存在于自然界 （一般指植物，但有的也存在于动物）。有似碱的性质， 所以过去又称为赝碱。大多数生物碱均有复杂的环状结 构，氮素多包括在环内，具有光学活性。但也有少数生 物碱例外。如麻黄碱是有机胺衍生物，氮原子不在环内； 咖啡因虽为含氮的杂环衍生物，但碱性非常弱，或基本 上没有碱性，如秋水仙碱几乎完全没有碱性，氮原子也 不在环内。由于它们均来源于植物的含氮有机化合物， 而又有明显的生物活性，故仍包括在生物碱的范围内。 而有些来源于天然的含氮有机化合物，如某些维生素、 氨基酸、肽类，习惯上又不属于“生物碱"，所以"生物 碱"一词到现在还未有严格而确切的定义。
一种生物碱的结构
二、生物碱的性质 1.物理性质 物理性质 a.性状 大多数生物碱是结晶形固体，已有一些是非结晶形粉 末，还有少数在常温下为液体，少数有升华性。 生物碱大多为无色化合物，只有少数带有颜色。不论 生物碱或其盐类多具苦味，有些味极苦而辛辣。 b.溶解性 大多数游离生物碱几乎不溶或难溶于水，能溶于氯仿、 乙醚、乙醇、丙酮或苯等有机溶剂，亦能溶解于稀酸的水 溶液，生成盐类。季铵碱衍生物易溶于水，含有极性基团 或易水解基团的生物碱易溶于碱性水。 c.旋光性 生物碱旋光性与其生理活性有密切关系，一般来说， 左旋的生物碱具有显著的生理活性，而右旋体则无或极弱。
(完整版)生物碱的提取分离
CHCl3
C B A
总碱
pH 低 pH 中 pH 高
碱性大小
A>B>C
第六节
生物碱的提取实例
四、提取分离
提取分离实例——长春碱与长春新碱
OH N
H
N
H
COOMe N
长春碱? R= - CH3 醛基长春碱? R= - CHO
MeO
N
OCOMe
R H OH COOMe
长春花，又名日日春、天天开等。夹竹桃科， 常绿直立亚灌木。株高30-60厘米，叶对生，长 状排列，花径3-4厘米，白色、粉 红色或紫红色。
色谱法
五、提取分离 （二）分离
生物碱的分离
系统分离
特定分离
多用于基础研究
侧重于生产实用
总碱
类别
部位
指酸碱性强弱 指极性不同
依据Alk的理化性质 单体Alk的分离
五、提取分离（二）提取液的——分离
1.根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离 （1）已知成分——查文献选择结晶溶剂 （2）未知成分——色谱方法进行溶剂的选择
第四节
生物碱的提取、精制
第四节 提取与分离
一、生物碱提取 除个别具有生物碱挥发性的生物碱（麻黄碱）
可用水蒸汽蒸馏法提取外，一般情况下，总生物碱
的提取均采用溶剂法提取。（但溶剂的选择要考虑
生物碱的性质和存在形式）
提取方法有
1.酸水提取法（水） （离子交换树脂法、沉淀法）
2.醇类溶剂提取法（亲水性有机溶剂） 3.与水不相混溶的有机溶剂提取法（亲脂性有机溶剂）
生药
醇或酸性醇
醇液
挥醇；加酸水
药渣
沉淀 碱性较弱的碱
OH-/H2O 亲水性Alk
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生物碱提取与分离
3、亲脂性有机溶剂提取法
生物碱提取与分离
大多数游离生物碱都是脂溶性的，因此可采用亲脂性 有机溶剂（弱极性） ，如氯仿、二氯甲烷、苯等提取
由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中，故采 用亲脂性有机溶剂提取时，必须先使生物碱盐转变为 游离碱，即先将药材粉末用石灰乳、碳酸钠溶液或稀 氨水等碱水湿润后再用溶剂提取
叫作“总生物碱”
生物碱提取与分离
提取方法
水蒸气蒸馏法：适用于液体生物碱 及小分子生物碱（麻黄碱）这些具 有挥发性的生物碱的提取。
升华法：具有升华性质的生物碱如 咖啡因等。
生物碱提取与分离
溶剂提取法：最常见的方法，适用于 多数生物碱的提取（提取效率与前处 理、溶剂种类、用量、原料粉碎度、 操作温度、搅拌有关）
生物碱提取与分离
二、分 离
第五节 生物碱的提取与分离
生物碱提取与分离
提取 药材 总生物碱
分离 生物碱 单体
生物碱提取与分离
一、提 取
生物碱提取与分离
总生物碱
同一植物中往往共含有几个甚至几十 个化学结构相类似的生物碱。
➢ 这些生物碱在植物体内大多数与有机 酸或无机酸结合成盐而存在。
➢ 只有弱碱呈游离状态。 ➢ 还有一些是与糖结合成苷而存在。 同一植物体内各种形式生物碱的总称
生物碱提取与分离
生物碱提取与分离
②有机溶剂萃取法
对于酸水提取液，用碱液（氨水、石 灰水石灰乳）将其碱化，使其中的生 物碱盐转变为游离生物碱，再用有机 溶剂（如正丁醇、乙醚、氯仿等）把 游离的生物碱萃取出来
生物碱提取与分离
②有机溶剂萃取法
常用的碱有氨水、石灰乳
生物碱提取与分离
③沉淀法
针对极性小的游离碱的分离，又可称 为酸溶碱沉法，利用游离生物碱难溶 于水的性质使其在水中产生沉淀进行 提取，可与水溶性生物碱及水溶性杂 质分开。
醇提法的提取液中除含有生物碱及其盐外，还含 有大量的其它脂溶性杂质，还有一些水溶性杂质， 需进一步处理。
生物碱提取与分离
醇提法具体步骤
用乙（甲）醇提取（渗漉、浸渍、加 热回流等），减压回收溶剂，得总生 物碱
总生物碱用酸水溶解，滤除不溶于水 的亲脂性杂质
将酸水液碱化，用氯仿等有机溶剂萃 取得较纯的总生物碱
生物碱提取与分离
①离子交换树脂提取法
离子交换树脂是通过静电引力和范德华力而对 吸附质产生作用。在生物碱的纯化中使用的是 阳离子交换树脂，生物碱盐的阳离子交换到树 脂上从而与非碱性的化合物分离
将酸水提取液通过强酸型阳离子交换树脂，使 生物碱盐阳离子交换在树脂上而与其它杂质分 离。然后用氨液碱化树脂，使生物碱从树脂上 游离出，然后用有机溶剂洗脱或提取出游离生 物碱
生物碱提取与分离
2、醇提法
生物碱提取与分离
游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇或乙醇 ,因 此用它们作为生物碱的提取溶剂,应用较为普遍， 甲醇的沸点比乙醇更低，但甲醇对视神经的毒性 很大，所以除了实验室有时用甲醇为生物碱提取 溶剂外，一般用乙醇为溶剂。
醇提法对根及根茎类药材的提取适用，含淀粉较 多的块根类药材水煎时易使淀粉糊化，影响成分 浸出，故选醇提法为宜。但乙醇的防火等级高， 一般采用稀乙醇（60%--70%）或酸性乙醇为提 取溶剂。
生物碱提取与分离
1、酸水提取法 2、醇提法 3、亲脂性有机溶剂提取法 4、对于水溶性生物碱的提取方法
生物碱提取与分离
1、酸水提取法
生物碱提取与分离
具有碱性的生物碱在植物体内多以盐的形式而存 在，可直接以水作为提取溶剂，而弱碱性生物碱 则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，为使其在 水中溶解，故采用酸水为提取溶剂，使游离碱与 酸成盐而被提取。
生物碱提取与分离
✓生物碱+酸成盐的公式与表达
N: + H+
生物碱
+ N:H
生物碱盐（或共轭酸）
游离碱：B或ALK
生物碱提取与分离
✓游离碱和盐之间的转化
N: + H+
+ N:H
生物碱
BH+ + OH-
生物碱盐
B +离生物碱（B）易接受酸中的质子变成生物碱 盐（BH+）；但是当生物碱盐（BH+）遇到碱性比生 物碱更强的碱时，则生物碱相对而言具有酸性，则供 出质子，重新变回游离碱（B）
亲脂性有机溶剂提取法提出的总生物碱一般只含有亲 脂性生物碱，不含水溶性生物碱，这种方法得到的生 物碱杂质较少，易于进一步纯化，但溶剂渗入能力较 弱，需反复提取
若为了只提取药材中的弱碱性生物碱，可采用水或有 机酸代替碱水润湿药材，再用有机溶剂提取，可使大 部分碱性较强的生物碱不被提取。
生物碱提取与分离
4、对于水溶性生物碱的提取方法
沉淀法：将生物碱的沉淀试剂如硅钨酸、 苦味酸和雷氏铵盐等加入到含有水溶性生 物碱的溶液中，使生物碱沉淀完全，滤出 沉淀后再以合适的试剂进行分解，最后分 离出水溶性生物碱
与水不相混溶的极性有机溶剂：如正丁醇， 异戊醇或氯仿—甲醇混合液来萃取含水溶 性生物碱的水溶液
生物碱提取与分离
生物碱提取与分离
溶剂提取法
生物碱提取与分离
➢ 方式：溶剂提取法分为浸渍法、渗漉法、 煎煮法、回流提取法和连续回流提取法。 其中连续回流提取法可以反复利用溶剂， 提取较完全，效率高。
➢ 溶媒选择：生物碱在溶剂中的溶解符合 “相似相溶”的规律，生物碱的溶解度与 分子中极性基团的数目与溶剂种类有密切 关系；生物碱可与酸成盐而溶于酸水中， 随后加碱至碱性又可成为游离态。
常用的酸有0.5%—1%的盐酸、硫酸、醋酸或酒 石酸。
采用渗漉或浸渍的方法提取，而不用煎煮法
但水提法易染菌，此外含果胶、黏液质类成分的 水提物难以过滤；并且所得溶液体积较大，浓缩 困难，故需配合离子交换树脂法或有机溶剂萃取 法进行处理。
生物碱提取与分离
所得酸水液可用以下方法处理 ①离子交换树脂提取法 ②有机溶剂萃取法 ③沉淀法
季铵碱的水溶液
加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐饱和水溶液
沉淀(雷氏复盐)
溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液
水溶液
雷氏铵盐沉淀
滤液 (B2SO4) 加入氯化钡（BaCl2）
沉淀 硫酸钡沉淀生物碱提取与分离
滤液 季铵碱的盐酸盐
小结
如何从中草药中提取脂溶性生物碱 如何从中草药中提取水溶性生物碱