吸附色谱法的分离效果如何课件.ppt
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1、 第二章第二章 提取、分离和鉴别方法提取、分离和鉴别方法 目的要求目的要求 一、天然药物有效成分提取分离方法的原理一、天然药物有效成分提取分离方法的原理溶剂提取溶剂提取法与水蒸气蒸馏法的原理、操作及其特点。法与水蒸气蒸馏法的原理、操作及其特点。 二、天然药物有效成分分离与精制二、天然药物有效成分分离与精制中草药有效成分中草药有效成分各种分离方法的原理。各种分离方法的原理。 三、掌握色谱技术中洗脱剂选择的原则。三、掌握色谱技术中洗脱剂选择的原则。 重点:讲解各种层析方法(硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、重点:讲解各种层析方法(硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、离子交换树脂、大孔树脂法及分配层析)和两相溶剂萃取
2、法离子交换树脂、大孔树脂法及分配层析)和两相溶剂萃取法的原理及方法。的原理及方法。 难点:讲解各种层析方法和两相溶剂萃取法的原理。难点:讲解各种层析方法和两相溶剂萃取法的原理。 第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术 一、溶剂提取法一、溶剂提取法(extraction with solvent) 1.相似相溶相似相溶原理:原理:根据相似者相溶原理,选择与化合物极根据相似者相溶原理,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较大的化些化合物的增溶或助溶作用,其极性与溶
3、剂极性相差较大的化合物也可溶解出来。合物也可溶解出来。 理想溶剂理想溶剂(ideal solvents ): (1 1)对有效成分溶解度大;)对有效成分溶解度大; (2 2)对无效成分溶解度小;)对无效成分溶解度小; (3 3)与有效成分不起化学反应;)与有效成分不起化学反应; (4 4)安全,成本低,易得。)安全,成本低,易得。 第二章第二章 提取分离方法提取分离方法 二、溶剂提取法的提取过程二、溶剂提取法的提取过程 将适宜的溶剂加入到药材中,溶剂通过渗透将适宜的溶剂加入到药材中,溶剂通过渗透 扩散进入到扩散进入到细胞中,溶解可溶性成分。形成细胞内外浓度差,产生渗透压,细胞中,溶解可溶性成分
4、。形成细胞内外浓度差,产生渗透压,细胞内溶质向细胞外扩散,最后达到动态平衡,细胞外溶剂就细胞内溶质向细胞外扩散,最后达到动态平衡,细胞外溶剂就溶解了大量溶质,从而把大量有效成分提取出来。溶解了大量溶质,从而把大量有效成分提取出来。 第一节第一节 提取分离方法提取分离方法 三、常用溶剂的特点:三、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:小极性:小 大大亲脂性:大亲脂性:大 小小 亲水性:小亲水性:小 大大 (1)比水重的有机溶剂:氯仿。)比水重的有机溶剂:氯仿。(2)与水分层的有机
5、溶剂:环己烷)与水分层的有机溶剂:环己烷 正丁醇。正丁醇。(3)能与水分层的极性最大的有机溶剂:正丁醇。)能与水分层的极性最大的有机溶剂:正丁醇。(4)与水可以任意混溶的有机溶剂:丙酮)与水可以任意混溶的有机溶剂:丙酮 甲醇。属于亲水性溶剂。甲醇。属于亲水性溶剂。(5)极性最大的有机溶剂:甲醇)极性最大的有机溶剂:甲醇(6)极性最小的有机溶剂:环己烷)极性最小的有机溶剂:环己烷(7)介电常数最小的有机溶剂:石油醚)介电常数最小的有机溶剂:石油醚(8)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)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(9)溶解范围最广的有机溶剂
6、:乙醇)溶解范围最广的有机溶剂:乙醇Simple percolate assembly 1、冷提:、冷提:适用于受热不稳定的成分。适用于受热不稳定的成分。 浸渍浸渍 (Maceration) 渗漉(渗漉(Percolation)第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术工业生产用的渗漉装置工业生产用的渗漉装置第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术2、热提:煎煮法(、热提:煎煮法(Decoction) 回流(回流(Refluxing) 连续回流(连续回流(Continuous Refluxing)Simple refluxing assembly Assembly of Soxhlet ex
7、tractor 第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术2.水蒸气蒸馏法(水蒸气蒸馏法(water-steam distillation ) 提取具有挥发性,能随水蒸气提取具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏的成分,如挥发油。蒸馏而不被破坏的成分,如挥发油。 Simple water-steam distillation refluxing assembly第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术3.升华法(升华法( sublimation ) 用于具有升华性的成分提取,如香豆素,蒽醌,用于具有升华性的成分提取,如香豆素,蒽醌,樟脑等。樟脑等。第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术l
8、超临界流体的密度与液体很接近超临界流体的密度与液体很接近,而它又具有气体而它又具有气体扩散性能扩散性能l常用的临界流体有常用的临界流体有CO2、N2O、 乙烷、丙烷乙烷、丙烷等。等。4.超临界流体提取法(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,为行提取,为20世纪世纪80年代迅速发展起来的一种提取方法年代迅速发展起来的一种提取方法。第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术超临界萃取实验装置与实验方法超临界萃取实验装置与实验方法CO2钢瓶冷温槽流量计
9、小试实验装置图小试实验装置图实验装置实验装置小试实验装置小试实验装置中中小小型型 为物理过程,无化为物理过程,无化学反应,生物活性不学反应,生物活性不减。大能量的超声波减。大能量的超声波产生的极大压力造成产生的极大压力造成植物物细胞壁及整个植物物细胞壁及整个生物体破裂,胞内物生物体破裂,胞内物质的释放、扩散及溶质的释放、扩散及溶解。解。5.超声提取法(超声提取法(ultrasonic extraction)实验室用小型超声仪实验室用小型超声仪第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术工工业业生生产产用用超超声声仪仪6.微波提取法(微波提取法(microwave extraction) 具有穿透
10、力强、选择具有穿透力强、选择性高、加热效率高等性高、加热效率高等显著特点,而且其操显著特点,而且其操作简便、快速、节能、作简便、快速、节能、高效。高效。 缺点缺点:工业化设备少、:工业化设备少、成分变化、生物活性成分变化、生物活性变化。变化。工业生产用微波提取罐工业生产用微波提取罐第一节第一节 提取方法与技术提取方法与技术第二节第二节 分离与精制分离与精制 一一 、系统溶剂分离法、系统溶剂分离法:1 1、此法是选用、此法是选用3 34 4种不同极性的溶剂由低级性到高极性分步种不同极性的溶剂由低级性到高极性分步对上述总提取液进行提取分离,是提取物中各组分按其在对上述总提取液进行提取分离,是提取物
11、中各组分按其在不同极性溶剂中溶解度的差异而得到分离。不同极性溶剂中溶解度的差异而得到分离。2 2、在中草药提取液中加入另一种溶剂以改变混合物溶剂的极、在中草药提取液中加入另一种溶剂以改变混合物溶剂的极性,使一部分物质沉淀析出,从而实现分离。如:水性,使一部分物质沉淀析出,从而实现分离。如:水醇醇法除多糖、蛋白质等水溶性杂质;醇法除多糖、蛋白质等水溶性杂质;醇水法除树脂、叶绿水法除树脂、叶绿素等水不溶性杂质;醇素等水不溶性杂质;醇醚法或醇醚法或醇丙酮法使苷类成分,丙酮法使苷类成分,而脂溶性树脂等杂质则存留在母液中而脂溶性树脂等杂质则存留在母液中。第二节第二节 分离与精制分离与精制 一一 、两相溶
12、剂萃取法、两相溶剂萃取法(1 1)原理:利用混合物中各成分在两相互不相溶的溶剂中分)原理:利用混合物中各成分在两相互不相溶的溶剂中分配系数的不同而实现分离。萃取时如果各成分在两相溶剂配系数的不同而实现分离。萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大,则分离效率越高。中分配系数相差越大,则分离效率越高。分配系数分配系数K K值(即分配比):溶质在两相溶剂中的分配比(值(即分配比):溶质在两相溶剂中的分配比(K K)在一定温度及压力下为一常数在一定温度及压力下为一常数2.1 影响分离的因素影响分离的因素分离因子分离因子,分配系数,分配系数K= KA/ KB KAKB, K=CU/CL (CU,
13、CL被分离物质在上相和下相中浓度)被分离物质在上相和下相中浓度) 根据根据值的大小可决定分离采用的方法值的大小可决定分离采用的方法:100,简单的一次萃取,可基本分离,简单的一次萃取,可基本分离.10010,10-12次萃取,次萃取,CCD法。法。2,100次以上萃取,次以上萃取,DCCC法。法。 第二节第二节 分离与精制分离与精制2.2. 根据物质在两相溶剂中的根据物质在两相溶剂中的分配比分配比不同进行分离不同进行分离或用或用PC法求法求值,选择理想分离条件。值,选择理想分离条件。 纸色谱(纸色谱(PC)也叫纸分配色谱()也叫纸分配色谱(PPC, Paper Partition Chroma
14、tography)。)。KAKB=1rRfa1-Rfa1rRfb1-Rfb=Rfa (1-Rfb)Rfb (1-Rfa)( 纸色谱定数)纸色谱定数)Rfa,Rfb为为A,B两物质在两物质在PC上上Rf值值=第二节第二节 分离与精制分离与精制 2.1 影响分离的因素影响分离的因素 pH值值 对于酸性、碱性、两性化合物,对于酸性、碱性、两性化合物,pH值可改变它值可改变它们的存在状态(游离型和解离型)们的存在状态(游离型和解离型),分配比受分配比受pH值的影响,因为值的影响,因为HA + H2OA- + H3+OKa =A- H3+OHApka = pH- log A- / HApH= pKa +
15、 log A- / HAHA达到达到99%解离时,解离时,pH= pKa + 2HA达到达到99%游离时,游离时,pH= pKa - 2第二节第二节 分离与精制分离与精制第二节第二节 分离与精制分离与精制2.2 酸碱性成分的分离酸碱性成分的分离pH-梯度萃取法梯度萃取法 按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质,按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质,改变改变pH值值使酸碱成分呈不同状态。使酸碱成分呈不同状态。 2.3 逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱 逆流分溶法逆流分溶法(CCD): 多次连续液多次连续液-液萃取分离过程。液萃取分离过程。 特点特
16、点:条件温和,样品易回收,适用于中等极性、:条件温和,样品易回收,适用于中等极性、不稳定物质的分离。不稳定物质的分离。 液滴逆流色谱液滴逆流色谱(DCCC): 一种液一种液- -液分配色谱,流动相呈液滴形式垂直上液分配色谱,流动相呈液滴形式垂直上升或下降,通过固定相的液柱,实现物质的逆流升或下降,通过固定相的液柱,实现物质的逆流色谱分离。色谱分离。 特点:特点:不易乳化,样品可定量回收,分离效果好,不易乳化,样品可定量回收,分离效果好,特别适合于分离皂苷等水溶性成分。特别适合于分离皂苷等水溶性成分。 缺点缺点:样品处理量小。:样品处理量小。第二节第二节 分离与精制分离与精制高速逆流色谱高速逆流
17、色谱(HSCCC) 通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力场通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力场作用,使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管作用,使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管内,并使流动相单向、低速通过固定相,实现连续内,并使流动相单向、低速通过固定相,实现连续逆流萃取分离物质的目的。逆流萃取分离物质的目的。 用于各种物质的分离,包括蛋白、酶、三萜、生用于各种物质的分离,包括蛋白、酶、三萜、生物碱、皂苷等。物碱、皂苷等。第二节第二节 分离与精制分离与精制三、沉淀法三、沉淀法 1、酸碱沉淀法:利用某些成分在酸中或碱中溶解,又在、酸碱沉淀法:利用某些成分在酸中或碱中溶解,又在碱中或酸
18、中沉淀的性质达到分离。对酸性、碱性或两性有碱中或酸中沉淀的性质达到分离。对酸性、碱性或两性有机化合物来说,通常通过加入酸、碱以调节溶液的机化合物来说,通常通过加入酸、碱以调节溶液的pH,以,以改变分子的存在状态(游离型或解离型),从而改变溶解改变分子的存在状态(游离型或解离型),从而改变溶解度而实现分离。如:酸提碱沉法,碱提酸沉法等度而实现分离。如:酸提碱沉法,碱提酸沉法等 2、试剂沉淀法:在天然产物的提取液中,加入某些试剂,、试剂沉淀法:在天然产物的提取液中,加入某些试剂,使与有效成分结合而产生沉淀,借此进行分离。该方法与使与有效成分结合而产生沉淀,借此进行分离。该方法与简单萃取法相配合即析
19、出被另一相不相混溶的有机溶剂。简单萃取法相配合即析出被另一相不相混溶的有机溶剂。 3、铅盐沉淀法:利用有效成分或杂质能与铅离子形成难、铅盐沉淀法:利用有效成分或杂质能与铅离子形成难溶性盐,从而使有效成分与杂质分开,本方法可用来沉淀溶性盐,从而使有效成分与杂质分开,本方法可用来沉淀杂质,也可用来沉淀有效成分。例如鞣质的提取分离。酸杂质,也可用来沉淀有效成分。例如鞣质的提取分离。酸性或碱性化合物还可通过加入某种沉淀试剂使之生成水不性或碱性化合物还可通过加入某种沉淀试剂使之生成水不溶性的盐类沉淀等析出。如加入铅盐、雷氏铵盐等溶性的盐类沉淀等析出。如加入铅盐、雷氏铵盐等第二节第二节 分离与精制分离与精
20、制 四、吸附法:四、吸附法: 分两种情况,一种是吸附杂质,另一分两种情况,一种是吸附杂质,另一种是吸附有效成分。常用吸附剂有,种是吸附有效成分。常用吸附剂有,氧化铝、氧化镁、酸性白土、活性炭氧化铝、氧化镁、酸性白土、活性炭等。从活性炭上洗脱被吸附的物质时,等。从活性炭上洗脱被吸附的物质时,溶剂的极性越小,洗脱能力越强。溶剂的极性越小,洗脱能力越强。第二节第二节 分离与精制分离与精制 五、盐析法:五、盐析法: 在提取液中,加入无机盐,使其达到在提取液中,加入无机盐,使其达到一定浓度或饱和,促使有效成分在水一定浓度或饱和,促使有效成分在水中溶解度降低,而沉淀析出,使有效中溶解度降低,而沉淀析出,使
21、有效成分与其他水溶性较大的杂质分离。成分与其他水溶性较大的杂质分离。第二节第二节 分离与精制分离与精制 六、透析法:六、透析法: 透析法是膜过滤法中的一种。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)原理:透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜、而大分子物质不能透过半透膜的性通过半透膜、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质,以达到分离的目的,本质上是一种分子筛作用。用。 (2)应用:对于生物大分子,一般可以通过透析)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。法进行浓缩和精制。如药用酶的精制。
22、分离和纯化皂苷、蛋白质、多肽、多糖等大分子分离和纯化皂苷、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。的溶液中,而加以分离精制。第二节第二节 分离与精制分离与精制 七、升华法七、升华法 也可以用于提取。第二节第二节 分离与精制分离与精制 八、分馏法:根据物质的沸点进行分离八、分馏法:根据物质的沸点进行分离 1概念:概念: 分馏法是利用中药中各成分沸点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,的差别
23、进行提取分离的方法。一般情况下,液体混合物沸点相差液体混合物沸点相差100以上时,可用反以上时,可用反复蒸馏法;沸点相差复蒸馏法;沸点相差25以下时,需用分以下时,需用分馏柱;沸点相差越小,则需要的分馏装置越馏柱;沸点相差越小,则需要的分馏装置越精细。精细。 2应用:挥发油、一些液体生物碱的提取应用:挥发油、一些液体生物碱的提取分离常采用分馏法。分离常采用分馏法。第二节第二节 分离与精制分离与精制 原理:利用不同温度可引起物质溶解度的改变的性质以分原理:利用不同温度可引起物质溶解度的改变的性质以分离物质。离物质。a将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的
24、操作称结晶;操作称结晶;b将不纯的结晶进一步精制成较纯的结晶的将不纯的结晶进一步精制成较纯的结晶的过程称为重结晶。过程称为重结晶。 一溶剂选择的一般原则:一溶剂选择的一般原则: 1不反应;不反应; 2冷时对所需要的成分溶解度较小,而热时溶解度较大;冷时对所需要的成分溶解度较小,而热时溶解度较大;对杂质溶解度很大或很小;对杂质溶解度很大或很小; 3沸点低,易挥发;沸点低,易挥发; 4无毒或毒性小;无毒或毒性小; 5若无理想的单一溶剂时,可以考虑使用混合溶剂;若无理想的单一溶剂时,可以考虑使用混合溶剂; 6一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。第三
25、节第三节 结晶及重结晶法结晶及重结晶法 二、结晶操作:二、结晶操作: 结晶操作实际是进一步分离纯化过程:一般结晶操作实际是进一步分离纯化过程:一般是应用适量的溶剂在加热至沸点的情况下将是应用适量的溶剂在加热至沸点的情况下将化合物溶解,制成过饱和溶液,趁热过滤去化合物溶解,制成过饱和溶液,趁热过滤去除不溶性杂质,放置冷处,以析晶。除不溶性杂质,放置冷处,以析晶。第三节第三节 结晶及重结晶法结晶及重结晶法 三、结晶纯度的判定:三、结晶纯度的判定: 1、结晶形态和色泽:单一化合物的结晶具有结晶形状均、结晶形态和色泽:单一化合物的结晶具有结晶形状均一和均匀的色泽。一和均匀的色泽。 2、熔点和熔距:单一
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