天然药物化学第四章课件.ppt
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- 天然 药物 化学 第四 课件
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1、第四章第四章柱色谱分离技术柱色谱分离技术教学目标教学目标1、理解吸附色谱和分配色谱的基本原理,掌握常用吸附剂的特点及适用范围.2、掌握聚酰胺色谱,凝胶过滤色谱的原理、特点及应用。3、掌握中药有效成分结构鉴定的一般方法。4、掌握大孔树脂法的原理及应用。20世纪初由俄国的植物学家世纪初由俄国的植物学家Tswett创立。创立。让从绿叶中提取出来的色素石油醚溶液,让从绿叶中提取出来的色素石油醚溶液,通过一根填满通过一根填满CaCO3的细长玻璃柱,然的细长玻璃柱,然后用纯净的石油醚加以冲洗,结果在玻后用纯净的石油醚加以冲洗,结果在玻璃柱内的植物绿叶色素就被分离成几个璃柱内的植物绿叶色素就被分离成几个具有
2、不同颜色的谱带,然后按谱带颜色具有不同颜色的谱带,然后按谱带颜色对混合物进行鉴定分析,称之为色谱。对混合物进行鉴定分析,称之为色谱。色谱法是目前被广泛应用的分离纯化和鉴色谱法是目前被广泛应用的分离纯化和鉴定化合物的一种有效方法。定化合物的一种有效方法。优点:试料用量少,分离效率高。用一般优点:试料用量少,分离效率高。用一般分离方法无法分离的化合物,如天然产物分离方法无法分离的化合物,如天然产物中结构相似,性质相似的成分,色谱分离中结构相似,性质相似的成分,色谱分离能获得很好的分离效果。已成为化学领域能获得很好的分离效果。已成为化学领域中一个重要的分离、分析工具。中一个重要的分离、分析工具。色谱
3、法的分类:1、按固定相或支持剂的种类可分为氧化铝色谱;硅胶色谱;聚酰胺色谱;凝胶色谱等。2、按移动相种类可分为气相色谱;液相色谱。3、按操作方式可分为柱色谱;纸色谱;薄层色谱。4、按分离原理可分为吸附色谱;分配色谱;离子交换色谱、凝胶色谱。第一节第一节 吸附柱层析吸附柱层析一、基本概念:一、基本概念:利用作为固定相的吸附剂对混合物中各利用作为固定相的吸附剂对混合物中各种成分吸附力的大小不同,使各成分得种成分吸附力的大小不同,使各成分得到相互分离的方法。适用于分离中等分到相互分离的方法。适用于分离中等分子量的脂溶性物质。子量的脂溶性物质。二、基本原理二、基本原理 化学吸附化学吸附(不可逆不可逆)
4、半化学吸附半化学吸附(氢键氢键,可逆可逆)物理吸附物理吸附(可逆可逆)(1)有较大表面积和足够的吸附力)有较大表面积和足够的吸附力(2)对不同化学组分有不同的吸附量,)对不同化学组分有不同的吸附量,能较好的分离能较好的分离(3)化学惰性,不与溶剂及样品中各组)化学惰性,不与溶剂及样品中各组分起反应分起反应(4)不溶于溶剂和洗脱剂)不溶于溶剂和洗脱剂(5)颗粒均匀,有一定机械强度和细度)颗粒均匀,有一定机械强度和细度物理吸附物理吸附:三、吸附剂三、吸附剂 硅胶:硅胶:聚硅酸分子经过不同程度的脱水而聚硅酸分子经过不同程度的脱水而形成的干燥多孔性物质,微呈酸性的。形成的干燥多孔性物质,微呈酸性的。S
5、iO2XH2O为硅氧烷交链结构:为硅氧烷交链结构:有硅醇基,吸附力强弱,取决于硅醇基有硅醇基,吸附力强弱,取决于硅醇基 的多少的多少。通过氢键吸水,吸附性下降,通过氢键吸水,吸附性下降,105120可除去绝大部分水。可除去绝大部分水。200时,时,水失殆尽。表面活性最大,吸附力最强。水失殆尽。表面活性最大,吸附力最强。O O S Si iO OO OO O S Si iO OO OO OH H分离范围广:分离范围广:柱层析:柱层析:120160目目薄层用薄层用180目目氧化铝氧化铝 180烘烘6个小时,含水个小时,含水3 (1)酸性:适用于有机酸)酸性:适用于有机酸,不能分离碱性物质不能分离碱
6、性物质.(2)碱性:分离碳氢化合物、生物碱、甾族类化合物。不)碱性:分离碳氢化合物、生物碱、甾族类化合物。不适合醛、酮、酯及有机酸的分离,可发生化学反应。适合醛、酮、酯及有机酸的分离,可发生化学反应。(3)中性:中性的、碱性、脂溶性化合物的分离。)中性:中性的、碱性、脂溶性化合物的分离。聚酰胺:聚酰胺:由酰胺聚合而成的一类高分子化合物。由酰胺聚合而成的一类高分子化合物。尼龙,锦纶尼龙,锦纶H H2 2C CN NH HC CC CH H2 2H H2 2C CC CH H2 2H H2 2C CO OO OC CC CH H2 2N NH H2 2C CC CH H2 2H H2 2C CH
7、HC CH H2 2H H2 2C CC CO OH HO OO OH H3 3C CC CH H3 3H H3 3C CC CH H3 3O O固定相固定相移动相移动相形成氢键的能力受以下因素影响形成氢键的能力受以下因素影响 溶剂的种类溶剂的种类(聚酰胺在水中形成氢键的能力最强,在(聚酰胺在水中形成氢键的能力最强,在有机溶剂中较弱,在碱性溶液中最弱。有机溶剂中较弱,在碱性溶液中最弱。化合物分子结构化合物分子结构 A:化合物分子中能形成氢键的基团数目越多,被聚酰:化合物分子中能形成氢键的基团数目越多,被聚酰胺吸附越强。胺吸附越强。B:成键基团的位置不同,被聚酰胺吸附的强度也不同。:成键基团的位
8、置不同,被聚酰胺吸附的强度也不同。C:分子中芳香核、共轭双键多者被吸附强度小。:分子中芳香核、共轭双键多者被吸附强度小。D:能形成分子内氢键者被吸附强度小:能形成分子内氢键者被吸附强度小.活性炭:活性炭:属于非极性吸附剂属于非极性吸附剂,对极性物质的吸附力弱对极性物质的吸附力弱,对非极性物质的吸附力强对非极性物质的吸附力强.粉末状粉末状(吸附力强,适合于极性大的化合物的分离)颗粒状颗粒状(吸附力居中,适合于极性不太大的化合物的分离)锦纶活性碳锦纶活性碳(以锦纶锦纶为粘合剂,吸附力弱,适合极性小的化合物的分离)活性炭的吸附规律活性炭的吸附规律1、极性基团多时,在活性碳上的吸附力弱,反之则强。、极
9、性基团多时,在活性碳上的吸附力弱,反之则强。2、在一定条件下,化合物母体结构较大时,吸附力强,、在一定条件下,化合物母体结构较大时,吸附力强,反之则弱。反之则弱。例如:对多糖的吸附力大于单糖;对多肽的吸附力大于氨基例如:对多糖的吸附力大于单糖;对多肽的吸附力大于氨基酸。酸。3、对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物。、对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物。4、对生物碱的吸附力,一般在碱性溶液中强,而在酸性溶、对生物碱的吸附力,一般在碱性溶液中强,而在酸性溶液中弱(呈盐增大了极性);相反,对于有机酸、酚类化合液中弱(呈盐增大了极性);相反,对于有机酸、酚类化合物的吸附力,则在酸性溶液中吸附力强
10、,而在碱性中弱。物的吸附力,则在酸性溶液中吸附力强,而在碱性中弱。活性碳的预处理:该物质对空气有一定程度的吸附力,气体活性碳的预处理:该物质对空气有一定程度的吸附力,气体分子被活性碳吸附后占据了其吸附表面,使活性碳吸附活性分子被活性碳吸附后占据了其吸附表面,使活性碳吸附活性下降,即中毒。下降,即中毒。所以使用前需活化处理:在所以使用前需活化处理:在120150的烘箱中烘的烘箱中烘26小时。小时。四:溶剂选择何种溶剂为移动相对分离效果有极大的影响。所用溶剂应具备纯度高、不含水份;与试样、吸附剂不起化学反应;对被分离成分有适当的溶解度;黏度小;易挥散。对于极性吸附剂,若选择的流动相溶剂极性越大,则
11、其展开或洗脱能力就越强;反之,则刚好相反;在选择时要考虑被分离的物质的性质。五:被分离的物质五:被分离的物质被分离物质、吸附剂、溶剂三者为组成吸附色谱必不可少的被分离物质、吸附剂、溶剂三者为组成吸附色谱必不可少的要素。要素。对于极性吸附剂,被分离物质的极性越大,被吸附越强,溶对于极性吸附剂,被分离物质的极性越大,被吸附越强,溶剂进行洗脱就越困难。剂进行洗脱就越困难。一般来说:一般来说:若被分离的物质极性大,可选用活度较低的吸附剂,而移动若被分离的物质极性大,可选用活度较低的吸附剂,而移动相的极性大;相的极性大;若被分离的物质极性小,可选用活度较高的吸附剂,而移动若被分离的物质极性小,可选用活度
12、较高的吸附剂,而移动相的极性小;相的极性小;六、操作方式六、操作方式装柱装柱:所需的玻璃柱内径与柱长之比是所需的玻璃柱内径与柱长之比是1:151:20之间。之间。粒度在粒度在100目左右。分离试样与吸附剂用量比为目左右。分离试样与吸附剂用量比为1:301:60注意上样体积不能太大。注意上样体积不能太大。上样上样分为干法和湿法上样两种。分为干法和湿法上样两种。洗脱洗脱适当控制流速适当控制流速收集检查收集检查第二节第二节 分配柱层析分配柱层析一、基本概念:一、基本概念:利用混合物中各成分在互不相容的两相利用混合物中各成分在互不相容的两相溶剂中分配系数的不同,来达到分离的溶剂中分配系数的不同,来达到
13、分离的色谱分离方法。色谱分离方法。msCC 分配系数(分配系数(K)组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度二、基本原理:二、基本原理:相当于一种连续性的溶剂提取方法。两相溶剂中的相当于一种连续性的溶剂提取方法。两相溶剂中的一相为固定相,常以某种惰性固体吸住该相溶剂,一相为固定相,常以某种惰性固体吸住该相溶剂,使之固定,这种惰性固体称之为支持剂或载体或单使之固定,这种惰性固体称之为支持剂或载体或单体。另一相为移动相。体。另一相为移动相。进行分离时,将被分离的组分加到固定相上,通过移动相进行分离时,将被分离的组分加到固定相上,通过移动相的流动,使试样中各成分在两相之间的分配不同而的流动,使试样中
14、各成分在两相之间的分配不同而获得分离。获得分离。分配色谱根据固定相与移动相的极性不同可分为以下两种:1、正相色谱:以极性大的溶剂(如水、亲水性的溶剂)为固定相,极性小的溶剂为移动相的分配色谱。常用于分离极性大的组分,例如生物碱、糖类、苷类、有机酸等,固定相常用水或缓冲液,移动相则是氯仿、乙酸乙酯、丁醇。极性小的组分先出来,极性大的组分后出来。2、反相色谱:以极性小的溶剂(如氯仿、石油醚等亲脂性溶剂)为固定相,极性大的溶剂为移动相的分配色谱。常用于分离极性小的脂溶性的化合物,例如油脂、高级脂肪酸、游离甾体等,固定相常用石蜡油,移动相则是水或甲醇。极性大的组分先出来,极性小的组分后出来。三、支持剂
15、三、支持剂 纤维粉、硅胶、硅藻土纤维粉、硅胶、硅藻土(1)中性多孔性粉末,无吸附作用或吸)中性多孔性粉末,无吸附作用或吸附作用很弱附作用很弱(2)不溶于层析所用的溶剂系统)不溶于层析所用的溶剂系统(3)能吸附相当量的固定相,且流动相)能吸附相当量的固定相,且流动相能自由通过能自由通过反相色谱多采用碳十八烷基(反相色谱多采用碳十八烷基(-C18H37)键合硅胶作为固定)键合硅胶作为固定相。相。原理是通过化学反应,使形成具有亲油性表面的稳定固定相。原理是通过化学反应,使形成具有亲油性表面的稳定固定相。若硅胶表面键合的基团为氨基时,则用于正相分配色谱。若硅胶表面键合的基团为氨基时,则用于正相分配色谱
16、。四、溶剂系统(可用混合溶剂)四、溶剂系统(可用混合溶剂)五、被分离物质(谁先出)五、被分离物质(谁先出)六、操作方式六、操作方式装柱:固定相:支持剂(装柱:固定相:支持剂(0.5:11:1),二者要充分搅拌二者要充分搅拌,滤除多滤除多余的固定相余的固定相,然后倒入所用的移动相中然后倒入所用的移动相中,剧烈搅拌使二者相剧烈搅拌使二者相互饱和平衡互饱和平衡.装柱时先将固定腥饱和的移动相加入到色谱装柱时先将固定腥饱和的移动相加入到色谱柱内柱内,再按湿法装柱操作装入吸着固定相的支持剂再按湿法装柱操作装入吸着固定相的支持剂.加样加样:一般支持剂的为上样量的一般支持剂的为上样量的1001000倍倍.1、
17、对于易溶于固定相的,将试样溶于少量的固定相后,加、对于易溶于固定相的,将试样溶于少量的固定相后,加入少量支持剂拌匀,装入柱顶。入少量支持剂拌匀,装入柱顶。2、对于可溶于移动相者,则直接溶于移动相中后加入柱顶。、对于可溶于移动相者,则直接溶于移动相中后加入柱顶。3、对于在两相中均难溶者,则以使用的低沸点溶剂溶解后,、对于在两相中均难溶者,则以使用的低沸点溶剂溶解后,加入干燥的支持剂拌匀,挥去溶剂,再用一定量的固定相拌加入干燥的支持剂拌匀,挥去溶剂,再用一定量的固定相拌匀,装入柱顶。匀,装入柱顶。洗脱:洗脱:所用的移动相均需先与固定相饱和。所用的移动相均需先与固定相饱和。第三节第三节 离子交换树脂
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