用于中药成分提取的溶剂按极性由弱到强的顺序如下: 石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<甲醇(乙醇)<水。 选择溶剂的要点是根据相似相溶的原则,以最大限度地提取所需要的化学成分,溶剂的 沸点应适中易回收,低毒安全。乙醇、甲醇是最常用的溶剂,因为它能与水按任意比例混合, 又能和大多数亲脂性有机溶剂混合,渗入药材细胞能力较强,能溶解大多数中药成分。一般 来说,甲醇比乙醇有更好的提取效果,但因其毒性较乙醇大,故多数情况下仅在实验室研究 中应用,而乙醇更适于工业化生产。种子类中药材富含油脂,宜先用石油醚或汽油脱脂。也 可将固体药材用极性递增的溶剂依次进行提取,如石油醚可提出油脂、蜡、挥发油、游离的 甾体及萜类;氯仿或乙酸乙酯可提出游离生物碱、有机酸、黄酮及香豆素等:丙丽或甲醇(乙 醇)可提出苷类、生物碱或有机酸盐类;水可提出糖类、氨基酸、蛋白质、无机盐类等水溶 性成分。 2.提取方法用溶剂提取中药有效成分,常选用如下方法。 (1)煎煮法将中药粗粉加水加热煮沸提取。此法简便,大部分成分可被不同程度地 提取出来。但此法对含挥发性成分及加热易破坏的成分不宜使用。此外,多糖类成分含量较 高的中药,用水煎煮后药液粘度较大,滤过困难。 (2)浸渍法将中药粗粉装在适当容器中,加入水或稀醇浸渍药材一定时间,反复数 次,合并浸渍液,减压浓缩即可。此法不用加热,适用于遇热易破坏或挥发性成分,也适用 于含淀粉或粘液质多的成分。但提取时间长,效率不高。以水为提取溶剂时,应注意防止提 取液发霉变质。 (3)渗漉法是浸渍法的发展,将药材粗粉装入渗漉筒中,用水或醇作溶剂,首先浸 渍数小时,然后由下口开始流出提取液(渗漉液),渗漉筒上口不断添加新溶剂,进行渗漉提 取。此法在进行过程中由于随时保持浓度差,故提取效率高于浸渍法。 (4)回流提取法此法以有机溶剂为提取溶剂,在回流装置中加热进行。一般多采用 反复回流法,即第一次回流一定时间后,滤出提取液,加入新鲜溶剂,重新回流,如此反复 数次,合并提取液,减压回收溶剂。此法提取效率高于渗漉法,但受热易破坏的成分不宜用。 (⑤)连续回流提取法是回流提取法的发展,具有溶剂消耗量小,操作不繁琐,提取 效率高的特点。在实验室连续回流提取常采用索氏提取器或连续回流装置。 影响溶剂提取法的因素较多,最主要是选择合适的溶剂与方法,但对药材的粉碎度、提 取温度及时间等也要注意,特别是工业化生产时,需对这些因素进行优化选择。 (二)水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法用于提取能随水蒸汽蒸馏,而不被破坏的难溶于水的成分。这类成分有挥 发性,在100℃时有一定蒸气压,当水沸腾时,该类成分一并随水蒸汽带出,再用油水分离 器或有机溶剂萃取法,将这类成分自馏出液中分离。如中药中挥发油的提取常采用此法。 (三)超临界流体萃取法(Supercritical Fluid Extraction-SFE) 超临界萃取法是一种集提取和分离于一体,又基本上不用有机溶剂的新技术。超临界流 体是处于临界温度(Tc)和临界压力PC)以上,介于气体和液体之间的流体。这种流体同时具 有液体和气体的双重特性,它的密度与液体相似、粘度与气体相近,扩散系数虽不及气体大, 但比液体大100倍。物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用,物质的溶解与溶剂 的密度、扩散系数成正比,与粘度成反比,因此超临界流体对许多物质有很强的溶解能力。 可以作为超临界流体的物质很多,如CO2、NH、C2H6、CC2F2、CH16等,实际应用 CO,较多。CO2的临界温度(Tc=31.4℃)接近室温,临界压力Pc=7.37MPa)也不太高,易操作, 且本身呈惰性,价格便宜,是中药超临界流体萃取中最常用的溶剂。 CO2超临界流体对物质溶解作用有一定选择性,主要与物质的极性、沸点、分子量关系 密切。极性较低的化合物,如酯、醚、内酯和含氧化合物易萃取,化合物极性基团多,如羟
用于中药成分提取的溶剂按极性由弱到强的顺序如下: 石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<甲醇(乙醇)<水。 选择溶剂的要点是根据相似相溶的原则,以最大限度地提取所需要的化学成分,溶剂的 沸点应适中易回收,低毒安全。乙醇、甲醇是最常用的溶剂,因为它能与水按任意比例混合, 又能和大多数亲脂性有机溶剂混合,渗入药材细胞能力较强,能溶解大多数中药成分。一般 来说,甲醇比乙醇有更好的提取效果,但因其毒性较乙醇大,故多数情况下仅在实验室研究 中应用,而乙醇更适于工业化生产。种子类中药材富含油脂,宜先用石油醚或汽油脱脂。也 可将固体药材用极性递增的溶剂依次进行提取,如石油醚可提出油脂、蜡、挥发油、游离的 甾体及萜类;氯仿或乙酸乙酯可提出游离生物碱、有机酸、黄酮及香豆素等;丙酮或甲醇(乙 醇)可提出苷类、生物碱或有机酸盐类;水可提出糖类、氨基酸、蛋白质、无机盐类等水溶 性成分。 2.提取方法 用溶剂提取中药有效成分,常选用如下方法。 (1) 煎煮法 将中药粗粉加水加热煮沸提取。此法简便,大部分成分可被不同程度地 提取出来。但此法对含挥发性成分及加热易破坏的成分不宜使用。此外,多糖类成分含量较 高的中药,用水煎煮后药液粘度较大,滤过困难。 (2) 浸渍法 将中药粗粉装在适当容器中,加入水或稀醇浸渍药材一定时间,反复数 次,合并浸渍液,减压浓缩即可。此法不用加热,适用于遇热易破坏或挥发性成分,也适用 于含淀粉或粘液质多的成分。但提取时间长,效率不高。以水为提取溶剂时,应注意防止提 取液发霉变质。 (3) 渗漉法 是浸渍法的发展,将药材粗粉装入渗漉筒中,用水或醇作溶剂,首先浸 渍数小时,然后由下口开始流出提取液(渗漉液),渗漉筒上口不断添加新溶剂,进行渗漉提 取。此法在进行过程中由于随时保持浓度差,故提取效率高于浸渍法。 (4) 回流提取法 此法以有机溶剂为提取溶剂,在回流装置中加热进行。一般多采用 反复回流法,即第一次回流一定时间后,滤出提取液,加入新鲜溶剂,重新回流,如此反复 数次,合并提取液,减压回收溶剂。此法提取效率高于渗漉法,但受热易破坏的成分不宜用。 (5) 连续回流提取法 是回流提取法的发展,具有溶剂消耗量小,操作不繁琐,提取 效率高的特点。在实验室连续回流提取常采用索氏提取器或连续回流装置。 影响溶剂提取法的因素较多,最主要是选择合适的溶剂与方法,但对药材的粉碎度、提 取温度及时间等也要注意,特别是工业化生产时,需对这些因素进行优化选择。 (二) 水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法用于提取能随水蒸汽蒸馏,而不被破坏的难溶于水的成分。这类成分有挥 发性,在 100℃时有一定蒸气压,当水沸腾时,该类成分一并随水蒸汽带出,再用油水分离 器或有机溶剂萃取法,将这类成分自馏出液中分离。如中药中挥发油的提取常采用此法。 (三) 超临界流体萃取法(Supercritical Fluid Extraction-SFE) 超临界萃取法是一种集提取和分离于一体,又基本上不用有机溶剂的新技术。超临界流 体是处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上,介于气体和液体之间的流体。这种流体同时具 有液体和气体的双重特性,它的密度与液体相似、粘度与气体相近,扩散系数虽不及气体大, 但比液体大 100 倍。物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用,物质的溶解与溶剂 的密度、扩散系数成正比,与粘度成反比,因此超临界流体对许多物质有很强的溶解能力。 可以作为超临界流体的物质很多,如CO2、NH3、C2H6、 CCl2F2、C7H16等,实际应用 CO2较多。CO2的临界温度(Tc=31.4℃)接近室温,临界压力(Pc=7.37MPa)也不太高,易操作, 且本身呈惰性,价格便宜,是中药超临界流体萃取中最常用的溶剂。 CO2超临界流体对物质溶解作用有一定选择性,主要与物质的极性、沸点、分子量关系 密切。极性较低的化合物,如酯、醚、内酯和含氧化合物易萃取,化合物极性基团多,如羟 9
基、羧基增加,萃取较难。对此,近年来用在超临界流体萃取中加入挟带剂的方法予以解决。 挟带剂是在被萃取溶质和超临界流体组成的二元系统中加入的第三组份,它可以改善原 来溶质的溶解度。挟带剂的研究与应用,很大程度上扩大了超临界流体萃取法对中药化学成 分的萃取分离。一般情况下,对溶质具有很好溶解性的溶剂也往往是很好的挟带剂,常用甲 醇、乙醇、丙酮等。挟带剂的用量一般不超过15%。例如在2×104kPa和70℃条件下,棕榈 酸在SF-CO,中溶解度是0.25%(WW)。在同样条件下,于体系中加人10%乙醇,棕榈酸的 溶解度可提高到5.0%以上。罗汉果中的罗汉果苷V(mogroside V),在40~45℃3×10kPa 的$F-CO2中不能萃取出来,使用挟带剂乙醇则能在萃取液中含有一定量罗汉果苷V。超临 界流体萃取中药成分的主要优点包括:可以在接近室温下进行工作,防止某些对热不稳定的 成分被破坏或逸散:萃取过程中几乎不用有机溶剂,萃取物中无有机溶剂残留,对环境无公 害:提取效率高,节约能耗等。 (四)其他方法 某些具有升华性质的中药化学成分,可用升华法直接从中药中提取出来:某些对热不稳 定成分又可溶于水时,可用组织破碎提取法。某些成分在新鲜原料中含量较高或新鲜原料富 含肉质可用压榨法。此外,近年来超声提取法、微波提取法也常被用于中药化学成分的提取。 二、中药有效成分的分离精制方法 (一)溶剂法 1.酸减溶剂法利用混合物中各组分酸碱性的不同而进行分离。对于难溶于水的有机碱 性成分,如生物碱类可与无机酸成盐溶于水,借此可与非碱性难溶于水的成分分离:对于具 有羧基或酚羟基的酸性成分,难溶于酸水可与碱成盐而溶于水:对于具有内酯或内酰胺结构 的成分可被皂化溶于水,借此与其它难溶于水的成分分离。具体操作时,可将总提取物溶于 亲脂性有机溶剂(常用乙酸乙酯),用酸水、碱水分别萃取,将总提取物分成酸性、碱性、中 性三个部位。当然也可将总提取物溶于水,调节pH后用有机溶剂萃取。如此所得碱性或酸 性部位中,存在着碱度或酸度不同的成分,还可用pH梯度法萃取进一步分离各碱度或酸度 不同的成分。 使用酸碱溶剂法时要注意酸性或碱性的强度、与被分离成分接触的时间、加热温度和时 间等,避免在剧烈条件下某些化合物结构发生变化或结构不能回复到原存于中药中的状态。 2.溶剂分配法是利用混合物中各组成分在两相溶剂中分配系数不同而达到分离的方 法。溶剂分配法的两相往往是互相饱和的水相与有机相。混合物中各成分在两相中分配系数 相差越大,则分离效果越高。对于分离极性较大的成分,选用正丁醇-水,极性中等成分的 分离选用乙酸乙酯-水,极性小的成分选用氯仿(或乙醚)-水。 系统溶剂萃取法常用于中药化学成分初步分离,很多情况下可在分液漏斗中进行。将混 合物溶于水,利用各组分极性差别,依次以正己烷(或石油醚)、氯仿(或乙醚)、乙酸乙酯、 正丁醇萃取,然后分别减压回收各有机层溶媒,则得到相应极性的中药成分。被有机溶剂萃 取后的水层,减压浓缩至干,残留物用甲醇(或乙醇)处理,又可得到甲醇(或乙醇)可溶部分 及不溶部分。在实际工作中为避免在分液漏斗中多次萃取的麻烦以及有时会发生乳化现象, 也可在连续液-液萃取装置或液滴逆流层析装置中进行。 (二)沉淀法 是基于有些中药化学成分能与某些试剂生成沉淀,或加入某些试剂后可降低某些成分在 溶液中的溶解度而自溶液中析出的一种方法。如果将需要分离获得的成分生成沉淀,这种沉 淀反应必须是可逆的:如果是不需要的成分,则将生成的沉淀除去,故此时所应用的沉淀反 应可以是不可逆的。 1.专属试剂沉淀法某些试剂能选择性地沉淀某类成分,称为专属试剂沉淀法。如雷氏 铵盐等生物碱沉淀试剂能与生物碱类生成沉淀,可用于分离生物碱与非生物碱类成分,以及 10
基、羧基增加,萃取较难。对此,近年来用在超临界流体萃取中加入挟带剂的方法予以解决。 挟带剂是在被萃取溶质和超临界流体组成的二元系统中加入的第三组份,它可以改善原 来溶质的溶解度。挟带剂的研究与应用,很大程度上扩大了超临界流体萃取法对中药化学成 分的萃取分离。一般情况下,对溶质具有很好溶解性的溶剂也往往是很好的挟带剂,常用甲 醇、乙醇、丙酮等。挟带剂的用量一般不超过 15%。例如在 2×l04 kPa和 70℃条件下,棕榈 酸在SF-CO2中溶解度是 0.25%(W/W)。在同样条件下,于体系中加人 10%乙醇,棕榈酸的 溶解度可提高到 5.0%以上。罗汉果中的罗汉果苷Ⅴ(mogrosideⅤ),在 40~45℃ 3×l04 kPa 的SF-CO2中不能萃取出来,使用挟带剂乙醇则能在萃取液中含有一定量罗汉果苷Ⅴ。超临 界流体萃取中药成分的主要优点包括:可以在接近室温下进行工作,防止某些对热不稳定的 成分被破坏或逸散;萃取过程中几乎不用有机溶剂,萃取物中无有机溶剂残留,对环境无公 害;提取效率高,节约能耗等。 (四) 其他方法 某些具有升华性质的中药化学成分,可用升华法直接从中药中提取出来;某些对热不稳 定成分又可溶于水时,可用组织破碎提取法。某些成分在新鲜原料中含量较高或新鲜原料富 含肉质可用压榨法。此外,近年来超声提取法、微波提取法也常被用于中药化学成分的提取。 二、 中药有效成分的分离精制方法 (一) 溶剂法 l.酸碱溶剂法 利用混合物中各组分酸碱性的不同而进行分离。对于难溶于水的有机碱 性成分,如生物碱类可与无机酸成盐溶于水,借此可与非碱性难溶于水的成分分离;对于具 有羧基或酚羟基的酸性成分,难溶于酸水可与碱成盐而溶于水;对于具有内酯或内酰胺结构 的成分可被皂化溶于水,借此与其它难溶于水的成分分离。具体操作时,可将总提取物溶于 亲脂性有机溶剂(常用乙酸乙酯),用酸水、碱水分别萃取,将总提取物分成酸性、碱性、中 性三个部位。当然也可将总提取物溶于水,调节 pH 后用有机溶剂萃取。如此所得碱性或酸 性部位中, 存在着碱度或酸度不同的成分,还可用 pH 梯度法萃取进一步分离各碱度或酸度 不同的成分。 使用酸碱溶剂法时要注意酸性或碱性的强度、与被分离成分接触的时间、加热温度和时 间等,避免在剧烈条件下某些化合物结构发生变化或结构不能回复到原存于中药中的状态。 2.溶剂分配法 是利用混合物中各组成分在两相溶剂中分配系数不同而达到分离的方 法。溶剂分配法的两相往往是互相饱和的水相与有机相。混合物中各成分在两相中分配系数 相差越大,则分离效果越高。对于分离极性较大的成分,选用正丁醇-水,极性中等成分的 分离选用乙酸乙酯-水,极性小的成分选用氯仿(或乙醚)-水。 系统溶剂萃取法常用于中药化学成分初步分离,很多情况下可在分液漏斗中进行。将混 合物溶于水,利用各组分极性差别,依次以正己烷(或石油醚)、氯仿(或乙醚)、乙酸乙酯、 正丁醇萃取,然后分别减压回收各有机层溶媒,则得到相应极性的中药成分。被有机溶剂萃 取后的水层,减压浓缩至干,残留物用甲醇(或乙醇)处理,又可得到甲醇(或乙醇)可溶部分 及不溶部分。在实际工作中为避免在分液漏斗中多次萃取的麻烦以及有时会发生乳化现象, 也可在连续液-液萃取装置或液滴逆流层析装置中进行。 (二)沉淀法 是基于有些中药化学成分能与某些试剂生成沉淀,或加入某些试剂后可降低某些成分在 溶液中的溶解度而自溶液中析出的一种方法。如果将需要分离获得的成分生成沉淀,这种沉 淀反应必须是可逆的;如果是不需要的成分,则将生成的沉淀除去,故此时所应用的沉淀反 应可以是不可逆的。 1.专属试剂沉淀法 某些试剂能选择性地沉淀某类成分,称为专属试剂沉淀法。如雷氏 铵盐等生物碱沉淀试剂能与生物碱类生成沉淀,可用于分离生物碱与非生物碱类成分,以及 10
水溶性生物碱与其他生物碱的分离;胆甾醇能和甾体皂苷沉淀,可使其与三萜皂苷分离:明 胶能沉淀鞣质,可用于分离或除去鞣质。 2.分级沉淀法在混合组份的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂,改变混合组份溶液中 某些成分的溶解度,使其从溶液中析出。改变加入溶剂的极性或数量而使沉淀逐步析出称为 分级沉淀。如在含有糖类或蛋白质的水溶液中,分次加入乙醇,使含醇量逐步增高,逐级沉 淀出分子量段由大到小的蛋白质、多糖、多肽等:在含皂苷的乙醇溶液中分次加入乙醚或乙 醚-丙酮混合液可使极性有差异的皂苷逐段沉淀出来。 3.盐析法在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐,最常用的是氯化钠,至一定浓度 或饱和状态,使某些中药成分在水中溶解度降低而析出,或用有机溶剂萃取出来。如从三颗 针中分离小檗碱。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大,在分离时,亦常 先在水提取液中加一定量的食盐,再用有机溶剂提取。 (三)分馏法 此法是利用混合物中各成分的沸点的不同而进行分离的方法。适用于液体混合物的分 离。分馏法可分常压分馏、减压分馏、分子蒸馏等。可根据混合物中各成分沸点情况及对热 稳定性等因素选用。 (四)膜分离法 利用天然或人工合成的高分子膜,以外加压力或化学位差为推动力,对混合物溶液中的 化学成分进行分离、分级、提纯和富集。反渗透、超滤、微滤、电渗析为四大己开发应用的 膜分离技术。其中反渗透、超滤、微滤相当于过滤技术。溶剂、小分子能透过膜,而大分子 被膜截留。不同膜过滤被截留的分子大小有区别。如运用超滤,选用适当规格的膜可实现对 中药提取液中多糖类、多肽类、蛋白质类的截留分离。 (五)升华法 固体物质加热直接变成气体,遇冷又凝结为固体的现象为升华。某些中药含有升华性的 物质,如某些小分子生物碱、香豆素等,均可用升华法进行纯化。但是,在加热升华过程中, 往往伴有热分解现象,产率较低,且不适宜大规模生产。 (六)结晶法 化合物由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程称为结晶。初析出的结晶往往不纯,进 行再次结晶的过程称为重结品。结晶法是纯化物质最后阶段常采用的方法,其目的是进一步 分离纯化,是利用混合物中各成分在溶剂中的溶解度不同达到分离的方法。中药的一些亲水 性成分,如多糖、皂苷等虽往往没有固定的结晶形态,常为无定形粉末,但也需通过结晶操 作进行纯化,以利于结构测定。 结晶法的关键是选择适宜的结晶溶剂。对溶剂的要求一般包括对被溶解成分的溶解度随 温度不同应有显著差别:与被结晶的成分不应产生化学反应:沸点适中等。常用于结晶的溶 剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸、吡啶等。当用单一溶剂不能达到结晶时,可用两 种或两种以上溶剂组成的混合溶剂进行结晶操作。 (七)色谱分离法 色谱分离法是中药化学成分分离中最常应用的分离法,其最大的优点在于分离效能高、 快速简便。通过选用不同分离原理、不同操作方式、不同色谱材料或将各种色谱组合应用, 可达到对各类型中药成分的分离和精制,亦可用于化合物的鉴定。 1.吸附色谱吸附色谱是利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异,而实现分 离的一类色谱。常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝、活性炭、聚酰胺等。硅胶吸附色谱的应用 较广泛,中药各类化学成分大多均可用其进行分离:氧化铝吸附色谱的应用范围有一定限制, 主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离,如生物碱、甾、萜类等成分:活性炭主要用于分离 水溶性物质如氨基酸、糖类及某些苷类:聚酰胺色谱以氢键作用为主,主要用于酚类、醌类 11
水溶性生物碱与其他生物碱的分离;胆甾醇能和甾体皂苷沉淀,可使其与三萜皂苷分离;明 胶能沉淀鞣质,可用于分离或除去鞣质。 2.分级沉淀法 在混合组份的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂,改变混合组份溶液中 某些成分的溶解度,使其从溶液中析出。改变加入溶剂的极性或数量而使沉淀逐步析出称为 分级沉淀。如在含有糖类或蛋白质的水溶液中,分次加入乙醇,使含醇量逐步增高,逐级沉 淀出分子量段由大到小的蛋白质、多糖、多肽等;在含皂苷的乙醇溶液中分次加入乙醚或乙 醚-丙酮混合液可使极性有差异的皂苷逐段沉淀出来。 3.盐析法 在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐,最常用的是氯化钠,至一定浓度 或饱和状态,使某些中药成分在水中溶解度降低而析出,或用有机溶剂萃取出来。如从三颗 针中分离小檗碱。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大,在分离时,亦常 先在水提取液中加一定量的食盐,再用有机溶剂提取。 (三)分馏法 此法是利用混合物中各成分的沸点的不同而进行分离的方法。适用于液体混合物的分 离。分馏法可分常压分馏、减压分馏、分子蒸馏等。可根据混合物中各成分沸点情况及对热 稳定性等因素选用。 (四) 膜分离法 利用天然或人工合成的高分子膜,以外加压力或化学位差为推动力,对混合物溶液中的 化学成分进行分离、分级、提纯和富集。反渗透、超滤、微滤、电渗析为四大已开发应用的 膜分离技术。其中反渗透、超滤、微滤相当于过滤技术。溶剂、小分子能透过膜,而大分子 被膜截留。不同膜过滤被截留的分子大小有区别。如运用超滤,选用适当规格的膜可实现对 中药提取液中多糖类、多肽类、蛋白质类的截留分离。 (五) 升华法 固体物质加热直接变成气体,遇冷又凝结为固体的现象为升华。某些中药含有升华性的 物质,如某些小分子生物碱、香豆素等,均可用升华法进行纯化。但是,在加热升华过程中, 往往伴有热分解现象,产率较低,且不适宜大规模生产。 (六) 结晶法 化合物由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程称为结晶。初析出的结晶往往不纯,进 行再次结晶的过程称为重结晶。结晶法是纯化物质最后阶段常采用的方法,其目的是进一步 分离纯化,是利用混合物中各成分在溶剂中的溶解度不同达到分离的方法。中药的一些亲水 性成分,如多糖、皂苷等虽往往没有固定的结晶形态,常为无定形粉末,但也需通过结晶操 作进行纯化,以利于结构测定。 结晶法的关键是选择适宜的结晶溶剂。对溶剂的要求一般包括对被溶解成分的溶解度随 温度不同应有显著差别;与被结晶的成分不应产生化学反应;沸点适中等。常用于结晶的溶 剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸、吡啶等。当用单一溶剂不能达到结晶时,可用两 种或两种以上溶剂组成的混合溶剂进行结晶操作。 (七) 色谱分离法 色谱分离法是中药化学成分分离中最常应用的分离法,其最大的优点在于分离效能高、 快速简便。通过选用不同分离原理、不同操作方式、不同色谱材料或将各种色谱组合应用, 可达到对各类型中药成分的分离和精制,亦可用于化合物的鉴定。 1.吸附色谱 吸附色谱是利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异,而实现分 离的一类色谱。常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝、活性炭、聚酰胺等。硅胶吸附色谱的应用 较广泛,中药各类化学成分大多均可用其进行分离;氧化铝吸附色谱的应用范围有一定限制, 主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离,如生物碱、甾、萜类等成分;活性炭主要用于分离 水溶性物质如氨基酸、糖类及某些苷类;聚酰胺色谱以氢键作用为主,主要用于酚类、醌类 11
如黄酮类、蒽醌类及鞣质类等成分的分离。 2.凝胶过滤色谱(排阻色谱、分子筛色谱)凝胶过滤色谱原理主要是分子筛作用,根据 凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。凝胶是具有多孔隙网状结构的固体 物质,被分离物质的分子大小不同,它们能够进入到凝胶内部的能力不同,当混合物溶液通 过凝胶柱时,比凝胶孔隙小的分子可以自由进入凝胶内部,而比凝胶孔隙大的分子不能进入 凝胶内部,只能通过凝胶颗粒间隙。因此移动速率有差异,分子大的物质不被迟滞(排阻), 保留时间则较短,分子小的物质由于向孔隙沟扩散,移动被滞留,保留时间则较长,而达到 分离(见图2-9)。 小分子 大分千 图2-9凝胶过滤色谱示意图 商品凝胶的种类很多,常用的是葡聚糖凝胶,羟丙基葡聚糖凝胶。 葡聚糖凝胶(Sephadex G)是由葡聚糖(右旋糖酐)和甘油基通过醚桥 (O-CH2-CHOH-CH2O-)相交联而成的多孔性网状结构,亲水性,在水中溶胀。凝胶颗粒网 孔大小取决于所用交联剂的数量及反应条件。加入交联剂越多(即交链度高),网孔越紧密, 孔径越小,吸水膨胀也越小:交链度低则网孔稀疏,吸水后膨胀大。商品型号即按交联度大 小分类并以吸水量(千凝胶每1lg吸水量×lO)表示,如Sephadex G-75,含义是此千凝胶吸水量 为7.5ml/g,SephadexG-l00的吸水量为l0ml/g。Sephadex G只适于水中应用,不同规格适合 分离不同分子量的物质。有关性能见表2-1 表2-1 SephadexG的性质 分离范围(分子量) 最少溶胀时间(小 型号 吸水量(ml/g) 床体积 时) (ml/g) 蛋白质 多糖 室温 沸水 浴 G-10 1.0±0.1 2-3 <700 <700 2 G-15 1.5±0.2 2.53.5 <1500 <1500 w G-25 2.5±0.2 4-6 1000-1500 100-5000 6 3 G-50 5.0±0.3 9-11 1500-30000 500-10000 6 3 G-75 7.5±0.5 12~15 3000-70000 1000~-50000 24 G-100 10.0±1.0 15-20 4000~-150000 1000-100000 48 5 G-150 15.0±1.5 20-30 5000~400000 1000~150000 72 J G-200 20.0±2.0 30-40 5000~-800000 1000-200000 72 羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)慨有亲水性又有亲脂性,它是在Sephadex G-25的 羟基上引入羟丙基而成醚状结合态。与Sephadex G比较,Sephadex LH-20分子中羟基总数 不变,但碳原子所占比例相对增加,因此不仅可在水中应用,也可在极性有机溶剂或它们与 水组成的混合溶剂中膨胀使用,扩大了使用范围。亲水性凝胶尚有聚丙烯酰胺凝胶 (Sephacrylose,商品名Bio-gelP)琼脂糖凝胶(Sepharose,商品名Bio-gelA)等,都适用于分 离水溶性大分子化合物。 3.离子交换色谱离子交换色谱主要基于混合物中各成分解离度差异进行分离。离子 交换剂有离子交换树脂、离子交换纤维素和离子交换凝胶三种。离子交换树脂对交换化合物 的能力强弱,主要取决于化合物解离度的大小,带电荷的多少等因素。化合物解离度大(酸 12
如黄酮类、蒽醌类及鞣质类等成分的分离。 2.凝胶过滤色谱(排阻色谱、分子筛色谱) 凝胶过滤色谱原理主要是分子筛作用,根据 凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。凝胶是具有多孔隙网状结构的固体 物质,被分离物质的分子大小不同,它们能够进入到凝胶内部的能力不同,当混合物溶液通 过凝胶柱时,比凝胶孔隙小的分子可以自由进入凝胶内部,而比凝胶孔隙大的分子不能进入 凝胶内部,只能通过凝胶颗粒间隙。因此移动速率有差异,分子大的物质不被迟滞(排阻), 保留时间则较短,分子小的物质由于向孔隙沟扩散,移动被滞留,保留时间则较长,而达到 分离(见图2-9)。 洗脱 分离 大分子 小分子 凝胶 图 2-9 凝胶过滤色谱示意图 商品凝胶的种类很多,常用的是葡聚糖凝胶,羟丙基葡聚糖凝胶。 葡聚糖凝胶 (Sephadex G) 是由葡聚糖 ( 右旋糖酐 ) 和甘油基通过醚桥 (-O-CH2-CHOH-CH2O-) 相交联而成的多孔性网状结构,亲水性,在水中溶胀。凝胶颗粒网 孔大小取决于所用交联剂的数量及反应条件。加入交联剂越多(即交链度高),网孔越紧密, 孔径越小,吸水膨胀也越小;交链度低则网孔稀疏,吸水后膨胀大。商品型号即按交联度大 小分类并以吸水量(干凝胶每1g吸水量× l0)表示,如Sephadex G-75,含义是此干凝胶吸水量 为7.5ml/g,SephadexG-100的吸水量为l0ml/g。 Sephadex G 只适于水中应用,不同规格适合 分离不同分子量的物质。有关性能见表2-1 表 2-1 Sephadex G 的性质 分离范围(分子量) 最少溶胀时间(小 时) 型号 吸水量(ml/g) 床体积 (ml/g) 蛋白质 多糖 室温 沸水 浴 G-10 1.0±0.1 2~3 <700 <700 3 1 G-15 1.5±0.2 2.5~3.5 <1500 <1500 3 1 G-25 2.5±0.2 4~6 1000~1500 100~5000 6 2 G-50 5.0±0.3 9~11 1500~30000 500~10000 6 2 G-75 7.5±0.5 12~15 3000~70000 1000~50000 24 3 G-100 10.0±1.0 15~20 4000~150000 1000~100000 48 5 G-150 15.0±1.5 20~30 5000~400000 1000~150000 72 5 G-200 20.0±2.0 30~40 5000~800000 1000~200000 72 5 羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)既有亲水性又有亲脂性,它是在 Sephadex G-25 的 羟基上引入羟丙基而成醚状结合态。与 Sephadex G 比较,Sephadex LH-20 分子中羟基总数 不变,但碳原子所占比例相对增加,因此不仅可在水中应用,也可在极性有机溶剂或它们与 水组成的混合溶剂中膨胀使用,扩大了使用范围。亲水性凝胶尚有聚丙烯酰胺凝胶 (Sephacrylose,商品名 Bio-gel P)、琼脂糖凝胶(Sepharose,商品名 Bio-gel A)等,都适用于分 离水溶性大分子化合物。 3.离子交换色谱 离子交换色谱主要基于混合物中各成分解离度差异进行分离。离子 交换剂有离子交换树脂、离子交换纤维素和离子交换凝胶三种。离子交换树脂对交换化合物 的能力强弱,主要取决于化合物解离度的大小,带电荷的多少等因素。化合物解离度大(酸 12
性、碱性强)易交换在树脂上,相对来说难洗脱。因此,当两种不同解离度的化合物被交换 在树脂上,解离度小的化合物先于解离度大的化合物洗脱,由此实现分离。 离子交换纤维素和离子交换凝胶是在纤维素或葡聚糖等大分子的羟基上,通过化学反应 引入能释放离子的基团所形成,如二乙基氨乙基纤维素(DEAE-cellulose)和羧甲基纤维素 (CM-cellulose)、二乙基氨乙基葡聚糖凝胶(DEAE-sephadex)羧甲基葡聚糖凝胶(CM-sephadex) 等。它们既有离子交换性质,又有分子筛的作用,对水溶性成分的分离十分有效。主要用于 分离纯化如蛋白质、多糖、生物碱和其它水溶性成分等。 4.大孔树脂色谱大孔树脂是一类没有可解离基团,具有多孔结构,不溶于水的固体高 分子物质。它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。是继离子交换树 脂之后发展起来的一类新型分离材料。一般来说,大孔树脂的色谱行为具有反相的性质。被 分离物质的极性越大,其R值越大,反之R值越小。对洗脱剂而言,极性大的溶剂洗脱能力 弱,而极性小的溶剂则洗脱能力强,故大孔树脂在水中的吸附性强。实际工作中,常先将欲 分离的混合物的水溶液通过大孔树脂柱后,依次用水、浓度由低到高的含水甲(乙)醇溶液、 甲(乙)醇洗脱,可将混合物分离成若干组分。近年来,大孔吸附树脂色谱被引进应用于中 药有效成分或有效部位的分离富集。它具有选择性好、机械强度高、再生处理方便、吸附速 度快等特点。根据骨架材料是否带功能基团,大孔吸附树脂可分为非极性、中等极性与极性 三类。由于大孔吸附树脂的孔度、孔径、比表面积及构成类型不同而具有许多型号,其性质 各异,在应用时需根据具体情况进行选择。常用的大孔吸附树脂有Amberlite.系列(美国), Diaion系列(日本),GDX系列(天津试剂二厂),SIP系列(上海医药工业研究所),南开大学化 工厂生产的多种型号的产品如AB-8、X-5、NKA-9等。 5.分配色谱利用被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数的不同而达到分离。按 照固定相与流动相的极性差别,分配色谱法有正相与反相色谱法之分。在正相分配色谱法中, 流动相的极性小于固定相极性。常用的固定相有氰基与氨基键合相,主要用于分离极性及中 等极性的分子型物质。在反相分配色谱法中,流动相的极性大于固定相极性。常用的固定相 有十八烷基硅烷(ODS,octadecane silica)或Cg键合相。流动相常用甲醇-水或乙腈-水。主要 用于分离非极性及中等极性的各类分子型化合物。反相色谱法是应用最广的色谱法,因为键 合相表面的官能团不会流失,流动相的极性可以在很大的范围调整,再加之由它派生的反相 离子对色谱法和离子抑制色谱法,可以分离有机酸、碱、盐等离子型化合物。 随着科学技术的飞速发展,色谱分离技术亦日益成熟和更加快速。如制备型薄层色谱技 术和制备型加压液相柱色谱技术。加压液相色谱多用反相色谱柱,所用载体是颗粒直径小、 机械强度及比表面积均大的球形硅胶微粒,有薄壳型、表面多孔型硅球及全多孔硅胶微球, 其上并键合不同极性的有机化合物以适应不同类型分离工作,因而柱效大大提高。如Zorbax 系列高效液相填充柱的型号及分离方式(见表2-2)。 表2-2HPLC用Zorbax系列柱 柱子名称 键合和固定相组成 适用分离方式 Zorbax ODS 十八烷基组,-C1H7 反相 Zorbax Ca 辛基组、一CgH, 反相 Zorbax NH2 氨基组,一NH2 正相、反相、离子交换 Zorbax CN 氰基丙基组,一C,HCN 正相、反相 Zorbax TMS 三甲基硅组,一Si(CH方 反相 Zorbax SAX 季铵组,一NR3 阴离子交换 Zorbax SiL 氧化硅,一SOH 吸附 Zorbax SCX-300 磺酸基组,一S0H 阳离子交换 13
性、碱性强)易交换在树脂上,相对来说难洗脱。因此,当两种不同解离度的化合物被交换 在树脂上,解离度小的化合物先于解离度大的化合物洗脱,由此实现分离。 离子交换纤维素和离子交换凝胶是在纤维素或葡聚糖等大分子的羟基上,通过化学反应 引入能释放离子的基团所形成,如二乙基氨乙基纤维素(DEAE-cellulose)和羧甲基纤维素 (CM-cellulose)、二乙基氨乙基葡聚糖凝胶(DEAE-sephadex)、羧甲基葡聚糖凝胶(CM-sephadex) 等。它们既有离子交换性质,又有分子筛的作用,对水溶性成分的分离十分有效。主要用于 分离纯化如蛋白质、多糖、生物碱和其它水溶性成分等。 4.大孔树脂色谱 大孔树脂是一类没有可解离基团,具有多孔结构,不溶于水的固体高 分子物质。它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。是继离子交换树 脂之后发展起来的一类新型分离材料。一般来说,大孔树脂的色谱行为具有反相的性质。被 分离物质的极性越大,其Rf值越大,反之Rf值越小。对洗脱剂而言,极性大的溶剂洗脱能力 弱,而极性小的溶剂则洗脱能力强,故大孔树脂在水中的吸附性强。实际工作中,常先将欲 分离的混合物的水溶液通过大孔树脂柱后,依次用水、浓度由低到高的含水甲(乙)醇溶液、 甲(乙)醇洗脱,可将混合物分离成若干组分。近年来,大孔吸附树脂色谱被引进应用于中 药有效成分或有效部位的分离富集。它具有选择性好、机械强度高、再生处理方便、吸附速 度快等特点。根据骨架材料是否带功能基团,大孔吸附树脂可分为非极性、中等极性与极性 三类。由于大孔吸附树脂的孔度、孔径、比表面积及构成类型不同而具有许多型号,其性质 各异,在应用时需根据具体情况进行选择。常用的大孔吸附树脂有Amberlite系列(美国), Diaion系列(日本),GDX系列(天津试剂二厂),SIP系列(上海医药工业研究所),南开大学化 工厂生产的多种型号的产品如AB-8、X-5、NKA-9等。 5.分配色谱 利用被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数的不同而达到分离。按 照固定相与流动相的极性差别,分配色谱法有正相与反相色谱法之分。在正相分配色谱法中, 流动相的极性小于固定相极性。常用的固定相有氰基与氨基键合相,主要用于分离极性及中 等极性的分子型物质。在反相分配色谱法中,流动相的极性大于固定相极性。常用的固定相 有十八烷基硅烷(ODS,octadecane silica)或C8键合相。流动相常用甲醇-水或乙腈-水。主要 用于分离非极性及中等极性的各类分子型化合物。反相色谱法是应用最广的色谱法,因为键 合相表面的官能团不会流失,流动相的极性可以在很大的范围调整,再加之由它派生的反相 离子对色谱法和离子抑制色谱法,可以分离有机酸、碱、盐等离子型化合物。 随着科学技术的飞速发展,色谱分离技术亦日益成熟和更加快速。如制备型薄层色谱技 术和制备型加压液相柱色谱技术。加压液相色谱多用反相色谱柱,所用载体是颗粒直径小、 机械强度及比表面积均大的球形硅胶微粒,有薄壳型、表面多孔型硅球及全多孔硅胶微球, 其上并键合不同极性的有机化合物以适应不同类型分离工作,因而柱效大大提高。如Zorbax 系列高效液相填充柱的型号及分离方式(见表2-2)。 表 2-2 HPLC 用 Zorbax 系列柱 柱子名称 键合和固定相组成 适用分离方式 Zorbax ODS 十八烷基组,-C18H37 反相 Zorbax C8 辛基组、-C8H17 反相 Zorbax NH2 氨基组,-NH2 正相、反相、离子交换 Zorbax CN 氰基丙基组,-C3H7CN 正相、反相 Zorbax TMS 三甲基硅组,-Si(CH3)3 反相 Zorbax SAX 季铵组,-N+ R3 阴离子交换 Zorbax SiL 氧化硅,-SiOH 吸附 Zorbax SCX-300 磺酸基组,-SO3H 阳离子交换 13