天然药物化学 总论-分离与精制

这是一个关于天然药物化学 总论-分离与精制的思维导图，包含溶解度、 分配比、吸附性、 分子大小、 离解程度等。

分离与精制

• 天然药物成分的分离与精制
  • 均相和非均相
    • 非均相混合物：物系内物料间有界面且性质截然不同；气-固分离、液-固分离和液-液分离，如： 排尘、过滤、萃取、蒸馏等
    • 均相混合物：物料间无界面，指混溶有不同成分的提取液
  • 分离精制的原理：利用共存成分的性质差异
    • 如溶解度、分配比 、吸附性、分子大小、离解程度
• 溶解度
  • 调节温度：结晶、重结晶
  • 改变溶剂极性
    • 方法：加另一种极性相差较大的溶剂→混合溶剂极性改变→部分物质沉淀析出
    • 类型： 水/醇法：除去水提液中的水溶性杂质（目标组分在母液） 醇/水法：除去醇提液中的脂溶性杂质（目标组分在母液） 醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷（目标产品在沉淀）
  • 调节pH
    • 酸提碱沉法：生物碱；碱提酸沉法：黄酮、蒽醌；调节pH至等电点：沉淀蛋白
  • 加入沉淀试剂
    • 酸性成分：沉淀试剂： Pb2+、 Ba2+ 、 Ca2+ 操作：沉淀水悬浮，通H2S，母液（√）
    • 碱性化合物：沉淀试剂：苦味酸/苦酮酸，磷钼酸/磷钨酸/镭氏 操作：沉淀 + 强酸 ， Et2O萃取，H2O层（√ ）
• 分配比
  • 根据物质分配系数不同进行分离
    • 分配系数： K=CU / CL（CU为溶质在上相溶剂中的浓度） 分离因子： β=KA / KB （ KA > KB ） • β > 100： 1次萃取，基本分离 • 10 ≤ β ≤ 100：萃取10~12次 • β ≤ 2：萃取100次以上 • β ≈ 1：无法分离
  • 方法分类
    • 简单液液萃取
      • 条件：β＞50；方式：有机溶剂/水；有机溶剂/酸、碱水（pH →物质存在状态→溶解性→ K）；pH梯度萃取(梯度调节pH，每次改变一种成分的存在状态，依次分离)
      • 分配系数和pH：酸性物质：酸性物质完全解离pH=pKa+2，酸性物质完全游离pH=pKa-2。碱性物质：共轭酸的pKa越大碱性越强。pH＜3时，多数酸性物质为游离态，碱性物质为解离态
    • 逆流分溶法（CCD）、液滴逆流色谱（DCCC）
      • 适用于：β＜50；原理：多次、连续的液液萃取
    • 高速逆流色谱（HSCCC）
      • 原理：行星式旋转产生的离心力场使固定相保留在蛇形管内，流动相单向、低速经过固定相，实现连续逆流萃取分离物质的目的。
    • 纸色谱（PC）
    • 液液分配柱色谱
      • 正相色谱与反相色谱
        • 十八烷基硅胶柱（ODS/RO-18）只能用甲醇/乙醇和水作为洗脱剂
      • 加压液相柱色谱
        • 快速色谱 (Flash chromatography)： ~ 2bar 低压液相色谱 LPLC：＜5 bar 中压液相色谱 MPLC： 5 ～20 bar 高压液相色谱 HPLC：＞20 bar
      • 涡流色谱（TFC）
        • 原理：小分子物质：传质阻抗小，柱效损失小；大分子物质：来不及进入填料内部而被洗出柱外
        • 条件：大粒径填料、流动相在高速条件下（7.5 cm/s）、产生涡流状态
        • 用途：可去除溶液中的大分子，实现对生物样品的直接分析
        • 范式方程：H=A+B/u+Cu，u—流动相线速度 A—涡流扩散系数 B—分子扩散系数 (纵向扩散项) C—传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）
      • 离子对色谱、离子抑制色谱与离子交换色谱
        • 离子对色谱（IPC）
          • 操作：流动相中加入酸或碱，或盐；目的：抑制酸、碱类待测物的离解，加盐减少待测物与残留硅醇基作用；适用范围：加酸、碱分离酸、碱性化合物；加盐改善中性物质保留行为
        • 离子抑制色谱（ISC）
          • 操作：流动相（常为有机相）中加入与待测物离子（A）电荷相反的离子对试剂（B）；目的：使待测离子A与对离子B形成离子对AB；适用范围：分离强极性有机酸和有机碱
• 吸附性
  • 物理吸附规律：相似相吸
    • 物理吸附
      • 分子间力，无选择性，可逆；硅胶、氧化铝、活性炭
    • 化学吸附
      • 化学键，选择性较强，常不可逆；硅胶 + 生物碱；碱性氧化铝 + 黄酮、蒽醌等
    • 半化学吸附
      • 氢键，选择性较弱，多可逆；聚酰胺
  • 吸附的类型
    • 极性吸附剂
      • 极性样品强吸附 流动相极性↑，吸附力↓，洗脱力⬆
    • 非极性吸附剂
      • 非极性成分强吸附 流动相极性↑，吸附力↑，洗脱力⬇
    • 样品极性较大，在极性吸附剂柱上进行分离，则应选用吸附性较弱（即活性较低）的吸附剂，用极性较大的溶剂进行洗脱。组分的极性较弱，就应选用吸附性较强（即活性较高）的吸附剂，用极性较小的溶剂进行洗脱
  • 极性及强弱判断
    • 溶剂
      • 根据官能团的种类、数目、位置、碳链长短判断；碳链长，极性下降
      • R-COOH﹥ Ar-OH﹥ R-OH﹥ R-NH-﹥ R-CO-NH-﹥ R-CHO﹥ R-COR﹥ RCOO-R﹥ R-O-R﹥ R-X﹥ R-H
    • 一般物质
      • 介电常数ε越大，极性越大
      • 环己烷＜苯＜无水乙醚＜氯仿＜乙酸乙酯＜乙醇＜甲醇＜水
  • 简单吸附法用于物质浓缩精制
    • 活性炭吸附
      • 结晶、重结晶中脱色、脱臭 从稀水溶液中浓缩微量物质，如： 一叶萩碱的浓缩、精制
    • 氧化镁吸附
      • 皂苷提取液脱色，如：人参皂苷的精制
  • 硅胶、氧化铝柱色谱
    • 吸附剂用量：试样量的30-60倍
    • 操作：装柱、上样、洗脱、拖尾，洗脱系统的选择：Rf值0.2-0.3
  • 聚酰胺柱色谱
    • 影响吸附力的因素
      • • -OH多 • C=O多 • 分子内H键少 • 芳香化程度大 • MW小
    • 用途：醌类、黄酮类等酚性的制备和分离；脱鞣处理；其它极性与非极性化合物的分离
    • 溶剂的洗脱能力
      • 化合物在溶剂中的吸附力，随溶剂极性增强而增强
        • 水中最强：常以水装柱、样品以水溶解上样，含水醇中次之，醇中最弱：常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱 EtOH-H2O最常用
      • 洗脱力：水<甲醇<乙醇<氢氧化钠水溶液<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素水 溶液
  • 大孔吸附树脂
    • 分离原理：吸附原理（分子间力、氢键）；分子筛
• 分子大小
  • 透析法：常用于去除大分子中的盐及小分子
  • 膜过滤法：包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等
  • 超速离心法
  • 分子尺寸排阻色谱（SEC）
    • 原理：凝胶三维网状结构的分子筛；分子量由大到小顺序分离
    • 凝胶的种类、性质及应用
      • 羟丙基葡聚糖凝胶：分离机制（分子筛），应用范围（分离水溶性成分）
      • 聚糖凝胶：分离机制（分子筛和反相色谱相结合），应用范围（可分离水溶性、脂溶性成分）
  • 分子筛滤过
• 离解程度
  • 离子交换树脂的结构：母核、离子交换基团
  • 种类：阳离子交换树脂：强酸性（-SO3-H+）、弱酸性（-COO-H+） 阴离子交换树脂：强碱性（-N+(CH3)3Cl-）、弱碱性（-NH2， -NH-， -N=）
  • 应用：不同电荷离子（酸、碱、两性）化合物的分离；解离程度不同（酸碱性不同）离子的分离（PPT例题：碱性越来越强）
  • 流程：离子交换树脂为固定相-水或含水溶剂装柱-含水流动相通过树脂-可交换离子与树脂上交换基团交换，吸附到树脂上-中性及无交换离子的成分流出-将吸附到柱上的成分洗脱下来