API第一章 总论

这是一篇关于第一章 总论的思维导图，介绍了API的提取、API的分离与精制、结构研究法的内容，希望这份脑图会对你有所帮助。

API的提取分离方法

• API的提取
  • 溶剂的选择
    • 溶剂尽可能多地溶解有效成分，杂质少或不溶
    • 一般不与化学成分起化学变化
    • 溶剂的安全性，价廉易得，回收方便
  • 影响溶剂提取率的因素
    • 溶剂、药材粉碎度
    • 液料比、提取方法、提取温度、提取时间、提取次数
  • 溶剂提取法
    • 最常用，适用于所有成分
    • 原理
      • 相似相溶
      • 从水中萃取有机成分使用的溶剂应依照极性从小到大的顺序依次萃取
      • 常见溶剂的极性由小到大的顺序
        • 环己烷＜石油醚＜苯＜二氯甲烷＜乙醚＜三氯甲烷＜乙酸乙酯＜正丁醇（与水分层）＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜乙腈＜水＜吡咯＜乙酸（与水以任意比例混溶）
          • 三氯甲烷比水重
          • 正丁醇可以萃取水中的苷类、水溶性生物碱
    • 分类
      • 冷提
        • 浸渍法
          • 常温或低热（＜80℃）
          • 注意：水为溶剂时，提取液易于发霉变质，须加防腐剂；防止苷类化合物可能发生的水解
        • 渗漉法
          • 常温进行；常用乙醇
          • 特点：溶剂不断流进流出，消耗溶剂量大，费时长
        • 超临界流体萃取技术
          • 最常用二氧化碳（安全、无毒）
          • 特点
            • 不残留有机溶剂、工艺流程简单
            • 减少污染、产品纯天然
            • 选择性高
            • 萃取温度低，适用于对热不稳定物质的提取
            • 适用于对挥发性物质、脂溶性化合物的萃取
        • 超声波提取法
          • 可加热，但所需温度低
          • 产生空化现象，使生物体破裂，溶剂能渗透到药材的细胞中，加速药材中有效成分溶解于溶剂
        • 微波提取法
          • 原理
            • 不被非极性物质吸收，但被极性物质如水等选择性吸收，从而被加热，介质内部温度上升，造成内部压力过大，致成分流出溶解于溶剂中
            • 产生电磁场，加速热运动，缩短提取时间，提高提取速率，降低提取温度，对不耐热物质实用性好
        • 离子液体提取法
          • 离子液体
            • 以离子对状态存在的盐
            • 具有化学稳定性和热力学稳定性，不易挥发，对多数天然产物具有高的溶解特性
      • 热提
        • 煎煮法
          • 注意：含挥发性成分、对热不稳定、淀粉含量大的不宜使用
        • 回流提取法
          • 使用易挥发的有机溶剂加热回流
          • 注意：热不稳定不宜使用；溶剂消耗量大
        • 连续回流提取法
          • 优点：弥补了回流提取法中溶剂消耗量大、操作太繁琐的不足
          • 注意：时间长，对热不稳定成分不宜采用
  • 水蒸气蒸馏法
    • 适用于挥发油
    • 适用于具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、且难溶或不溶于水的成分
  • 升华法
    • 适用于提取樟脑、咖啡因、游离蒽醌
• API的分离与精制
  • 分离依据
    • 共有成分的性质差异
      • 溶解度差异
      • 分配比不同
      • 吸附性差异
      • 分子大小差异
      • 解离程度不同
  • 分类
    • 根据物质溶解度差别分离
      • 温度不同引起溶解度的改变
        • 结晶、重结晶
      • 溶液中加入另一溶剂以该改变混合溶剂的极性，使一部分物质沉淀析出
        • 水/醇法
          • 沉淀除去多糖、蛋白质等水溶性杂质
          • 适用于黄芪多糖
        • 醇/水法
          • 沉淀除去树脂、叶绿素等水不溶性杂质
        • 醇/醚法或醇/丙酮法
          • 皂苷沉淀析出，纯化皂苷
      • 对酸、碱性或两性有机化合物，加入酸或碱调节溶液pH，改变分子存在状态（游离型或解离型），从而改变溶解度
        • 提取黄酮、蒽醌类酚酸性成分；蛋白质沉淀
      • 对酸、碱性化合物加入沉淀试剂生成水不溶性盐类析出
        • 雷氏铵盐沉淀水溶性生物碱
    • 根据物质在两相溶剂中的分配比不同分离
      • 液-液萃取
        • 分配比K
          • 同一溶质在两相溶剂中的分配比
          • K=CU/CL
            • CU：溶质在上相溶剂中的浓度；CL：溶质在下相溶剂中的浓度
        • 分离因子β
          • 两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值
          • β=KA/KB（KA＞KB）
            • β≥100，一次萃取可分离
            • 100＞β≥10，10~12次萃取
            • β≤2，100次以上萃取
            • β≈1，无法实现分离
          • β是液-液萃取时判断物质分离难易的重要参数
            • β＞50：简单萃取
            • β≤50：逆流分溶法
        • 分类
          • 逆流分溶法（CCD）
            • 多次、连续的液-液萃分离过程
          • 液滴逆流色谱（DCCC）
            • 流动相呈液滴形式垂直上升或下降
            • 适用于皂苷类的分离
          • 高速逆流色谱（HSCCC）
      • 液-液分配
        • 纸色谱（PC）
          • 固定相
            • 水
          • 流动相
            • 被水饱和的有机溶剂
          • 支持剂
            • 纸纤维
          • 应用
            • 纸色谱法可计算β，根据β判断分离方法
        • 液-液分配常压柱色谱
          • 原理：两相中分配系数K不同
          • 正相分配色谱
            • 固定相
              • 水
            • 流动相
              • 水饱和二氯甲烷
            • 支持剂
              • 硅胶
            • 应用
              • 分离水溶性或极性较大的成分
          • 反向分配色谱
            • 固定相
              • 石蜡油、RP-18、PR-2、RP-8
            • 流动相
              • 水/含水有机溶剂（甲醇-水、乙腈-水）
            • 支持剂
              • 硅胶
            • 应用
              • 分离脂溶性化合物
        • 液-液分配加压柱色谱
          • 最常用RP-18硅胶键合相柱色谱（ODS柱）
            • 反向分配色谱
          • 高效液相色谱（HPLC）
        • 涡流色谱（TFC）
          • 原理
            • 利用大粒径的填料使流动相在高流速下产生涡流状态，从而对生物样品进行进化与富集
            • 大分子的基质成分还未能进入填料颗粒内部就已被洗出柱外，而小分子的待测物可以保留下来，与基质分离
        • 反相离子对高效液相色谱
          • 原理
            • 把离子对试剂加入极性流动相中，被分析的样品离子在流动相中与离子对试剂的反离子生成不带电荷的中性离子对，从而增加了样品离子在非极性溶剂中的溶解度，实现分离
          • 离子对试剂的选择
            • 被分离溶质：强酸或强碱，离子对试剂：强碱、弱碱或强酸、弱酸
            • 被分离溶质：弱酸或弱碱，离子对试剂：强碱或强酸
          • 在ODS柱流动相中加入0.01~0.03mol/L离子对试剂即可实现
          • 应用
            • 生物碱、有机酸、磺胺类、某些抗生素与维生素等的分离
    • 根据物质吸附性差异进行分离
      • 吸附的类型
        • 物理吸附（表面吸附）
          • 可逆，范德华力吸附原理
          • 吸附剂
            • 硅胶、氧化铝或活性炭
        • 化学吸附
          • 常不可逆
          • 吸附剂
            • 硅胶
              • 吸附生物碱
            • 碱性氧化铝
              • 吸附黄酮、蒽醌、有机酸等
        • 半化学吸附
          • 多可逆，氢键吸附原理
          • 聚酰胺
      • 物理吸附
        • 三个因素
          • 吸附剂、被分离物质（溶质）、洗脱剂
        • 吸附原则
          • 极性相似者易于吸附
        • 溶质极性大小判断
          • 官能团极性
            • 羧基＞酚羟基＞水＞醇羟基＞氨基＞酰胺＞醛基＞羰基＞酯基＞醚基＞卤素原子＞氢原子
        • 分类
          • 极性吸附剂：硅胶、氧化硅
            • 对极性物质亲和力强
            • 溶剂极性↑，吸附剂对溶质的吸附力↓
            • 溶质可被极性强的溶剂洗脱
            • 硅胶吸附规律
              • 含水量越少，吸附能力强
              • 极性大的溶剂洗脱能力大
              • 所用洗脱剂不能含水
            • 氧化铝
              • 适用于生物碱
              • 不适于分离蒽醌、黄酮、有机酸等酸性成分
          • 非极性吸附剂：活性炭
            • 对非极性成分吸附强
            • 溶剂极性↑，吸附剂对溶质吸附力↑
            • 水中吸附能力最强，在有机溶剂中弱
            • 溶质可被极性弱的溶剂洗脱
        • 应用
          • 硅胶吸附柱色谱
            • 吸附
              • 固定相
                • 硅胶
              • 展开剂
                • 二氯甲烷-甲醇
              • 洗脱顺序
                • 极性小，先出柱；极性大，后出柱
            • 洗脱
              • 梯度洗脱（洗脱剂极性递增）
            • TLC拖尾
              • 分离酸性成分，展开剂中加入几滴乙酸/甲酸
              • 分离碱性成分，展开剂中加入几滴氨/吡啶/二乙胺
              • 防止拖尾
      • 半化学吸附
        • 聚酰胺吸附色谱法
          • 对碱稳定，对酸不稳定
          • 影响吸附力的因素
            • 形成氢键的基团数目越多，吸附能力越强
            • 形成氢键的基团易形成分子内氢键，吸附能力减弱
            • 分子中芳香化程度越高，吸附力增强
          • 上样条件
            • 水中最强（水中上样）
            • 含水醇中次之
            • 醇中最弱
            • 化合物在不同溶剂中的吸附力
          • 应用
            • 醌类、黄酮类等酚性的制备和分离
            • 脱鞣质处理
      • 大孔吸附树脂
        • 原理
          • 吸附原理
            • 范德华力、氢键
          • 分子筛原理
        • 影响吸附力强弱的因素
          • 树脂的性质
            • 非极性树脂，易吸附非极性化合物
          • 溶剂的性质
            • 物质在溶剂中的溶解度大，树脂对此物质的吸附力小
        • 洗脱剂
          • 洗脱作用
            • 洗脱剂极性越小，洗脱能力越强
            • 水＜甲醇＜乙醇＜丙酮＜乙酸乙酯；一般先用蒸馏水洗，再梯度洗脱
        • 应用
          • 苷类的制备与纯化
    • 根据物质分子大小差异进行分离
      • 凝胶过滤法（分子筛过滤）
        • 例：Sephadex LH-20
        • 分离原理
          • 大分子不能渗入凝胶颗粒内部，小分子可以
          • 按分子从大到小的顺序先后流出分离
      • 膜分离技术
        • 分离介质：选择性透过膜
        • 分类
          • 微滤膜
            • 截留颗粒物，液体的澄清，大部分细菌的除去
          • 超滤膜
            • 除病菌、热原、胶体、蛋白质等大分子化合物
          • 纳滤膜
            • 除小分子化合物，集浓缩与透析与一体
          • 反渗透膜
            • 仅能渗透溶剂，截留无机盐
            • 用于水的脱盐纯化，制备医用水、注射用水、医用透析水
    • 根据物质离解程度不同
      • 离子交换法
        • 原理
          • 固定相
            • 离子交换树脂
              • 阳离子交换树脂
                • 吸附碱性、两性成分；酸性、中性成分流出
              • 阴离子交换树脂
                • 吸附酸性、两性成分；碱性、中性成分流出
          • 流动相
            • 含水溶剂
          • 可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上
        • 应用
          • 不同电荷离子的分离
          • 相同电荷但解离程度不同离子的分离
    • 分子蒸馏技术
      • 原理
        • 液体分子受热会从液面逸出，不同种类分子逸出后其平均自由程不同
        • 轻（重）分子平均自由程大（小），轻分子不断被捕获，破坏动平衡，使轻分子不断逸出；重分子达到平衡后不再逸出
      • 特点
        • 操作温度低
        • 蒸馏压强低
        • 受热时间短
        • 分离程度高
      • 应用
        • 天然物质的提取分离
          • 浓缩维生素A，提取维生素E、β-胡萝卜素、小麦胚芽油
        • 混合油脂的分离
          • 单脂肪酸酯
• 结构研究法
  • 纯度的测定
    • 晶体
    • 熔点
    • TLC、PC
    • GC、HPLC
  • 结构研究采用的主要谱学方法
    • 紫外-可见吸收光谱（UV）
      • 应用
        • 共轭体系
          • 含有共轭双键、α，β-不饱和羰基、芳香化合物
    • 红外光谱（IR）
      • 特征频率区：确定官能团类型
      • 指纹区：构象、构型、取代模式
    • 核磁共振（NMR）
      • 氢核磁共振（1H-NMR）
        • 参数
          • 化学位移：H的化学环境
          • 积分值/积分面积：同一环境下H的个数
          • 自选偶合
      • 碳核磁共振（13C-NMR）
      • 二维核磁共振谱（2D-NMR）
    • 质谱（MS）
      • 用途
        • 确定分子量、分子式
        • 提供结构片段的信息
    • 旋光光谱（ORD）和圆二色谱（CD）
      • 旋光光谱
        • 平坦谱线
          • 短波处升起者为正性；降者为负性
        • 单纯Cotton效应谱线
          • 峰在长波部分，谷在短波部分为正性Cotton效应谱线；反之为负性Cotton效应谱线
        • 复合Cotton效应谱线
          • 出现两个或更多个峰与谷的谱线
        • 测定意义
          • 确定绝对立体构型
          • 确定优势构象
      • CD谱
        • 正性曲线：呈现正峰
        • 负性曲线：呈现负峰
    • x-单晶衍射法
      • Cu靶可用于绝对构型的测定