天然药物化学成分的分离纯化

二、天然药物化学成分的分离纯化

天然药物提取液浓缩后获得的提取物仍然是混合物,有效成分在提取物中的含量还很低。要获得有效成分含量高的提取物或纯的化合物,尚需进一步除去杂质,进行分离、纯化(精制)。

(一)原理

中药提取液中常含有极性不同的各种化学成分,系统溶剂法就是根据这些化学成分在不同极性溶剂中溶解度的差异,选用几种不同极性的溶剂组成溶剂系统,由弱极性到强极性逐步对浓缩后的总提取物进行提取分离。系统溶剂法是早年研究中药有效成分的一种主要方法,主要用于分离提纯极性不同的各种化学成分。目前仍是提取中药不明化学成分的常用方法之一,但此法在微量成分、结构性质相似成分的分离提纯上有很大的局限性。

(二)两相溶剂萃取法

两相溶剂萃取法可简称萃取法,是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数不同而达到分离的一种方法。在提取液中加入一种与其不相混溶的溶剂,充分振摇以增加相互接触的机会,使原提取液中的某种成分逐渐转溶到加入的溶剂中,而其他成分仍留在原提取液中,如此反复多次,将所需成分萃取出来。萃取时各成分在两相溶剂中分配系数相差越大,则分离效率越高,分离效果越好。如果水提取液中的有效成分是亲脂性物质,则多用亲脂性有机溶剂进行萃取,如苯、三氯甲烷或乙醚;如果有效成分是亲水性物质,则其在亲脂性溶剂中难溶解,需要改用弱亲脂性的溶剂进行萃取,例如乙酸乙酯、正丁醇等。不过,一般有机溶剂亲水性越大,与水进行两相萃取的效果就越不好,因为亲水性大的有机溶剂能使较多的亲水性杂质一同萃取出来,对有效成分的精制影响很大。

(三)沉淀法

沉淀法是在天然药物的提取液中加入某些试剂,使提取液中的某些物质产生沉淀或者溶解性降低而从溶液中析出,从而获得有效成分或者去除杂质的方法。

常用的沉淀法有乙醇沉淀法和酸碱沉淀法。乙醇沉淀法是向含有糖类或蛋白质的水溶液中,分次加入乙醇,使含醇量逐步提高,逐级沉淀出分子量由大到小的蛋白质、多糖、多肽等。酸碱沉淀法主要针对酸性、碱性或者两性的有机化合物,向提取液中加入酸或者碱后,改变分子的存在状态,从而改变其溶解度来实现分离。

(四)结晶法

鉴定中药化学成分,研究其化学结构,首先必须将中药化学成分制备成单体纯品。一般来说,中药化学成分在常温下多是固体物质,都具有结晶性,可根据溶解度的不同,用结晶法来达到分离提纯的目的。在研究中药化学成分时,一旦获得结晶,就能有效地将晶体进一步精制成为单体纯品。纯化合物的晶体有一定的熔点和结晶学特征,有利于鉴定。

(五)色谱分离法

色谱分离法又称层析法、色层法或层离法,是一种现代的物理化学分离分析方法。按色谱原理不同,色谱分离法可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶过滤色谱和大孔树脂色谱等。按照色谱的操作形式不同,色谱分离法可分为平面色谱(如薄层色谱法(TLC)、纸色谱法(PC))、柱色谱(CC)(如吸附柱色谱、分配柱色谱、离子交换柱色谱、凝胶柱色谱等)。按照流动相的不同,色谱分离法可分为液相色谱(如液-固色谱(LSC)、液-液色谱(LLC))、气相色谱(GC)(如气-固色谱(GSC)、气-液色谱(GLC))。

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,而实现化合物分离的一类色谱。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(如黄酮类、蒽醌类)及鞣质类等成分的分离。

2.凝胶过滤色谱 凝胶过滤色谱的原理主要是分子筛作用,根据凝胶孔径大小和被分离化合物分子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,它们进入凝胶内部的能力不同,当混合物溶液通过凝胶柱时,比凝胶孔径小的分子可以自由进入凝胶内部,而比凝胶孔径大的分子不能进入凝胶内部,只能通过凝胶颗粒间隙。因此,分子大小不同的化合物移动速率有差异,大分子的物质不被滞留(排阻),保留时间较短,小分子的物质由于向孔隙沟扩散而被滞留,保留时间则较长,由此分子大小不同的化合物就被分离开来。凝胶过滤色谱又称排阻色谱、分子筛色谱。

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。解离度大(酸性、碱性强)的化合物易交换在树脂上,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时,解离度小的化合物先于解离度大的化合物被洗脱下来,由此实现分离。

4.分配色谱 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不同进行分离。按照固定相与流动相的极性差别,分配色谱有正相分配色谱与反相分配色谱之分。正相分配色谱中,流动相的极性弱于固定相的极性,主要用于分离强极性及中等极性的分子型物质。反相分配色谱中,流动相的极性强于固定相的极性,主要用于分离非极性及中等极性的各类分子型化合物。反相分配色谱是应用最广的色谱分离法。