第二章 天然药物化学成分的提取、分离与检识
第二章 天然药物化学成分的提取、分离与检识 学习目标 1．掌握各种提取、分离和鉴定的适用范围、操作要点及天然药物化学成分的鉴定顺序； 2．熟悉各种提取、分离和鉴定的基本原理和影响因素及各种常用谱技术在天然药物化学成分结构测定中的应用； 3．了解溶剂的极性和选用原则及提取液的浓缩方法； 4．能够熟练安装各种提取装置。 第一节 天然药物有效成分的提取技术
天然药物化学成分较为复杂，所以想研究和应用其中的有效成分，必须将它们从天然药物中提取出来并进一步加以分离和精制，得到有效单体，这样就必须经历提取→分离→鉴定三个程序，所以选择正确的提取、分离和鉴定的方法和技术尤为重要。
对天然药物中有效成分的提取分离存在两种情况：一种是已知目的物的成分或化学结构类型，可以通过先查阅有关资料，搜集和比较各种有关的提取方案，尤其是工业生产法，然后根据具体条件进行筛选加以选用；另一种是从天然药物中寻找未知有效成分或有效部位时，情况比较复杂，一般应根据预先确定的目标，进行预实验，在适当的活性测试体系指引下，通过逐步提取、分离追踪，以及相应的动物模型筛选，临床验证，反复实践，才能达到目的。由于天然药物所含成分种类繁多，含量有高有低，所以天然药物有效成分的提取、分离和鉴定是一项十分艰巨而细致的工作，同时还要做到具体问题具体分析，灵活运用各种提取分离方法，不能千篇一律，拘泥于一种方法。本章仅就常用的提取分离鉴定的方法、原理和操作技术作一概括性的介绍，涉及具体的某一有效成分的提取分离方法，将在各论中介绍。
第一节 天然药物有效成分的提取技术
提取就是用适当的溶剂将拟研究的化学成分从动物或植物等药材的组织中抽提出来的过程。天然药物成分复杂，其中主要有糖类、蛋白质、脂类、叶绿素、树脂、树胶、鞣质和无机盐等，一般认为这些物质在药用上是无效成分或杂质，但是在有些情况下，这些成分则是有活性的有效成分，如葡萄属植物中的多酚、栝楼根中的蛋白质等，现在被证明是活性显著的物质。而大多数次生代谢产物如生物碱、萜类、黄酮、香豆素、醌类、有机酸、氨基酸和各种苷类化合物等，虽然在植物体里含量少，但是它们却具有较强的生物活性，有些已经应用在临床，因此被认为是有效成分。由此可见，有效成分和无效成分的划分不是绝对的，
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随着科技的发展，它们在一定条件下可以相互转化。在提取分离时，应尽量设法使用目标成分被充分提取出来，同时使杂质不被提出或尽量少的被提出或在纯化处理的过程中尽可能的除去，最后获得纯度较高的有效成分，因此，天然药物的提取过程就是去粗取精的过程。
一、溶剂提取法
溶剂提取法是实际工作中提取有效成分最常用的方法，一般溶剂不同，浸出的成分也不同。溶剂提取法主要是根据化合物在极性相似的溶剂中有较好的溶解性即“相似相溶”这一原理进行的。所谓极性就是分子中电荷的不平均分布，也可想象成电子云的不平均分布导致极性的产生。溶剂也可按其极性大小顺序进行分类：水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂三大类。溶剂的极性与介电常数ε有关，介电常数越大，极性越大。常用溶剂的极性由小到大的顺序如下：
石油醚＜苯＜无水乙醚＜氯仿＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水
表2-1常用溶剂的介电常数
溶剂名称 介电常数（ε） 溶剂名称 介电常数（ε） 石油醚 苯（C6H6） 乙醚(无水，Et2O) 氯仿(CHCl3) 乙酸乙酯(EtOAC) 1.8 2.3 4.3 5.2 6.1 正丁醇(n-BuOH) 丙酮(Me2CO) 乙醇(EtOH) 甲醇(MeOH) 水(H2O) 17.5 21.5 26.5 31.2 80.0 这些溶剂中，水的极性强，穿透力大，天然药物中一些极性大的化合物如糖、蛋白质、氨基酸、鞣质、有机酸盐、生物碱盐、大多数苷类、无机盐等亲水性成分可溶于水，使用水作为提取溶剂有安全、经济、易得等优点，但是缺点是水提取液（尤其是含糖或蛋白质者）易霉变，难以保存，而且不易浓缩和滤过；亲水性有机溶剂是指甲醇、乙醇、丙酮等极性较大的且能与水相互混溶的有机溶剂，其中乙醇最为常用，能以任意比和水混溶，溶解极性成分，同时具有较强穿透能力，对一些亲脂性成分也有较好的溶解性能，因此提取范围较广，提取效率较高，且提取液易于保存、虑过和回收，但这类有机溶剂的缺点是易燃，价格较贵，有些溶剂毒性较强。
依据相似相溶原理，天然药物中的亲水性成分易溶于极性溶剂，亲脂性成分则易溶于非极性溶剂中。因此，在实际工作中课根据具体情况，针对药材中已知成分或某类成分的性质，可选用相应的溶剂进行提取，如细辛醚的提取可直接用石油醚提取；生物碱类成分可以用碱液浸泡使之游离，再用有机溶剂提取。然而天然药物化学成分十分复杂，各成分间相互影响，存在增溶现象或发生化学作用，使溶解性能有所改变，因此要具体情况具体分析，灵活运用
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各种提取分离方法，并结合共存其他成分的性质加以考虑如何选择适当的溶剂。 溶剂提取法提取天然药物化学成分，常选用的提取方法有以下几种： （一）浸渍法
浸渍法是将药材用适量的溶剂在常温或温热（40~60℃）的条件下浸泡一定时间，浸出有效成分的一种方法。
1．操作技术 根据温度条件的不同，可分为冷浸法和温浸法两种（1）冷浸法：取药材粗粉，置适宜容器中，加入一定量的溶剂如水、酸水、碱水或稀醇等，密闭，时时搅拌或振摇，在室温条件下浸渍1~2天或规定时间，使有效成分浸出，滤过，用力压榨残渣，合并滤液，静置滤过既得。
（2）温浸法：具体操作与冷浸法基本相同，但是温浸法的浸渍温度一般在40~60℃之间，浸渍时间短，能浸出较多成分。但是由于温度高，浸出液冷却后放置贮存常析出沉淀，为保证质量，需要滤去沉淀。
若要使药材中有效成分充分浸出，可重复浸提2~3次，第2、3次浸渍的时间可以缩短，合并浸出液，滤过，经浓缩后可得提取物。
2．适用范围 适用于遇热易被破坏及含淀粉、果胶、粘液质、树胶等多糖物质较多的有效成分的提取。
3．特点 此法操作方便，简单易行，但是提取时间长，提取效率低，用水作为提取溶剂的提取液容易发生霉变，不易保存，若需要还要加入适量防腐剂如甲苯、甲醛或氯仿等。 （二）渗漉法
是将药材粗粉置渗漉装置中，连续添加溶剂使渗过药粉，自上而下流动，浸出有效成分的一种动态浸提方法。
1．操作技术
（1）粉碎：将药材粉碎成粗粉
（2）浸润：根据药粉性质，用规定量的溶剂（一般每1000g药粉约用600~800ml溶剂）润湿，密闭放置15分钟至6小时，使药粉充分膨胀。
（3）装筒：取适量用相同溶剂润湿后的脱脂棉，垫在渗漉筒底部，分次装入已润湿的药粉，每次装粉后用木锤均匀压平，力求松紧适宜，药粉装量一般以不超过渗漉筒体积的2／3为宜，药面上盖滤纸或纱布，再均匀覆盖一层清洁的细石块压住药材，防止药材飘起。
（4）排气：装筒完成后，打开渗漉筒下部的旋钮，缓缓加入适量溶剂，使药粉间隙中的空气受压由下口排出。
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（5）浸渍：待气体排尽后，关闭旋钮，将流出的渗漉液再倒回渗漉筒中，继续加溶剂使其保持高出药面浸渍。
（6）渗漉：浸渍一定时间（常为24~48小时）后，便可打开下端旋钮，开始渗漉，控制流速，《中华人民共和国药典》规定一般以1000g药材每分钟流出1~3ml为慢漉，3~5ml为快漉，实验室常控制在每分钟2~5ml之间，大量生产时，可调至每小时漉出液约为渗漉器容积的1／48~1／24。
（7）收集渗漉液：一般收集的渗漉液约为药材重量的8~10倍，或以有效成分的鉴别试验决定是否渗漉完全，最后将渗漉液进行浓缩得到提取物。连续渗漉装置图见图2-1。 2．适用范围 适用于提取遇热容易被破坏的
有效成分，选用的溶剂多为水、酸液、碱液及不同浓度的乙醇等。
3．特点 因此种方法能保持良好的浓度差，所以提取效率高于浸渍法，存在的不足之处为溶剂消耗量大，提取时间长。
（三）煎煮法 煎煮法是将药材粗粉加水加热煮沸，滤去残
图2-1 连续渗漉装置 渣后取煎煮液的一种传统方法。
1．操作技术 取药材饮片或者粗粉，置适当煎煮容器（不能使用铁器）中加水浸没药材，加热煮沸，保持微沸状态（加入沸石），煎煮一定时间后分离煎煮液，药渣继续用此方法进行
煎煮，数次后煎煮液味淡薄，合并各次提取液，浓缩既得。一般以煎煮2~3次为宜。小量提取时，第一次煮沸20~30分钟；大量生产时，第一次煎煮1~2小时，第2、3次煎煮时，时间可以酌减。
2．适用范围 此法适用于有效成分能溶于水且不易被水、热破坏的天然药物的提取。但不适用于提取含挥发油等遇热易破坏、挥发的天然药物，含多糖类丰富的药材，因煎煮时提取液粘稠，难以滤过，同样不宜使用。
3．特点 操作简单，提取效率高于冷浸法。 （四）回流提取法
使用低沸点有机溶剂如乙醇、氯仿等加热提取天然药物中有效成分时，为减少溶剂的挥
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发损失，保持溶剂与药材持久的接触，通过加热浸出液，使溶剂受热蒸发，经冷凝后变为液体溜回浸出器，如此反复至浸出完全的一种热提取法。
1．操作技术 如图2-2所示回流提取装置，将药材粗粉装入圆底烧瓶中，添加溶剂至盖过药面（一般至烧瓶容积的1∕2~2∕3处），接上冷凝管，通入冷却水，于水浴锅中加热回流一定时间，滤出提取液，药渣再添加新溶剂回流2~3次，合并滤液，回收有机溶剂后得浓缩提取液。
2．适用范围 本法提取效率高，但溶剂消耗量
仍较大，操作较麻烦。由于受热时间长，故对 热不稳定成分的提取不宜采用此法。
（四）连续回流提取法
连续回流提取法在实验室内使用挥发性有机
溶剂做天然药物有效成分提取时多采用该方法。通常用索氏提取器来完成，如图2-3所示。
1．操作技术 操作时先将沸石放入圆底烧
瓶中，以防暴沸，然后将装好药材粉末的滤纸 图2-2 回流提取装置 袋或筒放入提取器中，药粉高度应低于虹吸管顶部，自冷凝管加入溶剂至烧瓶中，水浴加热。溶剂受热蒸发，遇冷后变成液体回滴入提取器 中，溶剂接触药材时完成浸提过程，待溶剂液
面高于虹吸管上端时，在虹吸作用下，浸出液流入烧瓶，溶剂在烧瓶内又因受热继续气化蒸发，如此不断重复循环4~10小时，至有效成分充分被提取出来，回收提取液的有机溶剂即 得提取物。为了防止长时间受热，成分被破坏，也可在提取1~2小时后更换新的溶剂继续提取，使提取的成分及时脱离加热环境。在实际生产过程中所用的大型提取装置原理与索氏提取器一样，都是连续回流的过程。 2．适用范围 适用于脂溶性化合物的提取，药量少时用此法比较好。
3．特点 此法提取效率高，溶剂用少但加热时间长，遇热不稳定易变化的天然药物成分不宜采用此法。