天然產(chǎn)物的分離方法一一溶劑萃取法
化學(xué)先生 / 2019-07-26
溶劑萃取法是利用混合物中的各成分在兩種互不相溶的溶劑中，由于分配系數(shù)不同而實現(xiàn)分離的目的。將兩種不相混溶的溶劑振搖后放置，即可分成上下兩層,溶質(zhì)在兩相中的濃度比，即分配系數(shù)K在一定溫度 和壓力下為一常數(shù)，即:
K=Cu/Cl
其中,K為分配系數(shù);Co表示溶質(zhì)在上相溶劑中的濃度;C表示溶質(zhì)在下相溶劑中的濃度。萃取時各成分在兩相溶劑中分配系數(shù)相差越大，則分離效率越高。分離的難易用分離因子β來表示,β為兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)的比值，即:
β= Ka/Kb(Ka>Kb)
一般情況下,β≥100時，僅需一次萃取即可實現(xiàn)基本 分離;100>β≥10時，則需萃取多次(10次左右);β<2時，則需做100次以上萃取才能實現(xiàn)基本分離;β≌1時,表明兩種物質(zhì)分配系數(shù)差別很小,采用該溶劑系統(tǒng)難以實現(xiàn)分離，則應(yīng)考慮選擇其他溶劑系統(tǒng)。
溶劑萃取法有多種操作方式，包括簡單萃取法、連續(xù)萃取法、固相萃取法和液滴逆流分配法等。
1.簡單萃取法
簡單萃取法指使用普通分液漏斗等容器進行的非連續(xù)性萃取操作。對于脂溶性成分可以采用有機溶劑如苯、氯仿或乙醚與水進行液液萃取,除去水溶性物質(zhì)，如糖類、無機鹽等。對于親水性成分可以將其水溶液用弱親脂性溶劑如乙酸乙酯、丁醇、戊醇等萃取。有時可在氯仿或二氯甲烷中加少量甲醇或乙醇進行萃取。在分離生物堿時常采用pH梯度萃取法，可使強堿性生物堿與弱堿性生物堿得到初步分離。由于天然產(chǎn)物成分復(fù)雜，往往采用極性由低到高的幾種溶劑依次進行液液萃取，即所謂系統(tǒng)溶劑萃取法。
采用液液萃取法提取分離天然化合物，也常利用其與共存雜質(zhì)的性質(zhì)差異，借助一些方法使某一種或某- - 類成分的分配系數(shù)發(fā)生很大改變。例如，純化總生物堿時，改變?nèi)軇┑膒H,使生物堿在堿性條件下游離，再用有機溶劑萃取而使其與親水性雜質(zhì)分離:或以酸水處理可將親水性或親脂性雜質(zhì)除去，提高總堿純度。pH梯度萃取法也是根據(jù)在一定pH下某成分可成鹽或可游離，改變了該成分在溶劑系統(tǒng)中的分配系數(shù)而與其他成分分離。另外,用極性溶劑水“洗滌"親脂性溶劑提取液以除去混人的極性雜質(zhì)和以親脂性溶劑洗滌水提取液中的親脂性雜質(zhì)也是經(jīng)常采用的方法。這些都可以用多次萃取的方式來完成。
2.連續(xù)萃取法
為克服使用分液漏斗必須進行多次萃取操作的麻煩，可使用連續(xù)萃取法。連續(xù)萃取法的原理是利用密度不同的兩種溶劑自然分層而當分散相液滴穿過連續(xù)相溶劑時溶質(zhì)即在兩相間發(fā)生傳質(zhì)。選擇連續(xù)萃取法時，需根據(jù)所用溶劑的密度大于或小于被提取的水溶液密度的情況，而采用不同形式的萃取裝置。此法操作簡便且可避免乳化，由于兩相呈動態(tài)逆流運動,并經(jīng)常能保持較大的濃度差，萃取過程能連續(xù)進行，所以溶劑用量不多而萃取效率較高。
3.固相萃取法
固相萃取法根據(jù)被萃取的組分與樣品中其他成分在固定的填料上作用力的強弱不同使它們彼此分開的方法。固相萃取采用一種 固相萃取柱，通常為聚丙烯柱，也有玻璃或不銹鋼柱，在柱內(nèi)裝入萃取劑，常用的有十八烷基硅烷鍵合硅膠或苯基硅烷鍵合硅膠,現(xiàn)在也有腈基、氨基或其他特殊基團的填料供應(yīng)，上下兩端裝玻璃砂芯或其他多孔濾片覆蓋。將樣品加到柱中，使其流過固相萃取劑，被萃取樣品保留在萃取劑上,溶劑和其他不易保留的物質(zhì)從柱中流出,然后采用適當?shù)南疵搫┻M一步淋洗這些不需要的組分,最后采用洗脫液把萃取柱上的樣品洗脫下來，得到所需的化合物。這種方法常用于天然產(chǎn)物定量分析方法中用作樣品前處理的手段。該方法設(shè)備簡單、操作方便、速度快，可以避免簡單萃取引起的乳化現(xiàn)象，且得到的萃取液無需進行干燥,適于微量成分的分離。
4.液滴逆流分配法(droplet counter current chromatography,DCCC)
液滴逆流分配法是利用混合物中各組分在兩種液相間分配系數(shù)的差別，由流動相形成液滴,通過作為固定相的液柱達到分離純化的目的。一般情況下，該儀器由3部分組成:①輸液部分，由微型泵、流動相溶劑儲槽和樣品液注入器組成;②萃取管部分，是由內(nèi)徑約2 mm,長度為20~40cm的萃取管連接而成，萃取管通常在300~500根之間;③由檢測器及自動流分收集器組成。由于流動相形成液滴，在細的萃取管中與固定相有效地接觸和摩擦而不斷形成新的表面，促使溶質(zhì)在兩相中分配,其分離效率很高，且不會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象。用氮氣驅(qū)動流動相，被分離物質(zhì)不會因遇大氣中的氧氣而氧化。
應(yīng)用液滴逆流分配法曾滿意地分離純化了多種成分，如皂苷，生物堿，蛋白質(zhì)，多肽,氨基酸及糖類等。
實驗室中用于提取分離的有機溶劑通常都呈化學(xué)情性，但這種情性也不是絕對的。如甲醇,乙醇或正丁醇有時會與天然化合物中的羧基形成相應(yīng)的酯,用乙酸乙酯提取分離時，可能發(fā)生乙酰基轉(zhuǎn)移，使用丙酮時可能會與天然化合物中的二醇基形成縮酮結(jié)構(gòu)。充分考慮上述因素,有助于判斷所分得的化合物是否為真正的天然產(chǎn)物。
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