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第二章溶剂萃取法

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第二章溶剂萃取法

第二章溶剂萃取法

电离平衡: 聚合平衡:
分配比: 分配平衡:
可见：D随[HAc]o 和[H+]w而变！
络合平衡:
分配平衡: 分配比:
可见: D随[ I- ]W而变!
在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为？ A.浓度比 B.萃取率 C.分配系数 D.萃取回收率
萃取分离中, 在什么情况下, 分配系数K与分配比D相等? A.溶质在两相中的溶解度相同 B.溶质在两相中的存在形式相同 C.溶质在两相中的Ksp相同 D.分配系数K=1
回收器实际上是化工单元操作中的蒸馏设
备。
根据料液与萃取剂的接触方式，萃取操作 流程可分为单级和多级萃取流程，后者又可分 为多级错流萃取流程和多级逆流萃取流程，以 及两者结合进行操作的流程。 各种萃取操作理论收得率的计算，必须符 合有关假定：(1)萃取相和萃余相之间能很快 达到平衡，即每一级都是理论级；(2)两相完 全不互溶，并能完全分离。下面介绍具体方法：
单级萃取 使用一个混合器和一个分离器
多级萃取
萃取设备
乳化与去乳化
乳化属于胶体化学范畴，是一种液体成细小液滴(分 散相)分散在另一不相混合的液体(连续相)中的分散体系， 这种现象称为乳化现象．生成的这种液体称为乳状液或 乳浊液。 在液-液萃取过程中，往往会在两相界面产生乳化现 象，这种现象对于萃取过程的进行通常是不利的，给分 离带来麻烦．即使采用离心机，也很难将两相完全分离。 如萃余的废发酵液中夹带溶剂，收率就会相应的降低； 经萃取的溶剂中夹带发酵液也会给以后的精制造成困难。 因此必须设法破除。 要破除乳化，先要了解乳化现象的本质。
较难实行，最好采用预处理手段，将发酵液中表面活性物 质(蛋白质)除去，消除水相乳化的起因。例如某抗生素发 酵液经酸化预处理后，清液和发酵液物性相比，蛋白质含 量从0.3969％降到0.1810％，其他物性变化甚少，进行清 液萃取时就会不再发生乳化现象。 对萃取溶剂进行酸洗和碱洗。 实例：青霉素G的萃取。 萃取过程一股可分为四个阶段： (1)青霉素G由滤液萃取进入醋酸丁酯或醋酸戊酯或甲基异 丁基酮的有机相 (2)青霉素G从有机相转入缓冲液； (3)青霉素G再从水相转入有机相； (4)从溶剂中制得青霉素， 具体流程如下（见下页）：

第二章 液液萃取

第二章 液液萃取
• 思考题
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（4）溶剂的回收
➢溶剂的损耗在成本控制中占据很重要的地位，有 的甚至占很大比重。必须回收。 ➢要求萃取剂对其他组分的相对挥发度大，且不形 成恒沸物，如果被萃物不挥发或挥发度很低，而萃 取剂为易挥发组分时，则萃取剂的汽化热要小，以 节省能源。（被萃物为液体和固体两种情况？）
夹带损失。例如：水溶解有机溶剂。
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(2) 萃取剂选择要点
① 选择性好：萃取剂对某种组分的溶解能力较大， 对另一种较小，表现为选择性系数大。 ② 萃取容量大：单位体积的萃取剂能萃取大量的目 的物，表现为分配系数大。 ③ 萃取剂与原溶剂的互溶度：二者最好互不溶解， 减少了溶剂分离的步骤。 ④ 萃取剂与原溶剂有较大的密度差，易与原料液相 分层不乳化、不产生第三相。萃取剂密度最好大于 原溶剂（？）
kA

yA xA
kB

yB xB
分配系数反映了被萃组分在两个平衡液相中的分配关系，
分配系数的值越大，被萃物越容易进入萃取相，萃取分离
效果越好。k与溶剂的性质和温度有关，在一定的条件下
为常数，应根据实验来测定；k=0，表示待萃取物不被萃
取，k=∞，表示完全被萃取。
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2. 选择性系数（分离系数）
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• 几种特殊溶剂：醋酸丁酯、丁醇、戊醇、丁酮、甲 基叔丁基醚、这些溶剂在水中或酸性水中溶解度不 大。适用于萃取在酸性水中溶解度大的物质。
• 普通含氧原子的溶剂在酸性溶液中，易与氢离子形 成氢键而易溶于水，而这些含氧的大分子溶剂由于 位阻大，阻碍了氢键的形成，故在水中溶解度小。
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第二章_萃取分离

第二章_萃取分离

③丙酮：半极性，与水互溶，可脱脂、脱水，易 挥发易燃。
④乙醚：非极性，溶解选择性较强。 ⑤氯仿：非极性，溶解选择性较强。 ⑥石油醚：非极性，溶解选择性较强，常用作脱 脂剂。 ⑦甲醇、乙酸乙酯等。
（4）常用浸取辅助剂 凡加入浸取剂中能增加有效成分的溶解度及制品 的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂称为浸取辅 助剂。 浸取辅助剂作用： ①促进有效成分溶解。 ②增加制品稳定性。 ③减少杂质。
轻相（有机相） 萃取剂 重相（水相）
杂质 溶质 原溶剂
浓度 C
有机相
水相
时间 t
（2）反萃取：调节水相条件（如酸度和络合剂、 还原剂等），将目标产物从有机相转入水相的萃取操 产物或便于下一步分离操作的实施。
对一个完整的萃取过程，常在萃取与反萃取之间 增加洗涤操作：使杂质由有机相反萃到水相，而被萃 物仍留在有机相，目的是除去与目标产物同时进入有 机相中的杂质。
（3）扩散阶段 溶剂溶解有效成分后形成浓溶液具有较高渗透压， 形成扩散点，不停地向周围扩散其溶解的成分。 分子扩散：完全由于分子浓度不同而形成的扩散。 对流扩散：由于有流体的运动而加速扩散。 实际浸取过程两种扩散方式均有，而对流扩散对 浸取效率影响更大。
4、中药浸取类型 （1）单体成分提取。指单一成分的提取、分离、
（3）渗漉法。原料上端不断添加溶剂，溶剂渗过 药粉从下端出口流出，由此浸取出有效成分。
渗漉法的提取效果优于浸渍法。非组织结构药材 易软化成团、易堵塞，不宜用此法。
（4）水蒸汽蒸馏法。原料粉用适量水浸泡，加热 蒸馏或通过水蒸汽蒸馏，原料中具挥发性成分随水蒸 气而带出，经冷凝后分层，收集。
适于具挥发性、遇水蒸汽不破坏、难溶或不溶于 水的物质。
萃取 → 洗涤 → 反萃取

药物分离技术第二章 药物的液液萃取技术

药物分离技术第二章 药物的液液萃取技术
诱导力随着极性分子的极性增强而增大。
第二节 分子间作用力与溶剂特性
范得华力包括：
色散力：存在于非极性分子之间。由于非极性分子外围电子不停运动和原子核的不断 震动，可能造成某一瞬间存在偶极矩不为0（即正负电荷中心不重合），造成同极相 吸、异极相斥，这种作用力即为色散力。
大小取决于分子的变形性，半径越大，色散力越强。
产物 青霉素G 红霉素 螺旋霉素 土霉素
萃取溶剂 乙酸丁酯 乙酸丁酯 乙酸丁酯
丁醇
产物 林可霉素 加兰他敏 延胡索乙素 新生霉素
萃取溶剂 丁醇
乙酸乙酯 乙醚 丁醇
主要用于抗生素及天然植物中的有效成分的提取。
四、化学萃取
• 化学萃取则利用萃取剂与溶质之间的化学反应生成复合分子， 向萃取相分配而实现溶质转移。
当溶质—溶质之间作用力和溶剂—溶剂之间的作用力越大时，溶解越困难。 分子间作用力的大小与分子的极性关系：
非极性物质＜极性物质＜氢键物质＜离子型物质 当物质溶解时，溶质结构与溶剂结构相似、彼此间的作用力相似，溶解容易进行， 此为“相似相容”原理。
第二节 分子间作用力与溶剂特性 一、分子间作用力
物质内部作用力：化学键、氢键和分子间作用力。

pKb

pH
可见，弱电解质溶质在有机相中的浓度主要取决于pH值。
弱酸性电解质：pH值越低，分配系数越大；弱碱性正好相反。
• 在一定温度和压力下，分配系数是水中氢离子浓度的函数，调节水相的pH， 使溶质以分子状态↑，进入萃取相↑，分配系数↑，萃取率↑。
红霉素是碱性电解质，在乙酸戊酯和 pH 9.8 的水相之间分配系数为 44.7 ，而水相 pH5.5 时为14.3 。
乳状液是一个不稳定的热力学体系，易聚集分层，成为稳定的两相。 若要形成稳定的乳剂，需要加入稳定剂使其形成稳定的体系，这种稳

萃取的原理过程及应用

萃取的原理过程及应用

萃取是在两个液相间进行。

大部分萃取采用一个是水相。

另一个是有机相。

但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。

最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。

故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。

例如用聚乙二醇（PEG Mr为6000）/磷酸钾系统从大肠杆菌匀浆中提取β-半乳糖苷酶。

这是一个很有前途的新的分离方法，特别适用于生物工程得出的产品的分离。

萃取技术是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，这里将介绍几种常用的萃取技术，有溶剂萃取、双水相萃取、凝胶萃取三种，本文将分别从它们的原理、过程及应用三方面介绍，这些技术广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。

关键字溶剂萃取双水相萃取凝胶萃取原理过程应用摘要--------------------------------------------------- 1 目录--------------------------------------------------- 2一、溶剂萃取------------------------------------------ 31 原理-------------------------------------------- 32 过程-------------------------------------------- 53 应用-------------------------------------------- 5二、双水相萃取---------------------------------------- 61 原理-------------------------------------------- 62 过程-------------------------------------------- 73 应用-------------------------------------------- 8三、凝胶萃取------------------------------------------ 81 原理-------------------------------------------- 82 过程-------------------------------------------- 103 应用-------------------------------------------- 11 参考文献----------------------------------------------- 11第一章溶剂萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。

萃取化学原理与应用第二章、萃取剂与萃取体系

萃取化学原理与应用第二章、萃取剂与萃取体系
iii) 烷基膦酸单烷基酯：H3PO3中的一个-H和一个-OH被烷基化 2-乙基己基膦酸 2-乙基己基酯 (HEHEHP，P507) C4H9(C2H5)CHCH2(C4H9(C2H5)CHCH2O)(OH)P=O
iV) 酸性双磷萃取剂 (焦磷酸酯R4P2O7及类似物) RO(OH)PO-X-OP(HO)OR (X=O、CH2、CH2-CH2) 二辛基甲基双磷酸 H17C8O(OH)PO-CH2-OP(OH)C8H17
子具有酸性，属于酸性含磷萃取剂；有下列4类： i) 磷酸二烷基酯：磷酸二(2-乙基己基)酯 (HDEHP or D2EHP，P204) (C4H9(C2H5)CHCH2O)2(OH)P=O 双十二烷基磷酸 (C12H25O)2(OH)P=O
第二章、萃取剂与萃取体系(5)
ii) 磷酸一烷基酯：H3PO4分子中有一个-OH被烷基化 十二烷基磷酸 (DDPA) C12H25O(OH)2P=O
条件：螯合物萃取剂的种类很多，并不是所有螯合物都可以作为螯合萃
取剂，只有那些能够生物螯合物、易溶于有机溶剂、不易溶于水相的螯合
物，才能够成为螯合萃取剂。
特点：i) 至少有两个或两个以上、能够与金属离子形成萃合物的反应性
与功能性基团；ii) 有适当长度的疏水基团；iii) 与金属离子能够形成非常稳
定的；iV) 在适当条件下，萃取选择性好、分离系数高、能够达到很高的萃
取率。
不足之处：形成的螯合物因为过于稳定而难以反萃，给分离与纯化带来
困难；价格较贵。
第二章、萃取剂与萃取体系(7)
A. 含氧螯合物萃取剂
i) β-二酮螯合物的萃取剂 R-CO-CH2-CO-R
HAA：乙酰丙酮 CH3-CO-CH2-CO-CH3
HTTA：2-噻吩甲酰三氟丙酮

第二章-溶剂萃取

第二章-溶剂萃取
合物），我们称此络合物为可萃络合物。此可萃络合物的生成是萃取过程
• 中的重要步骤。所以萃取过程不是简单的物质在两相间的溶解度问题，而是
• 一个复杂的物理化学过程，物质在两相中既有化学作用，又有根据溶解度的 物理分配。萃取过程的本质是萃取剂分子和水分子争夺金属离子的过程，或 者说，是物质的亲水性与疏水性矛盾转化的过程。
• R2NH：仲胺，
• R3N： 叔胺，如N235，三辛基胺，可萃钨 • R4N+Cl－：季胺盐，如N263，氯化三烷基甲胺，R3CH3 N+Cl－(贵金属萃取
分离)。
• b、取代酰胺
• NH3中的一个H为酰基取代，另二个H为烷基取代的化合物，如N503，这种 萃取剂可用于Ta、Nb的分离。
• c、羟肟类萃取剂
• 2、萃取平衡和分配定律
• 萃取是物质从一相转入另一相的物质传递过程，它和其它物理化学过程一样， 是一个可逆过程。在被萃组分由水相进入有机相的同时，也发生被萃组分由 有机相进入水相的相反过程。当正逆反应的速度相等时，萃取就达到了平衡 状态。在平衡时，被萃组分在两相中的浓度达到一定的数值并保持不变，那 么此时物质在两相中的平衡浓度是否存在一定的关系？物质在两相的分配有 否一定的规律？能斯特（Nernst）曾进行了大量实验，总结出了一条分配定 律：
• 缺点
• a：产品回收率低；
• b：需要有机萃取剂的量大，经济上不大合算；
• c：只能提纯一种组分，操作不连续。
• ⑵半逆流萃取
• 料液一次性投放在各萃取器中，让有机相逐一通过，水相留在原级不动，可 用于多组分元素的分离，出来的有机相成分每次都变化，这种方法可得纯度 很高的萃取液。
• 特点：间歇操作，收率低。
• 按水相和有机相的流动方式可把串级萃取分为下列几类：

第2章溶剂萃取

第2章溶剂萃取
P’= He + Hd + Hn
常用溶剂的罗氏极性参数
溶剂
正庚烷 正己烷 环戊烷 四氢呋喃
乙酸乙酯 氯仿 甲乙酮 丙酮 乙腈 甲醇 水
P’
ɛ（介电常数）
0.2
1.92
0.1
1.88
-0.2
1.97
4.0
7.6
4.4
6.0
4.1
4.8
4.7
18.5
5.1
5.8
37.8
5.1
32.7
10.2
80
Xe =He/P’ Xd = Hd/P’ Xn= Hn/P’
醋酸
苯酚、氯仿、水
结论
同一个组中的溶剂，具有非常接近的3个选择性 参数，在分离过程中具有类似的选择性，若通过选 择溶剂改善分离，就要选择不同组的溶剂。
溶剂选择一般方法
（1）单一溶剂： 选择与溶质极性尽可能相等的单 一溶剂，使溶质在溶剂中的溶解度达到最大；
在保持溶剂极性不变的前提下，更换溶剂种类， 调整溶剂选择性，使分离选择性达到最佳。
• 极性是一种抽象概念，用以表示分子中电荷不对 称（assymmetry)的程度。
• 表征的参数常有偶极矩、介电常数、油水分配系 数、溶解度参数和罗氏极性参数。
影响分子极性的因素
分子的极性与分子结构及分子大小有关；
——分子结构指分子中所含官能团的种类、数目及 排列方式等综合因素。
——分子大小指分子碳链长度、骨架大小，与分子 量相关。
测定分配系数最常用溶剂系统：正辛醇和水系统， 并用Ko/w或lgP表示分配系数。
KO /W
coctanol c wa te r
lg Ko/ w lg P
典型香味化合物的油水分配系数

第二章 提取分离及检识方法

第二章 提取分离及检识方法

第三章植物化学成分的提取所谓提取，就是用适当的溶剂或适当的方法将植物的化学成分从植物中抽提出来的过程。

任何一种溶剂或任何一种方法提取得到的提取液和提取物，是包含多种化学成分的混合物称为总提取物，尚待进一步分离和精制。

那么，传统的提取方法有哪些呢：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、超临界流体提取法、升华法等。

本节重点掌握：溶剂提取法的原理，化学成分的极性、常用溶剂、极性大小顺序及提取溶剂的选择；常见的提取方法及应用范围。

重点介绍溶剂提取法。

第一节传统的提取方法一、溶剂提取法溶剂提取法的提取原理：根据植物中各成分在溶剂中的溶解度的差异，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶出的成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从药材组织内溶解出来的方法。

这是植物化学成分提取最常用的方法。

当溶剂加到经适当粉碎的药材中时，溶剂由于溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。

化学成分在某种溶剂中的溶解度大小遵循“相似相溶”的规律：即亲脂性的化学成分易溶于亲脂性的溶剂，难溶于亲水性的溶剂；反之，亲水性的化学合成分易溶于亲水性的溶剂，难溶于亲脂性的溶剂。

这种亲脂性和亲水性的强弱直接与化学成分或溶剂的分子结构相关，我们可通过其极性的大小来估计它的亲脂性或亲水性。

这也是选择提取溶剂最重要的依据。

那么，影响化学成分极性的因素有哪些呢？一般来说：(1)分子大、碳数多，极性小、亲脂性强；分子小、碳数少，极性大、亲水性强。

(2)在化合物基本母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小，取代基的极性越大或数目越多，则整个分子的极性越大，亲水性越强，而亲脂性越弱；其分子非极性部分越大，则极性越小，亲脂性越强，而亲水性就越弱。

第二章 提取工艺

第二章 提取工艺

H
9
（2）利用生物碱及其盐的溶解度差异进行分离 ：
常采用溶剂萃取法、沉淀法。
例如，苦参碱因其极性小于氧化苦参碱，能溶于乙 醚，后者难溶于乙醚，因此，将二者混合物溶于适 量的氯仿，在氯仿液中加入10倍量的乙醚，氧化苦 参碱即可析出沉淀。
H
10
不同生物碱与同一种酸形成 的盐显示出不同的溶解度， 例如，在麻黄的水提液中， 加入草酸溶液后，适当浓缩 ，草酸麻黄碱溶解度小，先 析出结晶，而草酸伪麻黄碱 仍 留在溶液中。
1.定义：凡两个苯环（A环、B环）通过三碳链 相互联结而成的一类成分称为黄酮类化合物。大 多具有6C-3C-6C的基本骨架，且常有羟基、甲 氧基、甲基、异戊烯基等取代基。
H
13
2.溶解性
黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态（苷和 苷元、单糖苷、双糖苷或三糖苷）不同而有很大 差异。
（1）一般游离苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇 、乙醇、醋酸乙酯、乙醇等有机溶剂及稀碱水溶 液中。
（3）硼酸铬合法
有邻二酚羟基的黄酮类化合物可与硼酸络合，生 成物易溶于水，借此可与无邻二酚羟基的黄酮类 化合物相互分离。
H
32
（4）pH梯度萃取法 pH梯度萃取法适合于酸性强弱不同的游离的黄 酮类化合物的分离，将混合物溶于有机溶剂（如 乙醚）中，依次用：
5％NaHCO3（萃取出7，4′－二羟基黄酮） 5％Na2CO3（萃取出7－或4′－羟基黄酮） 0.2％NaOH（萃取出具一般酚羟基黄酮） 4％NaOH（萃取出5－羟基黄酮）
皂苷元不溶于水，而易溶于石油醚、苯、乙醚、 氯仿等亲脂性溶剂。
皂苷有一定的助溶性能，可促进其它成分在水中 的溶解。
H
41
（3）水解
皂苷的水解有两种方式，可一次完成水解，生成 皂苷元及糖，也可以分步水解，即部分糖先被水 解，或双糖链皂苷中先水解一条糖链形成次生苷 。

第二章_天然药物化学成分的提取与分离

第二章_天然药物化学成分的提取与分离

五、透析法
透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜， 而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的 方法。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖 等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖 等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内， 而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而 加以分离精制。透析是否成功与透析膜的规格关系 极大。
蒸气逸出（也叫放气）
静置分层 有机相 絮状物
（乳化） 水相
激烈振摇 1 - 2min
水相和絮状物
有机相
少量多次原则
3～ 5次
二、沉淀法 （一）酸碱沉淀法
利用天然药物中游离酸性（或碱性）成分可与碱性（或酸 性）试剂反应生成盐而溶于水，再加酸（或碱性）试剂，重 新生成原来的游离酸性（或碱性）成分而从溶液中沉淀析出 的性质，滤过（或加有机溶剂萃取）而与其他成分或杂质分 离的一种方法。
适当溶剂
药物 。
常温/温热
浸泡
有效成分
适用于：能溶于水且 遇热稳定成分的提取。
2、煎煮法 药物（加水加热）→煮沸→煎煮液 （煎煮器勿使用铁锅） 注意事项：a、浸没药材b、微沸c、渣继续煎 煮2-3次 小量：首次煮沸20-30分钟 大量：首次煎煮1小时，第2、3次煎煮可酌减
煎煮法与冷浸法的比较：
• 优点：效率高 • 缺点：煎煮液粘稠，滤过困难，杂质多， 易发生霉变
七、分馏法
对沸点相近的混合物，在分馏柱内反复进行气化、 冷凝、回流等程序而分离的一种方法。
第三节 色谱分离法
1906年，俄国植物学家Tswett
目的：分离植物色素 过程：将植物绿叶的石油醚提取液倒入 玻璃管中，并用石油醚不断淋洗， 逐渐形成色带，各色素成分被分离
石油醚

天然药物化学 第二章 提取与分离 第二节

天然药物化学 第二章 提取与分离 第二节

提取液
加入试剂
沉淀
降低溶解度 或发生沉淀反应
过滤
（一）乙醇沉淀法
（二）酸碱沉淀法
（三）利用沉淀试剂进行分离
产物
（一）乙醇沉淀法
通过改变溶剂极性而改变成分溶解度的方法
水提液+乙醇 含醇量>80%
极性改变
蛋白质、淀粉、树胶、 粘液质（亲水性成分）改变 （亲脂性成分）
如：黄连中提取小檗碱时加ＮaＣl
五、透析法
半透膜过滤。 如：除去皂苷、多糖中的无机盐、单糖、
双糖等小分子。
课堂练习
（一）单项选择题
与判断化合物纯度无关的是（ ）
A.熔点的测定 B. 观察结晶的晶形
C. 闻气味
D. 测定旋光度
E. 观察色泽
（二）多项选择题
透析法适用于分离（ ）
A. 酚酸与羧酸 B. 多糖与单糖
杂质的存在会阻碍或延缓结晶的形成
容易结晶。
欲结晶成分在混合物中的含量越高越
溶液浓度高易于析出结晶。但过高也不好。
低温有利于结晶析出
长时间放置有利于结晶析出，且结晶大而纯。 加入少量晶种有利于结晶析出
四、盐析法
在水提液中,加入无机盐[如:NaCl,Na2SO4 , MgSO4, (NH4)2SO4等]至一定的浓度,可使某些溶解度较小的 成分沉淀出来,而与溶解度大的成分分离。
趁热过滤
沉淀
（不溶性杂质）
热溶液
有效成分 结晶
低温过滤
有效成分 析出结晶
母液
低温放置 （或蒸发出部分 溶剂后低温放置）
1.选择适宜的溶剂。 ①不与欲结晶成分发生化学反应。
②对欲结晶成分热时溶解度大，冷时溶解度小。
③常均对不用杂溶质溶。的剂）溶：解度水非、常冰大或醋者酸非、常小甲（醇冷、热均乙溶或 溶醇解、度非丙常酮大、：杂乙质酸留乙在母酯液、中三。 氯甲烷、 溶四解氯度非化常碳小、：趁石热油过醚滤 等。（选择一种 ④有一定的挥或发性两，种沸及点适以中上。）

天然药物化学第二章

天然药物化学第二章
、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、环己烷、石油 醚）
常用溶剂的极性大小顺序：
石油醚<四氯化碳<苯<氯仿<乙醚<乙酸乙
酯<正丁醇<丙酮<乙醇（甲醇）<水
医学ppt
7
6、溶剂提取的方法
法
煎煮法（煎中药） 回流提取法
连续回流提取法
医学ppt
8
（1）浸渍法
以水或稀醇反复提取，适于遇热易破坏或 挥发性成分及含淀粉、粘液质较多的材料。
成分有影响，对含多量淀粉、黏液质的原 料也不适用。
传统的中药煎制。
医学ppt
13
煎煮中药小常识
• 铁、铜器的金属化学物质比较不稳定 （注），在高温煎煮过程 中，一些如铜离 子、铁离子等可能活跃出现，而连环的促 进很多复杂的化学反应 。例如使用铁锅煎 中药，很容易与大黄、何首乌、地榆、五 倍子、白芍等药材所 含的鞣质、甘类等成 份起化学反应，孪生一种不溶于水的「鞣 酸铁」及其他有害 成份，使中药汤剂变黑 变绿，药味又涩又腥。轻则改变药液性味， 降低疗效；重 则使服用者发生反胃、恶心、 呕吐等副作用。长期用铝锅煎药会影响脑 神经
医学ppt
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（4）回流提取法 使用有机溶剂。对遇热易破坏的成分有影响。
应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装
置，以免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆 底烧瓶上连接回流冷凝器。溶剂浸过药材表面 约1～2cm。在水浴中加热回流，一般保持沸腾 约1小时后放冷过滤，再在药渣中加溶剂，作第 二、三次加热回流分别约半小时，或至基本提 尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高， 大量生产中多采用连续提取法。
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脂肪提取器
冷凝管
医学ppt

第二章金属溶剂萃取1

第二章金属溶剂萃取1
aorg aaq =e
ο ο − ( µ org − µ aq )
RT
• 在一定温度及压力下，μorgo、μaqo是常数，故Λo是常数，称为分 配常数。
当某一溶质在两个基本上不相混溶的溶剂中分配时， 在一定温度下两相达到平衡后，如果溶质在两相中 的分子量相等，则溶质在两相中的平衡活度之比为 一常数，此称为分配定律 分配定律。 分配定律 • 上述的热力学推导是有条件的： 1）只有溶质在两相中的化学形态相同，才能有μorg ＝μaq，否则所有推导将是荒谬的； μ 2）推导得到的结论是：在一定条件下，溶质在两相 中活度之比是常数，而非浓度之比是常数。因此只 有在稀溶液条件下（γaq＝γorg＝1）时，溶质在两相 中浓度之比才是常数，否则必须考虑活度系数。
证 明 • 根据能斯特分配定律，在恒温恒压下，两相平衡时溶质在两项 中的化学位必然相等： μaq=μorg μaqo ＋ RTln aaq ＝μorgo ＋RTln aorg 式中μaqo和μorgo是被萃物在水相和有机相中标准化学位 整理：ln aorg－ln aaq＝－(μorgo －μaqo)/RT 以Λo表示活度之比，分配常数Λo＝
2取代机理如果用酸性萃取剂获得的萃合物中含有自由萃取剂分子ha比如maxha则在加入中性萃取剂s后s可能取代ha形成maxha更稳定因而使分配比增高而且被置换出来的ha又可以从溶液中萃取更多离酸性萃取剂萃取金属时金属离子未达到饱和的配位数位置被水分子占据从而形成含有水分子的络合物进入有机相而加入的中性溶剂萃取剂则具有置换这部分水分子的能力从而减小了萃合物的水合作用使金属离子更容易萃取
料液（原液）
萃 取
1
4
再 生 萃取液（负载有机相） 萃余液（残液） 洗涤液
2
洗涤 洗涤残液 洗后萃取液 反萃取剂 反萃取

中药化学成分提取分离与鉴定方法.

中药化学成分提取分离与鉴定方法.
（2）提取温度：煮沸1小时左右，2-3次 （3）优点：操作简单，提取效率高 （4）提取时应避免使用铁器
4、回流提取法
（1）适用范围：有效成分对热稳定，易溶于 低沸点有机溶剂的天然药材
（2）优点：提取效率高 （3）缺点：溶剂消耗量大，对热不稳定的药
材不适用
5、连续回流提取法
（1）用少量溶剂进行连续循环回流提取，充 分将有效成分浸出；
二、水蒸气蒸馏法
（1）基本原理：水和与水互不相溶的液体成 分共存时，其总的蒸气压升高，但沸点降 低（低于水的沸点），使有效成分在较低 的温度下随水蒸气蒸馏出来；
（2）适用范围：具有挥发性，沸点高能随水 蒸气馏出而不被破坏，不溶或难溶于水， 与水不发生化学反应的天然药物化学成分。 如挥发油、麻黄碱、丹皮酚等。
2、渗漉法（动态浸提方法）
（1）适用范围：遇热不稳定的成分或含大量 多糖类药材的提取
（2）提取温度：常温 （3）提取时间：较长 （4）优点：保持较好的浓度差，提取效率高 （5）缺点：操作不方便，提取溶剂用量大，
时间长。 （6）连续渗漉装置
3、煎煮法
（1）适用范围：有效成分能溶于水且不易被 水、热破坏的天然药材，不宜用于含挥发 性成分、遇热不稳定及含多糖类的药材
2、基本原理（渗透扩散原理）
粉碎后的药材，加入适宜的溶剂 → 溶 剂渗透、进入药材，溶解可溶性成分 → 药 材细胞内外，可溶性成分形成浓度差，产 生渗透压 → 扩散 → 再不断地渗透、扩散 → 最终达到动态平衡
3、影响因素
影响提取效率的因素：
（1）溶剂的选择：相似相溶的原理，根据溶剂
的极性，被提取成分及共存的其他成分的性质来 决定，同时兼顾考虑溶剂是否使用安全、易得、 价廉、浓缩方便等问题；

第二章 溶剂萃取3

第二章 溶剂萃取3
HLix 63 HLix 65 N [ H 2 Lix 63 ] Lix 65

质子化作用使得Lix65N的羟基上的氢 的解离增强，从而加速了萃取反应。
带电共轭酸[CuR(HR)]+界面释放质子形成中性螯 合物是速度的决定步骤，而添加的有机碱能吸收质 子，故可以使反应加速。添加酸性较强的有机酸， 如烷基磷酸与磺酸也有动力学协萃作用，原因在于 相转移催化作用。
– 萃取料液为铁矾渣的硫酸浸出液，铟含量 800mg/L，铁含量20g/L，铁和铟均以三价阳离 子状态存在。有机相为30％P204―煤油。
In
3
3 HR 2 In HR 2 3 3 H
3 HR

Fe
3
2
Fe HR 2 3 3 H

萃取时间对铟铁萃取率的影响
1. 萃取剂中杂质的影响 • (壬基酚) 2. 萃取剂的分子构型的影响
• 醛肟类的萃取剂萃铜的速度显著大于酮肟
3. 萃取剂在有机相内聚合状态的影响
• 聚合状态与萃取剂浓度及所用的稀释剂有关
4. 水力学因素影响
§ 2.3.4.2 反应速度的控制步骤 界面化学反应是速度的控制步骤。
Hummelstedt认为，铜离子的配位水的交换反应 是速度控制步骤(从氯化物溶液中萃取铜比从硫酸溶 液中萃取铜快)。 R.F.Dalton等人却认为羟肟首先与水合铜离子反 应形成带电的共轭酸[(HR)2Cu]2+，然后释放出H＋ 。
闪点:稀释剂的闪点是保证萃取过程在安全状况下运行的基本条件
§ 2.4.1.3 稀释剂的极性与有机相中萃取剂的聚合作用
1、稀释剂的极性对萃取过程的影响
甲
苯
在苯中，
( C 4 H 9 ) 2 NH ( C 4 H 9 ) 3 N C 4 H 9 NH
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SLNS—装置 六大特点、十大功能 A.节能89% (水提用水4.5kg/kg，多功能罐提取方法用水18kg/kg， 得膏率提高9%，且回收3.10kg/kg蒸馏水) B.功能 1、醇提水提(混合抽提) 2、溶剂在流动下传质 3、高效 蒸发浓缩 4、泵输送物料 5、对稀料乙醇的吸附脱水 6、回收溶剂 (95％以上) 7、自动收集药液 8、自动补、加溶剂 9、对浸出物的 流量流速进行控制 10，可实现智能化控制
分配比:
电离平衡: 聚合平衡: 分配平衡:
可见：D随[HAc]o 和[H+]w而变！
分配比:
络合平衡: 分配平衡:
可见: D随[ I- ]W而变!
在萃取分离达到平衡时溶质在两相中的浓度比称为？ A.浓度比 B.萃取率 C.分配系数 D.萃取回收率
萃取分离中, 在什么情况下, 分配系数K与分配比D相等? A.溶质在两相中的溶解度相同 B.溶质在两相中的存在形式相同 C.溶质在两相中的Ksp相同 D.分配系数K=1
可被CHCl3萃取!
(3).溶剂化合物萃取体系
(R 3N)O : 三正辛胺、 磷酸三丁酯
(4). 简单分子萃取体系
稳定的共价化合物 在水溶液中以分子形式存在, 不带电荷更易溶
于有机溶剂
萃取方式
工业生产中萃取操作一般应包括下面三个过程：（1) 混合-料液和萃取剂密切接触；(2)分离-萃取相与萃余 相分离；(3)溶剂回收-萃取剂从萃取相(有时也需从萃 余相)中除去，并加以回收。 因此在萃取流程中必须包括混合器、分离器与回收器。 混合器常用搅拌罐，也可用管道，将料液和萃取剂以湍 流方式混合，或用喷射泵进行涡流混合。分离器常用碟 片式离心机。
溶剂萃取法在中草药提取中的应用
❖ 用溶剂提取中草药成分，常用浸渍法、渗漉法、煎煮 法、回流提取法及连续回流提取法等。
❖ 1．浸渍法 ❖ 浸渍法适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的中草
药的提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸和冷浸等数 种。浸渍法的操作是先将中草药粉或碎片装入适当的 容器中，然后加入适宜的溶剂(如乙醇、烯醇或水等)， 浸渍药材以溶出其中有效成分的方法。本法比较简单 易行，但提出率较低，并且如果提取溶剂为水的话， 其提取液易于发霉变质，须注意加入适当的防腐剂。 此外，最好采用二次或三次浸渍，以减少由于药渣吸 附导致的损失，提高提取率。
❖ 2．渗漉法
❖ 具体操作是将中草药粉末先装在渗漉器中使药材浸 渍24—48h膨胀，然后不断添加新溶剂，使其自上而 下渗透过药材，从渗漉器下部流出、收集出液的一种 浸出方法。当溶剂渗透进药粉细胞内溶出成分后，由 于其比重加大而向下移动时，上层新加入的溶液便置 换其位置，造成良好的浓度差，使扩散能较好地进行， 提取的过程是一种动态过程，故浸出的效果优于浸渍 法。但流速应该加以控制(宜成滴不宜成线)，在渗漉 过程中应该随时从药面上补充加入新的溶剂，使药材 中有效成分充分浸出为止。当渗漉流出液的颜色极浅 或渗渗液的体积相当于原药材重的l0倍时，便可认为 基本上已提取完全。渗漉装置如图所示：
这种界面乳状液放置数月而不凝聚。这一方面是出于 蛋白质分散在两相界面，形成无定形粘性膜起保护作用， 另一方面．发酵液中存在着一定数量的固体粉末对于已 产生的乳化层也有稳定作用所致。
乳状液的消除，方法甚多。有过滤或离心分离、化学 法(加电解质破坏双电层)、物理法(加热、稀释、吸附等)、 顶转法(加入其他表面活性剂)。这些方法不仅耗费能量和 物质，而且都是在乳化产生后再消除。而这样做，势必 首先将界面聚结物分离出来再处理，在工业上
单级萃取 使用一个混合器和一个分离器
❖ 多级萃取
萃取设备
乳化与去乳化
乳化属于胶体化学范畴，是一种液体成细小液滴(分散 相)分散在另一不相混合的液体(连续相)中的分散体系， 这种现象称为乳化现象．生成的这种液体称为乳状液或 乳浊液。
在液-液萃取过程中，往往会在两相界面产生乳化现象， 这种现象对于萃取过程的进行通常是不利的，给分离带 来麻烦．即使采用离心机，也很难将两相完全分离。如 萃余的废发酵液中夹带溶剂，收率就会相应的降低；经 萃取的溶剂中夹带发酵液也会给以后的精制造成困难。 因此必须设法破除。
回收器实际上是化工单元操作中的蒸馏设备。
根据料液与萃取剂的接触方式，萃取操作流 程可分为单级和多级萃取流程，后者又可分为 多级错流萃取流程和多级逆流萃取流程，以及 两者结合进行操作的流程。
各种萃取操作理论收得率的计算，必须符合 有关假定：(1)萃取相和萃余相之间能很快达 到平衡，即每一级都是理论级；(2)两相完全 不互溶，并能完全分离。下面介绍具体方法：
介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度，如果这个值
知道，那末就可以预知一个化合物是极性还是非极性，一
个物质的介电常数D，可用此物质在一个电容器中二极板
之间所测得的静电容量c来量度。
如果C0是在完全真空时，同一电容器中的静电容量值，那 么实际上，介电常数是用一个充满已知液体的电容器的电
容量与同一电容器中一个已知介电常数的标准液体的电容
液-液萃取分离的基本原理是利用物质在两相中的
A.Ksp不同
B.溶解度不同
C.分配系数不同 D.存在形式不同
萃取类型
1. 螯合物萃取体系---------应用于Mn+的萃取. (1).形成不带电荷的中性螯合物 (2).有较多的疏水基团
(2). 离子缔合物萃取体系---------应用于Mn+或MXm的萃取, 通过静电+、-相吸， 离子体积越大、电荷 越少，越易形成疏水性的离子缔合物.
式中 C ------在水相中青霉素的总浓度； [A-]-------在水相中青霉素阴离子的浓度 青霉素在水中的电离，可用电离常数来表示
式中[H+]为水中氢离子浓度。 用上面四个关系式可以导出表现分配系数的计算式
已知青霉素的电离平衡常数Kp=10-2.75，所以当 pH＜1.0时，青霉素在有机相和水相之间的分配 接近于不电离的青霉素游离酸的分配，而在pH＞ 5时，分配系数就随着[H+]浓度下降而比例下降， 在1.0＜pH＜10范围内分配系数取决于水相的PH 值． 多级萃取计算练习（洗衣服为例子） 用苯萃取化工生产废液中的醋酸，在有机相中醋 酸生成二聚物，推导到萃取分配比并说明回收条 件。
应用上式时，须符合下列条件：(1)必须是稀溶液：(2)溶 质对溶剂之互溶没有影响；(3)必须是同一种分子类型， 即不发生缔合或离解。
从公式可见，产物在萃取相的浓度CL愈大，即在有机 相的溶解度愈大，则K0愈大。
选择性或分离程度高低,用分离因素β表示：
β值被定义为产物与杂质分配系数之比，其值愈大，分离 效果愈好，得到的产品愈纯。
较难实行，最好采用预处理手段，将发酵液中表面活性物 质(蛋白质)除去，消除水相乳化的起因。例如某抗生素发酵 液经酸化预处理后，清液和发酵液物性相比，蛋白质含量 从0.3969％降到0.1810％，其他物性变化甚少，进行清液 萃取时就会不再发生乳化现象。 对萃取溶剂进行酸洗和碱洗。 实例：青霉素G的萃取。 萃取过程一股可分为四个阶段： (1)青霉素G由滤液萃取进入醋酸丁酯或醋酸戊酯或甲基异 丁基酮的有机相 (2)青霉素G从有机相转入缓冲液； (3)青霉素G再从水相转入有机相； (4)从溶剂中制得青霉素， 具体流程如下（见下页）：
萃取过程的理论基础
将选定的某种溶剂，加入到液体混合物中，由于混合物 中不同组分在同种溶剂中的溶解度不同，就可将所需要的 组分分离出来，这个操作过程称为萃取。 萃取过程取决于溶剂的特性
溶剂萃取法属于平衡分离过程中物质添加型(溶剂)分离 过程，因此关键是要选择一个合适的溶剂。一般来说，在 大规模生产之前，必须先通过小型试验，了解产物在各种 溶剂中的溶解度。试验遵循一个简单的规律；“相似物容 易溶解在相似物中”，重要的“相似”就溶解度关系而论， 是在分子的极性上。极性液体互相混和并溶解盐类和极性 固体，而非极性化合物溶剂是低极性或没有极性的液体。
从上可见，无论是溶解度还是选择性都可归结在β的大 小上。分配系数K0可通过实验室萃取操作求得，也可 采用纸层析方法求得分配系数。
对于溶剂除了上述要求外，在其操作使用上还要求： (1)溶剂与被萃取的液相，互溶度要小、粘度低、界面 张力适中，使相的分散和两相分离有利；(2)溶剂的回 收和再生容易、化学稳定性好；(3)溶剂价廉、易得，(4) 安全性好，如闪点高、低毒等
C.药物提取效率高 得膏率提高了，操作时 间却缩短了，仅1.5-3小时，是多功能提取罐 操作的1/4(水提)和1/6(醇提)。 D.提取温度，真空度，压力随时可调，直观 显示；本装置即适合大生产，也适宜实验性 生产；整个提取过程在密闭状态下进行，符 合GMP规范。 E.设备占地面积小，是多功能罐的1/2-1/3， 投资省。 F.乙醇实际操作损失不大于10%。 (实现回收率不小于90％，浸膏含醇占5%)
注：此处所示数据来自SLNS—100装置试车 实践。
SLNS-快速渗漉提取浓缩机组工艺流程图
❖ 3．煎煮法 ❖ 煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。此法简
便易行，能煎出大部分有效成分，但煎出液中杂质较 多，且容易发生霉变，一些不耐热挥发性成分易损失。 一般药材宜煎2次。所用容器一般为陶器、砂罐或铜制、 搪瓷器皿，不宜用铁锅．以免药液变色。加热时最好 时常搅拌，以免局部药材受热太高，容易焦糊。有蒸 汽加热设备的药厂，多采用大反应锅、大铜锅、大木 桶，或水泥砌的池子中通人蒸汽加热。还可将数个煎 煮器通过管道互相连接，进行连续煎浸。
第二，在萃取时不发生青霉素分子的电离作用。 第三，在有机溶剂中青霉素分子不离解为离子。
在这些前提下，可以得到相平衡特性是pH的函数。青霉 素在两相间的分配可表示为：
式中 K0-----不离解的青霉素的分配系数； K-----表现分配系数； [AH]----青霉素在有机溶剂中的浓度； [AH]----在水相中不电离的青霉素浓度。
经过生物过程所得到的发酵液(如抗菌素发酵液)，往 往含有某些表面活性物质，在萃取过程中会产生上述界 面现象。我们对发酵液的组成进行分析测定，发现其中 酸、铁、钙、镁等不是表面活性物质，还原糖浓度变化 对表面张力的影响极小，而的乳化，构成型式为O/W型，平均粒径在 2.5～30微米之间。