天然产物化学第二章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 第二章第二章第1页 一、天然产物化学成份预试验基本原理是依据各成份极性不一样,先系统地分成几个不一样部分,然后利用显色反应或沉淀反应,或结合纸色谱、薄板色谱,定性判断各部分中可能含有化合物类型。依据相同相溶原理,极性大成份在极性溶剂中溶解度大,极性小成份则易溶于非极性溶剂。选择适当溶剂,极性由小到大,或由大到小,可顺次将极性比较相近成份分开。惯用溶剂极性次序为(由小到大):石油醚环己烷苯氯仿(二氯甲烷)乙醚乙酸乙酯正丁醇丙醇、乙醇甲醇水KB)100,作一次简单萃取就可实现基本分离;10010,则需萃取10-12次;2时,需做100次以上萃取;1时,KAKB,作任意次分配也无法实现分离。(2
2、2)分离难易与分离因子)分离难易与分离因子)分离难易与分离因子)分离难易与分离因子 第44页对酸性、碱性及两性有机化合物来说,pH值改变能够改变它们存在状态(游离态或解离型),从而影响在溶剂系统中分配比。以酸性物质为例,其在水中解离平衡及解离常数K,可用下式表示:HA+H2OA-+H3O+当pH值3时,酸性物质多呈非解离状态(HA)、碱性物质则呈解离状态(BH+)存在;当pH值12,则酸性物质呈解离状态(A-)、碱性物质则呈非解离状态(B)存在。(3 3)分配比与)分配比与)分配比与)分配比与pHpH值值值值第45页图2-5利用pH梯度萃取分离物质模式第46页逆流分溶法(countercurr
3、entdistribution,CCD)是一个屡次、连续液-液萃取分离过程。原理相当于多个分液漏斗相连接。现普通采取逆流分溶仪,该仪器为由上百个萃取单元组成全自动连续液-液萃取装置。每个单元相当于一个分液漏斗。操作程序主要是振摇萃取静置分层两相分开转移再萃取。(4 4)逆流分溶法)逆流分溶法)逆流分溶法)逆流分溶法第47页 纸层析又叫纸色谱法,系以纸为载体,以纸上所含水分或其它物质为固定相,用展开剂进行展开分配色谱。供试品经展开后,可用比移值(Rf)表示其各组成成份位置。比移值原点中心至斑点中心距离原点中心至展开剂前沿距离2.纸层析纸层析第48页纸色谱 第49页1)展开室通常为圆形或长方形玻璃
4、缸,缸上含有磨口玻璃盖,应能密闭。2)点样器惯用具支架微量注射器或定量毛细管,应能使点样位置正确、集中。3)滤纸质地均匀平整,含有一定机械强度,不含影响展开效果杂质;也不应与所用显色剂起作用。(1 1)仪器与材料)仪器与材料)仪器与材料)仪器与材料 第50页1)上行法2)下行法(3)特殊纸色谱1)反相纸层析2)高温纸层析3)盐析纸层析(2 2)操作方法)操作方法)操作方法)操作方法第51页 定义:将两相溶剂中一相涂覆在硅胶等多孔载体上,作为固定相,填充在色谱管中,然后加入与固定相不相混融另一相溶剂(流动相)冲洗色谱柱。这么,物质一样可在两相溶剂相对作逆流移动,在移动过程中不停进行动态分配而得以
5、分离。3.液液-液分配柱色谱液分配柱色谱 第52页 惯用载体主要有硅胶、硅藻土及纤维素粉等。分离水溶性或极性较大成份,固定相多采取强极性溶剂,如水、缓冲液等,流动相则用氯仿、乙酸乙酯等有机溶剂,称之为正相层析;分离脂溶性化合物,如高级脂肪酸等时,则两相能够颠倒,固定相可用石蜡油,而流动相则用水或甲醇等强极性溶剂,称之为反相层析。(1 1)正相层析与反相层析)正相层析与反相层析)正相层析与反相层析)正相层析与反相层析 第53页 加压液相柱层析用载体多为颗粒直径较小,机械强度及比表面积均大球形硅胶微粒。按加压强弱能够分为:快速色谱(flashchromatography,约2.02105Pa)低压
6、液相色谱(LPLC,5.05105Pa)中压液相色谱(MPLC,5.05105-20.2105Pa)高压液相色谱(HPLC,20.2105Pa)(2 2)加压液相柱层析)加压液相柱层析)加压液相柱层析)加压液相柱层析 第54页 减压液相柱层析是利用真空为动力来加速流动相一个色谱分离方法。减压液相色谱法含有设备简单、分离时间短、分离容量大等特点。(3)减压液相柱层析)减压液相柱层析 第55页 惯用支持剂有硅藻土、纤维素、滑石粉等,最惯用固定相是甲酰胺。原理:屡次分配过程,分配系数(溶解度)不等实现分离。分类:正相色谱,反相色谱正相色谱:水为固定相(硅胶载体),有机溶剂为流动相,极性强组分K(分配
7、系数)大,Rf值小;反相色谱:烷基化学键合相为固定相,水-有机溶剂为流动相,极性强组分K小,Rf值大。4.4.分配薄层色谱法分配薄层色谱法分配薄层色谱法分配薄层色谱法 第56页一、依据物质溶解度差异进行分离二、依据物质在两相溶剂中分配比 不一样进行分离 三、依据物质吸附性差异进行分离四、依据物质分子大小进行分离五、依据物质解离程度不一样进行分离六、其它分离方法 第三节第三节 天然产物分离和精制天然产物分离和精制 第57页物理吸附、化学吸附及半化学吸附物理吸附也叫表面吸附,因组成溶液分子(含溶质及溶剂)与吸附剂表面分子分子间力相互作用所引发。化学吸附如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附,或生物碱被
8、酸性硅胶吸附等,含有选择性,吸附十分牢靠,有时甚至不可逆。半化学吸附,如聚酰胺对黄酮类、醌类等化合物之间氢键吸附,力量较弱,介于物理吸附与化学吸附之间。三、依据物质吸附性差异进行分离三、依据物质吸附性差异进行分离 第58页 固液吸附时,吸附剂、溶质、溶剂三者统称为吸附过程中三要素。极性吸附剂硅胶、氧化铝。含有特点:1)对极性物质含有强亲和能力,故极性强溶质将被优先吸附。2)溶剂极性越弱,则吸附剂对溶质将表现出越强吸附能力。溶剂极性增强,则吸附剂对溶质吸附能力即随之减弱。3)溶质即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强溶剂时又可被后者置换洗脱下来。1.1.物理吸附基本规律物理吸附基本规律物理吸
9、附基本规律物理吸附基本规律相同者易于吸附相同者易于吸附相同者易于吸附相同者易于吸附 第59页 非极性吸附剂活性炭。对非极性物质含有较强亲和能力,在水中对溶质表现出强吸附能力。溶剂极性降低,则活性炭对溶质吸附能力即随之减弱。从活性炭上洗脱被吸附物质时,洗脱溶剂洗脱能力将随溶剂极性降低而增强。第60页极性强弱是支配物理吸附过程主要原因。极性判断:1)化合物极性大小依化合物官能团极性大小而定。R-COOHAr-OHH2OR-OHR-NH2,R-NH-R,R-N-RRR-CO-N-RRR-CHOR-CO-RR-CO-ORR-O-RR-XR-H 2.极性及其强弱判断极性及其强弱判断 第61页2 2)溶剂
10、极性能够依据介电常数)溶剂极性能够依据介电常数)溶剂极性能够依据介电常数)溶剂极性能够依据介电常数 大小来判断大小来判断大小来判断大小来判断溶剂水溶度(g/100g)极性己烷1.880.007弱苯2.290.06乙醚(无水)4.471.3氯仿5.200.1乙酸乙酯6.113.0乙醇26甲醇31.2水81.0强表23 常见溶剂介电常数第62页 简单吸附,常见如在结晶及重结晶过程中加入活性炭进行脱色、脱臭等操作,在物质精制过程中应用很广。注意,有时拟除去色素不一定是亲脂性,故活性炭脱色不一定总能收到良好效果。普通需依据预试结果先判断色素类型,再决定选取什么吸附剂处理为宜。3.3.简单吸附法简单吸附
11、法简单吸附法简单吸附法 第63页 吸附色谱法定义:是指用吸附剂作固定相,利用被分析组分对吸附剂表面吸附能力差异和在流动相中溶解度差异来进行分离分析方法。按其操作方式能够分为柱层析色谱和薄层色谱。吸附色谱法惯用吸附剂有硅胶、氧化铝、聚酰胺和活性炭等。4.吸附色谱法用于物质分离吸附色谱法用于物质分离第64页 色谱柱为内径均匀、下端缩口硬质玻璃管,下端用棉花或玻璃纤维塞住,管内装入吸附剂。(1 1 1 1)吸附柱色谱)吸附柱色谱)吸附柱色谱)吸附柱色谱 操作步骤:吸附剂填装试品加入洗脱第65页第66页干法干法将吸附剂一次加入色谱柱,振动管壁使其均匀下沉,然后沿管壁缓缓加入洗脱剂;或在色谱柱下端出口处
12、连接活塞,加入适量洗脱剂,旋开活塞使洗脱剂缓缓滴出,然后自管顶缓缓加入吸附剂,使其均匀地润湿下沉,在管内形成松紧适度吸附层。湿法湿法将吸附剂与洗脱剂混合,搅拌除去空气泡,渐渐倾入色谱柱中,然后加入洗脱剂将附着管壁吸附剂洗下,使色谱柱面平整。吸附剂填装吸附剂填装吸附剂填装吸附剂填装 第67页 将供试品溶于开始洗脱时使用洗脱剂中,再沿管壁缓缓加入,注意勿使吸附剂翻起。或将供试品溶于适当溶剂中,与少许吸附剂混匀,再使溶剂挥发去尽使呈涣散状,加在已制备好色谱柱上面。试品加入试品加入试品加入试品加入洗脱通常按洗脱剂洗脱能力大小递增变换洗脱剂品种和百分比,分别分部搜集流出液,至流出液中所含成份显著降低或不
13、再含有时,再改变洗脱剂品种和百分比。操作过程中应保持有充分洗脱剂留在吸附层上面。第68页 系将适宜固定相涂布于玻璃板、塑料或铝基片上,成一均匀薄层。待点样、展开后,与适宜对照物按同法所得色谱图作对比,用以进行药品判别、杂质检验或含量测定方法。(2)吸附薄层色谱法)吸附薄层色谱法第69页玻板。要求光滑、平整,洗净后不附水珠,晾干。固定相或载体。最惯用有硅胶G、硅胶GF254、硅胶H、硅胶HF254;薄层涂布,普通可分无粘合剂和含粘合剂两种。常见粘合剂:1015煅石膏,0.50.7羧甲基纤维素钠水溶液。涂布器。点样器。展开室。1 1)仪器与材料)仪器与材料 第70页第71页薄层板制备将1份固定相和
14、3份水在研钵中向一方向研磨混合,去除表面气泡后,倒入涂布器中,在玻板上平稳地移动涂布器进行涂布(厚度为0.20.3mm),取下涂好薄层玻板,置水平台上于室温下晾干,后在110烘30分钟,即置有干燥剂干燥箱中备用。点样用点样器点样于薄层板上,普通为圆点,点样基线距底边1.0cm,点间距离可视斑点扩散情况以不影响检出为宜。2)操作方法)操作方法 第72页展开将点好样品薄层板放入展开室展开剂中,浸入展开剂深度为距薄层板底边0.51.0cm,密封室盖,待展开至要求距离,取出薄层板,晾干,按要求检测。显色和Rf值Rf=展开后原点与斑点距离/原点与溶剂前沿间距离。也能够经过相对比移值对所得物质进行定性分析
15、,Rr=Rf(a)/Rf(s)=被测组分移动距离/参考物质移动距离a-被分离组分,s-参考物质。Rr值重复性和可比性都优于Rf。2)操作方法)操作方法第73页点样第74页薄层板在不一样层析缸中展开方式第75页黄绿色棕褐色红色浅蓝色亮绿色紫罗兰色褐色第76页化合物显色剂生物碱1.碘化铋钾试剂;2.碘蒸气黄酮类1.紫外线-氨熏;2.三氯化铝乙醇液蒽醌类1.乙酸镁甲醇液;2.5%氢氧化钾糖类邻苯二甲酸-苯胺强心苷1.氨胺T-三氯乙酸;2.Kedde试剂甾体1.茴香醛硫酸液;2.三氯化锑冰醋酸酚类1.三氯化铁水溶液;2.三氯化铁-铁氰化钾溶液3.香草醛盐酸液;4.快速蓝盐-B酸类1.葡萄糖苯胺;2.溴
16、甲酚绿乙醇液表24 常见化合物薄层色谱显色剂第77页吸附剂用量。普通为样品量30-60倍,样品极性小,难以分离者,吸附剂用量可适当提升至样品量100-200倍。尽可能选择极性小溶剂装柱和溶解样品,以利于样品在吸附柱上形成狭窄原始谱带。洗脱所用溶剂极性宜逐步增加,跳跃不能太大。试验室惯用混合溶剂以下所表示:吸附柱色谱惯用混合溶剂(极性递增)己烷-苯,苯-乙醚,石油醚-乙酸乙酯,氯仿-乙醚,氯仿-乙酸乙酯,氯仿-甲醇,丙酮-水,甲醇-水(3 3)注意问题)注意问题)注意问题)注意问题 第78页 为防止发生化学吸附,酸性物质宜用硅胶作吸附剂、碱性物质则宜用氧化铝作吸附剂进行分离。通常在分离酸性(或碱
17、性)物质时,洗脱溶剂中分别加入适量醋酸(氨、吡啶、二乙胺),可收到预防脱尾,促进分离效果。吸附柱色谱也可用加压方式进行。溶剂系统也可经过TLC进行筛选,普通TLC展开时使组分Rf值到达0.2-0.3溶剂系统可选取为柱色谱分离该对应组分最正确溶剂系统。(3 3)注意问题)注意问题)注意问题)注意问题 第79页5.聚酰胺吸附色谱法聚酰胺吸附色谱法 聚酰胺吸从属于氢键吸附,尤其适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。普通认为经过分子中酰胺羰基CO与酚类、黄酮类化合物酚羟基Ar-OH,或酰胺键上游离氨基NH2与醌类、脂肪羧酸上羰基形成氢键缔合而产生吸附。至于吸附强弱则取决于各种化合物与之形成氢键缔合能力。第
18、80页1.形成氢键基团数目越多,则吸附能力越强。聚酰胺吸附能力在水中规律:聚酰胺吸附能力在水中规律:2.成键位置对吸附力也有影响。易形成份子内氢键者,其在聚酰胺上吸附对应减弱。3.分子中芳香化程度高者,则吸附性增强;反之,则减弱。第81页 普通情况下,各种溶剂在聚酰胺柱上洗脱能力由弱至强,可大致排列成以下次序:水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液。聚酰胺对普通酚类、黄酮类化合物吸附是可逆,适合于该类化合物制备分离;对生物碱、萜类、甾体、糖类等其它极性与非极性化合物分离也有着广泛用途;对鞣质吸附特强,近乎不可逆,故用于植物粗提物脱鞣质处理尤其适宜。第82页 大孔吸附树脂是一个不含
19、交换基团、含有大孔结构高分子吸附剂,也是一中亲脂性物质。原理:大孔吸附树脂为吸附和筛选原理相结合分离材料。它吸附性是因为范德华引力或生成氢键结果。筛选原理是因为其本身多孔性结构所决定。因为吸附和筛选原理,有机化合物依据吸附力不一样及分子量大小,在大孔吸附脂上经一定溶剂洗脱而分开。6.6.6.6.大孔吸附树脂色谱大孔吸附树脂色谱大孔吸附树脂色谱大孔吸附树脂色谱 第83页 6.6.大孔吸附树脂色谱大孔吸附树脂色谱 大孔吸附树脂多为白色球状颗粒,粒度多为2060目。分为非极性和极性两大类。当前惯用为苯乙烯型和丙烯腈型,在树脂合成时依据需要引入极性基团则成为极性树脂从而增强吸附能力。理化性质稳定,不溶
20、于酸、碱及有机溶剂。对有机物选择性很好,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在影响。第84页 6.6.大孔吸附树脂色谱大孔吸附树脂色谱 中药分离提取操作基本程序:中药提取液经过大孔树脂吸附上有效成份树脂洗脱洗脱液回收溶液药液干燥半成品。洗脱液:可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。应用:现已被广泛应用于苷与糖类分离,生物碱精制,多糖、黄酮、三萜类化合物分离等。第85页7.高效液相色谱法(高效液相色谱法(HPLC)HPLC是在经典液相色谱基础上引入气相色谱塔板理论,并采取了高压输液泵高压输液泵、高效固定相高效固定相和高灵敏度检测器高灵敏度检测器,含有分析速度快、分离效率高和操作自动化特点一个色谱技术
21、。惯用HPLC检测器:紫外-可见分光检测器、示差折光检测器第86页一、依据物质溶解度差异进行分离二、依据物质在两相溶剂中分配比 不一样进行分离 三、依据物质吸附性差异进行分离四、依据物质分子大小进行分离五、依据物质解离程度不一样进行分离六、其它分离方法 第三节第三节 天然产物分离和精制天然产物分离和精制 第87页1.凝胶过滤法2.透析法3.超滤四、依据物质分子大小进行分离四、依据物质分子大小进行分离第88页1)原理:凝胶过滤法也叫凝胶渗透色谱法(GelPermeationChromatography,简称GPC法),分子筛过滤、排阻色谱。其原理主要是利用含有网状结构凝胶分子筛作用,依据被分离物
22、分子大小不一样而分离。待分离系统中小分子物质直径比凝胶孔径小,可渗透凝胶微孔中,产生阻滞作用大、流程长、移动速度慢,最终流出,而大分子因为阻滞作用小,流程短,移动速度快,先流出。1.凝胶过滤法凝胶过滤法 第89页凝胶色谱分离原理图凝胶色谱分离原理图凝胶色谱分离原理图凝胶色谱分离原理图第90页交联葡聚糖凝胶(Sephadex)以葡聚糖凝胶为原料,交联剂为环氧氯丙烷,在碱性条件下制成三维空间网状结构。当前市售SephadexG10至G200共有8种。G表示凝胶保水值,单位为ml/g干胶,G后面数字代表凝胶吸水量10倍。G-25表示每克干胶膨胀时吸水2.5ml,G-200表示每克干胶膨胀时吸水20m
23、l。2)该法应用凝胶)该法应用凝胶:第91页 SephadexG-25中OH经OCH2CH2CH2OH取代后得到产物。与SephadexG比较,SephadexLH-20分子中-OH总数没有改变,但碳原子所占百分比却相对增加了。所以与SephadexG仅有亲水性不一样,它不但可在水中应用,也能够在极性有机溶剂或它们与水组成混合溶剂中膨润使用。羟丙基葡聚糖凝胶(羟丙基葡聚糖凝胶(羟丙基葡聚糖凝胶(羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20Sephadex LH-20)第92页琼脂糖是从天然琼脂中分离制备链状多糖,结构单元为交替排列D-半乳糖和3,6-脱水-L-半乳糖。琼脂糖链间以氢键相互连接
24、形成琼脂糖束,经凝聚处理后组成琼脂糖凝胶。琼脂糖商品名因生产厂家不一样而异。瑞典商品名为Sepharose;美国为Bio-GelA;英国为Segavac;丹麦为Gelarose。交联琼脂糖凝胶交联琼脂糖凝胶第93页除Segavac外,都是悬浮于10-3mol/lEDTA和0.02%NaN3(叠氮化钠)溶液中以湿态形式出售。Sepharose有三种型号:Sepharose2B、4B和6B。数字表示凝胶中干胶百分含量。从2B到6B,琼脂糖浓度逐步增加,筛孔逐步减小,机械强度依次增大。交联琼脂糖凝胶交联琼脂糖凝胶第94页 聚丙烯酰胺凝胶是全合成凝胶。商品名Bio-GelP-。P-后数字乘以1000,
25、表示该种凝胶可应用于分离蛋白质最高分子质量。P后面数字越大,越适合于大分子分离。聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶 第95页 透析法是利用小分子物质在溶液中可经过半透膜,而大分子物质不能经过半透膜性质,到达分离方法。比如分离和纯化皂甙、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。透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜(硫酸纸膜)、蛋白质胶膜、玻璃纸膜等。2.透析法透析法 第96页透析袋第97页1)原理超滤是一个以压力为驱动力,利用超滤膜筛分作用,依据相对分子质量不一样来进行分离膜技术。超滤膜孔径通常在1300nm之间,选取不一样孔径超滤膜,能够将相对分子质量在几百到几十万之间
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