两种不同溶剂提取大黄中游离蒽醌化合物的比较实验

两种不同溶剂提取大黄中游离蒽醌化合物的比较实验

大黄是一种常用的中药材，其主要活性成分是蒽醌类化合物。传统的提取方法使用氯仿等有机溶剂，但这些溶剂价格昂贵且有一定毒性。本研究通过实验比较了95%乙醇和氯仿作为溶剂提取大黄中游离蒽醌化合物的效果，探讨了在实验教学中用95%乙醇替代氯仿的可行性。

大黄为蓼科植物掌叶大黄（Rheum palmatum L.）、唐古特大黄（Rheum tanguticum Maxim.ex Balf.）或药用大黄（Rheum officinale Baill.）的干燥根和根茎。其药材中所含的主要化学成分为蒽醌苷及游离蒽醌化合物，后者包括大黄酸、大黄素、芦荟大黄素、大黄酚及大黄素甲醚等。蒽醌类化合物的传统提取方法为溶剂提取法。先用酸水解蒽醌苷得到游离蒽醌化合物，因游离蒽醌为脂溶性成分，故多用氯仿、二氯甲烷等为溶剂进行提取，得到含游离蒽醌苷元的浓缩液后再进行分离。但氯仿等亲脂性有机溶剂价格昂贵且有一定毒性，故在学生聚集的实验室中拟改用对亲脂性成分也有较好溶解度的95%乙醇替代氯仿作为溶剂，以降低实验成本，提高安全性。本研究同时使用氯仿及95%乙醇作为溶剂进行分组实验，提取大黄中的游离蒽醌苷元，之后用不同浓度的碱液萃取分离，并对实验结果进行分析比较。

仪器与材料

药品与试剂

药品：大黄的干燥根与根茎、色谱用滤纸（均购于石家庄市乐仁堂医药股份有限公司）。将所购药材放入烤箱中进行干燥，之后粉碎并过3号筛，分装。试剂：20%硫酸溶液、氯仿、95%乙醇、苯、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠、醋酸镁、甲醇（均为分析纯）。

仪器

电炉、水浴锅、1 000 ml圆底烧瓶、球形冷凝管、梨形分液漏斗、抽滤瓶、布氏漏斗、培养皿、显色喷雾瓶、烧杯等。

实验方法

实验分组

将药学专业48名学生分为22个实验小组，每小组2～3人，配备一包大黄粗粉（100 g）。按实验小组编号的奇偶数选用溶剂，奇数组（11个实验小组）均使用氯仿作为提取溶剂；偶数组（11个实验小组）则使用95%乙醇作为提取溶剂。

提取与分离

提取

大黄中的蒽醌类化合物大多与糖结合成苷的形式存在，故先将大黄粗粉100 g用20%硫酸溶液浸润，水解苷键，使其生成游离蒽醌苷元，之后装入1 000 ml圆底烧瓶中，分别加入氯仿或95%乙醇加热回流提取两次，过滤，合并提取液，进行浓缩，浓缩液中含大黄游离蒽醌苷元总提取物，供分离使用。

分离

两组将氯仿和95%乙醇的浓缩液分别倒入梨形分液漏斗中，进行pH梯度萃取。依次加入的碱液分别为2.5%碳酸氢钠溶液、2.5%碳酸钠溶液、0.5%氢氧化钾溶液、5%氢氧化钾溶液，分离得到4种游离蒽醌化合物的结晶粗品，即大黄酸、大黄素、芦荟大黄素、大黄酚及大黄素甲醚，干燥后称重，并计算各组的平均产量。

检识

化学检识

（1）碱液反应：将4种游离蒽醌化合物的结晶粗品与5%氢氧化纳反应，观察颜色变化。此为羟基蒽醌类化合物的鉴别反应。

（2）醋酸镁反应：将4种游离蒽醌化合物的结晶粗品与0.5%醋酸镁甲醇液反应，观察颜色变化。此反应的条件是蒽醌母核上至少要有一个α-OH。

纸色谱检识

采用径向纸色谱法，展开剂为水饱和的苯（苯∶水=1∶1）。4种结晶粗品分别溶于甲醇溶液中，在圆形色谱滤纸上点样后，上行法展开。展开后挥干显色剂，喷雾5%氢氧化纳显色。

结果

产品及产率

从两种不同溶剂中提取分离得到的4种游离蒽醌化合物的结晶粗品颜色基本相同：大黄酸为棕黄色、大黄素为橙黄色、芦荟大黄素为淡黄色、大黄酚及大黄素甲醚为鲜黄色。奇数组（氯仿）4种结晶粗品的平均产量分别为：大黄酸1.29 g、大黄素0.75 g、芦荟大黄0.47 g、大黄酚及大黄素甲醚0.82 g；偶数组（95%乙醇）分别为 1.20 g、0.72 g、0.51 g、0.87 g，两组平均产量差异不明显。具体见表1、表2、表3、表4。

表1 两种不同溶剂提取大黄中大黄酸的产量（g）

表2 两种不同溶剂提取大黄中大黄素的产量（g）

表3 两种不同溶剂提取大黄中芦荟大黄素的产量（g）

表4 两种不同溶剂提取大黄中大黄酚及大黄素甲醚的产量（g）

检识

与碱液的反应

两种溶剂提取分离所得到的4种游离蒽醌化合物均能溶于5%氢氧化纳中而显红—紫红色。

与0.5%醋酸镁甲醇液的反应

两种溶剂提取分离所得到的4种游离蒽醌化合物均生成橙红、紫红或紫色化合物，说明蒽醌母核上至少要有一个α-OH，这与4种游离蒽醌化合物的化学结构式相符。

纸色谱检识

两种溶剂提取分离所得到的4种游离蒽醌化合物的Rf值基本一致，分别为：大黄酸Rf=0.02，大黄素Rf=0.56，芦荟大黄素Rf=0.78，大黄酚及大黄素甲醚Rf=0.98。

讨论

虽然目前已推广使用先进的提取分离方法，如超声波提取法及超临界流体萃取法等，但因对设备有特殊要求，故在教学中难以实施，学生在实验室操作时仍以传统的提取方法为主，目的是让学生掌握经典的回流提取方法及简单萃取法的操作技术。本实验通过比较证明：氯仿和95%乙醇作为溶剂均可提取分离得到大黄中的4种游离蒽醌化合物，平均产量无显着差别，产品质量经化学检识与色谱检识，证明结果基本相同。在用不同浓度的碱液对两种溶剂提取后的浓缩液进行pH梯度萃取时发现，氯仿浓缩液比95%乙醇浓缩液更易发生乳化现象，尤其是分离大黄素及芦荟大黄素时更为明显，导致产品产量有所降低。同时因为氯仿有毒性且沸点低于乙醇，在加热回流及浓缩过程中容易挥发，其蒸气气味浓烈刺激，存在安全隐患。而乙醇对组织细胞的穿透性较强，对亲脂性成分有较好的溶解度，且无毒性、价格低，因此，95%乙醇完全可以替代氯仿溶剂满足实验的要求，并收到理想的实验效果。