天然产物
分离与纯化

摘要十条核心结论

天然产物分离的失败多数不出在色谱条件，而出在上柱前。 原料含水、含脂、含色素、含鞣质，目标物在其中的占比常低于千分之一。 本部分处理三件事：判断目标物性质、选定提取方式、把提取物处理到可以进柱的状态。

1分离前的五项性质判断

分离方法的选择由目标成分的物理化学性质决定。公开教材通常归纳为五项， 这五项同时决定提取溶剂、前处理路线与色谱机制的选择。

2提取方法谱系与选择依据

2.1 溶剂提取法

以溶剂对目标成分的溶解能力为基础，是应用面较宽的一类。五种基本操作在温度、时间与溶剂用量上各有取舍。

2.2 其他提取技术

3上柱前处理：分配切段与杂质去除

3.1 梯度分配切段

总提取物直接上柱通常不经济。常规做法是先做溶剂梯度分配，把体系按极性切成若干段， 再对含目标物的段做色谱。植物提取物的常用序列为石油醚（或正己烷）→ 二氯甲烷（或三氯甲烷）→ 乙酸乙酯 → 正丁醇 → 水， 分别对应油脂与低极性萜类、中低极性苷元、中等极性酚酸与黄酮苷元、皂苷与黄酮苷、糖与无机盐。

对含可电离基团的成分，pH 梯度分配可提供额外的一维选择性： 调节水相 pH 使目标物在游离态与成盐态之间切换，即可在两相之间定向转移。生物碱与有机酸的粗分常用此法。

3.2 常见杂质的去除

本部分是全文的主体。四类来源各展开六个成分类，共 24 类， 每类给出代表化合物、材料序列与实操难点。材料一律写到大类，具体牌号与规格的对应见第 22 章。 色块图例：硅胶氧化铝聚酰胺键合硅胶大孔树脂离子交换凝胶膜分离

各章 4.1／5.1／6.1／7.1 的分子结构式由 RDKit 从 SMILES 精确渲染，分子式与环数已逐一校验；结构式仅示骨架与关键官能团，立体构型以原始文献为准。

4植物来源：六个成分类

基原与提取入口

基原　被子与裸子植物的根、根茎、茎皮、叶、花、果实、种子。
提取入口　浸渍、渗漉、煎煮、回流、索氏提取；挥发性成分走水蒸气蒸馏或超临界 CO₂ 萃取。
共性前处理　上柱前多先做石油醚—乙酸乙酯—正丁醇—水梯度分配；含鞣质与叶绿素的原料需先行除杂。

4.1 代表化合物骨架

下列结构决定各成分类在色谱上的行为：羟基数目与位置决定氢键吸附强弱，可电离基团决定能否走离子交换与 pH 分配，共轭与芳环决定苯基相的选择性，糖基与酚羟基密度决定在硅胶上的拖尾程度。

薄荷醇 · 单萜

单一仲羟基、无共轭。低极性、挥发性高，正相硅胶即可保留；浓缩与蒸馏环节的损失大于色谱环节。

青蒿素 · 倍半萜内酯

含过氧桥（—O—O—）与内酯环，遇碱、遇高温均可能开环。分离全程避开碱性氧化铝与长时间受热。

薯蓣皂苷元 · 螺甾烷型

甾核加螺缩酮侧链，仅 3 位一个羟基。苷元本身低极性走硅胶；成苷后极性跃升，改走大孔树脂与反相。

槲皮素 · 黄酮醇

五个酚羟基，其中 3′,4′ 为邻二酚。聚酰胺按酚羟基数目与邻位关系排序，这一维度反相无法复现。

小檗碱 · 季铵型生物碱

季铵氮永久带正电，反相保留弱且在裸硅胶上拖尾明显。宜先阳离子交换富集，反相时加碱性改性剂。

没食子酸 · 鞣质水解单元

连三酚加羧基。多羟基酚在硅胶上属不可逆吸附的主要来源，需在上柱前经聚酰胺或沉淀法除去。

5海洋生物来源：六个成分类

基原与提取入口

基原　海绵、柳珊瑚与软珊瑚、海鞘、棘皮动物、大型海藻及其共附生微生物。
提取入口　鲜样匀浆或冻干后以甲醇、二氯甲烷反复浸提。
共性难点　高盐基质。残盐削弱反相保留、压制离子交换容量并干扰质谱，脱盐通常前置于精分步骤。

5.1 代表化合物骨架

海洋来源的分离难点集中在两端：一端是高盐基质与强极性含氮、含硫酸酯基团，反相几乎不保留；另一端是长共轭多烯与卤代芳环，对光、氧敏感。

虾青素 · 类胡萝卜素

C40 长共轭多烯，两端各带一个羟基与酮基。对光氧敏感，在硅胶上易氧化变色，需避光、控温并缩短接触时间。

2,4-二溴苯酚 · 溴酚类

溴取代提高疏水性与分子量，反相保留强于同碳数酚类；溴的存在便于质谱同位素峰识别。

L-岩藻糖-4-硫酸酯

岩藻聚糖硫酸酯的重复单元。硫酸酯基使多糖强带负电，是走 DEAE 与强碱性阴离子交换的直接依据。

胍基 · 强极性含氮基团

海洋胍类生物碱的共性片段。碱性极强、生理 pH 下全质子化，反相基本不保留，需改走离子交换或 HILIC。

6动物来源：六个成分类

基原与提取入口

基原　两栖类分泌物、爬行类毒液、昆虫与节肢动物、软体与环节动物、哺乳类腺体与胆汁。
提取入口　鲜组织匀浆或冻干后以稀酸-乙醇提取；结合态成分可用酶解释放。
共性要求　全程低温并控制 pH；肽与蛋白类需加蛋白酶抑制剂，避免自溶与降解。

6.1 代表化合物骨架

动物来源的分离目标常是纯度与活性两个指标同时达标，结构上的酸碱基团、内酯环与硫酸酯基决定了可用与不可用的条件窗口。

熊去氧胆酸 · 游离胆汁酸

甾核加 C24 羧基。游离型与牛磺酸、甘氨酸结合型并存，极性差异大，必要时先水解统一形态再分离。

蟾毒配基 · 强心甾

C17 位六元 α-吡喃酮内酯环，遇碱开环。应避开碱性氧化铝与碱性流动相，全程控 pH。

章鱼胺 · 极性酚胺

伯胺加酚羟基加醇羟基，极性大、反相保留弱。宜先经阳离子交换富集，再转反相或 HILIC 精分。

N-乙酰半乳糖胺-4-硫酸

硫酸软骨素的糖单元。硫酸化度决定电荷密度，也决定阴离子交换上的洗脱盐浓度与分级顺序。

7蕈菌与微生物来源：六个成分类

基原与提取入口

基原　担子菌子实体（灵芝、云芝、香菇）、丝状真菌（青霉、曲霉）、放线菌。
提取入口　子实体走乙醇或热水提取；发酵体系先澄清，再按胞内（菌丝体）与胞外（发酵滤液）双路并行。
共性难点　发酵液体积大、杂质多。澄清后直接用树脂在线吸附，可减少浓缩体积与乳化风险。

7.1 代表化合物骨架

蕈菌与微生物来源以聚酮、甾体与酚醌三类骨架为主，同系物之间常只差一个甲基或一个羟基，选择性主要靠更换分离机制而非调整梯度获得。

洛伐他汀 · 聚酮

六氢萘骨架加 δ-内酯环与支链酯。内酯型与开环羟酸型可互变，色谱前需确认并统一形态。

麦角甾醇 · 真菌甾醇

甾核带 B 环共轭双烯与 C22 双键，仅 3 位一个羟基。低极性、紫外有特征吸收，正相硅胶配紫外检测即可定位。

大黄素 · 羟基蒽醌

蒽醌母核带三个酚羟基。酚羟基数目与位置决定聚酰胺上的保留顺序，与反相顺序不一致。

824 个成分类的材料序列总矩阵

把四条来源线并列，可以看出材料使用的分布规律： 反相键合硅胶出现在 24 类中的多数末端，属通用收尾手段； 凝胶在中小分子精分与大分子分级两处各有位置； 膜分离与离子交换主要集中在多糖、糖胺聚糖与肽蛋白三类大分子上； 聚酰胺仅出现在含酚羟基的黄酮、多酚与醌类中，属专用性较强的材料。

● 表示在该成分类的常规路线中承担主要分离步骤；○ 表示可选或在特定条件下使用；— 表示常规路线中不使用。 本表按第 4–7 章的材料序列归纳，属路线层面的概括，不排除个别文献采用其他组合。行业共识

公开教材通常按固定相类型列出硅胶、键合硅胶、氧化铝、聚酰胺、大孔吸附树脂、聚丙烯酰胺与凝胶七类， 并归为吸附作用与尺寸排阻作用两种机制。本部分在此基础上补入离子交换剂与膜分离，并把改良硅胶单列， 共十大类，逐类给出机制、适用范围、洗脱体系与使用要点。

9硅胶与改良硅胶

9.1 硅胶：活性等级由含水量决定

硅胶的分离机制是表面硅醇基与溶质之间的氢键吸附，属正相。吸附强度随表面吸附水的增加而下降， 公开教材以含水量划分五级活性，这是硅胶柱色谱较常用的调节手段之一。

粒度与操作压力的对应　柱色谱用硅胶常见 100–200 目用于常压柱，200–300 目与 300–400 目用于加压（闪式）柱。 目数增大意味着柱效上升与阻力上升同时发生，需与可提供的压力匹配。

9.2 改良硅胶：引入第二种作用力

在硅胶表面负载金属盐或其他试剂，使其在氢键吸附之外获得专属选择性。常见几种：

改良硅胶的柱寿命一般短于常规硅胶，负载试剂可能随洗脱流失并污染流份， 在制备与后续检测中需评估残留。行业共识

10键合硅胶：反相与极性键合

在硅胶表面通过硅烷化引入烷基或极性官能团，把分离机制由吸附改为分配（反相）或改变吸附选择性（极性键合正相）。 天然产物分离中，键合硅胶承担多数末端精制工作。

11氧化铝与聚酰胺

11.1 氧化铝：三种 pH 型号

氧化铝的吸附能力强于硅胶，按制备时的 pH 分为碱性、中性与酸性三型，适用对象各不相同。

氧化铝活性过高时易发生不可逆吸附与催化分解，一般需按含水量调节至 III–IV 级后使用。行业共识

11.2 聚酰胺：按酚羟基排序

聚酰胺以分子中的酰胺基与溶质酚羟基形成氢键，分离顺序与酚羟基的数目及位置直接相关。 这一选择性维度在反相色谱上难以复现，因此聚酰胺在黄酮与多酚分离中长期保有位置。

12大孔吸附树脂与离子交换剂

12.1 大孔吸附树脂

以交联聚苯乙烯或聚丙烯酸酯骨架构成的多孔微球，通过范德华力、氢键与分子筛作用从水相中吸附有机物。 在天然产物工艺中主要承担富集与脱盐两项任务，是公斤级处理的常用起点。

12.2 离子交换剂

以可逆离子交换为机制，按交换基团分为阳离子型（磺酸型强酸、羧甲基 CM 型弱酸）与阴离子型 （季铵型强碱、二乙氨基乙基 DEAE 型弱碱）。骨架有聚苯乙烯、纤维素、葡聚糖与琼脂糖等， 小分子多用聚苯乙烯型，大分子用纤维素、葡聚糖与琼脂糖型以避免排阻限制。

13凝胶、聚丙烯酰胺与膜分离

13.1 葡聚糖凝胶

Sephadex G 系列以交联葡聚糖为骨架，机制以尺寸排阻为主。命名与溶胀量对应： G-15 每克干胶溶胀约需 1.5 mL 溶剂，G-100 约需 10 mL；整体分离范围约 10–100,000 Da。

Sephadex LH-20 是 G-25 的羟丙基化产物，可在有机溶剂中溶胀使用，适用分子量约 100–4000 Da。 其行为并非纯尺寸排阻，还包含吸附与分配作用，因此在天然产物分离中有两个固定位置： 前置脱去叶绿素与聚合物，以及末端精制以减少微量样品的损失。

13.2 聚丙烯酰胺凝胶

Bio-Gel P 系列为不带电、疏水性低的尺寸排阻介质，粒径约 45–180 μm， 按分子量区间分型（如 P-10 适用约 1,500–20,000 Da）。 适用于碳水化合物、多肽与鞣质等在其他介质上易发生非特异吸附的成分。 该类凝胶遇水膨胀显著，实际使用中多配合 20% 以上的醇水体系而非纯水。

13.3 膜分离与分子蒸馏

膜过程无相变、操作温度低、能耗相对小，适合热敏成分的浓缩与脱盐。 主要限制在膜污染与通量衰减，需配套清洗与再生方案。 分子蒸馏在高真空下以短程蒸发实现分离，适用于高沸点、热敏的脂溶性成分， 在挥发油精制与脂类分离中有应用。

14十大类材料速查表

色谱并非分离工作的全部内容。在多数天然产物工艺中，色谱之前的萃取、沉淀与结晶承担了大部分的体积削减与杂质去除， 色谱只在选择性不足时才登场。本部分按操作顺序说明经典分离方法、薄层色谱、柱色谱的规模阶梯与制备 HPLC。

15色谱之前：萃取、分馏、沉淀与结晶

16薄层色谱与制备薄层

薄层色谱（TLC）在天然产物工作中承担两个角色：柱色谱条件的快速筛选，以及小量样品的直接制备。

显色剂的选择与成分类型直接相关（如香草醛-硫酸用于萜类甾体、三氯化铝用于黄酮、 碘化铋钾用于生物碱、茴香醛-硫酸用于糖苷）。建立与目标成分匹配的检识体系，是流份判断的前提。行业共识

17粒径—压力—分辨率阶梯

柱色谱的三个规模档由填料粒径决定，粒径同时决定所需压力、可得分辨率与单批耗时。三者不能同时优化。

分离度关系为 HPLC > MPLC > LPLC，单批耗时关系为 LPLC > MPLC > HPLC。 数据引自公开教材，具体数值随柱长、柱径与体系不同而浮动。行业共识

18制备 HPLC 与规模放大

18.1 方法建立顺序

制备方法一般由分析方法转化而来，顺序为：分析柱上确定选择性 → 半制备柱上确定载量与收集窗口 → 制备柱上完成放大。 三步中决定结果的主要是第一步的选择性，载量与流速的优化无法弥补选择性不足。

18.2 放大的工程约束

规模上升后，填料的机械强度、柱床稳定性与装填方式成为主要变量。 制备柱可采用动态轴向压缩（DAC）方式装填，通过持续施加轴向压力维持床层紧实度， 减少长期使用后的床层塌陷与效率衰减。填料粒径档、球形度与粒径分布宽度都会影响装填效果与柱压。

柱装填的诊断与参数判据可参见站内 DAC 装填支持与DAC 装柱问题诊断； 分析柱装填参见分析色谱柱装填。

材料与方法确定之后，剩下的问题是编排顺序。 天然产物分离的编排逻辑可以概括为一条节奏线与四条通则，本部分给出这两者，并用六条公开文献路线做对照。

19四阶段分离节奏

20选材四条通则与正交组合

21六条公开文献分离路线复盘

以下六条路线引自公开文献报道，用于说明前述通则在实际工作中的表现形式。

六条路线均引自公开文献报道的实验部分，此处仅摘录固定相与溶剂体系层面的信息， 具体梯度、柱规格与收率以原文为准。文献实例

前五部分把材料写到大类。进入实际采购与工艺开发时，还需把大类落到孔径、粒径、碳载量与规模档。 本部分给出十大类材料与站内产品线的对应关系、一页速查表，以及本文未能覆盖的部分。

22从材料大类到麦可旺志产品

下表把第三部分的十大类材料对应到站内在售产品线。 对应关系按分离机制建立，不代表在具体样品上的适配结论；实际选型仍需按目标物性质与规模确认。

23一页速查：目标成分 → 材料序列

24数据口径与适用边界

本文中的经验区间引自公开教材，随样品复杂度、填料批次与操作条件浮动，使用前建议以实测值替换。

附录主要来源类别与证据分级