萃取—化学制药工艺学26

反应淬灭后,应尽快进行其他操作,萃取是常用的初步除杂的方法。萃取是指利用不同组分在互不相溶(微溶)的溶剂中溶解度不同或分配比不同,分离不同组分的操作过程。虽然萃取经常被用在化学实验中,但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变(或说化学反应),仅仅是将被萃取物与萃取成分分离而已,所以萃取操作只是一个物理过程。萃取可以分为液液萃取和固液萃取,其中化学制药反应后处理常用液液萃取,而天然产物提取一般用固液萃取,最有名的一个例子就是青蒿素的提取(参见:青蒿素—药物史系列7)。

1 酸碱萃取

大部分液液萃取过程是将离子化的产物或者杂质转移到水相,而非离子化的杂质或其他疏水性的组分仍留在有机相中。对于具有酸碱性的产物,我们可以通过酸碱化处理,使其进入水相,从而达到分离不溶于水相杂质的目的,进一步的中和操作,则可以实现水相杂质与产物的分离。该方法具有操作简单、成本低、得率高等优点,在许多药物合成过程中有着广泛的应用。

其萃取操作一般可以分为以下两种情况:

(1)   酸性物质—加有机溶剂和水—碱化—分液取水相酸化—萃取或者过滤

(2)   碱性物质—加有机溶剂和水—酸化—分液取水相碱化—萃取或者过滤

例如在β-内酰胺类抗菌药物阿扑西林的合成中,中间体1的分离就是利用其酸性实现与其他杂质的分离。化合物1发生酯的胺解反应,中间产物2以甲胺盐的形式存在且溶于水,用乙酸乙酯萃取,除去不溶于水的杂质;再将水层酸化(pH=3),羧基游离生成中间体3,萃取后取有机相得粗品3

2 萃取溶剂的选

萃取溶剂选择的主要依据是被提取物质的溶解性和溶剂的极性(相似相溶原则)。
萃取溶剂选择的基本原则如下:

(1)   萃取溶剂与水不能互溶(容易分液);

(2)   对提取物有较大的溶解能力(萃取效果好);

(3)   与提取物不发生化学反应;

(4)   尽量选择沸点较低的溶剂(易于后处理);

(5)   廉价、低毒、安全。

如正丁醇极性适中,对大部分有机物溶解性好,在水中溶解性差,适用于极性较大化合物的萃取,但其沸点较高、毒性较大。乙酸丁酯性质和极性与乙酸乙酯相当,在水中溶解性更低,常用于萃取头孢菌素和青霉素,如青霉素G。

3 萃取次数和温度

上图所示为萃取次数与萃取率的关系,由此可见,一次萃取往往萃取率不高,而三次及以上的萃取次数,可以保证大部分的产物从水相中萃取出来。因此对于萃取次数,我们一般坚持“少量多次”的原则,即保证萃取率又要减少萃取溶剂的使用。萃取一般在室温下进行。提高温度可以提高萃取物溶解性,减少萃取溶剂的用量。对于不稳定的萃取物需要低温萃取,如乙酸丁酯萃取青霉素。

4 乳化现象

萃取过程中有时候会出现乳化现象,即液液萃取的两相以极微小的液滴均匀的分散在另一相中。乳化原因包括:两亲物质,不溶微小颗粒,密度相近,酸碱性过强,剧烈搅拌等。破乳方法包括:静置,加入无机盐增大密度差,调整pH值,盐析,过滤,加热,离心等。

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