天然藥物化學(xué) 總論課件

1、天然藥物化學(xué)第一章 總論中藥學(xué)院 天然藥物化學(xué)教研室朱玲娟本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 緒論第二節(jié) 生物合成第三節(jié) 提取分離方法第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法第一節(jié) 緒論一、天然藥物來源于天然界的用于防治疾病的物質(zhì)。植物、動物、礦物、微生物等來源的藥物。人參銀杏芍藥山茱萸（As2O3）雄黃冬蟲夏草（AsS 、As2S2 、As4S4 ） 雌黃（As2S3）砒霜第一節(jié) 緒論二、天然藥物化學(xué)的概念1. 天然藥物化學(xué)：是運用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門學(xué)科。2. 研究內(nèi)容：主要指天然藥物的化學(xué)成分（多為有效成分）的結(jié)構(gòu)特點、理化性質(zhì)、提取分離方法、結(jié)構(gòu)鑒定及生合成途徑。第一節(jié) 緒論三、相關(guān)學(xué)科1. 藥

2、物化學(xué)（Medicinal Chemistry）：合成藥物、構(gòu)效關(guān)系2. 植物生理學(xué)（Plant Physiology）：活性成分的生合成途徑。3. 中藥化學(xué)（Chemistry of TCM）：中藥中含有的化學(xué)成分第一節(jié) 緒論五、學(xué)習(xí)天然藥物化學(xué)的目的和意義1. 探索中藥防病治病的機理；2. 改進劑型、提高療效；3. 提高中藥及制劑的質(zhì)量；4. 提供中藥炮制現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)；5. 開辟藥源、開發(fā)新藥。第一節(jié) 緒論六、天然藥物化學(xué)的研究方法1. 整理調(diào)查 a原植物：品種，科，屬，學(xué)名，來源，產(chǎn)地 b文獻：近源植物具有相似的成分。2. 成分分離 系統(tǒng)分離法，活性跟蹤法3. 成分鑒定 理化性質(zhì)，色譜方

3、法，波譜方法4. 結(jié)構(gòu)改造 發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制新藥第一節(jié) 緒論七、化學(xué)成分分類1. 生物堿類（Alkaloids)：多呈堿性、結(jié)構(gòu)含有N原子。2. 糖苷(Glycosides): 糖：單糖，低聚糖，多糖 苷：糖+苷元： 黃酮 酸性 香豆素 蒽醌 第一節(jié) 緒論七、化學(xué)成分分類4. 有機酸：含COOH,多以鹽的形式存在。5. 樹脂：為組成復(fù)雜的混合物，多與揮發(fā)油、樹膠、有機酸混合。如：安息香、乳香等。6. 其它成分： (1) 氨基酸、蛋白質(zhì)。 (2) 鞣質(zhì)：多酚類化合物。 (3) 色素類 葉綠素、胡蘿卜素等。 (4) 油脂和臘 油脂多為一分子甘油與水分子脂肪酸 成的酯。 (5) 無機成分本 章 內(nèi) 容第一

4、節(jié) 緒論第二節(jié) 生物合成第三節(jié) 提取分離方法第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法第二節(jié) 生物合成一、基本概念二次代謝過程：并非在所有的植物中都能發(fā)生，對維持植物生命活動來說又不起重要作用，故稱之為二次代謝過程。二次代謝產(chǎn)物：生物堿、萜、香豆素、黃酮、醌類等對維持植物生命活動不起重要作用，且并非在所有植物中都能產(chǎn)生。由一次代謝產(chǎn)物產(chǎn)生，常為有效成分。第二節(jié) 生物合成二、天然化合物的主要生物合成途徑1. 醋酸-丙二酸途徑（AAMA途徑） 合成脂肪酸類、酚類、蒽醌類2. 甲戊二羥酸途徑（MVA途徑） 主要生成萜類、甾體類化合物3. 莽草酸途徑 形成具C6-C3骨架的化合物，如香豆素、木脂素等。第二節(jié) 生物合成二、天然

5、化合物的主要生物合成途徑4. 氨基酸途徑：合成生物堿5. 復(fù)合途徑 (1) 醋酸-丙二酸-莽草酸途徑 如：二氫黃酮 (2) 醋酸-丙二酸-甲戊二羥酸途徑 (3) 氨基酸-甲戊二羥酸途徑 (4) 氨基酸-醋酸-丙二酸途徑 (5) 氨基酸-莽草酸途徑本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 緒論第二節(jié) 生物合成第三節(jié) 提取分離方法第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法第三節(jié) 提取分離方法一、提取法1.溶劑提取法（extraction with solvent） 原理：相似相溶常用提取溶劑極性順序：環(huán)己烷、甲苯 石油醚（3060、6090） 乙醚 氯仿 乙酸乙酯 正丁醇 丙酮 乙醇 甲醇 KB, 根據(jù)值的大小可決定分離采用的方法: 100

6、，簡單的一次萃取，可基本分離. 10010，約10次以上萃取。 2，約100次以上萃取。 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.1 影響分離的因素pH值 對于酸性、堿性、兩性化合物，pH值可改變它們的存在狀態(tài)（游離型和解離型），分配比受pH值的影響。應(yīng)用：pH梯度萃取法第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.2 液-液萃取分離常用方法逆流分溶法(CCD)： 是一種多次連續(xù)的液-液萃取分離過程。 特點：條件溫和，樣品易回收，適用于中等極性、不穩(wěn)定物質(zhì)的分離。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的

7、分配比不同進行分離2.2 液-液萃取分離常用方法0 1 2 3 n CCD法的分離過程示意圖逆流分溶法(CCD)： 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.2 液-液萃取分離常用方法紙色譜法(PC)：也叫紙分配色譜。固定相：濾紙纖維中含有的5-7%水流動相：有機溶劑h1h2Rf = h2 / h1注意：如果流動相為緩沖鹽溶液，則PC為非極性吸附色譜（纖維素色譜）第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.3 液-液分配柱色譜正相色譜：固定相極性大，如水、緩沖液等；流動相極性小，如氯仿、乙酸乙酯等。載體：硅膠（含水可達1

8、7%），硅藻土，纖維素等。分離極性大或水溶性成分，如苷類、糖、生物堿等。洗脫順序：極性小的物質(zhì)先被洗脫出來。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.3 液-液分配柱色譜反相色譜：固定相極性小于流動相。如HPLC反相柱，反相TLC薄層色譜。固定相：硅膠硅醇基結(jié)合烷基，如RP-2，RP-8，RP-18（ODS）。親脂性：RP-18 RP-8 RP-2。流動相(洗脫劑)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O洗脫順序：分離極性大的成分，極性大者先洗脫下來第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.3 液-液分配柱色譜反相色譜：

9、固定相極性小于流動相。如HPLC反相柱，反相TLC薄層色譜。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法2. 根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進行分離2.3 液-液分配柱色譜加壓液相柱色譜法普通柱色譜：固定相粒徑大 柱效低 耗時長 溶劑用量大加壓柱色譜：固定相粒徑小 柱效高 時間短 溶劑用量小第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.1 吸附分類：物理吸附：相似相吸，吸附解析發(fā)生迅速。吸附劑如硅膠、氧化鋁、活性炭等；化學(xué)吸附：不可逆性。如堿性氧化鋁對酚酸性成分的吸附，硅膠對生物堿的吸附等。半化學(xué)吸附：聚酰胺對酚酸類、醌類的氫鍵吸附。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)

10、物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.1 吸附分類：物理吸附： 影響吸附過程的三要素： 吸附劑（固定相）：硅膠、氧化鋁、活性炭 溶質(zhì)（被分離物質(zhì)） 溶劑（洗脫劑，展開劑，流動相）第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.2 硅膠、氧化鋁：極性吸附劑：載樣量大，吸附力強 硅膠：應(yīng)用最廣，適用于各類成分分離 氧化鋁：有中性、酸性、堿性氧化鋁。堿性氧化鋁不適合于分離酸性成分，多用于分離生物堿。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.2 硅膠、氧化鋁：被分離物質(zhì)吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 被分離物質(zhì)極性大，吸附力強，Rf值小，洗脫難，后

11、被洗脫下來。官能團極性大小相對一般排列順序： -COOH Ar-OH R-OH R-NH2, RNHR , RNR R R-CO-NRR RCHO RCOR RCOOR ROR RH第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.2 硅膠、氧化鋁：溶劑(洗脫劑)的極性與洗脫力的關(guān)系 洗脫劑極性越大, 洗脫力越強.名稱RR黃夾苷ACHO(D-Glc)2黃夾苷BCH3(D-Glc)2黃夾次苷ACHOH黃夾次苷BCH3H黃夾次苷CCH2OHH黃夾次苷DCOOHH第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.3 活性炭非極性吸附劑吸附力與結(jié)

12、構(gòu)的關(guān)系 被分離物質(zhì)極性越小，吸附越牢固。洗脫力與溶劑的關(guān)系 100%醇 含水醇 H2O應(yīng)用: 脫色等。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色譜法是由己酰胺聚合成的一類高分子化合物。第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色譜法分離原理：主要通過酰胺鍵與酚羥基、酸、醌等形成氫鍵，產(chǎn)生吸附作用。吸附力取決于形成氫鍵締合的能力。常用溶劑： H2O ，EtOH/ H2O，EtOH應(yīng)用：分離黃酮類;除鞣質(zhì).第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附

13、性差別進行分離吸附色譜法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色譜法吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 a.形成氫鍵的基團數(shù)目越多, 吸附力越強; b.形成分子內(nèi)氫鍵者, 吸附力減少; 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色譜法吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 c.芳香化程度越高或共軛鍵越多,吸附力越強溶劑的洗脫能力水醇丙酮NaOH B ASiO2-TLC Rf: A B CPolyamide TLC, Rf: C B A答案：第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.5 大孔吸附樹脂(macro-reticul

14、ar resin)組成: 苯乙烯，二乙烯苯和致孔劑分離原理:吸附(范德華力和氫鍵)和分子篩作用樹脂類型:非極性、中極性和極性三種。 非極性：由苯乙烯和二乙烯苯縮合而成，故又稱 芳香吸附樹脂。如D101型 弱極性：如AB-8型。 極 性：含酰氨基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫不同極性功能的吸附樹脂。 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法3. 根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行分離吸附色譜法3.5 大孔吸附樹脂(macro-reticular resin)洗脫劑: H2O 及不同比例的含水醇。 洗脫分離: H2O 洗: 糖,水溶性色素 30% EtOH/ H2O: 極性大的成分 50-75% EtOH: 皂苷類 9

15、5% EtOH: 極性小成分 應(yīng)用: 除多糖, 水溶性色素, 富集苷類成分 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法4. 根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進行分離凝膠濾過法4.1 主要的幾種方法 透析法：半透膜, 分子篩濾過作用 超濾法：分子大小不同, 擴散速度不同 超速離心法：溶質(zhì)在超速離心作用下具有不同的 沉降性或浮游性 凝膠濾過法：分子篩的作用(凝膠滲透色譜,分子 篩濾過, 排阻色譜), 被分離物質(zhì)按 分子由大到小的順序流出色譜柱. 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法4. 根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進行分離凝膠濾過法4.2凝膠種類:葡聚糖凝膠(Sephadex G): 只適于在水中應(yīng)用, 分離多糖、 蛋白質(zhì)等.羥丙基葡

16、聚糖凝膠(Sephadex LH-20)： 適用于各類化合物的分離，除具有分子篩的特性外，還起到反相分配色譜的效果。 常用溶劑有甲醇-水、氯仿-甲醇等。 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法5. 根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進行分離離子交換法固定相：離子交換樹脂（聚苯乙烯高分子化合物，引入交換基團）分類： 陽離子交換樹脂：強酸型 RSO3-H+ 弱酸型 RCOO-H+ 陰離子交換樹脂：強堿型 RN+(CH3)3Cl- 弱堿型 RNH2, RNHR, RNRR” 第三節(jié) 提取分離方法二、分離法5. 根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進行分離離子交換法5.1 交換原理: 陽離子交換樹脂： 陰離子交換樹脂：5.2 應(yīng)用：主要用

17、于生物堿和有機酸的分離。 本 章 內(nèi) 容第一節(jié) 緒論第二節(jié) 生物合成第三節(jié) 提取分離方法第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法一、化合物純度的鑒定1. 測熔點: 看熔程2. 外觀結(jié)晶色澤與形狀: 均一性3. 色譜法: TLC 三種組成不同的溶劑系統(tǒng), 單一斑點 （有效Rf值） HPLC 單一峰 GC 單一峰 4. 核磁法 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法二、已知化合物鑒定 1. 有標(biāo)準(zhǔn)品(或?qū)φ掌?: co-TLC (共薄層) 測混合熔點(相同溶劑結(jié)晶); 測IR (考察是否重疊） 2. 無標(biāo)準(zhǔn)品: 與文獻值對照(相同的溶劑條件下：mp, IR, UV, 1H-NMR, 13C-NMR等)。 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究

18、法三、未知化合物 多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析1. 紫外光譜 (Ultraviolet spectra UV)為結(jié)構(gòu)解析提供的信息 用于判斷結(jié)構(gòu)中的共軛系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)骨架（如香豆素、黃酮） UV譜一致，不一定是一個化合物。應(yīng)用：確定平面的結(jié)構(gòu)骨架，立體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、構(gòu)象。第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法三、未知化合物 多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析1. 紫外光譜 (Ultraviolet spectra UV)黃酮類化合物紫外光譜第四節(jié) 結(jié)構(gòu)研究法三、未知化合物 多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析2. 紅外光譜(Infrared spectra IR) 為結(jié)構(gòu)解析提供各種官能團的信息 八大區(qū) 如：芳香環(huán): 1600-1480cm-1， OH: 3000 cm-1, C=O : 1700 cm-1. IR相同者為同一化合物.第四節(jié)