天然藥物化學課件

第一章總論主講：陳欲云E-mail：chenyuyun@

第一章總論主講：陳欲云*2

第一章總論第一節(jié)緒論第二節(jié)生物合成第三節(jié)提取分離的方法第四節(jié)結構研究的方法*2第一章總論第一節(jié)緒論抗腫瘤藥物抗腫瘤藥物抗菌藥物抗菌藥物天然藥物化學選用人民衛(wèi)生出版社，吳立軍主編，第六版教材45學時考試課包括十一章內(nèi)容，其中第十一章自學考核方式：平時成績40%+60%卷面成績平時成績：出勤+文獻匯報50%+作業(yè)50%天然藥物化學第一章總論1.掌握：天然藥物常用的提取方法和分離方法；各類吸附劑的特點及分離化合物的基本原理及其影響因素；1H-NMR、13C-NMR譜特征及其解析方法。2.熟悉：天然藥物化學研究范圍和課程的學習重點；各類化合物的生物合成途徑。3.了解：常見二維核磁共振譜的分類及應用；ORD譜的應用范圍和八區(qū)律的使用方法；天然藥物化學的發(fā)展簡史及其最新研究進展。第一章總論1.掌握：天然藥物常用的提取方法和分離方法；*7

第一章總論第一節(jié)緒論第二節(jié)生物合成第三節(jié)提取分離的方法第四節(jié)結構研究的方法*7第一章總論第一節(jié)緒論*8

第一節(jié)緒論

天然藥物化學是藥物化學的一個分支學科。它主要用現(xiàn)代科學理論和技術方法研究天然藥物中化學成分的一門學科；具體內(nèi)容包括主要類型的天然藥物的化學成分的結構特點、物理化學性質(zhì)、提取分離方法、結構測定等。

天然藥物來源:植物（為主）、動物、礦物、微生物等天然藥物中的活性成分是其藥效的物資基礎。一、定義*8第一節(jié)緒論天然藥物化學*9

第一節(jié)緒論*9第一節(jié)緒論

第一節(jié)緒論第一節(jié)緒論曲克蘆丁：3'，4'7-三[0-(2-羥乙基)-5羥基黃酮-3]-蕓香苷

第一節(jié)緒論曲克蘆?。旱谝还?jié)緒論*121769年，舍勒酒石鈣鹽酒石酸苯甲酸（1775）、乳酸（1780）、蘋果酸（1785）、沒食子酸（1786）1575年，《醫(yī)學入門》記載，用發(fā)酵法從五倍子中得到?jīng)]食子酸的過程。

第一節(jié)緒論二、天然藥物化學的簡要發(fā)展歷程*121769年，舍勒第一節(jié)緒論二、天然藥物化學*13天然藥物化學的發(fā)展離不開現(xiàn)代科學技術的進步1804年-1806年發(fā)現(xiàn)嗎啡，1925年提出正確結構，1952年人工合成，耗時150年

第一節(jié)緒論*13天然藥物化學的發(fā)展離不開現(xiàn)代科學技術的進步1804年-*14

近30多年的科學技術進步，特別是將波譜解析方法（NMR、MS、IR、UV）用于推導化合物的結構，甚至用X－晶體衍射來確定化合物結構的發(fā)展，以及分離手段的進步，天然藥化的發(fā)展速度大為加快，發(fā)現(xiàn)的新化合物數(shù)目大為增加，微量成分、水溶性成分的分離、提純；穩(wěn)定性差的活性物資的分離等也不再是難題了。天然藥物化學本身也已不再是原先的分離提取、結構鑒定，而是逐步發(fā)展成生測指導下的分離提取、結構鑒定，及半合成修飾和全合成緊密結合的一門學科。

第一節(jié)緒論*14近30多年的科學技術進步，特別是將波譜解析*15

第三章

提取分離方法1)提取前文獻查閱綜述和藥材生藥鑒定2)提取方法粉碎成粗粉①有機溶劑法和水提法

原理：根據(jù)“相似相溶”原理，選擇適當溶劑根據(jù)溶劑法分類：

a.浸漬法（常溫或低溫）

b.滲漉法

c.煎煮法

d.回流提取法

e.連續(xù)回流提取法

f.超臨界流體萃取技術

g.超聲波提取技術*15第三章提取分離方法1)提取前文獻查閱綜述和藥*16第三節(jié)提取分離方法索氏提取器*16第三節(jié)提取分離方法索氏提取器*17第三節(jié)提取分離方法超臨界流體萃取技術

原理：超臨界流體對脂肪酸、植物堿、醚類、酮類、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。

超臨界流體是指當一種物質(zhì)處于臨界溫度和臨界壓力以上的狀態(tài)下，形成既非液體又非氣體的單一狀態(tài)，稱為“SF”。此時其流體密度近似液體、黏度近似氣體，其擴散力比液體大增，介電常數(shù)也隨壓力增加而增加。其浸透性優(yōu)于液體，因而比液體有更佳的溶解力，有利于溶質(zhì)的萃取，特別是性質(zhì)不穩(wěn)定、易熱分解的物質(zhì)的提取。*17第三節(jié)提取分離方法超臨界流體萃取技術*18第三節(jié)提取分離方法

常見的SF：有二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。其中最常用的為二氧化碳。

二氧化碳的特點：臨界溫度接近室溫（Tc=31.3℃），臨界壓力也較低（Pc=7.37Mpa），無色、無毒、無味，不易燃，化學惰性，廉價，易制成高純度氣體。故在SFE中最常用。

二氧化碳-超臨界流體的溶解能力規(guī)律：在超臨界狀態(tài)下，CO2對不同溶質(zhì)的溶解能力差別很大。其取決于溶質(zhì)的極性、沸點、分子量。

(1)對親脂性、低沸點成分溶解能力強，如揮發(fā)油、烴類、醚類、酯類等。

(2)成分極性基團（如OH、COOH）越多，越難提取。如糖類、氨基酸的萃取壓力要4×104Pa以上。

(3)成分分子量越大，越難提取。*18第三節(jié)提取分離方法常見的SF：有二氧化碳、一*19超聲波逆流提取機組

第三節(jié)提取分離方法*19超聲波逆流提取機組第三節(jié)提取分離方法*20第三節(jié)提取分離方法②水蒸氣蒸餾法適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸汽蒸餾而不被破壞、難溶或不溶于水的成分的提取，如揮發(fā)油、小分子的香豆素類小分子的醌類成分。

③升華法固體物質(zhì)受熱不經(jīng)過熔融，直接汽化，遇冷后又凝固為固體化合物，稱為升華。中草藥中有一些成分具有升華的性質(zhì)，可以利用升華法直接自中草藥中提取出來。如樟腦、咖啡因。*20第三節(jié)提取分離方法②水蒸氣蒸餾法3)分離純化法①根據(jù)物質(zhì)溶解度的不同進行分離

1)溫度不同,溶解度不同（結晶、重結晶）原理:

一個固體成分達到一定純度，在某種條件下就會有結晶析出。溶劑的選擇：對所需成分加熱時溶解度大，遇冷時溶解度??；而雜質(zhì)冷熱均不溶或均溶于該溶劑。

*21

第三節(jié)提取分離方法3)分離純化法*21第三節(jié)提取分離方法2)改變?nèi)芤旱臉O性去雜a.通過加入另一種溶劑以改變?nèi)軇┑臉O性，使一部分物質(zhì)沉淀析出，從而實現(xiàn)分離。如：水提醇沉法水/醇法：除去糖類，蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)。醇/水法：除去樹脂，葉綠素等水不溶性雜質(zhì)。醇/醚法和醇/丙酮法：可使皂苷成分沉淀析出，而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留在母液中3)酸堿法（生物堿酸提堿沉淀，黃酮堿提酸沉淀）b.酸性、堿性或兩性化合物，通過加入酸或堿來調(diào)節(jié)溶劑的pH值，改變分子的存在狀態(tài)（游離型或離解型），從而改變?nèi)芙舛榷鴮崿F(xiàn)分離出，而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留在母液中。*22

第三節(jié)提取分離方法2)改變?nèi)芤旱臉O性去雜*22第三節(jié)提取分離方法4)沉淀法酸性或堿性化合物通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類等沉淀析出而實現(xiàn)分離。如生物堿加入有機酸可生成不溶于水的有機酸鹽沉淀，酸性化合物可加入鈣鹽、鉛鹽、鋇鹽等生成不溶性的沉淀。酸性：鉛鹽（醋酸鉛）、鈣鹽、鋇鹽。堿性：苦味酸鹽、苦酮酸鹽、磷鉬酸鹽、雷氏鹽等*23

第三節(jié)提取分離方法4)沉淀法*23第三節(jié)提取分離方法*24第三節(jié)提取分離方法

②根據(jù)物質(zhì)分配比不同極性分離

a.液-液萃取法

原理：利用混合物中各單體組分在兩相溶劑中的分配系數(shù)（K）不同而達到分離的方法。溶劑分配法的兩相往往是互相飽和的水相與有機相?；旌衔镏懈鞒煞衷趦上嘀蟹峙湎禂?shù)相差越大，則分離效果越高。1.分配系數(shù)K值:一種溶質(zhì)在兩相溶劑中的分配比。K值在一定的溫度和壓力下為一常數(shù)。

K=CU/CL*24第三節(jié)提取分離方法②根據(jù)物質(zhì)分配比不同極性分離K=*25

第三節(jié)提取分離方法*25第三節(jié)提取分離方法3.分配比與pH：溶劑系統(tǒng)pH的變化影響酸性、堿性、及兩性有機化合物的存在狀態(tài)（游離型或離解型），從而影響在溶劑系統(tǒng)中的分配比。*26游離型——極性小的溶劑離解型——極性大的溶劑

第三節(jié)提取分離方法3.分配比與pH：溶劑系統(tǒng)pH的變化影響酸性、堿性、及兩性有*27一般pH<3，酸性物質(zhì)多呈非離解狀態(tài)（HA）、堿性物質(zhì)則呈離解狀態(tài)（BH+）；pH>12，則酸性物質(zhì)呈離解狀態(tài)（A－）、堿性物質(zhì)以非離解狀態(tài)（B）存在。

第三節(jié)提取分離方法*27一般pH<3，酸性物質(zhì)多呈非離解狀態(tài)（BH+）；pH>方法：

1）簡單萃取法：儀器，實驗室用分液漏斗或下口瓶。一般在水和親脂性有機溶劑中進行，根據(jù)情況，也可用酸水或堿水。天然藥物中成分比較復雜，一般一次萃取分離不出來純品，需要再配合其他方法。由于成分的復雜性及相互作用，萃取中易發(fā)生乳化。破壞乳化的方法有：（1）加熱敷；（2）將乳化層抽濾；（3）長時間放置（24小時以上）。*28

第三節(jié)提取分離方法方法：*28第三節(jié)提取分離方法*29第三節(jié)提取分離方法

2）pH度萃取法：是分離酸性或堿性成分的常用方法。以pH成梯度的酸水溶液依次萃取以親脂性有機溶劑溶解的堿性成梯度的混合生物堿，或者以pH成梯度的堿水溶液依次萃取以親脂性有機溶劑溶解的酸性成梯度的混合酚、酸類成分，使后者分離的方法。

*29第三節(jié)提取分離方法2）pH度萃取法：是分離酸*30

第三節(jié)提取分離方法*30第三節(jié)提取分離方法3）連續(xù)萃取法：采用連續(xù)萃取器萃取。利用兩溶液比重不同自然分層和分散相液滴穿過連續(xù)相溶劑時發(fā)生傳質(zhì)。此法可克服用分液漏斗多次萃取操作的麻煩。*31

流動相溶劑

(比重大)

固定相溶劑

（比重?。〤CD

法的分離過程示意圖

第三節(jié)提取分離方法3）連續(xù)萃取法：采用連續(xù)萃取器萃取。利用兩溶液比重不同自然4）液滴逆流分配法（DCCC法）：是利用流動相形成液滴，通過作為固定相的液柱而達到分離純化的目的。*32

該裝置儀器不易破損，分配用的兩相溶劑不必振蕩，故不易乳化和產(chǎn)生泡沫，特別適用于皂苷類的分離。優(yōu)點：DCCC及HSCCC均可克服因固體載體引起的不可逆吸附消耗，樣品變性污染及色譜峰畸形拖尾等弊病，樣品還可以定量回收；

第三節(jié)提取分離方法4）液滴逆流分配法（DCCC法）：是利用流動相形成液滴，通過*33

第三節(jié)提取分離方法*33第三節(jié)提取分離方法*34第三節(jié)提取分離方法b.反流分布法

c.液滴逆流色譜法

d.高速逆流色譜法

e.GC法

f.LC法:LC分配層析載體主要有---硅膠,硅藻土,纖維素等;有正反相之分;壓力有低、中、高之分;載量有分析、制備之分。*34第三節(jié)提取分離方法b.反流分布法*35第三節(jié)提取分離方法③根據(jù)物質(zhì)吸附性不同極性分離

a.吸附柱色譜

※極性吸附劑（如SiO2,Al2O3...)極性強，吸附力大

※非極性吸附劑

(如活性炭－對非極性化合物的吸附力強(洗脫時洗脫力隨洗脫劑的極性降低而增大)。

化合物的極性大小依化合物的官能團的極性大小而定;

溶劑的極性大小可按其介電常數(shù)()大小排列（極性漸大>）:

己烷

苯

無水乙醚

CHCl3AcOEt

乙

甲醇

水1.88

2.29

4.47

5.20

6.11

26.031.2

81.0*35第三節(jié)提取分離方法③根據(jù)物質(zhì)吸附性不同極性分離*36化合物極性及其強弱判斷極性是表示分子中電荷不對稱的程度。⑴官能團極性強弱判斷R－COOHAr－OHR－OH

R'R－NH2,

R－NH－R',

R－N－R”

R'R－CO－N－R”R－CHOR－CO－R'R－CO－OR'R－O－R'R－XR－H大小

第三節(jié)提取分離方法*36化合物極性及其強弱判斷R－COOH大第三節(jié)提*37⑵

化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)

目及排列方式所決定。4

>2

>3

>1

第三節(jié)提取分離方法*37⑵化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)4>2吸附柱色譜法的應用成分的濃縮與精制：活性炭脫色：

除去脂溶性色素從大量稀水溶液中濃縮微量成分：活性炭分離一葉萩堿成分的分離：實際工作應用最多。薄層色譜法（Thin

Layer

Chromatography,TLC)柱色譜法（Column

Chromatography,CC)*38

第三節(jié)提取分離方法吸附柱色譜法的應用*38第三節(jié)提取分離方法薄層色譜法:用途：摸索柱色譜色譜的分離條件鑒定化合物的純度混合物的分離原理：*39

第三節(jié)提取分離方法薄層色譜法:*39第三節(jié)提取分離方法基本操作：薄層板的制備點樣展開顯色：UV燈下觀察；顯色劑顯色計算Rf值*40

第三節(jié)提取分離方法基本操作：*40第三節(jié)提取分離方法注意：

Rf值是化合物的一種物理常數(shù)，即在特定的色譜條件下，同一化合物應具有同Rf值。影響Rf值的主要因素：展開劑化合物結構吸附劑*41

第三節(jié)提取分離方法注意：Rf值是化合物的一種物理常數(shù)，即在*41第柱色譜法：硅膠、氧化鋁柱色譜應注意的問題：吸附劑的用量一般為試樣量的30-60倍（特殊可達100-200倍），色譜柱的徑/高比為（1:15-1:20）裝柱：干法裝柱、濕法裝柱（極性小的溶劑）上樣：干法上樣、濕法上樣（極性小的溶劑）*42

第三節(jié)提取分離方法柱色譜法：*42第三節(jié)提取分離方法洗脫劑的極性增加：梯度洗脫常用溶劑系統(tǒng)：石油醚－丙酮、石油醚－乙酸乙酯、氯仿－甲醇避免發(fā)生化學吸附：合理選用吸附劑及洗脫劑可以利用TLC來選擇柱色譜的色譜系統(tǒng)：Rf:0.2-0.3*43

第三節(jié)提取分離方法洗脫劑的極性增加：梯度洗脫*43第三節(jié)提取分離方法*44第三節(jié)提取分離方法b.氫鍵力吸附 聚酰胺吸附層析--洗脫劑的洗脫力由小到大為:

水>甲醇>丙酮>NaOH液>甲酰胺>尿素水液特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物聚酰胺的性質(zhì)：高分子聚合物，不溶于水和常用有機溶劑，對堿較穩(wěn)定對酸不穩(wěn)定。吸附原理:酰胺羰基與酚類、黃酮類的酚羥基，或酰胺鍵上游離胺基與醌類、脂肪羧酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。含水溶劑中的洗脫規(guī)律：①

形成氫鍵的基團數(shù)目越多，則吸附能力越強,

Rf值越小。*44第三節(jié)提取分離方法b.氫鍵力吸附②

成鍵位置對吸附力影響:易形成分子內(nèi)氫鍵，吸附減小,

Rf值增大。*45

第三節(jié)提取分離方法②成鍵位置對吸附力影響:易形成分子內(nèi)氫鍵，吸附減小,Rf*46③分子內(nèi)芳香化程度高，吸附作用增強，

Rf值減小。

第三節(jié)提取分離方法*46③分子內(nèi)芳香化程度高，吸附作用增強，Rf值減小。④

苷元相同時，Rf值：三糖苷>二糖苷>糖苷>苷元*47

第三節(jié)提取分離方法④苷元相同時，Rf值：三糖苷>二糖苷>糖苷>苷元*47聚酰胺色譜的應用：應用范圍：黃酮類、酚類、蒽醌類的分離，也可用于生物堿、萜類、甾體、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)的分離。但對鞣質(zhì)的吸附特強，近乎不可逆，常用于在提取物中脫去鞣質(zhì)。溶劑系統(tǒng)：含水溶劑系統(tǒng)：各種苷類、糖類、有機酸等水溶性成分的分離，及黃酮苷、苷元的分離。非極性溶液系統(tǒng)：萜類、甾體、黃酮苷元、酚類、醌類等極較弱成分的分離。常用溶劑系統(tǒng)：甲醇－水、乙醇－水、丙酮－水、NaOH溶液*48

第三節(jié)提取分離方法聚酰胺色譜的應用：*48第三節(jié)提取分離方法例：用聚酰胺進行TLC,MeOH-H2O為洗脫劑，試比較下列化合物的Rf

。*493>2>1>

4

第三節(jié)提取分離方法例：用聚酰胺進行TLC,MeOH-H2O為洗脫劑，試比較下列④根據(jù)物質(zhì)分子的大小進行分離

如葡萄糖凝膠(SephadexGandLH-20...）⑤根據(jù)物質(zhì)解離程度不同的分離法 離子交換法： 強酸：

-SO3H

強堿：

-N+(CH3)3Cl-

弱酸：

-CO2H

弱堿：

-NH2(NH,N)*50

第三節(jié)提取分離方法④根據(jù)物質(zhì)分子的大小進行分離*50第三節(jié)提取分離方*51

第四節(jié)

結構研究的方法化合物的純度測定結構研究的主要程序結構研究中采用的主要方法*51第四節(jié)結構研究的方法*52第四節(jié)結構研究的方法化合物的純度測定

方法：檢查有無均勻一致的晶形，有無明確、敏銳的熔點（熔距一般為1~2℃）及色譜法。其中色譜法包括：TLC、PC、GC、HPLC。*52第四節(jié)結構研究的方法化合物的純度測定*53第四節(jié)結構研究的方法結構研究的主要程序

1.初步推斷化合物類型

2.測定分子式，計算不飽和度。

3.確定分子式中含有的官能團，或結構片段，或基本骨架。

4.推斷并確定分子的平面結構

5.推斷并確定分子的主體結構（構型、構象）*53第四節(jié)結構研究的方法結構研究的主要程序*54第四節(jié)結構研究的方法結構研究中采用的主要方法1.確定分子式，計算不飽和度a.元素定量分析配合分子量測定

元素定性分析，如鈉融法，分析化合物中含有幾種元素。

元素定量分析—確定各元素百分含量，根據(jù)倍比定律確定分子中的原子比

分子量測定：冰點下降法、沸點上升法、粘度法、凝膠濾過法及質(zhì)譜法。*54第四節(jié)結構研究的方法結構研究中采用的主要方法*55第四節(jié)結構研究的方法b.同位素豐度比法c.高分辨質(zhì)譜（HR-MS）法

HR-MS還可以給出化合物的精確分子量。從氫核磁共振波譜和碳核磁共振波譜中可直接獲得碳氫的個數(shù)，再結合質(zhì)譜給出的分子量的信息，就可以得到氧的個數(shù)，用這種方法也能確定化合物的分子式。d.不飽和度*55第四節(jié)結構研究的方法b.同位素豐度比法*56第四節(jié)結構研究的方法

2.質(zhì)譜法作用：質(zhì)譜常用于確定分子量，并可求算分子式和提供其它結構信息。特點：

a.適宜測定極性偏小和中等極性的化合物；

b.常規(guī)質(zhì)譜儀價格比較便宜，一些特殊質(zhì)譜儀很昂貴；

c.樣品用量少（只需5～10μg）質(zhì)譜儀*56第四節(jié)結構研究的方法2.質(zhì)譜法質(zhì)譜儀*57第四節(jié)結構研究的方法

3.紅外光譜測定范圍：利用分子中價鍵的伸縮及彎曲振動在4000~625cm-1紅外區(qū)域引起的吸收，而測得的吸收圖譜。其中1600cm-1以上為化合物的特征基團區(qū)，1000-500cm-1為指紋區(qū)。作用：可用于鑒別羥基、氨基、雙鍵、芳環(huán)等特征官能團以及芳環(huán)取代類型。優(yōu)點：任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品均可測定；每種化合物都有紅外吸收；常規(guī)紅外光譜儀價格低廉；樣品用量少（只需5-10μg）傅立葉變換紅外光譜儀*57第四節(jié)結構研究的方法3.紅外光譜傅立葉變換紅外*58第四節(jié)結構研究的方法

4.紫外-可見吸收光譜測定范圍：200~700nm范圍內(nèi)作用：提供基本骨架信息;樣品中雜質(zhì)的測定定量分析特點：液態(tài)樣品才能測定；常規(guī)紫外光譜儀價格低廉；樣品用量少（只需5-10μg）紫外光譜儀*58第四節(jié)結構研究的方法4.紫外-可見吸收光譜紫*59第四節(jié)結構研究的方法生色團產(chǎn)生紫外吸收的不飽和基團，如C=C,C=O,O=N=O等；助色團：其本身是飽和基團（常含有雜原子），它連到生色團上時，能使后者吸收波長變長或吸收強度增加，如-OH,-NH2,-Cl等；深色位移：由于基團取代或溶劑效應，最大吸收波長變長，也叫紅移（redshift）；淺色位移：由于基團取代或溶劑效應，最大吸收波長變短，也叫藍移（blueshift）；*59第四節(jié)結構研究的方法生色團產(chǎn)生紫外吸收的不飽*60第四節(jié)結構研究的方法

5.核磁共振波譜（NMR）核磁共振波譜是化合物分子在磁場中受到另一射頻磁場的照射，當照射場的頻率等于原子核在外磁場的回旋頻率時，有磁距的原子核就會吸收一定的能量產(chǎn)生能級的躍遷，即發(fā)生核磁共振，以吸收峰的頻率對吸收強度作圖所得到的圖譜。核磁共振儀*60第四節(jié)結構研究的方法5.核磁共振波譜（NMR*61第四節(jié)結構研究的方法

1945年，F(xiàn).Bloch和E.M.Purcell幾乎同時發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象，獲得1952年諾貝爾物理獎。

核磁共振：

天然藥物化學成分以有機物為主，分子結構中必然有C、H原子，它們的結合類型、化學環(huán)境不同，均可用NMR測定，是天然化合物結構測定的重要手段。

碳核磁共振（13C-NMR)譜氫核磁共振（1H-NMR)譜*61第四節(jié)結構研究的方法1945年，F(xiàn).Bloch和*62第四節(jié)結構研究的方法氫核磁共振（1H-NMR)譜：化學位移范圍：在0～20ppm三大要素：化學位移(ppm)、偶合常數(shù)(J)及峰面積。靈敏度高，樣品用量少（1～5mg），測試時間短碳核磁共振（13C-NMR)譜：化學位移范圍：在0～250ppm要素：化學位移(ppm)靈敏度較低，樣品用量較多（5～20mg），測試時間長*62第四節(jié)結構研究的方法氫核磁共振（1H-NMR)譜：2023/1/2四川理工學院——神經(jīng)生物學Thanks！2022/12/12四川理工學院——神經(jīng)生物學Thanks！第一章總論主講：陳欲云E-mail：chenyuyun@

第一章總論主講：陳欲云*65

第一章總論第一節(jié)緒論第二節(jié)生物合成第三節(jié)提取分離的方法第四節(jié)結構研究的方法*2第一章總論第一節(jié)緒論抗腫瘤藥物抗腫瘤藥物抗菌藥物抗菌藥物天然藥物化學選用人民衛(wèi)生出版社，吳立軍主編，第六版教材45學時考試課包括十一章內(nèi)容，其中第十一章自學考核方式：平時成績40%+60%卷面成績平時成績：出勤+文獻匯報50%+作業(yè)50%天然藥物化學第一章總論1.掌握：天然藥物常用的提取方法和分離方法；各類吸附劑的特點及分離化合物的基本原理及其影響因素；1H-NMR、13C-NMR譜特征及其解析方法。2.熟悉：天然藥物化學研究范圍和課程的學習重點；各類化合物的生物合成途徑。3.了解：常見二維核磁共振譜的分類及應用；ORD譜的應用范圍和八區(qū)律的使用方法；天然藥物化學的發(fā)展簡史及其最新研究進展。第一章總論1.掌握：天然藥物常用的提取方法和分離方法；*70

第一章總論第一節(jié)緒論第二節(jié)生物合成第三節(jié)提取分離的方法第四節(jié)結構研究的方法*7第一章總論第一節(jié)緒論*71

第一節(jié)緒論

天然藥物化學是藥物化學的一個分支學科。它主要用現(xiàn)代科學理論和技術方法研究天然藥物中化學成分的一門學科；具體內(nèi)容包括主要類型的天然藥物的化學成分的結構特點、物理化學性質(zhì)、提取分離方法、結構測定等。

天然藥物來源:植物（為主）、動物、礦物、微生物等天然藥物中的活性成分是其藥效的物資基礎。一、定義*8第一節(jié)緒論天然藥物化學*72

第一節(jié)緒論*9第一節(jié)緒論

第一節(jié)緒論第一節(jié)緒論曲克蘆丁：3'，4'7-三[0-(2-羥乙基)-5羥基黃酮-3]-蕓香苷

第一節(jié)緒論曲克蘆?。旱谝还?jié)緒論*751769年，舍勒酒石鈣鹽酒石酸苯甲酸（1775）、乳酸（1780）、蘋果酸（1785）、沒食子酸（1786）1575年，《醫(yī)學入門》記載，用發(fā)酵法從五倍子中得到?jīng)]食子酸的過程。

第一節(jié)緒論二、天然藥物化學的簡要發(fā)展歷程*121769年，舍勒第一節(jié)緒論二、天然藥物化學*76天然藥物化學的發(fā)展離不開現(xiàn)代科學技術的進步1804年-1806年發(fā)現(xiàn)嗎啡，1925年提出正確結構，1952年人工合成，耗時150年

第一節(jié)緒論*13天然藥物化學的發(fā)展離不開現(xiàn)代科學技術的進步1804年-*77

近30多年的科學技術進步，特別是將波譜解析方法（NMR、MS、IR、UV）用于推導化合物的結構，甚至用X－晶體衍射來確定化合物結構的發(fā)展，以及分離手段的進步，天然藥化的發(fā)展速度大為加快，發(fā)現(xiàn)的新化合物數(shù)目大為增加，微量成分、水溶性成分的分離、提純；穩(wěn)定性差的活性物資的分離等也不再是難題了。天然藥物化學本身也已不再是原先的分離提取、結構鑒定，而是逐步發(fā)展成生測指導下的分離提取、結構鑒定，及半合成修飾和全合成緊密結合的一門學科。

第一節(jié)緒論*14近30多年的科學技術進步，特別是將波譜解析*78

第三章

提取分離方法1)提取前文獻查閱綜述和藥材生藥鑒定2)提取方法粉碎成粗粉①有機溶劑法和水提法

原理：根據(jù)“相似相溶”原理，選擇適當溶劑根據(jù)溶劑法分類：

a.浸漬法（常溫或低溫）

b.滲漉法

c.煎煮法

d.回流提取法

e.連續(xù)回流提取法

f.超臨界流體萃取技術

g.超聲波提取技術*15第三章提取分離方法1)提取前文獻查閱綜述和藥*79第三節(jié)提取分離方法索氏提取器*16第三節(jié)提取分離方法索氏提取器*80第三節(jié)提取分離方法超臨界流體萃取技術

原理：超臨界流體對脂肪酸、植物堿、醚類、酮類、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分依次萃取出來。

超臨界流體是指當一種物質(zhì)處于臨界溫度和臨界壓力以上的狀態(tài)下，形成既非液體又非氣體的單一狀態(tài)，稱為“SF”。此時其流體密度近似液體、黏度近似氣體，其擴散力比液體大增，介電常數(shù)也隨壓力增加而增加。其浸透性優(yōu)于液體，因而比液體有更佳的溶解力，有利于溶質(zhì)的萃取，特別是性質(zhì)不穩(wěn)定、易熱分解的物質(zhì)的提取。*17第三節(jié)提取分離方法超臨界流體萃取技術*81第三節(jié)提取分離方法

常見的SF：有二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。其中最常用的為二氧化碳。

二氧化碳的特點：臨界溫度接近室溫（Tc=31.3℃），臨界壓力也較低（Pc=7.37Mpa），無色、無毒、無味，不易燃，化學惰性，廉價，易制成高純度氣體。故在SFE中最常用。

二氧化碳-超臨界流體的溶解能力規(guī)律：在超臨界狀態(tài)下，CO2對不同溶質(zhì)的溶解能力差別很大。其取決于溶質(zhì)的極性、沸點、分子量。

(1)對親脂性、低沸點成分溶解能力強，如揮發(fā)油、烴類、醚類、酯類等。

(2)成分極性基團（如OH、COOH）越多，越難提取。如糖類、氨基酸的萃取壓力要4×104Pa以上。

(3)成分分子量越大，越難提取。*18第三節(jié)提取分離方法常見的SF：有二氧化碳、一*82超聲波逆流提取機組

第三節(jié)提取分離方法*19超聲波逆流提取機組第三節(jié)提取分離方法*83第三節(jié)提取分離方法②水蒸氣蒸餾法適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸汽蒸餾而不被破壞、難溶或不溶于水的成分的提取，如揮發(fā)油、小分子的香豆素類小分子的醌類成分。

③升華法固體物質(zhì)受熱不經(jīng)過熔融，直接汽化，遇冷后又凝固為固體化合物，稱為升華。中草藥中有一些成分具有升華的性質(zhì)，可以利用升華法直接自中草藥中提取出來。如樟腦、咖啡因。*20第三節(jié)提取分離方法②水蒸氣蒸餾法3)分離純化法①根據(jù)物質(zhì)溶解度的不同進行分離

1)溫度不同,溶解度不同（結晶、重結晶）原理:

一個固體成分達到一定純度，在某種條件下就會有結晶析出。溶劑的選擇：對所需成分加熱時溶解度大，遇冷時溶解度?。欢s質(zhì)冷熱均不溶或均溶于該溶劑。

*84

第三節(jié)提取分離方法3)分離純化法*21第三節(jié)提取分離方法2)改變?nèi)芤旱臉O性去雜a.通過加入另一種溶劑以改變?nèi)軇┑臉O性，使一部分物質(zhì)沉淀析出，從而實現(xiàn)分離。如：水提醇沉法水/醇法：除去糖類，蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)。醇/水法：除去樹脂，葉綠素等水不溶性雜質(zhì)。醇/醚法和醇/丙酮法：可使皂苷成分沉淀析出，而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留在母液中3)酸堿法（生物堿酸提堿沉淀，黃酮堿提酸沉淀）b.酸性、堿性或兩性化合物，通過加入酸或堿來調(diào)節(jié)溶劑的pH值，改變分子的存在狀態(tài)（游離型或離解型），從而改變?nèi)芙舛榷鴮崿F(xiàn)分離出，而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留在母液中。*85

第三節(jié)提取分離方法2)改變?nèi)芤旱臉O性去雜*22第三節(jié)提取分離方法4)沉淀法酸性或堿性化合物通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類等沉淀析出而實現(xiàn)分離。如生物堿加入有機酸可生成不溶于水的有機酸鹽沉淀，酸性化合物可加入鈣鹽、鉛鹽、鋇鹽等生成不溶性的沉淀。酸性：鉛鹽（醋酸鉛）、鈣鹽、鋇鹽。堿性：苦味酸鹽、苦酮酸鹽、磷鉬酸鹽、雷氏鹽等*86

第三節(jié)提取分離方法4)沉淀法*23第三節(jié)提取分離方法*87第三節(jié)提取分離方法

②根據(jù)物質(zhì)分配比不同極性分離

a.液-液萃取法

原理：利用混合物中各單體組分在兩相溶劑中的分配系數(shù)（K）不同而達到分離的方法。溶劑分配法的兩相往往是互相飽和的水相與有機相?；旌衔镏懈鞒煞衷趦上嘀蟹峙湎禂?shù)相差越大，則分離效果越高。1.分配系數(shù)K值:一種溶質(zhì)在兩相溶劑中的分配比。K值在一定的溫度和壓力下為一常數(shù)。

K=CU/CL*24第三節(jié)提取分離方法②根據(jù)物質(zhì)分配比不同極性分離K=*88

第三節(jié)提取分離方法*25第三節(jié)提取分離方法3.分配比與pH：溶劑系統(tǒng)pH的變化影響酸性、堿性、及兩性有機化合物的存在狀態(tài)（游離型或離解型），從而影響在溶劑系統(tǒng)中的分配比。*89游離型——極性小的溶劑離解型——極性大的溶劑

第三節(jié)提取分離方法3.分配比與pH：溶劑系統(tǒng)pH的變化影響酸性、堿性、及兩性有*90一般pH<3，酸性物質(zhì)多呈非離解狀態(tài)（HA）、堿性物質(zhì)則呈離解狀態(tài)（BH+）；pH>12，則酸性物質(zhì)呈離解狀態(tài)（A－）、堿性物質(zhì)以非離解狀態(tài)（B）存在。

第三節(jié)提取分離方法*27一般pH<3，酸性物質(zhì)多呈非離解狀態(tài)（BH+）；pH>方法：

1）簡單萃取法：儀器，實驗室用分液漏斗或下口瓶。一般在水和親脂性有機溶劑中進行，根據(jù)情況，也可用酸水或堿水。天然藥物中成分比較復雜，一般一次萃取分離不出來純品，需要再配合其他方法。由于成分的復雜性及相互作用，萃取中易發(fā)生乳化。破壞乳化的方法有：（1）加熱敷；（2）將乳化層抽濾；（3）長時間放置（24小時以上）。*91

第三節(jié)提取分離方法方法：*28第三節(jié)提取分離方法*92第三節(jié)提取分離方法

2）pH度萃取法：是分離酸性或堿性成分的常用方法。以pH成梯度的酸水溶液依次萃取以親脂性有機溶劑溶解的堿性成梯度的混合生物堿，或者以pH成梯度的堿水溶液依次萃取以親脂性有機溶劑溶解的酸性成梯度的混合酚、酸類成分，使后者分離的方法。

*29第三節(jié)提取分離方法2）pH度萃取法：是分離酸*93

第三節(jié)提取分離方法*30第三節(jié)提取分離方法3）連續(xù)萃取法：采用連續(xù)萃取器萃取。利用兩溶液比重不同自然分層和分散相液滴穿過連續(xù)相溶劑時發(fā)生傳質(zhì)。此法可克服用分液漏斗多次萃取操作的麻煩。*94

流動相溶劑

(比重大)

固定相溶劑

（比重?。〤CD

法的分離過程示意圖

第三節(jié)提取分離方法3）連續(xù)萃取法：采用連續(xù)萃取器萃取。利用兩溶液比重不同自然4）液滴逆流分配法（DCCC法）：是利用流動相形成液滴，通過作為固定相的液柱而達到分離純化的目的。*95

該裝置儀器不易破損，分配用的兩相溶劑不必振蕩，故不易乳化和產(chǎn)生泡沫，特別適用于皂苷類的分離。優(yōu)點：DCCC及HSCCC均可克服因固體載體引起的不可逆吸附消耗，樣品變性污染及色譜峰畸形拖尾等弊病，樣品還可以定量回收；

第三節(jié)提取分離方法4）液滴逆流分配法（DCCC法）：是利用流動相形成液滴，通過*96

第三節(jié)提取分離方法*33第三節(jié)提取分離方法*97第三節(jié)提取分離方法b.反流分布法

c.液滴逆流色譜法

d.高速逆流色譜法

e.GC法

f.LC法:LC分配層析載體主要有---硅膠,硅藻土,纖維素等;有正反相之分;壓力有低、中、高之分;載量有分析、制備之分。*34第三節(jié)提取分離方法b.反流分布法*98第三節(jié)提取分離方法③根據(jù)物質(zhì)吸附性不同極性分離

a.吸附柱色譜

※極性吸附劑（如SiO2,Al2O3...)極性強，吸附力大

※非極性吸附劑

(如活性炭－對非極性化合物的吸附力強(洗脫時洗脫力隨洗脫劑的極性降低而增大)。

化合物的極性大小依化合物的官能團的極性大小而定;

溶劑的極性大小可按其介電常數(shù)()大小排列（極性漸大>）:

己烷

苯

無水乙醚

CHCl3AcOEt

乙

甲醇

水1.88

2.29

4.47

5.20

6.11

26.031.2

81.0*35第三節(jié)提取分離方法③根據(jù)物質(zhì)吸附性不同極性分離*99化合物極性及其強弱判斷極性是表示分子中電荷不對稱的程度。⑴官能團極性強弱判斷R－COOHAr－OHR－OH

R'R－NH2,

R－NH－R',

R－N－R”

R'R－CO－N－R”R－CHOR－CO－R'R－CO－OR'R－O－R'R－XR－H大小

第三節(jié)提取分離方法*36化合物極性及其強弱判斷R－COOH大第三節(jié)提*100⑵

化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)

目及排列方式所決定。4

>2

>3

>1

第三節(jié)提取分離方法*37⑵化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)4>2吸附柱色譜法的應用成分的濃縮與精制：活性炭脫色：

除去脂溶性色素從大量稀水溶液中濃縮微量成分：活性炭分離一葉萩堿成分的分離：實際工作應用最多。薄層色譜法（Thin

Layer

Chromatography,TLC)柱色譜法（Column

Chromatography,CC)*101

第三節(jié)提取分離方法吸附柱色譜法的應用*38第三節(jié)提取分離方法薄層色譜法:用途：摸索柱色譜色譜的分離條件鑒定化合物的純度混合物的分離原理：*102

第三節(jié)提取分離方法薄層色譜法:*39第三節(jié)提取分離方法基本操作：薄層板的制備點樣展開顯色：UV燈下觀察；顯色劑顯色計算Rf值*103

第三節(jié)提取分離方法基本操作：*40第三節(jié)提取分離方法注意：

Rf值是化合物的一種物理常數(shù)，即在特定的色譜條件下，同一化合物應具有同Rf值。影響Rf值的主要因素：展開劑化合物結構吸附劑*104

第三節(jié)提取分離方法注意：Rf值是化合物的一種物理常數(shù)，即在*41第柱色譜法：硅膠、氧化鋁柱色譜應注意的問題：吸附劑的用量一般為試樣量的30-60倍（特殊可達100-200倍），色譜柱的徑/高比為（1:15-1:20）裝柱：干法裝柱、濕法裝柱（極性小的溶劑）上樣：干法上樣、濕法上樣（極性小的溶劑）*105

第三節(jié)提取分離方法柱色譜法：*42第三節(jié)提取分離方法洗脫劑的極性增加：梯度洗脫常用溶劑系統(tǒng)：石油醚－丙酮、石油醚－乙酸乙酯、氯仿－甲醇避免發(fā)生化學吸附：合理選用吸附劑及洗脫劑可以利用TLC來選擇柱色譜的色譜系統(tǒng)：Rf:0.2-0.3*106

第三節(jié)提取分離方法洗脫劑的極性增加：梯度洗脫*43第三節(jié)提取分離方法*107第三節(jié)提取分離方法b.氫鍵力吸附 聚酰胺吸附層析--洗脫劑的洗脫力由小到大為:

水>甲醇>丙酮>NaOH液>甲酰胺>尿素水液特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物聚酰胺的性質(zhì)：高分子聚合物，不溶于水和常用有機溶劑，對堿較穩(wěn)定對酸不穩(wěn)定。吸附原理:酰胺羰基與酚類、黃酮類的酚羥基，或酰胺鍵上游離胺基與醌類、脂肪羧酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。含水溶劑中的洗脫規(guī)律：①

形成氫鍵的基團數(shù)目越多，則吸附能力越強,

Rf值越小。*44第三節(jié)提取分離方法b.氫鍵力吸附②

成鍵位置對吸附力影響:易形成分子內(nèi)氫鍵，吸附減小,

Rf值增大。*108

第三節(jié)提取分離方法②成鍵位置對吸附力影響:易形成分子內(nèi)氫鍵，吸附減小,Rf*109③分子內(nèi)芳香化程度高，吸附作用增強，

Rf值減小。

第三節(jié)提取分離方法*46③分子內(nèi)芳香化程度高，吸附作用增強，Rf值減小。④

苷元相同時，Rf值：三糖苷>二糖苷>糖苷>苷元*110

第三節(jié)提取分離方法④苷元相同時，Rf值：三糖苷>二糖苷>糖苷>苷元*47聚酰胺色譜的應用：應用范圍：黃酮類、酚類、蒽醌類的分離，也可用于生物堿、萜類、甾體、糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)的分離。但對鞣質(zhì)的吸附特強，近乎不可逆，常用于在提取物中脫去鞣質(zhì)。溶劑系統(tǒng)：含水溶劑系統(tǒng)：各種苷類、糖類、有機酸等水溶性成分的分離，及黃酮苷、苷元的分離。非極性溶液系統(tǒng)：萜類、甾體、黃酮苷元、酚類、醌類等極較弱成分的分離。常用溶劑系統(tǒng)：甲醇－水、乙醇－水、丙酮－水、NaOH溶液*111

第三節(jié)提取分離方法聚酰胺色譜的應用：*48第三節(jié)提取分離方法例：用聚酰胺進行TLC,MeOH-H2O為洗脫劑，試比較下列化合物的Rf

。*1123>2>1>

4

第三節(jié)提取分離方法例：用聚酰胺進行TLC,MeOH-H2O為洗脫劑，試比較下列④根據(jù)物質(zhì)分子的大小進行分離

如葡萄糖凝膠(SephadexGandLH-20...）⑤根據(jù)物質(zhì)解離程度不同的分離法 離子交換法： 強酸：

-SO3H

強堿：

-N+(CH3)3Cl-

弱酸：

-CO2H

弱堿：

-NH2(NH,N)*113

第三節(jié)提取分離方法④根據(jù)物質(zhì)分子的大小進行分離*50第三節(jié)提取分離方*114

第四節(jié)

結構研究的方法化合物的純度測定結構研究的主要程序結構研究中采用的主要方法*51第四節(jié)結構研究的方法*115第四節(jié)結構研究的方法化合物的純度測定

方法：檢查有無均勻一致的晶形，有無明確、敏銳的熔點（熔距一般為1~2℃）及色譜法。其中色譜法包括：TLC、PC、GC、HPLC。*52第四節(jié)結構研究的方法化合物的純度測定*116第四節(jié)結構研究的方法結構研究的主要程序

1.初步推斷化合物類型

2.測定分子式，計算不飽和度。

3.確定分子式中含有的官能團，或結構片段，或基本骨架。

4.推斷并確定分子的平面結構

5.推斷并確定分子的主