天然藥物化學(xué) 總論

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）砒霜牛黃朱砂硫化汞,HgS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(yùn)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(diǎn)、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.藥物化學(xué)（MedicinalChemistry）：合成藥物、構(gòu)效關(guān)系2.植物生理學(xué)（PlantPhysiology）：活性成分的生合成途徑。3.中藥化學(xué)（ChemistryofTCM）：中藥中含有的化學(xué)成分第一節(jié)緒論四、基本概念1.有效成分:天然藥物中具有一定的生物活性、能代表天然藥物臨床療效的單一化合物。2.生物活性成分：經(jīng)過藥效試驗(yàn)或生物活性實(shí)驗(yàn)，證明對機(jī)體有一定生理活性的成分。3.有效部位：為混合物，臨床有效。如人參總皂苷。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(jī)理；2.改進(jìn)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(xiàn)：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)成分分類三萜皂苷皂苷甾體皂苷（中性）強(qiáng)心苷

3.揮發(fā)油第一節(jié)緒論七、化學(xué)成分分類4.有機(jī)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(jī)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(jī)成分本章內(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)研究法第二節(jié)生物合成一、基本概念一次代謝過程：對維持植物生命活動來說是不可缺少的過程，且?guī)缀醮嬖谟谒械木G色植物中，故習(xí)慣上稱之為一次代謝過程。一次代謝產(chǎn)物：糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等對植物機(jī)體生命活動來說不可缺少的物質(zhì)。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（AA－MA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（extractionwithsolvent）

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（30~60℃、60~90℃）<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水

第三節(jié)提取分離方法一、提取法理想溶劑（idealsolvents）：（1）對有效成分溶解度大；（2）對無效成分溶解度??；（3）與有效成分不起化學(xué)反應(yīng)；（4）安全，成本低，易得。

多種成分之間存在助溶作用，常用小極性溶劑脫脂，然后再使用溶劑法提取。如：脫葉綠素等第三節(jié)提取分離方法一、提取法滲漉法裝置圖

1)冷提：適用于受熱不穩(wěn)定的成分。浸漬法(Maceration)

滲漉法（Percolation）優(yōu)點(diǎn)：適用于熱敏物質(zhì)，操作簡單缺點(diǎn)：提取效率低，溶劑用量大第三節(jié)提取分離方法一、提取法2)熱提：煎煮法（Decoction）

回流提取法（Refluxing）

連續(xù)回流提取法（ContinuousRefluxing）第三節(jié)提取分離方法一、提取法3)超臨界流體萃取法（supercriticalfluidextraction)

利用溶劑在超臨界條件下特殊的流體性能對樣品進(jìn)行提取，為20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種提取方法。

穩(wěn)定的純物質(zhì)都可以有超臨界狀態(tài)（化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在達(dá)到臨界溫度不會分解）。

用這種技術(shù)提取芳香揮發(fā)油，具有防止氧化、熱解及提高品質(zhì)的突出優(yōu)點(diǎn)。常用CO2，NO2、

乙烷、丙烷等，無色、無毒、無味，不易燃，化學(xué)惰性，價廉。優(yōu)點(diǎn)：提取效率高；成分不被破壞（不需加熱）；無殘留溶劑；可選擇性分離。第三節(jié)提取分離方法一、提取法4)超聲提取法（ultrasonicextraction)為物理過程，無化學(xué)反應(yīng)，生物活性不減。大能量的超聲波產(chǎn)生的極大壓力造成植物物細(xì)胞壁及整個生物體破裂，胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解。實(shí)驗(yàn)室用小型超聲儀第三節(jié)提取分離方法一、提取法5)微波提取法（microwaveextraction）具有穿透力強(qiáng)、選擇性高、加熱效率高等顯著特點(diǎn)，而且其操作簡便、快速、節(jié)能、高效。缺點(diǎn)：工業(yè)化設(shè)備少、成分變化、生物活性變化。工業(yè)生產(chǎn)用微波提取罐第三節(jié)提取分離方法一、提取法2.水蒸氣蒸餾法（water-steamdistillation

）

提取具有揮發(fā)性，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞的成分，如揮發(fā)油。第三節(jié)提取分離方法一、提取法3.升華法（sublimation）

用于具有升華性的成分提取，如部分香豆素，蒽醌，樟腦等。第三節(jié)提取分離方法二、分離法1.根據(jù)溶解度差別進(jìn)行分離結(jié)晶法（純化時常用）條件：濃度；合適的溶劑；沉淀法：a溶劑沉淀法：改變極性，如水提醇沉法b酸堿沉淀法：改變pH，處理酸、堿、兩性成分；c沉淀試劑法：如鉛鹽沉淀法，酸性、酚性成分加中性PbAc2，形成沉淀。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(jìn)行分離2.1影響分離的因素①分配系數(shù)KK=CU/CL（CU,CL被分離物質(zhì)在上相和下相中濃度）②分離因子β

β=KA/KBKA>KB,

根據(jù)β值的大小可決定分離采用的方法:β≥100，簡單的一次萃取，可基本分離.100＞β≥10，約10次以上萃取。β≤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(jìn)行分離2.1影響分離的因素③pH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(jìn)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(diǎn)：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)在兩相溶劑中的分配比不同進(jìn)行分離2.2液-液萃取分離常用方法0123n

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(jìn)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(jī)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(jìn)行分離2.3液-液分配柱色譜①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(dá)17%），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(jìn)行分離2.3液-液分配柱色譜②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(jìn)行分離2.3液-液分配柱色譜②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。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(jìn)行分離2.3液-液分配柱色譜③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(jìn)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)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)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(jìn)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(qiáng)

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(jìn)行分離——吸附色譜法3.2硅膠、氧化鋁：①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(qiáng)，Rf值小，洗脫難，后被洗脫下來。官能團(tuán)極性大小相對一般排列順序：-COOH>Ar-OH>R-OH>R-NH2,RNHR',RNR'R">R-CO-NR'R">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(jìn)行分離——吸附色譜法3.2硅膠、氧化鋁：②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(qiáng).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(jìn)行分離——吸附色譜法3.3活性炭——非極性吸附劑①吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系被分離物質(zhì)極性越小，吸附越牢固。②洗脫力與溶劑的關(guān)系100%醇>含水醇>H2O③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(jìn)行分離——吸附色譜法3.4聚酰胺(Polyamide)色譜法是由己