天然產(chǎn)物化學(xué)-第1章 總論

天然產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)特征理化性質(zhì)生理活性提取別離結(jié)構(gòu)鑒定第一章

總論理解天然藥物化學(xué)的相關(guān)概念；了解主要的生物合成途徑的類型；掌握常用的提取別離方法的原理和應(yīng)用；熟悉結(jié)構(gòu)研究的主要程序；掌握常用的結(jié)構(gòu)研究方法的根本原理，會(huì)分析實(shí)例。<本章要求>一、相關(guān)概念天然產(chǎn)物有效成分一次代謝和二次代謝第一節(jié)緒論1、醋酸-丙二酸途徑〔AA-MA〕二、主要的生物合成途徑：萜類、甾類脂肪酸類、酚類、蒽酮類2、甲戊二羥酸途徑〔MVA〕5、復(fù)合途徑3、桂皮酸及莽草酸途徑二、主要的生物合成途徑：苯丙素類、香豆素類、木質(zhì)素類、木脂體、黃酮類4、氨基酸途徑生物堿類一、提取方法〔一〕溶劑提取法1、理想溶劑：有效成分溶解性大，無效成分溶解性小，與有效成分不起化學(xué)反響；平安、本錢低；第二節(jié)提取別離方法2.常用溶劑〔一〕溶劑提取法水親水性有機(jī)溶劑：甲醇、乙醇、丙酮親脂性有機(jī)溶劑：石油醚、飽和烷烴假設(shè)要提取不同極性的成分，可選擇極性遞增的溶劑依次提取。3、提取方法：浸漬法滲漉法〔一〕溶劑提取法煎煮法回流提取法適用于具揮發(fā)性，可隨水蒸汽蒸餾而不被破壞的成分?！捕乘魵庹麴s法一、提取方法〔三〕升華法利用溶劑在超臨界條件下特殊的流體性能對(duì)樣品進(jìn)行提取?！菜摹吵R界流體提取法一、提取方法與液體相近的密度和溶解度與氣體相近的粘度和擴(kuò)散系數(shù)流體結(jié)晶與重結(jié)晶改變混合溶劑極性改變?nèi)芤簆H值參加沉淀試劑二、別離方法〔一〕傳統(tǒng)別離方法1、根據(jù)溶解度2、分餾法3、透析法4、鹽析法5、其他〔一〕傳統(tǒng)別離方法〔二〕色譜別離方法利用混合物中各組分之間的理化性質(zhì)差異，在流動(dòng)相與固定相兩相中具有不同的分配系數(shù)而被別離。別離的根底是組分的向前差速遷移。②別離因子：表示別離難易β=KA/KB〔KA>KB〕1、根據(jù)物質(zhì)在兩相中分配比差異〔分配色譜〕⑴液-液萃取法①分配系數(shù)：

K=C上/C下假設(shè)酸性物質(zhì)完全解離pH≌pKa+2假設(shè)酸性物質(zhì)完全游離pH≌pKa-2⑴液-液萃取法③pH與存在狀態(tài)：0123流動(dòng)相pq001pq01p22pq2q2123⑵逆流分溶法〔CCD〕含量分布服從二項(xiàng)式：〔p+q)N轉(zhuǎn)移N次后，第r號(hào)管中含量：管號(hào)01234A0.1980.3950.2960.0990.012B0.0120.0980.2960.3950.198問：K值大的組分移動(dòng)快還是小的組分移動(dòng)快？例：假設(shè)混合樣品中有組分A、B，KA=2,KB=0.5，轉(zhuǎn)移4次后A、B的濃度最頂峰分別在幾號(hào)管中？將兩相溶劑中的一相涂覆在硅膠等多孔載體上，作為固定相，填充于色譜柱中，用流動(dòng)相洗柱。〔3〕液-液分配柱色譜HPLC參數(shù)物理吸附：硅膠、氧化鋁、活性炭化學(xué)吸附半化學(xué)吸附：聚酰胺2、根據(jù)物質(zhì)吸附力差異〔吸附色譜〕〔1〕物理吸附①根本規(guī)律：相似者易于吸附極性吸附劑：極性物質(zhì)易被吸附溶劑極性增強(qiáng)，溶質(zhì)吸附減弱非極性吸附劑：非極性物質(zhì)易被吸附溶劑極性減弱，溶質(zhì)吸附減弱官能團(tuán)極性；極性官能團(tuán)數(shù)目多，極性大；溶劑介電常數(shù)越大，極性越強(qiáng)?！?〕物理吸附②支配吸附過程的主要因素：極性吸附劑為樣品量的30~60倍；盡量選用極性小的溶劑裝柱；洗脫劑宜逐步增加；注意防止化學(xué)吸附。〔1〕物理吸附③吸附柱層析④薄層層析前沿原點(diǎn)l0l2l1〔2〕半化學(xué)吸附：聚酰胺①吸附原理：氫鍵作用②在含水溶劑中的吸附規(guī)律:a.可形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目多，吸附強(qiáng)；>>②在含水溶劑中的吸附規(guī)律:b.形成分子內(nèi)氫鍵，吸附減弱；>>②在含水溶劑中的吸附規(guī)律:c.分子中芳香化程度高，吸附增強(qiáng)；>水<甲醇<丙酮<氫氧化鈉水溶液<甲酰胺<二甲基酰胺<尿素水溶液③溶劑對(duì)吸附的影響3、根據(jù)分子量大小差異〔凝膠色譜〕3、凝膠色譜sephadexG：只適于在水中應(yīng)用sephadexLH-20：水、有機(jī)溶劑均適用；分子篩和分配作用。4、根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行別離(離子交換色譜〕陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂原理：X++RSO3-

H+→

RSO3-X++H+RSO3-X+

+NH4+OH-→

RSO3-NH4++XOH4、根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行別離(離子交換色譜〕應(yīng)用：別離不同電荷離子別離相同電荷離子4、根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行別離(離子交換色譜〕洗脫劑：陽離子——氨水、吡啶等緩沖液陰離子——醋酸、枸櫞酸、磷酸緩沖液等<習(xí)題>1、從植物中依次提取不同極性的成分，對(duì)于乙醇、乙酸乙酯、乙醚、水四種溶劑，應(yīng)采取怎樣的提取順序？說明理由。2、某混合試樣A、B、C三組分的分配系數(shù)分別為440、480及520，請(qǐng)問三組分在吸附薄層上Rf值的大小順序如何？說明理由。<習(xí)題>3、某植物水提液含中性、酸性、堿性、兩性化合物假設(shè)干。通過離子交換樹脂能基本分離：流出液〔C〕水提液強(qiáng)酸性樹脂流出液被吸附物流出液〔A〕被吸附物被吸附物稀NaOHHCl強(qiáng)堿性樹脂〔B〕〔D〕①NH4OH②強(qiáng)堿性樹脂第三節(jié)結(jié)構(gòu)研究方法物理常數(shù)：mp，[α]DTLC〔PC〕：三種展開系統(tǒng)均為單一斑點(diǎn)GC，HPLC一、純度鑒定初步推斷化合物類型測(cè)定分子式結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)驗(yàn)證確定分子主體結(jié)構(gòu)測(cè)定物理常數(shù)，進(jìn)行鑒別反響，文獻(xiàn)調(diào)研。元素分析，分子量測(cè)定UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS綜合分析，化學(xué)溝通CD、ORD、2D-NMR、X-射線衍射二、結(jié)構(gòu)研究的主要程序二、結(jié)構(gòu)研究的主要方法〔一〕紫外光譜有機(jī)分子吸收紫外光〔200~400nm〕后產(chǎn)生電子躍遷而形成的吸收光譜。特征參數(shù)：λmax，ε〔E〕常用術(shù)語：生色團(tuán)助色團(tuán)〔一〕紫外光譜應(yīng)用：推斷化合物骨架類型：共軛體系定量測(cè)定：Beer定律〔二〕紅外光譜有機(jī)分子吸收紅外光后產(chǎn)生振動(dòng)能級(jí)躍遷，伴隨著轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷而形成的吸收光譜。特征參數(shù)：σ〔cm-1)(三〕核磁共振波譜(NMR)原子核在磁場(chǎng)中吸收一定頻率的無線電波〔60cm-300m〕而發(fā)生核自旋能級(jí)躍遷的現(xiàn)象，稱為核磁共振。核磁共振信號(hào)強(qiáng)度對(duì)照射頻率〔或磁場(chǎng)強(qiáng)度〕作圖，所得圖譜稱為核磁共振波譜。1、核磁共振根本原理原子核是帶正電的微?！灿少|(zhì)子+中子組成〕，大多數(shù)原子核都具有自旋現(xiàn)象。原子核自旋產(chǎn)生核磁矩，其方向服從右手法那么。1、核磁共振根本原理原子核在外磁場(chǎng)的作用下，自旋軸繞盤旋軸〔磁場(chǎng)軸〕進(jìn)動(dòng)。H0H0進(jìn)動(dòng)頻率：

∝H0為磁旋比，是核的常數(shù)。1、核磁共振根本原理

在外加磁場(chǎng)的情況下，原子核的核磁矩在磁場(chǎng)中的取向不是任意的。H01、核磁共振根本原理H0=0EH01、核磁共振根本原理h0共振吸收能級(jí)分裂

E=

··H00m=-1/2m=1/2a．掃場(chǎng)法:改變H0b．掃頻法:改變

0

1、核磁共振根本原理共振吸收的條件：實(shí)現(xiàn)核磁共振的兩種方法：

0=

=·H0RD2、核磁共振氫譜〔1H-NMR〕核H02、1H-NMR

由于屏蔽效應(yīng)，氫核實(shí)受場(chǎng)強(qiáng)改變，核的進(jìn)動(dòng)頻率也相應(yīng)改變。

不同化學(xué)環(huán)境的氫核σ不同，其進(jìn)動(dòng)頻率也不同。σ:

屏蔽常數(shù)δ=(樣-標(biāo)〕/標(biāo)·106(ppm)

δ=(H標(biāo)-H樣〕/H標(biāo)·106(ppm)δ值相對(duì)穩(wěn)定〔1〕化學(xué)位移〔2〕峰面積：以積分曲線高度表示在氫譜中，積分曲線高度與分子中的總H數(shù)相當(dāng)〔3〕偶合與分裂自旋-自旋偶合：核自旋產(chǎn)生的核磁矩間的相互干擾自旋-自旋分裂：由自旋偶合引起的共振峰分裂的現(xiàn)象〔3〕偶合與分裂例：Hb核與外磁場(chǎng)同向，使Ha核實(shí)受磁場(chǎng)增加，相當(dāng)于去屏蔽作用，化學(xué)位移增加〔峰左移〕Hb核與外磁場(chǎng)反向，使Ha核實(shí)受磁場(chǎng)減少，相當(dāng)于屏蔽作用，化學(xué)位移降低〔峰右移〕溶液中兩種類型的分子幾乎相等，因此，Ha核被分裂為兩個(gè)等高度的峰〔未偶合〕①峰形：?jiǎn)畏濉瞫〕二重峰〔d〕三重峰〔t〕四重峰〔q〕多重峰〔m〕裂分后的小峰數(shù)為n+1〔n為干擾核的數(shù)目〕；小峰的面積〔或強(qiáng)度〕比以〔x+1)n二項(xiàng)式展開后各項(xiàng)前的系數(shù)表示；裂分間的距離為偶合常數(shù)〔J〕，用以表示相互干擾的程度，并取決于間隔鍵的距離。②裂分規(guī)律：③偶合普遍存在，分裂不一定發(fā)生〔4〕結(jié)構(gòu)研究可提供的信息：質(zhì)子類型及其化學(xué)環(huán)境；氫分布；核間關(guān)系缺點(diǎn)：不能給出不含H基團(tuán)的信息；對(duì)于含C多的有機(jī)物中化學(xué)環(huán)境相近的烷氫常難鑒別。2、13C-NMR13C的信號(hào)分裂：

H對(duì)13C的偶合影響突出，仍遵守N+1律13C的化學(xué)位移：

幅度寬，約200ppm，信號(hào)重疊少，易識(shí)別。常見13C-NMR類型及特征氫對(duì)碳的偶合全部消失，所有13C信號(hào)均作單峰出現(xiàn)，連有1H的13C信號(hào)強(qiáng)度將會(huì)增加，但季碳因不連H，將表現(xiàn)為弱吸收峰。〔1〕噪音去偶譜〔全氫去偶〕消除某個(gè)或某幾個(gè)氫核的偶合影響，此時(shí)峰形發(fā)生變化的信號(hào)只是與之有偶合關(guān)連的13C信號(hào)?！?〕選擇氫核去偶譜CH3

CH2

CHC〔3〕偏共振去偶譜在13C譜上僅僅顯示出直接與C原子相連的1H核造成的裂分。q

t

ds符合N+1律：〔4〕DEPT:通過改變照射1H核的脈沖寬度〔θ〕或設(shè)定不同的弛豫時(shí)間，使不同類型的13C信號(hào)在圖譜上呈單峰形式分