天然藥物化學(xué)

天然藥物化學(xué)(NaturalMedicinalChemistryorPhytochemistry)

第一節(jié)概述一﹑天然藥物化學(xué)的性質(zhì)：

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。二、天然藥物化學(xué)的研究內(nèi)容：

各類天然藥物的化學(xué)成分(主要是生理活性成分或藥效成分)的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)、提取分離方法、主要類型化學(xué)成分結(jié)構(gòu)測定以及生物合成途徑等。三﹑天然藥物的來源1、植物2、動物3、礦物質(zhì)4、海洋生物四、天然藥物化學(xué)的主要任務(wù)

1.探明天然藥物作為藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的化學(xué)成分及生源途徑。2.研究天然藥物化學(xué)成分的類型、理化性質(zhì)以及提取分離方法。3.研究天然藥物中主要類型的化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定.4.新藥的創(chuàng)制?！鶐讉€術(shù)語:

1.生理活性成分經(jīng)過不同程度的藥效試驗或生物活性實驗，包括體外（invitro）及體內(nèi)（invivo）實驗，證明對機體具有一定生理活性的成分。

※生理活性成分并不一定是真正代表天然藥物臨床療效的有效成分。

2.有效成分（ActiveConstituents):

即單體化合物,具以下特點:

(1).能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示;(2).具有一定的理化常數(shù);(3).具有一定的生理活性.3.有效部位（ActiveExtracts）

具有生理活性的多種化學(xué)成分的混合物

4.無效成分：與有效成分共存的無生理活性的其它成分;※

有效成分與無效成分的概念是相對的.例如:鷓鴣菜中具有驅(qū)蟲作用的是氨基酸;天花粉中起引產(chǎn)作用的是蛋白質(zhì);豬苓具有抗腫瘤作用的是多糖。天然藥物化學(xué)研究的發(fā)展趨勢（1）研究速度大大加快

例如:嗎啡:150年;利血平:4年

（2）研究成果豐富例如:生物堿1952年以前總共950種。1952~1962年1100種；1962~1972年3443種。迄今10000多種。（3）研究工作進入微量與超微量水平

例如：從50萬只蠶蛾中得到12mg有效成分蠶蛾醇.又如:從500kg蠶蛹中才分離出25mg結(jié)晶的蛻皮激素.

（4）結(jié)構(gòu)鑒定水平空前提高

例如：沙?？舅?，平均分子量達(dá)2680，分子式為C129H223N3O54，其中有64個C*

(5)天然藥物的合成研究蓬勃發(fā)展例如：植物抗癌藥物紫杉醇的全合成.

第二節(jié)、天然藥物化學(xué)研究意義1、探索中藥防治疾病的藥效物質(zhì)基礎(chǔ);2、改進傳統(tǒng)藥物劑型,提高臨床療效;3、控制中藥及其制劑的質(zhì)量;4、提供中藥炮制的現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)；5、擴大藥物新資源。5、創(chuàng)制新藥

①從天然藥物中研制開發(fā)新藥（包括先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾與改造、全合成），是學(xué)習(xí)天然藥物化學(xué)的主要目的。②來源于天然的先導(dǎo)化合物很有希望成為治療疑難病癥的新藥;③不少天然活性化合物，因為存在某些缺陷，本身并無直接開發(fā)利用的前途。第三節(jié)

提取分離方法一、中草藥有效成分的提取

目的物為已知成分或已知化學(xué)結(jié)構(gòu)類型者; 文獻跟蹤分離目的物為未知有效成分或有效部位. 活性跟蹤分離（一）常用提取方法

1.升華法①原理：利用某些具有升華性質(zhì)的化合物遇熱汽化上升，遇冷后又凝固的性質(zhì)從藥材中提取該類成分。②適用范圍：具有升華性質(zhì)，而且化學(xué)結(jié)構(gòu)遇熱穩(wěn)定、不易被破壞的化合物。③具有特異性高，所得化學(xué)成分較純.④應(yīng)用范圍窄是該法缺點。⑤操作方法：常壓升華；減壓升華2.水蒸汽蒸餾法：①原理：利用某些揮發(fā)性成分能隨水蒸氣蒸發(fā)的性質(zhì)。②適用范圍：能隨水蒸氣蒸發(fā)而且化學(xué)結(jié)構(gòu)遇熱穩(wěn)定、不易被破壞的的揮發(fā)油、小分子生物堿或酚類化合物。③優(yōu)點：對于具有揮發(fā)性，而且化學(xué)結(jié)構(gòu)遇熱穩(wěn)定、不易被破壞的化合物，該方法特異性高，所得化學(xué)成分較純。3.溶劑提取法①原理：利用天然藥物的化學(xué)成分在特定溶劑中能夠溶解的性質(zhì)。②天然藥物多數(shù)情況下采用溶劑提取法。（二）溶劑提取法1、溶劑選擇的依據(jù)—“相似者相溶”原則；2、常用溶劑（按親水性增加排列如下）：環(huán)己烷～石油醚→苯→乙醚→氯仿→乙酸乙酯→正丁醇→丙酮→乙醇→甲醇→水?！駱O性最大的有機溶劑：甲醇●極性最小的有機溶劑：環(huán)己烷●溶解范圍最廣的有機溶劑：乙醇選擇的溶劑被提取成分石油醚脫脂（脂類、色素、萜類等）苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯甾類、萜和揮發(fā)油、生物堿、各種苷元正丁醇苷乙醇、甲醇蛋白、多糖以外的各類成分水苷、生物堿鹽、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白、糖溶劑選擇與被提取成分對照表3、溶劑選擇的原則①目標(biāo)成分易溶，雜質(zhì)成分難溶；②惰性，不與目標(biāo)成分反應(yīng)，即使發(fā)生反應(yīng)也應(yīng)該屬于可逆性的；③經(jīng)濟、安全、后續(xù)操作容易進行。4、根據(jù)提取溶劑的種類不同，可以將溶劑提取法分為四種（1）水提取法適用范圍：適用于水溶性成分。如：苷類、生物堿鹽、有機酸鹽、糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、鞣質(zhì)等化學(xué)成分的提取。優(yōu)點：經(jīng)濟、安全、無毒。缺點：(1)含雜質(zhì)多，不易純化；(2)體積大，沸點高，不好濃縮；(3)容易發(fā)霉；難過濾；(4)加熱時易糊化等。（2）醇提取法

※常用的醇:甲醇、乙醇以及不同濃度的甲醇、乙醇水溶液※適用范圍：除蛋白質(zhì)和多糖以外的其他各種水溶性和脂溶性成分?！鶅?yōu)點：較為便宜易得，醇兼有親水性和親脂性，對植物細(xì)胞滲透力強，可提多種成分?！秉c：易燃，甲醇有一定毒性。（3）親脂性有機溶劑提取法※常用有機溶劑：正丁醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯以及石油醚等※適用范圍：有機溶劑種類不同，提取成分不同。通常規(guī)律如下：◆正丁醇——苷類；◆乙酸乙酯——黃酮類；◆氯仿——生物堿類及苷元類；◆乙醚、苯——游離的黃酮、香豆素、蒽醌、甾類、萜類等苷元以及揮發(fā)油等；◆石油醚——揮發(fā)油、脂類、色素、樹脂※優(yōu)點：選擇性強，可除去水溶性雜質(zhì)?！秉c：◆價格昂貴；多數(shù)易燃，特別是乙醚；◆有些毒性大，如苯和氯仿(現(xiàn)多為甲苯,CH2Cl2代替)；◆不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

（4）超臨界流體萃取技術(shù)※超臨界流體（SCF）：當(dāng)一種物質(zhì)處于其臨界溫度與臨界壓力以上的狀態(tài)時，將形成既非液體又非氣體的單一相態(tài)?！R界流體特點:兼有氣、液兩重性，即密度接近于液體，而粘度和擴散系數(shù)又與氣體相似，因而它不僅具有與液體溶劑相當(dāng)?shù)妮腿∧芰?，而且具有?yōu)良的傳質(zhì)效果。※實際操作過程:控制體系的壓力和溫度萃取出所需要的物質(zhì)，然后通過降壓或升溫的方法，降低超臨界流體的密度，使萃取物得到分離?！Ｓ米鞒R界流體的物質(zhì)：二氧化碳等

※適用范圍：揮發(fā)油及脂溶性成分※缺點：所需儀器設(shè)備價格昂貴◆二氧化碳作為超臨界流體具有下列優(yōu)點：

1）臨界溫度為31.2℃（近于室溫）；2）臨界壓力在73個大氣壓，易于操作；3）安全、不燃燒、化學(xué)上安定；4）可防止被萃取物的氧化；5）無毒；

6）價廉易得?！舫R界流體萃取技術(shù)的優(yōu)點：1）操作范圍廣，便于調(diào)節(jié)；2）選擇性好；3）萃取、分離一步完成；4）溶劑回收簡便，且可循環(huán)使用；5）萃取效率高，速度快；6）低溫操作，特別適合于熱敏性組分；7）可以調(diào)節(jié)萃取物的粒度；8）無有機溶劑殘留。5、中藥材的預(yù)處理如無特殊規(guī)定，藥材須干燥并適當(dāng)粉碎，以利增大與溶劑的接觸面積，提高萃取效率。6、根據(jù)操作方法不同將溶劑法分為：（1）煎煮法：※適用范圍：以水為溶劑的體系（2）浸漬法(浸泡法)※適用范圍：以水、醇或稀醇為溶劑的體系（3）滲漉法※適用范圍：一般是以水、醇或稀醇為溶劑時采用此法，使用其他有機溶劑時也可采用。（4）連續(xù)回流提取法（索氏提取）※適用范圍：以醇或其他有機溶劑為溶劑的體系.（5）超聲法

※適用范圍：適用于任何溶劑提取體系。7、提取液的濃縮方法（1）常壓蒸餾※一般是濃縮低沸點有機溶劑時使用（2）減壓蒸餾

※濃縮較高沸點溶劑時可以使用

（3）旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)※濃縮較高沸點溶劑如甲醇、乙醇、正丁醇、水等時使用。

（4）薄膜蒸發(fā)※一般是濃縮較大量溶劑時使用此法，并可用于大生產(chǎn)。（5）噴霧干燥※工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)常采用噴霧干燥濃縮水溶液。（6）冷凍干燥※一般是濃縮水溶液時使用此法，由于是低溫干燥，尤其適用對熱敏感化學(xué)成分的濃縮.二、中草藥有效成分的分離與精制1、常規(guī)分離兩相溶劑萃取法、酸堿法、沉淀法、鹽析法、制備衍生物、透析、分餾法、結(jié)晶法、吸附法、2、色譜分離1、常規(guī)分離法（一）兩相溶劑萃取法1.原理：利用混合物中各組分在兩相溶劑中的分配系數(shù)不同進行純化分離.2.適用范圍：在兩相溶劑中分配系數(shù)不同的混合物中各組分的純化分離。3.操作過程：取粗提物，選用二、三種不同極性的溶劑，由低至高分步進行提取。4.其他萃取方法簡介：

◆

A、B兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)的比值稱為分離因子β。β=KA/KB（KA＞KB）◆當(dāng)β≥100，一次萃取可分離；◆10≤β＜100，10-12次；β≤2，100次；◆當(dāng)β≌1時，則KA≌KB，意味著兩種溶質(zhì)性質(zhì)極其相近，無法實現(xiàn)分離?！?/p>

一般：β>50時，簡單萃??；

β<50時，逆流分溶法?！?/p>

β值可借助紙色譜法測定的Rf值求出。①逆流分溶法（CCD）※是一種多次、連續(xù)的液-液萃取分離過程。②液滴逆流分配法（DCCC）※使流動相呈液滴形式垂直上升或下降，通過固定相的液柱，實現(xiàn)物質(zhì)的逆流色譜分離。

（二）酸堿法

1.原理：根據(jù)酸性化合物溶于堿水，堿性化合物溶于酸水，酸水堿水均不溶的為中性化合物的原理分離酸性、堿性和中性化合物。2.適用范圍：含有酸性、堿性成分或酸堿度有差異的混合物中各組分的分離。（三）沉淀法

1、原理：利用混合物中各組分溶解度的差異或通過加入化學(xué)試劑、溶劑或改變PH值等改變?nèi)芙舛葘⒒旌衔镏心辰M份沉淀出來.2、適用范圍：能與特定試劑生成沉淀、或溶解度有顯著差異或改變條件后溶解度有顯著差異的組份的分離。3、操作方法：加入化學(xué)試劑、溶劑或改變PH條件等使沉淀產(chǎn)生，然后分離沉淀與母液。4、常用沉淀方法：①水提取液加醇沉淀多糖和蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)（水/醇法）；②乙醇濃縮提取液中加水稀釋沉淀除去樹脂、葉綠素等脂溶性雜質(zhì)（醇/水法）；③醇溶液加乙醚（醇/醚法）或丙酮（醇/酮法）沉淀皂苷。④調(diào)pH值沉淀生物堿、有機酸、氨基酸；⑤有機酸生成鉛鹽沉淀、生物堿作成雷氏鹽沉淀等。⑥加生物堿或明膠沉淀鞣質(zhì)。(四)鹽析法1、原理：利用飽和鹽水溶液可以降低化學(xué)成分在水中溶解度的性質(zhì)，使其沉淀析出或選用適宜溶劑萃取，使其得以純化分離。2、適用范圍：在水中有一定溶解度的化合物。3、操作方法：加入氯化鈉、硫酸鈉、硫酸胺等無機鹽使水溶液飽和，若沉淀析出，分離沉淀與母液；若沒有沉淀，選擇合適溶劑萃取分離。（五）制備衍生物法

1、原理：制成適宜的易于分離的衍生物后，再進一步進行分離純化。2、適用范圍：通過多種方法難以分離純化的混合物的分離純化。3、操作方法：不同衍生物制備的具體方法不同。

（六）透析法1.原理：利用水溶液中小分子化合物可以通過半透膜，而大分子化合物不能通過半透膜的性質(zhì)進行分離純化。2.適用范圍：大分子化合物（蛋白質(zhì)、肽、多糖）與小分子化合物（無機鹽、單糖、雙糖）的分離。例如：蛋白及多糖的純化常用此法。(七)分餾法1、原理：利用各類成分沸點不同2、適用范圍：主要用于揮發(fā)油中各類成分的分離純化。3、操作方法：①常壓分餾②減壓分餾（八）結(jié)晶法1、原理：一般情況下，一種固體成分達(dá)到一定純度，在某種條件下就會結(jié)晶析出，分離結(jié)晶與母液，從而得以純化分離。2、適用范圍：待分離成分能結(jié)晶且在結(jié)晶溶劑中熱時溶解度大，冷時溶解度小，雜質(zhì)在結(jié)晶溶劑中冷熱均不溶或均溶解。（九）吸附法

1、原理：利用吸附材料如大孔吸附樹脂、活性碳、聚酰胺等對不同化合物吸附能力的不同，不同洗脫劑對不同化合物洗脫能力的不同，來純化分離混合物中的不同組分。2、適用范圍：與吸附材料吸附力不同的化學(xué)成分的純化分離。

3、操作方法：先吸附，后洗脫不同成分。（十）色譜法

分離結(jié)構(gòu)相似的天然藥物化學(xué)成分，采用前九種方法純化分離，一般都難以得到較純的單一化合物，只能采用色譜法來進行分離（又稱層析法）。2、色譜法◆概述與分類①根據(jù)兩相所處狀態(tài):液相色譜和氣相色譜；②根據(jù)色譜機理:吸附色譜、分配色譜、凝膠過濾色譜、大孔吸附樹脂與離子交換色譜等；③根據(jù)操作方法:TLC（薄層色譜）、柱色譜與紙色譜等（一）吸附色譜(adsorptionchromatography)

1.原理：依據(jù)吸附劑對混合物中各成分吸附性能的不同，使各成分得到分離。

2.常用吸附劑：硅膠、氧化鋁、活性炭與聚酰胺.3.固-液吸附可分為:①物理吸附②化學(xué)吸附③半化學(xué)吸附。4、物理吸附的特點：①無選擇性;②吸附與解吸是可逆的;③速度快;④實際應(yīng)用最多。5、化學(xué)吸附的特點：①具有選擇性；②吸附十分牢固,有時甚至是不可逆的。③化學(xué)吸附用得少.

6、半化學(xué)吸附的特點：①介于物理吸附與化學(xué)吸附之間的吸附過程,其吸附力較弱。②半化學(xué)吸附有一定應(yīng)用價值。例如:聚酰胺與黃酮類、醌類等酚性化合物之間的氫鍵吸附屬于半化學(xué)吸附.7、物理吸附的基本規(guī)律①常用的物理吸附劑：※硅膠、氧化鋁（極性吸附劑）※活性炭（非極性吸附劑）②極性吸附劑對極性物質(zhì)具有較強的親和能力(極性強的溶質(zhì)將被優(yōu)先吸附),Rf值小

◆

Rf值=起始線至斑點中心的距離÷起始線至溶劑前沿的距離③溶劑極性越弱，則極性吸附劑對溶質(zhì)表現(xiàn)出的吸附能力就越強。

◆

洗脫溶劑的極性增強，則極性吸附劑對溶質(zhì)的吸附能力隨之減弱。④溶質(zhì)即使被極性吸附劑吸附，但一旦加入極性較強的溶劑時，溶質(zhì)即被溶劑置換下來。⑤非極性吸附劑活性炭的吸附能力與極性吸附劑硅膠、氧化鋁恰好相反?；钚蕴繉Ψ菢O性溶質(zhì)在水中表現(xiàn)出較強的吸附能力。b.當(dāng)（洗脫）溶劑的極性降低時，則活性炭對非極性溶質(zhì)的吸附能力隨之減弱；c.從活性炭柱上洗脫被吸附物質(zhì)時，溶劑的洗脫能力將隨溶劑極性的降低而增強。

8．極性及其強弱判斷(1).化合物的極性：按下列官能團的順序增強-CH2-CH2-，-CH=CH-，-OCH3，-COOR，>C=O，-CHO，-NH2，-OH，-COOH※化合物的極性：由分子中所含官能團的種類、數(shù)量及排列方式等綜合因素決定。極性增強方向例如：黃花夾竹桃七種強心苷成分結(jié)構(gòu)通式名稱RR`R``

極性順序黃夾苷A

CHO(D-Glc)2H①黃夾苷B

CH3(D-Glc)2H②黃夾次苷A

CHOHH⑤黃夾次苷B

CH3HH⑥黃夾次苷CCH2OHHH④黃夾次苷D

COOHHH③單乙酰黃夾次苷BCH3HCOCH3⑦黃花夾竹桃果實中的強心苷成分（2）溶劑的極性:與介電常數(shù)大小一致

環(huán)己烷1.88

苯2.29無水乙醚4.47氯仿5.20乙酸乙酯6.11乙醇26.0甲醇31.2水81.0極性遞增9.吸附柱色譜法在物質(zhì)分離中的應(yīng)用（1）吸附柱的選擇：酸性物質(zhì)分離宜用硅膠柱，堿性物質(zhì)分離選用氧化鋁柱。（2）吸附劑的使用情況用量：為樣品量的30-60倍規(guī)格：100目左右規(guī)格：15:1～20:1（高度:直徑）（3）裝柱：盡可能選用極性小的溶劑溶解樣品及其裝柱。（4）洗脫劑的選擇▲一般選用TLC展開時使組分Rf值達(dá)到0.2~0.3的溶劑系統(tǒng)。▲實際多用混合有機溶劑系統(tǒng)進行洗脫?！蛛x酸性物質(zhì)時，常在洗脫溶劑中加入少量醋酸；分離堿性物質(zhì)時，則在洗脫溶劑中加入少量氨水或吡啶或二乙胺?！舭凑諛O性增強順序，常用混合洗脫溶劑體系如下：

(己烷/苯)→(苯/乙醚)→(苯/乙酸乙酯)→(氯仿/乙醚)→(氯仿/乙酸乙酯)→(氯仿/甲醇)→(丙酮/水)→（甲醇/水）10、聚酰胺吸附色譜法（1）吸附原理：通過分子中的酰胺羰基與酚類、黃酮類化合物的酚羥基，或以酰胺鍵上的游離胺基與醌類、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。（2）適用范圍：極性物質(zhì)與非極性物質(zhì)分離均適用。

（3）聚酰胺吸附能力的強弱：取決于各種化合物與聚酰胺形成氫鍵締合的能力?！衔镌谒軇┲芯埘０肺揭?guī)律：

a.形成氫鍵的基團數(shù)目越多，則吸附能力越強,Rf值越小。b.成鍵位置對吸附力有影響。c.分子結(jié)構(gòu)中芳香化程度高，則吸附性增強；反之，則減弱。（4）裝柱：通常用水裝柱（5）洗脫劑◆各種溶劑由弱至強的洗脫能力大致如下：水→甲醇→丙酮→氫氧化鈉水溶液→甲酰胺→二甲基甲酰胺→尿素水溶液※最常應(yīng)用的洗脫系統(tǒng)：乙醇/水（6）應(yīng)用范圍：a.特別適合于酚類、黃酮類物質(zhì)制備和分離。b.脫鞣質(zhì)處理；c.也可用于生物堿、萜類、甾類、糖類、氨基酸等物質(zhì)的分離。

11.大孔吸附樹脂（1）吸附原理：大孔吸附樹脂是吸附性和分子篩性原理相結(jié)合的分離材料。（2）組成：※非極性型以苯乙烯為母體，二乙烯苯為交聯(lián)劑；※中極性型以2-甲基苯烯酸甲酯為母體，二乙烯苯為交聯(lián)劑。（3）影響吸附的因素

A、非極性化合物在水中易被非極性大孔樹脂吸附；極性化合物在水中易被極性大孔樹脂吸附。B、物質(zhì)在溶劑中的溶解度大，樹脂對此物質(zhì)的吸附力就小；反之就大。C、能與大孔吸附樹脂形成氫鍵的化合物易被吸附。（4）洗脫液的選擇A、洗脫液:甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等?！簦ㄒ掖?水）最常用。B、對于非極性大孔吸附樹脂，洗脫液極性越小，洗脫能力越強；C、對于中極性的大孔吸附樹脂和極性較強的化合物，洗脫液應(yīng)選用極性較大的溶劑。（5）應(yīng)用范圍

A、苷類與糖類的分離；

B、生物堿的精制；

C、多糖、黃酮類、三萜類化合物的分離等?！⒁馐马棧篈、大孔吸附樹脂使用前需要用乙醇預(yù)處理；B、水溶液上柱，醇梯度洗脫。

（二）分配色譜(partitionchromatography)

1、正相分配色譜（1）固定相：水、緩沖溶液等強極性溶劑。（2）流動相：氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱極性有機溶劑。（3）適用范圍：用于分離水溶性或極性較大的成分，如生物堿、苷類、糖類、有機酸等。（4）洗脫順序：化合物極性越小，越先出柱；化合物極性越大，越后出柱。2、反相分配色譜(reversephasepartitionchromatography)（1）固定相：石蠟油等弱極性有機溶劑。（2）流動相：水、甲醇等強極性有機溶劑（3）應(yīng)用：適合于分離脂溶性化合物，如高級脂肪酸、油脂、游離甾體等。（4）洗脫順序：化合物極性越大，越先出柱；化合物極性越小，越后出柱。（5）反相分配色譜常用支持劑—改性硅膠親油性表面親水性表面硅膠化學(xué)修飾3．加壓液相柱色譜法（1）依據(jù)壓力大小分類：

A、快速柱色譜（約2.02×105Pa）B、Lobar低壓柱色譜（<5.05×105Pa）C、中壓柱色譜（5.05-20.2×105Pa）D、分析、制備用HPLC（>20.2×105Pa）（2）固定相：RP-2、RP-8或RP-18（3）流動相：水/甲醇或水/乙腈體系(4).洗脫順序：化合物極性越大，越先出柱；化合物極性越小，越后出柱。(5).應(yīng)用范圍：分離水溶性或極性較大的成分，如苷類、酚性化合物等。（6）色譜用載體材料：

Zorbax類全多孔硅膠微球。

※

常見Zorbax系列HPLC填充柱型號

柱子名稱鍵合固定相組成適用分離方式ZorbaxODS

十八烷基組，-C18H37

反相ZorbaxC8

辛基組，-C8H17

反相ZorbaxTMS三甲基硅組，-Si(CH3)3

反相（三）凝膠過濾色譜（gelfiltrationchromatography）1、原理：系利用分子篩原理分離物質(zhì)的一種方法，其中所用載體為葡聚糖凝膠等。2、出柱順序：按分子由大到小順序先后流出并得到分離。3、常用洗脫溶劑：①堿性水溶液（0.1mol/LNH4OH）、

含鹽水溶液（0.5mol/LNaCl等）②醇及含水醇，如甲醇、甲醇/水③其他溶劑：如含水丙酮，甲醇/氯仿等4、凝膠的種類與性質(zhì)①

葡聚糖凝膠SephadexG交聯(lián)葡聚糖結(jié)構(gòu)?由平均分子量一定的葡聚糖及交聯(lián)劑（如環(huán)氧氯丙烷）交聯(lián)而成。?葡聚糖凝膠顆粒網(wǎng)孔大小取決于所用交聯(lián)劑的數(shù)量及反應(yīng)條件。?商品用葡聚糖凝膠是根據(jù)交聯(lián)度大小分類，并以吸水量多少表示。

例如：SephadexG-25，

G為凝膠，后附數(shù)字=吸水量×10。

②羥丙基葡聚糖凝膠SephadexLH-20※

SephadexLH-20為SephadexG-25經(jīng)羥丙基化處理后得到的產(chǎn)物（具醚鍵形式）-OH→-OCH2CH2CH2OH※

SephadexLH-20分子中-OH數(shù)量無改變，但碳原子所占比例卻相對增加了；※

不僅可以在水中應(yīng)用，也可在極性有機溶劑或它們與水組成的混合溶劑中膨潤使用。?SephadexLH-20保留了SephadexG-25原有的分子篩特性；在由極性與非極性溶劑組成的混合溶劑中常常起到反相分配色譜的作用；?SephadexLH-20可以反復(fù)再生使用。5、應(yīng)用范圍①SephadexG主要用于分離糖、蛋白、苷。②SephadexLH-20多用于分離苷和苷元。（四）離子交換色譜1、離子交換法分離物質(zhì)的原理利用被分離組分與固定相之間發(fā)生離子交換的能力差異來實現(xiàn)分離。①固定相為離子交換樹脂，其分子結(jié)構(gòu)中存在許多可以電離的活性中心。待分離組分中的離子會與這些活性中心發(fā)生離子交換，從而在流動相與固定相之間形成分配。②固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，并隨著流動相的運動而運動，最終實現(xiàn)分離。

2、離子交換樹脂的性質(zhì)

3、離子交換樹脂的組成▲由兩部分構(gòu)成：（1）母核部分由苯乙烯通過二乙烯苯交聯(lián)而成的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔大小用交聯(lián)度（即加入的交聯(lián)劑的百分比）來表示。▼離子交換樹脂的等級表（2）離子交換基團

常見：磺酸基(-SO3-H+)、-N+(CH3)3Cl-、-COOH、-NH2、亞氨基等等級陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂

低交聯(lián)度3%~6%2%~3%中等交聯(lián)度7%~12%4%~5%高交聯(lián)度13%~20%8%~10%離子交換樹脂的等級

4、離子交換樹脂的分類（1）陽離子交換樹脂：

◆強酸性陽離子交換樹脂（-SO3-H+）◆弱酸性陽離子交換樹脂（-COO-H+）

（2）陰離子交換樹脂◆強堿性陰離子交換樹脂（-N+(CH3)3Cl-）

◆弱堿性陰離子交換樹脂例如：-NH2、仲胺、叔胺基等第四節(jié)結(jié)構(gòu)研究法▓結(jié)構(gòu)研究的必要性▓?zhí)烊凰幬锝Y(jié)構(gòu)研究中的困難①結(jié)構(gòu)事先很難作出某種程度的預(yù)測；②經(jīng)典的化學(xué)方法難于滿足研究天然藥物結(jié)構(gòu)的需要；▓?zhí)烊凰幬锝Y(jié)構(gòu)研究的主要手段：波譜學(xué)分析方法第四節(jié)結(jié)構(gòu)研究法▓結(jié)構(gòu)研究的必要性▓?zhí)烊凰幬锝Y(jié)構(gòu)研究中的困難①結(jié)構(gòu)事先很難作出某種程度的預(yù)測；②經(jīng)典的化學(xué)方法難于滿足研究天然藥物結(jié)構(gòu)的需要；▓?zhí)烊凰幬锝Y(jié)構(gòu)研究的主要手段：波譜學(xué)分析方法一、化合物的純度測定方法1、在顯微鏡下觀察晶形2、測熔點3、應(yīng)用TLC檢識

4、應(yīng)用HPLC檢識二、結(jié)構(gòu)研究的主要程序1、確定化合物結(jié)構(gòu)的程序①先推測被確定成分的結(jié)構(gòu)類型②然后推測取代基類型、位置和分子式③確定結(jié)構(gòu)式2、確定化合物結(jié)構(gòu)常用的方法①化學(xué)法②波譜法（UV、IR、NMR、MS）和CD、ORD、X-射線結(jié)晶衍射法等3、未知天然化合物結(jié)構(gòu)研究程序①

初步推斷化合物的類型②測定分子式，計算不飽和度

③

測定分子中含有的官能團，或結(jié)構(gòu)片段，或基本骨架；④

推斷并確定分子的平面結(jié)構(gòu)；⑤推斷并確定分子的主體結(jié)構(gòu)(構(gòu)型與構(gòu)象)

4、已知天然化合物的結(jié)構(gòu)研究程序①研究過程大為簡化②無固定模式與程序5、結(jié)構(gòu)研究中文獻檢索的重要性◆

貫穿于化合物結(jié)構(gòu)研究的全過程①按植物拉丁學(xué)名或中藥學(xué)名，利用主題索引或通過計算機系統(tǒng)查閱C.A；②檢索內(nèi)容包含：同屬同種植物的藥用部位、使用溶劑名稱、提取的部位、分離的方法、單體化合物的性質(zhì)、分子式、顏色反應(yīng)、光譜學(xué)數(shù)據(jù)等等。

三、結(jié)構(gòu)研究中采用的主要方法（一）確定分子式的常用方法1.元素分析配合分子量測定（1）元素分析包括定性分析與定量分析例如：從刺果甘草根中分得某白色晶體，元素定性分析表明該白色晶體只含C、H、O三元素,元素定量分析的結(jié)果如下,C:79.35%;H:10.21%。O元素的含量=(100-79.35-10.21)%=10.44%※三種元素在分子結(jié)構(gòu)中所占比例為：

C：79.35÷12=6.61H:10.21÷1=10.21O:10.44÷16=0.65※

化合物分子結(jié)構(gòu)中原子個數(shù)比為：6.61:10.21:0.65=10.16:15.58:1≈10：16：1※該化合物實驗式為：C10H16O

分子式為：(C10H16O)nn=1,2,3….(2)分子量測定方法有：◆冰點下降法（固體物質(zhì)）◆沸點上升法（液體物質(zhì)）◆黏度法◆凝膠濾過法◆質(zhì)譜法（最常用）例如：采用電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS）測得上述化合物的分子離子峰為456。那么，n=456÷152=3

結(jié)合實驗式C10H16O

得上述化合物的分子式為：C30H48O3.（C30H48O3

代表刺果甘草皂苷元）2、高分辨率質(zhì)譜（HR-MS）法?高分辨率質(zhì)譜儀可將物質(zhì)的質(zhì)量精確到小數(shù)點后第三位。?例如：C8H12N4、C9H12N2O、C10H12O2、C10H16N2四個化合物的分子量同為164，但精確質(zhì)量則并不相同，在高分辨率質(zhì)譜儀中很容易進行區(qū)別。序號分子式精確質(zhì)量M1C8H12N4

164.1063M2C9H12N2O164.0950M3C10H12O2

164.0837M4C10H16N2

164.13153、同位素豐度比法①組成有機化合物的主要元素C、H、O、N等均由相對豐度比一定的同位素所組成。②大多數(shù)MS圖中，如能見到穩(wěn)定的分子離子峰[M]+.，則在高出其1-2個質(zhì)荷比處可見到[M+1]+與[M+2]+的同位素峰。③對于一定的化合物，分子離子峰與其同位素峰的相對強度為一確定值。同位素原子質(zhì)量豐度比（%）1H1.00782599.98552H2.014100.014512C12.00000098.829213C13.003351.108014N14.0030799.63515N15.000110.0365※化合物不飽和度u的計算Ⅰ：一價原子（如X、H）的數(shù)目Ⅲ：三價原子（如N、P）的數(shù)目Ⅳ：四價原子（如C、S）的數(shù)目（二）確定化合物結(jié)構(gòu)類型和取代基的主要方法1．注意觀察試樣在提取分離過程中的行為2．測定其有關(guān)理化常數(shù)，如不同pH、不同溶劑中的溶解度及色譜行為、灼燒實驗、化學(xué)定性反應(yīng)等。3.結(jié)合文獻調(diào)研。4、官能團定性與定量分析5、測定并解析化合物的有關(guān)光譜學(xué)數(shù)據(jù)（三）紅外光譜（IR）1、紅外光譜：研究分子運動的吸收光譜，反映分子中原子間的振動和變角運動。2、紅外光譜所涉及的區(qū)域為中紅外區(qū)，波長在2-25μm之間，頻率為5000-400cm-1.3、波長與頻率的關(guān)系如下：4、分子振動類型（1）伸縮振動：分為對稱與不對稱伸縮振動（2）彎曲振動：分為面內(nèi)與面外彎曲振動5、紅外光譜的吸收強度基團極性越大，吸收強度就越大6、紅外光譜的分區(qū)◆4000～1500cm-1為特征頻率區(qū)，每一紅外吸收峰都與一定的官能團相對應(yīng)。.例如：①3600-3200cm-1出現(xiàn)強的寬峰，表示有-OH存在；②2200-2100cm-1出現(xiàn)吸收峰，

表示可能有C≡N或C≡C鍵存在；③1850-1650cm-1出現(xiàn)強的吸收峰，且受其他峰的影響小，這是-C＝O的標(biāo)志；④1600-1500cm-1出現(xiàn)弱的吸收峰，表示有-C＝C-存在。

◆1500-600cm-1為指紋區(qū)，①雖然指紋區(qū)內(nèi)一些吸收峰也與一定的官能團對應(yīng)，但大量的吸收峰并不特定官能團對應(yīng)。②結(jié)構(gòu)上的細(xì)微變化都會引起指紋區(qū)吸收的變化，不同化合物的指紋吸收是不同的。7、紅外吸收可分為四個區(qū)域①4000-2500cm-1X-H伸縮振動區(qū)②2500-2200cm-1

三鍵伸縮振動區(qū)③2000-1500cm-1

雙鍵伸縮振動區(qū)◆羰基—最強峰或次強峰◆雙鍵—中強峰④1500-600cm-1C-H彎曲振動信息8、有標(biāo)準(zhǔn)物IR圖可資對照查詢。（四）紫外-可見吸收光譜（UV）1、原理：是分子中某些價電子吸收了一定波長（200～700nm）的紫外-可見光，由低能級躍遷到高能級而產(chǎn)生的一種光譜。2、含有共軛雙鍵、發(fā)色團及具有共軛體系的助色團分子在紫外-可見光區(qū)域可產(chǎn)生吸收。3、常用于含共軛雙鍵、α，β-不飽和羰基結(jié)構(gòu)的化合物以及芳香族化合物的結(jié)構(gòu)鑒定。（五）質(zhì)譜1、基本原理：有機化合物在高溫真空中受熱汽化，受到50～100eV的電子束轟擊后，會失去電子變成帶正電荷的分子離子。該分子離子在電子流進一步轟擊下，又會發(fā)生鍵的斷裂而形成各種碎片離子。這些離子在電場和磁場的綜合作用下，按照質(zhì)荷比的大小順序被記錄下來，所形成的圖譜即MS。2、MS圖①橫坐標(biāo)是m/z，縱坐標(biāo)是離子峰的相對強度.②MS圖中相對強度最大的離子峰稱為基峰，其強度定為100%，其他離子峰的強度分別以它們對基峰的相對強度百分比來表示。③離子峰的強度與對應(yīng)離子的數(shù)量成正比，

離子的數(shù)量越多，峰的強度越大。3、MS中常見的幾種離子峰①

分子離子峰M+.

②碎片離子峰③同位素離子峰常出現(xiàn)在分子離子峰的右邊1-2個質(zhì)量單位，用M+1、M+2表示。4、容易汽化的小分子，遇熱不易分解的化合物多采用EI-MS確定其分子量、求算分子式以及提供一些結(jié)構(gòu)信息?！窳呀獾囊话阋?guī)律1、共價鍵的極化度越大，越容易發(fā)生裂解；2、產(chǎn)生的碎片離子越穩(wěn)定，越利于裂解；3、常見的裂解方式：（1）單純裂解—只發(fā)生共價鍵的單純斷裂，產(chǎn)生一個碎片離子和一個中性碎片基團。例如：烯烴分子離子裂解，優(yōu)先產(chǎn)生穩(wěn)定的烯丙基型碳正離子。又例：帶有側(cè)鏈的芳香環(huán)化合物，裂解后產(chǎn)生強度很大的芐基離子峰。再例：含有雜原子的分子容易發(fā)生α-裂解或β-裂解。（2）重排裂解—在共價鍵斷裂過程中伴隨有原子或基團的遷移重排。例如：最常見的麥?zhǔn)现嘏帕呀?。凡是具有?H的醛、酮、鏈烯、酰胺、酯、腈、芳香環(huán)化合物均可發(fā)生麥?zhǔn)现嘏帕呀?、場解析質(zhì)譜(FD-MS)簡介（fielddesorptionionization）①該法中樣品無須加熱汽化，直接在10kV高電壓下發(fā)生電離，特別適合于對熱不穩(wěn)定、極性大、難揮發(fā)化合物的MS測定。②本法靈敏度高達(dá)10-11g，譜圖也較單純。③糖苷、氨基酸、肽類、核酸及抗生素等在FD-MS譜中均顯示一系列明顯的吸收峰:[M+H]+（M+1）、[M+Na]+（M+23）、[M+K]+（M+39）峰，并隨發(fā)射絲電流強度的降低，碎片離子峰越來越少。④糖苷FD-MS譜中可見到由[M+H]+或[M+Na]+依次脫去糖的碎片。肽類FD-MS譜中可見到由[M+H]+或[M+Na]+依次脫去氨基酸的碎片。6、快速原子轟擊質(zhì)譜FAB-MS簡介(fastatombombardment)①該法中因高速中性粒子撞擊試樣后使之電離，得到分子離子及其進一步裂解的碎片。②碎片類型基本與FD-MS相同。③FAB-MS圖譜中既包含陽離子質(zhì)譜，也包含陰離子質(zhì)譜，信息來源廣闊，可彌補FD-MS的不足。

④p41表1-12說明※FD-MS在高質(zhì)量區(qū)（分子量與糖的碎片離子）提供的信息比較詳盡；※FAB-MS不僅提供高質(zhì)量區(qū)的信息（分子量與糖的碎片離子信息），還能給出低質(zhì)量區(qū)苷元的結(jié)構(gòu)碎片信息。（六）核磁共振譜（NMR）1、核磁共振基本原理

自旋核在外加磁場中存在兩種能量狀況，通常處于低能級的核比處于高能級的核稍多一些.如果在垂直于外加磁場的方向上增加一個電磁場，當(dāng)電磁場的能量與核磁能級差相等時，處于低能級的多余的磁核就會吸收電磁波能量而躍遷到高能級，即產(chǎn)生核磁共振.

2、氫核磁共振譜（1HNMR）A、1HNMR譜圖說明：（1）橫坐標(biāo)：化學(xué)位移δ（2）縱坐標(biāo)：積分曲線的高度（3）1HNMR譜圖所提供信息：

1H的類型、1H的數(shù)目及相鄰原子或原子團情況。B、化學(xué)位移（chemicalshift,δppm）55.5:22.0:32.5=5:2:3（1）化學(xué)位移概念：各個1H核共振吸收峰與原點之間的相對距離（2）原點：標(biāo)準(zhǔn)物TMS[(CH3)4Si]的核磁共振吸收峰的位置（設(shè)為0ppm)。（3）影響化學(xué)位移的主要因素：

A.電負(fù)性

B.各向異性效應(yīng)

C.氫鍵效應(yīng)等。

A、電負(fù)性如：CH3FCH3ClCH3BrCH3ICH4

4.263.052.682.160.23

B、各向異性效應(yīng)

a.苯環(huán)的各向異性效應(yīng)b.乙烯的各向異性效應(yīng)c.乙炔的各向異性效應(yīng)-CHO9~10ppm

芳環(huán)-H6~8ppm-C=C-H4.5~6.5ppm-C≡C-H2~3ppm-CH2-CH2-0.8~1.2ppm.

活潑氫不定(加D2O消失)（-OH、-NH、-SH）（4）不同類型質(zhì)子化學(xué)位移的大致范圍（5）峰面積吸收峰面積與其對應(yīng)的質(zhì)子數(shù)成正比（6）信號的裂分及偶合常數(shù)J※峰的裂分：由單峰分裂成多重峰的現(xiàn)象※磁不等價的兩組1H核在三個單鍵以內(nèi)因相互自旋偶合而使信號發(fā)生分裂?！逊址孱愋停簊(singlet)、d(doublet)、t(triplet)、q(quartet)、m(multiplet)等?！诺葍r：化學(xué)位移相同(即化學(xué)等價)并且各個自旋核與組外自旋核之間的自旋偶合也完全相同?！诺葍r自旋核之間不會發(fā)生偶合作用?！瘜W(xué)不等價的自旋核一定是磁不等價的?！挪坏葍r自旋核之間會發(fā)生偶合作用。★自旋偶合規(guī)律①譜圖中有幾組峰，表明分子中有幾組磁等價質(zhì)子；②一組多重峰的中心所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值即為化學(xué)位移。③裂分峰之間共振吸收位置之差即為偶合常數(shù)J，單位為Hz。④裂分峰的數(shù)目符合（n+1）規(guī)律即有機化合物分子中，某質(zhì)子的相鄰碳上有n個磁等價的質(zhì)子，那么在NMR譜中將產(chǎn)生一組（n+1）重峰，并且各峰的強度之比為（a+b）n展開式的系數(shù)之比?！^三根單鍵以上的偶合作用可以忽略。但π系統(tǒng)中，仍存在弱的偶合作用Jap=1.6~2.0HzJbp=0~1.5Hz※相鄰1H核的偶合影響可以利用同核去偶技術(shù)消除或部分消除。δ5.67ppm(br.t)δ5.67ppm(br.t)在不同的去偶譜中分別表現(xiàn)為:(1)寬單峰(br.s);(2)有細(xì)微結(jié)構(gòu)的三重峰(t)δ3.07ppmδ2.34ppmδ1.24ppm3、13C-NMR譜簡介(1)13C-NMR譜比1HNMR譜作用更大;(2)13C核與直接相連的1H核也會發(fā)生偶合作用;(3)最常用的去偶法是質(zhì)子（噪聲）去偶法。(4)13C化學(xué)位移:以TMS為內(nèi)標(biāo)◆影響13C化學(xué)位移值的一個重要因素——

13C核周圍的電子屏蔽效應(yīng).◆

13C核化學(xué)位移值范圍:0～250ppm◆

醛基碳----175～205ppm;

苯環(huán)碳----128ppm;

烯碳----100～150ppm;

炔碳------65～90ppm；

季碳------35～70ppm；

叔碳------30～60ppm；

仲碳------25～45ppm；

伯碳------0～30ppm（4）13C-NMR譜中的偶合作用

※

13C與1H之間的異核偶合十分突出;

※

裂分峰數(shù)目符合（n+1）規(guī)律;例如:13C信號分別表現(xiàn)為q(CH3)、t(CH2)、d(CH)及s(C).

※

13C-NMR譜的偶合常數(shù):

1JCH=120～250Hz;2JCH=5～60Hz;3JCH=0～30Hz（6）13C-NMR譜的特點◆

13C-NMR譜圖沒有積分曲線;◆

13C的化學(xué)位移比1H大得多;◆

常規(guī)碳譜是去偶碳譜，13C的譜線都是彼此分離的單峰?！?/p>

弛豫時間在碳譜的解析中用處很大.＊處于不同化學(xué)環(huán)境的碳核弛豫時間相差很大.＊弛豫時間:弛豫過程所需的時間.＊弛豫過程：激發(fā)核通過非輻射途徑損失能量而恢復(fù)至基態(tài)的過程?！舫谠r間長，譜線強度弱。（7）常見13C-NMR譜類型及其特征A、噪聲去偶譜（或稱全氫去偶或?qū)拵ヅ?/p>