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1、第二章 中药化学成分的一般研究方法,第一节、中药化学成分及生物合成简介 第二节、中药有效成分的提取分离方法 第三节、中药有效成分化学结构的研究方法,一、中药化学成分类型简介,糖类是多羟基(2个或以上)的醛类或酮类化合物 苷类是糖或糖的衍生物与非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。 醌类化合物是一类分子中具有醌式结构的化合物。 苯丙素类是一类分子中以苯丙基为基本骨架单位(C6-C3)构成的化合物（包括香豆素、木脂素） 黄酮类化合物泛指具有两个苯环通过中间三碳链相互联结而成的一类化学成分(具有C6-C3-C6结构) 萜类和挥发油 萜类由甲戊二羟酸衍生、且其基本母核的分子式符合(C5H8)n通
2、式的衍生物为萜类化合物。 挥发油是一类可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的挥发性油状液体物质。 生物碱是一类存在于生物体内的含氮有机化合物，具有碱的性质，能与酸结合成盐 甾体类化合物是一类结构中具有环戊烷骈多氢菲甾核的化合物 三萜类化合物是一类基本骨架由30个碳原子组成的萜类化合物 鞣质又称单宁或鞣酸，是一类复杂的多元酚类化合物的总称,（一）一次代谢及二次代谢 1 一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等。为植物机体不可缺少的物质。 2 二次代谢产物：在特定的条件下，一些重要的一次代谢产物作为原料或前体，进一步经过不同的代谢过程，产生特定的化学成分（如生物碱、萜类、黄酮类等）。并非植物机体中必不可少。
3、不同的植物能产生不同的二次代谢产物。受来源、环境、季节等多种因素影响。,二、各类中药化学成分的主要生物合成途径,（二）生物合成途径 1 醋酸-丙二酸途径(acetate-malonate pathway，AA-MA途径) ：生成脂肪酸类、酚类、醌类成分。 2 甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway，MVA途径) ：生成萜类、甾类成分。 3 莽草酸途径(shikimic acid pathway) ：生成苯丙素类、黄酮类成分。 4 氨基酸途径(amino acid pathway) ：生成生物碱类成分 5 复合途径：结构稍复杂的天然化合物需2种以上不同途径合成。如新生霉素、
4、大麻二酚酸、查尔酮、二氢黄酮等。,第一节、中药化学成分及生物合成简介 第二节、中药有效成分的提取分离方法 第三节、中药有效成分化学结构的研究方法,一、 中药有效成分的提取方法,中药有效成分的提取方法,溶剂提取法,水蒸气蒸馏法,浸渍法,渗漉法,煎煮法,回流提取法,连续回流提取法,超临界萃取,压榨法,其它方法,1、溶剂提取法,提取原理： 根据中药化学成分与溶剂间“极性相似相溶”的原理，依据各类成分溶解度的差异，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，依据“浓度差”原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。,影响化合物极性的因素： (1) 化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，极性小；
5、分子小、碳数少，极性大。 (2) 取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。 常见基团极性大小顺序：酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷。 举例：判断下列各组化合物极性大小。,常见天然药物化学成分类型的极性： 极性较大的：苷类、生物碱盐、糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素。 极性小的：游离生物碱、苷元、挥发油、树脂、脂肪、大分子有机酸、亲脂性色素。,常用提取溶剂的分类与极性： 1）分类：水类；亲水性有机溶剂；亲脂性有机溶剂。 水类：包括水、酸水、碱水； 亲水性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙酮； 亲脂性有机溶剂：正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、苯、 四氯化碳
6、、正己烷、石油醚、。 2）极性大小：水(H2O)甲醇(MeOH)乙醇(EtOH)丙酮 （Me2CO）正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯(EtOAc) 氯仿(CHCl3 )乙醚(Et2O) 苯（C6H6) 四氯化碳(CCl4)正己烷石油醚(Pet.et)。 3）溶剂极性大小的实质：介电常数()不同，介电常数大 的溶剂极性大，介电常数小的溶剂极性小。如， 己烷为1.9，氯仿为5.2，水为80。,提取溶剂的选择原则： （1）要对所提取成分溶解度大；对杂质溶解度小。 （2）要与所提取成分不起意外的化学变化。 （3）要廉价、易得、安全。 其中（1）是最主要的。,提取溶剂的选择： （1）水：可溶解苷类、生物碱
7、盐、糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、有机酸盐、亲水性色素、无机盐。 缺点：且易霉坏变质。某些含果胶、粘液质类成分的中草药，其水提取液常常很难过滤。沸水提取时，中草药中的淀粉可被糊化，而增加过滤的困难。 （2）亲水性有机溶剂：以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。 优点：应用范围广，易过滤，不霉变，易浓缩回收。 缺点：价高、不安全，需回流设备。 （3）亲脂性有机溶剂：这些溶剂的选择性能强，用于亲脂性成分的提取，如游离生物碱、苷元、挥发油等。 优点：提取专属性强，易回收浓缩。 缺点：价高、易燃、有毒，穿透性差；对设
8、备要求高。,煎煮法,为中药水提取最常用的方法。将中药粗粉用水加热煮沸，保持一定时间，成分即可浸出。煎煮法必须以水为溶剂。此法提取效率高，但遇热破坏成分要注意。且含多糖多的成分过滤困难。,浸渍法,提取方法：,将药材粗粉以适当溶剂在常温下浸泡。多以水类或稀醇为溶剂。适于成分遇热易破坏或含多糖较多的中药的提取。缺点为浸出效果较差，水提取液易发霉，提取液体积大，浸出时间长。,渗漉法,将中药粗粉装于渗泸筒中，不断添加溶剂渗过药粉，从渗漉筒下端不断流出渗泸液。各类溶剂均可。此法由于溶液浓度差大，浸出效果好，且不破坏成分。但缺点为溶液体积大，时间长。,渗漉筒,棉花,控制开关,药材,动态提取浓度梯度,空白溶剂
9、,回流提取法,用于以有机溶剂加热提取成分。优点为提取效率高，但受热易破坏成分不宜用此法。缺点为溶剂消耗量大，需回流设备，需几次提取方可提取完全。,连续回流提取法,药材,以索氏提取器（亦称脂肪抽出器）回流提取。克服了回流法溶剂需要量大、需几次提取的缺点。缺点为提取时间长，受热破坏成分不能用此法。,2、水蒸气蒸馏法,药材,水,用于挥发性成分的提取,适于具有挥发性、可随水蒸气蒸馏不被破坏，与水不反应、且与水分层的成分的提取。中药中主要用于挥发油、某些挥发性生物碱、少数挥发性蒽醌苷元、香豆素苷元的提取。,P混合 P水 + P油 P大气760mm汞高,P水 760mm汞高,T100,沸腾,油水混合体系：
10、P混合 P水 + P油,纯水：T=100 P水 P大气 760mm汞高,沸腾,P油 760mm汞高 T bp油,原理,3、超临界萃取,超临界流体（SF）：指处于临界温度（Tc）和临界压 力（Pc）以上，介于气体和液体之间的、以流动 形式存在的物质。其中最常用的为二氧化碳。 特点：与经典溶剂提取法比较，不用有机溶剂，而是选 用一种称为超临界流体（SF）的物质替代有机溶 剂提取。 优点：1）可在低温下提取，“热敏性”成分尤其适用。 2）无溶剂残留，对作为制剂的中药提取物的提取 是一大优势。 3） 提取与蒸馏合为一体，无需回收溶剂。 4） 具选择性分离。,纯CO2热力学相图(PT),tp:三相点,
11、cp:临界点, G:气相, L:液相, S:固相, SF:超临界流体,纯CO2热力学相图,CO2相的物理性质,相 气体 超临界流体 液体,密度(g/ml),扩散系数(cm2/s),粘度(g/cms),(0.62.0)X10-3,0.011.0,(0.53.5)X10-4,0.20.9,(0.53.3)X10-4,(2.29.9)X10-4,0.81.0,(0.52.0)X10-5,(0.32.4)X10-2,（具有气体的扩散能力）,二氧化碳-超临界流体的溶解能力规律： 在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大。其取决于溶质的极性、沸点、分子量。 (1)对亲脂性、低沸点成分溶解能力强，
12、如挥发油、烃类、醚类、酯类等。 (2)成分极性基团（如OH、COOH）越多，越难提取。如糖类、氨基酸的萃取压力要加大。 (3)成分分子量越大，越难提取。,二、中草药有效成分的分离与精制,（一）溶剂法 （二）沉淀法 （三）分馏法 （四）膜分离法 （五）升华法 （六）结晶法 （七）色谱分离法,（一）溶剂法 l酸碱溶剂法：利用混合物中各组分酸碱性的不同而进行分离。（化学方法，通过化学反应改变极性，从而改变溶解性）（酸、碱性成分的分离） 2溶剂分配法（萃取法 ）：是利用混合物中各组成分在两相溶剂中分配系数不同而达到分离的方法。（物理方法）,（二）沉淀法,1专属试剂沉淀法 ：某些试剂能选择性地沉淀某类成
13、分 生物碱沉淀试剂能与生物碱类生成沉淀 胆甾醇能和甾体皂苷沉淀 明胶能沉淀鞣质 2分级沉淀法：在混合组份的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂，改变混合组份溶液中某些成分的溶解度，使其从溶液中析出。 3盐析法：在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐，至一定浓度或饱和状态，使某些中药成分在水中溶解度降低而析出。,（三）分馏法,利用混合物中各成分的沸点的不同而进行分离的方法，可用于挥发油的分离 常压分馏 减压分馏 分子蒸馏,(四) 膜分离法,利用天然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为推动力，对混合物溶液中的化学成分进行分离、分级、提纯和富集。,*反渗透、超滤、微滤、电渗析为四大已开发应用的膜分离
14、技术。,中药中的某些固体成分在受热不经液态直接成为气态，经冷却后又成为固态，从而与中药组织分离这种性质称为升华，这种提取方法称为升华法。 游离羟基蒽醌类成分， 一些小分子香豆素类， 有机酸类成分等。,(五) 升华法,(六) 结晶法,化合物由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程称为结晶。 初析出的结晶往往不纯，进行再次结晶的过程称为重结晶。,降温结晶：加热溶解趁热过滤放置冷却析出晶体（溶解度随温度影响较大的成分） 蒸发结晶：溶解过滤蒸发溶剂晶体析出（溶解度随温度影响不大的成分） 实际操作过程中往往将两种方法结合起来使用： 加热溶解趁热过滤放置冷却蒸发溶剂析出结晶,定义,步骤,甲醇、乙醇、丙酮、乙酸
15、乙酯、乙酸、吡啶等。,常用溶剂,单一溶剂法 混合溶剂法,方法,(七) 色谱分离法,色谱分离法是中药化学成分分离中最常应用的分离法，其最大的优点在于分离效能高、快速简便。通过选用不同分离原理、不同操作方式、不同色谱材料或将各种色谱组合应用，可达到对各类型中药成分的分离和精制，亦可用于化合物的鉴定。,1吸附色谱 2、凝胶过滤色谱(排阻色谱、分子筛色谱) 3离子交换色谱 4大孔树脂色谱 5分配色谱,1吸附色谱,定义：利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异，而实现分离的一类色谱。,（1）范德华力吸附 a.吸附剂 极性吸附剂：（如硅胶,Al2O3.)极性强，吸附力大 硅胶：极性较氧化铝小，弱酸性吸附剂，用于分离中性和酸性成分，碱性硅胶也可用于分离碱性成分。当含水量达17%后，不具吸附力。 Al2O3：极性较硅胶大，弱碱性吸附剂，用于分离中性和碱性成分，酸性氧化铝也可用于分离酸性成分。 非极性吸附剂： (如活性炭 对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。,b.被分离化合物 化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而
