天然药物化学课件2

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1、天然药物化学第一章 总论第一节 绪论 一、天然一、天然药物化学研究的内容和目的物化学研究的内容和目的 中药化学是运用近代科学技术和方法，研究中药中化学成份（主要是活性成份）的一门科学。它所包含的范围很广，涉及中药中有效成份的提取，分离，鉴定，结构测定和必要的结构修饰，结构改造，有效成份的生源途径，外界条件的影响，以便提高疗效降低毒性等。 （一）主要内容 1、 有效成份的提取 有效成份：具有特定临床疗效的成份。 生理活性成份：经不同程度的药效和生物活性试验，证明对机体有一定生理活性的成份，但它们不一定代表真正中药的临床疗效的有效成份。 2、有效成份的分离。 3、有效成份的结构测定。 4、有效成份

2、的结构改造。相关概念相关概念 （1 1）单体：体： 即化合物即化合物, ,指具有一定指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的分子量、分子式、理化常数和确定的化学化学结构式的化学物构式的化学物质 。 （2 2）有有效效成成分分: :具具有有生生物物活活性性且且能能起起到防治疾病作用的化学成分。到防治疾病作用的化学成分。 （3 3）无无效效成成分分：没没有有生生物物活活性性和和防防病治病作用的化学成分。病治病作用的化学成分。（4）有效部位：）有效部位：在中药化学中，常在中药化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，构相近的有效成分的提取

3、分离部分，称为有效部位。如人参总皂苷、苦称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏总黄酮等。参总生物碱、银杏总黄酮等。 （5）有效部位群：）有效部位群：含有两类或两类含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部以上有效部位的中药提取或分离部分。分。 （二）学习本课程的目的：1、以探索更安全、更高效、低毒性的由植物成份衍生的新化合物，（如度冷丁）。2、并根据己阐明的结构的成份，按照植物的生源关系、生源途径探索同类药物，如黄莲 素），以扩大药源，发掘新的有效成份。3、研究有效成份在植物体内随生长季节、外界条件对这些成份的影响，以及有效成份和中药之间的关系等。4、使中药的疗效得到近代科学理论的阐

4、明，以便更好地掌握药性，控制中药质量，保证中医临床用药的准确性，提高中药的疗效，并从中寻找新的药物，发现新用途，开辟目前尚未解决的防病、治病的新领域。三、学习天然药化的意义1、去粗取精，增强疗效2、控制质量，保证疗效3、改进剂型，合理炮制采集4、探索中药治病原理，追踪有效成分5、改进结构，化学合成，创制新药 二、学习要求1、掌握：中药化学成份的结构类型和结构特点，化学成份的主要类型，主要成份及结构，理化性质，提取分离及有关理化鉴定。2、了解结构测定的方法。概括了解中药化学研究进展，寻找有效成份的方法及结构修饰。 三、学习方法 1、掌握好基本概念。 2、熟悉必要的结构式，主要反应式。 3、各类化

5、学试剂的组成，用途。 4、有关波谱数据及分析。 5、主要类型化学成份的提取，分离方法。 6、主要类型吸附剂的应用及分离原理。 四、天然药物化学的研究进展 第二第二节 生物合成生物合成 一、一次代谢及二次代谢 一一、一一次次代代谢谢及及二二次次代代谢谢一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺少的过程，且几乎存在于所有的绿色植物中。一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等这些对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。二次代谢产物：二、生源研究的意义 人为地于植物中注入前体或中间产物来增加所需成分的积累和产量 从生源

6、关系密切的成分中来扩大生物活性物质的资源 从生源学说来确定某类成分的结构类别进行植物成分的生物合成提供理论规律二、生物合成假说的提出三、主要的生物合成途径 常见的基本单位大有以下几种类型； l、C2单位，（醋酸单位）如脂肪酸，酚类，苯醌类等化合物 2、C5单位，（异戊二烯单位）如：萜类，甾类 3、C6单位，如香豆素类，木脂素类等 4、氨基酸单位，生物碱 6、复合单位，上述单位复合而成，如：黄酮母核上连一个单萜。 （一）醋酸一丙二酸途径（acetatemalonatepathway，AAMA途径） 一些脂肪酸、酚类、葸醌等均由此途径生成。 1、脂肪酸类：有下列三种情况，（1）脂肪酸碳数为偶数，其

7、合成过程起始单位是乙酰辅酶A，C2单位，由此延伸连接，得到脂肪酸为偶数。（2）脂肪酸碳数为奇数：起始单位系丙酰辅酶A。（3）支链脂肪酸的前体为异丁酰辅酶A，甲基丁酰辅酶A及甲基丙二酸单酰辅 酶A。（4）不饱和脂肪酸类，其生物合成途径较多，主要以环氧化合物为前体，按下述途径脱水而成。 2、酚类，酚类化合物的生物合成与脂肪酸有所不同，由乙酰辅酶A经缩合过程，最后生成聚酮类中间体，再由不同途径环合而成。 特点；芳环上取代基 （-OH，-OCH3）多相互在间位。 3、萘及蒽醌类 与酚类相似，首先由乙酰辅酶A出发，延伸，缩合聚酮类，再经不同形式环合而成。如： 红镰刀素大黄素甲醚（二）甲戊二羟酸途径（MV

8、A） 萜类 过去，认为萜类是由异戊二烯经首尾连接而成，后来发现很多情况不符，研究发现，萜类的真正前体是甲戊二羟酸，在植物体内，萜类化合物是由焦磷酸二甲烯酯（DMP）及其异构体焦磷酸异戊烯酯（IPP），它们均由MVA转化而成，由焦磷酸酯活化，首尾连接而成。当然，也有尾尾连接，如：三萜类，见反应式：甲戊二羟酸单酰辅酶A乙酰乙酰辅酶A甲戊二羟酸焦磷酸二甲烯丙酯（DPP）焦磷酸异戊烯酯（IPP）甲戊二羟酸-5-焦磷酸 三、桂皮酸途径及莽草酸途径 天然化合物中具有C6C3骨架的化合物，如；香豆素，苯丙素及黄酮类，具有C6C3C6结构，均由桂皮酸转化而来，其中，桂皮酸又是苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氨酶作用脱去N

9、H2基生成的，具体过程：酪氨酸苯丙氨酸香草酸肉桂酸阿魏酸羟基肉桂酸咖啡酸 以上所示，苯丙素经环化、氧化、还原、甲基化等一系列反应，可生成C6C2、C6C1等化合物，进一步反应，还可生成黄酮类C6C3C6类，其中，苯丙氨酸、酷氨酸在高等到植物中很有限，故这一途径可以忽略。 桂皮酸前体为莽草酸，生源过程见Pl3-14，所以，过去桂皮酸途径一直以其前体莽草酸命名，称莽草酸途径，可是，由于莽草酸还是醋氨酸，色氨酸等其也芳香酸类的前体，而后者（氨基酸）又与生物碱有密切关系，因此，说莽草酸途径，无法限定为仅由挂皮酸而来的苯丙素类化合物，故现在把这一途径更名为桂皮酸途径。 四、氨基酸途径 天然产物中，生物碱

10、类成份均由此途径生成，有些氨基酸脱氧生成胺类，再经一系列化学反应（氧化、还原、重排等）转变为生物碱，如图；全去甲劳丹诺苏碱反应小檗碱网状荔枝碱甲基化 但是，并非所有的氨基酸都能变为生物碱，己知作为生物碱前体的氨基酸，脂肪族化合物中主要有鸟氨酸，赖氨酸，芳香族中则有苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等，如下列生物碱，都可以从其结构中找出其中包含的前体氨基酸的部份。如，鸟氨酸赖氨酸色氨酸 五、复合途径 对一些结构复杂的化合物，往往不只是通过某一途径，而是经过几种途径而生成，如查尔酮： 可以看出，上述途径是由两个以上不同途径组成。常见的复合途径有以下几种组合， 1、醋酸丙二酸 莽草酸途径 2、醋酸丙二酸 甲戊

11、二羟酸途径 3、氨基酸甲戌 二 羟酸途径 4、氨基酸醋酸 丙二酸途径 5、氨基酸莽草酸途径第三节、取取分离方法 天然药物化学的主要任务是效成份的提取、分离、结构测定结构改造，那么，要做到结构测定，首先要拿到化合物的单体纯品，这就要通过提取、分离工作来完成，也就是说，天然药物化学研究，首先就要从有效成份的提取、分离工作开始。 尤其是中草药有效成份的含量往往很低，如；延胡素乙素含量0.1，长春花中含长春新碱仅3ppm，但成份复杂，因此，远远满足不了临床需求，为解决这个向题，并提高疗效，寻找新药，研究构效关系，确定有效成份单体的结构，其首要任务就是提取。 一、中草药有效成份的提取 中草药有效成份的提

12、取方法主要有： （一）溶剂提取法：是根据中药中各成份在溶剂中溶解的性质，选用对活性成份溶解度大，对不须要成份溶解度小的溶剂将有效成份溶解出来的方法。生药 溶剂法，是提取过程中最重要的方法，极大多数情况下，都是采用溶剂取取法。 提取分离 生物及药理指标 （相结合）指标追综 有效 无效 有效无效 依次 1、原理；主要依据物质的“相似相溶”性质。其过程是， （1）渗透， （2）扩敬， （3）溶解， 常见的溶剂大分为如下几类:（1）水（2）亲水性有机溶剂（甲醇，乙醇，丙酮）（3）亲脂性有机溶剂（石油醚，CHCl3等）（4）水不溶性亲水性有机溶剂（正丁醇，戊醇，异丁醇） 常用溶剂的亲水性强弱顺序石油醚苯

13、氯仿乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水 亲脂性增 亲水性增强 对化合物来讲 亲 水 性 化 合 物 ， 极 性 基 团 多 （ OH， COOH） 亲脂性化合物，极性基团少（烃类） 如：糖；多OH，易溶于水， 淀粉；也有许多OH，理论上溶于水，但实际上，不完全如此，因为分子量大，水化现象，难溶解。（是分子的溶剂化过程）。 苷，苷元部分极性小，难溶于水，苷中糖部分多OH，易溶。 生物碱：游离碱水溶液性一般较小，易溶于有机溶剂，但成盐后易溶于水。2、溶剂的选择三条元则； （1）对有效成份溶解度大，对杂质溶解度小。 （2）不与成份起化学反应。 （3）要经济，易得，使用安全。 3、常用溶剂简介：（1）水（强极性）

14、是一种最常用溶剂，溶解范围广（酸性水，碱性水）。 酸性水；可使碱性成份成盐而溶解。 碱性水；可使酸性成份成盐而溶解。 缺点： 易酶解，如：甙水解成糖和甙元。 霉坏变质。 果胶，树胶，粘液质（多糖类）等，造成澎涨，过滤困难，淀粉易被糊化，增加过滤困难，因此，对淀粉含量高的原料，不宜用水取取。 皂甙。粘液质等，减压浓缩时，会产生大量泡沫，浓缩困难。 溶出许多其它成份（水溶性杂质多）。 注意：加温提取时，往往有助溶作用。（主要是淀粉起助溶作用，其它分子量较大的皂苷，大分子化合物也有此作用）。（2）亲水性有机溶剂；（甲醇， 乙醇，丙酮等） 乙醇（EtOH）：最常用，其溶解范围广，穿透力强，即可溶解亲水

15、性成份，也可溶解亲脂性成份，而对蛋白质，多糖，粘液质，果胶，树胶，淀粉等溶解度小。 用不同浓度乙醇提取，可得不同的成份，如；3040EtOH提取皂甙，7080EtOH提取强心甙 与水相比，EtOH溶剂用量小，可以回收，提取时问短。 缺点； 易燃，但毒性小，便宜，来源方便，能破坏酶。 甲醇（CH3OH）；与EtOH类似，其最主要缺点是毒性。 丙酮；溶解范围广，与水和极性小的有机溶剂相溶，因比，主要用于调解溶剂的极性，重结晶时常用。（3）水不溶性亲水性有机溶剂：丁醇，戊醇（与水部分互溶），主要用于萃取，从水中提取极性成份。（4）亲脂性溶剂；石油醚，苯，氯仿等。 特点：选择性强，不能或不易取出亲水性

16、成份（杂质）， 缺点：多易燃，挥发性大，毒性大，价格较贵，设备要求严格，且不易穿过植物细胞壁。 4、提取方法 （1）浸渍法 将药材末或粹块浸于溶剂中，经一整天浸泡，以溶解药材中成份的方法。 优点；简便易行，易操作。 缺点；时间长，用水提，易酶解，发霉等， 须加防腐剂，侵出率较差。 适用于： 有效成份受熟易破坏时。 原料中果胶，粘液质等杂质含量高时。 （2）渗漉法 方法：原料装入渗漉筒后，不断加入新溶剂，使其通过药材，自上而下流出。具体过程是； 药材要粉碎， 润湿， 装筒2/3， 浸泡约24h， 渗漉，500g药材，流速约在5ml/min， 收集流出液量约为药材的10倍。 优点：有浸渍法的优点（

17、常温），但 效果比浸渍法好。 缺点；溶剂用量大，时间长。 （3）煎煮法（不能与铁器接触） 优点：简便，提取范围较广，大部分成份 可被提出。 缺点：药材受熟，容易湖焦，有些成份遇 熟破坏。 （4）回流提取注，应用有机溶剂，加热提取，需要采用回流装置，以免溶剂捐失。 优点；时简短，效率高。 缺点；受热易破坏的成份不宜用。（5）连续提取法，用挥发性有机溶剂，连续回流提取。 优点；应用溶剂少，提取宪全，回收 容易。 缺点：时间长410 h，受热时间长， 不宜对热不稳定的成份。（索 氏提取器）（二）水蒸汽蒸馏法 该法应用范围有限，主要对一些挥发性成份或能与水蒸汽一起蒸馏的成份，如；挥发油，其原理即为水蒸

18、汽蒸馏原理。 （三）升华法 适用于有升华性质的成份提取，升华法提取的成份一般纯度较高，缺点是不能把所有成份提出来，不彻底，有时伴有分解现象，往往产生挥发性焦状物，粘于升华物上，不易的除去。 影响取取效率的因素， 溶剂的选择， 提取方法， 原斜的粒度， 提取时间， 提取温度。 二、中萆药有效成份的分离与精制 由上述方法提取得到的提取物，系混合物，若想得到单体，还需要进一步分离、精制，常用方法如下： （一）根据物质的溶解性差异进行分离。（溶剂分离法） 属溶剂分离，许多成份往往通过溶剂方法进行分离，常采用下列方法， 1、结晶重结晶：利用物质在不同温度下，溶解度不同进行精制。 除杂质； 溶剂选择 结晶

19、溶液的制备 分步重结晶A、把杂质溶出去。B、可溶有效成份。 2、溶剂分离：改变溶剂的极性，使某些成份析出，达到分离目的。 常用方法（经典），于提取液中加入另一种溶剂（改变混含溶剂的极性），使溶液极性发生变化。使某些成份析出，达到分离目的。 如；水取取物，含水溶性杂质较多（多糖，蛋白质），加入乙醇至4070，则析出沉淀（杂质），滤出杂质，达到除去杂质的目的或提取有效成份， 如；有效成份提取；白及胶提取液，加入乙醇，白及胶析出，过滤得白及胶。 除杂质；提取液，加乙醇沉淀（多糖，蛋白质，树胶等） 3、酸碱性成份的分离 通过调节溶液的pH，改变分子的存在状态，从而使其溶解度发生变化，沉淀析出，达到分离

20、目的。 酸性溶液，溶解碱性成份（生物碱），溶液碱化后，碱性成份游离析出，得碱性成份。 碱性溶液，溶解酸性成份，溶液酸化后，酸性成份游离析出，得酸性成份。 还可通过调节pH，使不同酸碱性成份析出。 强碱性成份 中强碱性成份 弱碱性成份 碱性溶液一溶解酸性成份，香豆素，黄酮，蒽醌，有机酸等，采用PH梯度法，不同PH溶液法。1、用酸性溶液分次溶出碱化析出沉淀2、酸液溶液，依次调整碱性分批沉淀。 4、沉淀法： 用沉淀法，（即在取取液中加入某种试剂，使某种成份生成水不溶性盐类或复合物等沉淀析出）。使杂质与有效成份或成份之间分离，常用的方法有：铅盐法，也可做成钙盐，钡盐，苦味酸盐等。 铅盐法：酸性化合物；

21、酚类，在以后章节讲。 碱式醋酸铅；沉淀范围更广，脱铅后得有效成份。 对碱性化合物，如，生物碱，可用试剂沉淀法， 生物碱加雷式胺盐，生成沉淀（生物碱沉淀试剂） 试剂法也常用于其它类化合物， ， 如鞣质，加明胶沉淀，洋地黄提取物加胆甾醇生成沉淀。 此外，还有盐析法，透析法等。 （二）根据物质在两相溶液中的分配系数不同进行分离（液液萃取法） 是利用混合物中各成份在两相溶液中的分配系数不同而达到分离的方法。分配系数越大，分离效果越好。 常用方法；两相溶液萃取法，逆流分溶法（CCD），液滴逆流分溶注（DCCC），高速逆流层析（HPLC）及液液分配层析等。 基本原理： 1、分配系数（K） 当物质在两相互不

22、相溶的溶剂中（如水和丁醇，氯仿），于分液漏斗中充分振摇，放置后，即可分为两层，此时，溶质将分别溶于两层溶剂中，并在一定温度，压力下为一常数，此时，溶质在两层溶剂中的浓度比值为一常数（K），用公式表示如下： K=CU/CL CU：上层浓度，CL：下层浓度。 若有两种成份时（A，B），则A，B各有其分配系数KA，KB，则两者差别越大，分离效果越好。 如，KA10说明振摇一次平衡后，A则有90以上溶于上层溶液中。 而KB0.l时，振摇一次平衡后，B则有90以上溶于下层中，过样A和B两成份就有较大程度分离，连续分离萃取几次，就可能达到A，B的全部分离。 若有多种成份时，分离情况将更复杂。 注意：（1）

23、振摇时，常发生乳化，所以萃取前，可先用小试 管试验，观察乳化情况，若有乳化，可作如下处 理。 分去乳化层， 抽滤， 加热， 较长时间放置， 加入电解质。（2）水溶液的比重一般1.1一1.2之间，过稀过浓都 不好。（3）溶剂用量；第一次用量相当于水溶液的1/3， 第二次1/41/6。（4）次数：3次左右，实际上多用4-6次，采用分液 漏斗。 2、分离难易及分离因子 两成份的分配系数差别越大，两者就越容易分离。因此两成份的分配系数比就可以反应其分离的难易程度，过个比值称为分离因子（），用公式表示为： KAKB 一般说；100 一次萃取就可以实现基本分离， 10010 则需萃取1020次， 2需连续

24、萃取100次以上，才能基本分离， 1时，则KA=KB两者性质相近，无法分离。 3、分配比与pH 对于酸性成份，因其在不同酸碱性溶液中，存在状态不同（成盐），因此，其溶解度有很大差别。 对于酸性化合物； 酚类；pKa值一般为9.210.8，羧酸类：pKa5，因此在pH=3以下，大部分酸性物质以游离形式存在，易溶于有机溶剂。pH12时，则以解离形式（A.），存在，易分配于水中。 对于碱性成份； 一般pH3，多呈解离状态，易溶于水，pH12，多呈游离状态，易于有机溶剂。 4、逆流分溶法（CCD） 液液萃取法，在实际中，经常遇到几种成份溶解性很相近的情况，需要进行多次萃取，有时需要进行几十次到上百次，

25、此时用简单萃取己不能满足，而要采用逆流分溶法（Counter curruent distribustion，CCD），该法是一种多次连续的液液萃取分离过程，如图： 第一次溶剂如入萃取后，进入第二号. 第二号溶剂萃取一号后，浓度较低，再进入第二号中.提高浓度，最后达到分离。 （强心苷提取） 缺点： 玻璃仪器易破损，操作麻烦，时间较长，溶剂耗量大。 当萃取次数多时，用分液漏斗就不方便，这时可采用逆流分溶仪来进行，该仪器是由上百个萃取单元组成，每个单元都相当一个分液漏斗。见图： 振摇 静止 转移优点：操作条件温和，样品容易回收，适用于中等极性，不稳定成份分离。缺点：玻璃仪器易破损，操作较麻烦，乳化系

26、统不宜采用。 5、液一液萃取与纸层析（ppc） 纸层析与液一液萃取的基本原理相同，因此液一液萃取的分离因子对纸层析同样是个重要参考；具体方法，可借助纸层析中的Rf值来求得。如下： R；滤纸定数，当滤纸湿重为干重的1.5倍时，R=2 Rf值又称比移值，其计算方法为：原点与展开后斑点的中心距离和原点与展开剂前沿间的距离之比值。 设有两种物质A，B，其Rf分别为Rfa，Rfb则，RfaRfb 6、液液分配柱层析 前面讲过逆流分溶法，要手工操作，费时，麻烦，易破损，乳化等原因，现己不多用，更好的方法，现在常用柱层析法。 该方法是将两相溶剂中的一相涂于载体（硅胶，硅燥土，纤维素）上，作为固定相，装于层折

27、柱中，然后，用另一溶剂（流动相）冲洗（洗脱），各成份在这两相溶剂中分配系数不同，达到分离。（1）正相层析与反相层析 正相层析；固定相极性大，流动相极性小，用于分离极性大的成份，如；生物碱，甙类，糖类，有机酸类等。固定相常用水，缓冲溶液等，流动相则用极性小的有机溶剂如；氯仿，乙酸，乙醚，丁醇等弱极性溶剂。 反相层析：固定相极性小，流动相极性大，用于分离极性小的成份，主要是脂溶性成份，如；高级脂肪酸，油脂，游离甾体。如：固定相用石腊油，而流动相用水或甲醇等极性溶剂。正、反相层析也可以在纸层和薄层上进行，主要用于摸索柱层析的条件。现在常用的反相层析的固定相，是将硅胶进行化学修饰，键合上不同长度的烃基

28、，形成亲脂表面。 SiXSiRSiOSiRHX常用的有以下几种（根据R长度不同）：R=C2H5（Rp2），C8H17=（辛基，Rp8）， C18H37（十八烷基，Rp18） 亲脂性 加强 （2）加压液相柱 以上所讲，主要指经典方法，即在常压下进行层析，载体颗粒较大，比表面积小，吸附主要发生在表面上，因此，效率低，且费时，为增大比表面积，就要使载体颗粒更小，然而，颗粒小，流动相阻力大，洗脱困难，为解决这一间题，采用加压的办法，以加速流动相的流动速度，根据所加压力的大小，又分为以下几种； 1、高效液相层折；20大气压，用于分析，制备。 2、Lobar低压柱层析；小于5个大气（CPLC）。 3、中压

29、柱层析：520个大气压。 4、快速层析；2个大气压。（三）根据物质的吸附性差别进行分离（吸附层析） 吸附层析在天然产物分离和精制中，应用十分广泛，主要以固一液吸附层析为主，分为物理吸附，化学吸附和半化学吸附。 物理吸附（表面吸附）；是通过分子间引力和互作用引起。 特点； 无选择性，是通过吸附解吸附再吸附过程。是最常用的方法之一，常用硅胶，氧化铝，活性炭为吸附剂，分为极性吸附剂和非极性吸附剂。 化学吸附：酸碱相互作用引起。如硅胶上有OH，显酸性，与生物碱发生吸附，或碱性氧化铝与酸性成份，如；黄酮等发生的吸附，有选择性，吸附力强，不易洗脱，有时甚至洗不下来，所以，不常用。半化学吸附：是通过氢键作用

30、产生，常用吸附剂为聚酰胺，对一些含酚OH的化合物如；黄酮，蒽醌类等，吸附力较强，在分离黄酮类化合物时常用。以下侧重介绍物理吸附 1、物理吸附的基本规律 相似者易于吸附。 固液吸附； 吸附剂，溶质，溶剂三者统称为吸附过程的三要素，所以，分离能否成功，先要考虑成份的性质，选择吸附剂，洗脱剂是至关重要的。（1）硅胶； 通式，SiOXH2O 分子中具有硅氧烷交链结构，因为硅醇基，吸附主要发生在醇-OH上，吸附性能主要与醇-OH有关，硅-OH通过氢键与水结合而吸附水份，而影响硅胶的吸附性能，硅-OH与水形成氢键越少，吸附效果越好，吸水多吸附力下降。 当水达到17时，不具吸附力，所以，此时硅胶需要活化。（

31、活化；使吸附剂吸附力增大的过程）。 硅胶活化：加热除去水份，一般在100一120烘1-4小时，温度过高则发生脱水，失效。 以硅胶活性强弱可分为： 活 性 I级 II级 llI级 含水量 0 12 15硅胶系酸性吸附剂（硅OH），与碱性成份结合牢固（化学吸附），不易洗脱，所以，一般不用硅胶分离生物碱。 用途： 主要用于中等分子量，中性或酸性化合物。 极性吸附剂，因它的吸附能力与含水量有关，因此，又称极性吸附剂或亲水性吸附剂。 （2）氧化铝（Al2O3）： 两性氧化物，一般常含有Na2CO3而呈碱性，Al2O3的吸附力也与含水量有关，含水量高，吸附力下峰，含水量低，吸附力增大，因此，亦为极性吸附剂

32、，多用于碱性成份分离，但有时可使醛、酮、酯等发生次极化反应。 分 级： 活 性；I级 lI级 llI级 IV级 V级 含水量：1 3 6 10 15 活化，用烘干的方法，一般是在1500C，烘3小时，可达34级，400 0C，烘6小时，可达12级。吸附剂的粒度：吸附主要发生在吸附剂的表面上，理论上粒越细越，比表面积越大，吸附效果越好，但实际上，太细，流速太慢，易使谱带扩散，一般层析柱，料度在100目一120目之间，实际上硅胶常用200目一300目。 硅胶和氧化铝都是极性吸附剂，故有以下共同特点： 对极性物质吸附力强，符合“相似者易于吸附”原则，故极性强的成份优先吸附。 溶剂（洗脱剂），极性弱，

33、洗脱力下降，表现在吸附剂对成份吸附力增强。 原因是：溶剂与溶质争夺吸附剂表面，另一方面，对溶质的溶解。 以强极性溶剂洗脱，绝大多数成份均可被置换下来。（如甲醇）。 （3）活性炭；与上述两种情况不同，其吸附性与水无关，因此，属非极性吸附剂或疏水性吸附剂。处理；先用盐酸洗涤，再用乙醇洗，水洗，于80 0C烘干即可。用于水溶性成份的分离，如氨基酸，糖类。 缺点：太黑，影响视线。 在溶剂中的吸附力； 水甲醇乙醇有机溶剂（洗脱时洗脱力相反） 吸附力与分子结构之间的关系， 吸附力：芳香族脂肪族， 大分子小分子， 极性基团多极性基团少的。 2、极性及其强弱的判断能否有效分离，除选择吸附剂和洗脱剂外，还有一要

34、素溶质的性质，其极性是支配吸附过程的一个要素，往往与电荷的不对称程度，偶极矩，极化度，介电常数等因素相对应， 其判断方法一般有以下几点。 对极性吸附剂而言： （1）吸附力与物质结构的关系， CH2CHCH=CHOCH3COOCH3=COCHOSHNH2OHCOOH 极性增强 被分离物质的极性基团越多，吸附能力越强。 （2）双键，共轭双键越多，吸附力越强。 （3）分子内部状态，取代基的位置，空间结构，如： （4） 溶剂的极性，大小顺序：水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿苯石油醚 柱层析用的溶剂称洗脱剂，薄层析用的溶剂称展开剂。 2.与形成氢键的基团的位置有关： 原因是分于内形成氢键，减弱了对聚酰胺的吸附，故

35、易于洗脱。 3、芳香化程度越高，吸附力越强（共轭程度）。 以上是化合物本身对吸附作用的影响，那么，在聚酰胺层析中，还有另一重因素，即溶剂通过与溶质争夺吸附剂表面，从而改变了成份对聚酰胺的吸附，有下列几个途径； （1）溶剂通过与溶质形成氢键而将溶质从聚酰胺表面上拉下来，解吸附。 （2）溶剂与溶质争夺聚酰胺表面，而将溶质置换下来，解吸附。 因此，溶剂无论与溶质，还是与聚酰胺形成氢键越强，其洗脱能力就越强。不同溶剂对聚酰胺层析中洗脱能力如下： 水甲醇乙醇丙酮稀碱二甲基甲酰胺尿素水溶液 洗脱力增强 吸附力增强 （3）应用；主要用于酚类，黄酮类，其它类也有应用，但相对少些。 （四）根据分子量大小差别进行

36、分离（疑胶过滤法、凝胶渗透层析，分子筛过滤，排阻层折）天然产物分子大小各异，几十几百，因此，可根据分子量大小进行分离，常用的方法有透析注，凝胶过滤法，超滤法，超速离心法，以上几种方法中，凝胶过滤法应用最多，下面着重介绍一下凝胶过滤法。 1、原理 根据分子量大小差别进行分离，其过程是利用分子大小不同，象过筛一样，将大小不同的分子分开，故称分子筛，该法所用的载体种类较多，常用的有葡聚糖凝胶（Sephadex G）及羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH20）。 以葡聚糖凝胶为例，说明其过程， 葡聚糖凝胶在水中不溶，但可以溶涨，形成球状颗粒，具有网状结构，即颗粒内有孔，装入柱后，于上部加入样品，当

37、用洗脱剂进行洗脱时，如图； 葡聚糖凝胶；是由葡聚糖（右旋糖酐）和甘油通过醚键相交联而成的网状结构。教材中介绍了几种凝胶，葡聚糖凝胶和羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex-LH-20）自己看 Sephadex LH-20是由sephadex-G25经羟丙基处理后的产物。 （五）利用物质解离程度不同进行分离（离子交换树脂法） 具有酸碱性的成份，在水中可呈解离状态，或调整PH使其解离，可以通过电泳和离子交换树脂法进行分离，常用离子交换树脂法。本章主要介绍： 1、原理 根据物质的解离度不同进行分离，以离子交换树脂为固定相，以水或与水混溶的溶剂作流动相，具有酸碱性的成份，在水中可呈离子状态或调整PH使其解

38、离，当流动相通过树脂时，溶液中呈离子状态的组份被树脂吸附，交换，而呈分子状态的组份不被树脂交换而流出，达到分离目的。主要有以下几点： 1、特点：（1）选择性，亲合力大小不同而分离。（2）解离度差别进行分离，控制流动相的PH，可使不同组份以离子或游离形式出现分离。（3）形成络离子后，再进行离子交换。如糖类为中性分子，不发生交换，但可在硼酸中形成硼酸络离子，不同的糖形成的硼酸络离子稳定性不同，通过交换树脂分离。 2、溶剂的选择 （1）酸，碱性不同的溶剂。 如生物碱，用碱处理生物碱游离，有机溶剂萃取，也可用PH梯度法。 （2）离子强度，竞争性离子。（同离子效应） 3、离子交换树脂的结构与性质 离子交

39、换树脂的核，是由苯乙烯通过二乙烯苯为交联剂聚合而成的球形网状结构，外观呈球形颗粒，不溶于水，但可在水中溶涨，其主要性能有两个方面；（结构见P33） （1）交联度 交联度大，则网孔小，质地密，水中不易溶涨，交联度小，网孔大，质地疏松，水中易于澎涨，不同交联度适用于不同大小的分子。表示离子交换树脂中交联剂的含量，常以百分比表示，分为三个等级。（见P33表）以离子交换基团不同，又分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂， 阳离子交换树脂； 阴离子交换树脂 （3）交换能力可用交换当量表示；一克干树脂可交换离子的毫克当量数 （2）交换基团 强碱型（N（CH3）3Cl） 弱碱型（NH2，NH） 强酸型（SO3H

40、），磺酸型离子交换树脂 弱酸型（COOH）， 或（PO3H2） （4）应用 用于不同电荷的离子分离，离子和分子分离。 相同电荷离子的分离，相同电荷的离子因其酸碱强弱不同，可采用不同PH溶剂洗脱分离。第四节 结构研究法 结构研究是天然药物化学的一项主要内容，通过前述的提取分离得到的化合物，接下来的一项主要工作就是结构测定。只有在搞清结构的基础上，才能有效研究其构效关系， 结构改造，开发新药。 但是，天然有效成份往往含量很低，结构复杂，（与合成药物不同，因其己知结构，可以预测产物的结构），所以，其结构测定多相当困难，为正确确定一个化合物结构，要从多方面信息来分析。 一、纯度测定 1. 外观：颜色，

41、晶形。 2. 熔点：敏锐的熔点。 3. 确定纯度，一般要求用同一种溶剂进行三次重结晶，mp不变。纸层折，薄层析用三种不同溶剂展开，一个斑点。 4、有时也用气相层析或高效液相层折（HPLC）。 二、结构研究的主要程序 1、初步推定化合物的类型。（1）观察在提取，分离过程中的行为，（2）测定有关理化性质，如PH，溶解度及层析行为，灼烧试验，化学定性反应。（3）结合文献。2、分子式确定，不饱和度，可采用质谱法3、确定分子中的官能团，结构片断，由IR，UV，Ms和NMR光谱等方法。4、确定平面结构，连接结构片断，排除不合理的结构，可与有关相近似的化合物比较，必要时，可通过化学合成来验证。5、确定分子的

42、立体结构，CD谱或ORD谱（元二色散和旋光谱）由NOE或2DNMR谱， X射线单晶衍射，化学合成6、文献对照 三、结构研究中采用的主要方法 结构测定方法，主要是以光谱法，如；Ms，分子式，IR：官能团，下面主要介绍一下旋光谱。（一）、确定分子式、计算不饱和度（二）、质谱EI-MS 电子轰击质谱 ESI-MS 电喷雾电离质谱FAB-MS 快速原子轰击电离 质谱 FD-MS 场解析电离质谱（二）、红外光谱（IR） 分子振动能级谱1)33003000 弱吸收 烯氢、芳氢、C=N 强吸收O-H、N-H2)30002700 饱和C-H3)24002100 不饱和三键4)19001650 C=O及其衍生物

43、5)16801500 C=C及芳香核骨架震动、C=N等6)15001300 饱和C-H面内弯曲振动7)1000650 不饱和C-H面外弯曲振动（三）、紫外可见吸收光谱 (UV)电子跃迁而产生的电子能级谱解决不饱和共轭体系化合物的问题近UV200400 nm 远UV 炔氢 烷氢 0.9-C-CH31.8-C=C-CH32.1-COCH33.0-NCH33.7-OCH311 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0-COOH-CHOAr-H-C=C-H常见结构的化学位移大致范围常见结构的化学位移大致范围（要求熟记）（要求熟记） (ppm)推断化合物的结构（含推断化合物的结构（含1H核基团的结构

44、）核基团的结构）B偶合常数J(couplingconstant)偕偶J=16Hz左右邻偶J=68Hz远程偶合J=13Hz裂分裂分 符合n+1规律(n=磁等同质子的数目)用偶合常数（用偶合常数（J）表示）表示 峰裂分的数目峰裂分的距离不同系统偶合常数不同系统偶合常数 (J Hz) 大小大小s单峰d双峰t三重峰q四重峰m多重峰 芳环芳环 J邻邻610Hz J间间 03Hz J对对01Hz 双键双键 J顺顺711 Hz J反反1218 Hz环己烷环己烷Jaa 1013Hz ( =180 O )Jae 25Hz ( =60 O )Jee 25Hz ( =60 O )C 积分曲线 也称积分面积，与分子中

45、的总质子数相当。 2、碳核磁共振光谱(CMR)A化学位移a范围为1250ppm，分辨率高b.影响化学位移的因素C杂化方式(sp3、sp2、sp)一般sp2spsp3不同不同 13C 核核C大小与大小与13C 核所处的化学环境（周围核所处的化学环境（周围电子云密度）有关电子云密度）有关用于用于13C 核类型的推断核类型的推断( C ppm )150220( c=o)200 150 100 50 0c=c Ar5080 (c-o)饱和碳原子（饱和碳原子（060）主要结构主要结构13C 核核C的大致范围的大致范围 ( 要求熟记要求熟记 )C、基本图谱I.一维图谱a.噪音去偶谱:也叫全氢去偶(COM)

46、或宽带去偶，BBD）b.选择氢核去偶谱（selectiveprotondecouplingspectrum，SPD)c.NOE效应选择的照射一种质子使其饱和，则与该质子在立体空间位置上接近的另一个或数个质子信号强度增高的效应称为核Overhauser效应，简称NOE。是确定分子中某些基团的位置，立体构型和优势构象的重要手段之一。d.DEPT:系通过改变1H核的脉冲宽度（）或设定不同的弛豫时间，使不同类型的13C信号在图谱上呈单峰形式分别朝上或向下伸出。=135时季C信号消失CH3,CHCH2=90时季C信号消失CH3,CH2信号消失CH=45时季C信号消失，其它都向上II.二维图谱(2D-NM

47、R)a.1H-1HCOSY1H1H相关谱bHMQC谱（1H检测的异核多量子相干试验）1H13C近程相关（一般为两根键）相当于1H-13CCOSY3HMBC谱（1H13C远程相关谱）一般观察到的为二至三个键的1H13C偶合11H-1HCOSY即1H1H相关谱2HMQC谱（1H13C近程相关）3HMBC谱（1H13C远程相关谱）4 NOESY谱（1H 核之间的NOE相关） 为了在二维图谱上观察NOE效应而开发出来的新技术。在其谱中，不仅空间相近的质子间NOE效应可以观测到，而且还能作为相关峰出现在图谱上。 旋 光 谱 （ Opticol Opticol Rotation Rotation Disp

48、ersion ORDDispersion ORD） 1、旋光谱的种类 非对称化合物分子能使平面偏振光的振动面发生旋转，称之为旋光性。 这种旋转角度随光的波长而变化，如果以旋光度或摩尔旋光M为纵坐标，以波长为横坐标进行作图，即可得到一条曲线，称为旋光谱。常见的有以下儿种类型。 （1）平坦曲线，分子中有不对称C，但无发色团，如图：有正负之分：随波长变长，曲线下降，为正性曲线。 随波长变长，曲线升高、负性曲线。00a 振幅b 幅宽 （2）单纯Cotton效应曲线，若光学分子中还有发色团时，其ORD谱发生异常，出现峰和谷，称为cotton效应。亦有正负之分。 正cotton效应曲线，先谷后峰。（谷在短

49、波长处） 负cotton效应曲线，先峰后谷。（谷在长波长处） （3） 复合cotton效应，即一个ORD谱中，出现两个以上峰和谷的曲线，称复合cotton 效应。 2、旋光谱的测定意义 旋光谱及其cotton效应，对测定分子的立体化学结构，有着重要意义，最重要是用于测 定具有环己体系的化合物，如：甾体，三萜类，其构型不同，旋光谱有较大区别，因此，可根据ORD谱推测分子的构型和构象。就其方法中最主要的是饱和环己酮的八区律规则，下面着重介绍八区律及其应用。 3、八区律及其应用 C=O本身有对称因素，不具有光学活性，但当其处于不对称分子中时，受分子中不对称因素影响，诱发成为一个新的不对称中心，即呈光

50、学活性，导致ORD在270，310处出现Cotton效应，所以，=C=O距不对称中心越近，则效应越显著，当这些不对称中心的构型发生变化时，其ORD谱的Cotton效应也随之变化，八区律总结了这些规律，对研究环己酮和甾体类的构型有着重要意义。 在环己烷的结构图上，可以画出三个垂直的平面，将其分成八个区域（见下图），以C平面为界，前面称前区，平面后称后区，每一区又被a，b平分为四个区。可见，前区除=C=O的O外，很少有其它原子，主要都落在后四区内，这里这样为方便起见，采用投影图表示。 C平而前四区 C平面后四区 旋光分担的几个规律； 1、位于分割面上的几个原子无旋光分担。 2、位于对称面上的两个原

51、子的旋光可以抵消。 3、原子旋光分担大小为HClBrF 4、C2及C6上横键取代基，几乎在a平面上，其旋光影响很小，可以忽略，但坚键上影响则显著。 例：（） 异薄荷酮，可能有两种构型， 平衡时构象如下： （） 薄荷酮的两种可能的构型 相应的构象平衡体系，八区律旋光分担与Cotton效应的性质如下所示； 8a 8b 9a 9b 正性8a 负性8b 负性9a 正性9b 相应的八区律分布图和Cotton效应的性质 （） 异薄荷酮：Cotton效应，正性。 （） 异薄荷醇的ORD谱线 实侧为正性Cotton效应，以上负性cotton效应的构象可以排除，从图可以看出，振幅很大，Cotton效应很强，说明

52、旋光分担较大，大基团应在a键上，因此，确定优势构象为8a。 ORD谱有许多谱，有兴趣可看看，还有CD谱。 主要参考主要参考书目：目： 1 匡学海等 中药化学北京：中国中医药出版社 ，2003 2 姚新生等天然药物化学北京：人民卫生出版社，2001 3 陆蕴如等中药化学北京：学苑出版社，1995 4 徐任生等 天然产物化学 北京：科学出版社，1997 5 姚新生等 有机化合物波谱解析 北京：中国医药科技出版社，1997 6 于德泉、杨峻山分析化学手册第七分册：核磁共振波谱分析北京：化学工业出版社，1999天然天然药物化学成分提取分离物化学成分提取分离鉴别一般方法思考一般方法思考题：1何谓有效成分

53、及有效部位，二者有何区别？何谓有效成分及有效部位，二者有何区别？ 2天然药物二次代谢产物的主要生物合成途径有哪些天然药物二次代谢产物的主要生物合成途径有哪些？其合成的化合物包括哪些类型？其合成的化合物包括哪些类型？3简述天然药物中所含化学成分的主要结构类型及性简述天然药物中所含化学成分的主要结构类型及性能特点。能特点。4天然药物化学成分提取的方法都有哪些？天然药物化学成分提取的方法都有哪些？5二氧化碳超临界萃取法提取天然药物化学成分的特二氧化碳超临界萃取法提取天然药物化学成分的特点及适用范围点及适用范围 6简述溶剂提取法的关键及选择溶剂的依据。简述溶剂提取法的关键及选择溶剂的依据。7色谱技术在

54、天然药物化学成分研究中有何应用。色谱技术在天然药物化学成分研究中有何应用。8何谓亲水性有机溶剂，它们在化学成分提取方面有何谓亲水性有机溶剂，它们在化学成分提取方面有何特点何特点9何谓亲脂性有机溶剂，它们在化学成分提取方面有何谓亲脂性有机溶剂，它们在化学成分提取方面有何特点何特点10水作为常用的提取溶剂，在化学成分提取方面的水作为常用的提取溶剂，在化学成分提取方面的特点如何特点如何11两相溶剂萃取法的分离依据为何两相溶剂萃取法的分离依据为何?怎样选择萃取溶怎样选择萃取溶剂。剂。12何谓系统溶剂分离法，它在天然药物化学成分研何谓系统溶剂分离法，它在天然药物化学成分研究方面有何意义。究方面有何意义。

55、13何谓铅盐沉淀法，其分离特点如何何谓铅盐沉淀法，其分离特点如何14简述水提醇沉法和醇提水沉法在天然药物化学成简述水提醇沉法和醇提水沉法在天然药物化学成分提取分离方面有何异同分提取分离方面有何异同15简述碱提酸沉法和酸提碱沉法在天然药物化学成简述碱提酸沉法和酸提碱沉法在天然药物化学成分提取分离方面有何异同分提取分离方面有何异同16聚酰胺色谱的分离原理及在化学成分分离方面的聚酰胺色谱的分离原理及在化学成分分离方面的特点特点17比较硅胶与氧化铝在化学成分鉴别方面的特点比较硅胶与氧化铝在化学成分鉴别方面的特点如何如何18离子交换树脂包括那些类型，在化学成分分离离子交换树脂包括那些类型，在化学成分分离

56、方面有何特点方面有何特点19大孔吸附树脂在化学成分的分离、纯化方面有大孔吸附树脂在化学成分的分离、纯化方面有何特点何特点20简述葡聚糖凝胶色谱的分离原理及适用范围简述葡聚糖凝胶色谱的分离原理及适用范围21简述结晶法分离、精制化学成分的工艺流程，简述结晶法分离、精制化学成分的工艺流程，并指出其关键所在并指出其关键所在22单体化合物纯度判断的一般方法单体化合物纯度判断的一般方法23四大光谱在结构测定中的应用特点四大光谱在结构测定中的应用特点24核磁共振氢谱在结构测定方面能提供的信息参核磁共振氢谱在结构测定方面能提供的信息参数有哪些，各自代表的意义如何？数有哪些，各自代表的意义如何？ 1.天然药物化学2.反相层析3.有效成分与无效成分4.双向展开5.单体、有效部位6.Rf值7.硅胶G、硅胶H、硅胶GF2548.相似相溶原理9.降活性氧化铝、SephadexG2510.UV、IR、NMR、MS、CD、ORD11.渗漉法12.逆流连续萃取法13.萃取法14.结晶、重结晶、分步结晶15.液滴逆流分配法、逆流分配法16.盐析、透析17.脱脂18.升华法、水蒸气蒸馏法19.梯度洗脱20.mp、bp、D、D21.干柱层析22.EI-MS、CI-MS、FD-MS、FAB-MS