郑大天然药化总论.ppt

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1、天然药物化学 Medicinal Chemistry of Natural ProductsMedicinal Chemistry of Natural Products 主讲：张雁冰 2009年2月25日 姓 名： 张雁冰 职 称： 教 授 学 位： 博 士 办公室： 药学院214房间 办公电话：67781912 手 机： 13592680213 邮 箱： Z 主要参考书目 吴立军天然药物化学(第5版) 人民卫生出版社，2007 徐任生等天然产物化学 科学出版社，2004 于德泉等分析化学手册（7） 化学工业出版社，1999 汪茂田等天然有机化合物提取 分离与结构鉴定化工出版社,2004 第

2、一章 总论 绪论 生物合成途径 提取与分离方法 结构鉴定方法 绪论 天然产物 指在大自然中的生物体内 存在的或代谢产生的有机物 一.天然药物化学定义 天然产物化学 是研究包括一切源自植物、 动物、昆虫、微生物的化学 天然药物化学 是运用现代科学理论与方法 研究天然药物中化学成分 （主要是活性成分）的一门学科 二.天然药物研究的发展史 1769年瑞典化学家舍勒从酒石分离出酒石酸。 苯 甲酸 （1775）、乳酸（1785）、没食子酸（ 1786）等有机酸类物质。 明代李延的医学入门（1575）中记载了用发 酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。 本草纲目卷39中记载了没食子酸制备过程。 本草纲目卷34

3、详尽记载了用升华法等制备、纯化 樟脑的过程。欧洲直至18世纪下半叶才提出了樟脑 的纯品。 1806年由法国化学家F泽尔蒂纳自鸦片中提 取出吗啡碱。 大量显著的生理活性成分，如土根碱、奎宁 、辛可宁、番木鳖碱、咖啡因、阿托品毛地 黄强心苷、毒毛旋花苷、蟾蜍等。 1960年左右开始了对海洋天然产物的研究 20世纪80年代以来，由于分子生物技术的迅 猛发展，为有效成分的提取和功能研究提供 了新方法。 吗啡是鸦片中最主要的生 物碱(含量约10-15%) 1806年法国化学家F泽 尔蒂纳首次从鸦片中分离 出. 从发现到全合成 用了约 150年 三.主要研究内容和意义 理化性质 主要化学 结构特点 理化性

4、质 提取分离 结构鉴定 生物合成途径 结构修饰或合成 二次代谢产物 天然药化的研究意义天然药化的研究意义 天然物及改性产物具独特功效 是可持续发展的根本保证 降低原药材毒性提高疗效 控制天然药物及制剂质量 药物提高人类生存质量 特种功能的物质提供生活方便 从分子层面了解认识天然物 人工方式得目标产物造福人类 天然药化研究目的 创新药物研究 寻找新药或活性先导化合物 中药现代化研究 控制质量 降低原植物毒性 提高疗效 扩大天然药物的资源 功能性食品研究 探索天然药物治病机理 相关的术语 有效成分 指单体化合物 能用分子式和结构式表示 具有一定的理化常数 具有药效 有效部位 指具有生物活性的混合物

5、 如：总生物碱、总皂苷或总黄酮 有效部位群 含有两类或两类以上有效部位 的中药提取或分离部分 无效成分 与有效成分共存的其它成分 有效成分与无效成分是相对的 生物活性成分 经过不同程度药效试验或 生物活性试验（体内、体外） 证明对机体有一定生物活性 有效成分和无效成分的关系 二者的划分是相对的。 随着科学的发展和人们对客观世界认识的提高， 一些过去被认为是无效成分的化合物，如某些多 糖、多肽、蛋白质和油脂类成分等，现已发现它 们具有新的生物活性或药效。 某些过去被认为是有效成分的化合物，经研究证 明是无效的。如麝香的抗炎有效成分，近年来的 实验证实是多肽而不是麝香酮等。 标准提取物（stand

6、ardized extracts) 指采用现代科学技术对传统中药材 进行提取加工而得到的 一种具有相对明确药效的物质基础 以及严格质量标准的一种中药产品 可作为中药制剂、保健品 及化工产品的原料 相对明确的物质基础 可分为有效部位和有效成分 质量控制应用指纹图谱 特定的药理活性 反映原中药材的特定功效 一种中药材可有几种标准提取物 每种标准提取物有一最佳的组分构成比例 以体现不同的功效 严格的质量标准 植物基原、制备工艺、形状、 鉴别、检查、含量测定等项目 标准提取物的特点 标准提取物的意义 具有一致性标准的中药提取物 使生产的各批提取物具有活性成 分一致性 标志化合物是中药的特征成分同 时作

7、为标准提取物的标准 标志化合物在加工时不被破坏 有物种鉴别的功能 标志化合物不一定是活性化合物 如银杏提取物的标志化合物是24的银 杏黄酮醇，而银杏内酯和白果内酯是活 性成分 相关课程 分析化学 波谱分析 其他学科 生药药植 无机化学 有机化学 四.天然药化研究现状及发展前景 中医中药在临床应用了几千年 其疗效经过了实践的检验 并成为世界文化的一朵奇葩 生产工艺比较落后 质量监控亟待改进 中医独特哲学思想西方人难以理解 成为中药国际化的严重障碍 新药研究与开发成为 当今十分重要和紧迫的课题 天然药化的进展 合成研究 手性合成研究 样品消耗量大幅度降低 微量、水溶性 及不稳定成分研究 结构研究周

8、期缩短 吗啡 C17H19NO3 从发现到全合成148年 （18041952） 利血平 C33H40N2O9 发现到全合成4年 （19521956） 西方第一个抗高血压药物 1952 年Muller等分离出 1956 年woodword 等全合成 沙海葵毒素 C129H223N3O54 （19741981） 研究的重大转变 活性成分研究转向 微量、水溶性、大分子成分 由单纯化学转向生物活性成分研究 由单味中药转向复方中药 生物活性检测转向分子水平 天然药化研究发展趋势 化学结构研究 快速、微量、准确 组织培养 解决植物活性成分含量偏少 合理保护药用资源 注重结构改造 和仿生合成 五.研究天然产

9、物的一般方法和程序 STEP4 毒理学 药效学 评价 STEP3 结构 鉴定 STEP2 分离 纯化 STEP1 提取 按物质的种类 六.天然药物化学成分的分类 按物质的药效 按其代谢途径 按物质的结构 按物质的溶解性 按化合物酸碱性 糖：多羟基醛和多羟基酮及其缩合产物 苷：糖或糖的衍生物与非糖物质通过苷键连接 葡萄糖 毛茛苷 糖和苷 苯丙素类 苯环和3个直链碳连在一起为单位构成的化合物 咖啡酸 香豆素 去甲二氢愈创木脂酸 醌类化合物 苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌衍生物 及其不同程度的还原产物。 辅酶Q10 大黄素 黄酮类 泛指两个具有酚羟基的苯环 通过中央三碳原子相互联结而成的一系列化合物 芦丁

10、萜类化合物 由甲戊二羟酸衍生、符合（C5H8)n通式的化合物 2C5 单萜(C10) ；4C5 二萜(C20)；6C5 三萜(C30) 穿心莲内酯 薄荷醇 齐敦果酸 甾体及其苷类 具有环戊烷并多氢菲结构的化合物及其苷 胆固醇羟基毛地黄毒苷 生物碱类 天然产物中含氮的有机化合物 麻黄碱 罂粟碱 生物合成 Biosynthesis 生物合成的生物合成的 内容和意义内容和意义 植物代谢及植物代谢及 代谢产物代谢产物 主要的生物主要的生物 合成途径合成途径 一. 生物合成的内容和意义 生物合成是 研究次级代谢产物的生源途径 搞清楚从前体经各个中间体 直至形成最终产物的历程 进而用生物方法实现 一般化学

11、方法难以完成的反应 生物合成的意义 利用植物亲缘相关性 研究生物合成理论 有助于结构的推导 推测天然化合物结构 定向寻找活性成分 植物化学分类 A 组织培养 根据已建立的生物合 成途径进行人工模拟 工业生产有效成分 生物调控 提高活性成分含量 仿生合成 B 二.植物代谢及其代谢产物 植物 的 代谢 一次代谢 二次代谢 二.一次代谢及其代谢产物 一次代谢 维持植物机体生命活动 的代谢过程 一次代谢产物 保持生命特征所需生物高分子 糖类、蛋白质、脂质、核酸 一次代谢产物的作用 植物的营养物质 人类赖以生存的物质基础 植物体内的物质代谢与生物合成过程 (二) 二次代谢及其代谢产物 二次代谢 以代谢产

12、物为原料（或前体） 经不同途径进一步合成的过程 二次代谢产物 保证生物个性特征的发挥和 生命运动的进行 产生结构不同的化学物质 二次代谢产物的作用 维持植物的特性与特征 重要的药物资源 天然药化主要研究对象 二次代谢主要途径 二氧化碳. 水 莽草酸 予苯酸 芳香族氨基酸 多酮 香豆素. 木脂素 桂皮酸 多肽 生物碱 黄酮 酚 萘.蒽 醌 甾. 萜 甲戊二羟酸 单糖 多糖.苷 脂肪族氨基酸 乙酰辅酶A 丙酮酸 三.主要的生物合成途径 天然有机物 是由一定的 基本单位 按不同方式 组合而成 通过研究 将这些化合物 按不同的基本 单位进行分类 自然界的 化合物数目庞大 结构千变万化 非常复杂 C2单

13、位(醋酸 单位)脂肪酸 酚类、苯醌 氨基酸单位 生物碱类 化合物 C5单位 (异戊烯单位) 萜类、甾类 C6单位 香豆素 木脂体等 复合单位 由上述单位 复合而成 （一）基本结构单位 （二）主要的生物合成途径 醋酸-丙二酸途径 （AA-MA） 氨基酸途径 甲戊二羟酸途径 （MVA） 桂皮酸途径 及莽草酸途径 复合途径 醋酸丙二酸途径 （acetate-malonate pathway） （AA-MA） 合成脂肪酸、酚类、蒽酮类 合成脂肪酸类化合物 合成酚类化合物 合成萘、蒽醌类化合物 桔霉素 腐皮壳素 灰黄霉素 聚戊酮类 聚己酮类 聚庚酮类 聚辛酮类 聚壬酮类 聚癸酮类 大黄素 玉米赤霉素 奥

14、佛尼红素 甲戊二羟酸途径 （mevalonic acid pathy） （MVA途径） 合成萜类、甾体类化合物 焦磷酸二甲烯丙酯，DMAPP 焦磷酸异戊烯酯，IPP 甲戊二羟酸，MVA DAPP或IPP头尾相连 形成单萜、倍半萜或二萜 三萜由两个倍半萜尾-尾相接而成 再经氧化、还原、脱羧、环合或重排 形成种类繁多的萜类和甾类化合物 桂皮酸途径 （cinnamic acid pathway） 合成C6C3骨架的化合物 苯丙素、香豆素、木质素等 莽草酸途径 （shikimic acid pathway） 合成芳香族的氨基酸 氨基酸途径 （anmino acid pathway） 天然产物中生物碱类

15、成分均由此途径 生成。 一般是氨基酸脱羧成为胺类，再经过 一系列化学反应（甲基化、氧化、还 原、重排等）后转变成为生物碱。 合成生物碱类化合物 复合途径 醋酸-丙二酸-莽草酸途径 醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径 氨基酸-甲戊二羟酸途径 氨基酸-醋酸-丙二酸 氨基酸-莽草酸途径 大麻萜酚酸 大麻二酚酸 提取分离方法 1 天然产物 研究是从 有效成分 提取分离 开始 2 提取工作前 要查阅文献 了解、利用 前人的经验 3 提取工作 无固定模式 溶剂法 原理：相似者相溶 范围：所有化学成分 一.天然药物有效成分的提取 (一) 常用提取方法 水蒸气蒸馏法 原理：与水蒸气产生共沸物 范围：挥发油 升华法

16、原理：遇热挥发，遇冷凝固 范围：游离蒽醌等 压榨法 原理：机械挤压 范围：新鲜药材、种籽植物油 (二) 溶剂提取法 相似相溶 原理 用溶剂提取药材中化学成分 方法 水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 丙酮丙酮 乙酸乙酯乙酸乙酯 乙醚乙醚 氯仿氯仿 苯苯 环己烷环己烷 石油醚石油醚 常用溶剂的极性 对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小 不与化学成分起化学变化 经济、易得、使用安全 溶剂选择 常用溶剂提取工艺 浸渍法 将原料用适当的溶剂 在常温或温热的条件下 浸泡出有效成分的一种方法 渗漉法 将原料粗粉装入渗漉筒内 加入溶剂浸没原料 漉液筒下放出，加入新溶剂 煎煮法 以水为溶剂 将原料加热煮沸 回流提取法 以

17、乙醇等易挥发的溶剂 在回流条件下提取有效成分 连续回流提取法 回流提取法的改进 常用索氏提取器完成 升华法 提取原料中具有升华性的成分 SLNS-快速渗漉提取浓缩机组工艺流程图 溶剂罐 渗漉机 滤液罐 旋蒸仪 浓缩罐 冷却器 真空泵 提取 方法 溶剂操作提取 效率 使用 范围 备注 浸渍法水或有 机溶剂 不加热效率低 各类成分 遇热不 稳定成分 出膏率低 易发霉 需加防腐剂 渗漉法有机 溶剂 不加热 脂溶性 成分 消耗溶剂量 大，费时长 煎煮法水直火 加热 水溶性 成分 易挥发、 热稳定成分 回流提 取法 有机 溶剂 水浴 加热 脂溶性 成分 热稳定成分 溶剂量大 连续回 流提取 有机 溶剂

18、水浴 加热 省溶剂 效率高 亲脂性 成分 索氏提取器 时间长 影响提取效果的因素 提取 温度 提取方法 及工艺 设备条件 溶剂用量 和浓度差 原料采集 及粉碎度 提取 时间 现代提取技术 超临界流体萃取技术 超声波提取技术 微波提取技术 组织破碎提取技术 酶提取技术 仿生提取技术 超临界流体萃取 （supercritical fluid extraction, SFE) 超临界流体萃取是一种以超临界流体（SCF ）代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行 萃取和分离的新技术。 一般常用超临界CO2萃取法（SFE-CO2）较 适用于亲脂性、分子量较小物质的萃取。 极性大、分子量太大的物质如苷类、多糖

19、类 ，要加夹带剂。 夹带剂（entrainer) 亚临界组分 挥发度介于超临界流体与被萃取溶质之间 以液体形式或相对小量加入超临界流体中 作用 改善或维持选择性；提高难挥发溶质的溶解度 具有较好溶解性的溶剂是好的夹带剂 甲醇、乙醇、丙酮、乙腈 加入 夹带剂 可提取 极性成分 条件易控 调节T、P 可选择性 萃取、分离 速度快 收率高 工艺简单 操作方便 温度低 萃取介质 无残留 无污染 成本低 超临界流体萃取特点 超临界流体萃取局限性 对脂溶性成分的溶解能力强 A 设备成本高，工业化难度大 B SFECO2工艺流程简图 超声波提取技术 (ultrasonic wave extraction)

20、应用超声波强化提取植物的有效成分，是一种物 理破碎过程。 是利用超声波增大物质分子运动频率和速度，增 加溶剂穿透力，提高药物溶出速度和溶出次数， 缩短提取时间的浸取方法。 优点：室温提取，有效成分不易破坏，安全、收 率高。 缺点：投资大，规模小。 微波提取技术 （microwawe extraction,MVE) 微波提取是利用微波能来提高萃取率的一种新技 术。 优点：设备简单、适用范围广、萃取效率高、节 省时间、节省试剂、污染小等。 缺点：规模小，成分易变化。 组织破碎提取技术 1 利用高速剪切、挤压和搅拌迅速破坏细胞组织 使化学成分与溶剂充分接触而快速溶解转移 2 因没有合适设备未能推广

21、“闪式提取器”为此设计的一种新设备 3 快速、高效、节能，适于不同溶剂和植物部位 操作简便，可选择提取所需成分 不需加热，投资小，规模可大可小等的优势 酶法提取技术(enzyme extraction) 1 1 通过酶反应较温和地将植物组 织分解，加速有效成分的释放 提取。 2 2 需要选择合适的酶 研究较多的是纤维素酶 3 3 优点：温和、高效、节能 缺点：酶的较选择困难 半仿生提取技术 (semi-biomic extraction，SBE） 从生物药剂学角度，将整 体药物研究法与分子药物 研究法相结合，模拟口服 给药后药物经胃肠道转运 的环境。 为经消化道给药的中药制 剂设计的一种新的提

22、取工 艺。即先将药粉以一定pH 的酸水提取，再用一定pH 的碱水提取。 优点：将有效成分提取与 在体内吸收效果相结合， 最大限度地保留有效成分 、去掉杂质，因而选择性 高，提高制剂质量。 缺点：理念新，但目前仍 沿袭高温煎煮法或其它传 统提取方法，药材受热时 间长，耗时耗能，有效成 分易被破坏。 二二. .中草药有效成分的分离与精制中草药有效成分的分离与精制 根据物质根据物质溶解度溶解度的差别进行分离的差别进行分离 根据物质根据物质分配系数分配系数差异进行分离差异进行分离 根据物质根据物质吸附性吸附性差异进行分离差异进行分离 根据物质根据物质分子大小分子大小差异进行分离差异进行分离 根据物质根

23、据物质解离程度解离程度差异进行分离差异进行分离 ( (一一) ) 根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离 沉淀法 通过加入某种沉淀试剂生 成不溶性的盐等沉淀析出 酸碱法 通过调节溶液酸碱性分离 酸、碱性或两性的化合物 混合溶 剂法 利用在不同混合溶剂中的 溶解性不同进行分离 结晶和 重结晶 法 利用物质在溶剂中的溶解 度不同进行分离 液-液萃取 逆流分溶 液滴逆流色谱 高速逆流色谱 气液分配色谱 液-液分配色谱 方法 根据物质 在两相溶剂中的 分配系数的不同 进行分离的方法 原理 ( (二二) ) 根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离 分离因子 不同溶质在

24、 同一种溶剂 中 的浓度比 分离因子越大 越有利于 萃取分离 分配系数K 同一种溶质 在不同溶剂中 的浓度比 分配系数越大 越有利于 萃取分离 K和 对酸性、碱性及两性化合物 分配比受溶剂系统的pH值的影响 用pH梯度萃取可分离 酸性、碱性和两性化合物 液液萃取 若分离因子大于50 简单的萃取即 可达到分离 各成分在两相中 分配系数相差越大 分离效果越好 利用混合物中各成分在 两种互不相溶的溶剂中 分配系数不同而分离 是一种多次、连续的 液液萃取分离过程 逆流分溶仪用于此操作 K和不够大时 采用CCD法进行分离 优点：条件温和、 样品容易回收、 适用于中等极性 不稳定物质的分离 缺点：试样的极

25、性 过大或过小不适宜 易乳化的系统不适宜 逆流分溶法（CCD） 逆流分溶法示意图 液液分配柱色谱 基本原理 一相固定在多孔的载体上为固定相 被分离物质置于固定相上 另一相即移动相洗脱或展开 物质在固定相和移动相之间分配达到分离 载体、固定液相、 移动液相、被分离物质 正相分配色谱 以水或亲水性溶剂为固定相 有机溶剂为移动相 分离水溶性或极性较大的成分 如生物碱、甙类、糖类、有机酸等 反相分配色谱 以亲脂性有机溶剂为固定相 以水或或亲水性溶剂为移动相 用于分离脂溶性物质 如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等 加压液相柱色谱 载体的粒度小、机械强度大、 比表面积大的球形硅胶微粒 加适当的压力使流动相通过

26、固定相 硅胶本身极性大，可用作正相色谱。若进行反 相色谱，则需用修饰过的硅胶。一般是在硅胶 上键合不同的烃基。根据烃基为乙基、辛基或 十八烷基，分别命名为RP-2、RP-8、RP-18。 液滴逆流色谱（DCCC） 在液液分配色谱 基础上 创建的液滴逆流色 谱装置 类似于DCC 流动相形成液滴 通过固定相的液柱 达到分离纯化 优点：防止乳化 降低的消耗 减少被污染 和托尾现象等 缺点： 装置设备较复杂 液滴逆流装置示意图 高速逆流色谱（HSCCC） 与DCCC原理相同 固定相固定于蛇型管中 流动相单向、低速通过 实现连续逆流萃取分离 物理吸附 如硅胶、氧化铝、活性炭、 大孔吸附柱层析等色谱层析

27、( (三三) ) 根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离 吸附层析的种类： 化学吸附 酸性化合物与碱性氧化铝吸附 生物碱被酸性硅胶吸附 有化学反应的吸附色谱 半化学吸附 如聚酰胺色谱层析等 物理吸附 又称表面吸附，由溶液的分子与吸附剂表面分 子的分子间力的相互作用而引起的 定义 无选择性，吸附与解析过程可逆、快速。 应用广泛，如硅胶、氧化铝等色谱层析法 特点 相似相溶（按极性大小是影响物理吸附过程的 主要因素）“相似者易于吸附”，竞争机制 基本规律 极性是表示分子中电荷不对称程度 与偶极距、极化度、介电常数相对应 极性强弱是支配物理吸附的主要因素 酸性、碱性、两性化合物的 极

28、性及吸附能力与其存在状态决定 并受溶液的pH值影响。 常见的化合物和溶剂的极性 羧酸酚水醇胺酰胺醛酮酯醚卤烃 化合物的极性 水甲醇乙醇丙酮乙酸乙酯氯仿乙醚二 氯甲烷苯四氯化碳环己烷正庚烷正己烷 溶剂的极性 极性强弱顺序决定着物质在吸附柱色谱时的 洗脱规律和洗脱剂的选择原则 意义 化学吸附 有选择性 不可逆吸附 吸附牢固 特点 产生化学反应 酸性物质 与氧化铝反应 碱性物质 与硅胶发生反应 原理 半化学吸附 介于物理吸 附和化学吸 附之间 特点原理 以氢键的形 式产生吸附 应用 聚酰胺对 黄酮类 醌类等分离 氧化铝（aluminium oxide） 一般用于分离 碱性化合物 吸附性较强， 吸附活

29、性与 含水量有关， 含水量愈大 吸附能力愈弱 除去水分 使氧化铝活化 加入一定量水 可改变其活性 硅胶（silica gel） 吸附能力微弱于氧化铝，显微酸性。 通式为SiO2.x H2O，分子中具有硅氧环交链 结构，同时颗粒表面具有很多硅醇基，由于 硅醇基能和许多化合物形成氢键而具有一定 的吸附作用，所以硅胶吸附力的强弱与硅醇 基的含量有关。 硅胶吸附力的强弱与硅胶含水量的多少有关， 含水量愈大，吸附能力愈弱。在一定温度下除 去水分就可以使硅胶活化，在硅胶中加入一定 量的水可改变其活性 A 硅胶的适用范围远比氧化铝广，亲脂性与亲水 性成分都可应用。中草药中的各类成分都可用 硅胶分离，碱性成分

30、不宜 B 1 为极性色谱层析材料 价格较便宜，不需重复使用 2 吸附剂粒度一般100200目即可 可用200300以提高分离效果 3 色谱柱的规格： 高度：直径1：1520 硅胶、氧化铝吸附色谱柱层析的应用特点 1 装柱法： 湿法装柱 干法装柱 2 上样法： 湿法上样 干法上样 样品量：吸附剂 （1：3060） 3 流动相选择： 借助TLC TLC吸附力强， 选择Rf=0.2-0.3 洗脱剂极性逐步 加大 粉末状活性炭 颗粒状活性炭 锦纶活性炭 A 非极性色谱层析材料 对脂溶性成分吸附力强 对极性成分吸附力弱 B 水的洗脱力最弱 有机溶剂较强 C 主要除去脂溶性色素 分离氨基酸、糖类 及某些苷

31、类等 水溶性化合物 D 活性炭 聚酰胺（polyamide） 酰胺聚合的高分子化合物 商品名为锦纶、尼龙 适于酚类、醌类、黄酮类等分离 极性与非极性物质均可使用 与鞣质的吸附作用很强 不溶水、甲醇、乙醇、氯仿等 对碱稳定，对酸不稳定 可溶于浓盐酸、冰醋酸、甲酸 吸附原理：氢键吸附 通过酰胺上的羰基与酚羟基 或酰胺上的游离胺基与羰基 吸附强弱取决于形成氢键的能力 形成氢键的基团越多 吸附能力越强 影响吸附能力的主要因素： 形成分子内氢键 则吸附力减弱 芳香化程度高 则吸附性增强 反之，则减弱 水中形成氢键能力最强 随醇浓度增高而减弱 有机溶剂中则不缔合 聚酰胺的使用 装柱与洗脱剂：水装柱，水溶液

32、上样，水及 含水醇洗脱。（对脂溶性的化合物，也可以 用氯仿及氯仿甲醇洗脱。） 溶剂对聚酰胺柱的洗脱能力强弱顺序为： 水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液甲酰胺 二甲基甲酰胺尿素水溶液 预处理与再生处理: 先用10醋酸、或3氨水、或5氢氧化钠 洗，最后用水洗至中性 大孔吸附树脂 聚苯乙烯类 高分子材料 白色球形颗粒 根据其表面修饰基团 分为非极性 和中等（弱）极性 理化性质稳定 不溶于酸和碱 结构特点 吸附性和分子筛 相结合的分离材料 吸附性是由于范德华 力或弱氢键吸附结果 分子筛是因多孔结构 分离原理 大孔吸附树脂的结构 影响吸附因素 1.树脂的比表面积、表面电性、能否与化合物形 成氢键、孔径大小； 2.

33、非极性树脂在水中易吸附非极性化合物，弱极 性树脂在水中易吸附弱极性化合物。选择型 号时应根据化合物的极性予以选择。 3.洗脱剂洗脱能力强弱（竞争机制）； 4.化合物分子量大小、极性、能否形成氢键等因 素均影响吸附能力。 大孔树脂的使用 装柱与上样：乙醇（水）溶胀，湿法装柱（一般 用醇洗，递减含醇量），水洗至无醇味且柱子匀 实，水溶液湿法上样（约1：10）。 洗脱：水和含醇水梯度洗脱，最后也可以用丙酮 或乙酸乙酯洗脱其中脂溶性成分。 再生处理： 50丙酮或纯醇冲洗水冲洗 1mol.L-1氢氧化钠水溶液冲洗至无色 1mol.L-1盐酸洗至无色 水洗至中性。 （四）根据物质分子大小差别进行分离 1

34、1 天然有机物分子大小各异 分子量从几十到几百万 可据此进行分离 2 2 常用的有 透析法、凝胶滤过法、 超滤法、超速离心法等 3 3 透析法、超滤法、超速离心 用于分离水溶性大分子 凝胶过滤法分离较小分子 凝胶滤过法(gel filtration) 又称: 凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography) 分子筛滤过(molecular sieve filtration) 排阻色谱(exclusion chromatogrphy) 利用分子筛分离物质的方法 凝胶柱的结构特点及性质： 凝胶的种类及商品较多，一般在水中不溶但可 膨胀的球形颗粒，具有三维空间的网状结构。

35、常用的有葡聚糖凝胶（Sephadex G）类型和 羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20）类型 。 葡聚糖凝胶（Sephadex G） 交联度高 表明加入的交联剂多，孔径小 则网孔紧密，膨胀时的吸水量小 交联度低 表明加入的交联剂少，孔径大 则网孔稀疏，膨胀时的吸水量大 由平均分子量一定的葡聚糖及 交联剂（如环氧氯丙烷）交联聚合而成 生成的凝胶颗粒网孔大小 取决于所用交联剂的数量及反应条件 并用交联度表示 交联葡聚糖的化学结构 葡聚糖凝胶商品型号 按交联度大小分类，并用吸水量表示 如Sephadex G-25表示： G（Gel），25吸水量（2.5ml/g）10。 葡聚糖凝胶只能在水及

36、含醇水中应用 根据不同规格的孔径不同选择应用 一般天然药物分子量在100-1500左右 可选Sephadex G-10，20，25 羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20） 为Sephadex G-25经羟丙基化处理后得到的 产物。 葡萄糖部分羟基与羟丙基以醚键的形式结合 ，分子中的碳链加长，脂溶性增加。 即可以在水相中进行，又可以在极性的有机 溶剂中进行。 凝胶的分离原理 主要是分子筛作用，分子量大的不能或难以 进入到凝胶颗粒内部，故在颗粒间隙移动， 一般会随溶剂先下来；而分子量小的则可以 渗入扩散到凝胶颗粒内部，通过色谱柱时阻 力较大，故将较晚流出，不同分子量的分子 进入到颗粒内部

37、的程度不同，所受阻力也不 相同，因而流出速度也不同，据此可将不同 分子量的化合物分离。 亦有反相分配色谱的作用。 凝胶色谱分离示意图 凝胶的使用 装柱与洗脱剂：水中湿法装柱，水溶液湿法上样 。 预处理与再生处理： 水洗 含醇水洗（醇浓度逐步加大） 醇洗 Sephadex LH-20比较昂贵，应注意再生处理和 保存！ 膜分离技术 (membrane separation technique) 原理 以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在 某种推动力时，原料两侧组分选择性地透过膜， 以到达分离纯化的目的。 特点 无相变；不用有机溶剂；选择性高；适用范围广 。 类型 微滤、超滤、纳滤、反渗透 （五）

38、根据物质离解程度的不同进行分离 对于具有酸性、碱性或两性基团的分子 在水中多呈离解状态（正离子或负离子状态） 可采用离子交换法或电泳技术 （如高效毛细管电泳法）进行分离 离子交换树脂是以离子交换树脂为固定相 依据流动相中组分离子与平衡离子 进行可逆交换时的结合力大小的差别 而进行的一种层析方法 离子交换色谱法（IEC) 高分子聚合物基质： 苯乙烯通过二乙烯苯（DVB） 交联成的大分子网状结构电荷基团： 与高分子共价结合形成 带电的可进行离子交换的基团 平衡离子： 结合于电荷基团上的相反离子 能与溶液中其他离子团可逆交换 平衡离子带正电的离子交换树脂能与带正电的 离子基团发生交换，称阳离子交换树

39、脂；平衡 离子带负电的离子交换树脂能与带负电的离子 基团发生交换，称阴离子交换树脂。 R-X-Y+ + A+ R-X-A+ + Y+ R-X+Y- + A- R-X+A- + Y- 阳离子交树脂：强酸性（SO3-H+） 弱酸性（COO-H+）。 阴离子交树脂：强碱性（N(CH3)3Cl-） 弱碱性（NH2）。 离子交换树脂的结构 分离原理： 以离子交换树脂为固定相，当流动相流过 交换柱时，溶剂中的中心分子以及不发生 交换的化合物将首先通过柱子流出，而被 交换的离子被交换吸附到柱子上，利用不 同的洗脱剂即可实现物质的分离。 离子交换树脂的使用 装柱与洗脱剂：湿法装柱上样（水或含水溶剂 ）。水或酸

40、碱洗脱剂（如NaOH水溶液，HCl水 溶液等），或酸碱缓冲液（如磷酸盐缓冲液、 氨水缓冲液、吡啶缓冲液等）。 预处理 在水中溶胀，水悬浮去掉杂质；酸碱交换浸泡 ，水洗至中性， 再生处理 阳离子交换树脂：酸洗 碱洗 酸洗 阴离子交换树脂：碱洗 酸洗 碱洗 离子交换树脂的应用 用于不同电荷的分离：可以利用离子交换树脂将 混合物分为中性化合物、酸性化合物、碱性化合 物和两性化合物等几个部位。 用于相同电荷的分离：根据其酸碱性强弱的不同 ，在树脂上吸附程度的不同，选用适当的洗脱剂 （或梯度洗脱）进行分离。分离电荷相同且离解 程度相近的化合物，可选用200400目的微粒固 定相用。 薄层色谱在天然产物提

41、取中的应用 指导提取工艺的选择 提取溶剂的选择 确定提取次数 萃取剂的选择 A 指导分离条件的选择 选择柱色谱条件 检查分离的效果 B 天然产物化学结构研究法 天然化合物的 结构确定是 新药研发基础 天然化合物 结构研究的 难度较大 结构研究是 天然药化的 重要研究内容 纯度鉴定 熔点测定法：纯净的化合物熔点敏锐。 TCL或PCL：需用三种展开系统证明均为一 个斑点。 GC：适合于可以气化的样品。 HPLC：适合所有化合物。 GC和HPLC的优点突出，用量少、时间短 、灵敏度高、准确度高。 鉴定天然产物化学成分的一般步骤 物理常数测定 熔点、比旋度 沸点、折光率比 旋光度 结构式确定 平面结构

42、 立体结构 分子骨架确定 不饱和度 物理常数 波谱性质 化学反应 分子式测定 元素定性定量分 析 MS法求分子量 质谱（MS） 以某种方式使样品分子电离、裂解，然后按 质荷比（m/z）大小把生成的各种离子分离， 检测它们的强度，并按m/z的大小排列成谱。 可用于确定分子量及求算分子式。 提供其他结构信息，推测化合物结构。 鉴定是否为同一化合物。 紫外吸收光谱（UV） 用紫外光为光源（200400nm），照射样品溶 液，测量其吸收度，并用波长对吸收度或摩尔 吸收系数作图而得的吸收光谱图。 分子结构中具有共轭双键、发色团和共轭体系 的助色团的化合物在紫外光区产生紫外吸收光 谱。 可根据紫外吸收光谱

43、曲线最大吸收峰的位置基 吸收峰的数目和摩尔吸收系数来确定化合物的 基本母核，或是确定化合物部分结构。 可用于确定某样品是否已知化合物；确定未知 不饱和化合物的结构骨架；异构体的确定。 红外吸收光谱 （IR） 采用2.515m(4000667cm-1)范围内的不 同波长的光波为光源，依次照射样品，经自 动描绘所得的吸收光谱曲线。 其横坐标是波数或波长，纵坐标是百分透光 度。 应用红外光谱测定分子中的基团，是利用各 基团的特征吸收峰所出现的波长、强度和形 状来判断的。 核磁共振(NMR) 是有磁矩的原子核（如1H、13C），在磁场的 作用下，以射频照射，产生能级跃迁而获得 的共振信号。 1H NMR：提供分子中不同种类氢原子的情报 ：H的数目，不同环境下H的化学位移，偶合 常数，从而分析H相邻基团的结构等。位移范 围：020ppm。 13C NMR：碳谱的主要特点是化学位移范围 宽达300ppm以上。 二者互为补充，提供化合物结构的许多重要 的信息。 谢谢大家！