湖北中医药大学药学导论第四章天然药物化学xin.ppt

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1、第四章 天然药物化学,天然药物是否等同于中药？,中 药(chinese traditional medicine)：依据中医学理论和临床经验应用于医疗保健的药物。包括中药材和中成药。 草 药(herbal medicine)：指草医用以治病或地区性口碑相传的民间药，其中也有本草记载的药物。 生 药(crude drug)：一般指取自生物的药物，兼有生货原药之意。如采用药用植物的全草或部分、分泌物或渗出物或药用动物的全体或部分、分泌物经一定方式的简单加工而得，实际指中药材。,植物类：全草薄荷、益母草 部分人参(根）、甘草（根和根茎） 渗出物苏合香（树脂）、阿片 动物类：全体斑蝥、蛤蚧 部分鹿茸、

2、羚羊角 分泌物蟾酥、牛黄 矿物类：石膏、龙骨 医用敷料：石棉、滑石粉、白陶土等。,指在中医药理论和临床经验指导下用于防治疾病和医疗保健的药物。,中成药,中药材,饮片,中药,大黄,何首乌,双黄连口服液,第一节,何首乌,取自天然的未经加工或只经过简单产地加工的原料药，简称“药材”。,中药材,西红花,何首乌,冬虫夏草,红花,第一节,中药材经过净制、切制、炮制，制成符合临床医疗需要的加工品。,饮片,关木通,大黄,附子,鸡血藤,第一节,以中药材或饮片为原料，根据临床处方的要求，采用相应的制备工艺和加工方法，制备成的随时可以应用的剂型。,中成药,第一节,海洋生物,海洋中有50多万种动物 ,1万多种植物,如

3、 海绵、藻类、珊瑚等。 植物：昆布（海带） 动物：如珍珠、海马,微生物 经过发酵，分离和纯化而得到代谢产物（由微生物产生而且能抵抗其他微生物的物质抗生素等。,生物技术产物 生物技术在扩大药用资源方面的应用主要有： （1）小植物的大规模培养，建立珍稀濒危植物的快速繁殖，主要是通过植物器官胚等形成植株。 （2）悬浮培养细胞，以产生大量次生代谢产物。 （3）由农杆菌感染的植物组织形成的毛状根等是继培养细胞系统之后又是一重要培养系统，目前已有人参、青蒿、丹参等近50种植物建立了毛状根培养系统。 （4）生物转化，经动物体内代谢或组合生物催化合成结构独特化合物，以进行活性成分筛选研究。,天然药物(natu

4、ral drug)：是指动物、植物、和矿物等自然界中存在的有药理活性的天然产物。包括植物药、动物药和海洋药物。,第一节 天然药物化学的性质与任务,一、天然药物化学的性质 天然药物化学（the medicinal chemistry of natural product）是应用现代科学理论与方法研究天然药物化学成分的一门学科,在分子水平上研究天然药物的药效物质基础及其防治疾病规律的一门综合性学科。,二、天然药物化学的任务,探明天然药物中作为药效基础的化学成分 研究天然药物化学成分的类型、理化性质 研究天然药物中主要类型的化学成分的结构鉴定 新药的创新 探讨天然药物中药效物质的生物途径、外界条件对

5、这些化学成分的影响，以及有效成分的结构与中药药性之间的关系,研究内容：,主要研究内容为天然药物资源中化学成分的 结构及分类 物理和化学性质 提取分离方法 结构测定方法 物质基础研究 药效与外界条件以及结构的关系 新药开发,第二节 天然药物化学在发扬祖国医药学中的作用,一、探讨中药防病治病的药效物质基础 应用天然药物化学的知识和方法，探讨中药防治疾病的药效物质基础，研究有效成分的化学结构、理化性质和生物活性之间的关系，用以逐步阐明中药防病治病的原理，进而结合现代科学技术，观察中药在人体内的吸收、分布和排泄过程，是中药现代化的关键。,现代研究证明，麻黄中的挥发油成分-松油醇是其发汗散寒的有效成分；

6、其平喘的有效成分是麻黄碱和去甲麻黄碱；而利水的有效成分则是伪麻黄碱。,二、改进传统药物剂型、提高临床疗效 我国传统药物的剂型沿用至今的已有40余种，这些制剂大多比较粗糙，给药途径太少，服用剂量较大，临床疗效缓慢，有些剂型使用不便，以致在许多方面不能适应现代医学防治疾病的需要。因此科学的改进中药剂型，可以使药物充分发挥其临床疗效。但是在中药传统剂型的改进中，既要充分考虑制剂质量的明确、可控，更要尊重原制剂中的方药、辨证论治原则和临床功能主治，保持剂型改革与原有疗效的一致和统一。,为了研制开发出高效、优质、安全、稳定的“三效”（高效、速效、长效）、“三小”（剂量小、毒性小、副作用小）、“三便”（贮

7、存、携带、服用方便）的新型中药。,三、控制中药材及其制剂的质量 中药作为一种天然药物，其药效物质基础直接受到品种、产地、采收、贮存、品种变异或退化等各种自然因素及人工条件的影响。因此，必须探讨真正反映中药材及其制剂产生临床疗效的药效物质基础，才能准确、客观的制定中药材及其制剂的质量标准。,四、为中药的炮制提供科学依据 如对于黄芩炮制的研究。黄芩有浸、烫、煮、蒸等炮制方法。 过去南方认为“黄芩有小毒，必须用冷水浸泡至色变绿去毒后，再切成饮片，叫淡黄芩”。而北方则认为“黄芩遇冷水变绿影响质量，必须用热水煮后切成饮片，以色黄为佳”。经中药化学的研究表明，黄芩在冷水浸泡过程中，其有效成分黄芩苷可被药材

8、中的酶水解成黄芩素，后者不稳定易氧化成醌类化合物而显绿色。,例如：,黄芩,冷浸法,色泽偏绿,对其化学成分进行分析,黄芩苷发生水解生成苷元,影响其临床疗效,黄芩,蒸制法,色泽鲜黄,对其化学成分进行分析,黄芩苷的含量较高,保证了其临床疗效,黄芩苷,黄芩素（黄色）,醌类（绿色）,可见用冷水浸泡的方法炮制，使有效成分损失导致抑菌活性降低，而用烫、煮、蒸等方法炮制时，由于高温破坏了酶的活性，使黄芩苷免遭水解，故抑菌活性较强，且药材软化易切片。因此，认为黄芩应以北方的蒸或用沸水略煮的方法进行炮制。,五、扩大药物新资源 当应用天然药物化学的方法从中药中分理出某种有效成分后，即可根据有效成分的化学结构特征和性

9、质，结合植物的亲缘关系或化学分类学，开辟新的药物资源。,古山龙 :为防己科植物古山龙的根或茎藤,根含小檗碱、药根碱。茎含掌叶防己碱、小檗碱、药根碱 。 黄连：本品为毛茛科植物 ，根茎含多种异喹啉类生物碱，以小檗碱含量最高 。 三棵针：小檗科小檗属楂物 ，小柏、刺黄连、刺黄柏。含多种生物碱，主要为小檗碱。根皮中所含小檗碱较茎为多。,六、新药创新 从天然药物和中药中发现具有生物活性的先导化合物，经过结构修饰或改造，是目前快速、低廉的创新高效低毒新药的重要途径。,例如：,青蒿素,氢化、甲基化,蒿甲醚,具有抗疟疾活性的青蒿素，为一热不稳定化合物，将其氢化、甲基化制成蒿甲醚衍生物后，稳定性明显提高，抗疟

10、疾活性更加增强。,例如：,吗 啡,哌替啶,由吗啡合成的代替品哌替啶（杜冷丁），既保留了吗啡中有效的结构部分，又使其成瘾性明显降低。,第三节 天然药物化学的内容,天然药物的药效物质基础 天然药物中常见的化学成分类型 常用天然药物化学成分的提取分离方法 常用天然药物化学成分结构研究方法,一、探明天然药物作为药效物质基础的化学成分及生源途径。,1、生理活性成分 经过不同程度的药效试验或生物活性实验，包括体外（in vitro）及体内（in vivo）实验，证明对机体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药物临床疗效的有效成分。,2、有效成分（Active Constituent

11、s): 即单体化合物,具以下特点: （1)能用分子式和结构式表示; （2)具有一定的理化常数; （3)具有一定的生理活性.,药品注册管理办法（局令第28号）规定： “未在国内上市销售的从植物、动物、矿物等物质中提取的有效成份及其制剂”是指国家药品标准中未收载的从植物、动物、矿物等物质中提取得到的天然的单一成份及其制剂，其单一成份的含量应当占总提取物的90%以上。,一种天然药物有多种临床用途，因此其有效成分可能有多个。 如：鸦片中含有的三个有效成分，分别部分的代表鸦片具有的临床用途。 吗啡（morphine）镇痛 罂粟碱（papaverine）解痉（胃痉挛、支气管炎） 可待因（codeine）止

12、咳,“未在国内上市销售的从植物、动物、矿物等物质中提取的有效部位及其制剂”是指国家药品标准中未收载的从单一植物、动物、矿物等物质中提取的一类或数类成份组成的有效部位及其制剂，其有效部位含量应占提取物的50以上。,3、有效部位（Active Extracts） 具有生理活性的多种化学成分的混合物，如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。,有效成分不同于有效部位。 有效部位是有一定生理活性尚未提纯的混合物，能够部分的代表原中药的疗效，目前绝大多数的中药制剂是由中药的有效部位制得。有效部位经进一步的分离纯化才能得到有效成分。中药注射剂一般含有的是有效成分。,4、无效成分： 与有效成分共存的无生理

13、活性的其它成分; 有效成分与无效成分的概念是相对的. 例如: 鹧鸪菜中具有驱虫作用的是氨基酸; 天花粉中起引产作用的是蛋白质; 猪苓具有抗肿瘤作用的是多糖。 再如：鞣质在多数中药中对治疗疾病不起主导作用，视为无效成分；在地榆、五倍子等中药中因具有收敛、止血和抗菌消炎作用则视为有效成分。,天然药物中常见的化学成分类型,（1）生物碱：是一类存在于生物体内的含N有机化合物，有碱性，可与酸结合成盐。游离生物碱难溶于水，成盐后可溶于水。 （2）甙类：可用稀酸或酶水解后产生糖和非糖两部分的化合物，非糖部分称为甙元。甙元难溶于水，甙类可溶于水。 （3）有机酸：中药中含有羧基具有酸性的有机化合物。低级脂肪酸（

14、碳数8个以下）可溶于水，高级脂肪酸难溶于水。 （4）树脂：是一类化学组成较复杂的混合物。存在于植物组织的树脂道内，当植物体受伤后分泌出来，露于空气中干燥形成一种无定形的固体或半固体物质。受热后先软化而后成为液体，具有粘性，燃烧时发生浓烟及明亮的火焰。树脂不溶于水。 （5）挥发油：一类可随水蒸气蒸馏的油状液体的总称。,（6）糖类：分为单糖、低聚糖、多糖。溶于水，多糖难溶于醇 （7）蛋白质、氨基酸、酶：溶于水，难溶于醇 （8）鞣质：一类复杂的多元酚类化合物的总称。溶于水，溶于醇 （9）植物色素： 脂溶性色素：叶绿素、胡萝卜素：不溶于水。 除去叶绿素的方法：醇浓缩液加等量水沉淀除去 微量叶绿素加活性

15、炭、硅胶脱色 水溶性色素：黄酮类、花色素、蒽醌 （10）油脂和蜡：油脂和蜡均难溶于水。 油脂为甘油的脂肪酸酯， 蜡为高级脂肪酸的高级饱和一元醇酯,1、以糖类为主要成分的生药： 茯苓、猪苓、黄芪、枸杞子、党参、昆布、海藻、黄精、玉竹、白及、蜂蜜、阿拉伯胶、西黄芪胶。,康奇胶囊是以甘草、枸杞等中药为原料，采用高新科技方法，提取多糖，从而发挥其修复、激活、滋养和增强人体免疫系统的功能作用。,2、苷类（Glycosides ）,又称配糖体或杂糖体 heteroside 由糖或糖的衍生物与非糖化合物以苷键方式结合而成的化合物。 即：糖 苷元（非糖部分） 苷 根据苷健原子的不同可分为：氧苷、硫苷、氮苷和碳

16、苷,生药中的苷多为氧苷。如大黄、何首乌、紫草、虎杖、番泻叶、决明子、茜草、芦荟 ，黄芩、葛根、银杏叶、槐花等。,3、香豆素类（coumarins）,具有特殊香气，为顺式邻羟基桂皮酸的内酯。 含有香豆素或香豆酸苷的植物如车前草、顿加豆（Tonka bean）、樱树、香草等。,:清热利尿；凉血；解毒，夏日清暑良药,行气，活血，祛风，除湿，并有麻醉镇痛作用,4、黄酮类（flavonoids）,以黄酮（2-苯基色原酮）为母核而衍生的一类黄色色素。其中包括黄酮的同分异构体及其氢化的还原产物 ，也即以C6-C3-C6为基本碳架的一系列化合物。酮类化合物分布广泛，种类繁多，具有多种生物活性，除利用其抗菌、消

17、炎、抗突变、降压、清热解毒、镇静、利尿等作用外，在抗氧化、抗癌、防癌、抑制脂肪酶等方面也有显著效果，是重要的天然产物之一。如：槲皮素、芦丁、金丝桃苷、葛根素、灯盏花素、葛根总黄酮、银杏叶总黄酮 。,银杏黄酮即银杏叶提取物，它能够增加脑血管流量，改善脑血管循环功能，保护脑细胞，扩张冠状动脉，防止心绞痛及心肌梗塞，防止血栓形成，提高机体免疫能力。对冠心病、心绞痛、脑动脉硬化、老年性痴呆、高血压病人均十分有益。,5、鞣质类（Tannins）,是广布于植物界的多元酚类化合物。如儿茶、茶叶、虎杖、钩藤、槟榔、桂皮、五倍子、没食子、诃子、石榴皮等。,吃菠菜补血能否补血？,很多人认为菠菜含有丰富的铁元素，能

18、起到补血的作用。,菠菜中含有的是镁离子，非铁离子，不能起到补血作用。且菠菜中鞣质较多，易影响其他营养元素的吸收，因此，在烹调时要加入适量的酒，从而破坏鞣质，使人体充分吸收营养素。,6、挥发油 （Volatile oils）,是一类具有挥发性可随水蒸汽蒸馏的油状液体。气特异，多芳香。 在我国有56科135属300余种芳香植物，主要分布于松科、柏科、木兰科、樟科、芸香科、伞形科、唇形科、败酱科、菊科、姜科等植物中。如松节、松节油；侧柏叶；厚朴、辛夷；肉桂；陈皮、香元；当归、川芎、小茴香、白芷；薄荷、藿香、紫苏、荆芥；颉草、甘松；木香、白术、苍术、茵陈；姜、砂仁、豆蔻、姜黄、莪术等。,主要成分：薄荷

19、脑、薄荷油、樟脑油、樟脑、桉油、丁香油、桂皮油 。清凉散热，醒脑提神，止痒止痛 。,7、萜类(terpenes),是一类天然的烃类化合物，其分子中具有异戊二烯(isoprene)的基本单位。通式为(C5H8)n。在挥发油中主要有单萜与倍半萜类化合物，少数为二萜类化合物。如松节油、樟脑、龙脑（冰片）。,8、生物碱（lkaloids）,存在于生物体内一类含氮的有机碱性化合物。 分布于100余科中, 以双子叶植物为多, 其次为单子叶植物、裸子植物、蕨类植物，真菌中也有发现。裸子植物中的红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、麻黄属、三尖杉属及少数蕨类植物中。如麻黄、川乌、黄连、防己、元胡、黄柏、马钱子、洋金

20、花、钩藤、贝母、苦参、北豆根、益母草、百部等。,9、脂类（lipids）,脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。如甘油、高级脂肪酸 、亚麻酸 、卵磷脂和脑磷脂。,反式脂肪酸是普通植物油经过人为改造变成“氢化油”过程中的产物。经过人工催化，向不饱和脂肪酸为主的植物油中适度引入氢分子，就可以将液态不饱和脂肪酸变成易凝固的饱和脂肪酸，从而使植物油变成黄油一样的半固态甚至固态。其中，有一部分剩余不饱和脂肪酸发生了“构型转变”，从天然的“顺式”结构异化成“反式”结构，就是我们说的反式脂肪酸。,反式脂肪酸广泛用于食品加工，不但能够延

21、长保质期，还会增加食物的可口程度。同时，由于含反式脂肪酸的氢化油脂比普通植物油的熔点高，室温下能保持固体形状，会让食物外形更加美观。此外，对商家来说，含反式脂肪酸的氢化油成本低廉，效果却可以与天然黄油相媲美。,早在1981年，就有科学家发现，死于冠心病的人，其脂肪中反式脂肪酸含量要高于正常人群。一些最新研究初步表明，反式脂肪酸还可能增加乳腺癌和糖尿病的发病率，并有可能影响儿童生长发育和神经系统健康。欧洲8个国家联合开展的多项有关反式脂肪酸危害的研究显示，对于心血管疾病的发生发展，反式脂肪酸负有极大的责任，它导致心血管疾病的几率是饱和脂肪酸的3至5倍，甚至还会损害人的认知功能。此外，反式脂肪酸还

22、会诱发肿瘤(乳腺癌等)、哮喘、2型糖尿病、过敏等疾病，对胎儿体重、青少年发育也有不利影响。,在同一家超市，95种饼干里有36种含人造脂肪，51种蛋糕点心里有19种含人造脂肪，16种咖啡伴侣全部含人造脂肪，31种麦片里有22种含人造脂肪，面包、糖果、冰淇淋、速冻汤圆等也不能“幸免”，研究人员在蛋糕点心一类里特别注明:“名牌产品百分之百含有反式脂肪酸”。,少吃不会对身体有影响 美国自2004年1月起，已强制要求所有包装食品业者，必须在包装上标注反式脂肪酸含量，要求反式脂肪酸含量不得超过 2。“虽然知道反式脂肪酸对人体有一定的危害，但消费者也不必惊慌，用平常心冷静对待就行。”,10、有机酸类（org

23、anic acid）,具有羧基的化合物，不包含氨基酸，如柠檬酸、草酸、琥珀酸等，多与金属离子成盐。,认为菠菜不可与豆腐一起吃，理由只有一个：菠菜中含有大量的草酸，会与钙结合成不溶性的沉淀。,11、植物色素类（phytochromes）,可分为脂溶性和水溶性色素， 脂溶性色素：叶绿素、胡萝卜素等 水溶性色素：花色素,12、树脂类（resins）,存在于植物组织的树脂道中，植物体受伤后分泌，干燥后形成的无定型固体或半固体，主要含萜类、苯丙酸；,13、无机成分（inorganic constituents）,主要为钾盐、铁盐、钙盐和镁盐。,甘蔗作为水果中佳品，有人称：“秋日甘蔗赛过参”。甘蔗的营养价

24、值很高，它含有水分比较多，水分占甘蔗的84。甘蔗含糖量最为丰富，其中的蔗糖、葡萄糖及果糖，含量达12。此外，甘蔗还含有人体所需的其他物质，如蛋白质 02克、脂肪05克、钙8毫克、磷4毫克、铁13毫克。另外，甘蔗还含有天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸等多种有利于人体的氨基酸，以及维生素 B1、维生素B2、维生素B6和维生素C等等。甘蔗的含铁量在各种水果中，雄踞“冠军”宝座。,常用天然药物化学的提取分离方法,（一）提取 1、升华法 利用天然药物中某些固体物质在低于其熔点温度下加热，不经过液体阶段，直接转化为蒸汽,遇冷又凝固为原来固体的性质，将这些成分从药材组织中提取出来。 气态 固态，如樟木中樟

25、脑的提取。,2、水蒸气蒸馏法 利用天然药物中各种化学成分本身具有的挥发性不同，将所需成分从药材组织中提取出来的方法，一般用作挥发油类物质的提取。,3、溶剂提取法 根据天然药物中各种化学成分在溶剂中的溶解性能的不同，选用对欲提取成分溶解度大，对不需要成分溶解度小的溶剂，将所需成分从药材组织中尽可能溶解出来的提取方法。,常见的分离方法有： 根据物质溶解度差别： 1、结晶与重结晶：利用溶剂对有效成分与杂质在冷热情况下溶解度显著差异以获得结晶的方法。 2、改变混合溶剂极性 水/醇法：水提液+醇（数倍） 多糖、蛋白质除去。 醇/水法：醇提液+水（数倍） 叶绿素、油脂除去。,3、改变pH值 碱提酸沉 酸提

26、碱沉 4、金属盐络合法： pb2+、 Ca2+ 等金属离子可与酸、碱性化合物生成不溶于水的沉淀。,根据化合物在两相溶剂间分配比差别： 1、液-液萃取法； 2、CCD法（Countercurrent distribution，逆流分溶法）： 是一种多次连续的液-液萃取分离过程。,3、DCCC (液滴逆流色谱)和HSCCC (高速逆流色谱法) 是在逆流分溶法基础上创建的色谱装置，可使流动相呈液滴形式在固定相间交换，分离效果好。多用于分离皂苷、蛋白质、糖类等。,4、液-液分配柱色谱： 将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上，作为固定相，填充于色谱柱中，用流动相洗柱。,根据物质吸附力差别 物理吸附：

27、无选择性，吸附与解 吸可逆，如硅胶、氧化铝、活性炭 吸附 化学吸附： 有选择性，吸附牢固 半化学吸附：介于上述二者， 如聚酰胺,根据分子量大小差别： 凝胶色谱：分子筛，按分子由大到小顺序出柱。,葡聚糖凝胶（Sephadex）：只适用于水中应用。 羟丙基葡聚糖凝胶（ Sephadex LH-20）：可在水及有机溶剂中使用。在由极性及非极性溶剂组成的混合溶剂中常起到反相色谱的作用。,根据物质解离程度不同进行分离：,离子交换树脂法：由母核（二乙烯苯）与离子交换基团组成。有阳离子交换树脂及阴离子交换树脂。,原理： Alk + H+/H2O AlkH+,AlkH+ + RSO3- H+ RSO3-Alk

28、H+ + H+,RSO3-AlkH+ + NH4+OH- RSO3- NH4+ + Alk+ H2O,常用天然药物化学成分结构研究方法,一、质谱法（MS） 提供天然化合物的分子量、分子式、碎片结构、特征功能团和结构骨架信息。主要包括以下几种： 电子轰击质谱（EI-MS） 化学电离质谱（CI-MS） 场解吸质谱（FD-MS） 快原子轰击质谱（FAB-MS） 电喷雾质谱（ESI-MS）,二、紫外光谱法（UV） 提供天然化合结构不饱和信息和功能团信息。 三、红外光谱法（IR） 提供天然化合物功能团信息、母核信息乃至立体化学相关信息。 四、核磁共振法（NMR） 提供天然化合物结构中原子种类、个数、相互

29、关系、取代模式、排列方式、空间状态、骨架信息。主要包括以下几种： 氢核核磁共振（1H-NMR） 碳核核磁共振（13C-NMR） 二维超导核磁共振（2D-NMR）,第四节 天然药物化学成分提取分离方法简介,（一）提取： 1、溶剂提取法 1.1 溶剂的选择 溶剂极性由弱到强的顺序为： 石油醚四氯化碳苯二氯甲烷氯仿乙醚醋酸乙酯正丁醇丙酮甲醇（乙醇）水 选择溶剂可根据“相似相容”原理，根据欲提取成分的性质确定，其要点是能充分的提取所需成分、沸点适中、易回收、安全低毒。,对未知成分的固体药材系统提取时： 可按极性递增方式用不同溶剂顺次提取： 石油醚或汽油：提出油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜类化

30、合物。 氯仿或乙酸乙酯：提出游离生物碱、有机酸及黄酮、蒽醌、香豆素甙元等中极性化合物。 丙酮或乙醇甲醇：提出甙类、生物碱盐、鞣质等极性化合物。 水：提出氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分。 药材可先用乙醇、含水乙醇提取，提取液浓缩成膏，拌以硅藻土等辅料，减压干燥成粉末后再用上述不同溶剂进行分部处理。,石油醚：脱脂 苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯：甾类、萜和挥发油、生物碱、各种苷元 正丁醇：苷 乙醇、甲醇：蛋白、多糖以外的各类成分 水：苷、生物碱盐、鞣质、氨基酸、蛋白、糖,1.2 提取方法的选择,煎煮：加水加热煮提，简便，大部分成分可不同程度地提出， 含挥发性成分、含大量淀粉及加热易破坏的成分不宜。 浸

31、渍：加水或稀醇浸渍，适于遇热易破坏、挥散的成分及含淀粉或粘液质多的成分，提取时间长，效率不高。 渗漉：为浸渍法的发展，在渗漉过程中随时保持相当浓度差， 故提取效率高于浸渍法。 回流：加有机溶剂加热回流，此法效率高于渗漉，但受热易破 坏的成分不适用。 连续回流：为回流法的发展，所用溶剂量少，操作简单，效率高，实验室中常用索氏提取器及能供1kg药材提取用的 连续回流装置。,回流,进水口,出水口,连续回流 （索式提取）,浸渍法,粉碎好的药材放入提取用的容器中，加入溶剂使没过药面，浸泡12小时。 滤出溶剂，加入新的溶剂继续提取,12h后,渗漉法,1.3 回收溶剂的方法 蒸馏 减压蒸馏 旋转蒸发 薄膜蒸

32、发 喷雾干燥 冷冻干燥,旋转蒸发仪,薄膜蒸发,2、水蒸气蒸馏法,用于能随水蒸气蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成分。该类成分有挥发性，在100时有一定蒸气压，当水沸腾时，该类成分一并随水蒸汽带出，再用油水分离器或有机溶剂萃取法，将这类成分自蒸馏液中分离。 可用水蒸气蒸馏装置或挥发油测定器。,3、其他方法： 超临界流体萃取：通过升温、降压手段（或两者兼用）将超临界流体中所溶解的物质分离出来。 超声提取：利用超声波产生的强烈的空化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进入溶剂。 微波萃取法：利用不同组分吸收微波能力的差异

33、，使基体物质的某些区域或萃取系中的某些组分被选择性加热，从而使得被萃取物质从基体或体系中分离出来。,（二）分离纯化,分离纯化,溶剂法,沉淀法,色谱分离法,酸碱溶剂法,溶剂分配法,柱色谱法,聚酰胺色谱法,离子交换色谱法,凝胶过滤色谱法,溶剂法酸碱溶剂法,混合物种各组分的酸碱性不同进行分离 （1）酸溶：有机碱性成分可与无机酸成盐而溶于水。例如，生物碱。 （2）碱溶：具有羧基，用碳酸氢钠；具有酚羟基，用氢氧化钠；具有内酯或内酰胺结构的成分可被皂化而溶于水。 使用注意：酸碱的强度、加热的温度、与被分离成分接触的时间等。,溶剂法溶剂分配法,利用混合物中各成分在互不相容的两相溶剂中分配系数不同而达到分离的

34、方法。成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。一般采用少量多次分配提高萃取效率。需要注意的是防止乳化。 （1）系统溶剂萃取法 （2）连续液-液萃取装置 （3）液滴逆流层析法,沉淀法,基于有些中药化学成分能与某些沉淀剂生成沉淀，或加入某些试剂后可降低某些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出的一种方法。 （1）专属试剂沉淀法：例如雷氏铵盐沉淀季氨碱、胆甾醇沉淀甾体皂苷、明胶沉淀鞣质。 （2）分级沉淀法：改变加入溶剂的极性或数量使沉淀逐步析出的方法。例如多糖、蛋白质等。 （3）盐析法：在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐，最常用的是氯化钠，至一定浓度或饱和状态，使中药成分在水中溶解度降低而析

35、出，或用有机溶剂萃取出来。,色谱分离法柱色谱法,利用吸附剂（固定相）对混合物中各成分吸附能力的差别，即不同物质与吸附剂之间亲和力的不同，当用洗脱机溶剂（流动相）洗脱时，其迁移速度不同达到分离的目的。吸附剂应是化学惰性的，具有一定的表面积和表面活性，常用的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性炭等。洗脱剂则应具有较高的纯度、与样品和吸附剂不起化学反应、对被分离物质有一定的溶解度、粘度小、沸点低、易挥发等。,基本操作： 1.色谱柱制备 (干法 , 湿法) 2. 上 样 (干法 , 湿法) 3. 洗脱,常用吸附剂：活性碳、硅藻土、硅胶、氧化铝、聚酰胺、大孔吸附树脂 除去叶绿素：大孔树脂RA，用EtOH洗脱，先洗

36、出其他成分，叶绿素被吸附。 皂苷纯化：大孔树脂D101、HP-20、NKA，先用水 洗除糖等，再用稀EtOH洗下皂苷。,A.硅胶、氧化铝液固吸附层析法,原理：利用各组分被固定相吸附剂吸附强弱不同进行分离。 范围：适合于非极性到中等极性的脂溶性成分的分离。 硅胶略显酸性，通常用于酸性和中性成分的分离；105活化0.5h 氧化铝按制备方法可分为酸、碱、中性三种，最佳活化200-400。 洗脱剂或展开剂：极性（由小到大）有机溶剂 层析结果：极性小先被洗脱，Rf值大。 注意事项： a.吸附剂（100目）用量为样品量的3050倍 ，高度与直径之比约15-20:1 b.尽量选用极性小的溶剂装柱和溶解样品，

37、以利于样品在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。 c.洗脱用的溶剂极性宜逐步增加，但跳跃不能太大。实践中多用混合溶剂。 d.为避免发生化学吸附，酸性物质宜用硅胶；碱性物质宜用氧化铝。,B.活性炭,非极性吸附剂，对非极性物质具有较强的亲和能力，目前主要用来除去植物提取液中的叶绿素等植物色素。 在水中对非极性物质表现出强的吸附能力。溶剂极性降低，则活性炭对该类物质的吸附能力也随之降低。故从活性炭上洗脱被吸附物质时，洗脱剂的洗脱能力将随着溶剂极性的减弱而增强。,色谱分离法聚酰胺色谱,以聚酰胺粉为固定相的一种半化学吸附色谱方法。聚酰胺难溶于水、乙醇，分子内有许多酰胺键。利用不同的酚类、黄酮类、羧酸类、醌类等化

38、学成分与聚酰胺酰胺键形成氢键的能力不同达到分离的目的。聚酰胺在水中形成的氢键能力最强，在有机溶剂中较弱，在碱性溶液中最弱。 常用溶剂对聚酰胺洗脱能力的次序为： 水甲醇或乙醇丙酮稀氢氧化钠液或稀胺溶液甲酰胺或二甲基甲酰胺尿素水溶液,聚酰胺是由酰胺聚合而成的高分子物质，分子结构中有许多酰胺基。可与酚类、酸类、蒽醌类等成分形成氢键，因而产生吸附作用。,吸附规律： a.与聚酰胺形成氢键的基团越多，吸附越强.形成氢键的基团有酚羟基、羧基、醌式羰基 b.能形成分子内氢键的化合物，吸附较弱。邻位-OH吸附间、对位-OH c.芳香核、共轭双键越多，吸附越强 范围：对植物药中的黄酮类化合物的分离效果好，此外，在

39、酚类、酸类、蒽醌类成分以及氨基酸的分离中也常用。 除去多元酚类杂质可用聚酰胺。,色谱分离法离子交换色谱法,以离子交换树脂作为固定相，以水或者含水溶剂作为流动相，在流动相中存在的离子性物质与树脂进行离子交换反应被吸附进行分离的方法。 离子交换剂的种类：离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶。 主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。,阳离子交换树脂（苯乙烯型树脂，磺酸型）,RSO3H + NH+Cl- HCl + RSO3HN + NaOHH2O RSO3Na + N + H2O,影响离子交换树脂分离效果的主要因素：,PH,交换树脂的规格,用强酸性离子交换树脂时，

40、交换溶液PH应大于2；用弱酸性离子交换树脂，交换溶液PH在6以上,通常选用交联度为7%甚至4%的离子交换色谱,色谱分离法凝胶过滤色谱,将含有大小不同的混合物样品溶液，通过多孔性凝胶（固定相），用洗脱剂按分子量由大到小依次洗脱达到分离的目的。凝胶过滤色谱又称分子筛过滤、排阻色谱等。 凝胶种类很多，有亲水性、憎水性和亲水又亲脂性之分。应用最广的为葡聚糖凝胶。凝胶过滤色谱主要适用于蛋白质、核酸、多糖、甾体的脱盐精制与分离。,根据混合物中各成分分子大小不同得到分离的过程。大分子先被洗脱。 这还和化合物中酚羟基数目有关,酚-OH越多,越后被洗脱.,第五节 天然药物化学成分结构鉴定方法简介,从天然物中分离

41、到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有波谱法,化学法,文献调研等。结构鉴定的一般程序是： (1) 纯化和干燥化合物的样品 (2) 通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断结构类型 (3) 由波谱法等确定分子式，分子量，不饱和度；进一步推出结构官能团-推出结构片断或骨架推出平面结构确定其构型，构象。,紫外光谱（ultravoilet spectroscopy,UV）,测定范围：200600nm的紫外可见光区。 应用原理：电子跃迁而产生的电子能级谱。分子中的电子因光照射由基态跃迁到激发态而产生紫外吸收。（ *跃迁以及n *跃迁） 结构鉴定：解决分子中是否含有不饱和键，尤其是是否含有共轭双键、

42、，-不饱和羰基（醛、酮、酸、酯）的问题。香豆素类、黄酮类等化合物的紫外光谱在加入某种诊断剂后，可因分子结构中取代基的类型、数目以及排列方式的不同而改变。,红外光谱（infrared spectroscopy,IR）,测定范围：4000625cm-1的红外光区。 应用原理：基于分子中价键可因红外光照射产生伸缩振动和弯曲振动而产生红外吸收。化合物的许多官能团吸收均出现在特征频率区（在红外光谱测定范围内，将4000-1333cm-1区域称为特征频率区，也称指纹区） 结构鉴定： （1）33003000cm-1 弱吸收 烯氢、芳氢、C=N 强吸收O-H、N-H （2）30002700cm-1 饱和C-H

43、 （3）24002100cm-1 不饱和三键 （4）19001650cm-1 C=O及其衍生物 （5）16801500cm-1 C=C及芳香核骨架震动、C=N等 （6）15001300cm-1 饱和C-H面内弯曲振动 （7）1000650cm-1 不饱和C-H面外弯曲振动,核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）,应用原理：在磁场的作用下，以射频进行照射，由具有磁矩的原子核（1H、13C等）产生能级跃迁而获得共振信号。,核磁共振,氢核磁共振（ 1H -NMR）,碳核磁共振（ 13C -NMR）,二维核磁共振（2D-NMR）,1、氢核磁共振（1H-NMR）,应用原

44、理：通过化学位移、积分区县高度以及峰的列分情况（重峰数及偶合常数）三个重要参数，可以判断化合物分子中1H的类型、数目及相邻原子或原子团的情况。,1.1 化学位移 （chemical shift) 以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值称为化学位移。 一般来说： 1-10ppm sp3 12 sp2 68 一般来说：烯氢 炔氢 烷氢,1.2 峰面积 核磁共振图谱上质子的峰面积以积分曲线高度表示，积分曲线的总高度与分子中总的1H数相当，故由积分曲线可以算出各类1H核的个数。,1.3 偶合常数（ coupling constant ） 在各类化合

45、物中各类质子由于所处的化学环境不和磁环境不同，在一定距离内，磁不等同的两个或两组1H核可因相互自旋偶合干扰而使信号分裂，表现出不同的形状，如s (单峰), d (二重峰), t (三重峰), q (四重峰)，m（多重峰）等。 在低级偶合中，裂分后的峰数=n+1，其中n为干扰核的数目，峰的面积比以（X+1）n二项式展开后各项前的系数表示。裂分间的距离即为偶合常数，以符号J表示，单位为Hz，表示相互干扰的强度。 偕 偶 J=16Hz左右 邻 偶 J=6-8Hz 远程偶合 J=1-3Hz,1.4 复杂氢谱的简化 为了将复杂氢谱中重叠的谱线简化，可采用如双射法去偶或核Overhauser效应（NOE效

46、应）等特殊的技术与实验方法。 NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间结构中是否距离相近，若存在NOE，则表示相近； NOE 越大，则两者在空间的距离就越近。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。,2、碳核磁共振（13C-NMR）,2.1 化学位移 范围为1-250ppm，分辨率高。C杂化方式为sp3、sp2、sp)。取代基不同导致电子云密度不同(键结合方式；电子流向电负性强方向移动 ) 一般来说，sp2spsp3。电子云密度越小，化学位移越大；电子云密度越大，则化学位移越小。,2.2 积分曲线 与碳的个数成比例，与碳的种类（伯、仲、叔、季）有关。 2.3 偶合常

47、数J 一般认为不存在，因13C自然界丰度比为1.1%，13C相连机遇极小，偶合小，埋在噪音中，J几乎观察不到。,2.4 基本图谱 2.4.1 质子噪音去偶谱（proton noise decoupling） 也称全氢去偶或质子宽带去偶。给一射频覆盖全部氢的共振频率，氢对碳的偶合全部消失，所有13C信号均作单峰出现，因照射1H后产生的NOE效应，连有1H的13C信号强度将会增加 ，但季碳因不连H，将表现为弱吸收峰（矮） 最常见的碳谱,2.4.2 偏共振去偶（off-resonance decoupling,OFR） 可以使图谱达到既保留偶合信息，又避免谱线重叠的目的。 方法是将照射1H用的电磁辐

48、射频率偏离所有1H核的共振频率一定的距离。 各种13C信号将分别表现为q(CH3)、t(CH2)、d(CH)、s(C)峰。据此，可以获得化合物结构中碳原子状态和分子骨架的重要信息。,2.4.3 选择氢核去偶谱（selective proton decoupling spectrum，SEL) 对某个或某几个氢核选择照射后，以消除其偶合影响，只有相关氢的峰增高，峰的强度相应增大，峰形简单。（即NOE效应），可以准确的判断某些峰的归属。,2.4.4 无畸变极化转移增益法（DEPT）及不灵敏核极化转移增益法（INEPT） 原理是在具有两种自旋体系中，高灵敏核（如1H核）的极化向低灵敏核（如13C核）转移可使低灵敏核的信号大大增强。 方法是通过改变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, CH CH2 = 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,3、二维核磁共振（2D-NMR）,二维核磁共振是为了克服一维谱中信号过于复杂、或堆积难于分辨的不足，在普通一维谱的基础上发展、衍生出的新的实验方法。,1H -1H COSY,HMQC谱,HMBC谱,同一自旋偶合系统中质子之间的偶和相关,非