第一章-总论-天然药物化学(1).ppt

1/82，第一章总论(Generation )，2/82，基本内容，天然药物化学的概念，研究范围，研究目的和任务。 有效成分和无效成分的概念。 各种天然药物化学成分的介绍。 初级代谢产物和次级代谢产物的概念，主要生物合成途径。 常用的提取分离方法。 关于天然物结构的研究方法。 3/82，掌握基本要求、常用提取、分离方法。 精通天然药物化学的研究范围，各种化合物的生物合成途径。 知道NMR光谱的应用。 4/82，本章内容，第一节概要第二节各成分概要第三节生物合成第四节提取分离方法第五节结构研究方法，5/82，第一节绪论，1 .天然药物化学概念：1.天然药物化学：应用现代科学理论和方法研究天然药物中的化学成分及其应用的学科。 2 .研究内容：各种中药化学成分(主要是生物活性成分和药效成分)的结构特征、理化性质、提取分离方法、结构鉴定及生物合成途径等。 6/82，第一节绪论，2 .以天然药物来源植物药、动物药、矿物药、植物药为主。 三.相关学科1 .植物化学(Phytochemistry)2.中药化学(NaturalProductChemistry)3.药物化学(MedicinalChemistry ) :合成药物、药物的结构效果关系，以7/82，神农本草经为高级品8/82，白果是银杏的通称，被称为植物中的活化石。 白果含有白果醇、白果酸，具有杀菌功能，有痰化、止咳、补肺、通经、止浊、利尿等疗效。 9/82，穿山甲是鲱鱼科动物鲱鱼的鳞片，处方名称为炮山甲、醋山甲、炮甲珠或烤甲片等。 其味咸，性微寒，进肝、胃二经。 本草纲目记载穿山甲为“痰疟疾寒热、风痹强直痛、经络、下乳汁、癫痫瘤、脓血、通孔杀虫”，10/82，雄黄，硫化物系矿物雄黄族雄黄，主要含二硫化二砷。 归胆。 有毒。 解毒杀虫，燥湿祛痰，疟疾切除。 用于虫积腹痛、癫痫、疟疾、癫痫瘤、疥癣、疥癣、蛇虫咬伤。 常用量为0.150.3，放入丸中散用。 外用适量，最后撒患部，或调整患部。 11/82，第一节绪论，四个基本概念1 .有效成分：天然药物具有一定的生物活性，有助于预防疾病的单体化合物。 2有效部位：具有一定生物活性的多种单体化合物的混合物。 例如人参总皂甙、银杏总黄酮、灵芝多糖等。 12/82，本章内容，第一节概要第二节各种天然药物化学成分概要第三节生物合成第四节提取分离方法第五节结构研究方法，13/82，第二节各种成分概要，化学成分分类1 .生物碱类(alkaloids ) :含有n原子，多呈碱性。 2 .糖和糖苷：糖：单糖、低聚糖、多糖(淀粉、纤维素、甲壳质、果胶、口香糖、粘液质)糖苷：糖苷元：酸性、黄酮、香豆素、蒽醌、14/82、三萜皂甙强担心糖苷、3 5 .树脂：由于构成复杂的混合物，多与挥发油、橡胶、有机酸共存。 例如苯甲酸、乳香等。 6 .其他成分： (1)氨基酸、蛋白质。 (2)鞣质：多酚系化合物。 (3)色素类：叶绿素、胡萝卜素等。 (4)脂质：油脂(甘油和高级脂肪酸脱水的酯)、蜡(高级醇和高级脂肪酸脱水的酯)。 (5)无机成分，16/82，本章内容，第1节概要第2节各成分概要第3节生物合成第4节提取分离方法第5节构造研究方法，17/82，基本概念，初级代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等植物生命活动不可或缺的物质。 次生代谢产物：生物碱、萜烯、香豆素、黄酮、醌类等在维持植物生命活动中不起重要作用，并非所有植物都能产生。 由初级代谢产物产生，总是有效成分。18/82，二天然化合物的主要生物合成途径，1 .乙酸-丙二酸路线AA-MA路线)合成脂肪酸类，酚类，蒽醌类2 .甲基戊二酸路线(路线)主要为萜类，类固醇类化合物3 .菖蒲酸路线和肉桂酸路线为C6 19/82，4，4 .通过氨基酸路径合成生物碱5 .复合路径(1)乙酸-丙二酸-硼酸路径(2)乙酸-丙二酸-甲基戊酸路径(3)氨基酸-甲基戊酸路径(4)氨基酸-乙酸-丙二酸路径植物化学分类学仿生合成和组织培养等具有指导意义。20/82，本章内容，第一节概要第二节各成分概要第三节生物合成第四节提取分离方法第五节结构研究方法，21/82，第四节提取分离方法，一、提取法：1.溶剂提取法的原理：类似相溶理想溶剂(idealsolvents):(1)对有效成分的溶解度大； (2)对无效成分的溶解度小(3)与有效成分不发生化学反应(4)安全且低成本，容易获得。22/82、常用提取溶剂、乙酸乙酯、氯仿、醚、苯、石油醚、亲水性有机溶剂、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、亲油性有机溶剂、水、大、小、极性、23/82、第四节提取分离方法、渗透法装置图浸渍渗透，优点：适用于热敏物质，操作简单的缺点：提取效率低，溶剂使用量多，24/82， 第四节提取分离方法，2 )热提取：煎法回流连续回流、回流提取法装置、索克斯利提取器样品、虹吸管、滤纸套管、蒸汽上升管、和2 .水蒸气蒸馏法提取是挥发性的，不被水蒸气蒸馏破坏的成分，如挥发油。生药水、凝结、挥发油测定、26/82、第四节提取分离方法、3 .升华法(sublimation )用于升华性的成分提取，例如有小分子香豆素、蒽醌、樟脑等。 基于升华法的咖啡因装置图，在蒸发盘上盖上扎有小孔的圆滤纸，在上面盖上干燥的玻璃漏斗(为了减少咖啡因蒸汽的逸出，在漏斗颈部装上少许脱脂棉)，27/82，第4节的提取分离方法，4 .超临界流体提取法(supercriticalfluidext 是在超临界条件下利用溶剂的特殊流体性能提取样品，是20世纪80年代迅速发展的提取方法。 1990年代用于天然药化的研究。 超临界流体的密度接近液体，但气体扩散性能常用的临界流体有CO2、N2O、乙烷、丙烷等。 从香烟中提取尼古丁，从咖啡中提取咖啡因。28/82、温控板、高压泵、超临界CO2萃取实验装置的示意图、原料、超临界萃取实验装置和实验方法、小实验装置的示意图、实验装置-小实验装置、成分、减压阀、28/82、20世纪50年代初进入了试验阶段，如从石油中脱离70、80年代、 中小SFE装置图，30/82，第四节提取分离方法，5 .超声波提取技术：利用超声波的强空化效应、机械振动、高加速度、乳化、扩散、破碎和搅拌作用，增加物质分子的运动频率和速度，增加溶剂的渗透力在物理过程中，没有化学反应，31/82，生物活性不减少。 高能超声波产生的强压力使植物细胞壁和生物破裂，导致细胞内物质的释放、扩散、溶解。实验室用小型超声波装置，超声波提取法的特征和装置，32/82，第四节提取分离方法，第二分离方法1 .利用溶解度差分离1.1结晶法(精制时常用)条件：适当的溶剂； 浓度温度1.2沉淀法： a溶剂沉淀法：改变极性，水萃取醇沉淀法b酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分的c沉淀试剂：如铅盐沉淀法、酸性、酚性成分中加入中性PbAc2，形成沉淀。 根据33/82、第四节提取分离方法、根据2种物质在二相溶剂中的分配比进行分离的2.1分离因子、分配系数K=KA/KBKAKB、K=CU/CL(CU、CL被分离物质的上相和下相的浓度)值的大小决定分离所采用的方法：100 提取2，100次以上，DCCC法。34/82，第四节的提取分离方法，影响2.1分离的因素pH值相对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可以改变它们的存在状态(游离型和解离型)，分配比受pH值的影响。 当HA达到99%解离时，pH=pKa 2HA达到99%游离时，pH=pka-2、34/82、第四节的萃取分离方法、2.2酸碱性成分的分离ph-梯度萃取法根据酸碱性的强弱分离酸性、碱性、中性物质，改变ph值分离酸碱性成分2.3逆流分析法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱逆流分析法(CCD ) :重复多次连续液-液提取分离过程。 特点：条件温和，样品容易回收，适合中极性、不稳定物质的分离。36/82、第四节提取分离方法、液滴逆流色谱(DCCC):的液-液分配色谱，流动相以液滴的形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。 特征：不易乳化，样品能定量回收，分离效果好，特别适合于皂甙等水溶性成分的分离。 缺点：样品处理量少。 37/82，第四节萃取分离方法，高速逆流色谱(HSCCC )通过特定的高速行星式旋转产生的离心力场作用，使没有载体支撑的固定相稳定地保持在蛇行管内，使流动相在一个方向、低速通过固定相，实现连续逆流萃取分离物质。 各种物质的分离包括蛋白、酶、三萜、生物碱、皂甙等。38/82、第四节提取分离方法、2.4液-液分配柱色谱正相色谱：固定相极性大、水、缓冲液等； 流动相极性小，例如氯仿、乙酸乙酯等。 载体：硅胶(含水达到17% )、硅藻土、纤维素等。 用途：分离极性大的成分和水溶性成分，如糖苷、糖、生物碱等。 溶出顺序：极性小的物质先溶出。 39/82，第四节萃取分离方法，2.4液-液分配柱色谱反相色谱：固定相极性小于流动相。 HPLC反相柱、反相板等。 固定相：硅醇盐键烷基，例如RP-2、RP-8、RP-18。 亲油性： RP-18RP-8RP-2。 流动相(洗涤剂):MeOH-H2O、CH3CN-H2O的溶出顺序：分离极性大的成分，极性大的先溶出. 40/82，实验室用高效液相色谱，41/82，第四节提取分离方法，3种物质吸附性不同的分离吸附色谱3.1吸附分类：物理吸附：无选择性的吸附，吸附分析迅速发生。 硅胶、氧化铝、活性炭等吸附剂； 化学吸附：不可逆性。 例如，碱性氧化铝对酚酸性成分的吸附，硅胶对生物碱的吸附等。 半化学吸附：聚酰胺对酚酸类、醌类的氢键吸附。 42/82，第四节的提取分离方法，吸附原理：类似相吸附影响吸附过程的三要素：吸附剂(固定相)，溶质(被分离物质)，溶剂(溶出剂，展开剂，流动相)，43/82，第四节的提取分离方法，3.2硅胶，氧化铝：极性吸附剂：负载量多，吸附力强的二氧化硅碱性氧化铝不适合酸性成分的分离，多用于生物碱的分离。44/82，第四节提取分离方法，3.2硅胶，氧化铝：被分离物质的吸附力和结构的关系被分离物质的极性大，吸附力强，Rf值小，溶出困难，然后溶出。 官能团极性大小的排列顺序：-COOHAr-OHR-OHR-NH2，RNHR，rnrrr-co-nrrrcorcorcoorrorlh，45/82，第四节提取分离方法，3.2硅胶，氧化铝：溶剂(溶出剂)的极性和溶出力的第四节提取分离方法，聚酰胺吸附色谱，分离原理，吸附规则，实际应用，洗脱溶剂，47/82，聚酰胺吸附色谱的分离原理，醌，酚羟基，酸，48/82，聚酰胺吸附色谱形成氢键的基数，分子内氢键，芳香化程度，连糖数，吸附力和结构的关系，1，2，3，4 50/82，形成氢键的基的数量越多，吸附力越强，越是形成1，50/82，分子内氢键的人，吸附力越减少，2，49/82 51/82，o，分子内氢键的影响，h，52/82，芳香化的程度越高，或共轭键越多，吸附力越强，3，53/82，连糖数越多，吸附能力越低聚酰胺吸附色谱3354溶出溶剂，尿素/水、NaOH、丙酮、醇、水、溶出能力依次增强，水和含水乙醇，甲醇为常用溶剂，56/82，聚酰胺吸附色谱3354实用聚酰胺柱色谱法、聚酰胺薄层色谱、酚类、黄酮类、鞣质、醌类、57/82、应用例1聚酰胺色谱纯化、纯化前、纯化后、58/82 应用实例2黄葵花药材黄酮类成分的聚酰胺薄层色谱定性鉴别研究，展开剂： a丙酮：水：甲酸(220.5)B50%乙酸； c含水75%微乳液：甲酸(9:1)样品： 1金丝雀； 用2，3黄葵花甲醇超声波提取液，59/82，应用例3五灵脂中药的聚酰胺薄层色谱鉴别，S1，S2分别为扁柏双黄酮和穗花杉双黄酮对照品S3为五灵脂对照药，17为正品五灵应用例4用聚酰胺色谱，芦荟蒽醌衍生物，新鲜芦荟，剥皮，破碎后50%乙醇浸渍24小时，过滤，滤液，20%硫酸水解4h； 氯仿萃取、蒽醌粗产物、聚酰胺柱色谱； 水/醇梯度溶出，40%溶出物，60