天然药物化学

1、天然药物化学药学院药化教研室药学院药化教研室第一章第一章 总总 论论 药物药物-用于治疗和预防疾病的物质。用于治疗和预防疾病的物质。按按来源可分为来源可分为天然药物天然药物、化学合成药物化学合成药物和和生物药物生物药物 中药中药-广义的概念，包括传统广义的概念，包括传统中药中药、民间民间药药（中草药）和（中草药）和民族药民族药传统中药是指在全国范围内广泛使用，并作为商品在传统中药是指在全国范围内广泛使用，并作为商品在中药市场流通，载于中医药典籍，以传统中医药理论阐中药市场流通，载于中医药典籍，以传统中医药理论阐述药理作用并指导临床应用、有独特的理论体系和使用述药理作用并指导临床应用、有独特的理

2、论体系和使用形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。 天然药物天然药物人类在自然界中发现并可直接供药用的植物、动人类在自然界中发现并可直接供药用的植物、动物或矿物，以及基本不改变其物理、化学属性的物或矿物，以及基本不改变其物理、化学属性的加工品。加工品。“中药中药”、“草药草药”和和“民族药民族药”除极除极少数（如铅丹等）为人工合成药外，绝大多数均少数（如铅丹等）为人工合成药外，绝大多数均同天然药物范畴。同天然药物范畴。天然药物包含了中药，但并不等于是中药。天然药物包含了中药，但并不等于是中药。是是运用现代科学理论与方法研究天运用现代科学理论与方

3、法研究天然药物中化学成分的学科。然药物中化学成分的学科。涉及各类天然药物化学成分（生理活性涉及各类天然药物化学成分（生理活性成分）的成分）的结构特点、理化性质、提取分离、结构鉴结构特点、理化性质、提取分离、结构鉴定定和必要的和必要的结构改造结构改造；还涉及中药有效成分的生源；还涉及中药有效成分的生源途径等。途径等。天然药物化学在新药研发中的地位天然药物化学在新药研发中的地位药理、毒理作用药理、毒理作用一定的剂型一定的剂型质量标准质量标准临床前新药临床前新药天然药物化学天然药物化学有效部位或有效成分有效部位或有效成分药理学药理学药剂学药剂学药物分析学药物分析学药物化学药物化学一、天然药物的来源一

4、、天然药物的来源天然药物是药物的一个重要的组成部分。天然药物是药物的一个重要的组成部分。天然药物来自植物、动物、矿物、微生物，以天然药物来自植物、动物、矿物、微生物，以及海洋中所含的生物资源等，其中绝大部分为及海洋中所含的生物资源等，其中绝大部分为植物药。植物药。 现在，运用在酶、受体、细胞等分子水平现在，运用在酶、受体、细胞等分子水平乃至基因调控建立起来的新的生物活性测试体乃至基因调控建立起来的新的生物活性测试体系进行广泛筛选，将会发现更多的新的天然药系进行广泛筛选，将会发现更多的新的天然药物。物。 有效成分有效成分: : 具有一定生物活性的单体化合物，具有一定生物活性的单体化合物，能用结构

5、式表示，具有一定的物理常数。能用结构式表示，具有一定的物理常数。 无效成分：无效成分：与有效成分共存的其他成分。与有效成分共存的其他成分。 杂质：杂质：一般指蛋白质、多糖、淀粉、树脂、叶一般指蛋白质、多糖、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素等。绿素、纤维素等。 三、天然药物化学的发展离不开现代科三、天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步。学技术的进步。ohonch3hhhhonhnh3cohhhoch3h3coococooch3och3och3吗啡吗啡 利血平利血平( (鸦片中成分，止痛鸦片中成分，止痛) ) （蛇木中成分，降压）（蛇木中成分，降压） 微量物质微量物质 水溶性物质水溶性物质 不稳定

6、物质不稳定物质 海洋生理活性物质海洋生理活性物质 生物体内源性生理活性物质生物体内源性生理活性物质 目的目的-从中从中发现新的化合物或者新的骨架类型发现新的化合物或者新的骨架类型 四、天然药物化学的发展前景四、天然药物化学的发展前景 近几十年来，随着对外开放方针的贯彻执行，近几十年来，随着对外开放方针的贯彻执行，大大地推动了我国科学界与国外同行之间的学术大大地推动了我国科学界与国外同行之间的学术交流及人员交往。天然药物化学是药学及化学领交流及人员交往。天然药物化学是药学及化学领域中与国外学者交往最为频繁，学术交流量最活域中与国外学者交往最为频繁，学术交流量最活跃的学科之一。跃的学科之一。 目前

7、，我国天然药物化学研究工作的步伐已目前，我国天然药物化学研究工作的步伐已经大大加快，研究水平也有很大提高，大体上接经大大加快，研究水平也有很大提高，大体上接近于发达国家的水平。近于发达国家的水平。 生物合成生物合成 是天然药物化学学科中一个重要的领是天然药物化学学科中一个重要的领域。了解生物合成的有关知识，不仅对天然化合物域。了解生物合成的有关知识，不仅对天然化合物进行结构分类或推测天然化合物的结构有帮助，而进行结构分类或推测天然化合物的结构有帮助，而且对植物化学、分类学以及仿生合成等学科的发展且对植物化学、分类学以及仿生合成等学科的发展有着重要的理论指导意义，并且对采用组织培养方有着重要的理

8、论指导意义，并且对采用组织培养方法进行物质生产也有实际指导意义。法进行物质生产也有实际指导意义。 一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢 糖类通过代谢产生维持植物机体生命活动不可缺少糖类通过代谢产生维持植物机体生命活动不可缺少的物质：三磷酸腺苷（的物质：三磷酸腺苷（ atp）、辅酶）、辅酶i（nadph）以）以及丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸（及丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸（pep）、赤藓糖）、赤藓糖-4-磷酸、磷酸、核糖等。核糖等。o磷酸烯醇丙酮酸赤藓糖-4-磷酸莽草酸丙酮酸脱羧乙酰辅酶a进入三羧酸循环有机酸丙二酸单酰辅酶a合成脂质的重要原料固氮反应氨基酸合成肽及蛋白质的重要原料一、一次代谢及二次代

9、谢一、一次代谢及二次代谢 上述过程几乎存在于所有的绿色植物中，是对上述过程几乎存在于所有的绿色植物中，是对维持植物生命活动不可缺少的过程，习惯上称之为维持植物生命活动不可缺少的过程，习惯上称之为一次代谢过程一次代谢过程。对植物机体生命活动不可缺少的。对植物机体生命活动不可缺少的糖、糖、蛋白质、脂质、核酸等蛋白质、脂质、核酸等称为称为一次代谢产物一次代谢产物。（primary metabolites） 一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢 在特定条件下，以一些重要的一次代谢产物作在特定条件下，以一些重要的一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，生为原料或前体，又进一步经历

10、不同的代谢过程，生成如生物碱、萜类等化合物。因为这一过程并非在成如生物碱、萜类等化合物。因为这一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，故称之为又不起重要作用，故称之为二次代谢过程二次代谢过程。黄酮类、黄酮类、生物碱、萜类生物碱、萜类等化合物称为等化合物称为二次代谢产物二次代谢产物。 二次代谢产物是天然药物化学的主要研究对象。二次代谢产物是天然药物化学的主要研究对象。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 从自然界中得到的化合物总数很多，其结构千从自然界中得到的化合物总数很多，其结构千变万化。变万化。常见的基本单位大概

11、有以下几种类型：常见的基本单位大概有以下几种类型：c c2 2单位单位( (醋酸单位醋酸单位):):如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类化合物。类化合物。 c c5 5单位单位( (异戊烯单位异戊烯单位) )：如萜类、甾体等。：如萜类、甾体等。 c c6 6单位：如香豆素、木质素等苯丙素类化合物。单位：如香豆素、木质素等苯丙素类化合物。氨基酸单位：如生物碱类化合物。氨基酸单位：如生物碱类化合物。 复合单位：由上述单位复合构成。复合单位：由上述单位复合构成。 （一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（aa-maaa-ma途径）途径）生成：脂肪酸、酚类、蒽酮类化合物生成：脂肪酸

12、、酚类、蒽酮类化合物1. 脂肪酸类脂肪酸类:乙酰辅酶乙酰辅酶a 丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶a丙酰辅酶丙酰辅酶a异丁酰辅酶异丁酰辅酶a -甲基丁酰辅酶甲基丁酰辅酶a 甲基甲基丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶a偶数饱和脂肪酸偶数饱和脂肪酸奇数饱和脂肪酸奇数饱和脂肪酸支链脂肪酸支链脂肪酸缩合缩合缩合缩合缩合缩合还原还原还原还原还原还原二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径（一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（aa-maaa-ma途径）途径）2. 酚类酚类乙酰辅酶乙酰辅酶a缩合缩合 聚酮聚酮 （中间体）（中间体）环合环合各种酚类各种酚类特点：芳环上的含氧取

13、代基（特点：芳环上的含氧取代基（-oh，-och3）多互为间位。多互为间位。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径（一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（aa-maaa-ma途径）途径）3. 蒽酮类蒽酮类 聚酮类化合物可以根据分子结构中醋酸单位的数聚酮类化合物可以根据分子结构中醋酸单位的数目，分别命名为聚戊酮类，聚己酮类，聚庚酮类等。目，分别命名为聚戊酮类，聚己酮类，聚庚酮类等。oohohoocoh3coohoohooch3h3coclooch3o聚戊酮类聚戊酮类聚己酮类聚己酮类聚庚酮类聚庚酮类（二）甲戊二羟酸途径（二）甲戊二羟酸途径（mvamva途径）途径）二、主要生物合成途径二、主要

14、生物合成途径萜类的生物合成基源：萜类的生物合成基源： 生物体内真正的异戊烯单位为生物体内真正的异戊烯单位为焦磷酸二甲烯丙酯焦磷酸二甲烯丙酯（dmapp）及其异构体及其异构体焦磷酸异戊烯酯（焦磷酸异戊烯酯（ipp），它们均由它们均由甲戊二羟酸（甲戊二羟酸（mva）变化而来。变化而来。各种焦磷酸酯各种焦磷酸酯对应的萜类对应的萜类反式角鲨烯反式角鲨烯三萜及甾体类三萜及甾体类（三）桂皮酸及莽草酸途径（三）桂皮酸及莽草酸途径 二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径生成：生成： c6-c3 骨架：苯丙素、香豆素、木质素、骨架：苯丙素、香豆素、木质素、 木脂体木脂体(苯丙素类的二聚和多聚体苯丙素类的二聚和

15、多聚体) c6-c3-c6骨架：黄酮类骨架：黄酮类 c6-c3骨架均由苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氨酶脱去氨后骨架均由苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氨酶脱去氨后生成的桂皮酸而来。此外，与丙二酸单酰辅酶生成的桂皮酸而来。此外，与丙二酸单酰辅酶a结合，结合，可生成二氢黄酮类化合物（可生成二氢黄酮类化合物（c6-c3-c6）。两分子的苯丙）。两分子的苯丙素类通过素类通过-位聚合，则可得到木质素类化合物。位聚合，则可得到木质素类化合物。生源途径：生源途径：（四）氨基酸途径（四）氨基酸途径(amino acid pathway) 二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 生成：生物碱类成分生成：生物碱类成分 作为生物碱前

16、体的氨基酸：作为生物碱前体的氨基酸： 脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸（来自脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸（来自tca循环及解糖循环及解糖途径中形成的途径中形成的-酮酸经还原氨化后生成）酮酸经还原氨化后生成） 芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（来自莽草芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（来自莽草酸途径酸途径 ） （五）复合途径（五）复合途径 二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 天然化合物均来自天然化合物均来自2个以上不同的生物合成途个以上不同的生物合成途径，即复合生物合成途径。径，即复合生物合成途径。 常见的复合生物合成途径：常见的复合生物合成途径：l 醋酸醋酸-丙二酸丙二酸 与与 桂皮酸途径桂皮酸途径l

17、醋酸醋酸-丙二酸丙二酸 与与 甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 醋酸醋酸-丙二酸途径丙二酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 桂皮酸途径桂皮酸途径 组织培养：组织培养： 在组织培养过程中加入关键的前体物质，可在组织培养过程中加入关键的前体物质，可以提高目的物质的收率。如在进行人参组织培以提高目的物质的收率。如在进行人参组织培养时，为了提高皂苷的含量，加入了不同的生养时，为了提高皂苷的含量，加入了不同的生物合成前体物质。结果表明：加入醋酸、香叶物合成前体物质。结果表明：加入醋酸、香叶醇、反式角鲨烯时皂苷的含量增加并不明显；醇、反式角鲨

18、烯时皂苷的含量增加并不明显；但加入甲戊二羟酸及金合欢醇时，皂苷的含量但加入甲戊二羟酸及金合欢醇时，皂苷的含量增加了两倍。增加了两倍。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径第三节第三节 提取与分离提取与分离 天然药物化学的研究是从有效成分或生理活天然药物化学的研究是从有效成分或生理活性化合物的提取、分离工作开始的。性化合物的提取、分离工作开始的。 在进行提取之前，应对所用的药材进行如下在进行提取之前，应对所用的药材进行如下的考查：的考查：基源（学名）、产地、药用部位、采集基源（学名）、产地、药用部位、采集时间与方法。时间与方法。还要系统查阅文献，以充分了解和还要系统查阅文献，以充分了解和利用前

19、人的经验。利用前人的经验。 （同一品种其含成分含量因产地、取材部位、（同一品种其含成分含量因产地、取材部位、采集时间、存放条件不同而有变化采集时间、存放条件不同而有变化） 已知成分或已知化学结构类型：一般先查阅有关资料已知成分或已知化学结构类型：一般先查阅有关资料, ,（工业生产中常用）（工业生产中常用） 搜集比较各种提取方法搜集比较各种提取方法 为制定研究工作方案提为制定研究工作方案提 供依据。供依据。 未知有效成分或有效部位：未知有效成分或有效部位：根据预先确定的目标。根据预先确定的目标。（实验室常用）（实验室常用） 以适当的活性测试体以适当的活性测试体 系为指导。系为指导。 提取、分离、

20、动物模型提取、分离、动物模型 筛选。筛选。 临床验证。临床验证。提取提取 一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 提取是研究天然产物的一个重要步骤，常用提取是研究天然产物的一个重要步骤，常用的方法有的方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和和升华法升华法。 溶剂提取法的提取原理：溶剂提取法的提取原理：根据化合物在极性根据化合物在极性相似的溶剂中有较好的溶解性即相似的溶剂中有较好的溶解性即这一原理进行的。这一原理进行的。 溶剂的提取过程是溶剂的提取过程是溶剂对药材组织细胞不断溶剂对药材组织细胞不断作往返的扩散、渗透、溶解的过程，直至药材组作往返的扩散、渗透、溶解的过程，

21、直至药材组织细胞内外溶液中被溶解的化学成分的浓度达平织细胞内外溶液中被溶解的化学成分的浓度达平衡为止。衡为止。 选择溶剂的原则：选择溶剂的原则：选择适当的溶剂是提取步选择适当的溶剂是提取步骤的关键。主要根据溶剂的极性、被分离成分骤的关键。主要根据溶剂的极性、被分离成分的性质、共存的其它成分（通称为杂质）的性的性质、共存的其它成分（通称为杂质）的性质三个方面。质三个方面。 对于提取溶剂的要求：对于提取溶剂的要求：对所提取成分的溶对所提取成分的溶解度大，对杂质的溶解度小，或反之；解度大，对杂质的溶解度小，或反之；溶剂不溶剂不能与所提取成分发生化学反应，若反应应当可逆；能与所提取成分发生化学反应，若

22、反应应当可逆；要经济易得，具有一定的安全性；要经济易得，具有一定的安全性；沸点适中、沸点适中、便于回收和反复使用。便于回收和反复使用。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 天然产物的极性大体可分为三类：天然产物的极性大体可分为三类：极性（亲水极性（亲水性）、非极性（亲脂性）、中等极性（即亲水又性）、非极性（亲脂性）、中等极性（即亲水又亲脂）。亲脂）。 萜类、甾体、脂环、芳香族成分，萜类、甾体、脂环、芳香族成分，可选用氯仿、乙醚、石油醚等非极性溶剂。可选用氯仿、乙醚、石油醚等非极性溶剂。 糖苷、氨基酸等，可选用水、含糖苷、氨基酸等，可选用水、含水醇等极性溶剂。水醇等极性溶剂。 根据存

23、在状态（游根据存在状态（游离型或解离型）。可选用不同离型或解离型）。可选用不同ph值的溶剂。值的溶剂。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 系统溶剂提取法：系统溶剂提取法：是研究天然药物成分的常用是研究天然药物成分的常用的初步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次的初步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次提取，一般顺序是：石油醚苯乙醚提取，一般顺序是：石油醚苯乙醚 氯仿氯仿乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水。乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水。 本法的缺点：本法的缺点：由于各成分之间的助溶作用，同由于各成分之间的助溶作用，同一类成分往往也会分散在邻近的几个部位中，这一一类成分往往也会分散在邻

24、近的几个部位中，这一现象较为普遍发生。虽然如此，但系统溶剂法仍是现象较为普遍发生。虽然如此，但系统溶剂法仍是研究成分不明的天然药物最常用的方法。研究成分不明的天然药物最常用的方法。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取影响提取因素：影响提取因素：1.选择合适的溶剂和方法选择合适的溶剂和方法 2.药材的粉碎度药材的粉碎度 提取过程中，药材细胞组织中的成分和溶剂间产提取过程中，药材细胞组织中的成分和溶剂间产生扩散、渗透、溶解等物理作用。药材粉碎得越细，生扩散、渗透、溶解等物理作用。药材粉碎得越细，中药粉末的表面积越大，提取效率高，但粉碎过细，中药粉末的表面积越大，提取效率高，但粉碎过细，

25、则表面吸附作用也增强，反而影响扩散速度，降低了则表面吸附作用也增强，反而影响扩散速度，降低了提取效率，另一方面，杂质的提取量也增高提取效率，另一方面，杂质的提取量也增高 。一般。一般情况下，用有机溶剂提取时，以过情况下，用有机溶剂提取时，以过2020目筛为宜。用水目筛为宜。用水提取时，则用粗粉或薄片。提取时，则用粗粉或薄片。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取3.温度温度 一般来讲，热提取效率高，但杂质多，冷提杂质一般来讲，热提取效率高，但杂质多，冷提杂质少，效率低。加热温度不宜超过少，效率低。加热温度不宜超过100100。在。在50506060的条件下进行提取保持较好的提取率，又

26、不使过多的的条件下进行提取保持较好的提取率，又不使过多的杂质溶出。杂质溶出。4.时间和提取次数时间和提取次数 药材中有效成分随着提取时间的延长而出量增大，药材中有效成分随着提取时间的延长而出量增大，直到药材细胞内外有效成分浓度达到平衡为止。一般直到药材细胞内外有效成分浓度达到平衡为止。一般情况下，用水加热煮时以每次情况下，用水加热煮时以每次1 12 2小时为宜，进行小时为宜，进行2 23 3次。次。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取溶剂提取法的分类溶剂提取法的分类1.1.浸渍法浸渍法2.2.渗漉法渗漉法3.3.煎煮法煎煮法4.4.回

27、流体取法回流体取法5.5.连续回流提取法连续回流提取法超临界流体：超临界流体：一物质处于临界温度（一物质处于临界温度（tctc）与临界）与临界压力（压力（pcpc）以上的状态下，形成的既非液体又非）以上的状态下，形成的既非液体又非气体的单一相态时，称为超临界流体。气体的单一相态时，称为超临界流体。 特点：特点：流体密度近似液体，粘度于气体相似，扩流体密度近似液体，粘度于气体相似，扩散力比液体大，介电常数随压力增大而增加，渗散力比液体大，介电常数随压力增大而增加，渗透性优于液体。比液体溶剂有更佳的溶解力，有透性优于液体。比液体溶剂有更佳的溶解力，有利于溶质的萃取。利于溶质的萃取。一、中草药有效成

28、分的提取一、中草药有效成分的提取6.6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术二氧化碳的优点二氧化碳的优点：1 1）不残留有机溶剂、萃取速度快、收率高，安全不）不残留有机溶剂、萃取速度快、收率高，安全不易燃烧及化学性质稳定。易燃烧及化学性质稳定。2 2）萃取温度较低，适用于对热不稳定物质的提取。）萃取温度较低，适用于对热不稳定物质的提取。3 3）适于对极性较大和分子量较大物质的萃取。）适于对极性较大和分子量较大物质的萃取。4 4）萃取介质可循环利用，无毒，成本低。）萃取介质可循环利用，无毒，成本低。5 5）可与其他色谱技术联用如）可与其他色谱技术联用如irir、msms联用，可高效快联用，可高效

29、快速的分析中药及其制剂中的有效成分。速的分析中药及其制剂中的有效成分。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取6.6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取6.6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术超临界萃取的局限性：超临界萃取的局限性：1 1）对脂溶性成分溶解能力强，对水溶性成分溶解）对脂溶性成分溶解能力强，对水溶性成分溶解能力弱。能力弱。2 2）设备造价高，设备折旧费比例大。）设备造价高，设备折旧费比例大。3 3）更换产品时清洗设备较困难。）更换产品时清洗设备较困难。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取7.7.超声波提取技

30、术超声波提取技术 采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法。超声波是指采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法。超声波是指频率为频率为2020千赫千赫5050兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体需要能量载体( (介质介质) )来进行传播。来进行传播。 超声波在传递过程中形成许多小空穴，这些小空穴瞬间超声波在传递过程中形成许多小空穴，这些小空穴瞬间闭合，可形成几千个大气压的压力，同时局部温度可达到闭合，可形成几千个大气压的压力，同时局部温度可达到千度以上，这种现象叫做空化现象，从而使固体样品迅速千度以上，这种现象叫做空化现象，从而使固体样品迅速破裂，使溶液能渗

31、透到药材的细胞中，从而加速药材中的破裂，使溶液能渗透到药材的细胞中，从而加速药材中的有效成分溶解于溶媒。有效成分溶解于溶媒。1 1）无需高温。不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水）无需高温。不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水解或氧化特性的药效成份。（解或氧化特性的药效成份。（2 2）常压萃取，安全性好，）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。操作简单易行，维护保养方便。 （3 3）萃取效率高。萃）萃取效率高。萃取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。（取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。（4 4）适用性广，）适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（绝大多数的中药材各类成份均可

32、超声萃取。（5 5）超声波）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。因此，可供选择的萃取溶剂种类多。（因此，可供选择的萃取溶剂种类多。（6 6）减少能耗。由）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。大大降低能耗。 （7 7）药材原料处理量大，且杂质少，）药材原料处理量大，且杂质少，有效成分易于分离、净化。有效成分易于分离、净化。 （8 8）萃取工艺成本低，综）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。合经济效益显著。 一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分

33、的提取7.7.超声波提取技术超声波提取技术二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离 上述方法得到的是混合物，需要进行进一步的分离上述方法得到的是混合物，需要进行进一步的分离与精制。与精制。 结晶及重结晶操作。结晶及重结晶操作。原理原理：待要分离的物质在某：待要分离的物质在某一溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，对杂质而言，一溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，对杂质而言，冷热都不溶或冷热都易溶。冷热都不溶或冷热都易溶。（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离2. 水水/ /醇法醇法除

34、去多糖、蛋白质、淀粉、无机盐等水除去多糖、蛋白质、淀粉、无机盐等水溶性杂质。溶性杂质。 醇醇/ /水法水法除去脂溶性的油脂、树脂、叶绿素等水除去脂溶性的油脂、树脂、叶绿素等水不溶性杂质。不溶性杂质。 醇醇/ /丙酮法丙酮法用于皂苷类成分的精制。用于皂苷类成分的精制。 醇醇/ /乙醚法乙醚法因皂苷类在醇中溶解度大，而在乙醚因皂苷类在醇中溶解度大，而在乙醚中溶解度小沉淀析出，脂溶性的树脂类留在母液中。中溶解度小沉淀析出，脂溶性的树脂类留在母液中。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制3. 通过加入酸、碱以调节溶液通过加入酸、碱以调节溶液phph值改变分子的存在值改变分子的存在

35、状态，从而改变溶解度而达到分离的目的。状态，从而改变溶解度而达到分离的目的。 酸酸/ /碱法碱法：用酸水提取生物碱：用酸水提取生物碱成盐溶于水中成盐溶于水中加加入碱游离入碱游离沉淀析出。沉淀析出。 碱碱/ /酸法酸法：黄酮、蒽醌、酚类等酸性成分的提取。：黄酮、蒽醌、酚类等酸性成分的提取。 调调ph等电点等电点：蛋白质的提取。：蛋白质的提取。 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离 酸性或碱性化合物通过加入某种沉淀试剂，使之酸性或碱性化合物通过加入某种沉淀试剂，使之生成水不溶性的盐类而沉淀。生成水不溶性的盐

36、类而沉淀。 酸性化合物（酸性化合物（-cooh）：）：与钙、钡、铅等生成水与钙、钡、铅等生成水不溶性盐产生沉淀。不溶性盐产生沉淀。 碱性化合物（生物碱）：碱性化合物（生物碱）：与苦味酸、苦酮酸等有与苦味酸、苦酮酸等有机酸生成水不溶性盐沉淀；与磷钼酸、磷钨酸等无机机酸生成水不溶性盐沉淀；与磷钼酸、磷钨酸等无机酸生成水不溶性盐沉淀。酸生成水不溶性盐沉淀。（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离 常见的有简单的液常见的有简

37、单的液-液萃取法、反流分布法（液萃取法、反流分布法（ccd）、液）、液滴逆流色谱（滴逆流色谱（dccc）、高速逆流色谱（）、高速逆流色谱（hsccc）、气液）、气液分配色谱（分配色谱（gc/glc）等。）等。1. 原理：原理：利用混合物中各成分在两种互不相溶溶剂中分利用混合物中各成分在两种互不相溶溶剂中分配系数的不同而达到分离的目的。配系数的不同而达到分离的目的。 根据分配定律，化合物在一定的温度和压力下，溶解根据分配定律，化合物在一定的温度和压力下，溶解在两个同时存在的互不相溶的溶剂里，达到平衡后，该化在两个同时存在的互不相溶的溶剂里，达到平衡后，该化合物在两相中浓度的比是一个常数，称为分配

38、系数合物在两相中浓度的比是一个常数，称为分配系数k值。值。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制 各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率就越高。率就越高。 k=cu/cl 举例：举例：a、b两种溶质在两种溶质在chcl3/h2o中进行分配，如中进行分配，如a、b均为均为1克，克，ka=10，kb=0.1，两相溶剂体积比为，两相溶剂体积比为v chcl3/vh2o=1，在分液漏斗中作一次振摇分配平衡后，在分液漏斗中作一次振摇分配平衡后，90%以上的溶质以上的溶质a将分配在上相溶剂（水）中，不到将分配在上相溶剂（水）中，不到

39、10%的的a分配到下相溶剂（氯仿）中。同样的道理，溶分配到下相溶剂（氯仿）中。同样的道理，溶质质b分配将与分配将与a相反。相反。1. 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离 定义：定义：分离因子可定义为分离因子可定义为a、b 两种溶质在同一溶剂系统两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。如上例，则其分离因子中分配系数的比值。如上例，则其分离因子=ka/kb，即，即ka=10；kb=0.1； =ka/kb=10/0.1=100 一般，一般，100时，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；

40、时，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；但但10010时时,则须萃取则须萃取10-12次；次；2时，要想实现基本分时，要想实现基本分离，须作离，须作100次以上的萃取才成。次以上的萃取才成。1时，则时，则kakb。意味着。意味着两者性质极其相近，用分配无法实现分离。两者性质极其相近，用分配无法实现分离。2. （二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制 对酸性、碱性及两性有机化合物来讲，分配比还受对酸性、碱性及两性有机化合物来讲，分配比还受溶剂系统溶剂系统ph影响，因为影响，因为ph变化可

41、以改变它们的存在变化可以改变它们的存在状态（游离型或离解型）从而影响在溶剂系统中的分状态（游离型或离解型）从而影响在溶剂系统中的分配比。配比。 例：例：3. 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离ha + h2oa- + h3o+二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离离解离解( (离子型离子型) ) 游离游离( (分子型分子型) )ph pka + 2 ph pka p

42、h pka + 2 ph pka 2 2 一般的，一般的，ph3ph12ph12时，酸性物质呈离解状时，酸性物质呈离解状态、碱性物质则呈非离解状态。态、碱性物质则呈非离解状态。3. 4. 优点优点:条件温和、试样容易回收，适用于中等极性、不条件温和、试样容易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。稳定物质的分离。 缺点缺点:试样极性过大或过小，或受浓度、温度影响过大试样极性过大或过小，或受浓度、温度影响过大不适用。不适用。5. 纸色谱的原理与液纸色谱的原理与液-液萃取基本相同。液萃取基本相同。 =rfa(1-rfb)/rfb(1-rfa) 式中式中rfa rfb 可以利用纸色谱选择设计液可以利

43、用纸色谱选择设计液-液萃取的最佳方案。液萃取的最佳方案。（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制6. 原理：原理：将两相溶液中的一相涂覆在硅胶等多孔性将两相溶液中的一相涂覆在硅胶等多孔性载体载体（支持剂支持剂）上作为）上作为固定相固定相，填充在色谱管中，然，填充在色谱管中，然后加入与固定相不相混溶的另一种溶剂（后加入与固定相不相混溶的另一种溶剂（流动相流动相）冲）冲洗色谱柱，使物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在洗色谱柱，使物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在移动过程中不断地进行动态分配

44、而得以分离。此过程移动过程中不断地进行动态分配而得以分离。此过程在一根柱子上进行所以称之为液在一根柱子上进行所以称之为液液分配柱色谱。液分配柱色谱。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离载体：有硅胶、硅藻上、纤维素粉载体：有硅胶、硅藻上、纤维素粉正相色谱正相色谱：固定相：水、缓冲液：固定相：水、缓冲液 流动相：氯仿、醋酸乙酯、丁醇流动相：氯仿、醋酸乙酯、丁醇适合分离水溶性或极性较大的成分：适合分离水溶性或极性较大的成分：生物碱类、苷类、生物碱类、苷类、糖、有机酸。用流动相洗脱时，极

45、性小的成分先被洗脱。糖、有机酸。用流动相洗脱时，极性小的成分先被洗脱。反相色谱反相色谱：固定相：石油醚、异三十烷、石蜡油：固定相：石油醚、异三十烷、石蜡油 流动相：水、甲醇流动相：水、甲醇适合分离脂溶性化合物：适合分离脂溶性化合物：高级脂肪酸、油脂、游离甾高级脂肪酸、油脂、游离甾体。当用流动相洗脱时，极性大的成分先被洗下来。体。当用流动相洗脱时，极性大的成分先被洗下来。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离6. 为了提高分液速度，缩短分离时间，在加压条件下进行为了提高分液速度，缩短

46、分离时间，在加压条件下进行分离，加压液相色谱用的载体多为颗粒直径很小，机械强分离，加压液相色谱用的载体多为颗粒直径很小，机械强度与比表面积比一般色谱用的硅胶大的球形微粒，按所加度与比表面积比一般色谱用的硅胶大的球形微粒，按所加的压力不同可分为：的压力不同可分为： 快速色谱（快速色谱（flc）2 2个气压，分离范围个气压，分离范围10mg-1g10mg-1g 低压液相色谱低压液相色谱( (lplc)5)20)20个气压，分离范围个气压，分离范围ug-10mgug-10mg二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相

47、溶剂中的分配比不同进行分离 加压液相色谱配有高灵敏度的检测器，自动扫描，加压液相色谱配有高灵敏度的检测器，自动扫描，分部收集的装置，用计算机进行色谱条件的设定及分部收集的装置，用计算机进行色谱条件的设定及数据处理。数据处理。 中低压柱：不超过中低压柱：不超过6 6个气压，采用个气压，采用merckmerck公司生公司生产的产的lobarlobar柱（柱（c c1818- -十八烷基十八烷基- -反相色谱），分离规反相色谱），分离规模大（可以达到模大（可以达到g g量级）且分离效果好，分离速度量级）且分离效果好，分离速度快，操作简便，分离大量样品时可以将几根柱子串快，操作简便，分离大量样品时可以

48、将几根柱子串联使用，可以提高分离效果。用过的柱子可以用甲联使用，可以提高分离效果。用过的柱子可以用甲醇洗反复使用。醇洗反复使用。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离利用混合物中各成分对吸附剂的吸附能力不同而利用混合物中各成分对吸附剂的吸附能力不同而达到分离，其中固达到分离，其中固-液吸附用得最多，分为物理吸附，化学液吸附用得最多，分为物理吸附，化学吸附及

49、半化学吸附。吸附及半化学吸附。 属于表面吸附，由溶液的分子属于表面吸附，由溶液的分子(含溶质与溶剂含溶质与溶剂)与吸附剂与吸附剂表面分子的分子间力的相互作用而产生的吸附现象。表面分子的分子间力的相互作用而产生的吸附现象。 特点：特点：无选择性，吸附与解吸是可逆的，快速进行无选择性，吸附与解吸是可逆的，快速进行 吸附剂：吸附剂：silica gel; alumina; active coal 硅胶硅胶 氧化铝氧化铝 活性炭活性炭二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离 酸性物质（如黄酮等酚酸类）对碱性吸附剂（

50、氧化铝）酸性物质（如黄酮等酚酸类）对碱性吸附剂（氧化铝）或碱性物质（如生物碱）对酸性吸附剂（硅胶）的吸附。或碱性物质（如生物碱）对酸性吸附剂（硅胶）的吸附。 特点：特点：有选择性，吸附牢固，难以洗脱。有选择性，吸附牢固，难以洗脱。 聚酰胺对黄酮、醌类成分的吸附，主要是聚酰胺中的酰聚酰胺对黄酮、醌类成分的吸附，主要是聚酰胺中的酰胺键与酚胺键与酚-oh、醌式、醌式c=o形成氢键而产生吸附，这种吸附力形成氢键而产生吸附，这种吸附力比较弱，介于物理吸附与化学吸附之间。比较弱，介于物理吸附与化学吸附之间。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）

51、根据物质的吸附性差别进行分离1. 吸附过程中的三大要素：吸附过程中的三大要素：吸附剂、溶质（待要分离的成吸附剂、溶质（待要分离的成分）、溶剂分）、溶剂 硅胶、氧化铝硅胶、氧化铝均为均为极性吸附剂极性吸附剂，具有如下特点：，具有如下特点：(1)对极性物质具有较强的吸附力。对极性物质具有较强的吸附力。(2)溶剂的极性越弱，吸附剂对溶质的吸附力越强。溶剂的极性越弱，吸附剂对溶质的吸附力越强。(3)被吸附剂吸附的溶质，当加入强极性溶剂时被洗脱下来。被吸附剂吸附的溶质，当加入强极性溶剂时被洗脱下来。 活性炭活性炭：非极性吸附剂非极性吸附剂，对非极性物质有较强的吸附力。，对非极性物质有较强的吸附力。在水中

52、对溶质的吸附力强，而在有机溶剂中比较弱，洗脱样在水中对溶质的吸附力强，而在有机溶剂中比较弱，洗脱样品时，洗脱溶剂的洗脱能力随溶剂极性的降低而增强。品时，洗脱溶剂的洗脱能力随溶剂极性的降低而增强。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离2. 极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素。极性用以表极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素。极性用以表示示分子中电荷不对称分子中电荷不对称的程度，并主要与的程度，并主要与偶极距、极化度、偶极距、极化度、介电常数介电常数等有关。等有关。 (1)官能团的极性强弱顺序官能团的极性强弱

53、顺序:r-cooh ar-oh h2o r-oh r-nh2、r-nh-r 、r-n-r r r-co-n-r r r-cho r-co-r r-co-or r-o-r r-x r-h二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离(2)化合物极性与官能团的种类、数目及排列方式有关化合物极性与官能团的种类、数目及排列方式有关 氨基酸分子结构中具有正电基团（氨基酸分子结构中具有正电基团（nh3）+，又有负电，又有负电基团（基团（-cooh）极性很强。高级脂肪酸虽然有强极性基团）极性很强。高级脂肪酸虽然有强极性基团-c

54、ooh，但因由长链烃基所组成，故极性很弱（如硬脂酸，但因由长链烃基所组成，故极性很弱（如硬脂酸在水中几乎不溶）。在水中几乎不溶）。 酸性、碱性及两性化合物的极性强弱及吸附能力主要由酸性、碱性及两性化合物的极性强弱及吸附能力主要由存在的状态所决定（游离型为非极性，解离型为极性）。存在的状态所决定（游离型为非极性，解离型为极性）。2. 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离(3)溶剂的极性根据介电常数（溶剂的极性根据介电常数（）的大小来判断）的大小来判断 常用溶剂介点常数常用溶剂介点常数,由大到小由大到小 乙

55、酸乙酸 水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 丙酮丙酮 乙酸乙脂乙酸乙脂 氯仿氯仿 乙醚（无水）乙醚（无水） 苯苯 己烷己烷2. 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离3. 在物质的精制过程中，如结晶、重结晶过程中加入活在物质的精制过程中，如结晶、重结晶过程中加入活性炭进行脱色、脱臭。性炭进行脱色、脱臭。 但要注意对水溶性色素，活性炭脱色不一定能收到良但要注意对水溶性色素，活性炭脱色不一定能收到良好的效果。好的效果。 在大量稀水溶液中浓缩微量物质时，可用简单吸附法。在大量稀水溶液中浓缩微量物质时，可用简单吸附法。 方

56、法：在稀水溶液中分次加入活性炭方法：在稀水溶液中分次加入活性炭收集活性收集活性炭炭用有机溶剂提取用有机溶剂提取回收回收样品。样品。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离4. 在实际工作中硅胶与氧化铝柱色谱用的最多。在实际工作中硅胶与氧化铝柱色谱用的最多。操作时需要注意的问题。操作时需要注意的问题。 （1）吸附剂与样品量的比例吸附剂与样品量的比例：3060：1 极性小，难以分离的样品：极性小，难以分离的样品：100200：1 色谱柱长度与内径比例：色谱柱长度与内径比例： 1520 ： 1 吸附剂的粒度：吸附

57、剂的粒度：100目，难以分离的样品可采用目，难以分离的样品可采用200300目。粒度太细，谱带容易扩散，可采用加压色谱。目。粒度太细，谱带容易扩散，可采用加压色谱。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离（2）样品与吸附剂的装柱样品与吸附剂的装柱 吸附剂选用极性小的溶剂装柱，样品同样以湿法装柱。吸附剂选用极性小的溶剂装柱，样品同样以湿法装柱。如果样品在极性小的溶剂中溶解度小，则改用极性大的溶如果样品在极性小的溶剂中溶解度小，则改用极性大的溶剂溶解后，再用不到装柱量剂溶解后，再用不到装柱量1/201/20的吸

58、附剂拌匀，于的吸附剂拌匀，于6060下下加热挥散溶剂，研细后再小心铺在吸附剂柱上。加热挥散溶剂，研细后再小心铺在吸附剂柱上。4. 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离4. （3）洗脱用溶剂的极性应逐步增加洗脱用溶剂的极性应逐步增加 往往采用梯度洗脱，实践中多用混合溶剂，一般混合往往采用梯度洗脱，实践中多用混合溶剂，一般混合溶剂中强极性溶剂的影响比较大。不可随意将极性差别很溶剂中强极性溶剂的影响比较大。不可随意将极性差别很大的两种溶剂混合使用。对于极性较大的成分常用氯仿大的两种溶剂混合使用。对于极性较大的

59、成分常用氯仿- -甲醇，按不同比例梯度洗脱，对比较容易洗脱的极性小的甲醇，按不同比例梯度洗脱，对比较容易洗脱的极性小的成分，可用氯仿成分，可用氯仿- -乙醚或氯仿乙醚或氯仿- -乙酸乙酯。乙酸乙酯。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离4. （4 4）为避免发生化学吸附为避免发生化学吸附：酸性物质的分离选用硅胶、酸性物质的分离选用硅胶、碱性物质的分离则选用氧化铝为好。碱性物质的分离则选用氧化铝为好。 碱性物质用硅胶分离时：在洗脱溶剂中加入碱性物碱性物质用硅胶分离时：在洗脱溶剂中加入碱性物质（氨、吡啶、二乙

60、胺等）；质（氨、吡啶、二乙胺等）； 酸性物质用氧化铝分离时：洗脱剂中加入醋酸等。酸性物质用氧化铝分离时：洗脱剂中加入醋酸等。（5 5）在）在tlctlc展开时使组分展开时使组分rfrf值达到值达到0.2-0.30.2-0.3的溶剂系统，的溶剂系统，为柱色谱的最佳洗脱溶剂系统。为柱色谱的最佳洗脱溶剂系统。 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（三）根据物质的吸附性差别进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离5. 聚酰胺吸附色谱属于聚酰胺吸附色谱属于氢键吸附氢键吸附。对于极性物质和非极。对于极性物质和非极性物质都适用，但主要适合分离酚类、醌类、黄酮类化合性物质都适用，但主