天然药物化学 总论课件

1、天然药物化学第一章 总论中药学院 天然药物化学教研室朱玲娟本 章 内 容第一节 绪论第二节 生物合成第三节 提取分离方法第四节 结构研究法第一节 绪论一、天然药物来源于天然界的用于防治疾病的物质。植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。人参银杏芍药山茱萸（As2O3）雄黄冬虫夏草（AsS 、As2S2 、As4S4 ） 雌黄（As2S3）砒霜第一节 绪论二、天然药物化学的概念1. 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的一门学科。2. 研究内容：主要指天然药物的化学成分（多为有效成分）的结构特点、理化性质、提取分离方法、结构鉴定及生合成途径。第一节 绪论三、相关学科1. 药

2、物化学（Medicinal Chemistry）：合成药物、构效关系2. 植物生理学（Plant Physiology）：活性成分的生合成途径。3. 中药化学（Chemistry of TCM）：中药中含有的化学成分第一节 绪论五、学习天然药物化学的目的和意义1. 探索中药防病治病的机理；2. 改进剂型、提高疗效；3. 提高中药及制剂的质量；4. 提供中药炮制现代科学依据；5. 开辟药源、开发新药。第一节 绪论六、天然药物化学的研究方法1. 整理调查 a原植物：品种，科，属，学名，来源，产地 b文献：近源植物具有相似的成分。2. 成分分离 系统分离法，活性跟踪法3. 成分鉴定 理化性质，色谱方

3、法，波谱方法4. 结构改造 发现和创制新药第一节 绪论七、化学成分分类1. 生物碱类（Alkaloids)：多呈碱性、结构含有N原子。2. 糖苷(Glycosides): 糖：单糖，低聚糖，多糖 苷：糖+苷元： 黄酮 酸性 香豆素 蒽醌 第一节 绪论七、化学成分分类4. 有机酸：含COOH,多以盐的形式存在。5. 树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、有机酸混合。如：安息香、乳香等。6. 其它成分： (1) 氨基酸、蛋白质。 (2) 鞣质：多酚类化合物。 (3) 色素类 叶绿素、胡萝卜素等。 (4) 油脂和腊 油脂多为一分子甘油与水分子脂肪酸 成的酯。 (5) 无机成分本 章 内 容第一

4、节 绪论第二节 生物合成第三节 提取分离方法第四节 结构研究法第二节 生物合成一、基本概念二次代谢过程：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，故称之为二次代谢过程。二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类等对维持植物生命活动不起重要作用，且并非在所有植物中都能产生。由一次代谢产物产生，常为有效成分。第二节 生物合成二、天然化合物的主要生物合成途径1. 醋酸-丙二酸途径（AAMA途径） 合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类2. 甲戊二羟酸途径（MVA途径） 主要生成萜类、甾体类化合物3. 莽草酸途径 形成具C6-C3骨架的化合物，如香豆素、木脂素等。第二节 生物合成二、天然

5、化合物的主要生物合成途径4. 氨基酸途径：合成生物碱5. 复合途径 (1) 醋酸-丙二酸-莽草酸途径 如：二氢黄酮 (2) 醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径 (3) 氨基酸-甲戊二羟酸途径 (4) 氨基酸-醋酸-丙二酸途径 (5) 氨基酸-莽草酸途径本 章 内 容第一节 绪论第二节 生物合成第三节 提取分离方法第四节 结构研究法第三节 提取分离方法一、提取法1.溶剂提取法（extraction with solvent） 原理：相似相溶常用提取溶剂极性顺序：环己烷、甲苯 石油醚（3060、6090） 乙醚 氯仿 乙酸乙酯 正丁醇 丙酮 乙醇 甲醇 KB, 根据值的大小可决定分离采用的方法: 100

6、，简单的一次萃取，可基本分离. 10010，约10次以上萃取。 2，约100次以上萃取。 第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.1 影响分离的因素pH值 对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可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。应用：pH梯度萃取法第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.2 液-液萃取分离常用方法逆流分溶法(CCD)： 是一种多次连续的液-液萃取分离过程。 特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的

7、分配比不同进行分离2.2 液-液萃取分离常用方法0 1 2 3 n CCD法的分离过程示意图逆流分溶法(CCD)： 第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.2 液-液萃取分离常用方法纸色谱法(PC)：也叫纸分配色谱。固定相：滤纸纤维中含有的5-7%水流动相：有机溶剂h1h2Rf = h2 / h1注意：如果流动相为缓冲盐溶液，则PC为非极性吸附色谱（纤维素色谱）第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.3 液-液分配柱色谱正相色谱：固定相极性大，如水、缓冲液等；流动相极性小，如氯仿、乙酸乙酯等。载体：硅胶（含水可达1

8、7%），硅藻土，纤维素等。分离极性大或水溶性成分，如苷类、糖、生物碱等。洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.3 液-液分配柱色谱反相色谱：固定相极性小于流动相。如HPLC反相柱，反相TLC薄层色谱。固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，RP-18（ODS）。亲脂性：RP-18 RP-8 RP-2。流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O洗脱顺序：分离极性大的成分，极性大者先洗脱下来第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.3 液-液分配柱色谱反相色谱：

9、固定相极性小于流动相。如HPLC反相柱，反相TLC薄层色谱。第三节 提取分离方法二、分离法2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.3 液-液分配柱色谱加压液相柱色谱法普通柱色谱：固定相粒径大 柱效低 耗时长 溶剂用量大加压柱色谱：固定相粒径小 柱效高 时间短 溶剂用量小第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.1 吸附分类：物理吸附：相似相吸，吸附解析发生迅速。吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭等；化学吸附：不可逆性。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。第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据

10、物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.1 吸附分类：物理吸附： 影响吸附过程的三要素： 吸附剂（固定相）：硅胶、氧化铝、活性炭 溶质（被分离物质） 溶剂（洗脱剂，展开剂，流动相）第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.2 硅胶、氧化铝：极性吸附剂：载样量大，吸附力强 硅胶：应用最广，适用于各类成分分离 氧化铝：有中性、酸性、碱性氧化铝。碱性氧化铝不适合于分离酸性成分，多用于分离生物碱。第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.2 硅胶、氧化铝：被分离物质吸附力与结构的关系 被分离物质极性大，吸附力强，Rf值小，洗脱难，后

11、被洗脱下来。官能团极性大小相对一般排列顺序： -COOH Ar-OH R-OH R-NH2, RNHR , RNR R R-CO-NRR RCHO RCOR RCOOR ROR RH第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.2 硅胶、氧化铝：溶剂(洗脱剂)的极性与洗脱力的关系 洗脱剂极性越大, 洗脱力越强.名称RR黄夹苷ACHO(D-Glc)2黄夹苷BCH3(D-Glc)2黄夹次苷ACHOH黄夹次苷BCH3H黄夹次苷CCH2OHH黄夹次苷DCOOHH第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.3 活性炭非极性吸附剂吸附力与结

12、构的关系 被分离物质极性越小，吸附越牢固。洗脱力与溶剂的关系 100%醇 含水醇 H2O应用: 脱色等。第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色谱法是由己酰胺聚合成的一类高分子化合物。第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色谱法分离原理：主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键，产生吸附作用。吸附力取决于形成氢键缔合的能力。常用溶剂： H2O ，EtOH/ H2O，EtOH应用：分离黄酮类;除鞣质.第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附

13、性差别进行分离吸附色谱法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色谱法吸附力与结构的关系 a.形成氢键的基团数目越多, 吸附力越强; b.形成分子内氢键者, 吸附力减少; 第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.4 聚酰胺(Polyamide) 色谱法吸附力与结构的关系 c.芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强溶剂的洗脱能力水醇丙酮NaOH B ASiO2-TLC Rf: A B CPolyamide TLC, Rf: C B A答案：第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.5 大孔吸附树脂(macro-reticul

14、ar resin)组成: 苯乙烯，二乙烯苯和致孔剂分离原理:吸附(范德华力和氢键)和分子筛作用树脂类型:非极性、中极性和极性三种。 非极性：由苯乙烯和二乙烯苯缩合而成，故又称 芳香吸附树脂。如D101型 弱极性：如AB-8型。 极 性：含酰氨基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能的吸附树脂。 第三节 提取分离方法二、分离法3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法3.5 大孔吸附树脂(macro-reticular resin)洗脱剂: H2O 及不同比例的含水醇。 洗脱分离: H2O 洗: 糖,水溶性色素 30% EtOH/ H2O: 极性大的成分 50-75% EtOH: 皂苷类 9

15、5% EtOH: 极性小成分 应用: 除多糖, 水溶性色素, 富集苷类成分 第三节 提取分离方法二、分离法4. 根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法4.1 主要的几种方法 透析法：半透膜, 分子筛滤过作用 超滤法：分子大小不同, 扩散速度不同 超速离心法：溶质在超速离心作用下具有不同的 沉降性或浮游性 凝胶滤过法：分子筛的作用(凝胶渗透色谱,分子 筛滤过, 排阻色谱), 被分离物质按 分子由大到小的顺序流出色谱柱. 第三节 提取分离方法二、分离法4. 根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法4.2凝胶种类:葡聚糖凝胶(Sephadex G): 只适于在水中应用, 分离多糖、 蛋白质等.羟丙基葡

16、聚糖凝胶(Sephadex LH-20)： 适用于各类化合物的分离，除具有分子筛的特性外，还起到反相分配色谱的效果。 常用溶剂有甲醇-水、氯仿-甲醇等。 第三节 提取分离方法二、分离法5. 根据物质离解程度不同进行分离离子交换法固定相：离子交换树脂（聚苯乙烯高分子化合物，引入交换基团）分类： 阳离子交换树脂：强酸型 RSO3-H+ 弱酸型 RCOO-H+ 阴离子交换树脂：强碱型 RN+(CH3)3Cl- 弱碱型 RNH2, RNHR, RNRR” 第三节 提取分离方法二、分离法5. 根据物质离解程度不同进行分离离子交换法5.1 交换原理: 阳离子交换树脂： 阴离子交换树脂：5.2 应用：主要用

17、于生物碱和有机酸的分离。 本 章 内 容第一节 绪论第二节 生物合成第三节 提取分离方法第四节 结构研究法第四节 结构研究法一、化合物纯度的鉴定1. 测熔点: 看熔程2. 外观结晶色泽与形状: 均一性3. 色谱法: TLC 三种组成不同的溶剂系统, 单一斑点 （有效Rf值） HPLC 单一峰 GC 单一峰 4. 核磁法 第四节 结构研究法二、已知化合物鉴定 1. 有标准品(或对照品): co-TLC (共薄层) 测混合熔点(相同溶剂结晶); 测IR (考察是否重叠） 2. 无标准品: 与文献值对照(相同的溶剂条件下：mp, IR, UV, 1H-NMR, 13C-NMR等)。 第四节 结构研究

18、法三、未知化合物 多种谱学结合的结构解析1. 紫外光谱 (Ultraviolet spectra UV)为结构解析提供的信息 用于判断结构中的共轭系统、结构骨架（如香豆素、黄酮） UV谱一致，不一定是一个化合物。应用：确定平面的结构骨架，立体结构的构型、构象。第四节 结构研究法三、未知化合物 多种谱学结合的结构解析1. 紫外光谱 (Ultraviolet spectra UV)黄酮类化合物紫外光谱第四节 结构研究法三、未知化合物 多种谱学结合的结构解析2. 红外光谱(Infrared spectra IR) 为结构解析提供各种官能团的信息 八大区 如：芳香环: 1600-1480cm-1， OH: 3000 cm-1, C=O : 1700 cm-1. IR相同者为同一化合物.第四节