天然产物化学总论

天然产物化学总论第1页/共90页天然产物化学第2页/共90页结构特征理化性质生理活性提取分离结构鉴定第3页/共90页第一章

总论第4页/共90页理解天然药物化学的相关概念；了解主要的生物合成途径的类型；掌握常用的提取分离方法的原理和应用；熟悉结构研究的主要程序；掌握常用的结构研究方法的基本原理，会分析实例。<本章要求>第5页/共90页一、相关概念

天然产物有效成分一次代谢和二次代谢第一节绪论第6页/共90页1、醋酸-丙二酸途径（AA-MA）二、主要的生物合成途径：萜类、甾类脂肪酸类、酚类、蒽酮类2、甲戊二羟酸途径（MVA）第7页/共90页5、复合途径3、桂皮酸及莽草酸途径二、主要的生物合成途径：苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体、黄酮类4、氨基酸途径生物碱类第8页/共90页一、提取方法（一）溶剂提取法1、理想溶剂：有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与有效成分不起化学反应；安全、成本低；第二节提取分离方法第9页/共90页2.常用溶剂（一）溶剂提取法水亲水性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙酮亲脂性有机溶剂：石油醚、饱和烷烃若要提取不同极性的成分，可选择极性递增的溶剂依次提取。第10页/共90页3、提取方法：浸渍法渗漉法（一）溶剂提取法煎煮法回流提取法第11页/共90页适用于具挥发性，可随水蒸汽蒸馏而不被破坏的成分。（二）水蒸气蒸馏法一、提取方法（三）升华法第12页/共90页利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进行提取。（四）超临界流体提取法一、提取方法与液体相近的密度和溶解度与气体相近的粘度和扩散系数流体第13页/共90页

结晶与重结晶改变混合溶剂极性改变溶液pH值加入沉淀试剂二、分离方法（一）传统分离方法1、根据溶解度第14页/共90页2、分馏法3、透析法4、盐析法5、其他（一）传统分离方法第15页/共90页（二）色谱分离方法利用混合物中各组分之间的理化性质差别，在流动相与固定相两相中具有不同的分配系数而被分离。

分离的基础是组分的向前差速迁移。第16页/共90页②分离因子：表示分离难易β=KA/KB（KA>KB）1、根据物质在两相中分配比差别（分配色谱）⑴液-液萃取法①分配系数：

K=C上/C下第17页/共90页

若酸性物质完全解离

pH≌pKa+2

若酸性物质完全游离

pH≌pKa-2⑴液-液萃取法③pH与存在状态：第18页/共90页0123流动相第19页/共90页pq001pq01p22pq2q2123第20页/共90页⑵逆流分溶法（CCD）含量分布服从二项式：（p+q)N转移N次后，第r号管中含量：第21页/共90页管号01234A0.1980.3950.2960.0990.012B0.0120.0980.2960.3950.198问：K值大的组分移动快还是小的组分移动快？例：假设混合样品中有组分A、B，KA=2,KB=0.5，转移4次后A、B的浓度最高峰分别在几号管中？第22页/共90页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。（3）液-液分配柱色谱第23页/共90页HPLC第24页/共90页第25页/共90页参数第26页/共90页物理吸附：硅胶、氧化铝、活性炭化学吸附半化学吸附：聚酰胺2、根据物质吸附力差别（吸附色谱）第27页/共90页第28页/共90页（1）物理吸附①基本规律：相似者易于吸附极性吸附剂：极性物质易被吸附溶剂极性增强，溶质吸附减弱非极性吸附剂：非极性物质易被吸附溶剂极性减弱，溶质吸附减弱第29页/共90页官能团极性；极性官能团数目多，极性大；溶剂介电常数越大，极性越强。（1）物理吸附②支配吸附过程的主要因素：极性第30页/共90页吸附剂为样品量的30~60倍；尽量选用极性小的溶剂装柱；洗脱剂宜逐步增加；注意避免化学吸附。（1）物理吸附③

吸附柱层析第31页/共90页④薄层层析前沿原点l0l2l1第32页/共90页（2）半化学吸附：聚酰胺①吸附原理：氢键作用第33页/共90页②在含水溶剂中的吸附规律:a.可形成氢键的基团数目多，吸附强；>>第34页/共90页②在含水溶剂中的吸附规律:b.形成分子内氢键，吸附减弱；>>第35页/共90页②在含水溶剂中的吸附规律:c.分子中芳香化程度高，吸附增强；>第36页/共90页水<甲醇<丙酮<氢氧化钠水溶液<甲酰胺<二甲基酰胺<尿素水溶液③

溶剂对吸附的影响第37页/共90页3、根据分子量大小差别（凝胶色谱）第38页/共90页第39页/共90页3、凝胶色谱sephadexG：只适于在水中应用sephadexLH-20：水、有机溶剂均适用；分子筛和分配作用。第40页/共90页4、根据物质解离程度不同进行分离(离子交换色谱）阳离子交换树脂阴离子交换树脂第41页/共90页原理：X++RSO3-

H+→

RSO3-X++H+RSO3-X+

+NH4+OH-→

RSO3-NH4++XOH4、根据物质解离程度不同进行分离(离子交换色谱）第42页/共90页应用：分离不同电荷离子分离相同电荷离子4、根据物质解离程度不同进行分离(离子交换色谱）洗脱剂：阳离子——氨水、吡啶等缓冲液阴离子——醋酸、枸橼酸、磷酸缓冲液等第43页/共90页第44页/共90页<习题>1、从植物中依次提取不同极性的成分，对于乙醇、乙酸乙酯、乙醚、水四种溶剂，应采取怎样的提取顺序？说明理由。2、已知某混合试样A、B、C三组分的分配系数分别为440、480及520，请问三组分在吸附薄层上Rf值的大小顺序如何？说明理由。第45页/共90页<习题>3、某植物水提液含中性、酸性、碱性、两性化合物若干。通过离子交换树脂能基本分离：第46页/共90页流出液（C）水提液强酸性树脂流出液被吸附物流出液（A）被吸附物被吸附物稀NaOHHCl强碱性树脂（B）（D）①NH4OH②强碱性树脂第47页/共90页

第三节结构研究方法物理常数：mp，[α]DTLC（PC）：三种展开系统均为单一斑点GC，HPLC一、纯度鉴定第48页/共90页初步推断化合物类型测定分子式结构分析结构验证确定分子主体结构测定物理常数，进行鉴别反应，文献调研。元素分析，分子量测定UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS综合分析，化学沟通CD、ORD、2D-NMR、X-射线衍射二、结构研究的主要程序第49页/共90页二、结构研究的主要方法（一）紫外光谱有机分子吸收紫外光（200~400nm）后产生电子跃迁而形成的吸收光谱。第50页/共90页第51页/共90页特征参数：λmax

，ε（E）第52页/共90页常用术语：生色团助色团第53页/共90页（一）紫外光谱应用：推断化合物骨架类型：共轭体系定量测定：Beer定律第54页/共90页（二）红外光谱有机分子吸收红外光后产生振动能级跃迁，伴随着转动能级跃迁而形成的吸收光谱。特征参数：σ（cm-1)第55页/共90页第56页/共90页第57页/共90页(三）核磁共振波谱(NMR)原子核在磁场中吸收一定频率的无线电波（60cm-300m）而发生核自旋能级跃迁的现象，称为核磁共振。核磁共振信号强度对照射频率（或磁场强度）作图，所得图谱称为核磁共振波谱。第58页/共90页第59页/共90页1、核磁共振基本原理

原子核是带正电的微粒（由质子+中子组成），大多数原子核都具有自旋现象。原子核自旋产生核磁矩，其方向服从右手法则。第60页/共90页第61页/共90页1、核磁共振基本原理原子核在外磁场的作用下，自旋轴绕回旋轴（磁场轴）进动。H0H0第62页/共90页进动频率：

∝H0为磁旋比，是核的常数。1、核磁共振基本原理第63页/共90页

在外加磁场的情况下，原子核的核磁矩在磁场中的取向不是任意的。H01、核磁共振基本原理第64页/共90页H0=0EH01、核磁共振基本原理h0共振吸收能级分裂E=

·

·H00m=-1/2m=1/2第65页/共90页a．扫场法:改变H0b．扫频法:改变0

1、核磁共振基本原理共振吸收的条件：实现核磁共振的两种方法：0=

=·H0第66页/共90页RD第67页/共90页2、核磁共振氢谱（1H-NMR）核H0第68页/共90页2、1H-NMR

由于屏蔽效应，氢核实受场强改变，核的进动频率也相应改变。

不同化学环境的氢核σ不同，其进动频率也不同。σ:

屏蔽常数第69页/共90页δ=(样

-标）/

标·106(ppm)

δ=(H标-H样）/

H标·

106(ppm)δ值相对稳定（1）化学位移第70页/共90页第71页/共90页（2）峰面积：以积分曲线高度表示在氢谱中，积分曲线高度与分子中的总H数相当第72页/共90页（3）偶合与分裂自旋-自旋偶合：核自旋产生的核磁矩间的相互干扰自旋-自旋分裂：由自旋偶合引起的共振峰分裂的现象第73页/共90页（3）偶合与分裂

例：第74页/共90页Hb核与外磁场同向，使Ha核实受磁场增加，相当于去屏蔽作用，化学位移增加（峰左移）Hb核与外磁场反向，使Ha核实受磁场减少，相当于屏蔽作用，化学位移降低（峰右移）第75页/共90页溶液中两种类型的分子几乎相等，因此，Ha核被分裂为两个等高度的峰（未偶合）①峰形：单峰（s）二重峰（d）三重峰（t）四重峰（q）多重峰（m）第76页/共90页裂分后的小峰数为n+1（n为干扰核的数目）；小峰的面积（或强度）比以（x+1)n二项式展开后各项前的系数表示；裂分间的距离为偶合常数（J），用以表示相互干扰的程度，并取决于间隔键的距离。②裂分规律：③偶合普遍存在，分裂不一定发生第77页/共90页（4）结构研究可提供的信息：质子类型及其化学环境；氢分布；核间关系缺点：不能给出不含H基团的信息；对于含C多的有机物中化学环境相近的烷氢常难鉴别。第78页/共90页2、13C-NMR13C的信号分裂：

H对13C的偶合影响突出，仍遵守N+1律13C的化学位移：

幅度宽，约200ppm，信号重叠少，易识别。第79页/共90页常见13C-NMR类型及特征

氢对碳的偶合全部消失，所有13C信号均作单峰出现，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。（1）噪音去偶谱（全氢去偶）第80页/共90页

消除某个或某几个氢核的偶合影响，此时峰形发生变化的