第二章 化学成分研究方法

第二章

中药化学成分的一般研究方法

主讲人：王hirlwz@126.com中药化学成分123第二章中药化学成分的一般研究方法有效成分提取分离的方法有效成分化学结构研究方法4生物合成途径第一节中药化学成分（一）糖类多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。按分子水解情况分为：单糖，低聚糖，多聚糖。葡萄糖蔗糖第一节中药化学成分（二）苷类糖或糖的衍生物与非糖物质通过苷键连接。多数苷是无色晶体或粉末，能溶于水、甲醇、乙醇，难溶于乙醚、苯。芦丁天麻苷第一节中药化学成分（三）醌类是一类分子中具有醌式结构的化合物。有一定酸性，游离醌类多溶于乙醇、乙醚等有机溶剂难溶于水。辅酶Q10第一节中药化学成分（四）苯丙素类是一类分子中以苯丙基为基本骨架的化合物。典型分类有：香豆素、木脂素。咖啡酸香豆素去甲二氢愈创木脂酸第一节中药化学成分（五）黄酮类是二个苯环通过中间三个碳链相互联接形成的一类化合物。多具有酚羟基，显酸性。第一节中药化学成分（六）萜类和挥发油由甲戊二羟酸衍生、符合（C5H8)n通式的化合物。按分子中异戊二烯单位的数目进行分类：

2C5单萜(C10)；4C5

二萜(C20)。薄荷醇穿心莲内酯齐敦果酸第一节中药化学成分挥发油又称“精油”，可随水蒸气蒸馏，无色或淡黄色的透明油状液体物质。成分复杂，主要有萜类和芳香族化合物及它们的含氧衍生物组成。第一节中药化学成分（七）生物碱存在于生物体内的含氮有机化合物，具有碱性，游离生物碱大多难溶于水，易溶于有机溶剂，而生物碱盐易溶于水及乙醇。麻黄碱罂粟碱第一节中药化学成分（八）甾体类化合物具有环戊烷骈多氢菲甾核结构的化合物。游离的甾体化合物具有较好结晶，能溶于亲脂溶剂中，甾体皂苷易溶于热水，具有发泡性。胆固醇第一节中药化学成分（九）三萜类化合物是一类基本骨架由30个碳原子组成的萜类化合物。三萜皂苷多为无定形粉末，能溶于水，具有发泡性。从中药黄芪Astragalusmembranaceus中分离到的黄芪苷I第一节中药化学成分（十）鞣质又称单宁或鞣酸，是一类复杂的多元酚类化合物的总称。可与蛋白质结合形成致密、不易腐败难透水的化合物。大多为无定形粉末，溶于极性大的溶剂，水溶液遇到重金属盐，生物碱盐，蛋白质会产生沉淀。中药化学成分123第二章中药化学成分的一般研究方法有效成分提取分离的方法有效成分化学结构研究方法4生物合成途径第二节生物合成途径一次代谢植物体（绿色植物）以二氧化碳及水为原料，通过光合作用三羧酸循环、固氮反应等一系列物质代谢与生物合成途径，生成糖、蛋白质、脂质、核酸等植物体生命活动必需物质的过程称为一次代谢过程。第二节生物合成途径此外，一次代谢产物还包括乙酰辅酶A，丙二酸单酰辅酶A，莽草酸及一些氨基酸等。第二节生物合成途径二次代谢

植物体在特定的条件下，以一些重要的一次代谢产物如乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等为原料和前体，经历不同的代谢途径，生成生物碱、萜类等化合物的过程称为二次代谢过程。二次代谢产物很多都具有明显的生理活性，是天然药物化学的主要研究对象。第二节生物合成途径中药二次代谢产物的主要生物合成途径（一）醋酸-丙二酸途径（

AA-MA途径）以乙酰辅酶A、丙酰辅酶A、异丁酰辅酶A等为起始物，丙二酸单酰辅酶A起到延伸碳链的作用。这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物。

第二节生物合成途径（二）甲戊二羟酸途径（mevalonicacidpathway,MVA途径）该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊烯基单位,经过互相连接以及氧化、还原、脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有C5单位（异戊烯基单位）的化合物。如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。第二节生物合成途径（三）莽草酸途径（shikimicacidpathway）现在称为桂皮酸途径该途径由苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂皮酸，进而生成具有C6-C3骨架的化合物。苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体类。第二节生物合成途径（四）氨基酸途径（aminoacidpathway）该途径就是氨基酸脱羧成为胺类，再经过甲基化、氧化、还原、重排等一系列化学反应转变为生物碱的过程。大多数生物碱类成分由此途径生成。

第二节生物合成途径（五）复合途径

许多二级代谢产物有复合途径生成，即分子中不同部位有不同生物合成途径产生。

常见的复合生成途径有以下几种：1.醋酸-丙二酸-莽草酸途径2.醋酸-丙二酸-甲羟戊酸途径3.氨基酸-甲羟戊酸途径4.氨基酸-醋酸—丙二酸途径5.氨基酸-莽草酸途径中药化学成分123第二章中药化学成分的一般研究方法有效成分提取分离的方法有效成分化学结构研究方法4生物合成途径第三节提取分离方法研究准备：品种鉴定（学名）、产地；文献工作；

目标成分的结构类型，确定提取、分离路线；

未知成分：系统预试验，活性跟踪；有效成分提取方法一、溶剂提取法二、水蒸气蒸馏法三、升华法第三节提取中药活性成分的提取相似相溶原则溶剂提取法溶剂提取法有机化合物分为三类水溶性亲水性亲脂性糖类、氨基酸蛋白质、盐类苷类（黄酮、三萜、甾体等与糖的结合物）未成盐的生物碱，未成苷的黄酮、蒽醌、萜类、甾体。溶剂提取法有机溶剂分为三类水亲水性有机溶剂亲脂性有机溶剂与溶剂的结构有关，常见溶剂极性强弱顺序:石油醚、苯、二氯甲烷、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇（甲醇）、水溶剂提取法（一）溶剂的选择溶解度（即相似相溶）安全、价廉化学性质稳定溶剂提取法（二）提取方法浸渍法（冷浸）煎煮法（热提）其他回流法（有机溶剂）连续回流提取法渗漉法（连续冷浸）溶剂提取法提取方法溶剂操作使用范围优点缺点浸渍法水或有机溶剂不加热各类成分尤遇热不稳定成分操作简单提取时间长出膏率低，易发霉，需加防腐剂渗漉法有机溶剂不加热脂溶性成分效率要优于浸渍法消耗溶剂量大，费时长，操作复杂煎煮法水直火加热水溶性成分操作简单热不稳定不宜用，杂质较多回流提取法有机溶剂水浴加热脂溶性成分效率优于冷渗法热不稳定不宜用，溶剂量大连续回流提取法有机溶剂水浴加热亲脂性较强成分节省溶剂效率最高用索氏提取器，时间长溶剂提取法其他仪器提取超临界流体萃取适用范围：几乎都可以适用优点：无溶剂残留、效率高、工艺流程简单。具有安全性、减少环境污染。超生助溶提取适用范围：几乎都可以适用优点：不破坏热不稳定及易水解成分，安全，操作简单仪器维护保养方便，萃取效率高。微波助溶提取适用范围：几乎都可以适用优点：萃取效率高溶剂提取法二、水蒸气蒸馏

利用被蒸馏分与水不相溶，使被分离物质在比原沸点低的温度下沸腾，生成的蒸汽随水蒸气一同溢出，经凝结后得到水油二层液体，达到分离目的。适用范围：挥发油、某些小分子生物碱三、升华法

固体物质加热时不经熔化成液体而直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又直接凝固成固体的现象。

适用范围：有升华性的成分其他提取方法

分离精制常用方法

第三节分离方法溶剂法沉淀法分馏法膜分离法升华结晶法色谱分离法

溶剂分离法1、酸碱溶剂法利用混合物中个组分酸碱性的不同而进行的分离方法。2、溶剂分配法也称作萃取法，原理是根据各成分在两相溶剂中分配系数不同而经行分离常用于中药化学成分初步分离。沉淀法1、专属试剂沉淀法雷氏铵盐——生物碱明胶——鞣质胆甾醇——甾体皂苷2、分级沉淀法通过改变混合溶剂的极性，使成分逐步析出的方法。3、盐析法加入易溶于水的无机盐，是中药成分的水中溶解度降低而析出。分馏法利用混合物中各成分的沸点不同而进行的分离方法。适用于液体混合物的分离，可分为常压、减压、分子蒸馏膜分离法、升华法膜分离法利用天然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学差为推动力，对混合物进行分离的方法。多用于多糖类、多肽类、蛋白质分子的分离。分为：反渗透、超滤、微滤、电渗透。升华法

适合具有升华性的物质，例如小分子生物碱、香豆素等。结晶法

结晶是利用温度不同引起溶解度的改变而使有效成分以晶体的形式析出以达到分离物质的目的。溶剂的选择：制备结晶，要注意选择合宜的溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂，最好是在冷时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。溶剂的沸点亦不宜太高，要求与被结晶成分不发生化学反应。结晶溶液的制备：制备结晶的溶液，需要成为过饱和的溶液。色谱分离法色谱分离法是中药化学成分分离中最常用的分离法，可对中药各类型化合物做到分离和精制，亦可用于化合物的鉴定。（一）吸附色谱（二）凝胶过滤色谱（三)大孔树脂色谱（四）离子交换色谱（五）分配色谱根据物质的吸附性差别进行分离物理吸附化学吸附半化学吸附在天然有机化合物分离及精制工作中，吸附现象利用得十分广泛。其中又以固-液吸附用得最多，分为：吸附色谱

A.物理吸附液-固物理吸附色谱运用较多的一种方法，特别适用于很多中等分子量的样品（分子量小于1，000的低挥发性样品）的分离，尤其是脂溶性成分。一般不适用于高分子量样品如蛋白质、多糖或离子型亲水性化合物等的分离。吸附层析的分离效果，决定于:吸附剂(硅胶、氧化铝、活性炭）、溶剂和被分离化合物的性质这三个因素。吸附色谱层析用硅胶为一多孔性物质，分子中具有硅氧烷的交链结构，同时在颗粒表面又有很多硅醇基。硅胶是酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的层析。同时硅胶也可吸附碱性化合物吸附剂：硅胶吸附色谱

吸附剂：氧化铝

氧化铝带有碱性，对于分离一些碱性中草药成分，如生物碱类的分离颇为理想。不宜用于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。吸附色谱吸附剂的特点对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质，极性强者将被优先吸附。溶剂极性越弱，则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力。溶剂极性增强，则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，但一旦加入极性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。吸附色谱

洗脱溶剂的选择须根据被分离物质与所选用的吸附剂性质这两者结合起来加以考虑被分离物质极性弱极性强极性吸附剂极性较弱弱极性强极性洗脱剂极性弱吸附色谱官能团极性R-COOH大Ar-OHR-OHR-NH2,R-NH-R’,R-N-R`2R-CO-NR2R-CHOR-CO-R’R-CO-OR’R-O-R’小吸附色谱吸附柱色谱（柱层析）一般为样品量的30～60倍。样品极性小、难以分离者，吸附剂用量可适当提高到样品量的100～200倍。柱色谱用的硅胶及氧化铝通常以100～200目或200～300目为宜，或甚至直接采用薄层色谱用规格。吸附色谱样品的预处理能直接溶于洗脱剂的样品：用适量洗脱剂溶解样品，尽可能少。不能溶解于洗脱剂的样品：用能使之溶解的溶剂溶解后，用少量吸附剂拌匀，挥尽溶剂，减压干燥、研粉。吸附色谱实验室中最常应用的混合溶剂己烷-苯极性递增苯-乙醚苯-乙酸乙酯氯仿-乙醚氯仿-乙酸乙酯氯仿-甲醇丙酮-水甲醇-水洗脱用溶剂的极性宜逐步增加，跳跃不能太大。吸附色谱

聚酰胺吸附色谱法聚酰胺（poliamide）吸附属于氢键吸附，是一种用途十分广泛的分离方法，极性物质与非极性物质均可适用，但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。吸附色谱

聚酰胺吸附色谱法化合物在水溶剂中，聚酰胺对其的吸附规律：1、形成氢键的集团数目越多，则能力越强2、成键位置对吸附能力的影响-易生成分子内氢键者，在聚酰胺上的吸附力减弱3、分子中芳香化程度高，则吸附性增加吸附色谱

聚酰胺与酚类、醌类形成氢键缔合的能力在水中最强，在含水醇中随着醇浓度的增高而减弱，在高浓度醇或其它有机溶剂中则几乎不缔合。聚酰胺氢键吸附能力大→小吸附色谱各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强顺序：

水<

甲醇<丙酮<氢氧化钠水溶液<

甲酰胺<

二甲基甲酰胺<

尿素水溶液吸附色谱

凝胶渗透色谱法（分子筛过滤、排阻色谱）

利用分子筛分离物质的一种方法。样品混合物中各个成分因分子大小各异，渗入至凝胶颗粒内部的程度也不尽相同，故在经历一段时间流动并达到动态平衡后，即按分子由大到小顺序先后流出并得到分离。

凝胶色谱法凝胶色谱法

凝胶的种类与性质①葡聚糖凝胶（SephadexG）②羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）③丙烯酰胺凝胶（Bio-GelP）④琼脂糖凝胶（SepharoseBio-GelA）⑤羧甲基交联葡聚糖凝胶（SP-Sephadex）⑥苯胺乙基交联葡聚糖凝胶（QAe-Sephadex）

凝胶色谱法大孔吸附树脂吸附性：范德华引力或生成氢键的结果。筛选原理：本身多孔性结构所决定。.大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料，根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱