中药化学及习题

第一章绪论

本章究习要点：

1.熟识中药化学的含义与探讨内容。

2.了解中药与自然药物有效成分的探讨概况与发展趋势。

3.了解中药化学在中医药现代化和U-药产业化中的作用。

第一节中药化学的探讨对象和任务

【概念】

口药化学是一门结合中医药基本理论和临床用药阅历，主要运用化学的理论方法与其他现代科学理论和技

术等探讨中药化学成分的学科。

【探讨对象】

口药化学的探讨对象为中药化学成分，在这其中要明确三个概念：

①有效成分一具有生物活性、能起防治疾病作用的化学成分。

②无效成分一无生物活性、不能起防治疾病作用的化学成分。

③有效部位一含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分别部位。

【任务】

兰要探讨中药有效成分的化学结构、物理化学性质、提取、分别、检识、结构鉴定或确定、生物合成途径

和必要的化学结构修饰或改造，以与有效成分的结构与中药药效的关系等。

其次节中药化学在中医药现代化和中药产业中的作用

【在中医药现代化中的作用】

1.阐明中药的药效物质基础，探究中药防治疾病的原理。

2.促进中药药效理论探讨的深化。

3.阐明中药复方配伍的原理。

4.阐明中药炮制的原理。

【在中药产业化中的作用】

1.建立和完善中药的质量评价标准。

2.改进中药制剂剂型，提高药物质量和临床疗效。

3.研制开发新药，扩大药源。

第三节中药与自然药物有效成分探讨概况与发展趋向

【探讨概况】

1.中国古代医药化学居于世界领先地位。

2.国内外探讨成果。

【发展趋势】

在探讨思路上，更加留意以活性为指标，追踪有效成分的分别。从单味药的探讨向复方方向发展。从详细

探讨目标上，多依据临床须要，找出有疗效的有效成分或药物。在探讨方法和手段上，更加重视引进和结合现

代科学技术的最新理论和技术成果。

习题

一、名词说明

1.有效成分

2.无效成分

二、简答题

L举例说明中药化学在中医药现代化中有何作用？

2.举例说明中药化学在中药产业化中有何作用？

其次章中药化学成分的一段探讨方法

本章发习要点：

I.驾驭中药化学成分提取分别的原理与方法。

2.熟识中药中所含化学成分的类型与一般理化性质。

3,了解中药化学成分结构探讨的一股方法。

4,了解各类成分的生物合成途径。

第一节中药化学成分与生物合成简介

【中药化学成分类型】

按其活性的有无可分为有效成分和无效成分，二者是相对而言的。

r生物碱类：一类含氮有机化合物；具碱性，能与酸结合成盐。

f醍类：具有醍式结构：分子中多具有羟基，有肯定酸性。

苯丙素类：以为基本骨架单位。

有效成分〈苜类\黄酮类：由两个苯环通过中间三碳链（C「C3-C6）相互连接而成；多具酚羟基，显酸性.

强心背：首元具俗核，G?位连有不饱和内防环。

〔皂昔：昔元具密核，分子中具有螺缩酮结构。

I菇类：以异戊二烯为单位的聚合体。

无效成分j■亲脂性杂质：脂溶性色素、树脂类（二菇）、糅质等，

t亲水性杂质：糖类、氨基酸、蛋白质等。

【各类中药化学成分的主要生物合成途径】

C乙酸-丙二酸途径（AA-.MA途径）：脂肪酸类、酚类、醍类等。

甲戊二羟酸途径（MVA途径）：砧类、俗类等。

主要生物合成途径\莽草酸途径：苯丙素类、香豆素类、木脂素类。

氨基酸途径：生物喊类。

I复合途径：黄酮类等。

其次节中药有效成分的提取分别方法

【中药化学成分的提取】

1.溶剂提取法

C）依据：化学成分的溶解性（极性）。

⑵关键：提取溶剂的选择。

⑶溶剂的选择原则：相像相溶的原则，价廉、易得、无毒、平安等。

⑷提取方法：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法。

表2-1常用提取溶剂性能特点

提取溶剂性能特点相宜提取成分提取方法

强极性溶剂

水①溶解范围广（酸水、碱水）：穿透实力强：价廉易得、生物碱盐、昔类、煎煮法

平安。②但有些脂溶性成分溶解不完全；有些昔类成分糅质、糖类、氨渗漉法（酸

酶解；水提液易发霉、变质；水溶性杂质多，过滤困难；基酸、蛋白质水）

沸点高，浓缩困难

亲水性有机溶剂

（和水可随意混溶）

乙醇①溶解范围广（不同浓度乙醇）：水溶性杂质溶出少；渗漉法（稀

可抑制酶的活性；提取液不易发霉、变质；大部分可回除多糖、蛋白质醉）

收利用；②但有挥发性、易燃烧。外的大多数化学浸渍法

甲醇①溶解特点与乙醉相像；②但有毒成分均可回流法

丙酮①溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，作为提取溶剂连续回流

不常用；②但对色素溶解性能好，在分别、清制时常用。法

亲脂性有机溶剂①对化合物溶解选择性较强；水溶性杂质少、易纯化；游离生物碱

②挥发性大、易燃烧、有毒；价格昂贵，对提取设备要昔元回流法

求高；穿透力较弱，提取时间长，作为提取溶剂不常用。某些首类连续回流

乙雄极易燃法

氯仿不易燃，毒性大对生物碱溶解性

苯毒性大好

石油隧沸程30~60Q、60~9（TC、90'120"C；与甲醉、乙醇不能脱脂、脱色常用

随意混溶

2.水蒸汽蒸储法适用于挥发性成分（主要是挥发油）的提取

3.二氧化碳超临界流体萃取技术（CO?SFE）

（1）超临界流体萃取技术：以超临界流体作为萃取介质的一种提取新技术。

（2）超临界流体：处于临界温度（Tc）、临界压力（Pc）以上，介于气体与液体之间的流沐。

特点：具有液体和气体的双重特性。

如：密度与液体近似]

黏度与气体近似卜对很多物质有很强的溶解实力

扩散系数是液体的10（）倍J

（不与气体）

（3）中药提取常用的超临界流体：二氧化碳（C0?）.

优点：①临界温度（Tc=31.4）接近室温，对热敏成分稳定。

②临界压力（Pc-7.37MPa）不太高，易操作。

③本身呈惰性，与化合物不反应。

④价格便宜。

（4）超临界流体萃取中药成分的主要优点

①可以在接近室温下工作，防止热敏成分的破坏或逸散。

②萃取过程几乎不用有机溶剂，萃取物中无溶剂残留，对环境无污染。

③提取效率高，节约能耗。

【中药化学成分分别与精制方法】

1.溶剂法

（1）酸碱溶剂法

①原理：利用混合物中各组分酸碱性差异而进行分别。

②详细操作：可将总提物溶于亲脂性有机溶剂，用酸水、碱水分别萃取，将总提物分成酸性、碱性、

中性三个部位。也可将总提物溶于水，调整PH值后用有机溶剂萃取，还可用PH梯度法进一步分别各碱度或酸

度不同的成分。

③留意：酸性或碱性的强度、与被加热分别成分接触的时间、加热温度和加热时间等，避开在猛烈条

件下其些化合物结构发生变更或结构不能回复到原本存在于中药的状态。

（2）溶剂安排法

利用混合物中各组分在两相溶剂中安排系数的不同而进行分别。溶剂安排法中的两相往往是相互饱和的

水相与有机相。混合物中各成分在两相中安排系数相差越大，分别效果越好。对于分别极性较大的成分，选用

正丁静一水，极性中等的成分选用乙酸乙酯一水，极性小的成分选用氯仿（或乙酸）一水。

系统溶剂萃取法常用于中药化学成分初步分别.很多状况三可在分液漏斗中进行.将混合物溶于水，依

次以正丁烷（或石油隧）、氯仿（或乙懒）、乙酸乙酯、正丁醇趋取，分别减压回收各有机层溶媒，则得到相

应极性的中药成分。

2.沉淀法

有些中药成分能与某些试剂生成沉淀，或加入某些试剂后可降低某些成分在溶液中的溶解度而从溶液中析

出。

（1）专属试剂沉淀法

某些试剂能选择性地沉淀某类成分，称为专属试剂沉淀法。如雷氏钱盐等生物碱沉淀试剂能与生物碱类

生成沉淀，可用于分别生物碱与非生物碱类成分，以与水溶性生物碱与其他生物碱的分别。

（2）分级沉淀法

在混合组分溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂，变更混合组分溶液中某些成分的溶解度，使其从溶液

中析日。变更加入溶剂的极性或数量而使沉淀逐步析出称为分级沉淀。

（3）盐析法

在混合物溶液中加入易溶于水的无机盐（常用氯化钠），使溶液达到肯定浓度或饱和状态，使某些中药

成分在溶液中溶解度降低而析出，或再用有机溶剂萃取出来。

3.分馆法

利用混合物中各成分的沸点的不同而进行分别的方法。适用于液体混合物的分别。可分为常压分饱、减压

分偏、分子蒸馀。依据混合物中各成分沸点状况与对热稳定性等因素选用。

4.膜分别法

利用自然或人工合成的高分子膜，以外加压力或化学位差为动力，对混合物溶液中的化学成分按分子大小

差异进行分别、分级、提纯和富集。反渗透、超滤、微滤、电渗析等为四大已开发应用的膜分别技术。

5.升华法

某些中药成分具有升华性，加热变成气体，遇冷又凝聚成固体.可用于纯化。

6.结晶法

月于化合物的进一步精制。利用混合物中各成分在溶剂中的溶解度不同而达到分别。

该方法的关键是选择相宜的溶剂。对溶剂要求：对被溶解成分的溶解度随温度不同应有显著差别；与被结

晶的成分不产生化学反应；沸点适中等。

7仔\*去

常用色3分别方法介绍：

（1）吸附1期普表2-2色谱分别方法——吸附色谱

吸附剂分别原理吸附规律应用

硅胶吸附原理弱酸性、极性吸附剂广泛（酸、碱与中性成分均可）

化合物极性越大、吸附实力强（难洗脱）

溶剂极性越小，吸附力越强

氧化铝吸附原理碱性、极性吸附剂碱性、中性成分

吸附规律同上（酸性成分与铝络合）

活性炭吸附原理非极性吸附剂从稀水溶液中富集微量

吸附规律与.上相反（酸性成分与铝络合）

聚酰胺氢键吸附酚羟基数目多，吸附力强黄酮、葱醍的分别

能形成分子内氢键者，吸附力下降除糅质

母核芳香化程度高者，吸附力增加

水1介质）中吸附力强，水洗脱力弱

大孔吸吸附原理非极性化合物易被非极性树脂吸附糖与甘的分别

附树脂分子筛溶剂中溶解度增大，吸附力下降（从水提液富集甘类）

非极性树脂，极性小的溶剂洗脱力强生物碱的精制

（2）液-液安排色谱（安排原理）

利用被分别成分在固定相和流淌相之间的安排系数差异而分别。安排色谱有正相与反相之分。在正相安

排色谱中，流淌相极性小于固定相；反之，为反相安排色谱。见下表。

表2-3色谱分别方法一液-液安排色谱

类型固定相流动相应用

正相色谱（以PC为例）水BAW系统极性、中极性物质分别

反相色谱ODS甲醇-水、乙懵-水最广泛，非极性、中极性各类物质的分别

随着科学技术的发展，出现了制备型薄层色谱技术和加压液相色谱技术等色谱分别技术。

表2-4加压液相色谱

类型压力(Pa)分离规模

分析用高压液相色谱（HPLC）>20.2X105Img左右

制备用高压液相色谱（HPLC）>5mg

中压液相色谱（MPLC）5.05~20.2X105>100mg

低压液相色谱（LPLC）<5.05X105lOmg'lg

快速色谱约2.()2X105>10mg

（3）葡聚糖凝胶色谱表2-5色谱分别方法——葡聚糖凝胶色谱

类型原理溶张溶剂应用

黄聚糖凝胶分子筛（大一小）水多糖、多肽

（SephadexG）蛋白质分别

羟内基葡聚糖凝胶分子筛（糖背）水、极性有机溶剂适于不同类型

（SephadexLH-20）吸附原理（背元）或二者的混合溶剂化合物分别

（4）离了•交换吸附树脂表2-6色谱分别方法——离子交换吸附树脂

树脂类型原理应用

阳离子交换树脂离子交换从酸水溶液中吸附碱性成分（生物碱）

强酸性（R-S03H*）（阳离子）（除去酸性、中性成分）

弱酸性（-COOH'）

阴离子交换树脂离子交换从碱水溶液中吸附酸性成分（有机酸）

强碱性（RN,（CH3）3CD（阴离子）（除去碱性、中性成分）

弱碱性（伯、仲、叔胺）

第三节中药有效成分化学结构的探讨方法

【化合物纯度的判定方法】

1.结晶匀称、一样。

2.熔点明确、敏锐（0.5~1.0℃）。

3.TLC（PPC）:三种以上不同绽开剂绽开，均呈现单一斑点，

4.HPLC、GC也可以用于化合物纯度的推断。

【中药有效成分的理化鉴定】

1.物理常数的测定

包括熔点、沸点、比旋度、折光率、比重等的测定。

2.分子式的确定

一般先进行元素分析，得到元素的种类与各元素的百分含量，再测定分子量，求得分子式°目前最常用的

是质谱法。

3.L合物结构骨架与官能团的确定

一般首先确定化合物的不饱和度，精确计算出结构中可能含有的双键数或环数。用各类化合物的显色反应

推断化合物骨架或官能团。或用IR光谱来推断结构中的官能团信息。

【四大光谱在结构测定中的应用】

1.紫外-可见光谱（UV-VIS）——共规体系特征

（1）原理

分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-兀*、JT-n*跃迁可因汲取紫外光与可见光所引起，汲

取光谱将出现在光的紫外区（200~400nni）和可见区（400~700询）。

（2）应用:

♦推断化合物的骨架类型一一共辗系统。

♦取代基团的推断。如加入诊断试剂推断黄酮的取代模式1类型、数目、、排列方式）。

♦用于含量测定（以最大汲取波长作为检测波进步行含量测定）。

2.红外光谱（IR）

分子中价键的伸缩与弯曲振前所引起的汲取而测得的汲取图谱，称为红外光谱。

（1）特征频率区（4000-1500cm1）

用于特征官能团的鉴别：①羟基（酚羟基、醇羟基）3600〜3200cm-1

游离羟基约3600cm1

氢键缔合羟基3400〜3200cm-1

②谈基1800-1600cm'

洞约1710cm1

酯1735〜1710cm-'

③芳环1600.1580.1500cm”有2〜R个够

双键1680〜1620cm1

（2）指纹区（4000〜1500c/）用于化合物真伪的鉴别。

两个化合物完全相同的条件：①特征区完全吻合；②指纹区也完全一样。

3.核磁共振谱

（1）'H-NMR（核磁共振氢谱）

信息参数：化学位移（6）、峰面积、峰裂分（s、d、t、q、m）与偶合常数（J）。

①化学位移（6ppm）：与力核所处的化学环境31核四周的电子云密度）有关,电子云密度大，处于高场,

6值小；电子云密度小，处于高场，3值大。

图2-1常见结构的化学位移大致范围（要求熟记）

1.8-C=C-CH3Q.9-C-CHS

~2.l-COCL;

~3.7-OCH3~3.0-1

-COOH-CHO,旗一4-C=C-H

3?'1'Q

________________________推断化合物的结陶工一核/团的结构）

②峰面枳：磁等同质子的数目二的积引曲到®斯（高度）薪

曜峰裂分与偶和常数：

磁不等同两个或两级川核在在定距离内相互自旋偶合干扰，发生的分裂所表现出的不同裂分

学峰裂分的数目¥峰裂分的距离

符合n+1规律用偶合常数（J）表示

n=磁等同质子的数目）

不同系统偶合常数（JHz）大小

单峰

0Hz

#61

J

双峰芳环

Z

0~3H

J

三重峰w

~1HZ

四重峰J对0

z

lH

/~l

J

多组峰双键

Hz

12~18

J反

子之

个氢原

小与两

数的大

偶合常

上质子

碳原子

类相邻

饱和燃

。有关

夹角

立体

间的

z

4H

2~

J=

0°

0=6

z

0H

9~1

J=

80°

0=1

合常数