天然产物化学第1章 总论.ppt

1、天然产物化学,结构特征 理化性质 生理活性 提取分离 结构鉴定,第一章总 论,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。,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,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 ）,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,一、提取方

2、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,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。,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,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,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

3、扩散系数,流体,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,2、分馏法 3、透析法 4、盐析法 5、其他,（一）传统分离方法,（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。,分离因子：表示分离难易 = KA/KB （ KA KB）,1、根据物质在两相中分配比差别 （分配色谱）, 液-液萃取法,分配系数： K= C上/C下,若酸性物质完全解离 pH pKa +2 若酸性物质完全游离 pH pKa -2, 液-液萃取法, pH与存在状态

4、：,0,1,2,3,流动相,p,q,0,0,1,p,q,0,1,p2,2pq,2,q2,1,2,3, 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：,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？,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,HPLC,参数,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）,（1）物理吸附, 基本规律：相似者易于吸

5、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,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, 支配吸附过程的主要因素：极性,吸附剂为样品量的3060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, 吸附柱层析, 薄层层析,前沿,原点,l0,（2）半化学吸附：聚酰胺, 吸附原理：,氢键作用, 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；, 在含水溶剂中的吸附规律:,b. 形成分子内氢键，吸附减弱；, 在含水溶剂中

6、的吸附规律:,c. 分子中芳香化程度高，吸附增强；,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, 溶剂对吸附的影响,3、根据分子量大小差别（凝胶色谱）,3、凝胶色谱,sephadex G：,只适于在水中应用,sephadex LH-20：,水、有机溶剂均适用； 分子筛和分配作用。,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,原理：,X+ + RSO3- H+ RSO3-X+ + H+,RSO3-X+ + NH4+OH- RSO3- NH4+ + XOH,4、根据物质解离程度不同进行分离 (离子交换色谱）,应用：,分离不同电荷离子 分离相同电荷离子

7、,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,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。,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 ：,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

8、,被吸附物,稀NaOH,HCl,强碱性树脂,（ B）,（ D）,NH4OH 强碱性树脂,第三节 结构研究方法,物理常数：mp， D TLC（PC）：三种展开系统均为单一斑点 GC，HPLC,一、纯度鉴定,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,二、结构研究的主要方法,（一）紫外光谱,有机分子吸收紫外光（200400nm）后产生电子跃迁而形成的吸收光谱。,特征参数：max

9、，（E）,常用术语：,生色团 助色团,（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,（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：（cm-1),(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。,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。,1、核磁共振基本原理,

10、原子核在外磁场的作用下，自旋轴绕回旋轴（磁场轴）进动。,H0,H0,进动频率：, H0,为磁旋比，是核的常数。,1、核磁共振基本原理,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。,H0,1、核磁共振基本原理,H0=0,E,H0,1、核磁共振基本原理,h0,共振吸收,能级分裂,E = H0,0,m = -1/2,m = 1/2,a扫场法: 改变H0 b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,R,D,2、核磁共振氢谱（1H-NMR）,核,H0,2、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

11、同化学环境的氢核不同，其进动频率也不同。,: 屏蔽常数,=(样 -标）/ 标 106(ppm) = (H标 -H样）/ H标 106(ppm) 值相对稳定,（1）化学位移,（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,（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,（3）偶合与分裂,例：,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）,溶液中两种类型的分子几乎相等，因此，Ha核被

12、分裂为两个等高度的峰,（未偶合）, 峰形： 单峰（s） 二重峰（d） 三重峰（t） 四重峰（q） 多重峰（m）,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。, 裂分规律：, 偶合普遍存在，分裂不一定发生,（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。,2、13C-NMR,13C的信号分裂： H对13C的偶合影响突出，仍遵守N+1律 13C的化

13、学位移： 幅度宽，约200ppm，信号重叠少，易识别。,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）,消除某个或某几个氢核的偶合影响，此时峰形发生变化的信号只是与之有偶合关连的13C信号。,（2）选择氢核去偶谱,CH3 CH2 CH C,（3）偏共振去偶谱,在13C谱上仅仅显示出直接与C原子相连的1H核造成的裂分。,q t d s,符合N+1律：,（4）DEPT:,通过改变照射1H 核的脉冲宽度（）或设定不同的弛豫时间，使不同类型的13C 信号在图谱上呈单峰形式分别朝上或向下伸出。,季C