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1、第一节 中药化学成分及生物合成简介,一、 中药化学成分类型简介,第二章 中药化学成分的一般研究方法,（一）糖类：,多羟基的醛或酮。,1.单糖：通式为（CH2O）n的多羟基的醛或酮n38。单糖为糖类化合物可水解的最小单位。植物药中存在较多的为己糖或戊糖。,2低聚糖（寡糖）：由29个单糖经苷键聚合 而成。如：,3多糖：由10个以上的单糖组成，其聚合度可达数千。,植物常见的多糖有淀粉、纤维素、树胶、粘液质（粘胶质），一般难溶于冷水，溶于热水呈胶体溶液或悬浮液（具羧基的酸性多糖可溶于碱水），不溶于乙醇、丙酮及其它有机溶剂。,一般作为无效成分除去，并尽量避免提出，以免堵塞滤孔。少数多糖有效，如香菇多糖（

2、抗癌）、黄芪多糖（提高免疫力）。,（二）氨基酸、蛋白质及酶,1.氨基酸：既有氨基又有羧基的化合物，多为无色结晶，具酸碱两性，溶于水和稀乙醇（30左右），难溶于其它有机溶剂。,氨基酸除具营养价值外多作无效成分除去。近年来中药中也发现少数有生物活性的氨基酸。如：,2.蛋白质和酶,蛋白质： 由氨基酸（氨基酸）经肽链相连而成（分子量多在5.01031.0107），溶于水成胶体溶液，多难溶于有机溶剂，遇强热、酸、碱、重金属盐产生变性沉淀。 可引起人体异性蛋白反应（注射剂中），一般作无效成分除去，但近年来发现少数有药用活性的蛋白质如天花粉蛋白（中期引产），水蛭素（抗凝血作用）等。,酶： 为具有高度特异性催

3、化作用的蛋白质（又称生物催化剂），溶于水，遇强酸、碱、热等变性失去酶活性。,酶常与相应的苷处同一植物的不同细胞内，当细胞壁破裂后，酶在一定湿度及温度条件下即酶解相应的苷。因此提苷时要杀酶活性（杀酶），避免酶解有效成分，提苷元或次级苷则要保酶活性。,（三）有机酸,具羧基的有机化合物，酸性，以盐（Na、Ca、Mg）的形式分布于植物体内，低级的有机酸溶于水及乙醇，难溶亲脂性有机溶剂。高级脂肪酸及芳香酸溶于有机溶剂，难溶于水。有机酸盐溶于水和乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。有机酸可与Ca(OH)2、Ba(OH)2、Pb(Ac)2、Pb(OH) Ac形成水不溶性沉淀。,中药常见的有苹果酸、草酸、酒石酸、柠檬

4、酸等，少数有机酸具生理活性。如：,（四）油脂和蜡,油脂： 多为高级脂肪酸与丙三醇形成的酯，少数也有与多元醇形成的酯。常温多为液体。 不溶于水，可溶于热乙醇、丙酮，溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚等。相对密度多1，可在纸片上留下永久性油迹。与酸性硫酸钾共热产生丙稀醛（刺激性气味）。,油脂在种子中含量较高，多为无效成分，以压榨或溶剂提取法去除（脱脂）。也有少数有效，如,蜡： 为高级脂肪酸与高级一元醇形成的酯，常温为固体，质脆，不溶于水及冷乙醇，溶于热乙醇，易溶乙醚、CHCl3 、石油醚、CS2等亲脂性有机溶剂。与酸性硫酸钾共热无丙稀醛产生。多存在植物体表面起保护作用，并多伴有高级的脂肪醇及烃共存。 除虫

5、蜡有强壮、止血、抛光剂作用，蜂蜡可作软膏基质外，多作无效成分除去。,（五）树脂,植物体树脂道的正常代谢产物，植物体受伤后分泌出体外，为一类化学成分十分复杂的混合成分（近年来有人将其归为二萜及三萜类），多与树胶、挥发油混合存在。多为无定形固体，质脆，受热易软化并呈液态，具粘性。燃烧时产生浓烟及明亮火焰，不溶于水，可溶于碱水，溶于乙醇、Et2O、CHCl3、CS2等有机溶剂 。,少数中药所含树脂有一定生理活性，如阿魏（镇静，镇痛，驱风），没药（活血化瘀），安息香（抗菌祛痰），血竭(跌打损伤)，苏合香（活血化瘀）。多数树脂作为杂质除去（利用其水不溶性，将醇提浸膏水溶过滤除去树脂）。,（六）植物色素,

6、1.脂溶性色素： 主要是叶绿素(A及B,3:1)和胡萝卜素类等成分，多为结晶（绿、橙、红），不溶于水，可溶或微溶于乙醇、甲醇及石油醚，溶于丙酮，乙醚，氯仿等有机溶剂。,叶绿素及胡萝卜素类有一定生物活性，如叶绿素盐（叶绿素碱水溶解所得钠或钾盐）有抗菌，消炎，促肉芽生长等作用，胡萝卜素类称原维生素A（ProvitaminA）（可在人体内转化成Vitamin A）。,但此类成分在植物体普遍存在，提取此类成分的学术价值不高，因此多用水沉法或吸附法(氧化镁，氧化铝，CaCO3,硅藻土，活性炭)除去 。,2.水溶性色素：主要为醌类及黄酮类成分。此类成分多与糖成苷，故溶于水、甲醇、乙醇，不溶或难溶于CHCl

7、3.Et2O等亲脂性有机溶剂。,（七）鞣质,为一类复杂的可与蛋白质形成水不溶性沉淀的多元酚类化合物，又称单宁或鞣酸。植物界分布广泛，一般为无定形粉末（极少结晶），可溶水、EtOH、Me2CO、Et2OEtOH、EtOAc，不溶于乙醚，氯仿等亲脂性有机溶剂.可与蛋白质、重金属盐、多种生物碱盐、钙盐等生成水不溶性沉淀。,鞣质有一定的收敛、抑菌、止血、止泻作用，但除提取制革用或某种抑菌用鞣质外，多作无效成分除去（加明胶，氨水调pH值，聚酰胺吸附等）。,（八）生物碱,为一类生物体（早期主要指植物）存在的含氮有机化合物。多为结晶，多具碱性，多能与酸成盐。游离生物碱多不溶或难溶于水，溶于EtOH、Me2C

8、O、Et2O、CHCl3、苯等有机溶剂。生物碱盐多溶于水、，不溶或难溶于Et2O、CHCl3、苯等有机溶剂。多具有较强的生物活性，为一类重要的中药化学成分。,（九）苷类,为糖或糖的衍生物（氨基糖或糖醛酸）与非糖部分(苷元、配基)以苷键相连而成的化合物。随苷元结构类型不同，又可分为香豆素苷、蒽醌苷、黄酮苷、皂苷、甾体皂苷、三萜皂苷等。,苷为无定形粉末或结晶（少），随苷元不同具色或无色。溶于水、EtOH、甲醇，不溶或难溶于Et2O、CHCl3、苯等和亲脂性有机溶剂（有些可溶于EtOAc）。苷元一般不溶于水，溶于MeOH,EtOH和亲脂性有机溶剂。,苷类是一大类具有广泛生物活性的成分，数量和分布都高

9、于生物碱（不同植物所含生物碱多不同）。,（十）萜和挥发油,萜类：在植物体内由乙酸经甲戊二羟酸衍生而成，其基本碳架多具有异戊二稀单位的一类化合物。,挥发油：为一类能随水蒸气蒸馏与水不相混溶的油状液体成分，又称“精油”。具挥发性（于纸片上留下永久性油迹）。,二者均不溶于水，溶乙醇，易溶于Et2O、CHCl3、苯、石油醚等亲脂性有机溶剂，多具有生理活性。,（十一）无机盐成分及微量元素,植物中所含无机成分主要是无机盐，且多为K、Ca、Mg盐，无机盐多因生物活性不显著，一般作为无效成分除去。极少数中药所含无机盐含量高而有效。 如夏枯草所含无机盐3.5（68KCl、23K2SO4）有利尿及降压作用。,一般

10、利用无机盐分子小，水溶性大，不溶于有机溶剂，除去无机盐类。,二、 各类中药化学成分的主要生物合成途径,据有关文献统计，地球上发现的植物有27万种，从中分离出的天然有机化合物近10万个（包括部分合成衍生物），植化学家们在对这些浩繁的天然有机化合物进行结构测定和分类时发现，同科属的植物往往含有相同或相近结构的化合物，而同种结构类型化合物的基本碳架中则存在着相同结构单位，例如,显然这种现象与植物生长过程中伴随的化学成分产生和变化（即生物合成）有关，早期的植化学家认为，若弄清了植物化学成分的产生过程及变化规律（即生物合成途径），对测定和推导新发现的天然有机化合物的化学结构会有很大的帮助，故上世纪初有许

11、多植化学家会同植物生理学家展开了植物的生物合成研究并延续至今，其研究结果表明：,氨基酸 糖类 蛋白质 脂类 核酸,苯丙素类 黄酮类 木质素 生物碱 醌类 萜类 甾类,不同植物的二次代谢产物是有差异的，往往反映植物科、属、种的特征，且大多具有特殊、显著的生理活性。,一次（初级）代谢产物,二次（次级）代谢产物,研究清楚二次代谢的生物合成途径, 不仅对中药化学成分进行结构分类或者推测结构有所帮助， 而且对植物化学分类、仿生合成及组织培养的研究也有很好的参考价值。,（一） 乙酸-丙二酸途径 (acetate-malonate pathway，AA-MA途径),此途径生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物。,

12、(二) 甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway，MVA途径),(三)莽草酸途径(shikimic acid pathway),现也被称为桂皮酸途径（cinnamic acid phthway），具有C6-C3及C6-C1基本结构的苯丙素类、木脂素类、香豆素类等化合物由这一途径衍化生成，如。,萜类、甾类化合物均由这一途径生成。,(四) 氨基酸途径(amino acid pathway),大多数生物碱类成分由此途径生成。,(五)复合途径,许多二次代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的A环和B环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生成。某些萜类生物碱

13、则来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径和乙酸-丙二酸复合途径。,提取、分离前的准备及其处理过程:,1.准 备,(2)查阅文献:了解该植物是否做过化学研究,若做了,做到什么程度,从中吸取所需的数据及信息(如那些成分、性质、方法等),第二节 中药有效成分的提取分离方法,(1)准确地鉴定提取植物的品种,最好制作原植物标本.,2.处理过程：,(1)步 骤：,(2)有效成分已知或未知的处理过程：,有效成分已知：根据其理化性质，参考文献设计提取分离方案 有效成分未知：与药理检测配合进行,一提取,（一）溶剂提取法,(1) 提取过程：,达到动态平衡，适时的更换新鲜溶剂，就可将有效成分几乎是100地提取出来。,提取溶

14、剂选用是否正确是提取成败的关键。 能否有效地保持浓度差是提取效率高低的关键。,选用适宜的溶剂（有效成分溶解度大、杂质溶解度小），在一定条件下进行提取的方法。,(2) 常用溶剂的亲脂亲水性,可作提取用的溶剂很多，但常用的有以下几种：,溶剂亲水亲脂性和极性的强弱顺序：,（1） 选择溶剂的标准,遵循“相似相溶”原则，根据有效成分及杂质的性质来选取溶剂。“相似相溶”主要是指极性相似结构相似，我们一般以化合物的碳架和基团的种类性质来判断选用。如:,有效成分溶解度大，对杂质溶解度小。,2.溶剂的选择,溶剂不能与中草药中化学成分起不可逆化学反应,选用溶剂时要根据化学成分的结构及稳定性进行选择，一般说对：苷、

15、酯、 醛、酮、萜尽量避免用浓的强酸、强碱、氧化能力强的溶剂。,经济、易得、安全（无毒或低毒、不易燃烧）、操作方便。,（2）常用溶剂的运用范围,水：水是极性最强的溶剂，许多亲水性成分均溶于水,冷水：单糖、低聚糖、氨基酸、蛋白质、甙类、无机盐,热水：淀粉等多糖、单糖、低聚糖、甙类、有机酸及生物碱盐、鞣质、部分 油脂 等，脂溶性成分由于成分之间的助溶作用（如皂甙）也可提出。,酸水：不加热即可提出生物碱。,碱水：可提黄酮、蒽醌、有机酸等酚酸性成分及内酯结构的成分(碱溶酸沉法)提取。,优点：经济、易得、安全,缺点： 冷水易引起苷的酶解。 热水溶提成分过多(水溶及部分脂溶成分),杂质多,多糖类成分 粘度大

16、,影响过滤。 无论哪种水提液均浓缩困难，易霉变,长时间保存需加防腐剂或了冷藏.,亲水性有机溶剂：,乙醇：溶解范围广，除淀粉、粘液质等多糖，蛋白质外，其它水溶性或脂溶性成分均可 溶出。 优点：分子小，穿透力高，提取效率高，用量体积小，浓度可变。淀粉等水溶性杂质少 不影响过滤。可杀酶，且不易霉变，经济易得易回收。因此是实验室或工厂常用 的溶剂。 缺点：易燃，有一定的毒性，但很小，易燃,甲醇：结构、性质与乙醇都相似，可作乙醇的代用溶剂，但毒性较大，较乙醇少用。,丙酮：价格较贵，易燃，少用。,亲脂性有机溶剂 乙酸乙酯、乙醚、氯仿、苯、石油醚,优点：对脂溶性成分溶解完全，水溶性成分基本不溶，选择性高。,

17、缺点：分子较大，穿透力小（干燥药材提取前要用水湿润，细胞溶胀后再用有机溶剂 提），有毒，多易燃，价格贵。,（1）浸渍法（常用水、醇作溶剂，也可用其它有机溶剂）,优点：操作简单。设备简单，适合提对热不稳定的成分。,缺点：由于不更换新鲜溶剂，浓度差低，提取效率很低，且水作 溶剂时易霉变（加防腐剂）。,将药材（粉碎）放入容器，在室温和温热（60左右）加入选定的溶剂淹没浸泡，必要加盖，不时搅动药材（一般24小时后放出浸渍液）。,3.提取方法,提取有效成分成败的关键是选择溶剂，而提取效率的高低很大程度上就要靠提取方法了。,（2）煎煮法（水为溶剂）,操作方法与浸渍法相似，不同点仅是用火或蒸气（多用蒸气夹层

18、锅）加热煮提，溶剂用水。,优点：由于加热增加了成分的溶解度，效率高于浸渍法。,缺点：需热源，易焦化药材，受热易分解成分不易用此法。,(3) 渗漉法（常用水或稀醇作溶剂）,将药材粉碎成粗粉，加入渗漉筒中，加入选定的溶剂，进行提取。由于提取溶剂不断流动，因此可保持好的浓度差，提取效率高。,操作关键：药材装筒前必须湿润，装筒按压必须均匀，否则溶剂会从松的部位流走，对压紧的药粉浸提不完全，加溶剂前一定要先打开下面的螺旋止水夹。,优点：提取效率高，不需热源。,缺点：不宜用挥发性强的有机溶剂。,(4) 回流提取法（有机溶剂）,溶剂为有机溶剂多用此法，药材加入圆底烧瓶（或夹层锅），再加入溶剂淹没药材面2公分，液面不超过2/3。必