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天然药物化学天然药物化学 第第 5 版版 吴立军吴立军 主编主编 生生 物物 教教 研研 室室第一章第一章 总总 论论 第一节第一节 绪绪 论论 一、天然药物化学的概念一、天然药物化学的概念 1.1.定定义义：天天然然药药物物化化学学是是运运用用现现代代科科学学理理论论与与方方法法，研究天然药物中，研究天然药物中化学成分化学成分的一门学科。的一门学科。2.2.天天然然药药物物的的来来源源：天天然然药药物物是是指指来来源源于于动动物物、植物、矿物及微生物植物、矿物及微生物等自然资源的药物。等自然资源的药物。天天然然来来源源的的药药物物可可分分为为:原原始始天天然然化化合合物物、天天然然产产物的物的半合成化合物半合成化合物和基于天然产物的和基于天然产物的全合成化合物全合成化合物。二、天然药化的研究对象及内容二、天然药化的研究对象及内容 研究对象：研究对象：天然药物中的天然药物中的化学成分化学成分（主要是生（主要是生 理活性成分或有效成分）理活性成分或有效成分）研究内容：研究内容：1 1）结构特点；）结构特点；2 2）理化性质；）理化性质；3 3）提取分离方法；）提取分离方法；主要类型化学成分的主要类型化学成分的 4 4）结构鉴定；）结构鉴定；5 5）生物合成途径等。）生物合成途径等。三、有效成分和生理活性成分的概念三、有效成分和生理活性成分的概念有效成分：有效成分：具有生理活性，能用结构式表示的单体具有生理活性，能用结构式表示的单体 化合物。化合物。(一般含量达到一般含量达到90%90%以上的单体以上的单体)。活性成分：活性成分：具有生理活性，但没有分离成单体化合物具有生理活性，但没有分离成单体化合物 的组分。的组分。(有效部位：一般是指同类物质有效部位：一般是指同类物质 达到达到50%50%以上的活性物质以上的活性物质)无效成分：无效成分：指无明显生理活性的成分，又称杂质。指无明显生理活性的成分，又称杂质。四、天然药物化学的发展四、天然药物化学的发展 1 1、起源、起源 ：15751575年明医学入门中年明医学入门中 记载了从五倍子中得没食子酸的过程。记载了从五倍子中得没食子酸的过程。17691769年年K.WschelleK.Wschelle从酒石中制得酒石酸。从酒石中制得酒石酸。“生物碱的研究是天然药物化学发展的开端生物碱的研究是天然药物化学发展的开端”morphine 1803 1806 吗啡吗啡(鸦片鸦片)德罗逊德罗逊 (Derosen)斯托勒斯托勒 (Sertrner)1818 1818 士的宁碱士的宁碱 1820 1820 咖啡因咖啡因 1820 1820 喹宁宁 1828 1828 尼古丁尼古丁 1831 1831 阿托品阿托品 1833 1833 乌头碱碱 目前已分离目前已分离1000010000多种多种2 2、进展、进展 ：1804 19521804 1952年，药物学家从罂栗中提取得年，药物学家从罂栗中提取得到吗啡并进行了结构测定和化学全合成。到吗啡并进行了结构测定和化学全合成。3 3、快速发展：、快速发展：2020世纪世纪5050年代后，随着色谱、光谱、年代后，随着色谱、光谱、计算机应用，天然药物进入到快速发展阶段。计算机应用，天然药物进入到快速发展阶段。五、我国天然药物的地位和前景五、我国天然药物的地位和前景 1 1、HPLCHPLC、GCGC、MSMS、NMRNMR等现代分离分析设备、新材等现代分离分析设备、新材料、新试剂、新技术的引进为天然药物化学研究工料、新试剂、新技术的引进为天然药物化学研究工作的开展奠定了必要的物质基础。作的开展奠定了必要的物质基础。2 2、在新药开发中占重要地位。、在新药开发中占重要地位。3 3、在中药现代化的进程中发挥着重大作用。、在中药现代化的进程中发挥着重大作用。从中药中开发新药的三条途径从中药中开发新药的三条途径 第第一一条条途途径径:把把中中药药当当作作天天然然药药来来研研究究,走走单单体体分分析析提提取取的的道道路路,是当前国际开发化学药品的重要手段之一。是当前国际开发化学药品的重要手段之一。第第二二条条途途径径：开开发发中中药药复复方方新新药药,中中药药复复方方新新药药一一般般是是中中药药的的三三类类新新药药,系系指指以以中中药药材材(或或饮饮片片)为为起起始始原原料料,以以有有效效方方剂剂为为源源头头,进行制剂加工后而得到含有多组分化学特征的新药。进行制剂加工后而得到含有多组分化学特征的新药。第第三三条条途途径径：用用已已知知有有效效或或认认为为有有效效的的某某些些单单味味中中药药的的有有效效部部位位提提取取物物或或有有效效化化学学成成分分,配配伍伍组组成成新新的的中中药药复复方方,并并开开发发成成新新的中成药。的中成药。第二节第二节 生物合成生物合成一、一次代谢与二次代谢一、一次代谢与二次代谢（一）（一）一次代谢及其代谢产物一次代谢及其代谢产物 1.1.一次代谢一次代谢 维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。2.2.一次代谢产物一次代谢产物 (primary metabolites)(primary metabolites)糖类 蛋白质 脂质 核酸 3.3.一次代谢产物的作用一次代谢产物的作用 1）植物的营养物质 2）人类赖以生存的物质基础植物一次代谢与生物合成过程植物一次代谢与生物合成过程三羧酸循环三羧酸循环（TCA）丁酮二酸丁酮二酸-酮戊二酸酮戊二酸丁二酸丁二酸CO2 H2Oh/叶绿素叶绿素磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸甲戊二羟酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A赤藻糖赤藻糖4-磷酸磷酸葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙素类苯丙素类芳香族氨基酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶脂肪酸类脂肪酸类-氨基乙酰丙酸氨基乙酰丙酸（二）（二）二次代谢及其代谢产物二次代谢及其代谢产物 1.1.二次代谢二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。途径进一步合成的过程叫二次代谢。2.2.二次代谢产物二次代谢产物 (secondary metabolites)(secondary metabolites)产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化学物质。产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化学物质。3.3.二次代谢产物的作用二次代谢产物的作用 1 1）维持植物的特性与特征）维持植物的特性与特征 2 2）重要的药物资源）重要的药物资源植物二次代谢与生物合成程植物二次代谢与生物合成程三羧酸循环三羧酸循环（TCA）丁酮二酸丁酮二酸-酮戊二酸酮戊二酸丁二酸丁二酸鞣酸类鞣酸类CO2 H2Oh/叶绿素叶绿素磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸甲戊二羟酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A赤藻糖赤藻糖4-磷酸磷酸葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙素类苯丙素类芳香族氨基酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶脂肪酸类脂肪酸类萜萜 类类甾甾 醇醇胡萝卜素类胡萝卜素类生物碱类生物碱类肽肽 类类含氮化合物含氮化合物香豆素、木香豆素、木脂（质）素脂（质）素黄酮类黄酮类-氨基乙酰丙酸氨基乙酰丙酸核苷核苷核苷酸类核苷酸类醌醌 类类胆胆 碱碱卟啉类卟啉类前列腺素类前列腺素类脂肪族及芳脂肪族及芳香族聚酮类香族聚酮类二次代谢产物归类二次代谢产物归类二次代谢二次代谢二次代谢二次代谢产产产产 物物物物苷苷苷苷 类类类类非苷类非苷类非苷类非苷类 （苷元）（苷元）（苷元）（苷元）+糖糖糖糖挥发油挥发油挥发油挥发油*脂肪族脂肪族脂肪族脂肪族萜萜萜萜 类类类类芳香酚类芳香酚类芳香酚类芳香酚类酸性物质酸性物质酸性物质酸性物质碱性物质碱性物质碱性物质碱性物质中性物质中性物质中性物质中性物质脂肪族脂肪族脂肪族脂肪族芳香族芳香族芳香族芳香族香豆素类香豆素类香豆素类香豆素类木脂素类木脂素类木脂素类木脂素类木质素类木质素类木质素类木质素类苯丙素类苯丙素类苯丙素类苯丙素类黄黄黄黄 酮酮酮酮 类类类类醌醌醌醌 类类类类鞣鞣鞣鞣 质质质质植物甾醇植物甾醇植物甾醇植物甾醇强强强强 心心心心 苷苷苷苷皂皂皂皂 苷苷苷苷单单单单 萜萜萜萜倍倍倍倍 半半半半 萜萜萜萜二二二二 萜萜萜萜二倍半萜二倍半萜二倍半萜二倍半萜三三三三 萜萜萜萜多多多多 萜萜萜萜甾甾甾甾 族族族族萜萜萜萜 类类类类生物碱生物碱生物碱生物碱N N 族族族族油油油油 脂脂脂脂二、生物合成假说的提出二、生物合成假说的提出 三、主要的生物合成途径（复合）三、主要的生物合成途径（复合）(一一)醋酸醋酸-丙二酸途径丙二酸途径(acetate-malonate pathway)(acetate-malonate pathway)(二二)甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway)(mevalonic acid pathway)(三三)桂皮酸途径桂皮酸途径(cimmanic acid pathway)(cimmanic acid pathway)及莽草酸及莽草酸 途径途径(shikmic acid pathway)(shikmic acid pathway)(四四)氨基酸途径氨基酸途径(amino acid pathway)(amino acid pathway)(五五)其他途径其他途径 第三节第三节 提取分离方法提取分离方法一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 1 1、提取的概念：、提取的概念：提取是指将有效成分或活性成分从原药提取是指将有效成分或活性成分从原药 材中提出的过程。材中提出的过程。2 2、提取的方法：、提取的方法：(1)(1)溶剂提取法溶剂提取法 (2)(2)水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 (3)(3)升华法升华法 （1 1）溶剂提取法）溶剂提取法 原理：根据相似者相溶原理根据相似者相溶原理 溶剂的极性顺序：溶剂的极性顺序：水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 正丁醇正丁醇 乙酸乙酯乙酸乙酯 氯仿氯仿 石油醚石油醚l 溶剂与成分溶剂与成分 石石油油醚醚或或氯氯仿仿：可可提提出出油油脂脂、蜡蜡、叶叶绿绿素素、挥挥发发油油、游游离离甾体及三萜类化合物；甾体及三萜类化合物；氯氯仿仿或或乙乙酸酸乙乙酯酯：可可提提出出游游离离生生物物碱碱、有有机机酸酸及及黄黄酮酮、香香豆素的苷元等中等极性化合物；豆素的苷元等中等极性化合物；丙丙酮酮或或乙乙醇醇、甲甲醇醇：可可提提出出苷苷类类、生生物物碱碱盐盐及及鞣鞣质质等等极极性性化合物；化合物；水：水：可提出氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分。可提出氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分。提取工艺：提取工艺：浸渍、煎煮、渗漉、回流、连续回流、超临界流体萃取浸渍、煎煮、渗漉、回流、连续回流、超临界流体萃取技术技术(SuperiticalSuperitical Fluid Extraction Fluid Extraction，SFE)SFE)、超声提取、微、超声提取、微波辅助提取等。波辅助提取等。（2 2）水蒸气蒸馏法）水蒸气蒸馏法所提取的成分应具备3 3个特点：挥发性、挥发性、热稳定性、热稳定性、水不溶性水不溶性。如：挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。（3 3）升华法）升华法用于提取具升华性的成分，用于提取具升华性的成分，如樟脑、咖啡因、游离蒽醌类等。如樟脑、咖啡因、游离蒽醌类等。固体物质受热直接气化，遇冷后又凝固成固体，称为升华。分离的方法：分离的方法：（一）根据物质溶解度差别进行分离（一）根据物质溶解度差别进行分离 方法一：方法一：结晶法、重结晶法结晶法、重结晶法 原理：原理：结晶法、重结晶法是结晶法、重结晶法是利用温度不同利用温度不同引起的溶解度引起的溶解度的改变以分离各组分。的改变以分离各组分。举例：举例：芸香苷的精制芸香苷的精制 粗芸香苷粗芸香苷2g2g，加蒸馏水，加蒸馏水400ml,400ml,煮沸至芸香苷完全煮沸至芸香苷完全 溶解，趁热抽滤，冷却后即可析出结晶。溶解，趁热抽滤，冷却后即可析出结晶。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制 分离：分离：分离是指将提取物中的多种成分一一分开的过程。分离是指将提取物中的多种成分一一分开的过程。精制：精制：精制是指将提取物中与有效成分或活性成分混杂在一精制是指将提取物中与有效成分或活性成分混杂在一起的其他成分除去的过程。起的其他成分除去的过程。方法二：方法二：溶剂沉淀法溶剂沉淀法 原理：原理：在提取液中加入另一种溶剂以在提取液中加入另一种溶剂以改变混合溶剂改变混合溶剂 的极性，的极性，使一部分物质沉淀下来，从而实现使一部分物质沉淀下来，从而实现 分离。分离。举例：举例：板蓝根的水煎煮液浓缩后，加入板蓝根的水煎煮液浓缩后，加入2 2倍量倍量90%90%乙乙 醇，使糖、蛋白质等杂质沉淀析出。醇，使糖、蛋白质等杂质沉淀析出。方法三方法三：酸碱沉淀法：酸碱沉淀法 原理：原理：对酸、碱性或两性化合物，可通过加入酸或碱以对酸、碱性或两性化合物，可通过加入酸或碱以调节提取液的调节提取液的pH值，值，改变物质的存在状态，改变物质的存在状态，从而改变从而改变溶解度而实现分离。溶解度而实现分离。举例：举例：B H+BH+OH-BH2O生物碱的分离生物碱的分离方法四：方法四：盐沉淀法盐沉淀法 原理：原理：在溶液中加入沉淀剂，使在溶液中加入沉淀剂，使某些成分生成水不溶性某些成分生成水不溶性 的盐类的盐类沉淀析出，过滤后与其他成分分离沉淀析出，过滤后与其他成分分离。举例：举例：蒽醌类化合物的提取液中加入饱合醋酸铅溶液，蒽醌类化合物的提取液中加入饱合醋酸铅溶液，蒽醌苷可与醋酸铅生成沉淀，将沉淀物悬浮于水蒽醌苷可与醋酸铅生成沉淀，将沉淀物悬浮于水 中，通硫化氢进行脱铅，过滤后蒸干可得蒽醌中，通硫化氢进行脱铅，过滤后蒸干可得蒽醌 苷。苷。（二）（二）根据物质在两项溶剂中分配比不同进行分离根据物质在两项溶剂中分配比不同进行分离 方法：方法：液液-液萃取法、液液萃取法、液-液分配色谱法（液分配色谱法（LCLC或或LLCLLC）、气相）、气相 分配色谱分配色谱(GC)(GC)、反流分布法、反流分布法(CCD)(CCD)、液滴逆流谱法、液滴逆流谱法(DCCC)(DCCC)原理：原理：利用提取物中利用提取物中不同组分的分配系数的差异不同组分的分配系数的差异实现各组实现各组 分的分离。分的分离。1.1.分配系数分配系数k k值值 k=C k=CU U/C/CL L K：表示分配系数，越大越容易分离。CU：表示溶质在上相溶剂中的溶度；CL：表示溶质在下相溶剂中的溶度。2.2.分离因子分离因子 K KA A/K/KB B（注（注K KA AK KB B）越大越容易分离越大越容易分离。100，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；10010，则须萃取10-12次；2，须萃取100次以上才能完成；1，则KA=KB，无法分离。3.pH 3.pH值对分配比的影响值对分配比的影响 以酸性物质（HA）为例，其在水中的离解平衡及离解常数如下：4.4.常用的液常用的液-液分配方法液分配方法(1)纸色谱（纸色谱（PC）与薄层色谱（）与薄层色谱（TLC）属于分配色谱属于分配色谱。支持剂为滤纸、聚酰胺、硅胶、硅藻土和纤维素支持剂为滤纸、聚酰胺、硅胶、硅藻土和纤维素等。等。(2(2）分配柱色谱（）分配柱色谱（HPLCHPLC）正相色谱正相色谱（极性：固定相（极性：固定相 流动相）流动相）适用：水溶性或极性较大的成分分离适用：水溶性或极性较大的成分分离 载体：硅胶、硅藻土、纤维素载体：硅胶、硅藻土、纤维素 固定相：强极性溶剂固定相：强极性溶剂(水、缓冲液等水、缓冲液等)流动相：弱极性有机溶剂流动相：弱极性有机溶剂(氯仿、乙酸乙酯等氯仿、乙酸乙酯等)先导：先导：TLCTLC或或PC PC 监控：监控：TLCTLC反相色谱反相色谱（极性：流动相（极性：流动相 固定相）固定相）n适用：脂溶性成分分离适用：脂溶性成分分离 n载体：硅胶、硅藻土、纤维素载体：硅胶、硅藻土、纤维素 n固定相：强亲脂性物质固定相：强亲脂性物质(石蜡油等石蜡油等)n流动相：强极性溶剂流动相：强极性溶剂(水、甲醇等水、甲醇等)n先导：先导：RPTLC RPTLC n监控：监控：TLCTLC(3(3）逆流分溶法）逆流分溶法(CCD)(CCD)当分离因子当分离因子较小，简单萃取无法完成分离时，通常较小，简单萃取无法完成分离时，通常采用逆流分溶法。采用逆流分溶法。(4(4）液滴逆流色谱）液滴逆流色谱(DCCC)(DCCC)及高速逆流色谱及高速逆流色谱(HSCCC)(HSCCC)(三三)根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离方法：柱层析方法：柱层析固固-液吸附的种类：液吸附的种类：物理吸附物理吸附：无选择性，过程可逆，应用最广。：无选择性，过程可逆，应用最广。化学吸附化学吸附：有选择性，过程不可逆，用得最少。：有选择性，过程不可逆，用得最少。半化学吸附半化学吸附：有选择性，过程可逆。：有选择性，过程可逆。1.物理吸附物理吸附基本规律：基本规律：“相似者易于吸附相似者易于吸附”基本特点：无选择性、可逆吸附、快速基本特点：无选择性、可逆吸附、快速物理吸附原理：吸附与解吸附的循环往复物理吸附原理：吸附与解吸附的循环往复 基本要素：吸附剂、被分离物质、溶剂基本要素：吸附剂、被分离物质、溶剂 A A物质分子物质分子B B物质分子物质分子溶剂分子溶剂分子固定相（吸附剂）固定相（吸附剂）流动相（溶流动相（溶 剂）剂）常见的吸附剂常见的吸附剂 n极性吸附剂：硅胶、氧化铝极性吸附剂：硅胶、氧化铝 n非极性吸附剂：活性碳非极性吸附剂：活性碳 n反相吸附剂：反相吸附剂：C-8C-8硅胶、硅胶、C-18C-18硅胶硅胶 其中硅胶应用最广，适宜于亲脂、弱亲脂、酚酸性其中硅胶应用最广，适宜于亲脂、弱亲脂、酚酸性成分、碱性成分成分、碱性成分(生物碱时需调节生物碱时需调节pH)pH)；反相硅胶适宜于极性成分反相硅胶适宜于极性成分(溶剂多用甲醇溶剂多用甲醇/水；乙氰水；乙氰/水水)被分离物质极性判断：被分离物质极性判断：n亲水性基团及数目与极性成正比；亲脂性基团及数亲水性基团及数目与极性成正比；亲脂性基团及数目与极性成反比。目与极性成反比。COOHCOOHArOHArOHROHRNH2,RNHR,RNRR”RCONRR”ROHRNH2,RNHR,RNRR”RCONRR”RCHORCORRCOORRORRHRCHORCORRCOORRORRH n游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性。性强、具亲水性。u对于骨架相同的化合物，根据所含取代基的极性对于骨架相同的化合物，根据所含取代基的极性判断分子的极性强弱。判断分子的极性强弱。u骨架相同，取代基数目和种类不同，如果数目相骨架相同，取代基数目和种类不同，如果数目相差不大，含有极性最大的化合物的极性最强。差不大，含有极性最大的化合物的极性最强。极性极性u骨架不同，取代基数目相差较大时，要具体情骨架不同，取代基数目相差较大时，要具体情况具体分析。况具体分析。CHOCH2OHOHOHOHHOCH3(CH2)16COOH极性极性极性顺序：极性顺序：苷苷A苷苷B 次苷次苷D 次苷次苷C 次苷次苷A 次苷次苷B 单乙酰次苷单乙酰次苷B溶剂的极性依据介电常数决定。溶剂的极性依据介电常数决定。水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 丙酮丙酮 正丁醇正丁醇 乙酸乙酯乙酸乙酯 氯仿氯仿 乙乙醚醚 苯苯 四氯化碳四氯化碳 石油醚石油醚 己烷己烷例题：例题：硅胶薄层层析，乙醚硅胶薄层层析，乙醚-乙酸乙酯乙酸乙酯(4(4：1)1)展开，展开，比较大黄中的五种蒽醌苷元的比较大黄中的五种蒽醌苷元的RfRf值。值。极性顺序：大黄酸极性顺序：大黄酸大黄素大黄素芦荟大黄素芦荟大黄素大黄素大黄素甲醚甲醚大黄酚大黄酚Rf值：大黄酸值：大黄酸大黄素大黄素芦荟大黄素芦荟大黄素大黄素甲醚大黄素甲醚大黄酚大黄酚|吸附柱层析的操作吸附柱层析的操作|1）装柱）装柱 吸附剂用量：试样量的吸附剂用量：试样量的3060倍倍 极性小难分离者极性小难分离者100 200倍倍 湿法湿法和和干法干法两种两种2 2）上样）上样 湿法湿法(溶液加样法溶液加样法)：样品用极性小的溶剂溶解样品用极性小的溶剂溶解 干法干法(拌样加样法拌样加样法)：样品不易溶解时采用此法样品不易溶解时采用此法 3 3）洗脱与收集）洗脱与收集 洗脱液的选择依据洗脱液的选择依据TLCTLC结果而定，结果而定，TLC TLC 样品主要斑点样品主要斑点Rf=0.2Rf=0.20.30.3时该展开系统作为柱色谱的洗脱剂时该展开系统作为柱色谱的洗脱剂 4 4）各流分）各流分TLCTLC跟踪鉴别，相同者合并跟踪鉴别，相同者合并2.2.化学吸附化学吸附 基本特点：有选择性、不可逆吸附基本特点：有选择性、不可逆吸附 基本原理：发生化学反应基本原理：发生化学反应 n酸性物质与酸性物质与AlAl2 2O O3 3发生化学反应发生化学反应 n碱性物质与硅胶发生化学反应碱性物质与硅胶发生化学反应 nAlAl2 2O O3 3容易发生结构的异构化容易发生结构的异构化 n应尽量避免应尽量避免 3.3.半化学吸附半化学吸附 基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间 基本原理：以氢键的形式产生吸附基本原理：以氢键的形式产生吸附常用的吸附剂：常用的吸附剂：聚酰胺聚酰胺(poliamidepoliamide)、大孔吸附树脂、大孔吸附树脂 （1）聚酰胺）聚酰胺聚酰胺的性质：为高分子聚合物，溶于水、甲醇、聚酰胺的性质：为高分子聚合物，溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、酮等，对碱稳定；溶于浓盐酸、乙醇、乙醚、氯仿、酮等，对碱稳定；溶于浓盐酸、冰酸、甲酸。冰酸、甲酸。适合适合酚类、醌类和黄酮类酚类、醌类和黄酮类化合物的分离化合物的分离基本原理：基本原理：以氢键的形式产生吸附以氢键的形式产生吸附 1）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。2）成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内）成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。氢键者，其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。吸附能力：吸附能力：3）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；反之，则减弱。反之，则减弱。吸附环境：水或低浓度醇中。吸附环境：水或低浓度醇中。洗脱能力由弱至强：洗脱能力由弱至强：水水 甲醇甲醇 丙酮丙酮 氢氧化钠水溶液氢氧化钠水溶液 甲酰胺甲酰胺 二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 尿素水溶液尿素水溶液 应用：酚酸性、黄酮类成分分离应用：酚酸性、黄酮类成分分离 植物粗提物的脱鞣处理植物粗提物的脱鞣处理（2）大孔吸附树脂）大孔吸附树脂 吸附原理：吸附原理：范德华引力及键吸附，兼有分范德华引力及键吸附，兼有分子筛原理子筛原理 常用吸附剂：常用吸附剂：Amberlite、Diaion、GDX系系列列(有极性、中极性和非极性之分有极性、中极性和非极性之分)，国产的常，国产的常用用D101，AB-8等等 性质：性质：理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。溶剂。大孔吸附树脂的优点：大孔吸附树脂的优点：l选择性好选择性好 l吸附容量大，不受无机盐类及强离子、低分子化吸附容量大，不受无机盐类及强离子、低分子化合物的干扰合物的干扰 l解吸容易解吸容易 l机械强度高、耐污染、流体阻力小机械强度高、耐污染、流体阻力小 l反复多次使用，再生容易反复多次使用，再生容易大孔吸附树脂吸附环境：水或低浓度醇中大孔吸附树脂吸附环境：水或低浓度醇中 影响吸附与分离因素：影响吸附与分离因素：n大孔吸附树脂：比表面积、表面电性、形成大孔吸附树脂：比表面积、表面电性、形成H H键与键与 否。否。n化合物性质：分子极性、分子大小、能否形成氢键化合物性质：分子极性、分子大小、能否形成氢键 非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附；非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附；极性化合物在水中易被极性树脂吸附。极性化合物在水中易被极性树脂吸附。上样溶剂性质：上样溶剂性质：溶剂对样品成分的溶解性，溶剂溶剂对样品成分的溶解性，溶剂pHpH值值上样溶液浓度：上样溶液浓度：吸附量与上样浓度成反比吸附量与上样浓度成反比 吸附流速：吸附流速：流速过大，吸附量下降；流速过小，吸附时间增加流速过大，吸附量下降；流速过小，吸附时间增加洗脱剂的性质：洗脱剂的性质：洗脱剂的种类，丙酮无水醇含水醇洗脱剂的种类，丙酮无水醇含水醇H H2 2O O；洗脱剂的洗脱剂的pHpH值值洗脱流速：洗脱流速：一般一般0.50.55ml/min5ml/min应用：苷与糖的分离，苷类、生物碱的富集，应用：苷与糖的分离，苷类、生物碱的富集，黄酮类、三萜类化合物的分离等。黄酮类、三萜类化合物的分离等。甜叶菊干叶甜叶菊干叶提取液提取液清液清液热水提取三次热水提取三次醇沉醇沉D101树脂床树脂床碱液洗碱液洗水洗水洗95%乙醇洗脱乙醇洗脱洗脱液洗脱液脱色处理脱色处理甜叶菊苷结晶甜叶菊苷结晶例：甜叶菊苷的提取分离例：甜叶菊苷的提取分离（四）根据物质分子大小差异进行分离（四）根据物质分子大小差异进行分离v常用方法常用方法 透析法透析法(dialysis)凝胶过滤法凝胶过滤法(gel filtration)超滤法超滤法(ultrafiltration)超速离心法超速离心法(ultracentrifugation)膜分离法膜分离法(membrane separation)分离原理分离原理 透析法、透析法、膜分离法、凝胶过滤法膜分离法、凝胶过滤法系利用半透膜的膜系利用半透膜的膜孔或凝胶的三维网状结构的分子筛过滤作用。孔或凝胶的三维网状结构的分子筛过滤作用。超滤法超滤法是分子大小不同引起的扩散速度上的差异。是分子大小不同引起的扩散速度上的差异。超速离心法超速离心法则是利用溶质在超速离心作用下沉降性则是利用溶质在超速离心作用下沉降性或浮游性的不同。或浮游性的不同。应用范围应用范围 用于水溶性大分子化合物的精制及分离用于水溶性大分子化合物的精制及分离v凝胶层析凝胶层析 利用分子筛的原理利用分子筛的原理分离物质分离物质 分子筛层析分子筛层析(molecular sieve filtration chromatography)排阻层析排阻层析(exclusion chromatography)凝胶过滤层析凝胶过滤层析(gel filtration chromatography)常用凝胶的种类及性质常用凝胶的种类及性质 葡聚糖凝胶（葡聚糖凝胶（Sephadex G)系列系列:G-10,15,20,25,50,75,100,200 Sephadex G系列只适于在水中应用。系列只适于在水中应用。n羟丙基葡聚糖凝胶羟丙基葡聚糖凝胶(SephadexSephadex LH)LH)系列系列:LH-20:LH-20 SephadexSephadex G-25-OH -OCH2CH2CH2OH G-25-OH -OCH2CH2CH2OH SephadexSephadex LH-20 LH-20即能在水中也能在有机溶剂中以及即能在水中也能在有机溶剂中以及水组成的混合溶剂中应用。水组成的混合溶剂中应用。分子筛作用，在由混合溶剂（极性和非极性）中起分子筛作用，在由混合溶剂（极性和非极性）中起反相分配色谱的效果反相分配色谱的效果 适用于黄酮、蒽醌、香豆素等分离适用于黄酮、蒽醌、香豆素等分离 可反复再生使用，水洗可反复再生使用，水洗含水醇洗含水醇洗醇洗醇洗（五）根据物质解离度差异进行分离（五）根据物质解离度差异进行分离v常用方法常用方法 电泳技术电泳技术(electrophoretic method)离子交换法离子交换法(ion-exchange chromatography)v原理原理 天然有机化合物中，具有天然有机化合物中，具有酸性酸性、碱性碱性及及两性两性基团分基团分子在水中多呈解离状态而与离子交换树脂上的交换基团子在水中多呈解离状态而与离子交换树脂上的交换基团发生交换被吸附。发生交换被吸附。典型的高选择性层析，分辨典型的高选择性层析，分辨率高，载量大，工艺控制简单，率高，载量大，工艺控制简单，规模容易放大规模容易放大 具有显著的浓缩效果，能够具有显著的浓缩效果，能够从含量低的大量样品中捕捉目从含量低的大量样品中捕捉目标标 ，适合于初步纯化，适合于初步纯化 再生能力强再生能力强离子交换树脂的结构与特点：离子交换树脂的结构与特点：固定离子固定离子 可交换离子可交换离子母体母体R SO3 H阳离子交换树脂阳离子交换树脂:强酸性强酸性 SO3H 弱酸性弱酸性 COOH 阴离子交换树脂阴离子交换树脂:强碱性强碱性 N+(CH3)3Cl-弱碱性弱碱性 NH2，NHR,NRR阴离子交换阴离子交换阳离子交换阳离子交换阳离子交换反应：阳离子交换反应：Resin-SO3H +Na+=Resin-SO3 Na+H+Resin-SO3Na +H+=Resin-SO3 H+Na+阴离子交换反应：阴离子交换反应：Resin-N(CH3)+3OH+Cl=Resin-N(CH3)+3 Cl+OHResin-N(CH3)+3 Cl+OH=Resin-N(CH3)+3 OH+Cl 阳离子交换剂只与阳离子交换，阴离子交换剂只与阴离子交换阳离子交换剂只与阳离子交换，阴离子交换剂只与阴离子交换。离子交换层析原理：离子交换层析原理：应用：生产去离子水第四节结构研究法 一、化学成分纯度的判断一、化学成分纯度的判断u三种以上的展开系统展开，三种以上的展开系统展开，TLCTLC上均为单一斑点。上均为单一斑点。u具一定的晶型和均匀的色泽。具一定的晶型和均匀的色泽。u具固定的熔点，熔距在具固定的熔点，熔距在1 122以内。以内。u具固定的比旋度。具固定的比旋度。uHPLCHPLC检测为一个单峰。检测为一个单峰。p实际工作中我们要结合上述各种方法，综合考虑。实际工作中我们要结合上述各种方法，综合考虑。二、化学成分结构研究的主要程序二、化学成分结构研究的主要程序初步推断化合物类型：理化性质、文献调研、初步推断化合物类型：理化性质、文献调研、TLC/PC等。等。测定分子式，计算不饱和度：元素分析；高分辩质谱等。测定分子式，计算不饱和度：元素分析；高分辩质谱等。确定分子中含有的官能团确定分子中含有的官能团/结构片断结构片断/基本骨架基本骨架:谱学性质等。谱学性质等。推断并确定分子的平面结构：文献调研、光谱分析等推断并确定分子的平面结构：文献调研、光谱分析等推断并确定分子的立体结构：推断并确定分子的立体结构：CD(圆二色谱圆二色谱)/ORD(旋光光谱旋光光谱)NOE/NOESY/2D-NMR、X-ray分析。分析。Question:天然药物中化学结构研究的一般步骤？三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法确定分子式，计算不饱和度确定分子式，计算不饱和度不饱和度不饱和度u u计算公式：计算公式：I III u=IV-+122I:I:一价原子（如一价原子（如H,XH,X）的数目）的数目;III:III:三价原子（如三价原子（如N,PN,P）的数目；）的数目；IV:IV:四价原子（四价原子（C,SC,S）的数目。）的数目。质谱（Mass Spectra）FD-MS(Field Desorption ionization MS,场解析电离质谱)FAB-MS(Fast Atom Bombardment ionization MS,FAB-MS(Fast Atom Bombardment ionization MS,快速原子快速原子轰击电离质谱轰击电离质谱)与与FD-MSFD-MS互相补充，可得到苷和苷元分子量及互相补充，可得到苷和苷元分子量及其裂解碎片的重要信息其裂解碎片的重要信息红外光谱法红外光谱法(Infrared spectroscopy,IR spectroscopy)4000-1500cm-1特征频率区、1500-600cm-1指纹区核磁共振波谱法核磁共振波谱法氢核磁共振氢核磁共振（1H-NMR）(1)化学位移(chemical shift,)(2)峰面积：1H-NMR积分面积与分子中的总质子数相当，故如分子式已知，可据此算出每个信号所相当的1H数。(3)信号的裂分(n+1)及偶合常数(J):如s(single,单峰)、d(doublet,二重峰)、t(triplet,三重峰)、q(quartet,四重峰)、m(multiplet,多重峰)等。碳核磁共振碳核磁共振（13C-NMR）在决定有机化合物（也可称之为含碳化合物）的结构时，与1H-NMR相比，13C-NMR无疑起着更为重要的作用。