天然药物化学复习材料.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流天然药物化学复习材料.精品文档.天然药物化学复习材料 第一章 绪论天然药物化学:是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。研究对象天然药物, 包括植物、动物、矿物、微生物和海洋药物,特别是植物来源的天然药物中化学成分。 研究内容: 结构特点、理化性质、生物合成、提取分离、结构鉴定。n 几个重要名解:(1)生理活性成分:经过不同程度药效试验或生物活性试验,包括体外及体内试验,证明对机体具有一定生理活性的成分。 (2)有效(药效)成分 :具有生物活性且能起到防治疾病作用的化学成分。 (3)有效部位:从单味中药材或饮片中提取的经动物
2、及临床试验证明有效的一类化学组分,其至少是一类或几类化学成分组分,可将其看成是一个“天然复方化学药”。 天然药物化学成分的简介、糖类:分为单糖(葡萄糖,鼠李糖)、低聚糖(蔗糖,麦芽糖)、多糖(淀粉,纤维素)及其衍生物。注:单糖、低聚糖易溶于水,难溶于醇。多糖大多不溶于水,更难溶于醇。、苷类:由糖或糖的衍生物与非糖物质(苷元)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。注:苷类亲水性,苷元亲脂性。、醌类:具醌式结构的化合物。游离醌类-亲脂性,结合成苷-亲水性。、苯丙素类:基本骨架:C6-C3,典型化合物:香豆素和木脂素类。游离亲脂性;成苷后水溶性增大。 、黄酮类:基本骨架:C6-C3-C6。多具酚羟基,
3、显酸性,易溶于碱性溶液。游离黄酮亲脂性,黄酮苷亲水性。、甾体:环戊烷多氢非甾核的化合物。甾体皂苷元-亲脂性,甾体皂苷-亲水性。、三萜类化合物:30个C,由六个异戊二烯聚合而成。三萜皂苷元-亲脂性,三萜皂苷-亲水性。、萜类和挥发油:萜类:由甲戊二强酸衍生。游离萜类亲脂性。萜类苷化亲水性。挥发油:可随水蒸气蒸馏、与水不相容、油状液体。理化性质-亲脂性。、生物碱:生物体内含氮有机化合物。碱性,与酸结合成盐,游离生物碱类-亲脂性,生物碱盐-亲水性。、鞣质类:复杂的多元酚类-亲水性。(茶叶中含有鞣质)第二章 天然药物化学成分的提取、分离和鉴定方法(一) 天然药物化学成分的提取方法 提取:利用适当的溶剂或
4、方法,将所要成分尽可能从原料中完全提出,而不需要的成分尽量少提的过程。 常用的提取方法: 溶剂提取法(包括超临界流体提取法)、水蒸气蒸馏法、升华法1) 溶剂提取法(3点内容) 原理:相似相溶 常见的提取溶剂:1、溶剂极性强弱顺序:(P34)石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、水 ( 亲脂性有机溶剂 )( 亲水性有机溶剂 )2、溶剂与适宜提取的物质:石油醚或汽油油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜氯仿或乙酸乙酯游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元丙酮或乙醇、甲醇苷类、生物碱盐、鞣质水氨基酸、糖类、无机盐 溶剂提取法的种类(经典5种,现代5种)经典:浸渍法、渗漉法、煎
5、煮法、回流提取法、 连续回流提取法 现代:超声提取法、超临界提取法。 还包括微波提取法,酶解提取法,半仿生提取法2)水蒸汽蒸馏法:适用于挥发性成分(主要是挥发油)的提取3)超临界流体提取法(SFE):采用超临界流体为溶剂对天然药物进行提取的方法。超临界流体:物质处于其临界温度和临界压力以上状态时,成为单一相态,此时的物质称为超临界流体。超临界流体的性质如密度、粘度和扩散性等处于气体和液体之间,而且与温度、压力和流体组成有关。超临界流体同时具有液体和气体的双重特性。最常用的流体物质:二氧化碳。 还有一氧化二氮、氨、乙烷、庚烷、二氯二氟甲烷等。u 超临界流体CO2优点:1) 性质稳定,使用安全,价
6、格低廉,临界点低(Tc=31,Pc=7.37MPa),易于操作。2) 在临界点附近温度或压力的改变会使密度(P)发生较大的变化,同时使许多物质在其中的溶解度(S)也发生变化缺点:1) CO2是非极性物质。对亲脂性的成分,如挥发油、醚、酯类等易萃取。2) 化合物极性基团多,极性 ,萃取就难。因此,在SFE-CO2萃取中常加入夹带剂来解决。夹带剂通常是甲醇、乙醇、丙酮、乙腈。4)超声波提取法:存在机械效应,空化效应,热效应。(二)天然药物化学成分的分离精制方法原理:根据天然药物中各化学成分在溶解度、两相溶剂中的分配系数、吸附性、解离程度和分子大小等性质上的差异进行分离。常用分离精制方法:两相溶剂萃
7、取法、沉淀法、结晶法、膜分离法、色谱分离法、升华法、分馏法1、两相溶剂萃取法:萃取法 1)原理:根据混合物中各成分在两相溶剂中的分配系数不同进行分离2)萃取溶剂的选择:正丁醇-用于皂苷类 ; 氯仿-用于生物碱类;乙酸乙酯-用于黄酮类 ; 石油醚、乙醚-用于挥发油3)当提取物中含有难溶于水的酸、碱性成分时,如何处理:A、 碱性成分+无机酸 盐 B、酸性成分+碱水盐 C、 内酯或内酰胺结构的成分 碱开环,酸闭环 D、pH梯度萃取法4)萃取操作是要尽量防止乳化2、系统溶剂分离法四部位法:石油醚或正己烷、氯仿或乙醚、乙酸乙酯、正丁醇(极性小到大)三部法:石油醚或正己烷、氯仿或乙醚、正丁醇(极性小到大)
8、2、结晶法(3点内容) 1)结晶溶剂的选择: 对欲纯化的成分热时溶解,冷时析出(热溶冷析);对杂质冷热均易溶或均不溶。 与欲结晶的成分不发生化学反应。 溶剂沸点适中,安全、易得。 常用溶剂:甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等2)重结晶的操作:溶剂加热至沸点,被结晶物质溶解为热过饱和状态,趁热过滤,滤液冷却结晶。不纯的结晶,可多次反复操作,得到较纯结晶(为重结晶)。【即热饱和溶液,热过滤,静置冷析,冷过滤】 3)判断结晶纯度的方法:a) 结晶形态和色泽晶形均一;色泽一致。b)熔点和熔距。C)色谱法(正反相色谱)3、沉淀法1)溶剂沉淀法水提醇沉(除去多糖、蛋白质等水溶性杂质)醇提水沉(除去树脂、叶
9、绿素等脂溶性杂质) 醇提醚或丙酮沉(皂苷的纯化-除去脂溶性杂质)2)酸碱沉淀法3)专属试剂沉淀法雷式铵盐+水溶性生物碱 沉淀胆甾醇+甾体皂苷 沉淀明胶 + 鞣质 沉淀4、膜分离法原理:利用一定孔径的多孔滤膜对分子大小不同的化学成分进行筛分。5、色谱分离法 原理:利用混合物中各成分在固定相和流动相中亲和作用的差异(包括吸附能力,分配系数,分子量大小,解离度,亲和作用等)而达到分离的目的。 1)吸附色谱法 原理:利用混合物中各成分对吸附剂的吸附能力的差异而分离。A. 物理吸附吸附剂:硅胶 ( 中等极性的酸性吸附剂,不宜分离碱性成分)、氧化铝(弱碱性吸附剂,尤适合分离生物碱)、活性炭(非极性吸附剂,
10、分离糖、氨基酸等水溶性物质)B. 半化学吸附吸附剂:聚酰胺(主要为氢键吸附,适合于酚类和醌类,如黄酮类、蒽醌类及鞣质等成分分离)2)凝胶过滤色谱法原理 分子筛 洗脱规律:大分子先被洗脱出柱,小分子后被洗脱。常用的凝胶有:葡聚糖凝胶(SephadexG)、羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)3)大孔吸附树脂色谱法原理:吸附(范德华引力或氢键吸附)和分子筛(大分子先被洗脱,小分子后被洗脱)。应用:中药有效部位的富集,有效成分的分离纯化,尤对皂苷、黄酮、生物碱等方面的纯化4)离子交换色谱法原理:混合物中各成分的解离度差异而得到分离。以离子交换树脂为固定相,以水或碱水或酸水为流动相。应用:
11、阳离子交换树脂用于分离不同碱性的生物碱。生物碱碱性强,易被阳离子交换树脂吸附,难被洗脱。相反,也然。(如:东莨菪碱、莨菪碱和小檗碱的分离。洗脱顺序:从左到右依次被洗脱出来,因为碱性依次增强)5)分配色谱法原理:被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数不同而分离。正相色谱:固定相极性大于流动相;分离极性大或水溶性的成分,如生物碱、苷、糖类、有机酸等。反相色谱:固定相极性小于流动相;分离极性小和中性成分,如黄酮、蒽醌、皂苷、生物碱其他色谱法:真空液相色谱法;高速逆流色谱法;薄层色谱法(荧光薄层色谱、络合薄层色谱、高效薄层色谱、制备薄层色谱、离心薄层色谱)(三)天然药物化学成分的结构研究方法纯化和干
12、燥化合物的样品(怎么判断纯度)a)均一晶形、明确敏锐熔点b)三种展开系统均显示单一斑点c)HPLC、GC分析鉴定方法四大光谱:UVvis(紫外可见吸收色谱) :提供共轭双键、,-不饱和羰基、 芳环等信息。IR(红外光谱): 提供结构中官能团、骨架等信息;4000-1500 cm-1 特征频率区;1500- 600 cm-1 指纹区。NMR(核磁共振谱): 1H-NMR 化学位移(),峰面积,裂分与偶合常数(J)MS(质谱):离子源:电子轰击(EI ),化学电离(CI ),电喷雾(ESI )等第三章 生物碱一)概述1)生物碱的定义:来源于生物界一类含N有机化合物。1.大多在杂环上,少数在环外,如
13、麻黄碱。2.大多具碱性,可与酸成盐。少数生物碱不显碱性,如秋水仙碱3.多具显著的生理活性。4.除生物体必须的含N有机化合物外,如氨基酸、氨基肽、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸及含N维生素外。2)存在形式:主要以有机酸盐的形式存在,少数以无机盐形式存在。弱碱性的以游离形式存在(酰胺类生物碱)。还有极少数以N-氧化物、生物碱苷、酯等形式存在。3)生理活性:镇痛吗啡、延胡索乙素; 止咳平喘麻黄碱;抗心律失常苦参碱和氧化苦参碱;抗癌紫杉醇、喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱。二)生物碱的分类莨菪碱:苦参碱:麻黄碱:小檗碱:延胡索乙素: 吗啡 R=H 可待因R=CH3注:其他结构自己看书。三)生物碱的理化
14、性质一、性状:1、多数含有C、H、O、N,少数含有S、Cl 2、多为结晶性固体,有些为非晶性粉末,少数为液体(如烟碱、槟榔碱、毒芹碱)3、多具苦味(盐酸小檗碱),少数呈辛辣味(如胡椒碱)4、一般无色或白色;少数具有长链共轭体系的具有一定颜色。如,小檗碱:黄色;小檗红碱:红色;一叶萩碱:淡黄色5、少数液体及个别小分子生物碱具挥发性(麻黄碱),少数具升华性(咖啡因、川芎嗪) 二、旋光性 :具有手性碳原子或手性分子。 一般情况下,左旋体的活性比右旋体活性强。但也有少数右旋大于左旋的,如右旋古柯碱的局部麻醉作用强于左旋古柯碱三、溶解性:大多数游离生物碱亲脂,生物碱盐亲水亲脂性生物碱:叔胺碱和仲胺碱,溶
15、于有机溶剂(典型:三氯甲烷),也易溶于酸水亲水性:主要指季铵碱和某些含N-氧化物生物碱(氧化苦参碱);小分子生物碱亲脂又亲水。如烟碱、麻黄碱。酰胺类生物碱(可形成氢键故亲水)如秋水仙碱、咖啡碱具特殊官能团:A、两性生物碱(如吗啡、小檗胺、槟榔次碱):具有酚羟基或羧基的生物碱,可溶于酸水及碱水,pH89产生沉淀。具有酚羟基的生物碱称为酚性生物碱,如吗啡,可溶于强碱溶液(如氢氧化钠);但具有隐性酚羟基的生物碱难溶于氢氧化钠,如汉防己乙素;具有羧基的生物碱可溶于碳酸氢钠,如槟榔次碱B、内酯(或内酰胺)结构:类似一般叔胺碱,但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水,加酸又复原。生物碱盐:一般易溶于水,可溶于
16、醇;无机酸盐有机酸盐;无机酸盐中含氧酸盐卤代酸盐;小分子有机酸盐大分子有机酸盐另外:盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐:难溶于水四、生物碱的碱性 产生原因:N原子具有孤对电子,能接受质子或给出电子而显碱性表示方法:pKapKa2为极弱碱,pKa27为弱碱 pKa711为中强碱,pKa11以上为强碱碱性与分子结构的关系:杂化方式、诱导效应、共轭效应、空间效应、氢键效应1)杂化方式 碱性:sp3 sp2 sp(P电子成分比例越大,碱越强)l 季胺型的生物碱呈强碱性2)诱导效应 供电子基(氨基、烷基),使电子云密度增加-碱性增强 吸电子基(羟基,醚氧、酰基,双键、苯环)使电子云密度增减少-碱性减弱注:羟基、双
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