天然药物化学复习资料课件.pptx
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1、复复 习习p总论总论1、天然药物化学:、天然药物化学:天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天天然药物中化学成分然药物中化学成分的一门学科。的一门学科。2、天然药物化学的研究内容:、天然药物化学的研究内容:化学成分化学成分结构特征结构特征理化性质理化性质提取分离提取分离结构鉴定结构鉴定生物合成生物合成构效关系构效关系 一、天然药物化学的概念一、天然药物化学的概念二、天然药物的来源二、天然药物的来源植物(为主)、植物(为主)、动物、矿物、微生物、海洋生物动物、矿物、微生物、海洋生物1、有效成分有效成分三、基本概念三、基本概念天然药物中具有一定的天然药物中
2、具有一定的生物活性生物活性,能,能代表天然药代表天然药物临床疗效物临床疗效的的单一化合物单一化合物。具有具有临床疗效临床疗效的的一类或数类化学成分一类或数类化学成分的总称的总称,为为混合物混合物 2、有效部位、有效部位 3、无效成分、无效成分 与有效成分共存的其它成分与有效成分共存的其它成分4、毒副作用成分、毒副作用成分 产生不良反应的成分产生不良反应的成分5、杂质、杂质 经过药效试验或生物活性试验,证明对机体有经过药效试验或生物活性试验,证明对机体有一定生理活性的成分。一定生理活性的成分。影响机体功能的所有影响机体功能的所有成分成分。有效成分、无效成分、毒副作用成分有效成分、无效成分、毒副作
3、用成分6、生物活性成分、生物活性成分 注意:注意:有效成分与无效成分的相对性有效成分与无效成分的相对性(一)一次代谢及其代谢产物(一)一次代谢及其代谢产物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。维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。2、一次代谢产物一次代谢产物 (primary metabolites)糖类糖类、蛋白质、脂质、核酸等蛋白质、脂质、核酸等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)植物的营养物质 2)人类赖以生存的物质基础)人类赖以生存的物质基础(二)二次代谢及其代谢产物(二)二次代谢及其代谢产物1、二次代谢二次代谢 以一次代谢产生的
4、代谢产物为原料(或前体),经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。不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。2、二次代谢产物二次代谢产物 (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、二次代谢产物的作用二次代谢产物的作用 1)维持植物的特性与特征)维持植物的特性与特征 2)重要的药物资源)重要的药物资源二、提取二、提取传传统统方方法法压榨法压榨法溶剂法溶剂法蒸馏法蒸馏法原理:与水蒸气产生共沸点原理:与水蒸气产生共沸点范围:挥发油范围:挥发油升华法升华法原理:相
5、似相溶原理:相似相溶范围:所有化学成分范围:所有化学成分原理:遇热挥发,遇冷凝固原理:遇热挥发,遇冷凝固范围:游离蒽醌等范围:游离蒽醌等原理:机械挤压原理:机械挤压范围:新鲜药材、种籽植物油范围:新鲜药材、种籽植物油蒸馏法蒸馏法升华法升华法 1)浸渍法浸渍法 2)渗滤法渗滤法 3)煎煮法煎煮法 4)热回流提取法热回流提取法 5)索氏提取法)索氏提取法 6)超声法)超声法 7)微波法)微波法影响提取效率影响提取效率的的 因因 素素 1)原料粉碎度)原料粉碎度 2)提取方法)提取方法 3)提取溶剂)提取溶剂 4)提取温度)提取温度 5)提取时间)提取时间 6)提取溶剂比)提取溶剂比 7)提取次数)
6、提取次数溶剂提取法溶剂提取法索氏提取法索氏提取法渗滤法渗滤法提取溶剂的选择提取溶剂的选择理想的提取溶剂理想的提取溶剂 1)对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小 2)不与化学成分起化学变化不与化学成分起化学变化 3)经济、易得、使用安全经济、易得、使用安全溶溶 剂剂介电常数介电常数(20)水中溶解度水中溶解度(%,w/w)石石 油油 醚醚环环 己己 烷烷1.892.02苯苯乙乙 醚醚氯氯 仿仿乙酸乙酯乙酸乙酯正正 丁丁 醇醇2.294.344.816.0217.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45丙丙 酮酮乙乙 醇醇甲甲 醇醇水水20.724.
7、332.680.4任意比例任意比例极性极性小小大大选择性提取选择性提取整体性提取整体性提取成分极性强弱成分极性强弱植物成分结构类型植物成分结构类型适于提取溶剂适于提取溶剂亲脂性强亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚石油醚亲脂性较强亲脂性较强游离游离生物碱生物碱、苷元、甾类、苷元、甾类、萜类、某些萜类、某些有机酸有机酸乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等极性极性中偏小中偏小某些苷类某些苷类(如强心苷等如强心苷等)氯仿氯仿中中 等等某些苷类某些苷类(如黄酮苷类如黄酮苷类)乙酸乙酯乙酸乙酯中偏大中偏大某些苷类某些苷类(如蒽醌苷、皂苷等如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇正丁醇亲水性较强亲水性较强极
8、性大的苷、糖类、氨基酸极性大的苷、糖类、氨基酸等等丙酮、乙醇、甲醇丙酮、乙醇、甲醇亲水性强亲水性强蛋白质、糖类、氨基酸、无蛋白质、糖类、氨基酸、无机盐、苷类机盐、苷类水水相似相溶相似相溶选择性提取选择性提取提取出尽可能多的化合物提取出尽可能多的化合物最常用溶剂最常用溶剂 乙醇乙醇-水水 7595%含醇溶剂能增大细胞壁渗透性含醇溶剂能增大细胞壁渗透性各种极性的大量成分易于充分提取各种极性的大量成分易于充分提取整体性提取整体性提取三、分离与精制三、分离与精制(四)根据物质(四)根据物质分子大小差异分子大小差异进行分离进行分离(三)根据物质(三)根据物质吸附性差异吸附性差异进行分离进行分离(二)根据
9、物质在两相溶剂中的(二)根据物质在两相溶剂中的分分配比差异配比差异进行分离进行分离(一)根据物质(一)根据物质溶解度差异溶解度差异进行分离进行分离(五)根据物质(五)根据物质解离程度差异解离程度差异进行分离进行分离(二)根据物质在两相溶剂中的(二)根据物质在两相溶剂中的分配比差分配比差异异进行分离进行分离萃取法萃取法原理原理:物质在物质在两种两种互相互相不不能能任意混任意混溶溶的溶剂中的溶剂中分分配系数配系数不不 同同溶溶 剂剂介电常数介电常数(20)水中溶解度水中溶解度(%,w/w)石石 油油 醚醚环环 己己 烷烷1.892.02苯苯乙乙 醚醚氯氯 仿仿乙酸乙酯乙酸乙酯正正 丁丁 醇醇2.2
10、94.344.816.0217.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45丙丙 酮酮乙乙 醇醇甲甲 醇醇水水20.724.332.680.4任意比例任意比例(三)根据物质(三)根据物质吸附性差异吸附性差异进行分离进行分离 吸附分类吸附分类 物物 理理 吸吸 附附化化 学学 吸吸 附附半化学吸附半化学吸附 固固-液吸附液吸附 柱色谱柱色谱薄层色谱薄层色谱吸附吸附再吸附再吸附解吸解吸再解吸再解吸直至分离直至分离1、物理吸附、物理吸附 吸附原理:分子间作用力吸附原理:分子间作用力 吸附特点:无选择性、可逆吸附吸附特点:无选择性、可逆吸附吸附规律:相似相吸吸附规律:相似相吸吸附三要素:吸
11、附三要素:吸附剂(固定相)吸附剂(固定相)溶质(被分离物质)溶质(被分离物质)溶剂(洗脱剂、展开剂、流动相)溶剂(洗脱剂、展开剂、流动相)1)硅胶、氧化铝)硅胶、氧化铝 极性吸附剂极性吸附剂p硅胶硅胶 应用最广,适用于各类成分分离应用最广,适用于各类成分分离酸性吸附剂酸性吸附剂中性或酸性化合物中性或酸性化合物 适用适用碱性化合物碱性化合物 于溶剂中加入碱性物质于溶剂中加入碱性物质p氧化铝氧化铝酸性酸性中性中性碱性碱性 碱性化合物碱性化合物极性吸附剂极性吸附剂对极性物质具有较强的亲和能力对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质,极。故同为溶质,极性强者将被性强者将被优先吸附优先吸附。溶剂极性越弱
12、,则吸附剂对溶质将表现出越强的吸溶剂极性越弱,则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力。附能力。溶剂极性增强,则吸附剂对溶质的吸附能溶剂极性增强,则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。力即随之减弱。溶质即使被吸附,但一旦加入溶质即使被吸附,但一旦加入极性较强的溶剂极性较强的溶剂时,时,又又可被置换洗脱下来可被置换洗脱下来。特点特点化合物的极性化合物的极性官能团的极性强弱官能团的极性强弱化合物的极性由官能团的种类、数目、排列方式化合物的极性由官能团的种类、数目、排列方式等所决定等所决定 规律:规律:化合物极性越大,吸附越强,越难(后)洗脱化合物极性越大,吸附越强,越难(后)洗脱官能团官能团极性极性R-
13、COOH大大Ar-OHR-OHR-NH2,R-NH-R,R-N-R2R-CO-NR2R-CHOR-CO-RR-CO-ORR-O-RR-XR-H小小官能团的极性官能团的极性溶剂的极性溶剂的极性溶溶 剂剂介电常数介电常数(20)水中溶解度水中溶解度(%,w/w)石石 油油 醚醚环环 己己 烷烷1.892.02苯苯乙乙 醚醚氯氯 仿仿乙酸乙酯乙酸乙酯正正 丁丁 醇醇2.294.344.816.0217.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45丙丙 酮酮乙乙 醇醇甲甲 醇醇水水20.724.332.680.4任意比例任意比例极性极性小小大大 规律:规律:溶剂极性越大,洗脱力越强溶剂极性
14、越大,洗脱力越强己烷己烷-苯苯极极性性递递增增苯苯-乙醚乙醚苯苯-乙酸乙酯乙酸乙酯氯仿氯仿-乙醚乙醚氯仿氯仿-乙酸乙酯乙酸乙酯氯仿氯仿-甲醇甲醇丙酮丙酮-水水甲醇甲醇-水水常用的混合溶剂常用的混合溶剂注意:洗脱用溶剂的极注意:洗脱用溶剂的极性宜逐步增加,跳跃不性宜逐步增加,跳跃不能太大能太大最常用的混合溶剂最常用的混合溶剂石油醚石油醚-乙酸乙酯乙酸乙酯氯仿氯仿-甲醇甲醇甲醇甲醇-水水OH2)活性炭)活性炭 非极性吸附剂非极性吸附剂 吸附力与结构的关系吸附力与结构的关系 被分离物质极性越小,结合越牢固被分离物质极性越小,结合越牢固 洗脱力与溶剂的关系洗脱力与溶剂的关系 100%醇醇 含水醇含水醇
15、 H2O 应用应用 脱色等脱色等3)烷基键合硅胶)烷基键合硅胶 非极性吸附剂非极性吸附剂RP-2RP-8RP-18(ODS)RP:reverse phase(反相)(反相)吸附力、洗脱力与正相相反吸附力、洗脱力与正相相反洗脱剂(流动相):洗脱剂(流动相):MeOH-H2O、CH3CN-H2O洗脱顺序:化合物极性越大,越易(先)洗脱洗脱顺序:化合物极性越大,越易(先)洗脱应用:应用:HPLC、大极性物质的分离、大极性物质的分离硅胶硅胶吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱 含水量含水量 17%正相色谱正相色谱 极性极性小小的化合物先被洗脱的化合物先被洗脱反相色谱反相色谱 极性极性大大的化合物先被洗脱的
16、化合物先被洗脱3、半化学吸附、半化学吸附 吸附原理:吸附原理:以氢键的形式产生吸附以氢键的形式产生吸附吸附特点:吸附特点:介于物理吸附和化学吸附之间介于物理吸附和化学吸附之间 有选择性、可逆吸附有选择性、可逆吸附聚酰胺对黄酮、酚聚酰胺对黄酮、酚类、醌类等化合物类、醌类等化合物的分离的分离p聚酰胺聚酰胺 吸附力与结构的关系吸附力与结构的关系1)形成氢键的基团数目越多,吸附力越强形成氢键的基团数目越多,吸附力越强3)芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强)芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强2)形成分子内氢键者,吸附力减弱)形成分子内氢键者,吸附力减弱 洗脱力与溶剂的关系洗脱力与溶剂的关系 10
17、0%醇醇 含水醇含水醇 H2O 常用溶剂常用溶剂 乙醇乙醇-水水 常用再生剂常用再生剂 10%乙酸、乙酸、3%氨水、氨水、5%NaOH 应用应用 酚类、醌类、黄酮类化合物的分离酚类、醌类、黄酮类化合物的分离 脱鞣质(吸附力特强)脱鞣质(吸附力特强)p凝胶过滤法凝胶过滤法又名:凝胶渗透色谱法、分子筛过滤、排阻色谱又名:凝胶渗透色谱法、分子筛过滤、排阻色谱 分离原理:分离原理:利用利用分子筛分子筛分离物质的一种方法。分离物质的一种方法。被分离物质按被分离物质按分子由大到小分子由大到小顺序流出色谱柱顺序流出色谱柱(四)根据物质(四)根据物质分子大小差异分子大小差异进行分离进行分离(五)根据物质(五)
18、根据物质解离程度差异解离程度差异进行分离进行分离分离原理:分离原理:酸、碱化合物酸、碱化合物在在解离状态解离状态时与时与阴、阴、阳离子交换树脂阳离子交换树脂产生产生离子交换离子交换应用:应用:有机酸有机酸、生物碱类化合物、生物碱类化合物1、离子交换法、离子交换法四、提取与分离的注意点四、提取与分离的注意点(一)光照的影响(一)光照的影响尽量避免次生产物(人工产物)尽量避免次生产物(人工产物)(二)酸碱的影响二)酸碱的影响(三)温度的影响(三)温度的影响 高温会引起化合物的氧化、聚合等结构变化,颜色加深。高温会引起化合物的氧化、聚合等结构变化,颜色加深。(四)溶剂的影响(四)溶剂的影响(五)层析
19、的影响(五)层析的影响第二章第二章 糖和苷糖和苷p糖类糖类定义:定义:又称作又称作碳水化合物碳水化合物,是是植物光合作用的初植物光合作用的初生产物生产物,还是还是天然产物生物合成的初始原料天然产物生物合成的初始原料。作用:作用:植物的养料贮备、骨架支持植物的养料贮备、骨架支持 人类的营养物质、人类的营养物质、生物活性物质生物活性物质分布:分布:在植物中占其干重的在植物中占其干重的80%-90%p苷类苷类定义:定义:又称作又称作配糖体配糖体,是由,是由糖和糖的衍生物糖和糖的衍生物与另与另一一非糖物质(苷元)非糖物质(苷元)组成,通过糖的组成,通过糖的半缩醛(半半缩醛(半缩酮)羟基缩酮)羟基与苷元
20、与苷元脱水脱水形成的一类化合物。形成的一类化合物。作用:作用:生物活性物质生物活性物质分布:分布:广泛广泛几乎所有的天然产物均可与糖或几乎所有的天然产物均可与糖或糖的衍生物形成苷。糖的衍生物形成苷。第一节第一节 单糖的立体化学单糖的立体化学一、单糖一、单糖多羟基醛多羟基醛或或多羟基酮多羟基酮类化合物类化合物组成糖及其衍生物的基本单元组成糖及其衍生物的基本单元表示方法:表示方法:Fischer投影式投影式 Haworth投影式投影式 优势构象式优势构象式D-葡萄糖葡萄糖单糖的环合单糖的环合空空间间位位置置合合适适时时,分分子子内内的的羰羰基基易易与与羟羟基基发发生生羟醛缩合反应羟醛缩合反应,生成
21、,生成半缩醛(酮)半缩醛(酮)类化合物。类化合物。单单糖糖在在水水溶溶液液中中主主要要是是以以半半缩缩醛醛(酮酮)的的形形式式存在的。存在的。天天然然糖糖都都以以五五元元氧氧环环(呋呋喃喃糖糖)或或六六元元氧氧环环(吡吡喃喃糖糖)的形式存在。的形式存在。第二节第二节 糖和苷的分类糖和苷的分类一、糖的分类(按照糖单位数目分)一、糖的分类(按照糖单位数目分)(一)单糖类(一)单糖类天然单糖已发现天然单糖已发现200多种多种含含3C8C(三碳糖(三碳糖八碳糖)八碳糖)以五碳糖和六碳糖最多以五碳糖和六碳糖最多多以结合态存在多以结合态存在单单糖糖1.五碳醛五碳醛糖糖7.糖醛酸糖醛酸2.六碳醛糖六碳醛糖3
22、.六碳酮糖六碳酮糖4.去氧糖去氧糖(甲基五甲基五碳醛糖碳醛糖)5.支碳链糖支碳链糖6.氨基糖氨基糖8.糖醇糖醇 9.环醇环醇 (二)低聚糖(寡糖)类(二)低聚糖(寡糖)类由由29个单糖个单糖通过通过苷键苷键键合而成的键合而成的直链或支链直链或支链的聚糖的聚糖单糖基个数单糖基个数有无游离的醛基或酮基有无游离的醛基或酮基二糖二糖三糖三糖四糖四糖还原糖还原糖非还原糖非还原糖樱草糖樱草糖蔗糖(蔗糖(sucrose)若两个糖均以若两个糖均以端基脱水缩合端基脱水缩合形成的聚糖就形成的聚糖就无还原性无还原性分分类类(三)多聚糖类(三)多聚糖类由由 个个以以上上的的单单糖糖基基通通过过苷苷键键连连接接而而成成
23、以以上上至至几几千千与与单单糖糖和和寡寡糖糖不不同同,无无甜甜味味,非非还还原原性性淀淀粉粉,肝肝糖糖元元100定义定义聚合度聚合度性质性质举例举例10功能功能组成组成支持组织支持组织 不溶于水、直链型不溶于水、直链型 纤维素、甲壳素纤维素、甲壳素贮存养料贮存养料 溶于热水、多支链型溶于热水、多支链型 淀粉、肝糖原淀粉、肝糖原均多糖均多糖 同种单糖同种单糖 葡聚糖、果聚糖葡聚糖、果聚糖杂多糖杂多糖 两种以上单糖两种以上单糖 葡萄甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳甘露聚糖半乳甘露聚糖分类分类二、苷的分类二、苷的分类生物体内的存在形式生物体内的存在形式原生苷原生苷次生苷(次级苷次生苷(次级苷)在植物体内
24、共存的水解酶作用下,在植物体内共存的水解酶作用下,从从原生原生苷中脱掉一个以上单糖的苷苷中脱掉一个以上单糖的苷苦杏仁苷苦杏仁苷原生苷原生苷野樱苷野樱苷次生苷次生苷3、极性、极性糖糖 苷苷糖:糖:单糖单糖 双糖双糖 三糖三糖 与与-OH与与C的分担比的分担比相关相关苷:苷:苷元苷元 单糖苷单糖苷 双糖苷双糖苷 低聚糖低聚糖 多聚糖多聚糖苷:苷:糖基糖基 水溶性水溶性 苷苷 苷元苷元 亲水性亲水性 亲脂性亲脂性难溶于冷水难溶于冷水与连接糖的数目、位置等有关与连接糖的数目、位置等有关与结构相关与结构相关连接单糖基的个数连接单糖基的个数单糖苷单糖苷双糖苷双糖苷三糖苷三糖苷苦杏仁苷苦杏仁苷双糖苷双糖苷野
25、樱苷野樱苷单糖苷单糖苷苷元上连接糖基的位置数苷元上连接糖基的位置数单糖单糖链链苷苷双糖双糖链链苷苷三糖三糖链链苷苷番泻苷番泻苷A双糖链苷双糖链苷苷键苷键氧苷氧苷硫苷硫苷氮苷氮苷碳苷碳苷醇苷醇苷酚苷酚苷氰苷氰苷酯苷酯苷吲哚苷吲哚苷最常用的分类方法最常用的分类方法苦杏仁苷苦杏仁苷氧苷氧苷萝卜苷萝卜苷 硫苷硫苷苦杏仁苷苦杏仁苷氧苷氧苷(氰苷)(氰苷)1、费林反应(、费林反应(Fehling reaction)R-CHO+2Cu(OH)2 R-COOH+Cu2O+2H2O砖红色沉淀砖红色沉淀p费林试剂的配制费林试剂的配制溶液溶液I:69.3g结晶硫酸铜结晶硫酸铜,溶于,溶于1000ml水中水中溶液溶液
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