中药化学成分的研究的一般方法分析课件.ppt

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1、中药化学成分的研究的一般方法 石河子大学药学院中药一班 宋宗强 2017.03.05中药化学成分研究概况及发展趋势历史中国：公元12世纪，使用大麦发芽制造饴糖；明代李时珍本草纲目中记述五倍子“看药上长起长霜，药则已成”，长霜即为没食子酸结晶，另外还记述了升华法制备纯化樟脑的过程。古代我国处于世界领先地位。近代至新中国成立之前，我国中医药发展几乎停滞，直到20世纪70年代以后才有较大发展。日本：近几十年发展迅速，对众多常用中药的化学成分进行了较深入的研究，取得了一大批领先成果。如人参、黄芪、葛根、芍药、柴胡等。中药化学研究概况：建国以来我国从中药或天然药物中研制开发的新药有40余种，例如青蒿素、

2、川芎嗪、靛玉红等。我国作过比较深入的化学成分或药学研究的中药有200余种 有200余种有效成分被制成500余种制剂已用于临床。分离出的有效成分种类以生物碱、二萜、三萜、黄酮类居多。20年代，我国开始研究麻黄碱（左旋麻黄碱），使麻黄碱成为世界性常用药物。麻黄碱具有兴奋中枢、收缩血管、增强汗腺、唾液腺分泌、缓解平滑肌痉挛等作用，是麻黄平喘的主要成分。30年代发现了延胡索乙素（消旋四氢巴马丁）、汉防己甲素（粉防己碱）、汉防己乙素（防己诺林碱），均有镇痛作用。40年代陆续生产了麻黄碱、芦丁、洋地黄毒苷、咖啡因、小檗碱、山道年、狄戈辛、西地兰、阿托品、长春新碱等。70年代以后 羟基喜树碱抗癌高三尖杉酯碱

3、抗白血病天花粉蛋白引产青蒿素、蒿甲醚、双氢青蒿素抗疟中药化学研究的发展趋势更注重以活性为指标追踪有效成分的分离，我国尤为重视建立符合中医药理论的活性指标，更能体现中医药特色。更注重多学科的密切配合（如药理学、药代动力学、分子生物学等），吸收新技术、新方法并结合中医药理论和传统经验。目前，对中药复方有效成分的研究方法有两种，一是将化学成分分离和药理活性测试分阶段交替进行。另一是以简单、灵敏、可靠的活性测试方法为向导，紧密结合已建立的能够确切反映复方疗效的动物模型，对分离的每一个部位进行活性定量评估，追踪活性部位，从而分离鉴定出活性成分。中药化学成分的研究方法中药化学成分的主要类型：（一）从物质基

4、本类型分：有机物、无机物。（二）按元素组成、结构母核分：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。（三）按酸碱性分：酸性、碱性、中性。（四）按溶解性分：非极性（亲脂性）、中极性、极性（亲水性）（五）按活性分：有效成分、无效成分有效成分：具有生物活性，能用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数的单体化合物。无效成分：与有效成分共存的无生物活性的成分称为无效成分。（六）按生合成途径分：一级代谢产物（如糖、蛋白质，脂肪）、二级代谢产物（如生物碱、黄酮、皂苷）。中药化学成分提取分离方法的基本原理及应用一、基本概念1、提取：利用适当的溶剂或方法，将所要成分尽可能从原料中完全提出的过程。2、分离：将提取物

5、中所含的各种成分一一分开，并将得到的单体加以精制的过程。二、提取方法 水 溶剂提取法：溶剂 亲水性有机溶 亲脂性有机溶 水蒸气蒸馏法 超临界流体萃取法（SFE）升华法 压榨法（一）溶剂提取法1、原理 根据中药中各种成分的溶解性不同，选用对所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分从药材组织中溶解出来的一种提取方法。选择溶剂依据相似相溶原理。2、选择溶剂的要点 对所要成分溶解度大 沸点适中容易回收低毒安全中药化学成分中，萜、甾等大环、稠环化合物极性小，易溶于氯仿、乙醚等；糖、苷等易溶于水、乙醇等极性溶剂中；酸碱性成分因存在状态不同溶解性不同（有点相似相容的感觉）。最常用的溶剂为乙醇。

6、3、溶剂的分类强极性溶剂：水 亲水性有机溶剂：能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）亲脂性有机溶剂：不与水任意混溶，可分层（正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、环己烷、石油醚）常用溶剂的极性大小顺序：石油醚四氯化碳苯氯仿乙醚乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇（甲醇）流动相极性，用于分离极性和中等极性的成分。反相色谱：固定相极性流动相极性，用于分离非极性和中等极性的成分3、洗脱规律：正相色谱中，极性小的化合物先被洗脱，极性大的化合物后被洗脱；反相色谱正好相反。4、常用的固定相和流动相固定相：正相色谱中常用氰基或氨基键合相；反相色谱中常用C18或C8键合相。流动相：正相色谱中主要用有机溶剂；反相色谱中常用甲醇

7、-水或乙腈-水系统。（三）离子交换色谱法1、基本原理基于各成分解离度的不同而分离。2、离子交换剂的种类离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶。3、应用主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。4、操作要点装柱前要用水充分溶胀，并用酸、碱预处理。（四）大孔吸附树脂法1、性能及分离原理（1）性能：大孔树脂是一种不含交换基团，具有大孔结构的高分子吸附剂。一般为白色颗粒，2060目。理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。水溶液中吸附力较强，且有很好的选择性。（2）原理 既有吸附性，又有分子筛的筛选性。吸附性是范德华引力或氢键吸附的结果；筛选性则由其多孔性网状结构引起的。2

8、、影响分离的因素（1）分子极性的大小 极性较大的化合物适宜于在中极性的树脂上分离，而极性较小的化合物则适于在非极性树脂上分离。对于中极性树脂来说，被分离化合物分子上能形成氢键的基团越多，吸附力越强。（2）分子体积的影响对于非极性大孔吸附树脂而言，化合物体积越大，吸附力越强，这与大体积分子疏水性强有关。（3）PH一般酸性化合物在适当酸性溶液中可被充分吸附，碱性化合物则在碱性条件下易被吸附，中性化合物在中性情况下吸附较好。3、树脂柱的清冼和再生 用乙醇、丙酮、异丙醇、25%盐酸、25%氢氧化钠渗漉法洗脱或回流。4、洗脱顺序一般被分离物质极性越小，越先被洗脱下来，极性越大，越后洗脱下来。5、应用（1

9、）成分的类型与树脂的选择：（2）优点：吸附容量大，选择性好，成本低，收率较高，再生容易等优点。（五）凝胶色谱法1、性能及分类葡聚糖凝胶是葡聚糖和甘油，通过醚桥键相交而成的多孔网状结构物质。交链度越大，网状结构越紧密，网孔越小，吸水膨胀就越大，可用于小分子量物质的分离。反之，则用于大分子量物质的分离。常用的有葡聚糖凝胶（Sephadex G）、羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20）、聚丙烯酰胺凝胶（Sephacrylose,商品名Bio-gel P）及琼脂糖凝胶（Sepharose,商品名Bio-Gel A）等。2、分离原理 葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在交链键的骨架中存在着许多网

10、眼，只能使小分子量的化合物进入，大分子量的化合物被排阻在凝胶颗粒的外部难以进入网眼内部，因此大分子物质首先被洗出。3、应用 主要用于分离水溶性大分子化合物。（六）高效液相色谱（七）气相色谱中药化学成分结构测定的一般程序和方法（一）纯度测定外观颜色形态是否均一；测定物理常数如：熔点、沸点、比旋度、折光率等；用薄层色谱或高效液相色谱鉴别；如为已知物，可用对照品进行对照。（二）化学方法颜色反应；化学降解法；衍生物制备。（三）波谱在结构测定中的应用1、红外光谱（IR)化合物用量只需510微克，测定范围5004000cm-1,有两个区，一个是指纹区在1000cm-1以下，每个化合物有自己的特征指纹图谱；

11、另一个是特殊功能区，在1000 4000cm-1，可以确定羰基、苯环、羟基等功能基。2、紫外光谱（UV）只有在分子结构中具有共轭体系，即在分子中具有产生-、n-跃迁和某些n-跃迁的化合物才能在紫外光区产生紫外吸收光谱。可根据紫外吸收光谱的位置及吸收峰的数目，可初步推测化合物的不饱和部分结构。3、核磁共振(NMR)(1)1H-NMR:提供不同种类氢原子的情况。给出氢的数目、种类、相邻基团的结构。可提供的结构信息参数，主要为化学位移(),偶合常数(J)及质子数。化学位移()：因氢核周围化学环境不同，其外围电子云密度及绕核旋转产生的磁屏蔽效应不同，则不同的氢出现在不同区域。偶和常数(J)：磁不等同的

12、两个或两组氢核，在一定距离内因相互自旋偶合产生裂分，裂分峰间的距离为J。（2）13C-NMR:提供碳原子的情况。可提供的结构信息参数，主要为化学位移、异核偶合常数(JCH)及弛豫时间。测定技术也有各种去偶方法，最常用的是质子宽带去偶，13C信号在图谱上为单峰。4、质谱(MS)测定有机分子的分子量。正确判断离子峰，提供分子量。分析碎片离子，推断结构信息。常用的有：电子轰击质谱（提供分子离子峰和碎片离子峰）；场解析质谱（可得到明显的分子离子峰）等。糖类化合物一、概述一、概述糖（糖（saccharides）是多羟基醛或酮及其衍生物、）是多羟基醛或酮及其衍生物、聚合物的总称。通式为聚合物的总称。通式为

13、Cx(H2O)y，所有生物均含糖，所有生物均含糖 及其衍生物。及其衍生物。二、结构和分类二、结构和分类 按能否水解和分子量大小分为：按能否水解和分子量大小分为：单糖单糖(monosaccharides)：不能再被水解，最小单位。：不能再被水解，最小单位。低聚糖低聚糖(oligosaccharides)：29个单糖聚合而成。个单糖聚合而成。多糖多糖(polysaccharides)：10个以上单糖聚合而成。植个以上单糖聚合而成。植物多物多糖、菌类多糖、动物多糖。糖、菌类多糖、动物多糖。1、植物多糖：（1）纤维素：直链葡聚糖。（2）淀粉：直链的糖淀粉：1 4连接的D-葡萄吡喃糖，聚合度300-35

14、0，可溶于热水成透明溶液。支链的胶淀粉：1 4连接的D-葡萄吡喃糖，但有1 6的分支链，平均支链长25个单位，不溶于冷水，溶于热水成粘胶状。糖淀粉遇碘显兰色，胶淀粉显紫色。淀粉在制剂中作赋形剂，工业上作生产葡萄糖的原料。（3）植物树胶及粘液质2、菌类多糖猪苓多糖、茯苓多糖、灵芝多糖抗肿瘤3、动物多糖（1）肝素：含有硫酸酯的粘多糖，为天然抗凝血物质，预防血栓。（2）甲壳素：是螃蟹、虾等动物外壳的主要成分，可作药物的载体，具有缓释优点，也可用于人造皮肤、血管、手术缝合线等。（3）透明质酸：为天然保湿因子，用于化妆品。（4）硫酸软骨素：硫酸软骨素A能增强脂肪酶活性、抗凝、抗血栓形成。三、多糖的主要理

15、化性质1、性状：非晶形，无甜味，难溶于冷水，可溶于热水成胶体溶液，不溶于乙醇等有机溶剂。无还原性。2、主要化学反应（1）molish（2）水解反应1）乙酰解：多糖经过乙酰解可以生成乙酰化的单糖和乙酰化的寡糖。从而推断多糖的结构。方法：将多糖或乙酰化多糖溶解于醋酐或醋酐与冰醋酸的混合溶液里，并加入浓硫酸少许，于室温放置1-10天，然后置冰水中，加碳酸氢钠中和至PH3-4，氯仿提单糖和寡糖，柱色谱分离。2）过碘酸及其盐的氧化作用于1，2-邻二醇或1，2，3-邻三醇。通过反应后测定过碘酸盐的消耗，甲酸的生成和剩余糖的比例，可确定多糖中各种单糖的键型及其比例。3）Smith降解4）碱降解5）酶解6）酸水解四、多糖的提取分离（一）提取多糖为大分子极性化合物，多数采用不同温度的水提取，也可用稀醇、稀碱、稀盐等，避免用酸提取。可在提取液中加乙醇、甲醇、丙酮，使多糖沉淀进行初步纯化，得粗多糖。粗多糖除杂：蛋白质、色素。1、除蛋白：1%鞣质、酶解或用正丁醇：氯仿（4：1）处理使蛋白质变性沉淀出来。2、除色素：活性炭或氧化脱色（二）分离纯化1、分级沉淀法：不同浓度的低级醇梯度加入，使含醇量达到15%，30%，40%，50%，60%，使不同分子量的多糖分步沉淀。也可改变pH值、温度或加入无机盐。主要是除去非糖物质。2、色谱法：葡聚糖凝胶色谱、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶。3、超速离心法：沉积速率不同。