中药化学实验指导书.pdf
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1、 中药化学实验指导书 中药教学部 重庆邮电学院生物信息学院 2005 年 02 月 前言 中药化学是一门运用现代化学理论和方法研究中药化学成分的学科,近年来发展迅速,逐步渗透到中药鉴定、中药制剂、中药炮制等学科中,在药物的研制、中药资源的开发、药品检验、中药生产过程中有广泛的应用。另一方面,中药化学是中药的基础研究,是中药现代化工作中十分重要的组成部分。同时,中药化学是中药专业的专业课程,其基本实验技能的培养是本课程的重要组成部分,通过中药化学实验,培养学生的动手操作能力,为学生在中药鉴定、中药分析、制剂分析等专业课上打下坚实的专业基础。为此,我们根据本课程教学大纲的要求,组织编写了本实验讲义
2、。生物信息学院中药学教学部 高运玲 潘正编著 二 OO 五年二月目 录 第一节 实验注意事项01 第二节 试剂的使用04 第三节 实验部分06 实验一 层 析 练 习 0 6 实验二 大黄中游离蒽醌的提取、分离与检识10 实验三 秦皮中七叶苷、七叶内酯的提取、分离和鉴定13 实验四 芦丁的提取和鉴定 15 实验五 葛根中黄酮类化合物的提取、分离及鉴定20 实验六 茴香醚的提取分离和检识23 实验七 三七总皂甙的提取和精制25 实验八 薯蓣皂甙元的提取分离与鉴定27 实验九 盐酸小檗碱的提取、精制及检识 30 实验十 掌叶防已碱的提取分离及延胡索乙素的制备 34 实验十一 苦参生物碱的提取、分离
3、与鉴定 39 实验十二 中药化学成分的系统预试验43 附 录 53-1-第一节 实验注意事项 一、教学目的 通过中药化学的实验教学,要求学生能够:1、掌握化学实验中常用的煎煮法、渗漉法、回流法、液液萃取法等中药提取法的操作技术。2、掌握薄层层析、纸层析的基本操作,熟悉它们在中药化学成分鉴定、提取、分离和检识中的应用。3、训练常量、半微量成分的分离,精制及检识方法,并了解有关中药成分研究中的文献检索和工具书查阅的基本方法。4、初步形成方法自我设计中药中主要有效成分提取的能力,培养独立分析问题、解决问题的能力。二、中药化学实验的特点 1、实验周期长。一般一个提取实验需要用去 35 次课的时间,其间
4、相隔数天。因此,在实验过程中,应该注意仪器、试剂尤其是提取物的妥善保管或者保存。2、所用溶剂和试剂品种多,而且用量较大。3、许多有机溶剂易燃、有毒,或有腐蚀性。个别甚至容易发生爆炸。4、也有不少实验需要电炉加热或者抽气机减压,学生用到的热源和电器较多,安全教育要跟上。严防产生中毒、触电、烫伤等意外,谨防火灾、爆炸等重大事故的发生。三、实验室规则 1、必须遵守实验室的各项制度,听从教师指导,尊重实验室工作人员的职权,实验前应认真预习,明确目的、要求,弄清操作步骤、方法和基本原理。作好计划,做到心中有数。在未弄清实验目的及-2-每一实验步骤之前,切勿开始作任何实验。2、实验时要做到整齐、清洁。保持
5、桌面、仪器、水槽、地面四洁。任何固体物质不能投入水槽中,废纸、废屑应投入废纸箱内,废溶液应倒入废液缸内,勿倒可燃或易挥发性溶媒,于水槽或缸内。3、对公用仪器和试剂(如打孔机、显色剂等)要在指定地点使用,并保持整洁,不能任意挪动。4、实验进行时不能擅自离开,要认真做好实验记录。实验室内严禁吸烟。5、实验完毕离开实验室时,应打扫实验室,检查水、电,关好窗门。四、实验室安全守则 在中药化学实验中,常使用甲醇、乙醇、乙醚、石油醚等易挥发、易燃烧,有毒的有机溶剂及易碎的玻璃仪器,若操作不慎,很容易发生事故,常见事故有“火灾”、“爆炸”、“外伤”、“中毒”等,为防止事故的发生,必须随时注意以下几点:1、实
6、验开始应检查仪器是否完整无损,装置是否正规。回流、蒸馏时,冷凝水是否通畅,干燥管是否阻塞不通。若在常压下选行蒸馏或回流,仪器装置必须与大气相遇,不能密闭。(如密闭加热而导致的容器内压力增加,会引起装置爆裂,特别是使用明火时,装置中的可燃液体就会着火)2、回流或蒸馏低沸点易燃液体时,瓶内的液重只能装三分之二,不能使用明火加热,最好使用水浴或电热套。液内要放几颗沸石或素烧瓷片,防止过热冲瓶或暴沸。若在加热后发现未加入沸石,绝不能立即揭开瓶盖补放,而应停止加热,液体冷却后才能加入,加热途中也不得加入活性炭脱色,否则也会发生暴沸。减压蒸馏使用玻璃仪器,质量要好,最好用圆底烧瓶,防止因机械强度不够,引起
7、爆炸。3、蒸馏、回流易燃,易挥发,有毒液体时,仪器装置切勿漏气,冷凝管流出液应用弯接管导至接受瓶中,余气应用橡皮管通往室外或水槽里。4、加压柱层析时,层析柱及储液瓶机械性能要高、连接处要牢,并注意控制压力,以防炸裂装置。-3-5、使用电气设备(如电烘箱、电冰箱、真空泵、离心机等)及各种分析仪器时一定要弄清电路及操作规程,不懂就问,切勿自作主张。实验室一旦发生火灾事故时,应保持镇静,切勿惊慌失措,应立即采取各种相应措施,以减少事故损失。首先,要立即断绝火源(如电源、煤油炉、煤气等),并移开附近的易燃物质。少量溶剂(几个ml)着火,可任其烧完。三角瓶内溶剂着火可用石棉网或湿布盖熄。小火可用湿布或黄
8、沙盖熄。火较大时应根据具体情况采用下列灭火器材。泡沫灭火器:内部分别装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液,使用时将筒颠倒,两种溶液立即反应生成硫酸氢钠、氢氧化铝及大量的二氧化碳。灭火器筒内压力突然增大,大量二氧化碳泡沫喷出,即可灭火。四氯化碳灭火器:用以扑灭电器或电器附近之火,但不能在狭小和通风不良的实验室中应用,因为四氯化碳在高温时要生成剧毒的光气,此外,四氯化碳和金属钠接触也要发生爆炸。使用时须连续抽动唧筒,四氯化碳即会由喷咀喷出,遇热变为气体,此气体比重比空气大,能沉下来把火焰包围住,将火扑灭。二氧化碳灭火器:是实验室中最常用的一种灭火器,它的钢筋内装有压缩的液态二氧化碳,使用时打开开关,二氧化
9、碳气体即会喷出,用以扑灭有机物及电器设备的着火使用时应注意,一手提灭火器,一手应握在喷二氧化碳嗽叭筒的把手上。因喷出的二氧化碳压力骤然降低,温度也骤降,手若把在嗽叭筒上易被冻伤。无论用何种灭火器,皆应从火的四周开始向中心扑灭。油浴,和有机溶剂着火时绝不能用水浇,因为这样反而会使火焰蔓延开来。若衣服着火,切勿奔跑,赶快脱下衣服或用厚的外衣包裹致熄。较严重者应躺在地上(以免火焰烧向头部)用防火毯紧紧包住,直至火熄,或打开附近的自来水开关用水冲淋熄灭。-4-五、急救常识 1、玻璃割伤 玻璃割伤是常见的事故,如为一般轻伤,应及时挤出污血,用消毒过的镊子取出玻璃碎片,用蒸馏水洗涤伤口,涂上红药水和碘酒后
10、包扎好。如为大伤口,应立即用绷带扎紧伤口上部,使伤口停止出血,急送医院。2、火伤 轻伤涂甘油或硼酸凡士林,重伤送医院。3、试剂灼伤 酸液或碱液灼伤皮肤时,伤处首先用大量水冲洗。若为酸液灼伤,再用5%碳酸氢钠溶液洗涤;若为碱液灼伤,再用1%醋酸洗,最后用水洗,再涂上油膏凡士林。酸液或碱液溅入眼睛中时,抹去溅在眼睛外面的酸液或碱液,立即用大量水冲洗。若为酸液,再用1%碳酸氢钠溶液冲洗;若为碱液,再用1%硼酸溶液冲洗,最后用水冲洗,滴入蓖麻油。酸液或碱液洒在衣服上,先用水冲洗。若为酸液再用稀氨水洗。若为碱液,再用1%醋酸溶液洗涤,然后用氢氧化铵中和多余的醋酸,最后用水洗涤。酸液洒在地板上,先撒石灰粉
11、,再用水冲洗。上述各种急救法,仅为暂时减轻疼痛的措施。若伤势过重,在急救之后应速送医院。-5-第二节 试剂的使用 化学试剂分为无机化学试剂和有机化学试剂两大类。根据用途不同又分通用试剂和专用试剂。我国生产的有机化学试剂已有百万余种。无机化学试剂有数十万种,并且正与日俱增。我国关于试剂的标准有国家标准(GB),化学工业部标准(HG),化学工业部暂行标准(HGB)以及地方企业标准和厂订标准。根据我们国家的标准,按试剂所含杂质的多少,将试剂分成优级纯、分析纯、化学纯、实验试剂四级。优级纯杂质含量最少,又称保证试剂(符号 GR)为一级品,适用于精密的分析工作和科研工作。分析纯的杂质比优级纯稍多,又称分
12、析试剂(符号 AR)为二级品,适用一般的分析工作、分离鉴定工作和科研工作。化学纯(符号 CP)杂质较多,为三级品,适用一般的提取、分离工作及学生实验的一般工作。实验试剂(符号 LR)杂质多,为四级品,用作粗提工作和实验中的辅助试剂。除这四个等级之外,对于专用试剂还有光谱纯试剂,基准试剂、色谱纯试剂等。光谱试剂(符号 SP)的杂质的含量用光谱法已测不出或者杂质的含量低于某一限度,这种试剂主要用来作为光谱分析中的标准物质。基准试剂的纯度相当于或高于保证试剂,用来配制标准溶液,作为容量分析中基准物。色谱纯试剂用来作为色谱分祈中展开剂。按照我国化工部标准规定,我国优级纯试剂用绿色标签作为标记;分析纯用
13、红色标签;化学纯用蓝色标签。在中药化学提取、分离、鉴定实验中,要注意选择纯度相当的试剂,能用低纯度的试剂,绝不要用高纯度试剂,高纯度试剂的制备是复杂的,它们的价格昂贵,要克服任何情况下都采用高纯度试剂的不良习惯。另外如用高纯度试剂,实验用的水、操作器皿也要配合。若选用 GR 级试剂要用重蒸溜水,所用器皿不能有任何杂质自器皿上溶解到溶液中。在使用化学试剂时除了解它的纯度外,必须了解它的物理性能,试剂的物理性能主要指熔点、沸点、比重、折光率、溶解度、易燃性、毒性及外形等数据。这些特性一般在试剂的标签上都有注明。-6-使用试剂的注意事项如下。1、使用易燃、易爆、有毒的试剂时,要特别注意安全,每次按需
14、要量从原包装容器中取出(固体试剂)或倾出(液体试剂)。试剂称量必须在清洁而干燥的器皿内进行。所取的试剂若有剩余,不得倒回原包装容器内,可放适当带盖的小容器中,并用标签注明。2、取固体试剂应使用玻璃、瓷或铂制药铲,严禁用刀子或钢铲取强碱性或酸性试剂。取液体试剂用清洁干燥的移液管,需要长时期使用若干液体试剂,最好每种试剂有专用移液管。取有毒液体或浓酸、浓碱时,绝不许用移液管以口吸的方式取出,应利用真空吸取或带有橡皮气球的移液管吸取或利用量筒取。在开启试剂的瓶塞之后,应将塞子放于清洁的地方或倒放。3、使用有毒物质、易挥发的有毒液体,以及易挥发的强酸、氨,应在排气通风橱内进行,应戴有护目镜及橡皮手套。
15、存放这类试剂时,应远离火源,并封闭于铁柜中。4、易吸水的试剂,不得开口存放,取出试剂后,应立即盖好塞子,必要时用石蜡熔封。见光发生变化的试剂应放棕色瓶内,置于暗处。在空气中能自燃的试剂应保存在盛有适当液体的密闭器中(如金属钠、钾放煤油中,黄磷放水中)。-7-第三节 实验部分 实验一 层析练习 层析法又称色谱法,色层法或层离法。它是近几十年迅速发展起来的一种分离方法,具有设备简单、分离效果好、快速等优点,在许多领域中都得到广泛应用。我们在对中草药进行分析研究时,层析法越来越成为必不可少的、基本的研究手段,因此我们必须熟练地掌握层析法。层析法按操作形式的不同可分为:薄层层析(TLC),纸层析(PC
16、)和柱层析(CC)。一、常用薄层板的制备(一)实验原理 羧甲基纤维素钠(CMCNa)和石膏(Gypsum,简称 G)均为制备层析板常用之粘合剂,前者为一大分子有机化合物,可溶于水,借助其分子间的作用力而起到粘结作用,使吸附剂在一玻璃片上成一坚固的薄层。后者则是利用熟石膏吸水后凝固的性质而使吸附剂粘结为一均匀、结实的薄层。(二)实验内容 1、硅胶羧甲基纤维素钠(CMC-Na)粘合板的制备:称取 CMCNa 0.8 克,溶于 100 毫升蒸馏水中,加热并充分搅拌至全溶。取上述溶液 37 毫升置研钵中,加入薄层层析用硅胶(200 目以上)15 克,研磨成匀浆,用药勺取一定量倒在薄板上并涂布均匀,然后
17、轻轻振动,使薄层面平整均匀,平放,待阴干后,于烘箱中 110烘半小时,进行活化,活化后的薄层置干燥器中备用。2、硅胶 G 粘合板的制备:称取硅胶G 5 克,加蒸馏水 15 毫升,研磨均匀后,取三分之一倾注在予先洗净晾干的玻璃板上,迅速振动玻璃板,使吸附剂薄层均匀平整,阴干后同上活化备用。注意:操作要迅速,以免因石膏吸水凝固而影响薄层的均匀性。3、硅胶的活度测定:-8-3.1 硅胶活度的测定:一般选用三种染料以薄层层析法进行。染料试样配方:二甲基黄、苏丹红、靛酚蓝各取 40mg 混溶于 100ml 苯中即可。操作:将上述混合液点于待测的硅胶 G 或硅胶 CMCN薄层上,以苯为展开剂,展开 10c
18、m(约 20mins),三种染料应明显分离。如果靛酚蓝的色斑接近于起始线,二甲基黄的色斑位于薄层的中间,苏丹红的色斑在靛酚蓝与二甲基黄的色斑之间,则可认为薄层板的活性符合通常使用的薄层要求。3.2 硅胶活度的毛细管测定法:操作:取 1.075cm 毛细管一支,将毛细管一端灼烧加热封闭。取1 个用于试剂瓶的滴帽,使吸附剂进入毛细管内,除去滴帽即可,(或采用测熔点法加入吸附剂)。再用吸管吸 1 滴苯在毛细管开口端(其目的是为了防止吸附剂从毛细管中掉下),切去毛细管的封闭端,从已被苯浸润的一端蘸取微量的 0.5%的染料苯溶液。然后将毛细管放入盛有几毫升苯的容器中,展开,计算 R值,从下表中查出吸附剂
19、的活度级别。硅胶活度与 Rf 值的关系 吸附剂 含水量%Rf 值 级别 硅胶 0 0.15 I 3 0.22 6 0.33 9 0.44 12 0.55 I 15 0.65 II 二、纸层析练习()实验原理 纸层祈又叫分配纸层析(PC),是利用滤纸本身吸附的水分作固定相,所选用的展开剂作为流动相,根据不同极性化合物在该两相中的分配系数不同,随着展开剂的不断移动,而将各化合物分离开。-9-(二)实验内容 1、点样:取 153 厘米中速新华滤纸一张,在距一端 2 厘米处用铅笔轻轻划一横线,作为起始线,在间隔 1 厘米处分别点上以下样品:1%D葡萄糖水液 1%L鼠李糖水液。展开剂:正丁醇醋酸水(4:
20、1:5,上层)显色剂:苯胺邻苯二甲酸试剂喷后于105110烤10分钟,糖显深浅不同的棕色斑点。支持剂:新华层析滤纸(中速,207cm)2、样 品:板蓝根注射液或 10%的板蓝根配成 5%乙醇溶液 对照品:精氨酸、亮氨酸、脯氨酸 1%的水溶液 展开剂:正丁醇:冰醋酸:水(4:1:1 或者 4:1:5 的上层液)显色剂:0.2%茚三酮乙醇溶液 操 作:取新华层析滤纸条,在距底边23cm处用铅笔画一条直线。并做四个等分点分别用毛细管点上适量样品或对照品溶液,待溶剂挥干后(可用电吹风吹干),将滤纸用细棉线悬吊在盛有展开剂的层析缸中,使滤纸下端与展开剂接触,上行法展开,至展开剂前沿离起始线15cm左右时
21、取出,并用铅笔画下前沿位置。热风吹去其上展开剂后,喷显色剂,再加热至100左右显色。如需长期保存,此时可再喷2%硫酸镍水溶液固色。计算精氨酸、脯氨酸和亮氨酸的R值。三、硅胶柱层析练习()实验原理 柱层析是中草药有效成分研究中的一种常用分离方法。许多结构相似而不能用一般的萃取,重结晶等方法分离的中草药成分,通过选择一定的吸附剂和洗脱剂,采用柱层析法均可得到满意的分离效果。常用的吸附剂有氧化铝、硅胶、聚酰胺、活性炭、淀粉硅藻土等,根据不同的化合物而选用不同-10-的吸附剂。本实验利用叶色素在硅胶柱上有不同的保留值,故其在柱上的迁移速率不同,选用层析用硅胶(100-140目)作吸附剂,利用干柱层析,
22、对叶绿素等色素类成分进行分离,效果良好。叶色素中含有-胡萝卜素、脱镁叶绿色素、叶黄素、叶绿素A、叶绿素B等化合物。利用硅胶干柱,选用适宜的洗脱剂,可使各组分分次流出。通过对各流出组分进行层析,合并,回收溶剂,而得到不同的叶色素部分。(二)实验内容 1、装置与条件:层析柱:玻璃柱 样 品:植物叶 吸附剂:层析硅胶 100-140目 洗脱剂:环己烷-乙酸乙酯 检 识:硅胶 G-CMC 板,展开剂同洗脱剂。显 色:紫外光下观察 2、装柱:常用装柱方法有两种,即干法和湿法,可根据不同情况选用。本实验采用干法装柱。(1)柱的选择和予处理:根据被分离样品的量及吸附剂的种类,选取一定大小的层析柱,用常水、去
23、污粉、常水、蒸馏水依次洗刷干净,使管壁不挂水珠,晾干备用。检查磨口号码是否对号,而后在转动活塞处涂少许凡士林,底部塞入松紧适宜的棉花,顶部装上 100毫升分液漏斗。(2)装柱:称取 l00140目层析硅胶 20克,通过玻璃漏斗倒入柱中,用两个橡皮塞轻轻对称敲击层析柱或将下口接抽气泵抽气,使吸附剂实而匀,上部平整。(3)加样:称取植物叶 5克,溶于 10毫升石油醚或乙酸乙酯中,碾磨至色素溶解。加入柱的上端,压上少量脱脂棉。将装有流脱剂的分液漏斗通过橡皮塞固定在柱的顶端,柱的出口处放一三角烧瓶进行收集。-11-3、洗脱与收集:先打开柱的下端活塞,再开启分液漏斗活塞,使洗脱剂流入柱中,向下浸润。在整
24、个浸润和洗脱过程中,栓顶液面必须高于吸附剂顶端 1 厘米以上。从开始洗脱到洗脱液流出,约需 0.5小时。用试管收集,每份 10 毫升,共收集 15 份,标明序号,薄层检识。流速控制 12 毫升分。4、检识与合并:在 1010 厘米硅胶 G 板的端 1.5厘米处用铅笔轻轻划一横线,每间隔 1 厘米处作一标记,下面标明序号。将收集的各流分和标准品按序在薄板上点祥。若洗脱液浓度太稀,可反复点样(每次点样后必须使溶剂挥干,才能再重复点)。直至能在紫外灯下观察到明显荧光斑点即可。然后放入盛有展开剂的标本缸内进行展开至一定距离,将其取出,挥干溶剂,首先在紫外灯下观察荧光,标出荧光位置与颜色,记录结果,合并
25、相同流分。四、氧化铝柱层析练习 1、装置与条件:层析柱:玻璃柱 样 品:0.5M FeCl3、CuCl2、Co(NO3)2混合液0.5ml 吸附剂:层析用中性氧化铝 洗脱剂:水 2、装柱:本实验采用干法装柱。(1)柱的选择和予处理:(2)装柱:(3)加样:3、洗脱与收集:4、结果:Fe3+棕色层、Cu2+浅蓝色层、Co2+淡紫色层-12-实验二 大黄中游离蒽醌的提取、分离与检识 大黄为泻下、健胃、清热、解毒的常用中药,品种繁多,质优者为寥科植物掌叶大黄(Rheum Palmatum L.),药用大黄(R.offIcinale Beill)和唐古特大黄(R.tanguticum Maxim.ex
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