天然药物化学复习总结.pptx
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1、一、基本概念天然药物化学;有效成分;有效部位;单体;有效部位群;一次代谢产物;二次代谢过程;正相色谱;反向色谱;苷化位移;苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、挥发油、生物碱的定义第1页/共69页天然药物化学天然药物化学:是一门运用现代科学理论与方法研究天:是一门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,研究内容包括各类天然然药物中化学成分的一门学科,研究内容包括各类天然产物的化学成分产物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分主要是生理活性成分或药效成分)的结构的结构类型,物理化学性质、提取分离方法,以及主要类型化类型,物理化学性质、提取分离方法,以及主要类型化学成分的鉴定和生物
2、合成途径等。其目的是探索安全高学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。定基础。单体:即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。有效成分:具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。有效部位:在天然药物化学中,常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分,称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。有效部位群:含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。第2页/共69页一次代谢产物一次代谢产物:糖、蛋白质、脂质、核酸等对
3、植物机体生命活动来说不可缺少的:糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。物质。二次代谢过程二次代谢过程:并非在所有的植物中都能发生,对维持植物生命活动来说又不起:并非在所有的植物中都能发生,对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。重要作用的过程。正相色谱:固定相极性大于流动相极性,用于分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等反相色谱:固定相极性小于流动相极性,用于分离脂溶性成分第3页/共69页 苷类又称配糖体(glycoside),是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。苷化位移:糖与醇(苷元)结合形成糖苷时,苷元的醇碳(糖
4、与醇(苷元)结合形成糖苷时,苷元的醇碳(“a a a a碳碳”)和它的邻)和它的邻位碳(位碳(bbbb碳碳)的化学位移值发生变化,糖的)的化学位移值发生变化,糖的端基碳端基碳的化学位移也发生改变,但与的化学位移也发生改变,但与糖苷键距离远的碳的化学位移值基本不发生变化。这样的化学位移值的改变称为糖苷键距离远的碳的化学位移值基本不发生变化。这样的化学位移值的改变称为苷化位移苷化位移第4页/共69页苯丙素是天然存在的一类含有一个或几个C6-C3基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等醌类化合物:是指分子内具有不饱和环二酮结构(醌式结构)或容易转变成这样结构的天然有机化合物。黄酮:指
5、两个苯环(A A环与B B环)通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物 萜类:凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合(C5H8)n 通式的衍生物均称为萜类化合物。第5页/共69页挥发油:又称精油,是一类具有芳香气味的油状液体的总称。生物碱:是含负氧态氮原子,存在于生物有机体中的环状化合物。第6页/共69页二、天然药物化学成分生物合成途径(一)乙酸-丙二酸(AA-MA)途径(脂肪酸类、酚类、醌类等)(二)甲戊二羟酸(MVA)途径(萜类、甾类)(三)桂皮酸及莽草酸途径(C6-C3、C6-C1、C6-C3-C6)(四)氨基酸途径(生物碱)(五)复合途径:许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。即分子
6、中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的A A环和B B环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生成,再在各种酶作用下生成黄酮。一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸-丙二酸途径。第7页/共69页三、化学成分的结构及分类(一)糖及苷类糖:单糖(五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲基五碳糖、支碳链糖、氨基糖、去氧糖、糖醛酸);低聚糖(寡糖);多糖(二)苯丙素类苯丙酸香豆素(简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类)木脂素(二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、四氢呋喃、马并双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂素);新木脂素;降木脂素,杂类木脂素第8页/共69页(三)醌类苯醌;萘醌;
7、菲醌;蒽醌蒽醌(大黄素型、茜草素型)蒽酚蒽酮衍生物,二蒽酮类衍生物(四)黄酮类(黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷-3-醇、黄烷-3、4-二醇等)(五)萜类单贴(链状、单环、双环、三环、罩酚酮、环烯醚萜等)倍半萜;二萜;二倍半萜,三萜,四萜等第9页/共69页(六)三萜四环三萜(达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型、楝烷型)dammarane第10页/共69页第11页/共69页五环三萜(齐墩果烷型(Oleananes)、乌苏烷型(Ursanes)、羽扇豆烷型(Lupanes)、木栓烷型(Fried
8、elanes)第12页/共69页(七)甾体及其苷类 强心苷(甲、乙型强心苷)第13页/共69页甾体皂苷(螺甾烷醇Spirostanols:C25为S构型、异螺甾烷醇Isospirostanols:C25为R构型、呋甾烷醇类furostanols:F环为开链式、变形螺甾烷醇类(pseudo-spirostanols):F环四 氢呋喃环)第14页/共69页(八)生物碱(有25种类型,常见氮杂环类生物碱基本母核类型:)吡咯pyrrole 四氢吡咯 咪唑 吡咯里西啶 吲哚里西啶 吲哚 第15页/共69页蒎啶 吡啶 吡嗪 莨菪烷 喹喏里西啶 嘌呤类 第16页/共69页噻嗪类 丫啶酮类 喹啉 异喹啉 第1
9、7页/共69页吗啡烷类 苄基异喹啉 原小檗碱型 小檗碱型 第18页/共69页黄酮类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物碱类结构式为重点,应记住。如:请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类型三萜的母核结构第19页/共69页四、天然药物化学成分在提取过程的状态及溶剂选择溶剂选择的依据:“相似者相溶”常见溶剂的极性:水(H2O)甲醇(MeOH)乙醇(EtOH)丙酮(Me2CO)正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯(EtOAc)乙醚(Et2O)氯仿(CHCl3)CH2Cl2 苯(C6H6)四氯化碳(CCl4)正己烷石油醚 水类还包括酸水、碱水;亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮
10、;第20页/共69页苷类:醇、水提(杀酶)苷元:有机溶剂(利用酶)苯丙素类:原形态(有机溶剂);成盐(水、弱碱水提)醌类:原形态(有机溶剂);成盐(水、碱水提)黄酮类:原形态(有机溶剂);成盐(水、碱水提)萜类:原形态(有机溶剂);成苷(水提)挥发油:有机溶剂、水蒸气蒸馏第21页/共69页三萜皂苷:中药有效成分,提苷(醇、水提)甾体皂苷:提苷元酶解后有机溶剂提生物碱:水或酸水(醇、酸水;碱化)-有机溶剂提溶剂法的分类:浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、超临界流体萃取、超声波提取技术等特殊成分的提取:水蒸气蒸馏法(挥发油等)升华法(樟脑、咖啡因等)第22页/共69页五、分离与精
11、制(一)根据物质溶解度差别进行分离1、利用温度不同引起溶解度的改变:结晶法和重结晶2、改变溶剂极性分离(醇/水法、水/醇法)3、酸碱沉淀法4、专属试剂沉淀法第23页/共69页(二)根据物质在两相中的分配比不同进行分离(萃取法、pH梯度萃取法、逆流分溶法、液-液萃取与纸色谱、液-液分配柱色谱、液滴逆流色谱、高速逆流色谱)纸色谱中的固定相是什么?第24页/共69页(三)根据物质吸附性差别进行分离(硅胶、氧化铝柱色谱、活性炭、聚酰胺柱色谱、大孔吸附树脂等)基团极性规律(P28表1-3)溶剂的极性大小可据介电常数的大小判定P29表1-5极性吸附剂(硅胶、氧化铝)特点:1.对极性物质亲和力强,极性强的溶
12、质优先吸附2.溶剂极性弱,吸附剂对溶质表现出强的吸附力,溶剂极性增强,吸附剂对溶质的吸附力减弱3.溶质被即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强的溶剂,又可被后者置换洗脱下来。4.非极性吸附剂(如活性炭则相反)第25页/共69页 硅胶、氧化铝柱色谱:二者均为最常用的 吸附剂。硅胶是一种中等极性的酸性吸附剂,适用于中性或酸性成分的层析。氧化铝有弱碱性,主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离,如生物碱、甾体、萜类等成分;对于生物碱类的分离颇为理想。但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。第26页/共69页请将化合物A、B与TLC中的1、2对应:SiO2 GF 254 板CHCl3:
13、MeOH 95:5改良碘化铋钾试剂喷雾第27页/共69页 吸附柱色谱用于物质分离的注意事项1.吸附剂的用量一般为试样量的30-60倍,试样极性小、难以分离者,可提高至100-200倍。吸附剂细的颗粒,分离效果好。2.硅胶、氧化铝吸附柱色谱,应尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解试样,以利试样在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。如试样在所选溶剂中不溶,可加极性较大溶剂溶解后,再用吸附剂吸收拌匀,60 加热挥尽溶剂,干燥研粉后再上柱。第28页/共69页3.洗脱用溶剂的极性宜逐步增加,但跳跃不能太大。混合溶剂中强极性溶剂的影响较大,不可随意将记性差别很大的两种溶剂混合在一起使用。4.为避免发生化学吸附,酸性物
14、质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝进行分离。分离酸性(碱性)物质时,洗脱溶剂中可加入适量乙酸(氨、吡啶、二乙胺),以防止拖尾、促进分离。5.吸附柱色谱也可用加压方式进行,溶剂系统可通过TLC进行筛选,一般TLC的Rf为0.2-0.3时为柱色谱分离该组分的最佳溶剂系统第29页/共69页聚酰胺柱色谱:其与化合物间主要为氢键吸附。主要用于酚类、醌类如蒽醌类、黄酮类、鞣质类等成分的分离。聚酰胺为高分子聚合物,不溶于水及常用有机溶剂,対碱稳定,对酸不稳定。吸附原理:酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基,酰胺键上游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。第30页/共69页聚酰胺在含水溶剂中对一般
15、化合物的吸附的规律:1.化合物中能形成氢键的基团(酚羟基、羧基、羰基)多,吸附强;2.能形成氢键的基团数目相同,处于对位和间位的吸附力强于邻位的。3.芳香环和双键多,吸附力强第31页/共69页 洗脱规律:与吸附规律正好相反,即吸附能力越强,越难洗脱(薄层Rf越小)“双重色谱”原理主要用于解释黄酮苷与苷元聚酰胺色谱现象 正相色谱 反相色谱聚酰胺:极性固定相(极性酰胺基团)非极性固定相(非极性脂肪链)洗脱剂:有机溶剂(氯仿-甲醇,极性小)含水溶剂(甲醇-水,极性大)先洗脱:游离黄酮(苷元,极性小)苷(极性大)(柱色谱分离)Rf值:苷元 苷 苷元 7或4-OH 其他位-OH 5-OHNaHCO3 +
16、-Na2CO3 +-NaOH +含COOH 含2个以上-羟基 含1个-羟基含2个以上-羟基 含1个-羟基可溶于Na2HCO3 可溶于Na2CO3 可溶于1%NaOH 可溶于5%NaOH1.蒽醌类2.黄酮类胍基季铵碱N-烷杂环脂肪胺芳香胺=N-芳杂环酰胺=吡咯,氮原子的杂化方式:SP3SP2SP;诱导效应(供电增强吸电减弱);诱导-场效应;共轭效应;空间效应;氢键效应3.生物碱类类第38页/共69页五、几组化合物(群)的化学或光谱方法鉴别(一)苷和苷元(二)2-羰基芳基四氢萘类木脂素和3-羰基芳基四氢萘类木脂素(三)蒽醌与蒽酮或蒽酚母核(对亚硝基二甲基苯胺反应)(四)苯、萘醌与蒽醌(无色亚甲蓝)
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