中药化学ppt课件

第一章,绪论,1,1.中药化学：是一门结合中医药基本理论和临床用药经验，运用化学的理论和方法及其现代科学理论和技术等研究中药化学成分的学科。2.中药化学的研究内容：3.中药化学在中药现代化及产业化中的作用4.研究概况与发展趋势,2,中药化学成分的一般研究方法,第二章,3,概念有效成分：具有生物活性或能起防病治病作用的单体化合物，能用结构式表示，并具有一定的物理常数。有效部位：具有生物活性的混合成分。无效成分：没有生物活性的成分。注：有效成分、无效成分的划分不是绝对的。,4,糖类苷类醌类香豆素类黄酮类萜类和挥发油,7.生物碱8.甾体类化合物9.三萜类化合物10.鞣质,一、中药化学成分简介,5,（一）溶剂提取法：根据被提取成分的溶解性能，选用合适的溶剂和方法来提取。作用原理,二、中药有效成分的提取方法,浸润、渗透溶解扩散、置换,6,溶剂的选择溶剂选择要点：相似相溶原则常用溶剂分类：水亲水性有机溶剂亲脂性有机溶剂溶剂极性由强到弱顺序：水甲醇乙醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚氯仿苯石油醚,二、中药有效成分的提取方法溶剂提取法,7,2.提取方法煎煮法浸渍法渗漉法回流提取法连续回流提取法,比较：1）溶剂用量回流法连续回流法2）提取时间：连续回流法回流法3）提取效率：连续回流法回流法,二、中药有效成分的提取方法溶剂提取法,8,（二）水蒸气蒸馏法用于提取能随水蒸气蒸馏而不被破坏的难溶于水的成分。常用于挥发油的提取。（三）升华法用于具有升华性质的中药化学成分提取。,二、中药有效成分的提取方法,9,4.接收器,1.水蒸汽发生器,2.蒸馏瓶,3.冷凝管,仪器装置,10,共水蒸馏,11,（四）超临界流体萃取法（SupercriticalFluidExtractionSFE)是一项利用超临界流体密度与液体相似、粘度与气体相近的性质对有效成分进行提取与分离的新技术。夹带剂：是为提高极性化合物的萃取率，在被萃取成分与超临界流体组成的二元系统中加入的第三组分，它可以改善原来溶质的溶解度。常用的有甲醇、乙醇、丙酮等。,二、中药有效成分的提取方法,12,（一）溶剂法酸碱溶剂法利用混合物中各组分酸碱性的不同进行分离。例：游离生物碱有羧基或酚羟基的酸性成分有内酯或内酰胺结构的成分具体操作：总提取物溶于亲脂性有机溶剂，用酸水、碱水分别萃取；总提取物溶于水，调pH后用有机溶剂萃取。,三、中药有效成分的分离精制方法,13,2.溶剂分配法（两相溶剂萃取法）利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。各成分分配系数相差越大，分离效果越好。分离极性较大的成分：选用正丁醇水分离中等极性的成分：选用乙酸乙酯水分离极性小的成分：选用氯仿（乙醚）水操作：混合物溶于水，依次用极性由小到大的有机溶剂萃取，分别回收有机溶剂。,三、中药有效成分的分离精制方法溶剂法,14,（二）沉淀法专属性试剂沉淀法雷式铵盐、胆甾醇、明胶等分级沉淀法在混合组分的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂，改变混合组分溶液中某些成分的溶解度，使其从溶液中析出。例：乙醇沉淀法3.盐析法在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐至一定浓度或饱和状态，使某些中药成分在水中溶解度降低而析出。,三、中药有效成分的分离精制方法沉淀法,15,（三）分馏法利用沸点不同的混合液体各组分在加热过程中产生高低不同的蒸气压而被分离的方法。（四）膜分离法包括反渗透、超滤、微滤、电渗析（五）结晶法利用混合物中各成分在溶剂中溶解度的显著差别而分离的方法。常用于固体物质的分离。,三、中药有效成分的分离精制方法,16,（六）色谱分离法1.吸附色谱常用吸附剂硅胶：极性微酸性吸附剂；表面硅醇基与化合物形成氢键产生吸附；适用于中性或酸性成分的分离。吸附力与含水量有关氧化铝：吸附力很强的极性吸附剂；主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离，如生物碱、萜类成分。活性炭：非极性吸附剂，主要用于分离水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类。聚酰胺：以氢键吸附作用为主，主要用于酚类、醌类如黄酮类、蒽醌类及鞣质类等成分的分离。,三、中药有效成分的分离精制方法,17,2.凝胶过滤色谱色谱原理：主要为分子筛作用，根据凝胶孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。分离结果：分子大的物质保留时间短，分子小的物质保留时间长。,三、中药有效成分的分离精制方法色谱分离法,18,3.离子交换色谱色谱原理：根据混合物中各成分解离度差异进行分离。常用离子交换剂有离子交换树脂、离子交换纤维素和离子交换凝胶。分离结果：解离度小的化合物先于解离度大的化合物洗脱。,三、中药有效成分的分离精制方法色谱分离法,19,4.大孔树脂色谱色谱原理：通过物理吸附有选择性地吸附有机物质而达到分离。大孔吸附树脂分类：可分为非极性（适宜分离极性小的成分）、中等极性（适宜分离极性较大的成分）与极性三类。分离结果：对于非极性的树脂，洗脱剂的极性越小，其洗脱能力越强。,三、中药有效成分的分离精制方法色谱分离法,20,5.分配色谱色谱原理：利用被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数的不同而达到分离。分类：正相分配色谱流动相极性固定相极性常用的固定相有氰基与氨基键合相，主要用于分离极性及中等极性的分子型物质。反相分配色谱流动相极性固定相极性常用的固定相有十八烷基硅烷（ODS）或C8键合相，主要用于分离非极性及中等极性的各类分子型物质。流动相常用甲醇水或乙腈水。,三、中药有效成分的分离精制方法色谱分离法,21,第三章,糖和苷类化合物,22,一、糖类化合物,单糖五碳糖：L-阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖等六碳糖：D-葡萄糖、D-果糖等去氧糖：L-鼠李糖、D-洋地黄毒糖等糖醛酸低聚糖(寡糖)：由29个单糖通过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。分类：按糖个数分为二糖、三糖、四糖等；,23,一、糖类化合物,多糖：由10个以上的单糖分子通过苷键聚合而成。一般无甜味，也无还原性。常见的植物多糖为淀粉和纤维素，在中药中通常作为杂质除去。纤维素的衍生物有多方面用途，如羧甲基纤维素钠（CMC-Na）可作为粘合剂。菌类多糖多具有抗肿瘤活性，例香姑多糖、灵芝多糖动物多糖如肝素、透明质酸、甲壳素等。,24,二、苷类化合物,（一）苷类的含义苷类又称甙类或配糖体，是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子联接而成的化合物。,X,R,苷原子：C、O、N、S,苷键：将二者连接起来的化学键,苷元：非糖的部分，常见的有黄酮，蒽醌等。,25,（二）苷类化合物的分类：根据生物体内的存在形式：分为原生苷（原存在于植物体内的苷）、次生苷（原生苷水解失去一部分糖后生成的苷）。根据苷元的结构：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷等。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。,二、苷类化合物,26,27,（三）苷类化合物的理化性质1、溶解性：苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。用不同极性的溶剂顺次提取药材时，在各提取部分都有发现苷类化合物的可能。碳苷无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小。,二、苷类化合物,28,酸催化水解：苷键易被稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸和甲酸等。反应的机理是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子，在水中溶剂化而成糖。有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。酸水解的易难顺序为：N-苷O-苷S-苷C-苷,2.苷键的裂解/水解,二、苷类化合物理化性质,29,酶催化水解优点:专属性高，条件温和。用酶水解苷键可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷键得到次生苷或低聚糖。含苷的中药通常含水解相应苷的酶碱催化水解氧化开裂反应乙酰解反应,二、苷类化合物理化性质,30,提取原生苷：先要设法抑制或破坏酶的活性，常用的方法是采用甲醇、乙醇或沸水提取，在提取过程中要尽量避免与酸或碱接触。提取次生苷：利用酶的活性，使原生苷被酶水解失去部分糖生成次生苷。提取前将药材粗粉加适量水拌匀，加热至35左右保持2448小时，再用有机溶剂（醇、苯、氯仿、石油醚）进行提取。提取苷元：先将中药用酸水解，使苷水解生成苷元，水解液中和至中性然后用极性小的溶剂提取。,三、苷类的提取与分离,31,流程图,三、苷类的提取与分离,32,1、-萘酚浓硫酸反应（Molish反应）现象：两液层界面呈现紫红色环适用于：单糖、低聚糖、多糖和苷类，可用于区别苷和苷元。2、碱性酒石酸铜（Fehling）反应现象：产生砖红色氧化亚铜沉淀适用于：单糖、还原性低聚糖3、氨性硝酸银（Tollens）反应主要用于检识还原糖4、色谱检识薄层色谱或纸色谱，常用含水的溶剂系统为展开剂，常用显色剂有苯胺邻苯二甲酸试剂、三苯四氮盐试剂等。,四、糖和苷类的检识,33,醌类化合物Quinonoid,第四章,34,（一）苯醌类（benzoquinones)有邻苯醌和对苯醌两种天然的多为对苯醌常见的取代基为-OH，-OMe，-Me和烷基等对苯醌邻苯醌中草药中含有对醌衍生物的种类不多。,一、结构与分类,35,（二）萘醌（naphthoquinones)基本母核：苯骈苯醌有三种可能结构，但天然的萘醌仅有-萘醌中药中的萘醌多带有羟基，多呈橙色至黄色。一些化合物具有较强的生理活性。,一、结构与分类,36,（三）菲醌基本母核：萘（或氢化萘）骈合邻苯醌或对苯醌中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物，包括邻菲醌和对菲醌两种。,一、结构与分类,37,（四）蒽醌(anthraquinones),一、结构与分类,具有下列基本母核的化合物称蒽醌类化合物,1、4、5、8为位，2、3、6、7为位，9、10位为中位。,38,天然蒽醌类成分多在位有羟基或甲氧基取代，在位多有一个甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基取代。可呈游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。1.羟基蒽醌根据羟基在蒽醌母核上的分布状况不同，将羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜素型。,一、结构与分类蒽醌,39,大黄素型：羟基分布于两侧苯环上，多呈黄色。许多重要的中药如大黄、决明中有致泻作用的1，8-二羟基蒽醌衍生物均属于这一类型。,一、结构与分类蒽醌,40,茜素型：羟基分布于一侧苯环上，颜色较深，多呈橙黄色至橙红色。种类较少，最重要的中药是茜草。茜草的根能止血、活血，主治咳嗽、痰中带痰以及风湿性关节炎。从茜草根分离得到茜草素及其苷等多种蒽衍生物。,一、结构与分类蒽醌,41,2.蒽酚和蒽酮衍生物蒽醌在酸性条件被还原，生成蒽酚及其互变异构体蒽酮。蒽酚或蒽酮的一些羟基衍生物可以游离态或结合成苷类存在于一些植物性泻药中，往往是和相应的羟基蒽醌衍生物共存。一般含量比较少，因为这类成分可以缓缓被氧化成蒽醌类成分，故该类衍生物一般存在于新鲜植物中。,一、结构与分类蒽醌,42,3.二蒽酮类可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分为中位连接(C10-C10)和位(C1-C1或C4-C4)相连。这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的番泻苷A,B,C,D.,一、结构与分类蒽醌,43,4.二蒽醌类,由两分子蒽醌通过两侧苯环脱氢聚合而成的化合物,天精,一、结构与分类蒽醌,44,（一）物理性质1性状：2升华性及挥发性：游离蒽醌具有升华性，常压下加热可升华而不分解。如：大黄酚与大黄酚甲醚的升华温度在124C芦荟大黄素185C大黄素206C大黄酸210C一般升华温度随酸度的增强而升高小分子的苯醌和萘醌类化合物具有挥发性，可随水蒸气蒸馏，与糖缩合成苷后，则不具有挥发性。,二、醌类化合物的理化性质,45,二、醌类化合物的理化性质,3溶解性：苷元：通常可（易）溶于苯、乙醚、氯仿，在碱性有机溶剂如吡啶、N-二甲基甲酰胺中溶解度也较大，可溶于丙酮、甲醇及乙醇，不溶或难溶于水。蒽苷：极性较大，易溶于甲醇及乙醇，也能溶解于水，在热水中更易溶解，但在冷水中溶解度较小，几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等溶剂。蒽醌的碳苷：在水中的溶解度很小，难溶于亲脂性有机溶剂而易溶于吡啶中。,46,（二）化学性质1.酸性：酚羟基，酸性取代基醌类化合物因分子中酚羟基的数目及位置不同，酸性强弱有一定差别。酚羟基的数目增加，酸性增加.带羧基者酸性强于不带羧基者，可溶于NaHCO3水液中。-酚羟基-酚羟基-羟基蒽醌能溶于Na2CO3溶液中。-羟基的酸性很弱，不及碳酸第二步解离的酸性，因此不能溶解于NaHCO3和Na2CO3溶液中，只能溶于NaOH水溶液中。,二、醌类化合物的理化性质,47,游离蒽醌的酸性强弱顺序为：含COOH可溶于NaHCO3含2个以上-羟基含1个-羟基可溶于Na2CO3含2个以上-羟基可溶于1%NaOH含1个-羟基可溶于5%NaOH,二、醌类化合物的理化性质,48,颜色反应Feigl反应醌的通性，所有具醌核的化合物均可反应。见书78页无色亚甲蓝显色反应-可区别蒽醌与苯醌、萘醌。苯醌和萘醌因醌核上有活泼质子，可反应，而蒽醌无。碱液显色反应该反应是检识中药中羟基蒽醌类成分存在的最常用的方法之一。对羟基蒽醌的结构判定也有一定的辅助作用。羟基蒽醌与碱的反应称Borntragers反应见书79页。,二、醌类化合物的理化性质,49,0.1g中药粉末,10%H2SO45ml，加热210min，趁热过滤,滤液,放冷，加2ml乙醚振摇,乙醚层,酸水层,5%NaOH振摇,乙醚层（无色）,水层,红色：示含羟基蒽醌,黄色棕红色红色：示含部分还原型蒽衍生物,50,（4）与金属离子的反应-有-酚羟基或邻二酚羟基可与Pb2，Mg2离子形成有色络合物，常用0.5醋酸镁的乙醇溶液。（5）对亚硝基二甲基苯胺反应：羟基蒽酮类化合物，尤其是1,8-二羟基蒽酮衍生物，当9位或10位未取代时，能与0.1%的对亚硝基二甲苯胺的吡啶溶液反应而呈绿色、蓝色。本反应不受蒽醌类、黄酮类、香豆素类、糖类及酚类的干扰。,二、醌类化合物的理化性质,51,（一）醌类化合物提取:1.有机溶剂提取法：一般选用甲醇或乙醇为溶剂2.碱提酸沉法：用于提取具有游离酚羟基的醌类化合物3.水蒸气蒸馏法：适用于分子量小的具有挥发性的苯醌和萘醌类化合物,三、醌类化合物的提取与分离,52,（二）醌类化合物的分离：1.蒽醌苷与游离蒽醌的分离2.游离蒽醌的分离：梯度pH萃取法或层析法梯度pH萃取法是分离游离蒽醌的经典方法(82页)局限性性质相似，酸性差别不大的混合物不适用色谱法在蒽醌苷元分离中的应用：一般先用如梯度pH萃取进行初步分离，再结合柱色谱法或制备性TLC法作进一步的分离，多用硅胶吸附色谱，而氧化铝一般不用，也常用聚酰胺作为柱色谱的填料。,三、醌类化合物的提取与分离,53,3.蒽醌苷的分离：因水溶性较大，分离精制困难，不易得到纯品。一般先用铅盐法或溶剂法除去大部分杂质，制得较纯的总苷后，再进一步用聚酰胺、硅胶或葡聚糖凝胶柱色谱反复分离纯化。硅胶柱色谱：选用极性大的洗脱剂，如氯仿-甲醇，乙酸乙酯-甲醇混合溶剂聚酰胺柱色谱：适用含酚羟基的蒽醌苷分离常用洗脱剂是含水甲醇或乙醇，浓度由低到高葡聚糖凝胶柱色谱,三、醌类化合物的提取与分离,54,55,理化检识鉴定苯醌、萘醌：Feigl反应，无色亚甲蓝显色反应鉴定羟基蒽醌：碱液反应（Borntragers反应）鉴定蒽酮：对亚硝基二甲苯胺反应2.色谱检识薄层色谱和纸色谱：显色剂常用0.5%醋酸镁甲醇溶液或1%2的氢氧化钠（氢氧化钾）溶液。,四、醌类化合物的检识,56,中药大黄中游离蒽醌的提取分离课本95页,五、实例,57,苯丙素类Phenylpropanoids,第五章,58,苯丙素类是指基本母核具有C6-C3单元的天然有机化合物。常见的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素和木质素等。,一、概述,59,香豆素是具有苯骈-吡喃酮母核的一类化合物的总称，在结构上可看作顺式邻羟基桂皮酸失水而成的内酯。在植物体内，香豆素类化合物常常以游离状态或与糖结合成苷的形式存在，大多存在于植物的花、叶、茎和果中，通常以幼嫩的叶芽中含量较高。,二、香豆素类,60,香豆素,苯骈-吡喃酮环上有无取代7-羟基与6、8-异戊烯基成环情况,简单香豆素,环合、降解,环合、不降解,呋喃香豆素,吡喃香豆素,其他香豆素,二、香豆素类的结构分类,61,香豆素结构分类及代表化合物,类型（基本母核）,代表化合物,简单香豆素（仅苯环一侧有取代基）,伞形花内酯（7OH香豆素）瑞香内酯(7、8二OH香豆素)七叶内酯(6、7二OH香豆素)七叶苷(7OH，6-O-葡萄糖苷)滨蒿内酯(6、7二OCH3香豆素)蛇床子素（7-OCH3，8-异戊烯基香豆素）,62,角型（7、8-呋喃）香豆素,补故脂内酯（母核结构）佛手苷内酯（5-OCH3）花椒毒内酯（8-OCH3）欧前胡内酯（8-异戊烯氧基）紫花前胡内酯（未降解的二氢香豆素）,当归素（白芷内酯，母核结构）虎耳草素(5、6-二OCH3)异佛手苷内酯（5-OCH3）,呋喃香豆素线型（6、7-呋喃）香豆素,63,吡喃香豆素线型（6、7-吡喃）香豆素,角型（7、8-吡喃）香豆素,紫花前胡醇,白花前胡丙素,其他香豆素-吡喃酮环上有取代香豆素二聚体、三聚体异香豆素,茵陈内酯,64,三、香豆素类的理化性质,（一）性状游离香豆素：多为无色结晶性物质；分子量小的具芳香气味、挥发性及升升华性香豆素苷：一般呈粉末或晶体状无挥发性及升华性（二）溶解性具有苷溶解性的一般规律。但游离香豆素（分子量小）可溶于沸水，难溶于冷水。,65,（三）内酯环的性质（碱水解）,长时间加热,香豆素顺邻羟基桂皮酸盐反邻羟基桂皮酸盐（S水小）（S水大）（加酸不可逆）,应用：碱溶酸沉法提取香豆素注意：加热时间不宜太长不能与浓碱共沸（裂解酚类或酚酸）侧链有酯键的不宜（碱水解）,66,（四）显色反应1、内酯环的检识反应-异羟肟酸铁反应碱性条件下，香豆素内酯开环，并与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，再在酸性条件下与三价铁离子络合成盐而显红色。,67,2、酚羟基的检识反应具有酚羟基，可与FeCl3试剂产生颜色反应；3、若酚羟基的对位未被取代，或6-位上没有取代，其内酯环碱化开环后，可与Gibbs试剂、Emerson试剂反应。Gibbs反应：符合以上条件的香豆素乙醇溶液在弱碱条件下，2,6-二氯(溴）醌氯亚胺试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成蓝色化合物。,蓝色,68,Emerson反应：符合以上条件的香豆素的碱性溶液中，加入2%的4-氨替比林和8%的铁氰化钾试剂与酚羟基对位活泼氢缩合成红色化合物。,69,一般利用香豆素的溶解性、挥发性及具有内酯结构的性质进行提取分离。提取1、溶剂提取法：2、水蒸气蒸馏法：适用于具有挥发性的小分子游离香豆素类化合物。3、碱溶酸沉法：香豆素类化合物多呈中性或弱酸性，所以常与中性、弱酸性杂质混在一起。可利用内酯遇碱能开环溶解，加酸又环合沉淀的特性加以分离。,四、香豆素类的提取分离,70,分离常用柱色谱制备薄层色谱高效液相色谱分离实例（113页）,四、香豆素类的提取分离,71,荧光：7-羟基香豆素有强烈的蓝色荧光，在可见光下也能看到。显色反应色谱检识常用薄层色谱，硅胶作为吸附剂显色用紫外光或喷异羟肟酸铁试剂,五、香豆素类的检识,72,定义：木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物（即C6-C3单体）聚合而成的天然化合物，多数呈游离状态，少数与糖结合成苷而主要存在于植物的木部和树脂中。含木脂素类成分的常用中药：五味子、连翘、厚朴、细辛等。,五、木脂素类,73,第六章,黄酮类化合物flavonoids,74,一、含义,经典的含义：基本母核为2苯基色原酮的一类化合物，称为黄酮类化合物。由于此类化合物为黄色，4位具有酮式羰基，故称黄酮类化合物。,色原酮,黄酮（2-苯基色原酮）,75,现代的含义：凡两个苯环（A环、B环）通过三碳链相互联结而成的一类成分称为黄酮类化合物。,有黄色的(绝大多数)，也有淡黄色的、白色的;结构中有酮式羰基，也有无羰基的；有苯环在2位的及苯环在3位的。,C6-C3-C6,76,二、结构分类,C6-C3-C6结构（黄酮）依：3-位羟基取代与否三碳链是否构成环三碳链的氧化程度B-环连接位置(2、3-位),77,黄酮、黄酮醇类,C3位有羟基为黄酮醇,黄酮,黄酮醇,78,芹菜素,山奈酚,槲皮素,木犀草素,79,二氢黄酮、二氢黄酮醇类,二氢黄酮,二氢黄酮醇,C2与C3位间的双键被氢化,80,杜鹃素,二氢槲皮素,橙皮素,81,异黄酮类,异黄酮,二氢异黄酮,82,金雀花异黄素,鱼藤酮,83,双黄酮类由两分子黄酮衍生物聚合生成的二聚物。,银杏素,84,查尔酮类,查尔酮,二氢查尔酮,85,补骨脂乙素：具有明显的扩张冠状动脉、增强心肌收缩力的作用。,蔷薇科梨属植物根皮和苹果种仁中含有的梨根苷,86,OH,H+,查尔酮,二氢黄酮,87,花色素类(花青素）花色素类成分的碳4位无CO，以矢车菊素及其苷等为常见。,飞燕草苷元,88,黄烷-3-醇类,（+）儿茶素,89,黄烷-3，4-二醇,无色飞燕草素,90,三、黄酮类化合物的理化性质,1、形态：多为结晶形固体，少数为无定形粉末2、颜色：多为黄色交叉共轭体系（电子转移、重排，共轭增强，产生颜色的基础）助色团（给系统提供电子，使颜色加深，尤其7，4-位，辅助作用）,91,3、溶解性,水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿乙醚稀碱水游离黄酮-+（酚羟基),水甲醇乙醇乙酸乙酯氯仿乙醚稀碱水+-+,黄酮苷(亲水性),92,4、酸性,酸性来源影响酚羟基（数目、位置）酸性规律：酚羟基数目越多，酸性越强。7，4-OH酸性强于其他位置羟基的酸性（处于羰基对位，羰基的共轭诱导）。5-OH酸性最弱（处于羰基邻位，形成分子内氢键）。,93,7，4-OH7或4-OH其他位-OH5-OHNaHCO3+-Na2CO3+-0.2%NaOH+-4%NaOH+,应用,pH梯度法分离（游离黄酮）,酸性规律,94,5、碱性黄酮类化合物分子中-吡喃酮环上的1-位氧原子，因有未共用的电子对，故表现微弱的碱性，可与强无机酸，如浓硫酸、盐酸等生成（金羊）盐，但生成的（金羊）盐不稳定，加水可分解。,95,6、显色反应1）盐酸-镁粉（或锌粉）反应：多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红紫红色，少数显紫蓝色。查耳酮、橙酮、儿茶素类不显色。异黄酮类一般不显色。2）四氢硼钠（钾）反应：NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂。与二氢黄酮类化合物产生红紫色。其它黄酮类化合物均不显色。3）铝盐：生成的络合物多为黄色（max=415nm），并有荧光，可用于定性及定量分析。常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。,96,4）铅盐：常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，碱式醋酸铅反应能力更强，可生成黄红色沉淀。5）锆盐枸橼酸：多用2%二氯氧化锆（ZrOCl2）甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-或5-OH存在时，均可反应生成黄色的锆络合物。3-OH，4-酮基络合物的稳定性5-OH，4-酮基络合物（仅二氢黄酮醇除外）。当反应液中接着加入枸橼酸后，5-羟基黄酮的黄色溶液显著褪色，而3-羟基黄酮溶液仍呈鲜黄色（锆枸橼酸反应）。,97,6）镁盐：二氢黄酮、二氢黄酮醇类与醋酸镁的甲醇溶液，加热可显天蓝色荧光，若具有C5-OH，色泽更为明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类等则显黄橙黄褐色。7）氯化锶（SrCl2）：在氨性甲醇溶液中，可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色棕色乃至黑色沉淀。8）三氯化铁反应：多数黄酮类化合物因分子中含有游离酚羟基，与三氯化铁水溶液或醇溶液可产生正反应，呈现颜色；当含有氢键缔合的酚羟基时，颜色更明显。,98,9）硼酸显色反应：在无机酸或有机酸存在条件下，5-羟基黄酮及2-羟基查耳酮可与硼酸反应，呈亮黄色。10）碱性试剂显色反应：在日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用氨蒸气和其他碱性试剂处理后颜色变深的情况。当分子中有邻二酚羟基取代或3,4-二羟基取代时，在碱液中很快氧化，最后生成绿棕色沉淀。,99,（一）提取1.乙醇或甲醇提取乙醇或甲醇是最常用的黄酮类化合物提取溶剂。高浓度的醇（如9095）适宜于提取苷元。60左右浓度的醇适宜于提取苷类。提取的次数一般是24次。提取方法：加热回流法或冷浸法。2.热水提取仅用于提取苷类，因提取出的杂质较多，故不常用。,四、黄酮类化合物的提取与分离,100,3.碱性水溶液或碱性稀醇溶液提取可用碱性水溶液（如碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙等水溶液）或碱性稀醇溶液（如50乙醇）浸出。用碱性溶剂提取时，所用的碱浓度不宜过高，以免在强碱下加热时破坏黄酮类化合物结构。当有邻二酚羟基存在时，应加硼酸保护。,四、黄酮类化合物的提取与分离,101,例：从槐米中提取芦丁槐米（槐树SophorajaponicaL.花蕾）加约6倍量水，煮沸，在搅拌下缓缓加入石灰乳至pH89，在此pH条件下微沸2030分钟，趁热油滤，残渣同上再加4倍水煎1次，趁热抽滤。合并滤液在6070下，用浓盐酸调至pH为5，搅匀，静置24小时，抽滤。沉淀物水洗至中性，60干燥得芦丁粗品，于水中重结晶，7080干燥得芦丁纯品。,四、黄酮类化合物的提取与分离,102,（二）分离1、利用酸性强弱不同进行分离pH梯度萃取梯度pH萃取法适合于酸性强弱不同的黄酮苷元的分离。根据黄酮类苷元酚羟基数目及位置不同其酸性强弱也不同的性质，可以将混合物溶于有机溶剂（如乙醚）后，依次用5%NaHCO3、5%Na2CO3、0.2%NaOH及4%NaOH水溶液萃取，来达到分离的目的。,四、黄酮类化合物的提取与分离,103,中药提取物,乙醚溶解,乙醚液,5NaHCO3萃取,碱水液（7,4-二羟基黄酮）,乙醚液,乙醚液,乙醚液,乙醚液含中性或碱性成分,5Na2CO3萃取,0.2NaOH萃取,4NaOH萃取,碱水液（7-或4-羟基黄酮）,碱水液（一般羟基黄酮）,碱水液（5-羟基黄酮）,104,四、黄酮类化合物的提取与分离,2、柱色谱法2.1硅胶柱色谱：此法应用范围最广，主要适于分离异黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇及高度甲基化（或乙酰化）的黄酮及黄酮醇类。少数情况下，在加水去活化后也可用于分离极性较大的化合物，如多羟基黄酮醇及其甙类等。,105,2.2聚酰胺柱色谱分离法,原理：氢键吸附（酰胺基与酚羟基、醌类化合物结合形成氢键，产生吸附）吸附规律：与黄酮类化合物酚羟基的数目及位置等有关。酚羟基数目越多，吸附能力越强。,四、黄酮类化合物的提取与分离,106,酚羟基数目相同的情况下，酚羟基所处的位置易于形成分子内氢键，吸附能力减弱。,槲皮素,3-OH或5-OH黄酮的吸附力小于其他位置-OH黄酮；邻二酚羟基黄酮的吸附力弱于间位或对位酚羟基黄酮,107,分子内芳香化程度越高，共轭双键越多，吸附力越强。例：查耳酮二氢黄酮,当苷元相同时，被吸附的强弱顺序为：苷元单糖苷二糖苷三糖苷例：在聚酰胺薄层上，吸附力槲皮素芸香苷（芦丁）,与介质的关系：吸附力水（中）甲醇、乙醇（浓度由低到高）碱性溶剂相反，溶剂在聚酰胺柱上对黄酮类化合物洗脱能力顺序为：水（中）甲醇、乙醇（浓度由低到高）碱性溶剂,108,1、理化检识：各种显色反应2、色谱检识1）薄层色谱法硅胶薄层：对弱极性黄酮类化合物的鉴定较好。化合物极性大，被吸附能力强，则Rf值越小。聚酰胺薄层：主要分离含游离酚羟基的黄酮类化合物及其苷。含酚羟基越多，被吸附越强，则Rf值越小。2）纸色谱法：常采用双向展开，一向为醇性展开剂，另一向为水性展开剂。3）显色剂：12三氯化铝；1三氯化铁,五、黄酮类化合物的检识,109,生物碱alkaloids,110,1、生物碱的含义是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物。大多数有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多数具有碱性，可以和酸成盐；大都具有特殊而显著的生理活性。生物体内普遍存在在的含氮有机化合物，氨基酸、蛋白质、核酸、及某些含氮维生素除外。,一、概述,111,2、生物碱的分布,在植物的各部位都有分布，主要存在于植物的根皮、树皮及种子中。例黄柏、马钱子植物体内生物碱的含量差别很大。含量受生长季节和环境的影响。例麻黄在科属亲缘关系相近的植物中，含有的生物碱往往有相似的化学结构。同一植物体内的生物碱，往往是多种生物碱共存，而且母核结构相似。（其混合物称为总生物碱）,112,多数以盐的形式存在（以有机酸盐为主，少数为无机酸盐）；少数以游离形式存在（主要是一些碱性极弱的生物碱，如酰胺类生物碱）；其他尚有以酯、苷及NO化合物的形式存在（乌头碱、氧化苦参碱）,3、生物碱的存在形式,113,1、性状元素组成：C、H、N（绝大多数含氧，个别含其他元素，如Cl、S）。结晶（多数）形状无定型粉末（少数）液体（小分子且无氧原子，或氧原子以酯键存在）有一定的熔点或沸点熔点有的为分解点多数有苦味，少数有其他味觉，如甜味。其他挥发性（液体生物碱如烟碱、槟榔碱；麻黄碱）升华性（少数小分子固体生物碱如麻黄碱、咖啡因等）白色或无色透明体（少数有颜色。）,二、生物碱的理化性质,114,2、旋光性生物碱结构中有手性碳原子或手性分子，则具有旋光性。手性碳原子的构型影响生物碱旋光性的因素熔剂PH测定时的浓度温度生物碱的生理活性与其旋光性有关，一般左旋体的生理活性比右旋体强。,二、生物碱的理化性质,115,3、溶解性,亲脂性：大多数叔胺碱和仲胺碱属此类(数量多，易溶于低极性有机溶剂，可溶于极性较大的有机溶剂，难游离生物碱溶或不溶水。)水溶性：主要指季胺碱；结构中有NO配位键的生物碱(数量少，易溶于水、酸水和碱水，可溶极性大的有机溶剂。不溶低极性有机溶剂。)生物碱盐的溶解度和与其成盐的酸有关含氧酸（硫酸、磷酸等）无机酸卤代酸（盐酸、氢溴酸、氢碘酸）生物碱盐小分子有机酸有机酸大分子有机酸,二、生物碱的理化性质,116,4、碱性碱性来源根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸；能接受质子的分子或离子都是碱。生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能接受质子而使生物碱显碱性。能使红色石蕊试纸变色，能与酸结合成盐。碱性强度表示方法：多用碱的共轭酸的电离指数（pKa）表示，即对于碱性化合物，pKa值大，碱性强；对于酸性化合物，pKa值大，酸性弱。一般认为pKa11为强碱，pKa711为中强碱，pKa27为弱碱，pKa2为极弱碱。,二、生物碱的理化性质,二、生物碱的理化性质,117,4、碱性生物碱碱性强弱与分子结构的关系季胺碱的羟基以负离子形式存在，类似无机碱，pKa在11.5以上。氮原子的杂化方式和碱性的关系氮原子的价电子在形成有机胺分子时的杂化轨道有三种形式，即sp3、sp2、sp，在这三种杂化方式中，随P电子成分的减少，则碱性减弱。因此，不同杂化轨道碱性强弱顺序是：sp3（CN之间为单键）sp2（CN之间为双键）sp（CN之间为三键）,118,诱导效应：氮原子上的电子云密度受其附近取代基性质的影响。供电子基使电子云密度增加，碱性增强。（如烷基等）取代基的影响吸电子基使电子云密度减少，碱性降低。（如芳环、酰基、酯酰基、醚基、羟基、双键）,119,120,4、碱性共轭效应：氮原子的孤电子对与具有-电子的基团相连接时，由于形成-共轭，使该氮原子的碱性减弱。苯胺型：氮原子的孤电子对与苯环-电子形成-共轭酰胺型：酰胺中的氮原子与羰基形成-共轭，使其碱性极弱,pKa(N3)7.88pKa(N1)1.76,121,4、碱性空间效应与碱性的关系如东莨菪碱的碱性（pKa7.50）比莨菪碱的碱性（pKa9.65）弱，既是由于东莨菪碱分子中氮原子附近6、7位氧桥的空间位阻作用。,东莨菪碱,莨菪碱,122,4、碱性分子内氢键与碱性的关系生物碱孤电子对接受质子生成共轭酸，如N附近存在羟基、羰基等取代基，则可与共轭酸形成分子内氢键，增加该共轭酸的稳定性，从而增强生物碱的碱性。,分析生物碱碱性强弱时，应综合考虑，因为上述影响因素不是单一存在的。一般诱导效应与共轭效应共存时，共轭效应的影响大；空间效应与诱导效应共存时，空间效应的影响大。,123,5、生物碱的沉淀反应,大多数生物碱能和某些试剂生成难溶于水的复盐或分子络合物等，称为生物碱的沉淀反应，所用的试剂称生物碱沉淀试剂。,碘化物复盐,大分子酸,生物碱的沉淀反应一般在酸水或酸性稀醇溶液中进行，苦味酸试剂和三硝基间苯二酚试剂可在中性条件下进行。为了避免假阳性反应，反应前先将样品酸性水溶液进行净化处理。有些生物碱与生物碱的沉淀试剂不反应，如麻黄碱、咖啡碱等与碘化铋钾不反应，故进行沉淀反应一般采用3种以上试剂进行。,雷氏铵盐,生物碱沉淀试剂类型,二、生物碱的理化性质,124,6、生物碱的检识显色反应,二、生物碱的理化性质,125,7、生物碱的检识色谱检识：硅胶薄层色谱吸附TLC氧化铝薄层色谱薄层色谱的显色剂，大多数用改良碘化铋钾试剂，显橘红色。游离生物碱：甲酰胺为固定相，固定相饱和的有机溶剂为展开剂PC色谱生物碱盐：滤纸中的水为固定相，BAW系统为展开剂。PC的显色剂与PLC相同，但含硫酸的试剂不适用。,二、生物碱的理化性质,126,提取（一）总生物碱的提取植物中生物碱的性质和存在状态决定提取方法。常用提取方法：水蒸气蒸馏法：用于具有挥发性的生物碱，如麻黄碱及液体生物碱。升华法：用于具有升华性的生物碱，如咖啡因。溶剂法：用于大多数生物碱。主要介绍溶剂提取法,三、生物碱的提取和分离,127,三、生物碱的提取和分离,1.水或酸水提取法原理：利用生物碱盐易溶于水，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂的溶解性能，用水进行提取。用酸水提取可使生物碱都以盐的形式被提出，提高提取率。常用的酸：0.51的乙酸、硫酸、盐酸或酒石酸等。提取方法：浸渍法、渗漉法、煎煮法。此方法的缺点是提取液体积大，浓缩困难，水溶性杂质多。,128,三、生物碱的提取和分离,2.醇类溶剂提取法原理：游离生物碱及其盐一般都能溶于乙醇和甲醇。提取方法：浸渍法、渗漉法、加热回流（连续回流）提取法。此方法的缺点是含有大量脂溶性杂质。,129,三、生物碱的提取和分离,3.亲脂性有机溶剂提取法原理：利用游离生物碱易溶于低极性有机溶剂，进行提取。提取方法：冷浸法、加热回流（连续回流）提取法。此方法的特点是提取前需用碱碱化。只能提取亲脂性生物碱，亲水性生物碱不被提出。杂质少，易于进一步纯化。毒性大，易燃易爆。,130,三、生物碱的提取和分离,1.离子交换树脂法酸水或醇提取液通过强酸型阳离子交换树脂树脂柱流出液（非碱性物质）方法一方法二氨液碱化树脂碱液洗脱晾干后，亲脂性有机溶剂提取亲水性总生物碱亲脂性总生物碱,（二）亲脂性总碱的制备,131,三、生物碱的提取和分离,2.有机溶剂萃取法酸水提取液碱化，亲脂性有机溶剂萃取有机溶剂层碱水层浓缩总生物碱,132,三、生物碱的提取和分离,3.沉淀法,酸水提取液,碱化,（生物碱盐）,（游离生物碱）,碱水液,沉淀析出亲脂性生物碱,133,三、生物碱的提取和分离,（三）水溶性生物碱总碱的制备雷氏铵盐沉淀法,雷氏铵盐溶液,提取液（弱酸性）,生物碱雷氏盐,溶于丙酮，加硫酸银饱和溶液,生物碱硫酸盐,计算量氯化钡,生物碱盐酸盐,134,三、生物碱的提取和分离,分离（一）总生物碱的初步分离,135,三、生物碱的提取和分离,分离（二）生物碱单体的分离1、利用生物碱碱性的差异进行分离,即在不同pH条件下进行分离pH梯度法，有两种操作：方法1总生物碱/酸水溶解用碱调节PH由低到高每调一次用氯仿萃取一次氯仿液氯仿液氯仿液氯仿液PH值：低高得到的生物碱碱度：弱强,136,三、生物碱的提取和分离,方法2总生物碱/氯仿溶解用不同pH缓冲酸溶液依次萃取缓冲液缓冲液缓冲液缓冲液PH值：高低得到的生物碱碱度：强弱,采用pH梯度法分离前，通常先用多缓冲纸色谱法对总碱中各生物碱的碱度强弱作初步了解，据此调节pH值。,137,三、生物碱的提取和分离,2、利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行分离生物碱以及生物碱盐在不同溶液的溶解度存在明显的差异，可用于分离。如：氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物，极性稍大，不溶于乙醚。而苦参碱溶于乙醚，于两者的氯仿液中加入乙醚，氧化苦参碱即可析出。如：麻黄碱草酸盐在水中的溶解度比伪麻黄碱草酸盐的溶解度小，可以自水溶液中先行析出。3、利用生物碱特殊功能基不同进行分离4、利用色谱法进行分离,138,萜类和挥发油,139,一、萜类化合物,含义：萜类是所有异戊二烯聚合物以及它们的含氧和饱和程度不同的衍生物的总称。其非含氧的碳氢聚合物符合通式（C5H8）n,异戊二烯,140,分类按异戊二烯单元的多少进行分类：（C5H8）nn=1半萜类分子式为C5H8n=2单萜类分子式为C10H16n=3倍半萜类分子式为C15H24n=4二萜类分子式为C20H32根据结构中碳环数分类：分为链萜、单环萜、双环萜、三环萜等,一、萜类化合物,141,142,1、含义挥发油也称精油，是存在于植物体中的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体混合物。,二、挥发油,143,2、挥发油的化学组成,挥发油中的萜类成分，主要是单萜、倍半萜及其含氧衍生物，多具有较强的生物活性或芳香气味。（2）芳香族化合物挥发油中常见有小分子的芳香族成分，主要是苯丙素类衍生物，多具有C6-C3骨架，多为苯酚化合物或其酯类，如桂皮醛、茴香脑、丁香油酚等。（3）脂肪族化合物在挥发油中也存在某些小分子脂肪族化合物，如正癸烷，癸酰乙醛（鱼腥草素）等。,（1）萜类化合物,144,3、挥发油的理化性质,145,4、挥发油的提取1.蒸馏法2.溶剂提取法3.吸收法4.压榨法5.二氧化碳超临界流体提取法,146,5、挥发油分离（1）冷冻法（2）分馏法（3）化学分离法（4）色谱分离法,147,6、挥发油的检识（1）油斑实验（2）理化常数检识：物理常数（相对密度、比旋度、折光率等）化学常数（酸值、酯值、皂化值）测定时以折光率作为首选指标（3）功能基检识（4）色谱检识常用吸附薄层色谱或气相色谱薄层色谱展开剂：1）石油醚或正己烷2）石油醚乙酸乙酯（85：15）展开方式：单向二次展开或双向展开显色剂：香草醛浓硫酸试剂105加热至显色清晰特殊功能基可用各类功能基的显色试剂,148,甾类化合物,149,此类化合物有多种类型，它们结构中都具有环戊烷骈多氢菲的母核，母核上有三个侧链，根据C17侧链不同分为多种类型。,一、概述,R,A,B,C,D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,150,C21甾类（侧链为羟乙基衍生物）强心苷类（侧链为不饱和内酯环）甾体皂苷类（侧链为含氧螺杂环）植物甾醇（侧链为810个碳原子的脂肪烃）昆虫变态激素（侧链为810个碳原子的含氧脂肪烃）胆酸类（侧链为戊酸）甾核的其他位置可以有羟基、羰基、双键、环氧醚键等功能基。,一、概述,151,二、强心苷类,甲型强心苷元：C17位侧链为五元环不饱和内酯环乙型强心苷元：C17位侧链为六元环不饱和内酯环,152,结构举例：,二、强心苷类,153,二、强心苷类,154,皂苷类化合物saponins,155,一、皂苷的含义经典含义：存在于植物界的一类结构复杂的苷类化合物。皂苷的水溶液振摇后可产生持久性肥皂