第二章中药化学成分的一般研究方法

1、第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法l教学内容教学内容l 2.1 中药化学成分的主要类型。中药化学成分的主要类型。l 2.2 中药化学成分提取分离方法的基中药化学成分提取分离方法的基 l 本原理及应用。本原理及应用。l 2.3 中药化学成分结构鉴定的一般程中药化学成分结构鉴定的一般程l 序和方法。序和方法。l2.1 中药化学成分的主要类型中药化学成分的主要类型 l（一）从物质基本类型分：有机物、无机（一）从物质基本类型分：有机物、无机物。物。l（二）按元素组成、结构母核分：生物碱、（二）按元素组成、结构母核分：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。黄酮、苷、醌、

2、甾、萜、苯丙素等。l （三）按酸碱性分：酸性、碱性、中性。（三）按酸碱性分：酸性、碱性、中性。l （四）按溶解性分：非极性（亲脂性）、（四）按溶解性分：非极性（亲脂性）、中极性、极性（亲水性）中极性、极性（亲水性） 第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法l（五）按活性分：有效成分、无效成分（五）按活性分：有效成分、无效成分l 具有生物活性，能用分子式和结构具有生物活性，能用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数的单体式表示，并具有一定的物理常数的单体化合物，称为有效成分。化合物，称为有效成分。l 与有效成分共存的无生物活性的成与有效成分共存的无生物活性的成分称为无

3、效成分。分称为无效成分。l（六）按生产合成途径分：一级代谢产（六）按生产合成途径分：一级代谢产物（如糖、蛋白质）、二级代谢产物物（如糖、蛋白质）、二级代谢产物（如生物碱、黄酮、皂苷）。（如生物碱、黄酮、皂苷）。第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法l2.2 中药化学成分提取分离方法的基本中药化学成分提取分离方法的基本l 原理及应用原理及应用l一、基本概念一、基本概念l1、提取：利用适当的溶剂或方法，将所要成、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。分尽可能从原料中完全提出的过程。l2、分离：将提取物中所含的各种成分一一分、分离：将提取物中

4、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。开，并将得到的单体加以精制的过程。l二、提取方法二、提取方法l 水水 l 溶剂提取法：溶剂溶剂提取法：溶剂 亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂 亲脂性有机溶剂亲脂性有机溶剂 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 超临界流体萃取法（超临界流体萃取法（SFE） 升华法升华法 压榨法压榨法 l（一）溶剂提取法一）溶剂提取法l1、原理、原理 l 根据中药中各种成分的溶解性不同，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

5、取方法。溶解出来的一种提取方法。l 选择溶剂依据相似相溶原理。选择溶剂依据相似相溶原理。l2、选择溶剂的要点、选择溶剂的要点 * 对所要成分溶解度大对所要成分溶解度大 * 沸点适中容易回收沸点适中容易回收 * 低毒安全低毒安全 中药化学成分中，萜、甾等大环、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剂中；酸碱性成分因存在状态不同溶解性不同。性不同。 最常用的溶剂为乙醇。最常用的溶剂为乙醇。l3、溶剂的分类、溶剂的分类 * 强极性溶剂：水强

6、极性溶剂：水 * 亲水性有机溶剂：亲水性有机溶剂：l 能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮） * 亲脂性有机溶剂：亲脂性有机溶剂： 不与水任意混溶，可分层（正丁醇、乙醚、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）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：常用溶剂的极性大小顺序： 石油醚石油醚四氯化碳四氯化碳苯苯氯仿氯仿乙醚乙醚乙酸乙乙酸乙酯酯正丁醇正丁醇丙酮丙酮乙醇（甲醇）乙醇（甲醇）流动相极性，用于流动相极性，用于 分离极性和中等极性的成分。分离极性和中等极性的成分。反相色谱：反相色谱：固定相极性固

7、定相极性 流动相极性，用于流动相极性，用于 分离非极性和中等极性的成分分离非极性和中等极性的成分3 3、洗脱规律、洗脱规律：l 正相色谱中，极性小的化合物先被洗脱，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；反相色谱正好相极性大的化合物后被洗脱；反相色谱正好相反。反。4、常用的固定相和流动相、常用的固定相和流动相l固定相：正相色谱中常用氰基或氨基键合相；固定相：正相色谱中常用氰基或氨基键合相；l 反相色谱中常用反相色谱中常用C18或或C8键合相。键合相。l流动相：正相色谱中主要用有机溶剂；流动相：正相色谱中主要用有机溶剂；l 反相色谱中常用甲醇反相色谱中常用甲醇-水或乙腈水或乙

8、腈-水水l 系统系统。（三）离子交换色谱法（三）离子交换色谱法l1、基本原理、基本原理l 基于各成分解离度的不同而分离。基于各成分解离度的不同而分离。l2、离子交换剂的种类、离子交换剂的种类l 离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶。换凝胶。l3、应用、应用l 主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。质、多糖等水溶性成分的分离纯化。 4、操作要点、操作要点l 装柱前要用水充分溶胀，并用酸、碱预处理。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（四）大孔吸附树脂法1、性能及分离

9、原理、性能及分离原理（1） 性能：性能：l 大孔树脂是一种不含交换基团，具有大孔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，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、碱及有目。理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。机溶剂。l 水溶液中吸附力较强，且有很好的选择性。水溶液中吸附力较强，且有很好的选择性。（2）原理）原理l 既有吸附性，又有分子筛的筛选性。吸附既有吸附性，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。由其多孔性网状结构引起的。2、影响分离的因

10、素、影响分离的因素l（1） 分子极性的大小分子极性的大小l 极性较大的化合物适宜于在中极性的树脂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上分离，而极性较小的化合物则适于在非极性树脂上分离。树脂上分离。l 对于中极性树脂来说，被分离化合物分子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。上能形成氢键的基团越多，吸附力越强。l（2）分子体积的影响）分子体积的影响l 对于非极性大孔吸附树脂而言，化合物体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积越大，吸附力越强，这与大体积分子疏水性强有关。强有关。l l

11、（3）PH 一般酸性化合物在适当酸性溶液中可被充分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，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。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、树脂柱的清冼和再生l 用乙醇、丙酮、异丙醇、用乙醇、丙酮、异丙醇、25%盐酸、盐酸、25%氢氧化钠渗漉法洗脱或回流。氢氧化钠渗漉法洗脱或回流。4、洗脱顺序、洗脱顺序 一般被分离物质极性越小，越先被洗脱下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。来，极性越大，越后洗脱下来。5、 应用应用l（1）成分的类型与树脂的选择：）成

12、分的类型与树脂的选择：l（2）优点：吸附容量大，选择性好，成本低，）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。收率较高，再生容易等优点。 成分类型成分类型大孔树脂类型大孔树脂类型 树脂型号举例树脂型号举例脂溶性成分（甾、萜、黄酮、苯丙素、生物碱）非极性或弱极性树脂D-101, AB-8, HPD-100皂苷、生物碱苷弱极性或极性D-201, D-301, HPD-300, AB-8, NKA-9黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷弱极性或极性树脂D-201, D-301, HPD-600, AB-8, NKA-9环烯醚萜苷极性树脂D-301, HPD-600, NKA-9（五）凝胶色谱

13、法（五）凝胶色谱法l 1、性能及分类、性能及分类l 葡聚糖凝胶是葡聚糖和甘油，通过醚桥键相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。交而成的多孔网状结构物质。l 交链度越大，网状结构越紧密，网孔越小，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。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。反之，则用于大分子量物质的分离。l 常用的有葡聚糖凝胶（常用的有葡聚糖凝胶（Sephadex G）、）、 羟羟丙基葡聚糖凝胶（丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20）、）、 聚丙烯聚丙烯酰胺凝胶（酰胺凝胶（Sepha

14、crylose,商品名商品名Bio-gel P）及琼及琼脂糖凝胶（脂糖凝胶（Sepharose, 商品名商品名Bio-Gel A）等。等。 2、分离原理、分离原理l 葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在交链键的骨架中存在着许多网眼，只能使小分交链键的骨架中存在着许多网眼，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。分子物质首先被洗出。 3、应用、应用l 主要用于分离水溶性大分子化合物。主要用于分离水溶性大分子化合物。（

15、六）高效液相色谱（六）高效液相色谱 （七）气相色谱（七）气相色谱(八）超临界流体萃取八）超临界流体萃取 是集提取和分离于一体，又基本上不用有是集提取和分离于一体，又基本上不用有机溶剂的新技术。机溶剂的新技术。 当一种物质处于临界温度与临界压力以上当一种物质处于临界温度与临界压力以上的状态下，形成即非液体又非气体的单一相态，的状态下，形成即非液体又非气体的单一相态，称超临界流体（称超临界流体（SCF）。）。 利用一种物质在超临界区域形成的流体进利用一种物质在超临界区域形成的流体进行提取的方法称行提取的方法称SCFE。 SCF与常温常压下的气体和液体比较，其与常温常压下的气体和液体比较，其密度接近

16、液体，而粘度又接近气体，扩散系数密度接近液体，而粘度又接近气体，扩散系数比液体大比液体大100倍，浸透性优于液体。倍，浸透性优于液体。l 物质的溶解过程包括分子间的相互作物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用。所以物质的溶解度与溶剂用和扩散作用。所以物质的溶解度与溶剂的密度、扩散系数成正比与粘度成反比，的密度、扩散系数成正比与粘度成反比，因此超临界流体对许多物质有很强的溶解因此超临界流体对许多物质有很强的溶解能力。能力。l SCF做流动相时，兼具气层和液层的做流动相时，兼具气层和液层的特点，可以分离气相不能适用的不挥发性特点，可以分离气相不能适用的不挥发性的较大分子，又能分离挥发油，其分

17、离速的较大分子，又能分离挥发油，其分离速度比液相可以快度比液相可以快510倍，分辨能力大倍，分辨能力大5倍。倍。 常用的超临界流体为常用的超临界流体为 CO2, 它的临界温它的临界温度为度为31.4，临界压力为，临界压力为7.37Mpa,易操作，易操作，价格便宜，无毒。价格便宜，无毒。 可以通过改变压力而改变超临界流体可以通过改变压力而改变超临界流体的特性，因为在一定温度条件下，改变压的特性，因为在一定温度条件下，改变压力即可改变流体的密度和极性，利用程序力即可改变流体的密度和极性，利用程序升压即可将不同极性成分进行分步提取。升压即可将不同极性成分进行分步提取。 CO2 在高于临界温度和压力的

18、条件下，在高于临界温度和压力的条件下，溶解出中药原料中的成分，当恢复常压时，溶解出中药原料中的成分，当恢复常压时，溶解在溶解在CO2超临界流体中的成分便与气体超临界流体中的成分便与气体CO2自动分离。自动分离。 l 二氧化碳超临界流体对物质溶解作用二氧化碳超临界流体对物质溶解作用有一定选择性，极性较低的化合物，如酯、有一定选择性，极性较低的化合物，如酯、醚、内酯和含氧化合物易被萃取；极性化醚、内酯和含氧化合物易被萃取；极性化合物，如带羟基、羧基的难于萃取。合物，如带羟基、羧基的难于萃取。 也可以在流动相中加入夹带剂以改变也可以在流动相中加入夹带剂以改变其性能。对溶质具有较好溶解性的溶剂也其性能

19、。对溶质具有较好溶解性的溶剂也往往是很好的夹带剂，常用甲、乙醇、丙往往是很好的夹带剂，常用甲、乙醇、丙酮，夹带剂的用量一般不超过酮，夹带剂的用量一般不超过15%。 优点：在接近室温下工作，防止某些优点：在接近室温下工作，防止某些对热不稳定的成分被破坏或挥发。萃取过对热不稳定的成分被破坏或挥发。萃取过程中无有机溶剂残留。提取效率高，节约程中无有机溶剂残留。提取效率高，节约能耗。能耗。2.3 中药化学成分结构测定的一般程序和中药化学成分结构测定的一般程序和 方法方法（一）纯度测定（一）纯度测定 外观颜色形态是否均一；测定物理常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；数如

20、：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。知物，可用对照品进行对照。（二）化学方法（二）化学方法 颜色反应；化学降解法；衍生物制备。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（三）波谱在结构测定中的应用 1、红外光谱（、红外光谱（IR) 化合物用量只需化合物用量只需510微克，测定范微克，测定范围围5004000cm-1, 有两个区，一个是指纹有两个区，一个是指纹区在区在1000cm-1以下，每个化合物有自己以下，每个化合物有自己的特征指纹图谱；另一个是特殊功能区，的特征指纹图谱；另一个

21、是特殊功能区，在在1000 4000cm-1 ，可以确定羰基、苯可以确定羰基、苯环、羟基等功能基。环、羟基等功能基。 l2、 紫外光谱（紫外光谱（UV）l 只有在分子结构中具有共轭体系，即只有在分子结构中具有共轭体系，即在分子中具有产生在分子中具有产生- 、n-跃迁和某些跃迁和某些n-跃迁的化合物才能在紫外光区产生紫外跃迁的化合物才能在紫外光区产生紫外吸收光谱。吸收光谱。l 可根据紫外吸收光谱的位置及吸收峰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的数目，可初步推测化合物的不饱和部分结构。结构。l l3、核磁共振、核磁共振(NMR) l (1) 1H-NMR: 提供不