天然药化总论

1、天然药物化学第一页，共一百五十七页。天然药物化学是药学类的一门专业课，通过该课程的教学，同学们能够掌握天然药物中的主要类型成分的结构特征、理化性质、提取、别离，精制及结构鉴定的根本理论和技能。能够了解天然药物化学成分结构测定的一般原那么和方法，以及寻找研究天然药物的有效成分的途径，为开发研究新药奠定根底。第二页，共一百五十七页。教材及参考书第三页，共一百五十七页。第四页，共一百五十七页。第五页，共一百五十七页。第六页，共一百五十七页。第七页，共一百五十七页。第一节、绪论第二节、生物合成第三节、提取别离的方法第四节、结构研究方法第一章 总论第八页，共一百五十七页。1、掌握天然药物化学的含义、研究

2、对象、性质与任务；2、掌握天然药物有效成分提取别离的一般原理及常用方法；3、掌握天然化合物结构研究的一般步骤和常用方法；4、熟悉不同的生物合成途径；5、了解天然药物化学的开展历史、研究成就及开展趋势；6、了解天然药物化学与药学相关学科的关系。教学要求第九页，共一百五十七页。天然药物化学的研究内容天然药物化学的简要开展历程?天然药物化学?学习重点第一节 绪 论第十页，共一百五十七页。一、天然药物化学的研究内容定义：天然药物化学是药物化学的一个分支学科。是应用现代科学理论和方法研究天然药物包括动物、植物、海洋生物、微生物代谢产物等中化学成分的一门学科。 第一节 绪 论第十一页，共一百五十七页。天然

3、药物中化学成分结构特点理化性质提取别离结构测定生物合成研究内容：第十二页，共一百五十七页。1植物药物2动物药物3矿物药物4海洋生物5微生物及内源性生物活性物质2.天然药物的来源第十三页，共一百五十七页。第一节 绪论 有关一些概念：中草药成分化学 天然有机化学天然产物化学 植物化学化学成分 有效成分生物活性成分 有效部位第十四页，共一百五十七页。第十五页，共一百五十七页。化学成分：天然药物中含有的各种化学物质。如生物碱、黄酮类化合物、皂苷、挥发油等。如中药麻黄中含有左旋麻黄素等多种生物碱以及挥发油、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素、草酸钙等化学成分；中药甘草中那么含有甘草酸等多种皂苷以及黄酮类、淀粉、

4、纤维素、草酸钙等化学成分。第十六页，共一百五十七页。有效成分：即药材中代表其成效的化学成分。如左旋麻黄素(l-ephedrine)具有平喘、解痉作用，甘草酸(glycyrrhizin)具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的作用，分别被认为是麻黄及甘草中的代表性有效成分。第十七页，共一百五十七页。生理活性成分：即经过不同程度药效试验或生物活性试验，包括体外in vitro及体内in vivo试验，证明对机体具有一定生理活性的成分。 第十八页，共一百五十七页。有效部位：指一味中药或复方中药提取物中的一类或几类化学成分被认为是有效成分时，该一类或几类化学成分的混合体被认为是有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总

5、黄酮等。第十九页，共一百五十七页。二、天然药物化学的开展简史第二十页，共一百五十七页。1 天然药物化学的建立与形成“植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成国外1769年 酒石酸1775年 苯甲酸1778年 乳酸年 苹果酸年 没食子酸中国古代1575年 没食子酸1711年 樟脑?医学入门?集验方?舍勒第二十一页，共一百五十七页。1803 1806吗啡(鸦片)德罗逊 (Derosen)斯托勒 (Sertrner)1818 士的宁碱1820 咖啡因1820 喹宁1828 尼古丁1831 阿托品1833 乌头碱morphine Morphine为第一个从天然界别离的生物活性成分，生物碱的研究是

6、天然药物化学开展的开端 。第二十二页，共一百五十七页。1合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究 二十世纪 三十年代：磺胺药 (1935)、维生素问世 四十年代：盘尼西林的使用 五十年代：形成了新药上市的黄金时代 2药害震惊全球Thalidomide西德1956年出售镇静药“反响停肽胺哌啶酮到1962年就引起数千例畸胎。 (2) 天然药物化学的兴衰 第二十三页，共一百五十七页。利血平 (Reserpine)3大规模寻找天然活性物质大量特殊生物活性天然物质的发现第二十四页，共一百五十七页。1、微量物质2、水溶性物质3、不稳定物质4、海洋生理活性物质5、生物体内源性生理活性物质天然药物化学的开展

7、趋势第二十五页，共一百五十七页。morphine从1803年别离到1952年合成计150年, Reserpine只花了4年morphine提取别离: 1803-1806提出结构: 1925合成证实: 1952结构鉴定技术的进步推动了学科的飞速开展第二十六页，共一百五十七页。发 现确 定 结 构人工合成证实Reserpine1952-1956第二十七页，共一百五十七页。沙海葵毒素C129H223N3O54第二十八页，共一百五十七页。三、天然药物化学与新药发现第一节 绪论青蒿 青蒿素的化学结构 立体结构第二十九页，共一百五十七页。第三十页，共一百五十七页。世界卫生组织统计数据显示，目前世界植物药市

8、场年销售额超过世界卫生组织统计数据显示，目前世界植物药市场年销售额超过 160 亿。日本的汉方药：80韩国的韩药：15中国中草药：3-5第三十一页，共一百五十七页。第二节 天然化合物的生物合成一、一次代谢及二次代谢二、生物合成的根本构建单元三、生物合成途径 四、生物合成的意义第三十二页，共一百五十七页。 这些是植物生存不可缺少的物质，该过程存在于所有的绿色植物中，称为一次代谢过程，产生的物质称为一次代谢产物。1、一次代谢：二氧化碳、水各种代谢糖和氧气糖、蛋白质、脂质、核酸光合作用第二节 天然化合物的生物合成一、一次代谢及二次代谢：第三十三页，共一百五十七页。植物体内的物质代谢与生物合成程三羧酸

9、循环TCA丁酮二酸-酮戊二酸丁二酸鞣酸类CO2 H2Oh / 叶绿素磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸丙酮酸 丙二酸单酰辅酶A赤藻糖4-磷酸葡萄糖代谢莽草酸苯丙素类芳香族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶 脂肪酸类萜 类甾 醇胡萝卜素类生物碱类肽 类含氮化合物香豆素、木脂质素黄酮类-氨基乙酰丙酸核苷核苷酸类醌 类胆 碱卟啉类前列腺素类脂肪族及芳香族聚酮类乙酰辅酶A第三十四页，共一百五十七页。 这些物质对植物生命活动不起主要作用，该过程不是存在所有的绿色植物中，产生的生物碱、萜类等化合物称为二次代谢产物。2、二次代谢：一次代谢产物特定条件生物碱、萜类黄酮、蒽醌等第二节 生物合成第三十五页，共一百五十七页。二、

10、生物合成的根本构建单元1、C1单元：多来源于L-蛋氨酸的S-甲基如甲基2、C2单元：多为乙酰辅酶A的两碳单位如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类3、C5单元：来源于甲戊二羟酸或去氧木酮磷酸酯代谢产物如萜类、甾类第三十六页，共一百五十七页。4、C6C3单元：多由L-苯丙氨酸和L-酪氨酸转化5、C6C2N单元：前体为L-苯丙氨酸和L-酪氨酸6、吲哚C2N单元： L-色氨酸中吲哚环7、C4N单元：来源L-鸟氨酸8、C5N单位：二、生物合成的根本结构单元第三十七页，共一百五十七页。一醋酸丙二酸途径AA-MA途径 1.脂肪酸类2.聚酮类3.酚及芳聚酮类三、生物合成途径第三十八页，共一百五十七页。二甲戊二羟酸途径

11、和脱氧木酮磷酸酯途径1.甲戊二羟酸途径(MVA途径 合成成分类别：萜类、甾体类2.脱氧木酮糖磷酸酯途径DXP途径三、生物合成途径第三十九页，共一百五十七页。三莽草酸途径1.芳香氨基酸和简单苯甲酸类2.桂皮酸途径苯丙酸、香豆素、木脂素、黄酮3.醌类化合物四氨基酸途径 生物碱类三、生物合成途径第四十页，共一百五十七页。五复合途径三、生物合成途径第四十一页，共一百五十七页。四、生物合成的意义有利于天然化合物的结构分类；有利于天然化合物的结构推测；指导植物化学分类学；指导仿生合成；指导组织培养生物活性物质；定向寻找生物活性成分；生物调控，提高活性成分的含量。第四十二页，共一百五十七页。 一、天然药物有

12、效成分的提取 二、天然药物化学成分的别离与精制 第三节 提取别离方法第四十三页，共一百五十七页。一、天然药物有效成分的提取提取方法： 溶剂提取法 水蒸气蒸馏法 升华法第四十四页，共一百五十七页。一、溶剂提取法：1.溶剂提取法原理：渗透，溶出，扩散平衡影响提取效率: 原料的粉碎度、提取时间、提取温度、设备条件等因素一、天然药物有效成分的提取第四十五页，共一百五十七页。2.溶剂的选择： 1.水： 2.亲水性有机溶剂甲醇、乙醇、丙酮： 3.亲脂性有机溶剂石油醚、苯、乙醚、氯仿：一、溶剂提取法第四十六页，共一百五十七页。常用的溶剂的极性：石油醚低沸点-高沸点二硫化碳四氯化碳三氯乙烯苯二氯甲烷乙醚三氯甲

13、烷乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇乙腈水吡啶醋酸 一、溶剂提取法第四十七页，共一百五十七页。3.溶剂提取方法分类：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法、超临界流体萃取法、超声波提取技术、微波提取法一、溶剂提取法第四十八页，共一百五十七页。一、溶剂提取法浸渍法第四十九页，共一百五十七页。1、烧瓶 2、渗漉筒 第五十页，共一百五十七页。一、溶剂提取法煎煮法第五十一页，共一百五十七页。第五十二页，共一百五十七页。第五十三页，共一百五十七页。第五十四页，共一百五十七页。一、溶剂提取法第五十五页，共一百五十七页。常压微波回流装置示意图1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5. 铜管6. 冷凝

14、管 7.开关 8.控制面板第五十六页，共一百五十七页。 别离和提纯液态或固态有机物的方法。 适用于：具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反响，且难溶或不溶于水的成分的提取。 二、水蒸气蒸馏法第五十七页，共一百五十七页。第五十八页，共一百五十七页。第五十九页，共一百五十七页。 固体物质如樟脑等受热在低于其熔点的温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体称之为升华。 三、升华法第六十页，共一百五十七页。二、天然药物有效成分的别离与精制 一根据物质溶解度的差异进行别离二根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离三根据物质的吸附性差异进行别离四根据物质分子大小的差异进行别

15、离五根据物质离解程度不同进行别离第六十一页，共一百五十七页。(一) 根据物质溶解度差异进行别离1.改变温度：结晶与重结晶。2.改变混合溶剂极性：水/醇法：水提液+醇数倍：可沉淀多糖、蛋白性物 质杂质。醇/水法：醇提液+水数倍：可除去叶绿素、 油脂等 杂质。第六十二页，共一百五十七页。3.改变pH值： 碱提酸沉碱/酸法：如提取黄酮、蒽醌类酚酸性成分 酸提碱沉酸/碱法：如生物碱类在用酸性水从药材中提出后，加碱调至碱性即可从水中沉淀析出。4.沉淀试剂： pb2+、 Ca2+ 等金属离子可与酸、碱性化合物生成不溶于水的沉淀而析出。(一) 根据物质溶解度差异进行别离第六十三页，共一百五十七页。常见的方法

16、有：简单的液液萃取法、纸色谱、逆流分溶法CCD)、液滴逆流色谱DCCC)、高速逆流色谱HSCCC)、气液分配色谱GC或GLC)、液液分配色谱LLC或LC)(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第六十四页，共一百五十七页。1.液-液萃取与分配系数K、别离难易及别离因子值原理：利用两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同到达别离分配系数K值K = CU /CL(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第六十五页，共一百五十七页。b = KA / KB100，一次萃取就可实现根本别离100 10，需萃取1012次2，需萃取100次以上1，无法实现别离(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别

17、离第六十六页，共一百五十七页。2.分配比与pH溶剂系统pH的变化影响酸性、碱性、及两性有机化合物的存在状态游离型或离解型，从而影响在溶剂系统中的分配比。 游离型极性小的溶剂 离解型极性大的溶剂(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第六十七页，共一百五十七页。一般 pH12时，酸性物质多为离解状态A- 碱性物质为非离解状态B (二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第六十八页，共一百五十七页。用不同pH的缓冲溶液与有机溶剂别离酸性、碱性、中性及两性物质(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第六十九页，共一百五十七页。3.液-液萃取与纸色谱当50时，简单萃取即可，50时，那么

18、需采用逆流分溶法。 纸色谱与液-液萃取的别离原理都是分配。 Rf值与K值之间有以下关系 Kor/w=1/r(Rf/1-Rf) (二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十页，共一百五十七页。当层析滤纸湿重W湿为干重W干的1.5倍时，r=2 设A、B两种或两组物质的Rf值分别为 Rfa 及 Rfb 。 =Rfa(1-Rfb/1-Rfa)/Rfa Rfa Rfb (二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十一页，共一百五十七页。4.逆流分溶法CCD： 又称逆流分布法或反流分布法，与两相溶剂逆流萃取法原理一致，对于别离具有非常相似性质的混合物效果较好。 0 1 2 3 n 图 CCD

19、法的分离过程示意图(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十二页，共一百五十七页。5.液滴逆流分配法DCCC及高速逆流色谱HSCCC)DCCC (液滴逆流色谱)和HSCCC (高速逆流色谱法): 是在逆流分溶法根底上创立的色谱装置，可使流动相呈液滴形式在固定相间交换，别离效果好。多用于别离皂苷、蛋白质、糖类等。(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十三页，共一百五十七页。高速逆流色谱 逆流色谱是一种新型的别离手段，它的主要别离原理是利用样品在固定相和流动相之间的差异也就是分配比不同而进行别离的，值得注意的是逆流色谱的固定相和流动相都是液体，其主要优点是没有传统色谱的死吸附

20、，样品的回收率高等特点。 (二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十四页，共一百五十七页。6.液-液分配柱色谱：1正相色谱与反相色谱正相分配色谱：固定相：水、缓冲溶液流动相：固定相饱和的氯仿等弱极性有机溶剂洗脱顺序：化合物极性越小，越先出柱；反之， 化合物极性越大，越后出柱。应用：通常用于别离水溶性或极性较大的成分 (二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十五页，共一百五十七页。反相分配色谱：固定相：石蜡油、化学键合固定相流动相：固定相饱和的水或甲醇等强极性有机溶剂洗脱顺序：化合物极性越大，越先出柱；反之， 化合物极性越小，越后出柱。应用：适合于别离脂溶性化合物(二)根据物

21、质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十六页，共一百五十七页。2加压液相色谱法：分为：快速柱色谱，Lobar低压柱色谱，中压柱色谱，分析用HPLC，制备用HPLC。(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十七页，共一百五十七页。3)涡流色谱 在线萃取技术，可以实现生物样品的在线处理并可以直接用于分析检验。(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离第七十八页，共一百五十七页。第七十九页，共一百五十七页。物理吸附化学吸附半化学吸附 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十页，共一百五十七页。物理吸附：也称外表吸附, 由分子间力的相互作 用所引起。特点：无选择性，吸附与解吸可逆，可快

22、速进行，故在实际工作中用得最广。如硅胶、氧化铝。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十一页，共一百五十七页。化学吸附：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，或生物碱被酸性硅胶吸附等。特点：有选择性，吸附牢固，有时不可逆，很少使用。半化学吸附：如聚酰胺对黄酮类、醌类等化合物之间的氢键吸附 ，力量较弱，介于上述二者之间。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十二页，共一百五十七页。物理吸附的根本规律根本要素：吸附剂、被别离物质、溶剂 物理吸附原理：吸附与解吸附的循环往复(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十三页，共一百五十七页。1、吸附剂: 常用的极性吸附剂：硅胶、氧化铝。适于别离非极

23、性化合物。硅胶显微酸性，适于别离酸性和中性化合物，别离生物碱时需在流动相中参加适量的有机碱；氧化铝呈碱性，适于别离生物碱等碱性成分，不宜用于别离有机酸、酚性等酸性成分。 常用的非极性吸附剂：活性炭。适于别离极性化合物。对非极性物质具有较强的亲和力，在水中对溶质表现出强的吸附能力。从活性炭上洗脱被吸附的物质时，溶剂的极性越小，洗脱能力越强。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十四页，共一百五十七页。2、被别离物质一般化合物的极性按以下官能团的顺序增强：CH2CH2，CH2=CH2，OCH3，COOR，C=O，CHO，NH2，OH，COOH物质极性强弱的判断：(三) 根据物质吸附能力差异进行

24、别离第八十五页，共一百五十七页。化合物的极性由官能团种类、数目、排列方式等因素决定(1) 亲水性基团与极性成正比,亲脂性基团与极性成反比； (2) 游离型化合物极性弱、具亲脂性,解离型化合物极性强、具亲水性； (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十六页，共一百五十七页。第八十七页，共一百五十七页。溶剂的极性依据介电常数来决定介电常数越大，那么极性越大。一般溶剂的介电常数按以下顺序增大： 环己烷1.88，苯2.29，无水乙醚4.47，氯仿5.20，乙酸乙酯6.11，乙醇26.0，甲醇31.2，水81.0 3、溶剂(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十八页，共一百五十七页。4、吸附柱色谱法

25、用于物质的别离： 柱层析的根本步骤：1装柱：(吸附剂的用量为试样量的3060倍2加样:尽量选用极性小的溶剂装柱3洗脱：极性宜逐渐增加(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第八十九页，共一百五十七页。第九十页，共一百五十七页。5、聚酰胺吸附色谱法聚酰胺的性质及吸附原理 不含水的溶剂中，是极性吸附与硅胶原理相似。别离有两种原理：在含水的溶剂中，是氢键吸附。(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十一页，共一百五十七页。在水溶液中，有以下规律： 1形成氢键的基团的数目越多，那么吸附能力越强。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十二页，共一百五十七页。2易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附相应减

26、弱 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十三页，共一百五十七页。3)分子芳香化程度高者，那么吸附作用增强，反之减弱。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十四页，共一百五十七页。洗脱能力由弱至强 水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液甲酰胺甲基甲酰胺尿素水溶液 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十五页，共一百五十七页。应用：A、特别适合于酚类、黄酮类化合物的制备和别离B、对生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等其它极性与非极性化合物的别离也有着广泛应用。C、用于提取物的脱鞣质处理。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十六页，共一百五十七页。(三) 根据物质吸附能力差异进行别离从某植物中别离得

27、到以下三个物质，1在硅胶、聚酰胺TLC上，以氯仿-甲醇-丁酮-丙酮(40：20：5：1)展开时，Rf值的大小比较。2假设使用聚酰胺柱层别离时，以不同浓度的甲醇进行洗脱，洗脱先后顺序。第九十七页，共一百五十七页。(三) 根据物质吸附能力差异进行别离1吸附原理：大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的别离材料。2组成： 非极性型以苯乙烯为母体，二乙烯苯为交联剂； 中极性型以2-甲基苯烯酸甲酯为母体，二乙烯苯为交联剂。6、大孔吸附树脂 第九十八页，共一百五十七页。3影响吸附的因素A、非极性化合物在水中易被非极性大孔树脂吸附；极性化合物在水中易被极性大孔树脂吸附。物质在溶剂中的溶解度大，树脂对此物质

28、的吸附力就小；反之就大。能与大孔吸附树脂形成氢键的化合物易被吸附。 (三) 根据物质吸附能力差异进行别离第九十九页，共一百五十七页。B、洗脱剂的极性：洗脱液:甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。乙醇/水最常用。对于非极性大孔吸附树脂，洗脱液极性越小，洗脱能力越强；对于中极性的大孔吸附树脂和极性较强的化合物，洗脱液应选用极性较大的溶剂。C、pH的影响D、温度、流速等(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第一百页，共一百五十七页。4应用范围 A、苷类与糖类的别离； B、生物碱的精制； C、多糖、黄酮类、三萜类化合物的别离等。 本卷须知：A、大孔吸附树脂使用前需要用乙醇预处理；B、水溶液上柱，醇梯度洗脱。

29、(三) 根据物质吸附能力差异进行别离第一百零一页，共一百五十七页。(四) 根据物质分子大小差异进行别离 常用方法 透析法(dialysis) 凝胶滤过法(gel filtration) 超滤法(ultrafiltration) 超速离心法(ultracentrifugation) 膜别离法(membrane separation)第一百零二页，共一百五十七页。凝胶滤过法(gel filtration)凝胶色谱简单原理图1. 待别离的混合物在色谱床外表 2. 试样进入色谱床，小分子进入凝胶颗粒内部，大分子随溶液流动 3. 大分子物质行程短，流出色谱床，小分子物质仍在缓慢移动第一百零三页，共一百五

30、十七页。凝胶滤过法(gel filtration)常用凝胶的种类及性质葡聚糖凝胶Sephadex G)系列:G-10, 15, 20, 25, 50, 75, 100, 200Sephadex G系列只适于在水中应用羟丙基葡聚糖凝胶Sephadex LH-20):Sephadex LH-20即能在水中也能在有机溶剂中以及水组成的混合溶剂中应用。第一百零四页，共一百五十七页。凝胶滤过法(gel filtration)常用凝胶的种类及性质羧甲基交联葡聚糖凝胶CM-Sephadex)二乙氨乙基交联葡聚糖凝胶DEAE-Sephadex)磺丙基交联葡聚糖凝胶SP-Sephadex)苯胺乙基交联葡聚糖凝胶

31、QAE-Sephadex)丙烯酰胺凝胶Bio-Gel P琼脂糖凝胶Sepharose Bio-Gel A第一百零五页，共一百五十七页。膜别离技术(membrane separatione)根本原理：膜提取别离技术的应用原理近似机械筛，是以压力为推动力，实现溶质与溶剂的别离。类型：按照别离功能分为微滤、超滤、纳滤、反渗透特点：常温操作，无相变，能耗低。第一百零六页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离) 天然有机化合物中，具有酸性、碱性及两性基团分子在水中多呈解离状态，据此可用以下进行别离常用方法 电泳技术(electrophoretic method)离子交换法 (ion-exc

32、hange chromatography)第一百零七页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离)1、离子交换法别离物质的原理 天然有机化合物中，具有酸性、碱性及两性基团分子在水中多呈解离状态而与离子交换树脂上的交换基团发生交换被吸附。交换基上的活性离子H+或OH-在水溶液中与其它阴、阳离子的可逆交换来到达逐步别离的目的。当两种或两种以上不同的可交换物质离子通过离子交换树脂柱时，各不同成分的亲和力不同，在柱上的交换速度也不同，被洗脱的时间也就不同，从而到达别离目的。第一百零八页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离)2、离子交换树脂的结构及性质 图 强酸性阳离子交换树脂

33、的结构1母核局部：苯乙烯通过二乙烯苯交联2离子交换基团 阳离子交换树脂 强酸性 弱酸性 阴离子交换树脂 强碱性 弱碱性 ， ， 第一百零九页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离)3.离子交换法的应用：A、用于不同电荷离子的别离：别离酸性、碱性及两性化合物。B、用于相同电荷离子的别离：如同为生物碱，但碱性强弱不同，也可应用离子交换树脂实现别离。 第一百一十页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离) 离子交换树脂的实际操作过程：提取： B+H+Cl-=BH+Cl-树脂转型 R-SO3-Na+H+Cl- R-SO3H+Na+Cl- 交换 R-SO3H+BH+Cl- R-

34、SO3-BH+HCl 碱的提取 R-SO3-BH+NH4+OH- R-SO3-NH4+H2O +BCHCl3回流提取生物碱第一百一十一页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离)离子交换法别离示意图 试样 强酸型阳离子交换树脂(H型) 流出液 氨水洗脱液 酸性、中性化合物 碱性、两性化合物 强碱型阴离子交换树脂(OH型) 强碱型阴离子交换树脂(OH型) 稀NaOH洗脱 稀HCl洗脱 流出液 洗脱液 流出液 洗脱液 中性化合物 酸性化合物 碱性化合物 两性化合物 第一百一十二页，共一百五十七页。(五) 根据物质解离度差异进行别离)碱性强弱不同IIIII 三者混合物的水溶液通过NH4+

35、型弱酸性树脂，随后先用水洗下，继续用NH4Cl洗下II，最后用Na2CO3洗下III。 第一百一十三页，共一百五十七页。六分子蒸馏技术原理：利用液体分子受热会从液面逸出，而不同分子逸出后平均自由程不同而实现别离。特点：温度低。蒸馏压强低，受热时间短、别离程度高应用：高沸点物质别离、热敏物质别离第一百一十四页，共一百五十七页。小结CCCCCC、TLCHPLCCC、TLC、PC、HPLC应 用固定相吸附剂载 体溶 剂溶 质交联度（交换当量） (阴、阳树脂)恒定 (氨基酸pH可变)(流动/交换)酸碱性解离度差异离子交换层析交联度（分子大小）极性（活性）氢键（聚酰胺）K值、b因子pH值相关因素 (活性

36、)*化学吸附恒定(洗脱剂)依溶质和吸附剂极性而变;可变,由小到大固定相/流动相 (互不相溶的液体; 恒定不变)分子量极性溶解度要素分子大小差异极性差异分配系数差异 原 理排阻层析吸附层析分配层析第一百一十五页，共一百五十七页。四、结构研究法化合物的纯度测定结构研究的主要程序结构研究中采用的主要方法第一百一十六页，共一百五十七页。一、化合物纯度的判定 一化合物的结晶形状、色泽和熔点固体物质还可通过检查有无均匀一致的晶形，有无明确、敏锐的熔点；液体物质还可通过测定沸点、沸程、折光率及比重等判断其纯度。对能看出物来说，无论是固体还是液体物质，如其比旋度与文献数据相同，那么说明其已是或接近纯品。二薄层

37、色谱法(TLC)注意：一般样品用三种以上差异较大的溶剂系统或色谱条件进行检测，均显示单一的斑点时方可确认其为单一化合物。三气相色谱GC或高效液相色谱HPLC 第一百一十七页，共一百五十七页。初步推断化合物类型：理化性质、文献调研、TLC/PC等。测定分子式，计算不饱和度：元素分析；高分辨质谱等。确定分子中含有的官能团/结构片断/根本骨架:谱学性质等。推断并确定分子的平面结构：文献调研、光谱分析等推断并确定分子的立体结构：CD (圆二色谱)/ORD(旋光光谱) NOE/NOESY/2D-NMR、X-ray分析。二、结构研究的主要程序第一百一十八页，共一百五十七页。第一百一十九页，共一百五十七页。

38、一分子式确实定与不饱和度的计算测定分子式 1.元素定量分析配合分子量测定 2.同位素丰度比法 3.高分辨质谱法HR-MS三、结构研究中采用的主要方法第一百二十页，共一百五十七页。高分辨质谱仪可将物质的质量精确测定到小数点后第三位。不仅可给出化合物的精确分子量，还可以直接给出化合物的分子式。如青蒿素的HR-MS谱中,分子离子峰为m/z 282.1472，可计算出其分子式为C25H22O5计算值，282.1467高分辨质谱法HR-MS三、结构研究中采用的主要方法第一百二十一页，共一百五十七页。确定分子式，计算不饱和度，不饱和度计算公式： I III = IV - + 1 2 2I: 一价原子如H,

39、 X的数目;III: 三价原子如N, P的数目；IV: 四价原子C, S的数目。计算不饱和度的计算三、结构研究中采用的主要方法第一百二十二页，共一百五十七页。电子能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在近紫外区和可见区，称为可见-紫外光谱；键振动能级跃迁所产生的吸收光谱，主要在中红外区，称为红外光谱；自旋的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁，所产生的吸收光谱称为核磁共振谱。吸收光谱的一般原理第一百二十三页，共一百五十七页。一紫外-可见吸收光谱UV-vis第一百二十四页，共一百五十七页。二、红外光谱IR谱 （S-（-）-藏茴香酮的IR图谱（液膜法）第一百二十五页，共一百五十七页。波长（m）

40、波数（cm1）键的振动类型2.73.337503000OH , NH3.03.333003000CH (-CC-H, , Ar-H)（极少数可到2900） 3.33.730002700 CH4.24.924002100CC，CN,-CC-CC-5.36.119001650C=O（酸，醛，酮，酰胺，酯，酸酐）6.06.716801500C=C（脂肪族及芳香族），C=N6.87.714751300C-H（面内）XY10.015.41000650C=C-H,Ar-H(面外)表 红外吸收的八个重要区段第一百二十六页，共一百五十七页。用红外光谱法测定结构，化合物用量只需510g。如果被测定物是能看出物，

41、只要和能看出对照品做一张红外光谱图，如果二者红外光谱完全一致，那么可推测是同一物质。如无对照品，也可检索有关红外光谱数据图谱文献。如果被测物结构根本能看出，可能某一局部构型不同，在指纹区就会有差异，红外光谱对未知结构化合物的鉴定，主要用于功能基确实认，芳环取代类型的判断等。二、红外光谱IR谱 第一百二十七页，共一百五十七页。三、核磁共振NMR法 核磁共振谱是化合物分子在磁场中受电磁波的辐射，有磁距的原子核如1H、13C等吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所得之图谱。它能提供分子中有关氢及碳原子的类型、数目、互相连接方式、周围化学环境、以及构型、构象的结构

42、信息。第一百二十八页，共一百五十七页。三、核磁共振谱 第一百二十九页，共一百五十七页。1、常用的氘代溶剂丙酮-d6、三氯甲烷-d、DMSO-d6等三、核磁共振谱 第一百三十页，共一百五十七页。2、1H-NMR 1化学位移 1H核因周围化学环境不同，其外围电子云密度及绕核旋转产生的磁屏蔽效应不同，不同类型的1H核共振信号出现在不同区域，据此可以识别。 三、核磁共振谱 第一百三十一页，共一百五十七页。第一百三十二页，共一百五十七页。(2)峰面积： 1H-NMR谱上积分面积与分子中的总质子数相当，分析图谱时，只要通过比较共振峰的面积，就可判断氢核的相对数目；当化合物分子式能看出时，就可以求出每个吸收

43、峰所代表氢核的绝对个数。 1、氢核磁共振谱1H-NMR 第一百三十三页，共一百五十七页。(3)峰的裂分及偶合常数J：磁不等同的两个或两组氢核，在一定距离内因相互自旋偶合干扰而使信号发生裂分，表现出不同裂分，如s单峰, singlet、d (二重峰, doublet)、t (三重峰, triplet)、q (四重峰, quartet)及m (多重峰, multiplet)等。 1、氢核磁共振谱1H-NMR 第一百三十四页，共一百五十七页。在低级偶合系统中，某一质子裂分后的谱线数为n+1, 其中n为干扰核的数目。裂分间的距离为偶合常数(coupling constant, J，Hz)，用于表示相互

44、干扰的强度，其大小取决于间隔键的距离。各种不同环境下1H核相邻结构具有一定的偶合常数值。间隔的键数越少，那么J值越大；反之那么越小。 1、氢核磁共振谱1H-NMR 第一百三十五页，共一百五十七页。C10H12O2的1H-NMR谱图 (苯氢)(与氧原子相连的亚甲基氢)(与羰基相连的甲基氢)第一百三十六页，共一百五十七页。图1-32 -紫罗兰酮的质子非去偶谱（62.5MHz, 13C-NMR , CDCl3）2、碳核磁共振谱13C-NMR谱 第一百三十七页，共一百五十七页。(1) 化学位移值；RCH3 d 0 35R2 CH2 d 15 40R3 CH d 25 50连杂原子碳C-O,C-N,C-

45、S) d 50 100甲氧基碳OCH3) d 55左右糖端基碳 95105 CC d 65 90C = C、芳环C d 98 160连氧芳碳 d 140 165 CO d 168 220醛190205；酮195220；羧酸170185；酯及内酯165180，酰胺及内酰胺1651802、碳核磁共振谱13C-NMR谱 第一百三十八页，共一百五十七页。(2) 峰高：没有提供各类碳的相比照例，没有积分曲线峰面积不成比例； (3) 偶合常数：1JCH120-320Hz相隔两个以上偶合在13C谱中实用价值不大； 2、碳核磁共振谱13C-NMR谱 第一百三十九页，共一百五十七页。 噪音去偶谱也叫全氢去偶或宽带去偶图 -紫罗兰酮的噪声去偶谱（62.5MHz, 13C-NMR , CDCl3）常见的谱图第一百四十页，共一百五十七页。选择氢核去偶谱及远程选择氢核去偶谱图 -紫罗兰酮的9位羰基的LSPD谱(25MHz, 13C-NMR , CDCl3)a. 质子非去偶谱 b.照射7-H, 8-H c.照射7-H, 10-H d. 质子噪声去偶谱 e. 照射10-H f. 照射8-H,10-H常见的谱图第一百四十一页，共一百五十七页。=45，测得图谱中，除季碳外，所有C核都有正吸收信号；=90，测得图谱中，