天然药物化学-总论课件

1、喻玲玲天 然 药 物 化 学Medicinal Chemistry of Natural Products312分离纯化混合物的方法先导化合物发现的方法3结构鉴定的方法 知识回顾第一章 总论 PandectChapter 1 Pandect31323IntroductionBiosynthesisExtraction and isolation technology4Structural research Morphine Papaver Somniferum L.止痛，麻醉 1. Introduction1. IntroductionRutin 降低血管脆性，防高血压和动脉硬化的治疗辅助药.

2、CocaineFolium Cocoe（古柯）Procaine1. IntroductionTaxolTaxus spp. （红豆杉）治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌Qinghaosu Artemisia annua L.抗恶性疟疾1. Introduction1. IntroductionGuanfu base AAconitum coreanum抗心律失常 （二）主要内容主要化学成分类型主要研究二次代谢产物结构特征理化性质提取分离结构测定生物合成1. Introduction1. 中草药成分化学（Chemistry of Constituents of Chinese Traditional an

3、d Herbal Drugs ）中草药中 药（三级标准收载）草 药（地方、民间习用）植物药动物药矿物药海洋生物微生物天然药物（三）相关概念1. Introduction 2. 有效部位（Active Extracts） 指具有生物活性的有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。 3. 无效成分（Anactive Constituents ） 与有效成分共存的其它成分 4. 杂 质 *注释：辩证理解上述术语的相互关系。小蘗碱（Berberine）(四) 相关的术语1. 有效成分（Active Constituents） 单体化合物：1） 能用分子式和结构式表示 2 ） 具有一定的理化常数 3 ）

4、 具有生物活性1. Introduction（五）相关课程 1. 有机化学 / 无机化学 2. 分析化学（有机分析 / 仪器分析） 3. 生药学 / 药用植物学 4. 有机化合物波谱分析 5. 其他学科 *注意：各门学科的相关性 天然药物化学是药学专业必修的一门专业课，需要多学科的系统知识。它设置在有机化学、分析化学、光谱解析等课程之后。与下列课程有关：1. Introduction二、天然药化的研究对象及其任务（一）主要研究对象 1. 植物药世界范围中 国湖 北 高等植物1315万种，其中药用植物约14500种以上。活性筛选仅占 5%，化学成分研究则更少。 我国自然资源丰富，植物品种繁多，其

5、中种子植物就有25700余种，药用植物11800多种，常用5000余种。 中药资源种类3970种，居全国第五位，湖北省中药材计3200余种， 占全国中药材品种一半以上，年收购量占全国第六位。 评价：民族药是一块未开垦的处女地。 3. 海洋生物 海洋占整个地球的表面的71%，蕴藏着极其丰富的生物资源，是展现在人们面前的巨大天然库，现在已成为研究的热点。4. 微生物（一）主要研究对象2. 民族药 我国有56个兄弟民族，其中少数民族55个，民族药是中国传统医药学的重要组成部分。如：藏、蒙、维药. 等约有1500余种。曾毓麟主编： 中国民族药志 1. 创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成） 抗

6、肿瘤药物 心脑血管药物 糖尿病药物 爱滋病药物 抗病毒药物 老年性疾病药物 免疫调节药物 计划生育药物 急性热病类药物 2. 功能性食品用及相关产品 功能食品 天然色素 香料 美容化妆品 3. 中药现代化的研究 1) 中药资源的开发利用及其品质评价的研究（包括仿生） 2) 复方中药活性物质及其作用机理的研究 3) 中药材规范化种植（GAP）研究 4) 中药标准提取物及质量标准的研究（二）主要研究任务 *据1981年统计，建国以来研制新药104种，其中来自植物、动物有效成分及 改构共61种，占58.6% 。 2. 整理、发掘祖国医药学宝库 生物活性成分或指标性成分 防病治病原理的探索、新资源的开

7、发和利 用、合理采集、妥善贮藏、合理炮炙、剂 型改进、真伪鉴别、质量控制 3. 植物化学分类学的研究 利用植物的亲缘相关性 改变传统的形态分类方法 4. 发展和丰富天然有机化学理论可卡因(Cocaine)普鲁卡因(Procaine)天然药物化学在药学专业中的作用与地位1.寻找新药或活性先导化合物二、天然活性化合物的合成、半合成及生物合成技术研究提供了不依赖自然资源的新药。 一些植物含有高活性的化合物，但含量极微，若开发利用，天然资源很块就会枯竭。其合成、半合成及生物合成技术的研究是解决供需矛盾的途径之一，如抗癌药物紫杉醇的合成、半合成及生物合成技术的研究。 巴卡亭 R=Ac去乙酰基巴卡亭 R=

8、H1. Introduction三、传统中药的深入研究使其在新药开发中重新发挥重要作用。 一些过去未知的植物微量成分被发现，其中不乏具有较强生物活性的成分，如人参和三七中的环肽，可能是一类新型活性成分；大蒜水溶性成分的研究，可为动脉粥样硬化疾病的新药研究提供先导化合物。 此外，某些植物作为药用已有较长的历史，经研究发现了其化学成分的新活性，为这些植物增加了新的用途，如丹酚酸抗脂质过氧化、抗溃疡作用；苦楝楝烷化合物抗癌作用等。1. Introduction学习天然药物化学要求（一）基本骨架类型及其结构特征 1. 基本骨架 2. 主要活性化合物（二）各类成分的理化性质 1. 共性 1) 鉴别反应：

9、 (1) 沉淀反应， (2) 显色反应 2) 溶解性 3) 酸碱性 2. 特性（三）各类成分的提取分离方法 1. 利用不同溶解度 2. 利用不同酸碱性 3. 利用层析分离法（四）各类成分的结构测定方法 1. 各类成分的主要化学反应 2. 主要成分的波谱特征理论和实践并重特别注意Chapter 1 Pandect31323IntroductionBiosynthesisExtraction and isolation technology4Structural research 植物一次代谢与生物合成过程三羧酸循环（TCA）丁酮二酸-酮戊二酸丁二酸CO2 H2Oh / 叶绿素磷酸烯醇式丙酮酸甲戊

10、二羟酸丙酮酸乙酰辅酶A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-氨基乙酰丙酸2. Biosynthesis二、植物代谢及其代谢产物(一) 一次代谢及其代谢产物 1. 一次代谢 维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。 2. 一次代谢产物 (primary metabolites) 糖类 蛋白质 脂质 核酸 3. 一次代谢产物的作用 1）植物的营养物质 2）人类赖以生存的物质基础2. Biosynthesis植物二次代谢与生物合成程三羧酸循环（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

11、酸乙酰辅酶A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二、植物代谢及其代谢产物(一) 二次代谢及其代谢产物 1. 二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物 (secondary metabolites) 产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化学物质。 3. 二次代谢产物的作用 1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源2.

12、Biosynthesis二次代谢产物归类二次代谢产 物苷 类非苷类 （苷元） + 糖挥发油脂肪族萜 类芳香酚类酸性物质碱性物质中性物质脂肪族芳香族香豆素类木脂素类木质素类苯丙素类黄 酮 类醌 类鞣 质植物甾醇强 心 苷皂 苷单 萜倍 半 萜二 萜二倍半萜三 萜多 萜甾 族萜 类生物碱N 族油 脂 主要的生物合成途径1、醋酸-丙二酸途径（AA-MA） 脂肪酸类、酚类、蒽酮类等由此途径生成。2、甲戊二羟酸途径（ MVA ） 萜类等3、桂皮酸及莽草酸途径 苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体、黄酮类 等。4、氨基酸途径 生物碱类5、复合途径2. Biosynthesis了解生物合成的意义(一) 利用

13、植物亲缘相关性 1. 推测天然化合物的结构 2. 定向寻找天然活性成分 3. 植物化学分类(二) 组织培养 1. 工业生产有效成分 2. 生物调控，提高活性成分含量2. BiosynthesisChapter 1 Pandect31323IntroductionBiosynthesisExtraction and isolation technology4Structural research 中草药化学成分的构成特点1. 同种植物含有多种结构类型的化学成分苦参2. 总成分含量少而种类多长春花黄酮类生物碱贝母生物碱萜 类甾醇类3. 有效成分含量低总生物碱含量 1 / 千分离生物碱单体 68种长

14、春碱 3 / 万长春新碱 3 / 百万美登碱 2 / 千万3. Extraction and isolation technology3.1 研究准备：品种鉴定（学名）、产地；文献工作； 已知成分：结构类型，确定提取、分离路线； 未知成分：系统预试验，活性跟踪，定向分离；3. Extraction and isolation technology提取分离前的文献调研 1. 立题着眼点 1) 为什么要立题 2) 怎样做 2. 了解前人的研究工作 1) 做过研究没有? 2) 研究的深度和广度 3. 原植物的鉴定 1) 原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间 3) 药及部位 4) 民间药用情况3.

15、Extraction and isolation technology3.2 中药活性成分的提取溶剂提取法3. Extraction and isolation technology水蒸气蒸馏法升华法原理：与水蒸气产生共沸点范围：挥发油原理：遇热挥发，遇冷凝固范围：游离蒽醌原理：相似者相溶范围：所有化学成分有机化合物分为三类:水溶性亲脂性亲水性苷类（黄酮、三萜、甾体等与糖的结合物）糖类、氨基酸蛋白质、盐类未成盐的生物碱，未成苷的黄酮、蒽醌、萜类、甾体。3. Extraction and isolation technology有机溶剂分为三类:亲水性有机溶剂水与溶剂的结构有关，常见溶剂极性强弱

16、顺序：石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、水3. Extraction and isolatioo technology亲脂性有机溶剂石油醚环己烷苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水常用溶剂的性质天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系 溶剂的选择：溶解度化学性质稳定安全、价廉、易回收3. Extraction and isolation technology3. Extraction and isolation technology浸渍法（冷浸）煎煮法（热提）回流法（有机溶剂）连续提取法渗漉法（连续冷浸）溶剂提取方法:水蒸气蒸馏法浸渍法： 水/稀醇，冷提渗漉法： 乙醇，冷提

17、 提取效率高，但溶剂用量大超声提取：各种溶剂，可加热，但所需温度低煎煮法： 水回流提取：有机溶剂 溶剂用量大连续回流提取：有机溶剂，索氏提取器 溶剂反复利用3. Extraction and isolation technology溶剂提取方法:浸渍法3. Extraction and isolation technology优点：操作简单适用于热敏性物质的提取以及含有大量多糖、淀粉、树胶、果胶和黏液质的药材的提取。缺点：耗时、耗溶剂、提取效率低注意：用水做溶剂浸渍时需加入有机溶剂防腐。渗漉法3. Extraction and isolation technology实验室简单渗漉装置 以稀乙

18、醇或酸、水作溶剂，先浸后渗，提取效率高于浸渍法。但溶剂用量大，对原料粒度要求高。煎煮法： 煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。所用容器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁锅，以免药液变色。直火加热时最好时常搅拌，以免局部药材受热太高，容易焦糊。有蒸汽加热设备的药厂，多采用大反应锅、大铜锅、大木桶，或水泥砌的池子中通入蒸汽加热。还可将数个煎煮器通过管道互相连接，进行连续煎浸。 3. Extraction and isolation technology回流提取法： 应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失。一般保持沸腾约1小时后放冷过滤，再在药渣中加溶剂，作第二、三次加

19、热回流分别约半小时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生产中多采用连续提取法。 3. Extraction and isolation technology连续回流提取法：应用挥发性有机溶剂提取天然产物有效成分，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成分也较完全。实验室常用脂肪提取器或称索氏提取器。连续提取法，一般需数小时才能提取完全。提取成分受热时间较长，遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法。 3. Extraction and isolation technology回流提取法与连续回流提取法的区别3. Extraction and isol

20、ation technology3. Extraction and isolation technology超声波提取法优点：提取时间短，提取效率高，无需加热缺点：提取规模小，杂质含量高3. Extraction and isolation technology超临界流体萃取法-CO2超临界流体特性：密度接近液体流体在临界点压力或温度的微小变化对溶解度产生巨大变化传质性质类似于气体蒸气焓为零，节能优点：不残留有机溶剂，提取速度快，选择适当的压力和温度能提高提取的选择性能，节省溶剂，无环境污染，低温，适用于热敏物质，介质可循环利用，可以联用等。缺点：应用范围有限，如超临界CO2仅对低分子量、低极

21、性化合物提取率高；仪器造价高。3. Extraction and isolation technology 3.2 分离精制常用方法原理:3. Extraction and isolation technology4.物质分子大小差异进行分离3.物质的吸附性差别进行分离2.物质在两相溶剂中的分配比不 同进行分离1.物质溶解度差别进行分离3. Extraction and isolation technology1. 利用溶解度差别进行分离:1利用温度不同引起溶解度的改变2改变混合溶剂的极性3调节溶液的pH值4沉淀法5盐析法根据物质的溶解度差异进行分离（1）调节温度 温度不同溶解度改变 结晶、重

22、结晶待纯化物A+杂质B、C加MeOH热溶热滤残渣（C）滤液（A+B）冷置析晶母液（B）结晶（A）3. Extraction and isolation technology加另一种极性相差较大的溶剂混合溶剂极性改变部分物质沉淀析出 A 水/醇法：除去水提液中的水溶性杂质 B 醇/水法：除去醇提液中的脂溶性杂质 C 醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷根据物质的溶解度差异进行分离（2）改变混合溶剂极性3. Extraction and isolation technologyA 水/醇法除去水提液中的水溶性杂质中药水提取液加数倍量浓醇静置过夜母液（目标成分）沉淀（水溶性杂质）（如蛋白质、多糖、果胶、

23、粘液质）3. Extraction and isolation technologyB 醇/水法：除去醇提液中的脂溶性杂质中药醇提取液加数倍水静置过夜母液（目标成分）沉淀（脂溶性杂质）（如油脂、叶绿素等）3. Extraction and isolation technologyC 醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷皂苷的醇溶液加数倍量乙醚，静置母液（脂溶液杂质）沉淀（皂苷）3. Extraction and isolation technology酸、碱、两性成分调节pH改变的分子存在状态改变溶解度 根据物质的溶解度差异进行分离 3.调节pH解离型/离子态游离型/分子态H+BH+BOH-H+A

24、-HAOH-脂溶性水溶性3. Extraction and isolation technology酸、碱、两性成分调节PH改变分子存在状态改变溶解度A酸/碱法（酸提取碱沉淀法）： 生物碱的提取、纯化B碱/酸法（碱提取酸沉淀法）： 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化C. 调节PH至等电点，沉淀蛋白 根据物质的溶解度差异进行分离 3.调节pH3. Extraction and isolation technologyA酸/碱法（酸提取碱沉淀法） 生物碱的提取、纯化H+BH+BOH-醇提物浸膏（B）药渣酸水提取液稀酸水提取（ BH+ ）碱化沉淀（B）碱水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）3. Extra

25、ction and isolation technology药材（HA）药渣碱水提取液碱水提取（ A- ）酸化沉淀（HA）酸水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）B碱/酸法（碱提取酸沉淀法） 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化H+A-HAOH-3. Extraction and isolation technology1.根据物质的溶解度差异进行分离（4）加沉淀剂粗组份 酸水液无机酸盐H2OH2S有机酸盐重金属硫化物有机酸有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱3. Extraction and isolation technology分配比K K=CU / CL 分离因子 =KA / KB （KA KB） 1

26、00 1次萃取，基本分离10100 1012次 2 100次以上 1 无法分离上层下层2. 物质在两相溶剂中的分配比不同3. Extraction and isolation technologyK值与萃取次数成反比，即K值越大，萃取次数越少，反之越多b值越大，越易分离； b=1时，无法分离2. 物质在两相溶剂中的分配比不同 A、液-液萃取法 B、逆流连续萃取法 C、逆流分配法（CCD） D、液滴逆流色谱法（DCCC） E、高速逆流色谱法（HSCCC） F、气液分配色谱（GC或GLC） G、液-液分配色谱（LC或LLC） LC分配色谱载体主要有-硅胶、硅藻土、纤维素等；有正反相之分；压力有低、

27、中、高之分；载量有分析、制备之分。3. Extraction and isolation technology50 A有机溶剂/水B有机溶剂/酸、碱水 PH 物质存在状态溶解性KCPH梯度萃取 梯度调节PH，每次改变一种成分的存在状态，依次分离缺点：手工操作繁琐、溶剂用量大、易乳化 （A）简单液液萃取法3. Extraction and isolation technology2. 物质在两相溶剂中的分配比不同乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表

28、面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，该过程叫乳化。3. Extraction and isolation technology静置较长时间将乳化层抽滤轻度乳化可搅动加于破坏将乳化层加热或冷冻使之破坏分出乳化层加入少量电解质滴加数滴醇类如戊醇改变表面张力逆流连续萃取3. Extraction and isolation technology萃取操作中的注意事项：1）破坏乳化方法：较长时间放置；加入少量电解质，如氯化钠。2）溶剂与水溶液应保持一定量的比例，第一次萃取时，溶剂要多一些，一般为水提取液的1/3，以后的用量可以少一些，一般为1/4-1/5。3）一般萃取34次即可。但亲水性

29、较大的成分不易转入有机溶剂层时，须增加萃取次数，或改变萃取溶剂。3. Extraction and isolation technology3. 物质的吸附性差别进行分离3. Extraction and isolation technology物理吸附化学吸附半化学吸附在天然有机化合物分离及精制工作中，吸附现象利用得十分广泛。其中又以固-液吸附用得最多，分为：A. 化学吸附 1）基本特点：有选择性、不可逆吸附 2）基本原理：产生化学反应 (1) 酸性物质与Al2O3发生化学反应 (2) 碱性物质与硅胶发生化学反应 (3) Al2O3容易发生结构的异构化 3）应尽量避免B. 半化学吸附 1）基

30、本特点：介于物理吸附和化学吸附之间 2）基本原理：以氢键的形式产生吸附3. 物质的吸附性差别进行分离3. Extraction and isolation technology C. 物理吸附液-固物理吸附色谱运用较多的一种方法，特别适用于很多中等分子量的样品（分子量小于1，000的低挥发性样品）的分离，尤其是脂溶性成分。一般不适用于高分子量样品如蛋白质、多糖或离子型亲水性化合物等的分离。2. Extraction and isolation technology 1）基本规律：“相似者易于吸附” 2）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速 3）基本原理：吸附与解吸附的往复循环 4） 三要素 吸附

31、剂 、溶质(被分离物)、溶剂吸附再吸附解吸再解吸直至分离 A. 物理吸附2. Extraction and isolation technology吸附色谱的分离效果，决定于:吸附剂(硅胶、氧化铝、活性炭）、溶剂和被分离化合物的性质这三个因素。2. Extraction and isolation technology A. 物理吸附吸附剂溶 质溶 剂强弱强强中弱弱中中极性吸附剂 (正相) 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性也应越强。非极性吸附剂 (正相) 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性越弱。3. Extraction and isolation technol

32、ogy硅胶是酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的色谱。同时硅胶也可吸附碱性化合物色谱用硅胶为一多孔性物质，分子中具有硅氧烷的交链结构，同时在颗粒表面又有很多硅醇基。吸附剂：硅胶 吸附剂：氧化铝3. Extraction and isolation technology 氧化铝带有碱性，对于分离一些碱性中草药成分，如生物碱类的分离颇为理想。不宜用于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。 洗脱溶剂的选择：3. Extraction and isolation technology 须根据被分离物质与所选用的吸附剂性质这两者结合起来加以考虑。被分离物质极性弱极性强极性吸附剂极性较弱弱极性强极性洗脱剂极性

33、 大体上溶剂极性的大小可以根据介电常数的大小来判断。介电常数越大，极性越强。溶剂的极性3. Extraction and isolation technology实验室中最常应用的混合溶剂洗脱用溶剂的极性宜逐步增加，跳跃不能太大。3. Extraction and isolation technology化合物的极性及其强弱判断3. Extraction and isolation technology官能团的种类、数目、排列方式官能团的极性强弱 极性强弱的判断 (与功能基的种类、数目多少和排列方式有关) (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

34、亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性；3. Extraction and isolation technology柱色谱（柱层析）3. Extraction and isolation technology一般为样品量的3060倍。样品极性小、难以分离者，吸附剂用量可适当提高到样品量的100200倍。柱色谱用的硅胶及氧化铝通常以100200目或200 300目为宜，或甚至直接采用薄层色谱用规格。慢中等快Temporal course淋洗液3. Extraction and isolation technology硅胶吸附柱色谱氧化铝吸附柱色谱 A吸附剂：3060倍，有时100200倍 B装柱：

35、 径高比（d/h）1:151:20 干法装柱/湿法装柱 C上样： 干法上样/湿法上样 D洗脱： 等度/梯度（洗脱剂极性递增） E托尾： 化学吸附：硅胶碱性成分 洗脱剂中加入碱 氧化铝酸性成分 洗脱剂中加入酸 F洗脱系统的选择： TLC Rf=0.20.33. Extraction and isolation technology正相色谱与反相色谱柱色谱（柱层析）分配色谱法分配色谱法基本原理正相分配色谱反相分配色谱正相色谱极性物质吸附强非极性物质吸附弱后出先出反相色谱极性物质吸附弱非极性物质吸附强先出后出3. Extraction and isolation technology 加压液相色谱特

36、点加压流动相，流速快载体颗粒小，机械强度大，比表面极大耐压柱材自动检测、收集、分部3. Extraction and isolation technology3. Extraction and isolation technology加压液相色谱 聚酰胺吸附色谱法聚酰胺（poliamide）吸附属于氢键吸附，是一种用途十分广泛的分离方法，极性物质与非极性物质均可适用，但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。3. Extraction and isolation technology聚酰胺氢键吸附能力 大小3. Extraction and isolation technology 各种溶剂在聚

37、酰胺柱上的洗脱能力由弱至强顺序水 甲醇 丙酮 氢氧化钠水溶液 甲酰胺 二甲基甲酰 胺 尿素水溶液3. Extraction and isolation technology 聚酰胺与酚类、醌类形成氢键缔合的能力在水中最强，在含水醇中随着醇浓度的增高而减弱，在高浓度醇或其它有机溶剂中则几乎不缔合。 大孔吸附树脂3. Extraction and isolation technology吸附性：范德华引力或生成氢键的结果。筛选原理：本身多孔性结构所决定。.大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料，根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。 树脂洗脱液的选择 3

38、. Extraction and isolation technology 对非极性大孔吸附树脂，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强。对中等极性大孔树脂和极性较大的化合物来说，则用极性较大的洗脱剂为佳。 根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。为达到满意的效果，可通过几种洗脱剂浓度的比较来确定最佳洗脱浓度。实际工作中甲醇、乙醇、丙酮应用较多。4. 物质分子大小差异进行分离 凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography） 分子筛过滤（molecular sieve filtration） 排阻色谱 (exclusion chromatography）3. Extractio

39、n and isolation technology 利用分子筛分离物质的一种方法。样品混合物中各个成分因分子大小各异，渗入至凝胶颗粒内部的程度也不尽相同，故在经历一段时间流动并达到动态平衡后，即按分子由大到小顺序先后流出并得到分离。 凝胶的种类与性质 葡聚糖凝胶（Sephadex） 羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20） 丙烯酰胺凝胶（Bio-Gel P） 琼脂糖凝胶（Sepharose Bio-Gel A） 羧甲基交联葡聚糖凝胶（SP-Sephadex） 苯胺乙基交联葡聚糖凝胶（QAe-Sephadex） 3. Extraction and isolation technolog

40、y 根据物质分子的大小进行分离-分子排阻法如葡萄糖凝胶 (Sephadex G and LH-20) 过滤法等 OH OCH2CH2CH2OH 大分子化合物先滤出，小分子化合物后滤出。3. Extraction and isolation technology5.根据物质解离程度不同的分离法-离子交换法基本原理:利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原理达到分离的方法。 强酸： -SO3H 强碱： -N+(CH3)3Cl- 弱酸： -CO2H 弱碱： -NH2(NH,N)3. Extraction and isolation technology水提液中酸性、碱性、两性化合

41、物的分离 碱性 碱性不同的生物碱的分离3. Extraction and isolation technology引起人工产物的因素：1）酶解影响2）溶剂的影响3）酸碱的影响4）色谱行为的影响5）光照的影响6）温度的影响原生产物与人工产物(一) 光照的影响3. Extraction and isolation technology1. 酸的影响 1)(二) 酸碱的影响2)2. 碱的影响3. Extraction and isolation technology(三) 温度的影响 高温、高热会引起化合物的氧化、聚合、树脂化等结构变化，颜色加深。(四) 溶剂的影响3. Extraction and

42、 isolation technology(五) 层析的影响 注意在 Al2O3 柱层析时可能引起被分离物的结构异构化、分子重排等到变化，得到的是次生产物，而不是原生产物。如：3. Extraction and isolation technologyChapter 1 Pandect31323IntroductionBiosynthesisExtraction and isolation technology4Structural research 结构研究的特点：难于合成品 结构研究的总原则: 尽可能不消耗或少消耗试样 波谱综合分析 与文献数据比较 必要时辅以化学手段4. structur

43、al research结构测定的一般程序纯度鉴定推测母体结构类型功能基情况分子量分子式的确定波谱、化学方法推测出结构式人工合成进行确认 4. structural research结构研究的主要程序一、天然产物化学成分的一般鉴定方法1.已知化合物鉴定的一般程序测定样品熔点，与已知品的文献值对照，比较是否一致或接近。测定样品与标准品的混溶点，所测值不下降。将样品与标准品共薄层色谱或纸色谱，比较其Rf值是否一致。测样品的红外光谱或标准谱图进行比较，是否完全一致。 4. structural research2.未知化合物的结构测定方法测定样品的物理常数，如熔点或沸点，比旋度或折光率等，查文献，初步

44、判断样品是已知还是未知物，若是未知物，按以下程序：进行检识反应，确定样品是哪个类型的化合物，如生物碱、黄酮、强心苷等分子式的测定，通过元素分析和分子量的测定，计算其分子式。结构分析，测样品的UV、IR、MS、NMR结构验证一、天然产物化学成分的一般鉴定方法 4. structural research4. structural research1） 纯化和干燥化合物的样品 a) 均一晶形、明确敏锐熔点(熔距2) b) 三种展开系统均显示单一斑点 c) HPLC、GC分析4. structural research2）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物结构类型文献检索、调研工作

45、贯穿结构研究工作的整个过程。利用中、外文主题索引按中药拉丁文学名进行检索，来获得已分出化合物的种类、个数、性质、用到的提取方法、提取溶剂、色谱的溶剂系统、生物活性等信息。（CA）已知化合物，还需做混合熔点测定和混合的IR光谱；未知化合物，需按测定程序进行，如有不对称中心，还需测定绝对构型。4. structural research3）测定分子式、计算不饱和度 a) 元素分析分子量 b) 同位素丰度比率 c) HR-MS（精确到小数点后三位）刺果甘草中分离的一白色结晶元素定性分析：含有C,H,O元素定量分析: C 79.35%,H 10.21%,O 10.44%原子比为10.16：15.58：

46、1，约化为10：16：1质谱得到其分子量为456所以最后确定其分子式为C30H48O34. structural research 不饱和度 ： U=-/2+/2+1 ：一价原子数 如H、X ：三价原子数，如N、P ：四价原子数，如C 例：C30H48O3， = 74. structural researchUVIRMSNMR四大光谱4. structural researchUV：判断分子结构中是否存在共轭体系IR：确定分子结构中的官能团MS：可确定分子量，计算分子式，解析分子结构NMR 1H-NMR：可以得知共振原子的相对数目及化学环境13C-NMR：推导化合物的基本骨架4. struct

47、ural research4. structural research4）Mass Spectrum (MS)质谱法(Mass Spectrometry, MS)：应用多种离子化技术，将物质分子转化为气态离子并按质荷比(m/z)大小进行分离并记录其信息，从而进行物质和结构分析的方法。离子源：电子轰击（EI ),化学电离（CI ),电喷雾（ESI )等灵敏度高响应时间短，分析速度快信息量大4. structural research4）Mass Spectrum (MS)离子源：电子轰击（EI ),化学电离（CI ),电喷雾（ESI )等作用：确定分子量、分子式提供部分结构信息 丢失碎片的大小

48、如15、17 碎片的m/z及裂解方式鉴别是否为同一物质 4. structural research5）Infrared spectra（IR) 提供结构中官能团、骨架等信息。原理： 化学键的振动在红外光区（4000625cm-1）引起的吸收谱图作用： 特征频率区（functional group region） 40001500 cm-1确定官能团类型指纹区（fingerprint region） 1500600 cm-1构象、构型、取代模式等测定范围：波数6254000cm -1之间，其中1500cm-1以上为化合物的特征基团区，1500-600cm-1为指纹区。作用：主要用于定性分析，功

49、能基的确认，芳环取代类型的判断等。优点： 任何气态、液态、固态样品均可测定； 每种化合物都有红外吸收； 常规红外光谱仪价格低廉； 4. structural research5）Infrared spectra（IR) 红外光谱的吸收区域可简单分为如下几部分：（1）3750-2500 cm-1：各类X-H单键的伸缩振动区，如N-H、O-H、C-H。（2）2500-2000 cm-1：叁键和积累双键的伸缩振动区。（3）2000-1300 cm-1：双键伸缩振动区。（4）1300-1000 cm-1：包括C-C、C-O、C-N、C-F等单键的伸缩振动和碳硫、氧硫、磷氧等双键的伸缩振动。（5）100

50、0-667 cm-1：包括C-H的弯曲振动。在鉴别链的长、短，烯烃双键取代程度、构型及苯环取代基位置等方面，提供有用的信息。 4. structural research红外光谱的主要基频峰区段 羟基羰基特征区指纹区 4. structural research-OH-C-O-CH3OH特征基团区指纹区三要素：位置、强度、峰形-OHCH3OHC=O 如果被测定物是已知物，只要和已知对照品做一张共红外光谱图，二者红外光谱完全一致则为同一物质； 如无对照品也可检索有关红外光谱数据图谱文献。 4. structural research 4. structural research6）Ultravi

51、olet absorption spectra（UV） 提供共轭双键、,-不饱和羰基、 芳环等信息。原理 电子由基态跃迁至激发态（、n） 在紫外可见光区（200700nm）引起的吸收谱图作用对含有共轭双键、,-不饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定有重要价值特定的吸收谱特征骨架类型的判断 如：黄酮、香豆素、蒽醌加诊断试剂前后谱图的规律性变化取代图式的推断 如：黄酮、香豆素生色团：产生紫外吸收的不饱和基团，如C=C, C=O, O=N=O等；助色团：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如-OH, -NH2, -Cl等；深色位移：由于基团取代或溶剂效应

52、，最大吸收波长变长，也叫红移（red shift）；浅色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短，也叫蓝移（blue shift）；紫外光谱(Ultra-Violet, UV)的重要概念 4. structural research具有相同基本骨架化合物的UV光谱相同，但并非是同一化合物 4. structural research7）Nuclear magnetic resonanec spectra（NMR)原理： 1H、13C等具有磁矩的原子在外加磁场中受电磁波照射，吸收一定能量电磁波，产生能级变化，引起核磁共振氢核磁共振（1H-NMR）碳核磁共振谱（13C-NMR）二维核磁共振谱

53、 （2D-NMR）氢核磁共振（1H-NMR） 应用：提供H的类型、数目、相邻原子团的信息 四个参数：化学位移（）：120ppm H的类型 屏蔽效应积分值/积分面积 同一环境下H的个数自旋偶合裂分的峰数 邻位与其不等同的H的个数 符合 n+1律 s, d, t, q偶合常数（J） H核间的距离 相隔键数： 越少，J大，通常为3JH-H 二面角： 越接近90，J越小 越接近0、180，J越大化学位移（）：是指1H核因为周围化学环境的不同，其外围电子云密度，以及绕核旋转时产生的磁的屏蔽效应也就不同。在一定的外磁场作用下其回旋频率也不同，因而需要相应频率的射频磁场才能发生共振而得到吸收信号。这些信号将

54、会出现在不同的区域，我们在实际应用当中以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值就是质子的化学位移值。质子数：1HNMR可以直接给出每个信号代表的质子的个数，并可以直接获得分子中总的质子数。偶合常数（J）:磁不等同的两个或两组1H核在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使信号发生裂分，而出现单峰，双峰，多重峰等。裂分间的距离称为偶合常数。氢核磁共振（1H-NMR）核磁共振谱的四个信息：1、共振峰的位置化学位移H类型2、峰的裂分H的偶合临近H数目3、峰的面积自身H的数目4、峰的形状自旋系统氢核磁共振（1H-NMR）各类有机化合物的化学位移烯烃 端烯质

55、子：H=4.85.0ppm 内烯质子：H=5.15.7ppm 与烯基，芳基共轭：H=47ppm芳香烃 芳烃质子：H=6.58.0ppm 供电子基团取代-OR，-NR2 时：H=6.57.0ppm 吸电子基团取代-COCH3，-CN，-NO2 时：H=7.28.0ppm饱和烃-CH3: CH3=0.791.10ppm-CH2: CH2 =0.981.54ppm -CH: CH= CH3 +(0.5 0.6)ppmH=3.24.0ppmH=2.23.2ppmH=1.8ppmH=2.1ppmH=23ppm氢核磁共振（1H-NMR）各类有机化合物的化学位移-COOH：H=1013ppm-OH： （醇）H=1.06.0ppm （酚）H=412ppm-NH2：（脂肪）H=0.43.5ppm （芳香）H=2.94.8ppm （酰胺）H=9.010.2ppm-C