中药化学成分的一般研究.ppt

第二章 天然药物化学成分 一般研究方法,第一节 天然化学成分及生物合成简介 一、天然化学成分类型简介 植物在生长时期进行的一系列新陈代谢过程，形成和积累了种种化学物质首先对中药的化学成分类型及其一般的理化性质作一简要介绍，详细内容可参见本书有关章节一） 糖类 糖类是多羟基醛酮，分单糖、低聚糖、多聚糖及其衍生物 ⑴单糖：多为无色结晶，有旋光性，味甜，易溶于水，不溶或难溶于有机溶剂； ⑵低聚糖：通常由2~9个分子单糖经脱水缩合而成的化合物，易溶于水，难溶或不溶于乙醇等有机溶剂； ⑶多糖：通常由10个以上至上千个单糖脱水而形成的高聚物，水解后能生成单糖多糖已失去单糖的性质，大多不溶于水，有的即使溶于水，也只能生成胶体溶液，不溶于乙醇等有机溶剂β—D—葡萄糖 α—L—鼠李糖,（二） 苷类 是糖或糖的衍生物与非糖物质（亦称苷元或配基）通过糖的端基碳原子连接而成的化合物 苷类多数是结晶性固体，结构中具有糖的结构、极性大、能溶于水、甲醇、乙醇、难溶于极性小的有机溶剂 苷元则相反，难溶于水，易溶于有机溶剂天麻苷（镇静作用） 丹皮苷,（三） 醌类化合物 分子中具有醌式结构的化合物。

分子中具有酚羟基，有一定的酸性游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，微溶或难溶于水结合成苷后，极性增大，易溶于甲醇、乙醇，在热水中也可溶解四） 苯丙素类化合物 分子中以苯丙基为基本骨架单位（C6-C3）构成的化合物其中香豆素和木脂素为其典型化合物 1. 香豆素：其基本骨架可看作邻羟基桂皮酸形成的内酯 在稀碱溶液中内酯环可水解开环，生成能溶于水的顺邻羟基桂皮酸盐，加酸后可环合为原来的内酯 游离香豆素可溶于沸水、甲醇、乙醇及乙醚；香豆素苷类可溶于水、甲醇、乙醇2.木脂素：由C6-C3（二分子）缩合而成的化合物，游离木脂素为亲脂性，木脂素苷类为亲水性五）黄酮类化合物 泛指具有两个苯环通过中间的三碳链相互连接而成的一类化学成分即具C6-C3-C6结构多具酚-OH，显酸性游离黄酮苷类为水溶性六）萜类和挥发油 凡是由甲戊二羟酸衍生，且其基本母核的分子式符合（C5H8）n通式的衍生物称为萜类根据分子中异戊二烯的数目不同，可分为单萜、倍半萜、二萜、三萜等单萜和倍半萜多为具特殊香气的油状液体，少数为低熔点的固体二萜、三萜为结晶性固体，游离萜类为脂溶性，萜类苷化后具亲水性 挥发油，是一类可随水蒸汽蒸馏，与水不相混溶的油状液体物质。

七）生物碱 是一类存在于生物体内的含氮有机化合物，具有碱的性质，能与酸结合成盐游离的生物碱为脂溶性，生物碱盐为水溶性 （八）甾体类化合物 是一类结构中具有环戊烷骈多氢菲甾核的化合物甾体皂苷多有完好的结晶，游离态具脂溶性，甾体皂苷具水溶性；甾体皂苷的水溶液多具有发泡性、溶血性及鱼毒性九）三萜类化合物 是一类基本骨架由30个碳原子组成的萜类化合物三萜皂苷元具完好结晶，亲脂性三萜皂苷的水溶液也多具发泡性、溶血性及鱼毒性十）鞣质 又称丹宁或鞣酸，是一类复杂的多元酚类化合物的总称，可与蛋白质结合形成致密、柔韧、不易腐败又难透水的化合物 鞣质大多为无定形粉末，能溶于水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等极性大的有机溶剂不溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚等极性小的有机溶剂其水溶液遇重金属盐如醋酸铅、醋酸铜等能产生沉淀，还能与蛋白质、多种生物碱盐类形成沉淀十一、氨基酸、蛋白质和酶：,氨基酸：R-(CH2)n-CH-COOH NH2 鉴别：茚三酮反应，紫色蛋白质：多种氨基酸组成的大分子 沉淀反应： 盐析：无机盐 如 Na2SO4 醇沉：乙醇 沉淀试剂：苦味酸、重金属,酶：有催化能力的蛋白，有专属性，如蛋白酶只能催化蛋白质分解为氨基酸；加热、强酸碱可失活，中药一般破坏其活性，防止有效成分变化。

十二、植物色素：可分为脂溶性和水溶性色素， 脂溶性色素：叶绿素、胡萝卜素等 水溶性色素：花色素 十三、油脂和蜡： 油脂为一分子甘油与三分子脂肪酸所成的酯； 蜡为高级脂肪酸与高级一元醇结合而成的酯； 多为无效成分 十四、无机成分：主要为钾盐、钙盐和镁盐,二、天然化学成分的主要生物合成途径 天然药物化学成分多属于有机化合物，类型众多，结构复杂，数目庞大，然而其结构间都存在着一定的联系许多化合物分子结构中都包含着某些基本组成单位如苯丙素类化合物具有C6-C3单位，萜类化合物具有重复的C5单位；生物碱类化合物具有氨基酸单位；黄酮类化合物具有C6-C3-C6单位等可见，植物在体内物质代谢过程中发生着不同的生物合成反应，产生了结构千差万别的代谢产物生物合成途径可分为一次代谢产物和二次代谢产物一次代谢： 以CO2、H2O、糖等为原料，经不同途径产生丙酮酸、乙酰辅酶A等，进而产生每种植物中普遍存在的维持有机体正常生存的必需物质，如糖类、蛋白质、脂类、核酸及叶绿素等特定条件下，一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，生成萜类、生物碱等化合物这一过程并非所有植物中都发生，对维持植物生命活动不起重要作用，称为二次代谢。

二次代谢对植物维持生命活动虽不起重要的作用，但二次代谢并非每种植物都相同，往往反映出植物科、属、种的特征，且大多具有特殊、显著的生理活性 了解生物合成的有关知识，不仅对中药化学成分进行结构分类或者推测中药化学的结构有新的帮助，而且对中药化学分类学以及仿生合成等学科的发展有着重要的理论指导意义，对采用组织培养方法进行中药活性物质生产也有实际指导意义一） 乙酸-丙二酸途径（AA-MA途径） 通过该途径能生成脂肪酸类、酚类、醌类化合物1.脂肪酸类 2.酚类：这类物质的生物合成过程中只发生缩合反应乙酰辅酶A直线聚合后再进行环合生成各种酚类化合物其特点是具有间苯酚样结构（见图2-2）P15 3.醌类：在乙酸-丙二酸途径中，由多酮环合生成各种醌类化合物或聚酮类化合物如中药决明子中部分有效成分的生物合成见图2-3）P15~16,（二） 甲戊二羟酸途径（MVA途径） 萜类、甾类化合物均由这一途径生成三）莽草酸途径（shikimic acid pathway） 具有C6-C3及C6-C1基本结构的化合物由这一途径衍化生成由此途径生成的苯丙氨酸，经脱氨及氧化反应等分别生成桂皮酸再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各种含C6-C3及C6-C1 结构的天然化合物如苯丙素、木脂素类、香豆素类等 也称为桂皮酸途径。

cinnamic acid pathway),（四）氨基酸途径(amino acid pathway) 大多数生物碱类成分由此途径生成五）复合途径 即分子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环和B环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生成第二节 天然药物有效成分的提取分离方法,一、有效成分的提取 提取——就是用适当的溶剂将天然药物中的化学成分从组织细胞中溶解出来 提取是分离的前提，正确的提取方法及合适的提取溶剂，对分得单体化合物非常关键尤其在近代，随着中药研究的增多，中药中含量较多成分的越来越少，越来越多的是微量、超微成分如若提取方法不当，则根本提不出中药中的微量成分一)溶剂提取法,,,,,,,,,,,,,,细胞膜 内容物 溶剂法提取示意图,,溶液 扩散 扩散 溶剂,,,根据被提取成分的溶解性质，选用合适的溶剂和方法来进行提取其原理是溶剂穿透入药材粉末的细胞膜，溶解溶质，变成溶液，形成细胞内外溶质的浓度差，向细胞膜外扩散，溶剂又通过渗透压的作用不断进入细胞内，如此反复进行，直至细胞内外溶液达到动态平衡，再换溶剂提取1.溶剂的选择 溶剂按极性可分为三类： 亲脂性有机溶剂: 石油醚、苯、氯仿、乙醚、 乙酸乙酯、正丁醇 亲水性有机溶剂: 甲醇、乙醇、丙酮 水 常用于中药成分提取的溶剂如下： 极性：小 大,,石油醚Pet〈苯C6H6〈氯仿CHCl3〈乙醚Et2O〈乙酸乙酯EtOAc〈正丁醇n-BuOH 〈丙酮Me2CO〈乙醇EtOH〈甲醇MeOH〈 H2O,,选择溶剂的原则是根据相似相溶的原理 相似相溶——极性大的化学成分易溶于亲水性溶剂，极性小的化学成分易溶于亲脂性有机溶剂。

判断依据： a、分子大小基团一样，分子大，极性小 b、基团的性质与数量，极性基团多则极性大 极性基团：-COOH、 、—OH、 —NH2…… 中等极性基团：—O—R、 —COOR…… 非极性基团：烷基 理想溶剂：对有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与植物成分不起化学反应；安全、成本低；,一般情况下： 石油醚可提出 油脂、蜡、挥发油、游离的甾体及萜类； 氯仿或乙酸乙酯可提出 游离生物碱、有机酸、黄酮及香豆素等； 丙酮、乙醇、甲醇可提出 苷类，生物碱或有机酸盐类、鞣质等； 水可提出 糖类、氨基酸、蛋白质、无机酸等类水溶性成分2.提取方法 （1）煎煮法：水作溶剂热提 优点：溶剂易得，简便，大部分成分因助溶作用可被不同程度地提取出来（助溶作用） 缺点：挥发性成分和受热易破坏的成分不宜使用； 含多糖类化合物煎煮后药液粘度较大，难以过滤2） 浸渍法： 优点：遇热易破坏、挥发性成分和含淀粉或粘液质多的成分适用 缺点：但提取时间长，效率不高；以水为溶剂时，应防霉变质 （3） 渗漉法： 优点：可保持浓度差，提取效率高，节约溶剂 缺点：操作较麻烦⑷回流提取法：有机溶剂热提取 优点：提取效率高，溶剂消耗少。

缺点：受热易破坏的成分不宜使用 （5）连续回流提取法： 优点：溶剂消耗量小，提取效率高 缺点：对热不稳定化学成分不宜使用天然药物有效成分的提取方法,使用范围及特点,（二）水蒸气蒸馏法 本法适用于提取能随水蒸气蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成分这类成分在100℃时有一定蒸汽压, 沸腾时,该类成分一并随水蒸气带出,再用油水分离器或有机溶剂萃取法,将这类成分自馏出液中分离.如中药挥发油的提取常采用此法三）其他方法 升华法：对某些具升华物质的化学成分，可用升华法直接从中药原料中进行提取，如从茶叶中提取咖啡因，从樟木中提取樟脑等 组织破碎提取法：某些对热不稳定成分可溶于水时，可用此法 压榨法：某些成分在新鲜原料中含量较高或新鲜原料富含肉质可用压榨法,四、提取新方法新技术 1.超临界流体萃取法(Supercritical Fluid Extraction-SFE) 超临界萃取法是一种集提取和分离于一体,又基本上不用有机溶剂的新技术 SF同时具有液体和气体的双重特征，它的密度与液体相似，粘度与气体相近，扩散系数虽不及气体大，但比液体大100倍 物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用，物质的溶解与溶剂的密度、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能力。

超临界流体萃取的主要原理 SF对许多物质有很强的溶解能力，且在温度或压力变化时，流体的密度、粘度和扩散系数随着改变，与溶质的亲和力也跟着改变，从而使不同性质的溶质被分段萃取或分步析出，达到萃取、分离目的 可以作为超临界流体的物质很多， 如CO2、NH3、C2H6、CCL2F2、C7H16 等，实际应用CO2较多CO2的优点： 1.临界温度（Tc=31.4℃）接近室温，临界压力（Pc=7.37MPa）也不太高； 2.化学惰性； 3.无毒、无味、无嗅，不易燃易爆； 4.价格便宜 CO2在高于临界温度与临界压力的条件下，溶出中药原料中的成分，当压力与温度恢复常压与常温时，溶解在CO2流体中的成分立刻与气态CO2分开，达到萃取成分的目的CO2超临界流体对物质溶解作用有一定选择性，主要和物质的极性、沸点、分子量相关密切 1.极性较低的化合物 如酯、醚、内酯和环氧化合物易萃取； 2.极性较大的化合物 如羟基、羧基较多，萃取较难 3.高分子化合物 如蛋白质、树胶等，则很难萃取 为此，近年来对超临界流体萃取中加。