中药化学2研究方法

第 二 章 中 药 化 学 成 分 的一 般 研 究 方 法教 学 内 容 2.1 中 药 化 学 成 分 类 型 及 生 合 成 简 介 2.2 中 药 化 学 成 分 的 一 般 提 取 分 离 方 法 2.3 中 药 化 学 成 分 结 构 的 研 究 方 法 。 2.1 中 药 化 学 成 分 类 型 及 生 合 成 简 介2.1.1 中 药 化 学 成 分 的 主 要 类 型 一 、 分 类 依 据 及 分 类 结 果 （ 一 ） 按 物 质 基 本 类 型 分 ： 有 机 物 、 无 机 物 。（ 二 ） 按 元 素 组 成 、 结 构 母 核 分 ： 生 物 碱 、 黄 酮 、苷 、 醌 、 甾 、 萜 、 苯 丙 素 类 等 。 （ 三 ） 按 酸 碱 性 分 ： 酸 性 、 碱 性 、 中 性 。 （ 四 ） 按 溶 解 性 分 ： 非 极 性 （ 亲 脂 性 ） 、 中 极 性 、极 性 （ 亲 水 性 ） 第 二 章 中 药 化 学 成 分 的一 般 研 究 方 法 （ 五 ） 按 活 性 分 ： 有 效 成 分 、 无 效 成 分 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 化合 物 ， 称 为 有 效 成 分 。 与 有 效 成 分 共 存 的 无 生 物 活 性 的 成 分称 为 无 效 成 分 。（ 六 ） 按 生 合 成 途 径 分 ： 一 级 代 谢 产 物（ 如 糖 、 蛋 白 质 ） 、 二 级 代 谢 产 物 （ 如生 物 碱 、 黄 酮 、 皂 苷 ） 。 二 、 重 要 类 型 化 学 成 分 及 其 理 化 性 质糖 类 单 糖 、 低 聚 糖 、 多 糖 ： 水 溶 性苷 类 水 溶 性 至 中 等 极 性醌 类 多 具 有 酚 羟 基 ， 有 一 定 酸 性 ； 游 离 醌 类 多 溶 于 乙 醇 、 乙 醚 、 氯 仿 、 苯 等 有 机 溶 剂 ， 难 溶 于 水 。苯 丙 素 类 游 离 时 为 亲 脂 性 。黄 酮 类 多 具 有 酚 羟 基 ， 有 一 定 酸 性 ； 游 离 时 易 溶 于 甲 醇 、 乙 醇 、 乙 酸 乙 酯 、 乙 醚 等 有 机 溶 剂 。 萜 和 挥 发 油 游 离 萜 类 亲 脂 性 强 ； 挥 发 油 可 随 水 蒸 气 蒸 馏 、 与 水 不 相 混 溶 。生 物 碱 有 碱 性 ， 能 与 酸 成 盐 。 游 离 时 多 难 溶 于 水 ， 能 溶 于 乙 醇 、 氯 仿 、 乙 醚 等 ； 成 盐 后 则 易 溶 于 水 和 乙 醇 。甾 类 游 离 甾 类 亲 脂 性 强 ； 甾 体 皂 苷 极 性 大 ， 易 溶 于 热 水 、 稀 醇 ， 难 溶 于 亲 脂 性 有 机 溶 剂 。三 萜 游 离 三 萜 亲 脂 性 强 ； 三 萜 甾 体 皂 苷 极 性 大 ， 易 溶 于 热 水 、 稀 醇 ， 难 溶 于 亲 脂 性 有 机 溶 剂 。鞣 质 复 杂 的 多 元 酚 ， 极 性 大 ， 易 溶 于 水 、 乙 醇 、 含 水 丙 酮 。 2.1.1 中 药 化 学 成 分 的 生 合 成 简 介一 、 基 本 概 念生 合 成 ： 生 物 体 内 物 质 代 谢 过 程 中 发 生 的 合 成 反 应 ， 产 生 各 种 产 物 的 过 程 。一 级 代 谢 产 物 ： 普 遍 存 在 、 维 持 机 体 生 存 的 必 需 物 质 。二 级 代 谢 产 物 ： 有 科 、 属 、 种 的 特 征 ， 大 多 具 有 特 殊 生 理 活 性 ； 以 某 些 一 级 代 谢 产 物 为 前 体 或 原 料 ， 经 过 不 同 代 谢 过 程 产 生 的 物 质 。 二 、 主 要 生 合 成 途 径 ：（ 一 ） 乙 酸 -丙 二 酸 途 径 （ AA-MA途 径 ） ：1、 脂 肪 酸 ： 丙 二 酸 单 酰 辅 酶 A 乙 酰 辅 酶 A 偶 数 碳 脂 肪 酸 缩 合 、 还 原丙 酰 辅 酶 A 奇 数 碳 脂 肪 酸 甲 基 丙 二 酸 单 酰 辅 酶 A异 丁 酰 辅 酶 A 支 链 脂 肪 酸甲 基 丁 酰 辅 酶 A 2、 酚 类 缩 合乙 酰 辅 酶 A 间 苯 酚 类3、 醌 类 缩 合 环 合乙 酰 辅 酶 A 多 酮 醌 类 （ 二 ） 甲 戊 二 羟 酸 途 径 （ MVA）乙 酰 辅 酶 A 甲 戊 二 羟 酸 单 酰 辅 酶 A 甲 戊 二 羟 酸 焦 磷 酸 酯 萜 类 、 甾 类（ 三 ） 莽 草 酸 途 径丙 酮 酸 磷 酸 酯 、 磷 酸 赤 藓 糖 - 莽 草 酸 苯 丙 氨 酸 桂 皮 酸 、 苯 甲 酸 C 6-C3、 C6-C1类 化 合 物 （ 苯 丙 素 ） （ 四 ） 氨 基 酸 途 径 脱 羧 、 甲 基 化苯 丙 氨 酸 、 鸟 氨 酸 、 色 氨 酸 等 生 物 碱 氧 化 、 还 原 、 重 排（ 五 ） 复 合 途 径乙 酸 -丙 二 酸 途 径 黄 酮 的 A环莽 草 酸 途 径 黄 酮 的 B环 生 合 成 途 径 前 体 物 质 合 成 产 物乙 酸 -丙 二 酸 乙 酰 辅 酶 A 脂 肪 酸 、 酚 、 醌甲 戊 二 羟 酸 乙 酰 辅 酶 A 萜 、 甾莽 草 酸 丙 酮 酸 磷 酸 酯 C6-C3、 C6-C1氨 基 酸 苯 丙 氨 酸 生 物 碱复 合 黄 酮 第 二 章 中 药 化 学 成 分 的一 般 研 究 方 法2.2 中 药 化 学 成 分 的 提 取 分 离 方 法一 、 基 本 概 念1、 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 。2、 分 离 ： 将 提 取 物 中 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 。 二 、 提 取 方 法 溶 剂 提 取 法 水 蒸 气 蒸 馏 法 超 临 界 流 体 萃 取 法 （ SFE） 其 他 方 法 ： 升 华 、 压 榨 、 微 波 、 超 声 组 织 破 碎 法 等 （ 一 ） 溶 剂 提 取 法1、 定 义 和 原 理 定 义 ： 根 据 被 提 取 成 分 的 溶 解 性 ， 选 择 合 适 的 溶 剂 和 方 法 进 行 提 取 。原 理 ： 相 似 相 溶 。 2、 选 择 溶 剂 的 原 则 * 对 所 要 成 分 溶 解 度 大 * 沸 点 适 中 容 易 回 收 * 低 毒 安 全 * 价 廉 生 产 中 最 常 用 的 溶 剂 为 乙 醇 和 水 。 3、 溶 剂 的 分 类 * 强 极 性 溶 剂 ： 水 * 亲 水 性 有 机 溶 剂 ： 能 与 水 任 意 混 溶 （ 甲 醇 、 乙 醇 、 丙 酮 ） * 亲 脂 性 有 机 溶 剂 ： 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 ） 常 用 溶 剂 的 极 性 大 小 顺 序 ： 石 油 醚 四 氯 化 碳 苯 氯 仿 乙 醚 乙 酸 乙 酯 正 丁 醇丙 酮 乙 醇 （ 甲 醇 ） 水 4、 化 合 物 的 结 构 与 溶 解 性 的 关 系（ 1） 分 子 结 构 中 亲 水 性 基 团 （ 羧 基 、 羟 基 、氨 基 ） 越 多 ， 极 性 越 大 ， 亲 水 性 越 强 。（ 2） 分 子 中 非 极 性 部 分 越 大 ， 碳 链 越 长 或结 构 越 大 ， 则 亲 脂 性 越 强 。（ 3） 结 构 母 核 相 同 的 成 分 ， 分 子 中 功 能 基的 极 性 越 大 ， 或 极 性 功 能 基 数 量 越 多 ，则 整 个 分 子 的 极 性 越 大 ， 亲 水 性 越 强 。 5、 操 作 方 法 浸 渍 法 渗 漉 法l 溶 剂 提 取 的 方 法 煎 煮 法 回 流 提 取 法 连 续 回 流 提 取 法 （ 1） 浸 渍 法 ： 药 材 粗 粉 加 溶 剂 反 复 浸 渍 、 过 滤 ， 减压 回 收 溶 剂 ， 得 提 取 物 。（ 2） 渗 漉 法 ： 粉 碎 闷 润 渗 漉 回 收 溶 剂（ 3） 煎 煮 法 ： 粗 粉 或 饮 片 加 水 闷 润 、 煮 沸 、 过 滤 ， 浓缩 。（ 4） 回 流 提 取 法 ： 有 机 溶 剂 、 水 浴 加 热 回 流（ 5） 连 续 回 流 提 取 法 ： 索 氏 提 取 器 、 有 机 溶 剂 、 水 浴 加 热 回 流 6、 影 响 溶 剂 提 取 法 的 因 素 （ 1） 溶 剂 （ 2） 提 取 方 法 （ 3） 药 材 的 粉 碎 度 （ 4） 提 取 温 度 （ 5） 提 取 时 间 （ 6） 提 取 次 数 （ 二 ） 水 蒸 气 蒸 馏 法 适 用 于 具 有 挥 发 性 ， 能 随 水 蒸 气 蒸馏 而 不 被 破 坏 的 成 分 的 提 取 。 如 ： 挥 发 油 、 小 分 子 生 物 碱 、 酚 类 、游 离 醌 类 等 。 （ 三 ） 超 临 界 流 体萃 取 法 （ SFE） 1、 超 临 界 流 体 ： 当 一 种 物 质 处于 临 界 温 度 与 临 界压 力 以 上 的 状 态 下 ，形 成 既 非 液 体 又 非气 体 的 单 一 相 态 时 ，称 为 超 临 界 流 体（ SF） 。 2、 超 临 界 流 体 的 特 性密 度 ： 接 近 液 体扩 散 系 数 ： 比 液 体 大 100倍粘 度 ： 接 近 气 体 物 质 的 溶 解 度 与 溶 剂 的 密 度 、 扩 散系 数 成 正 比 ， 而 与 粘 度 成 反 比 。结 论 ： 超 临 界 流 体 对 许 多 物 质 有 很 强 的 溶 解 能 力 ， 是 很 好 的 溶 剂 。 CO 2 （ 最 常 用 ） 、 NH3、 C2H6 等 3、 超 临 界 流 体 CO2： 临 界 温 度 为 31.4 ， 临 界 压 力 为7.37Mpa， 易 操 作 ， 价 格 便 宜 ， 无 毒 ，本 身 惰 性 。4、 CO2超 临 界 萃 取 CO2 在 高 于 临 界 温 度 和 压 力 的 条件 下 成 为 超 临 界 流 体 ， 溶 解 出 中 药 原料 中 的 成 分 ， 当 恢 复 常 压 时 ， 溶 解 在CO2超 临 界 流 体 中 的 成 分 便 与 气 体CO 2自 动 分 离 ， 直 接 得 到 萃 取 物 。 5、 CO2超 临 界 萃 取 法 的 特 点 ：优 点 ：（ 1） 接 近 室 温 ， 不 破 坏 或 散 失 成 分 。（ 2） 几 乎 不 用 有 机 溶 剂 ， 无 有 机 溶 剂 残 留 ， 环 保 。（ 3） 提 取 效 率 高 ， 节 约 能 耗 。局 限 性 ： 溶 解 作 用 有 一 定 的 选 择 性 ， 对 亲 脂性 较 小 分 子 易 萃 取 ， 极 性 大 的 成 分 可加 夹 带 剂 （ 流 动 相 极 性 ， 用 于 分 离 极 性 和 中 等 极 性 的 成 分 。反 相 色 谱 ： 固 定 相 极 性 9ppmCOO-CH- 或 -O-CH-O- : 45ppm-CH-或 -CH-O-R : 34ppmOCH 3: 3.8ppm CO-CH-: 23ppmR-CH,CH2,CH3 : 0.82ppm （ 2） 13C-NMR:参 数 ： 化 学 位 移 (: 0250ppm)、 偶 合 常 数 (JCH) 及 弛 豫 时 间 。 测 定 技 术 ：质 子 宽 带 去 偶 ： 13C信 号 在 图 谱 上 均 为 单 峰 。偏 共 振 去 偶 ： 连 接 质 子 的 碳 有 残 余 裂 分 ： CH为 双 峰 ； CH2为 三 重 峰 ； CH3为 四 重 峰 。INEPT（ 低 灵 敏 核 极 化 转 移 增 强 法 ） ： 通 过 调 节 弛 豫 时 间 （ ） 来 调 节 CH、 CH2、CH 3信 号 的 强 度 。 =1/4 JCH时 ， CH、 CH2、 CH3均 为 正 峰 ； =2/4 JCH时 ， 仅 CH为 正 峰 ； =3/4 JCH时 ， CH、 CH3为 正 峰 ， CH2为 负 峰 。 DEPT（ 无 畸 变 极 化 转 移 增 强 法 ） ： 通 过 改 变 照 射 质 子 的 脉 冲 宽 度 ()， 测 定 碳 谱 。=45。 时 ， CH、 CH2、 CH3均 为 正 峰 ；= 90。 时 ， 仅 CH为 正 峰 ； =135。 时 ， CH、 CH3为 正 峰 ， CH2为 负 峰应 用 ： 推 测 碳 的 数 目 、 种 类 、 相 邻 基 团 结 构 。-CH2-CH2-CH3 : 24.5, 22.6, 13.7CH3CO-CH3 : 30.2, 205.1HO-CH2-CH2-CH3 : 63.9, 26.1, 10.3CH 3O-CH3 : 59.4 CH2=CH2 : 122.8: 128.7 （ 3） 二 维 谱 （ 2D-NMR） 1H- 1H COSY(化 学 位 移 相 关 谱 )： 等 高 线 图 ， 对 角 线 上 的 峰 为 一 维 谱 ， 对 角 线 两 侧的 峰 为 相 关 峰 。 用 于 确 定 质 子 之 间 的 偶 合 关 系 和 连 接 顺 序 。13C- 1H COSY: 用 于 确 定 质 子 和 碳 之 间 的 偶 合 关 系 和 连 接 位 置 。HMQC（ 1H 核 检 测 的 异 核 多 量 子 相 关 谱 ） ： 反 映 1H 核 和 与 其 直 接 相 连 的 13C的 相 关 。HMBC （ 1H 核 检 测 的 异 核 多 键 相 关 谱 ） ： 可 以 检 测 13C- 1H 远 程 偶 合 （ 23个 键 最 灵 敏 ） 。 4、 质 谱 (MS) 测 定 分 子 量 、 分 子 式 ， 分 析 碎 片 离 子 ，推 断 结 构 信 息 。电 子 轰 击 质 谱 （ EI-MS） ： 提 供 分 子 离 子 峰 和 碎 片 离 子 峰 。 用 于分 子 量 较 小 、 对 热 稳 定 的 样 品 。场 解 析 质 谱 (FD-MS)： 子 离 子 峰 （ M+1; M+Na; M+K） 强 ， 少量 碎 片 离 子 峰 。 用 于 分 子 量 较 大 难 以 气 化 、对 热 不 稳 定 的 固 体 样 品 。化 学 电 离 质 谱 (CI-MS)： 分 子 离 子 峰 （ M+1; M-1） 强 ， 少 量 碎片 离 子 峰 。 用 于 不 稳 定 的 化 合 物 。 快 原 子 轰 击 质 谱 （ FAB-MS） : 分 子 离 子 峰 , 碎 片 离 子 峰 。 用 于 大分 子 极 性 化 合 物 ， 如 苷 类 。 多 以 甘 油 为 基质 。基 质 辅 助 激 光 解 吸 电 离 质 谱 （ MALDI-MS） ： 分 子 离 子 峰 和 碎 片 离 子 峰 。 用 于 大分 子 （ 多 糖 、 多 肽 、 蛋 白 质 ） 。电 喷 雾 电 离 质 谱 （ ESI-MS） ： 用 于 测 定 分 子 量 ， 既 可 用 于 大 分 子 也可 用 于 小 分 子 。