第二章中藥化學(xué)成分的一般研究方法

1、第二章第二章 中藥化學(xué)成分的中藥化學(xué)成分的一般研究方法一般研究方法l教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容l 2.1 中藥化學(xué)成分的主要類型。中藥化學(xué)成分的主要類型。l 2.2 中藥化學(xué)成分提取分離方法的基中藥化學(xué)成分提取分離方法的基 l 本原理及應(yīng)用。本原理及應(yīng)用。l 2.3 中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)鑒定的一般程中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)鑒定的一般程l 序和方法。序和方法。l2.1 中藥化學(xué)成分的主要類型中藥化學(xué)成分的主要類型 l（一）從物質(zhì)基本類型分：有機(jī)物、無(wú)機(jī)（一）從物質(zhì)基本類型分：有機(jī)物、無(wú)機(jī)物。物。l（二）按元素組成、結(jié)構(gòu)母核分：生物堿、（二）按元素組成、結(jié)構(gòu)母核分：生物堿、黃酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。黃酮、苷、醌、

2、甾、萜、苯丙素等。l （三）按酸堿性分：酸性、堿性、中性。（三）按酸堿性分：酸性、堿性、中性。l （四）按溶解性分：非極性（親脂性）、（四）按溶解性分：非極性（親脂性）、中極性、極性（親水性）中極性、極性（親水性） 第二章第二章 中藥化學(xué)成分的中藥化學(xué)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、無(wú)效成分（五）按活性分：有效成分、無(wú)效成分l 具有生物活性，能用分子式和結(jié)構(gòu)具有生物活性，能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示，并具有一定的物理常數(shù)的單體式表示，并具有一定的物理常數(shù)的單體化合物，稱為有效成分。化合物，稱為有效成分。l 與有效成分共存的無(wú)生物活性的成與有效成分共存的無(wú)生物活性的成分稱為無(wú)

3、效成分。分稱為無(wú)效成分。l（六）按生產(chǎn)合成途徑分：一級(jí)代謝產(chǎn)（六）按生產(chǎn)合成途徑分：一級(jí)代謝產(chǎn)物（如糖、蛋白質(zhì)）、二級(jí)代謝產(chǎn)物物（如糖、蛋白質(zhì)）、二級(jí)代謝產(chǎn)物（如生物堿、黃酮、皂苷）。（如生物堿、黃酮、皂苷）。第二章第二章 中藥化學(xué)成分的中藥化學(xué)成分的一般研究方法一般研究方法l2.2 中藥化學(xué)成分提取分離方法的基本中藥化學(xué)成分提取分離方法的基本l 原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用l一、基本概念一、基本概念l1、提?。豪眠m當(dāng)?shù)娜軇┗蚍椒?，將所要成、提?。豪眠m當(dāng)?shù)娜軇┗蚍椒?，將所要成分盡可能從原料中完全提出的過(guò)程。分盡可能從原料中完全提出的過(guò)程。l2、分離：將提取物中所含的各種成分一一分、分離：將提取物中

4、所含的各種成分一一分開，并將得到的單體加以精制的過(guò)程。開，并將得到的單體加以精制的過(guò)程。l二、提取方法二、提取方法l 水水 l 溶劑提取法：溶劑溶劑提取法：溶劑 親水性有機(jī)溶劑親水性有機(jī)溶劑 親脂性有機(jī)溶劑親脂性有機(jī)溶劑 水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法 超臨界流體萃取法（超臨界流體萃取法（SFE） 升華法升華法 壓榨法壓榨法 l（一）溶劑提取法一）溶劑提取法l1、原理、原理 l 根據(jù)中藥中各種成分的溶解性不同，根據(jù)中藥中各種成分的溶解性不同，選用對(duì)所需成分溶解度大而對(duì)其他成分溶選用對(duì)所需成分溶解度大而對(duì)其他成分溶解度小的溶劑，將所需成分從藥材組織中解度小的溶劑，將所需成分從藥材組織中溶解出來(lái)的一種提

5、取方法。溶解出來(lái)的一種提取方法。l 選擇溶劑依據(jù)相似相溶原理。選擇溶劑依據(jù)相似相溶原理。l2、選擇溶劑的要點(diǎn)、選擇溶劑的要點(diǎn) * 對(duì)所要成分溶解度大對(duì)所要成分溶解度大 * 沸點(diǎn)適中容易回收沸點(diǎn)適中容易回收 * 低毒安全低毒安全 中藥化學(xué)成分中，萜、甾等大環(huán)、中藥化學(xué)成分中，萜、甾等大環(huán)、稠環(huán)化合物極性小，易溶于氯仿、乙醚稠環(huán)化合物極性小，易溶于氯仿、乙醚等；糖、苷等易溶于水、乙醇等極性溶等；糖、苷等易溶于水、乙醇等極性溶劑中；酸堿性成分因存在狀態(tài)不同溶解劑中；酸堿性成分因存在狀態(tài)不同溶解性不同。性不同。 最常用的溶劑為乙醇。最常用的溶劑為乙醇。l3、溶劑的分類、溶劑的分類 * 強(qiáng)極性溶劑：水強(qiáng)

6、極性溶劑：水 * 親水性有機(jī)溶劑：親水性有機(jī)溶劑：l 能與水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）能與水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮） * 親脂性有機(jī)溶劑：親脂性有機(jī)溶劑： 不與水任意混溶，可分層（正丁醇、乙醚、不與水任意混溶，可分層（正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、環(huán)己烷、石油醚）乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、環(huán)己烷、石油醚） 常用溶劑的極性大小順序：常用溶劑的極性大小順序： 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）流動(dòng)相極性，用于流動(dòng)相極性，用于 分離極性和中等極性的成分。分離極性和中等極性的成分。反相色譜：反相色譜：固定相極性固

7、定相極性 流動(dòng)相極性，用于流動(dòng)相極性，用于 分離非極性和中等極性的成分分離非極性和中等極性的成分3 3、洗脫規(guī)律、洗脫規(guī)律：l 正相色譜中，極性小的化合物先被洗脫，正相色譜中，極性小的化合物先被洗脫，極性大的化合物后被洗脫；反相色譜正好相極性大的化合物后被洗脫；反相色譜正好相反。反。4、常用的固定相和流動(dòng)相、常用的固定相和流動(dòng)相l(xiāng)固定相：正相色譜中常用氰基或氨基鍵合相；固定相：正相色譜中常用氰基或氨基鍵合相；l 反相色譜中常用反相色譜中常用C18或或C8鍵合相。鍵合相。l流動(dòng)相：正相色譜中主要用有機(jī)溶劑；流動(dòng)相：正相色譜中主要用有機(jī)溶劑；l 反相色譜中常用甲醇反相色譜中常用甲醇-水或乙腈水或乙

8、腈-水水l 系統(tǒng)系統(tǒng)。（三）離子交換色譜法（三）離子交換色譜法l1、基本原理、基本原理l 基于各成分解離度的不同而分離?；诟鞒煞纸怆x度的不同而分離。l2、離子交換劑的種類、離子交換劑的種類l 離子交換樹脂、離子交換纖維素、離子交離子交換樹脂、離子交換纖維素、離子交換凝膠。換凝膠。l3、應(yīng)用、應(yīng)用l 主要用于生物堿、有機(jī)酸及氨基酸、蛋白主要用于生物堿、有機(jī)酸及氨基酸、蛋白質(zhì)、多糖等水溶性成分的分離純化。質(zhì)、多糖等水溶性成分的分離純化。 4、操作要點(diǎn)、操作要點(diǎn)l 裝柱前要用水充分溶脹，并用酸、堿預(yù)處理。裝柱前要用水充分溶脹，并用酸、堿預(yù)處理。（四）大孔吸附樹脂法（四）大孔吸附樹脂法1、性能及分離

9、原理、性能及分離原理（1） 性能：性能：l 大孔樹脂是一種不含交換基團(tuán)，具有大孔大孔樹脂是一種不含交換基團(tuán)，具有大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。一般為白色顆粒，結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。一般為白色顆粒，2060目。理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有目。理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑。機(jī)溶劑。l 水溶液中吸附力較強(qiáng)，且有很好的選擇性。水溶液中吸附力較強(qiáng)，且有很好的選擇性。（2）原理）原理l 既有吸附性，又有分子篩的篩選性。吸附既有吸附性，又有分子篩的篩選性。吸附性是范德華引力或氫鍵吸附的結(jié)果；篩選性則性是范德華引力或氫鍵吸附的結(jié)果；篩選性則由其多孔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起的。由其多孔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)引起的。2、影響分離的因

10、素、影響分離的因素l（1） 分子極性的大小分子極性的大小l 極性較大的化合物適宜于在中極性的樹脂極性較大的化合物適宜于在中極性的樹脂上分離，而極性較小的化合物則適于在非極性上分離，而極性較小的化合物則適于在非極性樹脂上分離。樹脂上分離。l 對(duì)于中極性樹脂來(lái)說(shuō)，被分離化合物分子對(duì)于中極性樹脂來(lái)說(shuō)，被分離化合物分子上能形成氫鍵的基團(tuán)越多，吸附力越強(qiáng)。上能形成氫鍵的基團(tuán)越多，吸附力越強(qiáng)。l（2）分子體積的影響）分子體積的影響l 對(duì)于非極性大孔吸附樹脂而言，化合物體對(duì)于非極性大孔吸附樹脂而言，化合物體積越大，吸附力越強(qiáng)，這與大體積分子疏水性積越大，吸附力越強(qiáng)，這與大體積分子疏水性強(qiáng)有關(guān)。強(qiáng)有關(guān)。l l

11、（3）PH 一般酸性化合物在適當(dāng)酸性溶液中可被充分一般酸性化合物在適當(dāng)酸性溶液中可被充分吸附，堿性化合物則在堿性條件下易被吸附，吸附，堿性化合物則在堿性條件下易被吸附，中性化合物在中性情況下吸附較好。中性化合物在中性情況下吸附較好。3、樹脂柱的清冼和再生、樹脂柱的清冼和再生l 用乙醇、丙酮、異丙醇、用乙醇、丙酮、異丙醇、25%鹽酸、鹽酸、25%氫氧化鈉滲漉法洗脫或回流。氫氧化鈉滲漉法洗脫或回流。4、洗脫順序、洗脫順序 一般被分離物質(zhì)極性越小，越先被洗脫下一般被分離物質(zhì)極性越小，越先被洗脫下來(lái)，極性越大，越后洗脫下來(lái)。來(lái)，極性越大，越后洗脫下來(lái)。5、 應(yīng)用應(yīng)用l（1）成分的類型與樹脂的選擇：）成

12、分的類型與樹脂的選擇：l（2）優(yōu)點(diǎn)：吸附容量大，選擇性好，成本低，）優(yōu)點(diǎn)：吸附容量大，選擇性好，成本低，收率較高，再生容易等優(yōu)點(diǎn)。收率較高，再生容易等優(yōu)點(diǎn)。 成分類型成分類型大孔樹脂類型大孔樹脂類型 樹脂型號(hào)舉例樹脂型號(hào)舉例脂溶性成分（甾、萜、黃酮、苯丙素、生物堿）非極性或弱極性樹脂D-101, AB-8, HPD-100皂苷、生物堿苷弱極性或極性D-201, D-301, HPD-300, AB-8, NKA-9黃酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷弱極性或極性樹脂D-201, D-301, HPD-600, AB-8, NKA-9環(huán)烯醚萜苷極性樹脂D-301, HPD-600, NKA-9（五）凝膠色譜

13、法（五）凝膠色譜法l 1、性能及分類、性能及分類l 葡聚糖凝膠是葡聚糖和甘油，通過(guò)醚橋鍵相葡聚糖凝膠是葡聚糖和甘油，通過(guò)醚橋鍵相交而成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。交而成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)。l 交鏈度越大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越緊密，網(wǎng)孔越小，交鏈度越大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越緊密，網(wǎng)孔越小， 吸水膨脹就越大，可用于小分子量物質(zhì)的分離。吸水膨脹就越大，可用于小分子量物質(zhì)的分離。反之，則用于大分子量物質(zhì)的分離。反之，則用于大分子量物質(zhì)的分離。l 常用的有葡聚糖凝膠（常用的有葡聚糖凝膠（Sephadex G）、）、 羥羥丙基葡聚糖凝膠（丙基葡聚糖凝膠（Sephadex LH-20）、）、 聚丙烯聚丙烯酰胺凝膠（酰胺凝膠（Sepha

14、crylose,商品名商品名Bio-gel P）及瓊及瓊脂糖凝膠（脂糖凝膠（Sepharose, 商品名商品名Bio-Gel A）等。等。 2、分離原理、分離原理l 葡聚糖凝膠吸水后，形成凝膠粒子，在葡聚糖凝膠吸水后，形成凝膠粒子，在交鏈鍵的骨架中存在著許多網(wǎng)眼，只能使小分交鏈鍵的骨架中存在著許多網(wǎng)眼，只能使小分子量的化合物進(jìn)入，大分子量的化合物被排阻子量的化合物進(jìn)入，大分子量的化合物被排阻在凝膠顆粒的外部難以進(jìn)入網(wǎng)眼內(nèi)部，因此大在凝膠顆粒的外部難以進(jìn)入網(wǎng)眼內(nèi)部，因此大分子物質(zhì)首先被洗出。分子物質(zhì)首先被洗出。 3、應(yīng)用、應(yīng)用l 主要用于分離水溶性大分子化合物。主要用于分離水溶性大分子化合物。（

15、六）高效液相色譜（六）高效液相色譜 （七）氣相色譜（七）氣相色譜(八）超臨界流體萃取八）超臨界流體萃取 是集提取和分離于一體，又基本上不用有是集提取和分離于一體，又基本上不用有機(jī)溶劑的新技術(shù)。機(jī)溶劑的新技術(shù)。 當(dāng)一種物質(zhì)處于臨界溫度與臨界壓力以上當(dāng)一種物質(zhì)處于臨界溫度與臨界壓力以上的狀態(tài)下，形成即非液體又非氣體的單一相態(tài)，的狀態(tài)下，形成即非液體又非氣體的單一相態(tài)，稱超臨界流體（稱超臨界流體（SCF）。）。 利用一種物質(zhì)在超臨界區(qū)域形成的流體進(jìn)利用一種物質(zhì)在超臨界區(qū)域形成的流體進(jìn)行提取的方法稱行提取的方法稱SCFE。 SCF與常溫常壓下的氣體和液體比較，其與常溫常壓下的氣體和液體比較，其密度接近

16、液體，而粘度又接近氣體，擴(kuò)散系數(shù)密度接近液體，而粘度又接近氣體，擴(kuò)散系數(shù)比液體大比液體大100倍，浸透性優(yōu)于液體。倍，浸透性優(yōu)于液體。l 物質(zhì)的溶解過(guò)程包括分子間的相互作物質(zhì)的溶解過(guò)程包括分子間的相互作用和擴(kuò)散作用。所以物質(zhì)的溶解度與溶劑用和擴(kuò)散作用。所以物質(zhì)的溶解度與溶劑的密度、擴(kuò)散系數(shù)成正比與粘度成反比，的密度、擴(kuò)散系數(shù)成正比與粘度成反比，因此超臨界流體對(duì)許多物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解因此超臨界流體對(duì)許多物質(zhì)有很強(qiáng)的溶解能力。能力。l SCF做流動(dòng)相時(shí)，兼具氣層和液層的做流動(dòng)相時(shí)，兼具氣層和液層的特點(diǎn)，可以分離氣相不能適用的不揮發(fā)性特點(diǎn)，可以分離氣相不能適用的不揮發(fā)性的較大分子，又能分離揮發(fā)油，其分

17、離速的較大分子，又能分離揮發(fā)油，其分離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。 常用的超臨界流體為常用的超臨界流體為 CO2, 它的臨界溫它的臨界溫度為度為31.4，臨界壓力為，臨界壓力為7.37Mpa,易操作，易操作，價(jià)格便宜，無(wú)毒。價(jià)格便宜，無(wú)毒。 可以通過(guò)改變壓力而改變超臨界流體可以通過(guò)改變壓力而改變超臨界流體的特性，因?yàn)樵谝欢囟葪l件下，改變壓的特性，因?yàn)樵谝欢囟葪l件下，改變壓力即可改變流體的密度和極性，利用程序力即可改變流體的密度和極性，利用程序升壓即可將不同極性成分進(jìn)行分步提取。升壓即可將不同極性成分進(jìn)行分步提取。 CO2 在高于臨界溫度和壓力的

18、條件下，在高于臨界溫度和壓力的條件下，溶解出中藥原料中的成分，當(dāng)恢復(fù)常壓時(shí)，溶解出中藥原料中的成分，當(dāng)恢復(fù)常壓時(shí)，溶解在溶解在CO2超臨界流體中的成分便與氣體超臨界流體中的成分便與氣體CO2自動(dòng)分離。自動(dòng)分離。 l 二氧化碳超臨界流體對(duì)物質(zhì)溶解作用二氧化碳超臨界流體對(duì)物質(zhì)溶解作用有一定選擇性，極性較低的化合物，如酯、有一定選擇性，極性較低的化合物，如酯、醚、內(nèi)酯和含氧化合物易被萃??；極性化醚、內(nèi)酯和含氧化合物易被萃?。粯O性化合物，如帶羥基、羧基的難于萃取。合物，如帶羥基、羧基的難于萃取。 也可以在流動(dòng)相中加入夾帶劑以改變也可以在流動(dòng)相中加入夾帶劑以改變其性能。對(duì)溶質(zhì)具有較好溶解性的溶劑也其性能

19、。對(duì)溶質(zhì)具有較好溶解性的溶劑也往往是很好的夾帶劑，常用甲、乙醇、丙往往是很好的夾帶劑，常用甲、乙醇、丙酮，夾帶劑的用量一般不超過(guò)酮，夾帶劑的用量一般不超過(guò)15%。 優(yōu)點(diǎn)：在接近室溫下工作，防止某些優(yōu)點(diǎn)：在接近室溫下工作，防止某些對(duì)熱不穩(wěn)定的成分被破壞或揮發(fā)。萃取過(guò)對(duì)熱不穩(wěn)定的成分被破壞或揮發(fā)。萃取過(guò)程中無(wú)有機(jī)溶劑殘留。提取效率高，節(jié)約程中無(wú)有機(jī)溶劑殘留。提取效率高，節(jié)約能耗。能耗。2.3 中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般程序和中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)測(cè)定的一般程序和 方法方法（一）純度測(cè)定（一）純度測(cè)定 外觀顏色形態(tài)是否均一；測(cè)定物理常外觀顏色形態(tài)是否均一；測(cè)定物理常數(shù)如：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比旋度、折光率等；數(shù)如

20、：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比旋度、折光率等；用薄層色譜或高效液相色譜鑒別；如為已用薄層色譜或高效液相色譜鑒別；如為已知物，可用對(duì)照品進(jìn)行對(duì)照。知物，可用對(duì)照品進(jìn)行對(duì)照。（二）化學(xué)方法（二）化學(xué)方法 顏色反應(yīng)；化學(xué)降解法；衍生物制備。顏色反應(yīng)；化學(xué)降解法；衍生物制備。（三）波譜在結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用（三）波譜在結(jié)構(gòu)測(cè)定中的應(yīng)用 1、紅外光譜（、紅外光譜（IR) 化合物用量只需化合物用量只需510微克，測(cè)定范微克，測(cè)定范圍圍5004000cm-1, 有兩個(gè)區(qū)，一個(gè)是指紋有兩個(gè)區(qū)，一個(gè)是指紋區(qū)在區(qū)在1000cm-1以下，每個(gè)化合物有自己以下，每個(gè)化合物有自己的特征指紋圖譜；另一個(gè)是特殊功能區(qū)，的特征指紋圖譜；另一個(gè)是特殊功能區(qū)，在在1000 4000cm-1 ，可以確定羰基、苯可以確定羰基、苯環(huán)、羥基等功能基。環(huán)、羥基等功能基。 l2、 紫外光譜（紫外光譜（UV）l 只有在分子結(jié)構(gòu)中具有共軛體系，即只有在分子結(jié)構(gòu)中具有共軛體系，即在分子中具有產(chǎn)生在分子中具有產(chǎn)生- 、n-躍遷和某些躍遷和某些n-躍遷的化合物才能在紫外光區(qū)產(chǎn)生紫外躍遷的化合物才能在紫外光區(qū)產(chǎn)生紫外吸收光譜。吸收光譜。l 可根據(jù)紫外吸收光譜的位置及吸收峰可根據(jù)紫外吸收光譜的位置及吸收峰的數(shù)目，可初步推測(cè)化合物的不飽和部分的數(shù)目，可初步推測(cè)化合物的不飽和部分結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。l l3、核磁共振、核磁共振(NMR) l (1) 1H-NMR: 提供