第二章 化學(xué)成分研究方法

第二章

中藥化學(xué)成分的一般研究方法

主講人：王hirlwz@126.com中藥化學(xué)成分123第二章中藥化學(xué)成分的一般研究方法有效成分提取分離的方法有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)研究方法4生物合成途徑第一節(jié)中藥化學(xué)成分（一）糖類多羥基醛或多羥基酮及其衍生物。按分子水解情況分為：?jiǎn)翁牵途厶?，多聚糖。葡萄糖蔗糖第一?jié)中藥化學(xué)成分（二）苷類糖或糖的衍生物與非糖物質(zhì)通過苷鍵連接。多數(shù)苷是無色晶體或粉末，能溶于水、甲醇、乙醇，難溶于乙醚、苯。蘆丁天麻苷第一節(jié)中藥化學(xué)成分（三）醌類是一類分子中具有醌式結(jié)構(gòu)的化合物。有一定酸性，游離醌類多溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑難溶于水。輔酶Q10第一節(jié)中藥化學(xué)成分（四）苯丙素類是一類分子中以苯丙基為基本骨架的化合物。典型分類有：香豆素、木脂素?？Х人嵯愣顾厝ゼ锥溆鷦?chuàng)木脂酸第一節(jié)中藥化學(xué)成分（五）黃酮類是二個(gè)苯環(huán)通過中間三個(gè)碳鏈相互聯(lián)接形成的一類化合物。多具有酚羥基，顯酸性。第一節(jié)中藥化學(xué)成分（六）萜類和揮發(fā)油由甲戊二羥酸衍生、符合（C5H8)n通式的化合物。按分子中異戊二烯單位的數(shù)目進(jìn)行分類：

2C5單萜(C10)；4C5

二萜(C20)。薄荷醇穿心蓮內(nèi)酯齊敦果酸第一節(jié)中藥化學(xué)成分揮發(fā)油又稱“精油”，可隨水蒸氣蒸餾，無色或淡黃色的透明油狀液體物質(zhì)。成分復(fù)雜，主要有萜類和芳香族化合物及它們的含氧衍生物組成。第一節(jié)中藥化學(xué)成分（七）生物堿存在于生物體內(nèi)的含氮有機(jī)化合物，具有堿性，游離生物堿大多難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，而生物堿鹽易溶于水及乙醇。麻黃堿罌粟堿第一節(jié)中藥化學(xué)成分（八）甾體類化合物具有環(huán)戊烷駢多氫菲甾核結(jié)構(gòu)的化合物。游離的甾體化合物具有較好結(jié)晶，能溶于親脂溶劑中，甾體皂苷易溶于熱水，具有發(fā)泡性。膽固醇第一節(jié)中藥化學(xué)成分（九）三萜類化合物是一類基本骨架由30個(gè)碳原子組成的萜類化合物。三萜皂苷多為無定形粉末，能溶于水，具有發(fā)泡性。從中藥黃芪Astragalusmembranaceus中分離到的黃芪苷I第一節(jié)中藥化學(xué)成分（十）鞣質(zhì)又稱單寧或鞣酸，是一類復(fù)雜的多元酚類化合物的總稱?？膳c蛋白質(zhì)結(jié)合形成致密、不易腐敗難透水的化合物。大多為無定形粉末，溶于極性大的溶劑，水溶液遇到重金屬鹽，生物堿鹽，蛋白質(zhì)會(huì)產(chǎn)生沉淀。中藥化學(xué)成分123第二章中藥化學(xué)成分的一般研究方法有效成分提取分離的方法有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)研究方法4生物合成途徑第二節(jié)生物合成途徑一次代謝植物體（綠色植物）以二氧化碳及水為原料，通過光合作用三羧酸循環(huán)、固氮反應(yīng)等一系列物質(zhì)代謝與生物合成途徑，生成糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等植物體生命活動(dòng)必需物質(zhì)的過程稱為一次代謝過程。第二節(jié)生物合成途徑此外，一次代謝產(chǎn)物還包括乙酰輔酶A，丙二酸單酰輔酶A，莽草酸及一些氨基酸等。第二節(jié)生物合成途徑二次代謝

植物體在特定的條件下，以一些重要的一次代謝產(chǎn)物如乙酰輔酶A、丙二酸單酰輔酶A、莽草酸及一些氨基酸等為原料和前體，經(jīng)歷不同的代謝途徑，生成生物堿、萜類等化合物的過程稱為二次代謝過程。二次代謝產(chǎn)物很多都具有明顯的生理活性，是天然藥物化學(xué)的主要研究對(duì)象。第二節(jié)生物合成途徑中藥二次代謝產(chǎn)物的主要生物合成途徑（一）醋酸-丙二酸途徑（

AA-MA途徑）以乙酰輔酶A、丙酰輔酶A、異丁酰輔酶A等為起始物，丙二酸單酰輔酶A起到延伸碳鏈的作用。這一途徑主要生成脂肪酸類、酚類、醌類等化合物。

第二節(jié)生物合成途徑（二）甲戊二羥酸途徑（mevalonicacidpathway,MVA途徑）該途徑由乙酰輔酶A出發(fā)，生成甲戊二羥酸，再進(jìn)一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）、焦磷酸異戊烯酯(IPP)等異戊烯基單位,經(jīng)過互相連接以及氧化、還原、脫羧、環(huán)合或重排等反應(yīng)，最后生成具有C5單位（異戊烯基單位）的化合物。如萜類及甾體化合物就是通過這個(gè)途徑生成的。第二節(jié)生物合成途徑（三）莽草酸途徑（shikimicacidpathway）現(xiàn)在稱為桂皮酸途徑該途徑由苯丙氨酸經(jīng)脫氨酶作用生成桂皮酸，進(jìn)而生成具有C6-C3骨架的化合物。苯丙素類、香豆素類、木質(zhì)素類、木脂體類。第二節(jié)生物合成途徑（四）氨基酸途徑（aminoacidpathway）該途徑就是氨基酸脫羧成為胺類，再經(jīng)過甲基化、氧化、還原、重排等一系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯飰A的過程。大多數(shù)生物堿類成分由此途徑生成。

第二節(jié)生物合成途徑（五）復(fù)合途徑

許多二級(jí)代謝產(chǎn)物有復(fù)合途徑生成，即分子中不同部位有不同生物合成途徑產(chǎn)生。

常見的復(fù)合生成途徑有以下幾種：1.醋酸-丙二酸-莽草酸途徑2.醋酸-丙二酸-甲羥戊酸途徑3.氨基酸-甲羥戊酸途徑4.氨基酸-醋酸—丙二酸途徑5.氨基酸-莽草酸途徑中藥化學(xué)成分123第二章中藥化學(xué)成分的一般研究方法有效成分提取分離的方法有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)研究方法4生物合成途徑第三節(jié)提取分離方法研究準(zhǔn)備：品種鑒定（學(xué)名）、產(chǎn)地；文獻(xiàn)工作；

目標(biāo)成分的結(jié)構(gòu)類型，確定提取、分離路線；

未知成分：系統(tǒng)預(yù)試驗(yàn)，活性跟蹤；有效成分提取方法一、溶劑提取法二、水蒸氣蒸餾法三、升華法第三節(jié)提取中藥活性成分的提取相似相溶原則溶劑提取法溶劑提取法有機(jī)化合物分為三類水溶性親水性親脂性糖類、氨基酸蛋白質(zhì)、鹽類苷類（黃酮、三萜、甾體等與糖的結(jié)合物）未成鹽的生物堿，未成苷的黃酮、蒽醌、萜類、甾體。溶劑提取法有機(jī)溶劑分為三類水親水性有機(jī)溶劑親脂性有機(jī)溶劑與溶劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)，常見溶劑極性強(qiáng)弱順序:石油醚、苯、二氯甲烷、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇（甲醇）、水溶劑提取法（一）溶劑的選擇溶解度（即相似相溶）安全、價(jià)廉化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定溶劑提取法（二）提取方法浸漬法（冷浸）煎煮法（熱提）其他回流法（有機(jī)溶劑）連續(xù)回流提取法滲漉法（連續(xù)冷浸）溶劑提取法提取方法溶劑操作使用范圍優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)浸漬法水或有機(jī)溶劑不加熱各類成分尤遇熱不穩(wěn)定成分操作簡(jiǎn)單提取時(shí)間長(zhǎng)出膏率低，易發(fā)霉，需加防腐劑滲漉法有機(jī)溶劑不加熱脂溶性成分效率要優(yōu)于浸漬法消耗溶劑量大，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，操作復(fù)雜煎煮法水直火加熱水溶性成分操作簡(jiǎn)單熱不穩(wěn)定不宜用，雜質(zhì)較多回流提取法有機(jī)溶劑水浴加熱脂溶性成分效率優(yōu)于冷滲法熱不穩(wěn)定不宜用，溶劑量大連續(xù)回流提取法有機(jī)溶劑水浴加熱親脂性較強(qiáng)成分節(jié)省溶劑效率最高用索氏提取器，時(shí)間長(zhǎng)溶劑提取法其他儀器提取超臨界流體萃取適用范圍：幾乎都可以適用優(yōu)點(diǎn)：無溶劑殘留、效率高、工藝流程簡(jiǎn)單。具有安全性、減少環(huán)境污染。超生助溶提取適用范圍：幾乎都可以適用優(yōu)點(diǎn)：不破壞熱不穩(wěn)定及易水解成分，安全，操作簡(jiǎn)單儀器維護(hù)保養(yǎng)方便，萃取效率高。微波助溶提取適用范圍：幾乎都可以適用優(yōu)點(diǎn)：萃取效率高溶劑提取法二、水蒸氣蒸餾

利用被蒸餾分與水不相溶，使被分離物質(zhì)在比原沸點(diǎn)低的溫度下沸騰，生成的蒸汽隨水蒸氣一同溢出，經(jīng)凝結(jié)后得到水油二層液體，達(dá)到分離目的。適用范圍：揮發(fā)油、某些小分子生物堿三、升華法

固體物質(zhì)加熱時(shí)不經(jīng)熔化成液體而直接轉(zhuǎn)化為蒸氣，蒸氣遇冷后又直接凝固成固體的現(xiàn)象。

適用范圍：有升華性的成分其他提取方法

分離精制常用方法

第三節(jié)分離方法溶劑法沉淀法分餾法膜分離法升華結(jié)晶法色譜分離法

溶劑分離法1、酸堿溶劑法利用混合物中個(gè)組分酸堿性的不同而進(jìn)行的分離方法。2、溶劑分配法也稱作萃取法，原理是根據(jù)各成分在兩相溶劑中分配系數(shù)不同而經(jīng)行分離常用于中藥化學(xué)成分初步分離。沉淀法1、專屬試劑沉淀法雷氏銨鹽——生物堿明膠——鞣質(zhì)膽甾醇——甾體皂苷2、分級(jí)沉淀法通過改變混合溶劑的極性，使成分逐步析出的方法。3、鹽析法加入易溶于水的無機(jī)鹽，是中藥成分的水中溶解度降低而析出。分餾法利用混合物中各成分的沸點(diǎn)不同而進(jìn)行的分離方法。適用于液體混合物的分離，可分為常壓、減壓、分子蒸餾膜分離法、升華法膜分離法利用天然或人工合成的高分子膜，以外加壓力或化學(xué)差為推動(dòng)力，對(duì)混合物進(jìn)行分離的方法。多用于多糖類、多肽類、蛋白質(zhì)分子的分離。分為：反滲透、超濾、微濾、電滲透。升華法

適合具有升華性的物質(zhì)，例如小分子生物堿、香豆素等。結(jié)晶法

結(jié)晶是利用溫度不同引起溶解度的改變而使有效成分以晶體的形式析出以達(dá)到分離物質(zhì)的目的。溶劑的選擇：制備結(jié)晶，要注意選擇合宜的溶劑和應(yīng)用適量的溶劑。合宜的溶劑，最好是在冷時(shí)對(duì)所需要的成分溶解度較小，而熱時(shí)溶解度較大。溶劑的沸點(diǎn)亦不宜太高，要求與被結(jié)晶成分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。結(jié)晶溶液的制備：制備結(jié)晶的溶液，需要成為過飽和的溶液。色譜分離法色譜分離法是中藥化學(xué)成分分離中最常用的分離法，可對(duì)中藥各類型化合物做到分離和精制，亦可用于化合物的鑒定。（一）吸附色譜（二）凝膠過濾色譜（三)大孔樹脂色譜（四）離子交換色譜（五）分配色譜根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離物理吸附化學(xué)吸附半化學(xué)吸附在天然有機(jī)化合物分離及精制工作中，吸附現(xiàn)象利用得十分廣泛。其中又以固-液吸附用得最多，分為：吸附色譜

A.物理吸附液-固物理吸附色譜運(yùn)用較多的一種方法，特別適用于很多中等分子量的樣品（分子量小于1，000的低揮發(fā)性樣品）的分離，尤其是脂溶性成分。一般不適用于高分子量樣品如蛋白質(zhì)、多糖或離子型親水性化合物等的分離。吸附層析的分離效果，決定于:吸附劑(硅膠、氧化鋁、活性炭）、溶劑和被分離化合物的性質(zhì)這三個(gè)因素。吸附色譜層析用硅膠為一多孔性物質(zhì)，分子中具有硅氧烷的交鏈結(jié)構(gòu)，同時(shí)在顆粒表面又有很多硅醇基。硅膠是酸性吸附劑，適用于中性或酸性成分的層析。同時(shí)硅膠也可吸附堿性化合物吸附劑：硅膠吸附色譜

吸附劑：氧化鋁

氧化鋁帶有堿性，對(duì)于分離一些堿性中草藥成分，如生物堿類的分離頗為理想。不宜用于醛、酮、酸、內(nèi)酯等類型的化合物分離。吸附色譜吸附劑的特點(diǎn)對(duì)極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和能力。故同為溶質(zhì)，極性強(qiáng)者將被優(yōu)先吸附。溶劑極性越弱，則吸附劑對(duì)溶質(zhì)將表現(xiàn)出越強(qiáng)的吸附能力。溶劑極性增強(qiáng)，則吸附劑對(duì)溶質(zhì)的吸附能力即隨之減弱。溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附，但一旦加入極性較強(qiáng)的溶劑時(shí)，又可被后者置換洗脫下來。吸附色譜

洗脫溶劑的選擇須根據(jù)被分離物質(zhì)與所選用的吸附劑性質(zhì)這兩者結(jié)合起來加以考慮被分離物質(zhì)極性弱極性強(qiáng)極性吸附劑極性較弱弱極性強(qiáng)極性洗脫劑極性弱吸附色譜官能團(tuán)極性R-COOH大Ar-OHR-OHR-NH2,R-NH-R’,R-N-R`2R-CO-NR2R-CHOR-CO-R’R-CO-OR’R-O-R’小吸附色譜吸附柱色譜（柱層析）一般為樣品量的30～60倍。樣品極性小、難以分離者，吸附劑用量可適當(dāng)提高到樣品量的100～200倍。柱色譜用的硅膠及氧化鋁通常以100～200目或200～300目為宜，或甚至直接采用薄層色譜用規(guī)格。吸附色譜樣品的預(yù)處理能直接溶于洗脫劑的樣品：用適量洗脫劑溶解樣品，盡可能少。不能溶解于洗脫劑的樣品：用能使之溶解的溶劑溶解后，用少量吸附劑拌勻，揮盡溶劑，減壓干燥、研粉。吸附色譜實(shí)驗(yàn)室中最常應(yīng)用的混合溶劑己烷-苯極性遞增苯-乙醚苯-乙酸乙酯氯仿-乙醚氯仿-乙酸乙酯氯仿-甲醇丙酮-水甲醇-水洗脫用溶劑的極性宜逐步增加，跳躍不能太大。吸附色譜

聚酰胺吸附色譜法聚酰胺（poliamide）吸附屬于氫鍵吸附，是一種用途十分廣泛的分離方法，極性物質(zhì)與非極性物質(zhì)均可適用，但特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物。吸附色譜

聚酰胺吸附色譜法化合物在水溶劑中，聚酰胺對(duì)其的吸附規(guī)律：1、形成氫鍵的集團(tuán)數(shù)目越多，則能力越強(qiáng)2、成鍵位置對(duì)吸附能力的影響-易生成分子內(nèi)氫鍵者，在聚酰胺上的吸附力減弱3、分子中芳香化程度高，則吸附性增加吸附色譜

聚酰胺與酚類、醌類形成氫鍵締合的能力在水中最強(qiáng)，在含水醇中隨著醇濃度的增高而減弱，在高濃度醇或其它有機(jī)溶劑中則幾乎不締合。聚酰胺氫鍵吸附能力大→小吸附色譜各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱至強(qiáng)順序：

水<

甲醇<丙酮<氫氧化鈉水溶液<

甲酰胺<

二甲基甲酰胺<

尿素水溶液吸附色譜

凝膠滲透色譜法（分子篩過濾、排阻色譜）

利用分子篩分離物質(zhì)的一種方法。樣品混合物中各個(gè)成分因分子大小各異，滲入至凝膠顆粒內(nèi)部的程度也不盡相同，故在經(jīng)歷一段時(shí)間流動(dòng)并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后，即按分子由大到小順序先后流出并得到分離。

凝膠色譜法凝膠色譜法

凝膠的種類與性質(zhì)①葡聚糖凝膠（SephadexG）②羥丙基葡聚糖凝膠（SephadexLH-20）③丙烯酰胺凝膠（Bio-GelP）④瓊脂糖凝膠（SepharoseBio-GelA）⑤羧甲基交聯(lián)葡聚糖凝膠（SP-Sephadex）⑥苯胺乙基交聯(lián)葡聚糖凝膠（QAe-Sephadex）

凝膠色譜法大孔吸附樹脂吸附性：范德華引力或生成氫鍵的結(jié)果。篩選原理：本身多孔性結(jié)構(gòu)所決定。.大孔吸附樹脂是吸附性和分子篩性原理相結(jié)合的分離材料，根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附脂上經(jīng)一定的溶劑洗脫