天然药物化学.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,.,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,天然药物化学,卫生部规划教材（第四版）,天然药物化学教研室 薛培凤,1,.,第一章 总论,2,.,第一节 绪论,第二节 生物合成,第三节 提取分离方法,第四节 结构研究法,第一章 总 论,3,.,第一节,绪 论,一、,天然药物及其相关术语,二、,天然药物化学的定义、研究对象、研究内容,三、,天然药物化学发展历史沿革和现状,四、,天然药物化学在中药现代化中的作用,4,.,一、天然药物及其相关术语,1.天然药物的定义：天然来源,2.天然药物的来源：,植物 动物 矿物 微生物,海洋天然药物,5,.,3.天然药物相关术语,天然药物,natural medicine,中草药,chinese herbal medicine,本草纲目，1892种/本草纲目拾遗，1021种,目前我国药用植物总数，15000余种,中药,Traditional Chinese Medicine,草药,herbal drug,民族药,Ethnic Medicine,蒙药,Mongolia Medicine,藏药 Tibetan Medicine,苗药 Miao drug,生药,Crude drug,6,.,4.天然药物研究现状,疾病谱、医疗模式、药物结构的改变,传染、感染性疾病,身心疾病、现代病,治疗,预防、保健、治疗、康复,化药,化药 天然药,国际市场对天然药物的需求日益增大,2000年全球植物药销售额，300亿美元,天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30%,美国，20%,日本，15%,7,.,4.天然药物研究现状,世界各地加强天然药物研发的投入,1983-1994年，上市522种新药，44%天然来源,1984-1995，FDA，31种抗癌新药，61%天然来源,93种抗感染新药，63%天然来源,关于天然产物的学术交流日渐活跃,独特的、不可替代的作用,内在本质、物质基础？,8,.,二、天然药物化学的定义、研究对象、研究内容,1.,定义及相关术语,2.,研究对象,3.,研究内容,9,.,1.天然药物化学定义及相关术语：,天然药物化学,Chemistry of natural medicine,Medicinal chemistry of natural products,运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分（以生理活性成分或有效成分为主）,中药化学,Chemistry of TCM,植物化学 Phytochemistry,天然产物化学 Chemistry of natural products,10,.,2天然药物化学的研究对象,研究对象：化学成分,chemical constituents,特别是生理活性成分或有效成分,active compound,成分的复杂性：不同药物所含成分类型不同,每种类型成分的数目相当多,同种药物所含成分结构、性质各异,11,.,2天然药物化学的研究对象,生理活性成分,active compound/constituent,非生理活性成分 inactive compounds,有效成分,无效成分,有效部位,active fraction,一种主要有效成分,/,一组结构相近的有效成分,有毒成分,toxic compound,12,.,生理活性成分并不一定真正代表有效成分,有效成分与无效成分的划分是相对的、发展的,A.不同类型成分，在不同天然药物中作用不同,B.原来视为无效成分，可能成为有效成分,C.过去视为有效成分，被修正、完善,麝香 抗炎成分 麝香酮,多肽,丹参 扩冠 丹参醌,丹参酚酸,D.加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性成分,正确理解成分的划分,13,.,3.天然药物化学的研究内容,结构特点,理化性质,提取分离方法,结构鉴定方法,生物合成,结构修饰,构效关系,生物转化,体内代谢过程等,14,.,三、天然药物化学发展历史沿革和现状,大体分为以下,3个阶段：,1.,原始和萌芽阶段（,18世纪末）,2.,学科真正形成阶段（19世纪）,3.,学科迅速发展时期（20世纪,）,15,.,1.原始和萌芽阶段（,18世纪末）,天然药物识别、使用经验,巫术、迷信色彩,文明的进步,对疾病、天然药物的认识趋于客观,231,341，晋，葛洪，抱卜子,1575，明，李，医学入门，没食子酸,1711,清，洪遵，集验方，樟脑,1769-1786，舍勒，酒石酸、,苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸,16,.,2.学科真正形成阶段（19世纪）,特点一：以化学成分的发现和分离为主,1806，阿片,吗啡（,morphine）,1820，金鸡纳树皮,奎宁,(quinine),1828,烟草,烟碱（,nicotine）,1885，麻黄,麻黄碱（,ephedrine）,吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等,17,.,2.学科真正形成阶段（19世纪）,特点二：结构鉴定以化学方法为主,氧化、还原等降解反应,推导结构,碎片合成、全合成,证明结构,18,.,2.学科真正形成阶段（19世纪）,特点三：生源合成途径、本质的揭示,生源前体的识别：萜类,MVA,生物碱,-Aa,生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应,有机反应理论来解释机制,生物合成物质用于结构确定,19,.,3学科迅速发展时期（20世纪,）,特点一：色谱技术用于天然化合物的分离和纯化,1906，俄，Tsweet，碳酸钙为吸附剂，石油醚为洗脱剂，,1931，德，Kuhn and Lederer，氧化铝、碳酸钙为吸附剂，,1940，提出了液液色谱法，如逆流分配,1952，James and Martin，提出气液色谱理论,20世纪60年代，高效液相色谱出现,天然化合物的分离向高效、快速、微量发展,20,.,特点二,:波谱技术用于天然化合物的结构鉴定,IR：1944，Pekin-Elmer公司，第一台红外光谱仪,MS：20世纪，质谱仪,EI、CI，FD，FAB，ESI，MALDI,ESI-TOF，MALDI-TOF,NMR：1953，30MHZ的连续波核磁共振仪,70年代，脉冲傅立叶变换核磁共振仪,1D NMR,2D NMR,30,60,100,300MHz,400,500,600,800,900MHz,UV，X-ray，ORD，CD等,3学科迅速发展时期（20世纪,）,21,.,特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化,深度、广度：机体内源活性物质,微量、水溶性、不稳定、大分子,速度：吗啡,1804-1925,利血平,1952-1956,生物碱：1952前100年，95个,1952-1962，1107个,1962-1972，3443个,3学科迅速发展时期（20世纪,）,22,.,特点四,:生物活性测试普遍开展,单纯的化合物分离,活性跟踪分离,小规模测试,高通量筛选,HTS,high throungput screening,3学科迅速发展时期（20世纪,）,23,.,四、天然药物化学在中药现代化中的作用,中药发展的机遇,天然药物在健康保障体系中的作用,中药确切的疗效,相对丰富的资源,传统中药的诸多弊端,药效物质基础不明,质量难于控制,药效难于保证,剂型落后,必须走中药国际化之路,24,.,四、天然药物化学在中药现代化中的作用,1.,阐明中药的药效物质基础,中药现代化系统工程的前提,2.,建立和完善中药的质量评价标准,二次开发,3.,改进中药制剂剂型,二次开发,4.,创新药物研发,原创性研发,5.,扩大药源,25,.,1.阐明中药的药效物质基础,探索中药防治疾病机理,麻黄,功效：发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿,物质基础：麻黄碱,肾上腺素样作用,收缩血管、兴奋中枢,发汗,去甲麻黄碱,松弛支气管平滑肌,平喘,伪麻黄碱,升压、利尿,消肿,26,.,1.阐明中药的药效物质基础,促进中药药性理论研究的深入,性：热性、温热药,去甲乌药碱 肾上腺素,儿茶酚胺类,味：辛味药（解表、理气）,挥发油,归经：,同一归经药的相同、相似化学成分,有效成分的作用靶点：麻黄碱,解痉,肺经,伪麻黄碱,利水,膀胱经,有效成分体内代谢动力学：,川芎,川芎嗪在肝脏、胆囊分布多,归肝、胆经,27,.,1.阐明中药的药效物质基础,阐明中药复方配伍的科学内涵,单味药的有效成分研究,复方有效成分 各单味药有效成分的简单加和,协同、拮抗作用,物理、化学作用,改变溶出度,柴胡,人参 人参皂苷增加柴胡皂苷的溶出,甘草 甘遂 甘草皂苷增加甘遂甾萜类的溶出,发生化学反应,四逆汤：附子、干姜、甘草等,乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀,减毒,黄连 吴茱萸,小檗碱与大分子酸性成分形成沉淀,28,.,1.阐明中药的药效物质基础,阐明中药炮制原理,炮制前后有效成分、有毒成分的变化,阐明炮制原理,改进炮制工艺,制定炮制规范或标准,如：延胡索,醋炒,增加生物碱溶出,增效,乌头类,蒸煮,水解双酯型生物碱,减毒,黄芩,冷浸,淡黄芩（绿）黄芩苷醌 变色,热煮,煮黄芩（黄）,29,.,2.建立和完善中药的质量评价标准,中药材、制剂中有效成分的质量,临床疗效,建立科学、灵敏的质控标准,科学,质控标准和药效的相关性,有效成分,科学的质控指标,以有效成分、有效部位、大类成分、有毒成分为指标，多种分析手段,中药指纹图谱技术,30,.,3.改进中药制剂剂型,二次开发,改革的目标：三效、三小、三便,剂型选择,有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性等,水溶性好,注射液 双黄连,/参脉,口服液 生脉,颗粒剂 板蓝根,难溶于水,片、胶囊、滴丸等,制剂工艺优化,有效成分的理化性质,制剂稳定性,有效成分的理化性质,合适,PH、适当包装,31,.,4创新药物研发,原创性研发,创新药物研发的必要性,入世后化学药品受到专利保护，仿制须向创新转轨,新的药品注册法，单纯改变剂型已不能按新药申报,创新药物研究的关键切入点,：先导化合物的发现,从天然药物中发现先导物、创制新药,世界公认的有效途径,从中药中发现先导物的优势,数千年临床实践,疗效确切,丰富的资源,结构、活性的多样性,32,.,5.扩大药源,资源可持续可用：甘草、肉苁蓉,植物化学分类学原理：,亲缘关系近的植物含有相同或相似的化学成分,黄连素：黄连,小檗科、防己科、芸香科植物,33,.,第二节,生物合成,一、一次代谢和二次代谢,二、生物合成假说的提出,三、主要的生物合成途径,34,.,一、一次代谢和二次代谢,一次代谢：,对维持植物生命活动不可缺少的过程,几乎所有绿色植物中都存在,糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢,一次代谢产物,Primary metabolits,对机体生命活动不可缺少的物质,糖、脂肪、蛋白质、核酸,乙酰辅酶,A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸、氨基酸,35,.,一、一次代谢和二次代谢,二次代谢：,对维持植物生命活动来说不起重要作用,并非所有植物中都存在,二次代谢产物,Secondary metabolits,对机体生命活动并非不可缺少的物质,生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等,36,.,光合作用,糖,糖代谢,ATP,NADPH,丙酮酸,磷酸烯醇丙酮酸,赤藓糖,-4-磷酸,核糖,乙酰辅酶,A,丙二酸单酰辅酶,A,MVA,小分子有机酸,核酸,三羧酸循环,脂族氨基酸,萜类,甾体类,脂质,莽草酸,芳族氨基酸,肽类,蛋白质,脂肪酸,酚类,蒽醌,生物碱,桂皮酸,苯丙素类,木脂素,木质素,黄酮类,CO,2,H,2,O,37,.,二、生物合成假说的提出,天然化合物之间的结构联系,天然化合物与一次代谢产物间的联系,38,.,二、生物合成假说的提出,39,.,二、生物合成假说的提出,40,.,三、主要的生物合成途径,1.,醋酸-丙二酸途径,：,脂肪酸、酚、蒽酮类,2.,甲戊二羟酸途径,：,萜、甾体类,3.,桂皮酸途径：,苯丙素、香豆素、木质素、木脂素、黄酮类,4.,氨基酸途径,：,生物碱,5.复合途径：,醋酸,-丙二酸,莽草酸径,醋酸-丙二酸,甲戊二羟酸途径,氨基酸,甲戊二羟酸途径,氨基酸-醋酸-丙二酸途径,氨基酸,莽草酸径,41,.,醋酸丙二酸途径,脂肪酸生物合成,42,.,醋酸丙二酸途径,酚类生物合成,43,.,醋酸丙二酸途径,蒽醌类生物合成,44,.,甲戊二羟酸途径,45,.,桂皮酸途径,46,.,氨 基 酸 途 径,47,.,第三节 提取分离方法,提取前的准备,系统的文献调研,原材料的处理,保留凭证标本,提取分离一般原则,已知物或已知结构类型,文献方法，工业方法,未知物,活性跟踪（定向分离）,48,.,第三节 提取分离方法,一、,中草药有效成分的提取,二、,中药有效成分的分离与精制,49,.,一、中草药有效成分的提取,水蒸汽蒸馏法：挥发性,升华法：升华性,溶剂提取法,：最常用,50,.,1.选择溶剂考虑因素,2.常见溶剂的种类及其特点,3.常用溶剂提取方法,4.影响溶剂提取效率的因素,溶剂提取法,51,.,溶剂提取法,1.选择溶剂考虑因素：,溶剂尽可能多地溶出有效成分,杂质少溶或不溶,有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理,溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等,52,.,溶剂提取法,2.,常见溶剂的种类及其特点,环己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，乙醇，甲醇，水,极性：,亲脂性：,亲水性：,比水重的有机溶剂：,与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：,与水分层的有机溶剂：,能与水分层的极性最大的有机溶剂：,常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：,溶解范围最广的有机溶剂：,53,.,溶剂提取法,3.常用溶剂提取方法,浸渍法：,水,/稀醇，冷提,渗漉法：,乙醇，冷提,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,54,.,溶剂提取法,4.影响溶剂提取效率的因素,溶剂,方法,粉碎度,温度,时间,55,.,二、中药有效成分的分离与精制,分离依据：共存成分的性质差异,1.,溶解度差异,2.,分配比不同,3.,吸附性差异,4,分子大小差异,5,离解程度不同,56,.,1.根据物质的溶解度差异进行分离,调节温度,改变混合溶剂的极性,调节,PH,加入某种沉淀试剂,57,.,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）,58,.,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,59,.,A 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、粘液质）,60,.,B 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）,61,.,C 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,）,62,.,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,+,B,OH,-,H,+,A,-,HA,OH,-,脂溶性,水溶性,63,.,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,PH,64,.,A酸/碱法（酸提取碱沉淀法）,生物碱的提取、纯化,H,+,BH,+,B,OH,-,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）,65,.,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,-,HA,OH,-,66,.,酸、碱成分,加入某种沉淀试剂,水不溶性盐,A酸性成分,Pb,2+,、,Ba,2+,、Ca,2+,水悬浮，通,H,2,S,母液（,）,B.碱性化合物,苦味酸,/苦酮酸，磷钼酸/磷钨酸/镭氏盐,强,H,+,，Et,2,O萃取,H2O层（,）,1.根据物质的溶解度差异进行分离,（,4）加沉淀剂,67,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,分配比,K,K=C,U,/C,L,分离因子,=K,A,/K,B,（K,A,K,B,）,100 1次萃取，基本分离,10,100 10,12次,2 100次以上,1 无法分离,上层,下层,68,.,（,1）,简单液液萃取法,（2）,逆流分溶法,（,CCD，countercurrent distribution）,（,3）纸色谱,（,PC，paper chromatography）,（,4）,液液分配柱色谱,（,5）,液滴逆流色谱,（,DCCC，droplet countercurrent chromarography）,（,6),高速逆流色谱,(HSCCC，high speed countercurrent chromarography）,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,69,.,50,A有机溶剂/水,B有机溶剂/酸、碱水,PH,物质存在状态,溶解性,K,CPH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,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,1）简单液液萃取法,上层,下层,70,.,例：HA,1,、,HA,2,、,B，且HA,1,HA,2,，如何分离,?,PH 12 B A,-,3 BH,+,HA,71,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,2）逆流分溶法,50,工作原理：多次、连续的液液萃取,craig逆流分溶仪萃取单元及工作过程,优点：避免手工操作,缺点：溶剂用量大,机械操作导致破损、漏液,乳化,72,.,73,.,74,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,3）纸色谱（paper chromatography,PC）,滤纸湿重,/干重=2时,=Rfa(1-Rf b)/Rfb(1-Rf a),75,.,固定相涂覆于硅胶等多孔载体上，装柱,流动相通过色谱柱进行洗脱,物质在两相溶剂中作逆流分布,分配比不同，被洗脱速度不同,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,4）,液液分配柱色谱,定义,76,.,正相色谱与反相色谱,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,4）,液液分配柱色谱,77,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,4）,液液分配柱色谱,加压液相色谱,特点,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,78,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,4）,液液分配柱色谱,加压液相色谱,种类：,快速色谱,Flash chromatography,2.0210,5,Pa,低压液相色谱,LPLC,5.0510,5,Pa,中压液相色谱,MPLC,5.05,20.210,5,Pa,高压液相色谱,HPLC,20.210,5,Pa,high performance liquid chromatography,79,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,4）,液液分配柱色谱,克服了简单萃取及CCD溶剂容量大、易乳化的缺点,优点,缺点,载体可能造成化学吸附，如硅胶,80,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,5）液滴逆流色谱 DCCC droplet countercurrent chromarography,流动相液滴垂直上下，经过固定相液,81,.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,（,6）高速逆流色谱 HSCCC high speed countercurrent chromarography,行星式旋转产生的离心力场,固定性保留在蛇形管内,流动相单向、低速经过固定相,82,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,1）吸附的类型,（2）物理吸附的基本规律,（3）极性及强弱判断,（,4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制,（5）吸附柱色谱法用于物质的分离,（,6）,聚酰胺柱色谱,（,7）,大孔吸附柱色谱,83,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,1）吸附的类型,物理吸附：,分子间力，无选择性，可逆。,硅胶、氧化铝、活性炭,化学吸附：化学键，选择性较强，常不可逆。,硅胶,生物碱,碱性氧化铝,黄酮、蒽醌等,半化学吸附,：氢键，选择性较弱，多可逆,聚酰胺,84,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,2）,物理吸附的基本规律,极性相似者易于吸附,非极性吸附剂：活性炭,对非极性成分吸附强,溶剂极性,吸附剂对溶质的吸附力,溶质可被极性弱的溶剂洗脱,极性吸附剂：硅胶、氧化铝,对极性物质亲和力强,溶剂极性,吸附剂对溶质的吸附力,溶质可被极性强的溶剂洗脱,85,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,3）极性及强弱判断,一般物质：官能团的种类、数目、位置、碳链长短,R-COOHAr-OHR-OHR-NH-R-CO-NH-,R-CHOR-CO-R,R-COO-R,R-O-R,R-X,R-H,溶剂：介电常数,，极性,环己烷（,1.88）苯（2.29）无水乙醚（4.47）氯仿（5.20）,乙酸乙酯（6.11）乙醇（26.0）甲醇（31.2）水（81.0）,86,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制,活性炭吸附法,结晶、重结晶中脱色、脱臭,从大量稀水液中浓缩微量物质,一叶秋碱的浓缩、精制,87,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,5）吸附柱色谱法用于物质的分离,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：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=0.20.3,88,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,6）聚酰胺柱色谱,高分子聚合物,不溶于常见有机溶剂,对碱稳定,对酸特别是无机酸稳定性差,可溶于浓盐酸、冰乙酸、甲酸中,性 质,89,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,6）聚酰胺柱色谱,分子间氢键,半化学吸附,吸附原理,90,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,6）聚酰胺柱色谱,化合物在含水溶剂中大致有以下规律：,形成氢键的基团数目：越多，越强。,形成氢键的基团所处的位置：,处于易形成分子内氢键者，减弱。,分子中芳香化程度：高，增强。,影响吸附力的因素,91,.,92,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,6）聚酰胺柱色谱,各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力,水 甲醇 乙醇 氢氧化钠水溶液 甲酰胺 二甲基甲酰胺 尿素水溶液,影响吸附力强弱的因素,化合物在不同溶剂中的吸附力，随溶剂极性增强而增强,水中最强,常以水装柱、样品以水溶解上样,含水醇中次之,醇中最弱,常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱,EtOH-H,2,O,最常用,弱,强,93,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,6）聚酰胺柱色谱,醌类、黄酮类等酚性的制备和分离。,脱鞣处理,生物碱、萜类、甾类、糖类、氨基酸等极性与非极性化合物的分离也有用途,应 用,94,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,7）大孔吸附树脂,高分子聚合物,白色球形颗粒,多孔网状结构,不溶于酸、碱、有机溶剂,吸附原理：分子间力,氢键,分子筛,性质,原理,95,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,7）大孔吸附树脂,树脂的性质：非极性树脂 易吸附非极性化合物,极性树脂 易吸附极性化合物,溶剂的性质：,物质在溶剂中的溶解度大，树脂对此物质的吸附力就小,影响吸附力强弱的因素,96,.,3.根据物质吸附性差异进行分离,（,7）大孔吸附树脂,水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。,最常用：乙醇,水,广泛应用于化合物的分离与富集工作中,如：,苷类、糖类的分离,生物碱的精制,多糖、黄酮、三萜类化合物的分离。,洗脱剂,应 用,97,.,4根据物质分子大小差异进行分离,透析法,超滤法,超速离心,凝胶滤过法,gel filtration：,凝胶渗透色谱 gel permeation chromtography,分子筛滤过 molecular sieve filtration,98,.,4根据物质分子大小差异进行分离,凝胶滤过法,gel filtration：,凝胶三维网状结构的分子筛作用,按分子量由大到小的顺序分离,原 理,99,.,4根据物质分子大小差异进行分离,凝胶滤过法,gel filtration：,葡聚糖凝胶,Sephadex G：,葡聚糖,+交联剂（环氧氯丙烷）,分子筛,水中应用,分离水溶性成份,商品型号按交联度分类，以,10倍吸水量（ml/g）表示,羟丙基葡聚糖凝胶,Sephadex LH-20:,Sephadex G-25羟丙基化所得,分子筛和反相色谱相结合,水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿中使用,水溶性、脂溶性成分都可分,凝胶的种类、性质及应用,100,.,5根据物质离解程度不同分离进行分离,离子交换法,离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱,含水流动相通过树脂,可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上,中性及无交换离子的成分流出,将吸附到柱上的成分洗脱下来,离子交换原理,101,.,5根据物质离解程度不同分离进行分离,离子交换法,离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱,含水流动相通过树脂,可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上,中性及无交换离子的成分流出,将吸附到柱上的成分洗脱下来,离子交换原理,102,.,5根据物质离解程度不同分离进行分离,离子交换法,球形颗粒，不溶于水，可在水中溶胀,离子交换树脂的性质,离子交换树脂的结构,母核,离子交换基团,103,.,5根据物质离解程度不同分离进行分离,离子交换法,离子交换树脂的种类,阳离子交换树脂：强酸性（,-SO,3,-H,+,）,弱酸性（-COO-H,+,）,阴离子交换树脂：强碱性（,-N+（CH,3,）,3,Cl,-,）,弱碱性（-NH,2,，,-NH-，-N=）,104,.,5根据物质离解程度不同分离进行分离,离子交换法,离子交换树脂的应用,不同电荷离子的分离,如水提液中酸性、碱性、两性化合物的分离,相同电荷但解离程度不同离子的分离,如碱性不同的生物碱的分离,105,.,水提液中酸性、碱性、两性化合物的分离,106,.,碱性,碱性不同的生物碱的分离,107,.,第四节 结构研究法,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,108,.,第四节 结构研究法,一、,纯度的测定,二、,结构研究的主要程序,三、,结构研究中采用的主要方法,109,.,一、纯度的测定,纯度检查法：,均一的晶形,敏锐的熔点、沸点、折光率、比旋度,TLC、PC、GC、HPLC,110,.,二、结构研究的主要程序,111,.,三、结构研究中采用的主要方法,1.确定分子式，计算不饱和度,2.质谱,（MS，mass spectrum）,3.红外光谱,（IR，infrared spectra）,4.紫外-可见吸收光谱,（UV-vis),(ultraviolet-visible spectra）,5.核磁共振,（NMR，nuclear magnetic resonance）,6.其他：,x-单晶衍射法,旋光光谱（ORD）,园二色谱（CD）,112,.,三、结构研究中采用的主要方法,1.确定分子式，计算不饱和度,分子式的确定,元素定量分析结合分子量测定,同位素丰度比法,高分辨质谱（,HR-MS，high resolution mass spectrum）,不饱和度的计算,u=/2/21 ：一价原子数 如H、X,：三价原子数，如N、P,：四价原子数，如C,113,.,三、结构研究中采用的主要方法,2.质谱（MS，mass spectrum）,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 如,15、17,碎片的,m/z及裂解方式,114,.,三、结构研究中采用的主要方法,2.质谱（MS，mass spectrum）,常用质谱技术及特点,电子轰击质谱（,EI-MS，electron impact ionization）,场解析质谱（FD-MS，field desorption ionization）,快速原子轰击质谱（FAB-MS，fast atom bombardment）,电喷雾质谱（ESI-MS，electrospray ionization）,基质辅助激光解析质谱（MALDI-MS）,matrix-assisted laser desorption ionization,115,.,常用质谱技术及特点,电子轰击质谱（,EI-MS）,（,electron impact ionization）,样品需加热气化，离化，得到,M,+,难气化、易热解的成份测不到,M,+,如糖、苷、氨基酸、肽、蛋白、核酸、抗生素,116,.,常用质谱技术及特点,场解析质谱（,FD-MS）,field desorption ionization,试样稀液涂于钨丝上作阳极，对面加阴极，通高压，使电离,难气化、易热解的成份，可得到,分子离子相关峰：MH,+,、MNa,+,、MK,+,逐个脱去糖基的碎片峰：MH-162,+,、MH-162-146,+,苷元的碎片离子相对少,117,.,常用质谱技术及特点,快速原子轰击质谱（,FAB-MS）,fast atom bombardment,离子枪发射高能离子与另一中性粒子碰撞，交换电荷，,形成高速中性粒子，与样品碰撞，使其电离,难气化、易热解的成份，可得到,分子离子相关峰：MH,+,、MNa,+,、MK,+,逐个脱去糖基的碎片峰：MH-162,+,、MH-162-146,+,可得到苷元的碎片,118,.,常用质谱技术及特点,电喷雾质谱（,ESI-MS）,electrospray ionization,强静电场使试样电离，,难气化、易热解、大分子、小分子，均可得到,分子离子相关峰：,M,H,+,、,M,Na,+,、,M,K,+,119,.,常用质谱技术及特点,基质辅助激光解析质谱（,MALDI-MS）,matrix-assisted laser desorption ionization,用于研究结构复杂，不易气化的大分子物质的分子量,如多糖、蛋白、核酸等,120,.,三、结构研究中采用的主要方法,3.红外光谱（IR，infrared spectra）,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,121,.,三、结构研究中采用的主要方法,4.紫外-可见吸收光谱（UV-vis)(ultraviolet-visible spectra）,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,122,.,三、结构研究中采用的主要方法,5.核磁共振（NMR）（nuclear magnetic resonance）,原理：,1,H、,13,C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（,1,H-NMR）,碳核磁共振谱（,13,C-NMR）,二维核磁共振谱（2D-NMR）,123,.,氢核磁共振（,1,H-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（,）：,1,10,20ppm,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,3,J,H-H,二面角：越接近,90,，,J,越小,越接近,0,、,180,，,J,越大,124,.,氢核磁共振（,1,H-NMR）,远程偶合,(,4,J,H-H,),：,Jac=1.62.0Hz,Jbc=01.5Hz,烯丙偶合,芳环上的偶合,Jab=610 Hz,Jac=13Hz,Jad=01 Hz,125,.,氢核磁共振（,1,H-NMR）,同核去偶技术（,homodecoupling）：,消除或部分消除相邻H核的偶合，简化图谱,CH,3,CH,2,OCO,CH,3,CH,3,t 照射H-2 s,CH,2,q 照射H-1 s,CH,3,s,126,.,碳核磁共振谱（,13,C-NMR）,最重要的参数：,化学位移,：,1200ppm,C的类型,13,C的信号裂分,13,C-NMR：异核偶合,1,H-NMR：同核偶合,偶合裂分峰数：,C的级别,符合n+1律，s,d,t,q，,有,1,J,C-H,2,J,C-H,3,J,C-H,127,.,碳核磁共振谱（,13,C-NMR）,常见碳谱类型及特征：,噪音去偶谱,（,proton noise decoupling spectrum）,全氢去偶,（,COM，proton complete decoupling）,宽带去偶,（,BBD，broad band decoupling）,选择氢核去偶谱,（,SPD）,selective proton decoupling spectrum,远程选择氢核去偶谱,（,LSPD）,long range selective proton decoupling spectrum,无畸变极化转移增强法,(DEPT）,distortionless enhancement by polarization transfer,128,.,常见碳谱类型及特征,噪音去偶谱,噪音去偶谱,（,proton noise decoupling spectrum）,全氢去偶,（,COM，proton complete decoupling）,宽带去偶,（,BBD，broad band decoupling）,宽频照射，消除所有,H对C的偶合,谱中所有C均为s,无对称因素强况下，谱中信号数即C数,129,.,130,.,常见碳谱类型及特征,选择氢核去偶谱,远程选择氢核去偶