第1章天然药物化学课件.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,*,*,天然药物化学,天然药物化学,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,*,0,*,第一章 总 论,主讲：陈欲云,E-mail,：,chenyuyun,*,2,第一章 总 论,第一节 绪论,第二节 生物合成,第三节 提取分离的方法,第四节 结构研究的方法,抗肿瘤药物,抗菌药物,天然药物化学,选用人民卫生出版社，吴立军主编，第六版教材,45,学时,考试课,包括十一章内容，其中第十一章自学,考核方式：平时成绩,40%+60%,卷面成绩,平时成绩：出勤,+,文献汇报,50%+,作业,50%,第一章 总 论,1.,掌握,：天然药物常用的,提取方法和分离方法,；各类,吸附剂,的特点及分离化合物的基本原理及其影响因素；,1H-NMR,、,13C-NMR,谱特征及其解析方法。,2.,熟悉,：天然药物化学研究范围和课程的学习重点；各类化合物的,生物合成途径,。,3.,了解：,常见二维核磁共振谱的分类及应用；,ORD,谱的应用范围和八区律的使用方法；天然药物化学的发展简史及其最新研究进展。,*,9,第一节 绪 论,第一节 绪 论,曲克芦丁：,3,，,47-,三,0-(2-,羟乙基,)-5,羟基黄酮,-3-,芸香苷,第一节 绪 论,*,12,1769,年，舍勒,酒石 钙盐 酒石酸,苯甲酸（,1775,）、乳酸（,1780,）、,苹果酸（,1785,）、没食子酸（,1786,）,1575,年，,医学入门,记载，用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。,第一节 绪 论,二、天然药物化学的简要发展历程,*,13,天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步,1804,年,-1806,年发现吗啡，,1925,年提出正确结构，,1952,年人工合成，耗时,150,年,第一节 绪 论,*,14,近,30,多年的科学技术进步，特别是将波谱解析方法,（,NMR,、,MS,、,IR,、,UV,）,用于推导化合物的结构，甚至用,X,晶体衍射来确定化合物结构的发展，以及分离手段的进步，天然药化的发展速度大为加快，发现的新化合物数目大为增加，微量成分、水溶性成分的分离、提纯；稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题了。,天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取、结构鉴定，而是逐步发展成生测指导下的分离提取、结构鉴定，及半合成修饰和全合成紧密结合的一门学科,。,第一节 绪 论,*,15,第三章,提取分离方法,1),提取前文献查阅综述和药材生药鉴定,2),提取方法,粉碎成粗粉,有机溶剂法和水提法,原理：根据“相似相溶”原理，选择适当溶剂,根据溶剂法分类：,a.,浸渍法（常温或低温）,b.,渗漉法,c.,煎煮法,d.,回流提取法,e.,连续回流提取法,f.,超临界流体萃取技术,g.,超声波提取技术,*,16,第三节 提取分离方法,索氏提取器,*,17,第三节 提取分离方法,超临界流体萃取技术,原理：,超临界流体,对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用,压力,和,温度,对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在,超临界状态,下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把,极性,大小、,沸点,高低和,分子量,大小的成分依次萃取出来。,超临界流体,是指当一种物质处于临界温度和临界压力以上的状态下，形成既非液体又非气体的单一状态，称为“,SF”,。此时其流体密度近似液体、黏度近似气体，其扩散力比液体大增，介电常数也随压力增加而增加。其浸透性优于液体，因而比液体有更佳的溶解力，有利于溶质的萃取，特别是性质不稳定、易热分解的物质的提取。,*,18,第三节提取分离方法,常见的,SF,：,有二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。其中,最常用的为二氧化碳,。,二氧化碳的特点：,临界温度接近室温（,Tc=31.3,），临界压力也较低（,Pc=7.37Mpa,），无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性，廉价，易制成高纯度气体。故在,SFE,中最常用。,二氧化碳,-,超临界流体的溶解能力规律：,在超临界状态下，,CO,2,对不同溶质的溶解能力差别很大。其取决于溶质的极性、沸点、分子量。,(1),对亲脂性、低沸点成分溶解能力强，如挥发油、烃类、醚类、酯类等。,(2),成分极性基团（如,OH,、,COOH,）越多，越难提取。如糖类、氨基酸的萃取压力要,410,4,Pa,以上。,(3),成分分子量越大，越难提取。,*,19,超声波逆流提取机组,第三节 提取分离方法,*,20,第三节提取分离方法,水蒸气蒸馏法,适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如挥发油、小分子的香豆素类小分子的醌类成分。,升华法,固体物质受热不经过熔融，直接汽化，遇冷后又凝固为固体化合物，称为,升华,。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。,3),分离纯化法,根据物质溶解度的不同进行分离,1),温度不同,溶解度不同（结晶、重结晶）,原理:,一个固体成分达到一定纯度，在某种条件下就会有结晶析出。,溶剂的选择：对所需成分加热时溶解度大，遇冷时溶解度小；而杂质冷,热均不溶或均溶于该溶剂。,*,21,第三节 提取分离方法,2),改变溶液的极性去杂,a.,通过加入另一种溶剂以改变溶剂的极性，使一部分物质沉淀析出，从而实现分离。如：水提醇沉法,水/醇法：,除去糖类，蛋白质等水溶性杂质。,醇/水法：,除去树脂，叶绿素等水不溶性杂质。,醇/醚法和醇/丙酮法：,可使皂苷成分沉淀析出，而脂溶性的树脂等类杂,质则留在母液中,3),酸碱法（生物碱酸提碱沉淀，黄酮碱提酸沉淀）,b.,酸性、碱性或两性化合物，通过加入酸或碱来调节溶剂的,pH,值，改变分子的存在状态（游离型或离解型），从而改变溶解度而实现分离,出，而脂溶性的树脂等类杂质则留在母液中,。,*,22,第三节 提取分离方法,4),沉淀法,酸性或碱性化合物通过加入某种,沉淀试剂,使之生成水不溶性的盐类等,沉淀析出而实现分离。如生物碱加入有机酸可生成不溶于水的有机酸,盐沉淀，酸性化合物可加入钙盐、铅盐、钡盐等生成不溶性的沉淀。,酸性：,铅盐（醋酸铅）、钙盐、钡盐。,碱性：,苦味酸盐、苦酮酸盐、磷钼酸盐、雷氏盐等,*,23,第三节 提取分离方法,*,24,第三节提取分离方法,根据物质分配比不同极性分离,a.,液,-,液萃取法,原理：利用混合物中各单体组分在两相溶剂中的分配系数（,K,）不同而达到分离的方法。,溶剂分配法的两相往往是互相饱和的水相与有机相。混合物中各成分在两相中分配系数相差越大，则分离效果越高。,1.分配系数 K值:,一种溶质在两相溶剂中的分配比。K值在一定的温度和压力下为一常数。,K=C,U,/C,L,*,25,第三节 提取分离方法,3.,分配比与,pH,：,溶剂系统,pH,的变化影响酸性、碱性、及两性有机化合物的存在状态（游离型或离解型），从而影响在溶剂系统中的分配比。,*,26,游离型,极性小的溶剂,离解型,极性大的溶剂,第三节 提取分离方法,*,27,一般,pH12,，则酸性物质呈离解状,态（,A碱性物质以非离解状态（,B,）,存在。,第三节 提取分离方法,方法：,1,）简单萃取法：仪器，实验室用分液漏斗或下口瓶。一般在水和亲脂性有机溶剂中进行，根据情况，也可用酸水或碱水。天然药物中成分比较复杂，一般一次萃取分离不出来纯品，需要再配合其他方法。,由于成分的复杂性及相互作用，萃取中易发生乳化。破坏乳化的方法有：（,1,）加热敷；（,2,）将乳化层抽滤；（,3,）长时间放置（,24,小时以上）。,*,28,第三节 提取分离方法,*,29,第三节 提取分离方法,2,）,pH,度萃取法：是分离酸性或碱性成分的常用方法。以,pH,成梯度的酸水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解的碱性成梯度的混合生物碱，或者以,pH,成梯度的碱水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解的酸性成梯度的混合酚、酸类成分，使后者分离的方法。,*,30,第三节 提取分离方法,3,）连续萃取法：采用连续萃取器萃取。利用两溶液比重不同自然分层和 分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。此法可克服用分液漏斗多次萃取 操作的麻烦。,*,31,流动相溶剂,(比重大),固定相溶剂,（比重小）,CCD,法的分离过程示意图,第三节 提取分离方法,4,）液滴逆流分配法（,DCCC,法）：是利用流动相形成液滴，通过作为固定 相的液柱而达到分离纯化的目的。,*,32,该装置仪器不易破损，分配用的两相溶剂不,必振荡，故不易乳化和产生泡沫，特别适用于,皂苷类的分离。,优点：,DCCC及HSCCC均可克服因固体载体引起的不可,逆吸附消耗，样品变性污染及色谱峰畸形拖尾等,弊病，样品还可以定量回收；,第三节 提取分离方法,*,33,第三节 提取分离方法,*,34,第三节 提取分离方法,b.,反流分布法,c.,液滴逆流色谱法,d.,高速逆流色谱法,e.GC,法,f.LC,法,:LC,分配层析载体主要有,-,硅胶,硅藻土,纤维素等,;,有正反相之分,;,压力有低、中、高之分,;,载量有分析、制备之分。,*,35,第三节 提取分离方法,根据物质吸附性不同极性分离,a.,吸附柱色谱,极性吸附剂,（如,SiO,2,Al,2,O,3,.),极性强，吸附力大,非极性吸附剂,(,如,活性炭,对非极性化合物的吸附力强,(,洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大,),。,化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而定,;,溶剂的极性大小可按其介电常数,(,),大小排列（极性渐大,）,:,己烷,苯,无水乙醚,CHCl,3,AcOEt,乙,甲醇,水,1.88,2.29,4.47,5.20,6.11,26.0,31.2,81.0,*,36,化合物,极性及其强弱判断,极性是表示分子中电荷不对称的程度。,官能团极性强弱判断,R,COOH,Ar,OH,R,OH,R,R,NH,2,R,NH,R,R,N,R”,R,R,CO,N,R”,R,CHO,R,CO,R,R,CO,OR,R,O,R,R,X,R,H,大,小,第三节 提取分离方法,*,37,化合物的极性则由分子中所含官能团的种类、数,目及排列方式所决定。,4,2,3,1,第三节 提取分离方法,吸附,柱色谱法,的应用,成分的浓缩与精制：,活性炭脱色：,除去,脂溶性,色素,从大量稀,水溶液,中浓缩微量成分：活性炭分离一叶,萩,碱,成分的分离：实际工作应用最多。,薄层色谱法（,Thin,Layer,Chromatography,TLC),柱色谱法（,Column,Chromatography,CC),*,38,第三节 提取分离方法,薄层色谱法:,用途：摸索柱色谱色谱的分离条件,鉴定化合物的纯度,混合物的分离原理：,*,39,第三节 提取分离方法,基本操作：,薄层板的制备,点样,展开,显色：UV灯下观察；显色剂显色,计算Rf值,*,40,第三节 提取分离方法,注意：,Rf值是化合物的一种物理常数，即在,特定的色谱条件下，同一化合物应具有同Rf值。,影响Rf值的主要因素：,展开剂,化合物结构,吸附剂,*,41,第三节 提取分离方法,柱色谱法：,硅胶、氧化铝柱色谱应注意的问题：,吸附剂的用量一般为试样量的30-60倍（特殊可达100-200倍），色谱柱的径/高比为（1:15-1:20）,装柱：干法装柱、湿法装柱（极性小的溶剂）,上样：干法上样、湿法上样（极性小的溶剂）,*,42,第三节 提取分离方法洗脱剂的极性增加：梯度洗脱,常用溶剂系统：,石油醚丙酮、石油醚乙酸乙酯、氯仿甲醇,避免发生化学吸附：合理选用吸附剂及洗脱剂,可以利用TLC来选择柱色谱的色谱系统：,Rf:0.2-0.3,*,43,第三节 提取分离方法,*,44,第三节 提取分离方法,b.,氢键力吸附,聚酰胺吸附层析,-,洗脱剂的洗脱力由小到大为,:,水,甲醇,丙酮,NaOH,液,甲酰胺,尿素水液,特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物,聚酰胺的性质：,高分子聚合物，不溶于水和常用有机溶剂，对碱较稳定,对酸不稳定。,吸附原理:,酰胺,羰基,与酚类、黄酮类的,酚羟基,，或酰胺键上游离,胺基,与,醌类、脂肪羧酸上的,羰基,形成氢键缔合而产生吸附。,含水溶剂中的洗脱规律：,形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强,Rf值越小,。,成键位置对吸附力影响:易形成分子内氢键，吸附减小,Rf,值增大,。,*,45,第三节 提取分离方法,*,46,分子内芳香化程度高，吸附作用增强，,Rf值减小,。,第三节 提取分离方法,苷元相同时，Rf值：三糖苷二糖苷糖苷苷元,*,47,第三节 提取分离方法,聚酰胺色谱的应用：,应用范围：,黄酮类、酚类、蒽醌类的分离，也可用于生物,碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸、蛋白质的分离。但对鞣质,的吸附特强，近乎不可逆，常用于在提取物中脱去鞣质。,溶剂系统：,含水溶剂系统：,各种苷类、糖类、有机酸等水溶,性成分的分离，及黄酮苷、苷元的分离。,非极性溶液系统：,萜类、甾体、黄酮苷元、酚类、醌类等极,较弱成分的分离。,常用溶剂系统：,甲醇水、乙醇水、丙酮水、NaOH溶液,*,48,第三节 提取分离方法,例：用聚酰胺进行TLC,MeOH-H2O为洗脱剂，试比较下列化合,物的Rf,。,*,49,321,4,第三节 提取分离方法,根据物质分子的大小进行分离,如葡萄糖凝胶,(Sephadex G and,LH-20.,）,根据物质解离程度不同的分离法,离子交换法：,强酸：,-SO,3,H,强碱,：,-N,+,(CH,3,),3,Cl,-,弱酸：,-CO,2,H,弱碱,：,-NH,2,(NH,N),*,50,第三节 提取分离方法,*,51,第四节,结构研究的方法,化合物的纯度测定,结构研究的主要程序,结构研究中采用的主要方法,*,52,第四节 结构研究的方法,化合物的纯度测定,方法：,检查有无均匀一致的晶形，有无明确、敏锐的熔点（熔距一般为,12,）及色谱法。其中色谱法包括：,TLC,、,PC,、,GC,、,HPLC,。,*,53,第四节 结构研究的方法,结构研究的主要程序,1.,初步推断化合物类型,2.,测定分子式，计算不饱和度。,3.,确定分子式中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架。,4.,推断并确定分子的平面结构,5.,推断并确定分子的主体结构（构型、构象）,*,54,第四节 结构研究的方法,结构研究中采用的主要方法,1.,确定分子式，计算不饱和度,a.,元素定量分析配合分子量测定,元素定性分析,，如钠融法，分析化合物中含有几种元素。,元素定量分析,确定各元素百分含量，根据倍比定律确定分子中的原子比,分子量测定,：冰点下降法、沸点上升法、粘度法、凝胶滤过法及,质谱法,。,*,55,第四节 结构研究的方法,b.,同位素丰度比法,c.,高分辨质谱（,HR-MS,）法,HR-MS,还可以给出化合物的精确分子量。,从氢核磁共振波谱和碳核磁共振波谱中可直接获得碳氢的个数，再结合质谱给出的分子量的信息，就可以得到氧的个数，用这种方法也能确定化合物的分子式。,d.,不饱和度,*,56,第四节 结构研究的方法,2.,质谱法,作用：,质谱常用于确定分子,量，并可求算分子式和提供其它结构信息。,特点：,a.,适宜,测定极性偏小和中等极性的化合物；,b.,常规质谱仪价格比较便宜，一些特殊质谱仪很昂贵；,c.,样品用量少（只需,5,10,g,）,质谱仪,*,57,第四节 结构研究的方法,3.,红外光谱,测定范围：,利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在,4000625cm,-1,红外区域引起的吸收，而测得的吸收图谱。,其中,1600cm,-1,以上为化合物的,特征基团区,，,1000-500cm,-1,为,指纹区。,作用：,可用于鉴别羟基、氨基、双键、芳环等特征官能团以及芳环取代类型。,优点：,任何气态、液态、固态样品均可测定；,每种化合物都有红外吸收；,常规红外光谱仪价格低廉；,样品用量少（只需,5-10,g,）,傅立叶变换红外光谱仪,*,58,第四节 结构研究的方法,4.,紫外,-,可见吸收光谱,测定范围：,200700nm,范围内,作用：,提供基本骨架信息,;,样品中杂质的测定,定量分析,特点：,液态样品才能测定；,常规紫外光谱仪价格低廉；,样品用量少（只需,5-10,g,）,紫外光谱仪,*,59,第四节 结构研究的方法,生色团,产生紫外吸收的不饱和基团，如,C=C,C=O,O=N=O,等；,助色团,：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如,-OH,-NH2,-Cl,等；,深色位移,：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变长，也叫红移（,red shift,）；,浅色位移,：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短，也叫蓝移（,blue shift,）；,*,60,第四节 结构研究的方法,5.,核磁共振波谱（,NMR,）,核磁共振波谱,是化合物分子在磁场中受到另一射频磁场的照射，当照射场的频率等于原子核在外磁场的回旋频率时，有磁距的原子核就会吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所得到的图谱。,核磁共振仪,*,61,第四节 结构研究的方法,1945,年，,F.Bloch,和,E.M.Purcell,几乎同时发现了核磁共振现象，获得,1952,年诺贝尔物理奖。,核磁共振：,天然药物化学成分以有机物为主，分子结构中必然有,C,、,H,原子，它们的结合类型、化学环境不同，均可用,NMR,测定，是天然化合物结构测定的重要手段。,碳核磁共振（,13C-NMR),谱,氢核磁共振（,1H-NMR),谱,*,62,第四节 结构研究的方法,氢核磁共振（,1,H-NMR),谱,：,化学位移范围：在,0,20 ppm,三大要素,：,化学位移,(,ppm,),、偶合常数,(J),及峰面积。,灵敏度高，样品用量少（,1,5 mg,），测试时间短,碳核磁共振（,13,C-NMR),谱：,化学位移范围：在,0,250 ppm,要素,：,化学位移,(,ppm,),灵敏度较低，样品用量较多（,5,20 mg,），测试时间长,2025/9/21 周日,四川理工学院,神经生物学,Thanks,！,