第二章中药化学成分的一般研究方法

第二章中药化学成分的一般研究方法主要内容一、中药化学成分类型二、中药有效成分提取分离方法三、中药化学成分结构研究方法一、中药化学成分类型第一节中药化学成分简介中药化学成分类型苷类萜类和挥发油生物碱鞣质糖及糖的衍生物苷元单糖低聚糖多糖醌类苯丙素类黄酮类甾体类三萜类（一）糖类分为单糖、低聚糖、多糖及其衍生物。注：单糖、低聚糖易溶于水，难溶于醇。多糖大多不溶于水，更难溶于醇。OOHOHOHCH2OHH,OHOOHOHCH3OHH,OH葡萄糖鼠李糖OOHCH2OHOHOHOOOHCH2OHCH2OHOH蔗糖H,OHOOHCH2OHOHOHOOOHCH2OHOH麦芽糖OOHO红景天苷（二）苷类（三）醌类——具醌式结构的化合物游离醌类—亲脂性，溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等。结合成苷—亲水性，易溶于甲、乙醇，可溶热水。OOOOOOOO基本骨架：C6-C3，典型化合物：香豆素和木脂素类。1.有一内酯结构，碱水解开环，加酸闭环。2.游离亲脂性；成苷后水溶性增大。OO12345678（四）苯丙素类香豆素木脂素OO123456781'2'3'4'5'6'ABC101317ABCD（六）甾体（七）三萜类化合物OHCOOH（2）溶解性游离萜类——亲脂性。萜类苷化——亲水性。具有内酯结构的——碱开环，酸闭环（与？性质类似）比如：当归、肉桂、鱼腥草、薄荷、姜等均含有挥发油。NNCH3烟碱（十）鞣质（鞣酸）二、生物合成（一）一次代谢产物及二次代谢产物1、一次代谢产物是植物机体生命活动不可缺少的物质，如蛋白质、脂肪、糖、核酸等。2、二次代谢产物是植物机体生命活动非必需的物质，多数是植物代谢的排泄物。如生物碱、黄酮、皂苷等。（二）生物合成假说的提出天然化合物的分类，结构相似意味着生物合成上可能为同一起源，为生物合成假说的提出奠定基础。如依C数不同的分类，1887年异戊二烯法则。随着分析手段发展，修改了异戊二烯法则，1956年发现了甲戊二羟酸途径。（三）主要的生物合成途径（5条）1、醋酸-丙二酸途径合成：脂肪酸类、酚类、蒽酮类等。2、甲戊二羟酸途径合成：萜类、甾体类。3、桂皮酸途径及莽草酸途径莽草酸苯丙氨酸桂皮酸（途径）苯丙素类4、氨基酸途径合成：生物碱。5、复合途径天然化合物均来自2个以上的不同生物合成途径。（1）醋酸-丙二酸——莽草酸途径（2）醋酸-丙二酸——甲戊二羟酸途径（3）氨基酸——醋酸-丙二酸途径（4）氨基酸——莽草酸途径（5）氨基酸——甲戊二羟酸途径第二节中药有效成分的提取分离方法引言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。即去粗取精的过程。2分离：把提取物中所含的各种成分一一分开，最后把得到的单体加以精制的过程。一、中药化学成分常用的提取方法常用的提取方法溶剂提取法水蒸气蒸馏法升华法原理：相似相溶注：溶剂提取法包括超临界流体提取法（一）溶剂提取法相似相溶1.原理2.提取的过程3.方法掌握三个方面内容扩散渗透溶解经典5种现代5种经典：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法现代：超声提取法、超临界提取法。还包括微波提取法，酶解提取法，半仿生提取法有机溶剂分为三类:亲水性有机溶剂水与溶剂的结构有关，常见溶剂极性强弱顺序：(P21):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、水亲脂性有机溶剂4.常见的溶剂种类问1：根据相似相溶原理，那这三种类型试剂分别能提取什么成分？中药化学成分的提取－溶剂法Step2Step3Step1石油醚或汽油油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜氯仿或乙酸乙酯游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元丙酮或乙醇、甲醇苷类、生物碱盐、鞣质水氨基酸、糖类、无机盐Step4掌握常见溶剂提取方法、实用范围及优缺点溶剂法提取超临界萃取法渗漉法煎煮法回流提取法连续回流提取法浸渍法超声提取法经典提取方法现代提取方法浸渍法样品置溶剂里，室温下或温热（60～80℃）浸泡一段时间的提取方法适宜易溶出的组分适宜遇热不稳定的成分或含大量淀粉、粘液质等的中药费时（8~24小时）特点渗漉法渗漉装置不断加入新溶剂，使浸出液从下端流出，造成浓度差，以提高浸出效果。溶剂消耗大，费时。煎煮法中药材中加入水后，加热煮沸，将有效成分提取出来。简便不适宜遇热不稳定的成分或含挥发性的成分水回收难特点回流提取法样品置有机溶剂中加热回流的提取方法加快溶出速度，省时不适宜热不稳定的药物适宜较难溶出的组分特点仪器普通回流装置通过更换溶剂，使提取更完全溶剂回流提取装置1－圆底烧瓶；2－冷凝管连续回流提取法样品置有机溶剂中加热，蒸发的溶剂经冷凝流回样品管的提取方法节省溶剂，提高提取效率提取液始终处在溶剂沸点温度下，不适于热不稳定组分的提取。费时特点仪器索氏提取器索氏提取装置一种较新的技术，以超声波振荡加速组分的溶解和扩散过程，提高提取效率和速度利用超声的空化作用对细胞膜的破坏，有助于有效成分的溶出与释放，溶质的扩散超声使水温在57度左右，对原料有水浴作用提取速度快、时间短、收率高超声提取应用示例：鼻炎片中木兰脂素的含量测定中国药典2005，一部取本品10片，除去包衣，精密称定，研细，取约1g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇25ml，密塞，称定重量，超声处理（功率150W，频率25kHz）30分钟，放冷，再称定重量，用甲醇补足减失的重量，摇匀，滤过。精密量取续滤液5ml，加在已经处理的中性氧化铝柱（100～200目，2g，内径10mm，湿法装柱，用甲醇预洗）上，用甲醇适量洗脱，收集洗脱液至10ml量瓶中，收集近10ml，加甲醇至刻度，摇匀，滤过取续滤液即得。吸取供试品溶液20微升注入液相色谱仪即可。超临界流体提取法（SFE）（1）定义：采用超临界流体为溶剂对天然药物进行提取的方法称为超临界流体萃取法。超临界流体是物质处于其临界温度和临界压力以上状态时，成为单一相态，此时的物质称为超临界流体。超临界流体液体气体密度(g/ml)0.2-0.90.6-1.6(0.6-2.0)×10-3扩散度(cm2/s)(0.2-0.7)×10-3(0.2-3.0)×10-50.1-0.4粘度(g/cm.s)(2.0-9.9)×10-4(0.3-2.4)×10-2(0.5-3.5)×10-4超临界流体的性质如密度、粘度和扩散性等处于气体和液体之间，而且与温度、压力和流体组成有关。超临界流体的性质超临界流体同时具有液体和气体的双重特性。a.SCF具有气体的低黏度和扩散系数（比液体大近100倍），表面张力接近零。b.SCF又有液体的高密度（对溶质的溶解度大）因而具有良好的传质和渗透性能，对许多物质有很强的溶解和萃取能力，可作为溶剂进行萃取或分离单体。超临界流体的选择最常用的流体物质：二氧化碳。还有一氧化二氮、氨、乙烷、庚烷、二氯二氟甲烷等。超临界流体——CO2优点：性质稳定，使用安全，价格低廉，临界点低(Tc=31℃，Pc=7.37MPa)，易于操作在临界点附近温度或压力的改变会使密度(P)发生较大的变化，同时使许多物质在其中的溶解度(S)也发生变化缺点：CO2是非极性物质a.对亲脂性的成分，如挥发油、醚、酯类等易萃取。b.化合物极性基团多，极性，萃取就难。因此在SFE-CO2萃取中常加入夹带剂来解决。夹带剂：作为“亚临界组分”夹带剂的作用——根据夹带剂极性不同，提取不同极性成分，扩大提取成分的种类。常用夹带剂种类——一般情况下，具有很好溶解性能的溶剂，也往往是很好的夹带剂。如甲醇、乙醇、丙酮、乙腈。超临界流体萃取法的技术优势CO2萃取过程不发生化学反应,不燃性气体，无味、无臭、无毒，安全性好；CO2价格便宜，纯度高，容易取得，在生产过程中循环使用，降低成本；样品易浓集；具有与液体相似的较强的溶解能力；传质快，提取时间短；超临界流体的表面张力为零，易渗透到样品中，带走测定组分；该技术易与其他仪器联用实现自动化。（二）水蒸汽蒸馏法适用于挥发性成分（主要是挥发油）的提取（三）升华法适用于某些具有升华性质的中药，如咖啡因、樟脑等提取。（四）其它法压榨法、微波提取法，半仿生提取法，酶法提取等。二中药有效成分的分离精制方法分离精制常用方法原理:4.物质分子大小差异进行分离3.物质的吸附性差别进行分离2.物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离1.物质溶解度差别进行分离常用分离精制方法溶剂法：酸碱溶剂法；溶剂分配法沉淀法：专属试剂沉淀法；分级沉淀法；盐析法结晶法色谱分离法膜分离法升华法分馏法吸附色谱凝胶过滤色谱大孔吸附树脂色谱离子交换色谱分配色谱（一）溶剂法1.酸碱溶剂法a碱性成分+无机酸盐b酸性成分+碱水盐c内酯或内酰胺结构的成分碱开环，酸闭环dpH梯度萃取法OCOOOOOHHOCOOS水小S水大当提取物中含有难溶于水的酸、碱性成分时，该如何处理？用于皂苷类正丁醇氯仿乙酸乙酯用于生物碱类用于黄酮类用于挥发油石油醚、乙醚萃取溶剂的选择（一）两相溶剂萃取法1.萃取法原理K=CACB四部位法石油醚或正己烷应用系统溶剂法操作方式？氯仿或乙醚乙酸乙酯正丁醇三部位法石油醚或正己烷氯仿或乙醚正丁醇极性极性（1）（2）（3）1.专属试剂沉淀法雷式铵盐+水溶性生物碱沉淀胆甾醇+甾体皂苷沉淀明胶+鞣质沉淀（二）沉淀法2.分级沉淀法（1）水提醇沉法（水/醇法）除去多糖、蛋白质等水溶性杂质（2）醇提水沉法（醇/水法）除去树脂、叶绿素等脂溶性杂质（3）醇/醚（丙酮）法皂苷的纯化（除去脂溶性杂质）3.盐析法混合物水液+无机盐S成分降低一定浓度或饱和常用的无机盐：氯化钠、硫酸钠、硫酸镁等（三）分馏法利用混合物中各成分的沸点不同而进行的分离。常用的方法：常压分馏、减压分馏、分子蒸馏等。（四）升华法原理：固体物质的升华性质。如小分子生物碱、香豆素等。（五）膜分离法1.原理根据膜内外能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离。2.种类（按孔径）微滤膜（0.025~14m）超滤膜（0.001~0.02m）反渗透膜（0.0001~0.001m）纳米膜（约2nm）（3）应用纯化大分子化合物时，除去无机盐或其他小分子杂质，如精制药用酶时必须除去无机盐。可用透析法脱盐。生产中药注射剂和大输液，采用膜分离技术可以有效除去鞣质、蛋白质、淀粉、树脂等大分子物质及其微粒、亚微粒和絮凝物等。提取中药有效成分、口服液、药酒和其他制剂。（六）结晶法重点掌握1~3点内容结晶法的关键：选择合适的溶剂1、重结晶法中溶剂选择的一般原则遵循“相似相溶”原则，满足“五个必须条件”。可以为单一溶剂；也可以为混合溶剂（对被结晶物质溶解度很大和很小的两种溶剂混合在一起，如乙醚-甲醇等）。溶剂一般可比需要量多加20%左右。1231）对欲纯化的成分热时溶解，冷时析出；2）对杂质冷热均易溶或均不溶与欲结晶的成分不发生化学反应沸点适中，安全、易得等结晶溶剂的选择常用溶剂：甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等2、重结晶的操作要求溶剂加热至沸点，被结晶物质溶解为热过饱和状态，趁热过滤，滤液冷却结晶。不纯的结晶，可多次反复操作，得到较纯结晶（为重结晶）。3、判断结晶纯度的方法（1）结晶形态和色泽——晶形均一；色泽一致。（2）熔点和熔距单一化合物重结晶前后的熔点应该一致；熔距在1C-2C的范围内。注意双熔点：汉防己乙素、芫花素及一些与糖结合的苷类化合物。（3）色谱法（正反相色谱）常用的方法：纸色谱、纸上电泳、薄层色谱。另外还有的方法：HPLC、GC、MS、NMR等。斑点要求：不拖尾的近乎圆形的斑点。判断条件：三种以上不同展开剂，使Rf值分别0.2、0.5、0.8；各种呈色反应均为一个斑点。薄层色谱图乙腈试剂的HPLC图谱乙腈溶解的23-乙酰泽泻醇B标准品HPLC图谱（七）色谱分离法原理：利用混合物中各成分在固定相和流动相中亲和作用的差异（包括吸附能力，分配系数，分子量大小，解离度，亲和作用等）而达到分离的目的。用途：分离（化学成分之间）纯化（精制去杂）鉴定（Rf值，保留时间）1.吸附色谱法（1）原理利用吸附剂对混合物中各组分的吸附