《中药化学》全套教学课件

第一章1.中药化学：是一门结合中医药基本理论和临床用药经验，运用化学的理论和方法及其现代科学理论和技术等研究中药化学成分的学科。2.中药化学的研究内容：3.中药化学在中药现代化及产业化中的作用4.研究概况与发展趋势第二章概念有效成分：具有生物活性或能起防病治病作用的单体化合物，能用结构式表示，并具有一定的物理常数。有效部位：具有生物活性的混合成分。无效成分：没有生物活性的成分。注：有效成分、无效成分的划分不是绝对的。1.糖类2.苷类3.醌类4.香豆素类5.黄酮类6.萜类和挥发油7.生物碱8.甾体类化合物9.三萜类化合物10.鞣质一、中药化学成分简介（一）溶剂提取法：根据被提取成分的溶解性能，选用合适的溶剂和方法来提取。作用原理二、中药有效成分的提取方法浸润、渗透溶解扩散、置换1.溶剂的选择溶剂选择要点：相似相溶原则常用溶剂分类：水亲水性有机溶剂亲脂性有机溶剂溶剂极性由强到弱顺序：水＞甲醇＞乙醇＞丙酮＞正丁醇＞乙酸乙酯＞乙醚＞氯仿＞苯＞石油醚二、中药有效成分的提取方法—溶剂提取法2.提取方法煎煮法浸渍法渗漉法回流提取法连续回流提取法比较：1）溶剂用量回流法连续回流法2）提取时间：连续回流法回流法3）提取效率：连续回流法回流法二、中药有效成分的提取方法—溶剂提取法（二）水蒸气蒸馏法用于提取能随水蒸气蒸馏而不被破坏的难溶于水的成分。常用于挥发油的提取。（三）升华法用于具有升华性质的中药化学成分提取。二、中药有效成分的提取方法4.接收器1.水蒸汽发生器2.蒸馏瓶3.冷凝管仪器装置共水蒸馏（四）超临界流体萃取法（SupercriticalFluidExtraction——SFE)是一项利用超临界流体密度与液体相似、粘度与气体相近的性质对有效成分进行提取与分离的新技术。夹带剂：是为提高极性化合物的萃取率，在被萃取成分与超临界流体组成的二元系统中加入的第三组分，它可以改善原来溶质的溶解度。常用的有甲醇、乙醇、丙酮等。二、中药有效成分的提取方法（一）溶剂法1.酸碱溶剂法利用混合物中各组分酸碱性的不同进行分离。例：游离生物碱有羧基或酚羟基的酸性成分有内酯或内酰胺结构的成分具体操作：总提取物溶于亲脂性有机溶剂，用酸水、碱水分别萃取；总提取物溶于水，调pH后用有机溶剂萃取。三、中药有效成分的分离精制方法2.溶剂分配法（两相溶剂萃取法）利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。各成分分配系数相差越大，分离效果越好。分离极性较大的成分：选用正丁醇－水分离中等极性的成分：选用乙酸乙酯－水分离极性小的成分：选用氯仿（乙醚）－水操作：混合物溶于水，依次用极性由小到大的有机溶剂萃取，分别回收有机溶剂。三、中药有效成分的分离精制方法—溶剂法（二）沉淀法1.专属性试剂沉淀法雷式铵盐、胆甾醇、明胶等2.分级沉淀法在混合组分的溶液中加入与该溶液能互溶的溶剂，改变混合组分溶液中某些成分的溶解度，使其从溶液中析出。例：乙醇沉淀法3.盐析法在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐至一定浓度或饱和状态，使某些中药成分在水中溶解度降低而析出。三、中药有效成分的分离精制方法—沉淀法（三）分馏法利用沸点不同的混合液体各组分在加热过程中产生高低不同的蒸气压而被分离的方法。（四）膜分离法包括反渗透、超滤、微滤、电渗析（五）结晶法利用混合物中各成分在溶剂中溶解度的显著差别而分离的方法。常用于固体物质的分离。三、中药有效成分的分离精制方法（六）色谱分离法1.吸附色谱常用吸附剂硅胶：极性微酸性吸附剂；表面硅醇基与化合物形成氢键产生吸附；适用于中性或酸性成分的分离。吸附力与含水量有关氧化铝：吸附力很强的极性吸附剂；主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离，如生物碱、萜类成分。活性炭：非极性吸附剂，主要用于分离水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类。聚酰胺：以氢键吸附作用为主，主要用于酚类、醌类如黄酮类、蒽醌类及鞣质类等成分的分离。三、中药有效成分的分离精制方法2.凝胶过滤色谱色谱原理：主要为分子筛作用，根据凝胶孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。分离结果：分子大的物质保留时间短，分子小的物质保留时间长。三、中药有效成分的分离精制方法—色谱分离法3.离子交换色谱色谱原理：根据混合物中各成分解离度差异进行分离。常用离子交换剂有离子交换树脂、离子交换纤维素和离子交换凝胶。分离结果：解离度小的化合物先于解离度大的化合物洗脱。三、中药有效成分的分离精制方法—色谱分离法4.大孔树脂色谱色谱原理：通过物理吸附有选择性地吸附有机物质而达到分离。大孔吸附树脂分类：可分为非极性（适宜分离极性小的成分）、中等极性（适宜分离极性较大的成分）与极性三类。分离结果：对于非极性的树脂，洗脱剂的极性越小，其洗脱能力越强。三、中药有效成分的分离精制方法—色谱分离法5.分配色谱色谱原理：利用被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数的不同而达到分离。分类：正相分配色谱流动相极性＜固定相极性常用的固定相有氰基与氨基键合相，主要用于分离极性及中等极性的分子型物质。反相分配色谱流动相极性＞固定相极性常用的固定相有十八烷基硅烷（ODS）或C8键合相，主要用于分离非极性及中等极性的各类分子型物质。流动相常用甲醇－水或乙腈－水。三、中药有效成分的分离精制方法—色谱分离法第三章一、糖类化合物单糖•五碳糖：L-阿拉伯糖、D-核糖、D-木糖等•六碳糖：D-葡萄糖、D-果糖等•去氧糖：L-鼠李糖、D-洋地黄毒糖等•糖醛酸低聚糖(寡糖)：由2～9个单糖通过苷键键合而成的直链或支链的聚糖称低聚糖。分类：按糖个数分为二糖、三糖、四糖等；一、糖类化合物多糖：由10个以上的单糖分子通过苷键聚合而成。一般无甜味，也无还原性。•常见的植物多糖为淀粉和纤维素，在中药中通常作为杂质除去。•纤维素的衍生物有多方面用途，如羧甲基纤维素钠（CMC-Na）可作为粘合剂。•菌类多糖多具有抗肿瘤活性，例香姑多糖、灵芝多糖•动物多糖如肝素、透明质酸、甲壳素等。二、苷类化合物（一）苷类的含义苷类又称甙类或配糖体，是糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子联接而成的化合物。XR苷原子：C、O、N、S苷键：将二者连接起来的化学键苷元：非糖的部分，常见的有黄酮，蒽醌等。（二）苷类化合物的分类：根据生物体内的存在形式：分为原生苷（原存在于植物体内的苷）、次生苷（原生苷水解失去一部分糖后生成的苷）。根据苷元的结构：黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷等。根据苷键原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。二、苷类化合物OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-OOHOHOO（三）苷类化合物的理化性质1、溶解性：苷类的亲水性与糖基的数目有密切的关系，往往随着糖基的增多而增大，大分子苷元的单糖苷常可溶解于低极性的有机溶剂，如果糖基增多，则苷元占的比例相应变小，亲水性增加，在水中的溶解度也就增加。用不同极性的溶剂顺次提取药材时，在各提取部分都有发现苷类化合物的可能。碳苷无论在水中还是在其他溶剂中溶解度一般都较小。二、苷类化合物酸催化水解：苷键易被稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有HCl，H2SO4，乙酸和甲酸等。反应的机理是：苷原子先质子化，然后断裂生成苷元和阳碳离子，在水中溶剂化而成糖。有利于苷原子质子化的因素，就可使水解容易进行。酸水解的易难顺序为：N-苷O-苷S-苷C-苷2.苷键的裂解/水解二、苷类化合物－理化性质酶催化水解优点:专属性高，条件温和。用酶水解苷键可以保持苷元的结构不变，还可以保留部分苷键得到次生苷或低聚糖。含苷的中药通常含水解相应苷的酶碱催化水解氧化开裂反应乙酰解反应二、苷类化合物－理化性质提取原生苷：先要设法抑制或破坏酶的活性，常用的方法是采用甲醇、乙醇或沸水提取，在提取过程中要尽量避免与酸或碱接触。提取次生苷：利用酶的活性，使原生苷被酶水解失去部分糖生成次生苷。提取前将药材粗粉加适量水拌匀，加热至35℃左右保持24～48小时，再用有机溶剂（醇、苯、氯仿、石油醚）进行提取。提取苷元：先将中药用酸水解，使苷水解生成苷元，水解液中和至中性然后用极性小的溶剂提取。三、苷类的提取与分离流程图中药EtOHEtOH提取物减压回收EtOH浓缩物石油醚提取石油醚部分残留物（多为油脂）Et2O或CHCl3提取Et2O或CHCl3残留物提取物（苷元）EtOAc提取EtOAc提取液残留物（含单糖苷或含糖较少的苷）n-BuOH提取n-BuOH提取液（含糖较多的苷）三、苷类的提取与分离1、α-萘酚浓硫酸反应（Molish反应）现象：两液层界面呈现紫红色环适用于：单糖、低聚糖、多糖和苷类，可用于区别苷和苷元。2、碱性酒石酸铜（Fehling）反应现象：产生砖红色氧化亚铜沉淀适用于：单糖、还原性低聚糖3、氨性硝酸银（Tollen’s）反应主要用于检识还原糖4、色谱检识薄层色谱或纸色谱，常用含水的溶剂系统为展开剂，常用显色剂有苯胺－邻苯二甲酸试剂、三苯四氮盐试剂等。四、糖和苷类的检识第四章（一）苯醌类（benzoquinones)有邻苯醌和对苯醌两种天然的多为对苯醌常见的取代基为-OH，-OMe，-Me和烷基等对苯醌邻苯醌中草药中含有对醌衍生物的种类不多。OOOO一、结构与分类（二）萘醌（naphthoquinones)基本母核：苯骈苯醌有三种可能结构，但天然的萘醌仅有α-萘醌中药中的萘醌多带有羟基，多呈橙色至黄色。一些化合物具有较强的生理活性。OOOOOOα(1,4)β(1,2)amphi(2,6)一、结构与分类（三）菲醌基本母核：萘（或氢化萘）骈合邻苯醌或对苯醌中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物，包括邻菲醌和对菲醌两种。OOOROHOOCH2OH丹参酮IIAR=H丹参酮IIA磺酸钠盐R=-SO3Na丹参新酮甲一、结构与分类（四）蒽醌(anthraquinones)一、结构与分类具有下列基本母核的化合物称蒽醌类化合物1、4、5、8为α位，2、3、6、7为β位，9、10位为中位。21367854OO109天然蒽醌类成分多在α位有羟基或甲氧基取代，在β位多有一个甲基、羟甲基、甲氧基、醛基或羧基取代。可呈游离形式或与糖结合成苷的形式存在于植物体内。1.羟基蒽醌根据羟基在蒽醌母核上的分布状况不同，将羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜素型。一、结构与分类－蒽醌大黄素型：羟基分布于两侧苯环上，多呈黄色。许多重要的中药如大黄、决明中有致泻作用的1，8-二羟基蒽醌衍生物均属于这一类型。一、结构与分类－蒽醌茜素型：羟基分布于一侧苯环上，颜色较深，多呈橙黄色至橙红色。种类较少，最重要的中药是茜草。茜草的根能止血、活血，主治咳嗽、痰中带痰以及风湿性关节炎。从茜草根分离得到茜草素及其苷等多种蒽衍生物。一、结构与分类－蒽醌2.蒽酚和蒽酮衍生物蒽醌在酸性条件被还原，生成蒽酚及其互变异构体－－蒽酮。蒽酚或蒽酮的一些羟基衍生物可以游离态或结合成苷类存在于一些植物性泻药中，往往是和相应的羟基蒽醌衍生物共存。一般含量比较少，因为这类成分可以缓缓被氧化成蒽醌类成分，故该类衍生物一般存在于新鲜植物中。一、结构与分类－蒽醌3.二蒽酮类可看作是两分子的蒽酮脱去一分子氢后相互结合而成。又分为中位连接(C10-C10’)和α位(C1-C1’或C4-C4’)相连。这类物质多为黄色结晶，多以苷的形式存在，最重要的二蒽酮类化合物是从番泻叶中得到的番泻苷A,B,C,D.一、结构与分类－蒽醌4.二蒽醌类由两分子蒽醌通过两侧苯环脱氢聚合而成的化合物OOCH3OHOHOHOOOHOHOHCH3天精一、结构与分类－蒽醌（一）物理性质1性状：2升华性及挥发性：游离蒽醌具有升华性，常压下加热可升华而不分解。如：大黄酚与大黄酚甲醚的升华温度在124C芦荟大黄素185C大黄素206C大黄酸210C一般升华温度随酸度的增强而升高小分子的苯醌和萘醌类化合物具有挥发性，可随水蒸气蒸馏，与糖缩合成苷后，则不具有挥发性。二、醌类化合物的理化性质二、醌类化合物的理化性质3溶解性：苷元：通常可（易）溶于苯、乙醚、氯仿，在碱性有机溶剂如吡