天然药物化学全册配套完整精品课件.ppt

1、 n1.1.天然药物的定义：天然药物的定义： 天然来源天然来源 n2.2.天然药物的来源：天然药物的来源： 植物植物 动物动物 矿物矿物 微生物微生物 海洋天然药物海洋天然药物 正确理解成分的划分正确理解成分的划分 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 萜类萜类 甾体类甾体类 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 CO2 H2O n提取前的准备提取前的准备 F系统的文献调研系统的文献调研 F原材

2、料的处理原材料的处理 F保留凭证标本保留凭证标本 n提取分离一般原则提取分离一般原则 F已知物或已知结构类型已知物或已知结构类型文献方法，工业方法文献方法，工业方法 F未知物未知物活性跟踪（定向分离）活性跟踪（定向分离） n一、一、中草药有效成分的提取中草药有效成分的提取 n二、二、中药有效成分的分离与精制中药有效成分的分离与精制 n水蒸汽蒸馏法：挥发性水蒸汽蒸馏法：挥发性 n升华法升华法 ：升华性：升华性 n溶剂提取法溶剂提取法：最常用：最常用 n1.1.选择溶剂考虑因素选择溶剂考虑因素 n2.2.常见溶剂的种类及其特点常见溶剂的种类及其特点 n3.3.常用溶剂提取方法常用溶剂提取方法 n4

3、.4.影响溶剂提取效率的因素影响溶剂提取效率的因素 1.1.选择溶剂考虑因素：选择溶剂考虑因素： n溶剂尽可能多地溶出有效成分溶剂尽可能多地溶出有效成分, ,杂质少溶或不溶杂质少溶或不溶 n有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理 n溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等 常见溶剂的种类及其特点常见溶剂的种类及其特点 n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：极性： 亲脂性：亲脂性： 亲水性：亲水性： 比水重的有机溶剂

4、：比水重的有机溶剂： 与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：与水可以以任意比例混溶的有机溶剂： 与水分层的有机溶剂：与水分层的有机溶剂： 能与水分层的极性最大的有机溶剂：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：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：溶解范围最广的有机溶剂： n浸渍法：浸渍法： 水水/ /稀醇，冷提稀醇，冷提 n渗漉法：渗漉法： 乙醇，冷提乙醇，冷提 提取效率高，但溶剂用量大提取效率高，但溶剂用量大 n超声提取：超声提取：各种溶剂，可加热，但所需温度低各种溶剂，可加热，但所需温度低 n煎煮法：煎煮法

5、： 水水 n回流提取回流提取：有机溶剂：有机溶剂 溶剂用量大溶剂用量大 n连续回流提取：连续回流提取：有机溶剂，索氏提取器有机溶剂，索氏提取器 溶剂反复利用溶剂反复利用 n溶剂溶剂 n方法方法 n粉碎度粉碎度 n温度温度 n时间时间 二、中药有效成分的分离与精制二、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分离依据：共存成分的性质差异 n1. 1. 溶解度差异溶解度差异 n2. 2. 分配比不同分配比不同 n3. 3. 吸附性差异吸附性差异 n4 4分子大小差异分子大小差异 n5 5离解程度不同离解程度不同 n调节温度调节温度 n改变混合溶剂的极性改变混合溶剂的极性 n调节调节PH

6、PH n加入某种沉淀试剂加入某种沉淀试剂 n温度不同温度不同溶解度改变溶解度改变 结晶、重结晶结晶、重结晶 待纯化物待纯化物A+A+杂质杂质B B、C C 加加MeOHMeOH热溶热溶 热滤热滤 残渣残渣 （C C） 滤液滤液 （A+BA+B） 冷置析晶冷置析晶 母液母液 （B B） 结晶结晶 （A A） n加另一种极性相差较大的溶剂加另一种极性相差较大的溶剂混合溶剂极性混合溶剂极性 改变改变部分物质沉淀析出部分物质沉淀析出 A A 水水/ /醇法醇法：除去水提液中的水溶性杂质：除去水提液中的水溶性杂质 B B 醇醇/ /水法水法：除去醇提液中的脂溶性杂质：除去醇提液中的脂溶性杂质 C C 醇

7、醇/ /醚法醚法（醇（醇/ /丙酮法）：纯化皂苷丙酮法）：纯化皂苷 改变混合溶剂极性改变混合溶剂极性 A A 水水/ /醇法醇法除去水提液中的水溶性杂质除去水提液中的水溶性杂质 中药中药水提取液水提取液 加数倍量加数倍量浓醇浓醇 静置过夜静置过夜 母液母液 （目标成分）（目标成分） 沉淀沉淀 （水溶性杂质水溶性杂质） （如蛋白质、多糖、果胶、粘液质）（如蛋白质、多糖、果胶、粘液质） B B 醇醇/ /水法：除去醇提液中的脂溶性杂质水法：除去醇提液中的脂溶性杂质 中药中药醇提取液醇提取液 加数倍加数倍水水 静置过夜静置过夜 母液母液 （目标成分）（目标成分） 沉淀沉淀 （脂溶性杂质脂溶性杂质）

8、（如油脂、叶绿素等）（如油脂、叶绿素等） C C 醇醇/ /醚法（醇醚法（醇/ /丙酮法）：纯化皂苷丙酮法）：纯化皂苷 皂苷的皂苷的醇溶液醇溶液 加数倍量加数倍量乙醚，乙醚，静置静置 母液母液 （脂溶液杂质）（脂溶液杂质） 沉淀沉淀 （皂苷皂苷） n酸、碱、两性成分酸、碱、两性成分 n调节调节PHPH改变的分子存在状态改变的分子存在状态改变溶解度改变溶解度 解离型解离型/ /离子态离子态游离型游离型/ /分子态分子态 H H+ + BHBH+ +B B OHOH- - H H+ + A A- -HAHA OHOH- - 脂溶性脂溶性水溶性水溶性 n酸、碱、两性成分酸、碱、两性成分 n调节调节P

9、HPH改变分子存在状态改变分子存在状态改变溶解度改变溶解度 A A酸酸/ /碱法碱法（酸提取碱沉淀法）：（酸提取碱沉淀法）： 生物碱的提取、纯化生物碱的提取、纯化 B B碱碱/ /酸法酸法（碱提取酸沉淀法）：（碱提取酸沉淀法）： 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化 C. C. 调节调节PHPH至等电点，沉淀蛋白至等电点，沉淀蛋白 A A酸酸/ /碱法（酸提取碱沉淀法）碱法（酸提取碱沉淀法） 生物碱的提取、纯化生物碱的提取、纯化 H H+ + BHBH+ +B B OHOH- - 醇提物浸膏（醇提物浸膏（B） 药渣药渣酸水提取液酸水提取液 稀酸水提取稀酸水提取 （

10、BH+ ） 碱化碱化 沉淀沉淀 （B） 碱水液碱水液 （水溶性杂质）（水溶性杂质） （脂溶性杂质）（脂溶性杂质） 药材（药材（HA） 药渣药渣碱水提取液碱水提取液 碱水提取碱水提取 （ A- ） 酸化酸化 沉淀沉淀 （HA） 酸水液酸水液 （水溶性杂质）（水溶性杂质） （脂溶性杂质）（脂溶性杂质） B B碱碱/ /酸法（碱提取酸沉淀法）酸法（碱提取酸沉淀法） 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化 H H+ + A A- -HAHA OHOH- - n酸、碱成分酸、碱成分加入某种沉淀试剂加入某种沉淀试剂水不溶性盐水不溶性盐 A A酸性成分酸性成分 PbPb2+ 2+、

11、 、BaBa2+ 2+ 、 、CaCa2+ 2+ 水悬浮，通水悬浮，通H H2 2S S 母液（母液（ ） B. B. 碱性化合物碱性化合物 苦味酸苦味酸/ /苦酮酸，磷钼酸苦酮酸，磷钼酸/ /磷钨酸磷钨酸/ /镭氏盐镭氏盐 强强H H+ + ，EtEt2 2O O萃取萃取 H2OH2O层（层（ ） 上层上层 下层下层 n（1 1）简单液液萃取法简单液液萃取法 n（2 2）逆流分溶法逆流分溶法（ CCDCCD， countercurrent distributioncountercurrent distribution） n（3 3）纸色谱）纸色谱（PCPC，paper chromatogra

12、phypaper chromatography） n（4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 n（5 5）液滴逆流色谱液滴逆流色谱 （DCCCDCCC，droplet countercurrent droplet countercurrent chromarographychromarography） n （6)6)高速逆流色谱高速逆流色谱 (HSCCC(HSCCC，high speed countercurrent high speed countercurrent chromarographychromarography） n 50 50 nA A有机溶剂有机溶剂/ /水水 nB B有机溶剂

13、有机溶剂/ /酸、碱水酸、碱水 PHPH 物质存在状态物质存在状态溶解性溶解性K K nC CPHPH梯度萃取梯度萃取 梯度调节梯度调节PHPH，每次改变一种成分的存在状态，依次分离，每次改变一种成分的存在状态，依次分离 n缺点：手工操作繁琐、溶剂用量大缺点：手工操作繁琐、溶剂用量大、易乳化、易乳化 （1 1）简单液液萃取法）简单液液萃取法 上层上层 下层下层 PH 12 B A- 3 BH+ HA （2 2）逆流分溶法）逆流分溶法 n50 n工作原理：多次、连续的液液萃取工作原理：多次、连续的液液萃取 ncraigcraig逆流分溶仪萃取单元及工作过程逆流分溶仪萃取单元及工作过程 n优点：避

14、免手工操作优点：避免手工操作 n缺点：溶剂用量大缺点：溶剂用量大 机械操作导致破损、漏液机械操作导致破损、漏液 乳化乳化 （3 3）纸色谱（）纸色谱（paper chromatography, PCpaper chromatography, PC） n滤纸湿重滤纸湿重/ /干重干重=2=2时时 n= = RfaRfa (1-Rf b) / (1-Rf b) / RfbRfb (1-Rf a) (1-Rf a) n固定相涂覆于硅胶等多孔载体上，装柱固定相涂覆于硅胶等多孔载体上，装柱 n流动相通过色谱柱进行洗脱流动相通过色谱柱进行洗脱 n物质在两相溶剂中作逆流分布物质在两相溶剂中作逆流分布 分配比

15、不同，被洗脱速度不同分配比不同，被洗脱速度不同 （4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 定义定义 正相色谱与反相色谱正相色谱与反相色谱 （4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 （4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 加压液相色谱加压液相色谱 n 特点特点 n加压流动相，流速快加压流动相，流速快 n载体颗粒小，机械强度大，比表面极大载体颗粒小，机械强度大，比表面极大 n耐压柱材耐压柱材 n自动检测、收集、分部自动检测、收集、分部 （4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 加压液相色谱加压液相色谱 n 种类：种类： n快速色谱快速色谱 Flash chromatographyFlash chroma

16、tography 2.02 2.0210105 5Pa Pa n低压液相色谱低压液相色谱 LPLC, LPLC, 5.055.0510105 5PaPa n中压液相色谱中压液相色谱 MPLC, 5.05MPLC, 5.0520.220.210105 5PaPa n高压液相色谱高压液相色谱 HPLC, HPLC, 20.220.210105 5Pa Pa high performance liquid chromatography high performance liquid chromatography （4 4）液液分配柱色谱液液分配柱色谱 克服了简单萃取及克服了简单萃取及CCDCCD溶剂

17、容量大、易乳化的缺点溶剂容量大、易乳化的缺点 优点优点 缺点缺点 载体可能造成化学吸附，如硅胶载体可能造成化学吸附，如硅胶 （5 5）液滴逆流色谱）液滴逆流色谱 DCCCDCCC droplet countercurrent droplet countercurrent chromarographychromarography n流动相液滴垂直上下，经过固定相液流动相液滴垂直上下，经过固定相液 （6 6）高速逆流色谱）高速逆流色谱 HSCCCHSCCC high speed countercurrent high speed countercurrent chromarographychrom

18、arography n（1 1）吸附的类型）吸附的类型 n（2 2）物理吸附的基本规律）物理吸附的基本规律 n（3 3）极性及强弱判断）极性及强弱判断 n（4 4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制）简单吸附法用于物质的浓缩与精制 n（5 5）吸附柱色谱法用于物质的分离）吸附柱色谱法用于物质的分离 n（6 6）聚酰胺柱色谱聚酰胺柱色谱 n（7 7）大孔吸附柱色谱大孔吸附柱色谱 （1 1）吸附的类型）吸附的类型 n物理吸附：物理吸附： 分子间力，无选择性，可逆。分子间力，无选择性，可逆。 硅胶、氧化铝、活性炭硅胶、氧化铝、活性炭 n化学吸附：化学键，选择性较强，常不可逆。化学吸附：化学键，选择性较强

19、，常不可逆。 硅胶硅胶生物碱生物碱 碱性氧化铝碱性氧化铝黄酮、蒽醌等黄酮、蒽醌等 n半化学吸附半化学吸附：氢键，选择性较弱，多可逆：氢键，选择性较弱，多可逆 聚酰胺聚酰胺 物理吸附的基本规律物理吸附的基本规律 n 极性相似者易于吸附极性相似者易于吸附 n 非极性吸附剂：活性炭非极性吸附剂：活性炭 对非极性成分吸附强对非极性成分吸附强 溶剂极性溶剂极性 吸附剂对溶质的吸附力吸附剂对溶质的吸附力 溶质可被极性弱的溶剂洗脱溶质可被极性弱的溶剂洗脱 n 极性吸附剂：硅胶、氧化铝极性吸附剂：硅胶、氧化铝 对极性物质亲和力强对极性物质亲和力强 溶剂极性溶剂极性 吸附剂对溶质的吸附力吸附剂对溶质的吸附力 溶

20、质可被极性强的溶剂洗脱溶质可被极性强的溶剂洗脱 （3 3）极性及强弱判断）极性及强弱判断 一般物质：官能团的种类、数目、位置、碳链长短一般物质：官能团的种类、数目、位置、碳链长短 R-R-COOHCOOHArAr-OH-OHR-OHR-OHR-NH-R-NH-R-CO-NH-R-CO-NH- R-CHOR-CHOR-CO-RR-CO-R R-COO-RR-COO-R R-O-RR-O-R R-XR-X R-HR-H n溶剂：介电常数溶剂：介电常数 ，极性，极性 环己烷（环己烷（1.881.88） 苯（苯（2.292.29） 无水乙醚（无水乙醚（4.474.47） 氯仿（氯仿（5.205.20）

21、 乙酸乙酯（乙酸乙酯（6.116.11） 乙醇（乙醇（26.026.0） 甲醇（甲醇（31.231.2） 水（水（81.081.0） （4 4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制）简单吸附法用于物质的浓缩与精制 n 活性炭吸附法活性炭吸附法 G结晶、重结晶中脱色、脱臭结晶、重结晶中脱色、脱臭 A从大量稀水液中浓缩微量物质从大量稀水液中浓缩微量物质一叶秋碱的浓一叶秋碱的浓 缩、精制缩、精制 （5 5）吸附柱色谱法用于物质的分离）吸附柱色谱法用于物质的分离 n 硅胶吸附柱色谱硅胶吸附柱色谱 n 氧化铝吸附柱色谱氧化铝吸附柱色谱 A A吸附剂：吸附剂：30306060倍，有时倍，有时1001002002

22、00倍倍 B B装柱：装柱： 径高比（径高比（d/hd/h）1:151:151:201:20 干法装柱干法装柱/ /湿法装柱湿法装柱 C C上样：上样： 干法上样干法上样/ /湿法上样湿法上样 D D洗脱：洗脱： 等度等度/ /梯度（洗脱剂极性递增）梯度（洗脱剂极性递增） E E托尾：托尾： 化学吸附：硅胶化学吸附：硅胶碱性成分碱性成分 洗脱剂中加入碱洗脱剂中加入碱 氧化铝氧化铝酸性成分酸性成分 洗脱剂中加入酸洗脱剂中加入酸 F F洗脱系统的选择：洗脱系统的选择： TLC TLC RfRf=0.2=0.20.30.3 （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 n高分子聚合物高分子聚合物 n不溶于常

23、见有机溶剂不溶于常见有机溶剂 n对碱稳定对碱稳定 n对酸特别是无机酸稳定性差对酸特别是无机酸稳定性差 可溶于浓盐酸、冰乙酸、甲酸中可溶于浓盐酸、冰乙酸、甲酸中 性性 质质 （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 分子间氢键分子间氢键半化学吸附半化学吸附 吸附原理吸附原理 （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 u化合物在含水溶剂中大致有以下规律：化合物在含水溶剂中大致有以下规律： n形成氢键的基团数目：越多，越强。形成氢键的基团数目：越多，越强。 n形成氢键的基团所处的位置：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。处于易形成分子内氢键者，减弱。 n分子中芳香化程度：高，增强。分子

24、中芳香化程度：高，增强。 影响吸附力的因素影响吸附力的因素 OH HOOH OH OH OH OH OH OH OH OH OH （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 u各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力 n水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 氢氧化钠水溶液氢氧化钠水溶液 甲酰胺甲酰胺 二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 尿素水溶液尿素水溶液 影响吸附力强弱的因影响吸附力强弱的因 素素 u化合物在不同溶剂中的吸附力，随溶剂极性增强而增强化合物在不同溶剂中的吸附力，随溶剂极性增强而增强 n水中最强水中最强常以水装柱、样品以水溶解上样常以水装柱、样品以水溶解上样 n含水醇中次之含水醇中次之

25、n醇中最弱醇中最弱常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱 EtOH-HEtOH-H2 2O O最常用最常用 弱弱强强 （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 n醌类、黄酮类等酚性的制备和分离。醌类、黄酮类等酚性的制备和分离。 n脱鞣处理脱鞣处理 n生物碱、萜类、甾类、糖类、氨基酸等极性生物碱、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与非极性化合物的分离也有用途 应应 用用 （7 7）大孔吸附树脂）大孔吸附树脂 n高分子聚合物高分子聚合物 n白色球形颗粒白色球形颗粒 n多孔网状结构多孔网状结构 n不溶于酸、碱、有机溶剂不溶于酸、碱、有机溶剂 n吸附原理：分子间

26、吸附原理：分子间 力力 氢键氢键 n分子筛分子筛 性质性质 原理原理 （7 7）大孔吸附树脂）大孔吸附树脂 n树脂的性质：非极性树脂树脂的性质：非极性树脂 易吸附非极性化合物易吸附非极性化合物 极性树脂极性树脂 易吸附极性化合物易吸附极性化合物 n溶剂的性质：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影响吸附力强弱的因 素素 （7 7）大孔吸附树脂）大孔吸附树脂 n水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。 n最常用：乙醇最常用：乙醇水水 n广泛应用于化合物的分离与富集工作中广泛应

27、用于化合物的分离与富集工作中 如：如：苷类、糖类的分离苷类、糖类的分离 生物碱的精制生物碱的精制 多糖、黄酮、三萜类化合物的分离。多糖、黄酮、三萜类化合物的分离。 洗脱剂洗脱剂 应应 用用 n透析法透析法 n超滤法超滤法 n超速离心超速离心 n凝胶滤过法凝胶滤过法 gel filtrationgel filtration： 凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱 gel permeation gel permeation chromtographychromtography 分子筛滤过分子筛滤过 molecular sieve filtrationmolecular sieve filtration 凝胶滤

28、过法凝胶滤过法 gel filtrationgel filtration： n凝胶三维网状结构的分子筛作用凝胶三维网状结构的分子筛作用 n按分子量由大到小的顺序分离按分子量由大到小的顺序分离 原原 理理 凝胶滤过法凝胶滤过法 gel filtrationgel filtration： 葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶SephadexSephadex G G： 葡聚糖葡聚糖+ +交联剂（环氧氯丙烷）交联剂（环氧氯丙烷） 分子筛分子筛 水中应用水中应用 分离水溶性成份分离水溶性成份 商品型号按交联度分类，以商品型号按交联度分类，以1010倍吸水量（倍吸水量（ml/gml/g）表示）表示 羟丙基葡聚糖凝胶羟丙基

29、葡聚糖凝胶SephadexSephadex LH-20: LH-20: SephadexSephadex G-25 G-25羟丙基化所得羟丙基化所得 分子筛和反相色谱相结合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、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿中使用 水溶性、脂溶性成分都可分水溶性、脂溶性成分都可分 凝胶的种类、性质及应用凝胶的种类、性质及应用 n离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱 n含水流动相通过树脂含水流动相通过树脂 n可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上 n中性

30、及无交换离子的成分流出中性及无交换离子的成分流出 n将吸附到柱上的成分洗脱下来将吸附到柱上的成分洗脱下来 离子交换原理离子交换原理 n离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱离子交换树脂为固定相，水，含水溶剂装柱 n含水流动相通过树脂含水流动相通过树脂 n可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上可交换离子与树脂上的交换基团交换，吸附到树脂上 n中性及无交换离子的成分流出中性及无交换离子的成分流出 n将吸附到柱上的成分洗脱下来将吸附到柱上的成分洗脱下来 离子交换原理离子交换原理 n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性质 离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 n

31、母核 n离子交换基团 离子交换树脂的种类离子交换树脂的种类 离子交换树脂的应用离子交换树脂的应用 N O O CH3 COCH Ph CH2OH N O CH3 CO CH Ph CH2OH N+OH- O OCH3 OCH3 碱性碱性 碱性不同的生物碱的分离碱性不同的生物碱的分离 第四节第四节 结构研究法结构研究法 o 结构研究的特点：难于合成品结构研究的特点：难于合成品 o 结构研究的总原则结构研究的总原则: : 尽可能不消耗或少消耗试样尽可能不消耗或少消耗试样 波谱综合分析波谱综合分析 与文献数据比较与文献数据比较 必要时辅以化学手段必要时辅以化学手段 第四节第四节 结构研究法结构研究法

32、 o一、一、纯度的测定纯度的测定 o二、二、结构研究的主要程序结构研究的主要程序 o三、三、结构研究中采用的主要方法结构研究中采用的主要方法 一、纯度的测定一、纯度的测定 o 纯度检查法：纯度检查法： o 均一的晶形均一的晶形 o 敏锐的熔点、沸点、折光率、比旋度敏锐的熔点、沸点、折光率、比旋度 o TLCTLC、PCPC、GCGC、HPLCHPLC 二、结构研究的主要程序二、结构研究的主要程序 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 o1. 1. 确定分子式，计算不饱和度确定分子式，计算不饱和度 o2. 2. 质谱质谱 （MSMS，mass spectrummass spe

33、ctrum） o3. 3. 红外光谱红外光谱（IRIR，infrared spectrainfrared spectra） o4. 4. 紫外紫外- -可见吸收光谱可见吸收光谱（UV-UV-visvis) ) (ultraviolet-visible spectra (ultraviolet-visible spectra） o5. 5. 核磁共振核磁共振（NMRNMR，nuclear magnetic resonancenuclear magnetic resonance） o6. 6. 其他：其他： x-x-单晶衍射法单晶衍射法 旋光光谱（旋光光谱（ORDORD） 园二色谱（园二色谱（CD

34、CD） 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 1. 1. 确定分子式，计算不饱和度确定分子式，计算不饱和度 o 分子式的确定分子式的确定 o 元素定量分析结合分子量测定元素定量分析结合分子量测定 o 同位素丰度比法同位素丰度比法 o 高分辨质谱（高分辨质谱（HR-MSHR-MS，high resolution mass spectrum high resolution mass spectrum ） o 不饱和度的计算不饱和度的计算 o u=u=/2/2/2/21 1 ：一价原子数：一价原子数 如如H H、X X ：三价原子数，如：三价原子数，如N N、P P ：四价原子数

35、，如：四价原子数，如C C 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 2. 2. 质谱质谱 （MSMS，mass spectrummass spectrum） o 作用：作用： p 确定分子量、分子式确定分子量、分子式 p 提供部分结构信息提供部分结构信息 丢失碎片的大小丢失碎片的大小 如如1515、1717 碎片的碎片的m/zm/z及裂解方式及裂解方式 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 2. 2. 质谱质谱 （MSMS，mass spectrummass spectrum） o 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点 o 电子轰击质谱（EI-MS，ele

36、ctron impact ionization） o 场解析质谱（FD-MS，field desorption ionization） o 快速原子轰击质谱（FAB-MS，fast atom bombardment） o 电喷雾质谱（ESI-MS，electrospray ionization） o 基质辅助激光解析质谱（MALDI-MS） matrix-assisted laser desorption ionization 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点电子轰击质谱（电子轰击质谱（EI-MSEI-MS） （electron impact ionizationelectron impa

37、ct ionization） o 样品需加热气化，离化，得到样品需加热气化，离化，得到M M+ + o 难气化、易热解的成份测不到难气化、易热解的成份测不到M M+ + 如糖、苷、氨基酸、肽、蛋白、核酸、抗生素如糖、苷、氨基酸、肽、蛋白、核酸、抗生素 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点场解析质谱（场解析质谱（FD-MSFD-MS） field field desorptiondesorption ionization ionization o 试样稀液涂于钨丝上作阳极，对面加阴极，通高压，使电离试样稀液涂于钨丝上作阳极，对面加阴极，通高压，使电离 o 难气化、易热解的成份，可得到难气化、易热

38、解的成份，可得到 分子离子相关峰：分子离子相关峰：MMHH+ +、MMNaNa+ +、MMKK+ + 逐个脱去糖基的碎片峰：逐个脱去糖基的碎片峰：MMH-162H-162+ +、MMH-162-146H-162-146+ + o 苷元的碎片离子相对少苷元的碎片离子相对少 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点快速原子轰击质谱（快速原子轰击质谱（FAB-MSFAB-MS） fast atom bombardmentfast atom bombardment p 离子枪发射高能离子与另一中性粒子碰撞，交换电荷，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，使其电离形

39、成高速中性粒子，与样品碰撞，使其电离 p 难气化、易热解的成份，可得到难气化、易热解的成份，可得到 分子离子相关峰：分子离子相关峰：MMHH+ +、MMNaNa+ +、MMKK+ + 逐个脱去糖基的碎片峰：逐个脱去糖基的碎片峰：MMH-162H-162+ +、MMH-162-146H-162-146+ + p 可得到苷元的碎片可得到苷元的碎片 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点电喷雾质谱（电喷雾质谱（ESI-MSESI-MS） electrosprayelectrospray ionization ionization p 强静电场使试样电离，强静电场使试样电离， p 难气化、易热解、大分子

40、、小分子，均可得到难气化、易热解、大分子、小分子，均可得到 分子离子相关峰：分子离子相关峰：MMHH+ +、MMNaNa+ +、MMKK+ + 常用质谱技术及特点常用质谱技术及特点基质辅助激光解析质谱（基质辅助激光解析质谱（MALDI-MSMALDI-MS） matrix-assisted laser matrix-assisted laser desorptiondesorption ionization ionization p 用于研究结构复杂，不易气化的大分子物质的分子量用于研究结构复杂，不易气化的大分子物质的分子量 如多糖、蛋白、核酸等如多糖、蛋白、核酸等 三、结构研究中采用的主要方

41、法三、结构研究中采用的主要方法 3. 3. 红外光谱（红外光谱（IRIR，infrared spectrainfrared spectra） o 原理：原理： 化学键的振动在红外光区（化学键的振动在红外光区（40004000625cm625cm-1 -1）引起的吸收谱图 ）引起的吸收谱图 o 作用：作用： o 特征频率区（特征频率区（functional group regionfunctional group region） 400040001500 cm1500 cm-1 -1确定官能团类型 确定官能团类型 o 指纹区（指纹区（fingerprint regionfingerprint r

42、egion） 15001500600 cm600 cm-1 -1构象、构型、取代模式等 构象、构型、取代模式等 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 4. 4. 紫外紫外- -可见吸收光谱（可见吸收光谱（UV-UV-visvis) ) (ultraviolet-visible spectra (ultraviolet-visible spectra） o原理原理 电子由基态跃迁至激发态（电子由基态跃迁至激发态（、n n） 在紫外可见光区（在紫外可见光区（200200700nm700nm）引起的吸收谱图）引起的吸收谱图 o作用作用 o对含有共轭双键、对含有共轭双键、,- -不

43、饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定有重要价值不饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定有重要价值 o特定的吸收谱特征特定的吸收谱特征骨架类型的判断骨架类型的判断 如：黄酮、香豆素、蒽醌如：黄酮、香豆素、蒽醌 o加诊断试剂前后谱图的规律性变化加诊断试剂前后谱图的规律性变化取代图式的推断取代图式的推断 如：黄酮、香豆素如：黄酮、香豆素 三、结构研究中采用的主要方法三、结构研究中采用的主要方法 5. 5. 核磁共振（核磁共振（NMRNMR） （nuclear magnetic resonancenuclear magnetic resonance） o 原理：原理： 1 1H H、13 13C C等具有磁矩的原子

44、在外加磁场中受电磁波照射，吸收 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，引起核磁共振一定能量电磁波，产生能级变化，引起核磁共振 o 氢核磁共振（氢核磁共振（1 1H-NMRH-NMR） o 碳核磁共振谱（碳核磁共振谱（13 13C-NMR C-NMR） o 二维核磁共振谱二维核磁共振谱 （2D-NMR2D-NMR） 氢核磁共振（氢核磁共振（1 1H-NMRH-NMR） n 应用：应用： 提供提供H H的类型、数目、相邻原子团的信息的类型、数目、相邻原子团的信息 n 四个参数：四个参数： o 化学位移（化学位移（ ）：）：1 1101020ppm 20ppm

45、 H H的类型的类型 屏蔽效应屏蔽效应 o 积分值积分值/ /积分面积积分面积 同一环境下同一环境下H H的个数的个数 o 自旋偶合裂分的峰数自旋偶合裂分的峰数 邻位与其不等同的邻位与其不等同的H H的个数的个数 符合符合 n+1n+1律律 s, d, t, qs, d, t, q o 偶合常数（偶合常数（J J） H H核间的距离核间的距离 相隔键数：相隔键数： 越少，越少，J J大，通常为大，通常为3 3J JH-H H-H 二面角：二面角： 越接近越接近9090，J J越小越小 越接近越接近0 0、180180，J J越大越大 氢核磁共振（氢核磁共振（1 1H-NMRH-NMR） CC

46、Hb Ha C Hc Ha Hb Hc Hd n 远程偶合远程偶合( (4 4J JH-H H-H) )： ： JacJac=1.6=1.62.0Hz2.0Hz JbcJbc=0=01.5Hz1.5Hz 烯丙偶合烯丙偶合 芳环上的偶合芳环上的偶合 Jab=6Jab=610 Hz10 Hz JacJac=1=13Hz3Hz JadJad=0=01 Hz1 Hz 氢核磁共振（氢核磁共振（1 1H-NMRH-NMR） o 同核去偶技术（同核去偶技术（homodecouplinghomodecoupling）：）： 消除或部分消除相邻消除或部分消除相邻H H核的偶合，简化图谱核的偶合，简化图谱 CHC

47、H3 3CHCH2 2OCOOCOCHCH3 3 CH3 t 照射H-2 s CH2 q 照射H-1 s CH3 s 碳核磁共振谱（碳核磁共振谱（13 13C-NMR C-NMR） o 最重要的参数：最重要的参数： 化学位移化学位移 ：1 1200ppm 200ppm C C的类型的类型 o 1313C C的信号裂分 的信号裂分 1313C-NMR C-NMR：异核偶合：异核偶合1 1H-NMRH-NMR：同核偶合：同核偶合 o 偶合裂分峰数：偶合裂分峰数：C C的级别的级别 符合符合n+1n+1律，律，s, d, t, qs, d, t, q， o 有有1 1J JC-H C-H 2 2J

48、JC-H C-H 3 3J JC-H C-H 碳核磁共振谱（碳核磁共振谱（13 13C-NMR C-NMR） o 常见碳谱类型及特征：常见碳谱类型及特征： o 噪音去偶谱噪音去偶谱（proton noise decoupling spectrumproton noise decoupling spectrum） 全氢去偶全氢去偶（COMCOM，proton complete decouplingproton complete decoupling） 宽带去偶宽带去偶（BBDBBD，broad band decouplingbroad band decoupling） o 选择氢核去偶谱选择氢核

49、去偶谱（SPDSPD） selective proton decoupling spectrumselective proton decoupling spectrum 远程选择氢核去偶谱远程选择氢核去偶谱（LSPDLSPD） long range selective proton decoupling spectrumlong range selective proton decoupling spectrum o 无畸变极化转移增强法无畸变极化转移增强法(DEPT(DEPT） distortionlessdistortionless enhancement by polarization

50、transfer enhancement by polarization transfer 常见碳谱类型及特征常见碳谱类型及特征噪音去偶谱噪音去偶谱 o 噪音去偶谱噪音去偶谱（proton noise decoupling spectrumproton noise decoupling spectrum） 全氢去偶全氢去偶（COMCOM，proton complete decouplingproton complete decoupling） 宽带去偶宽带去偶（BBDBBD，broad band decouplingbroad band decoupling） p宽频照射，消除所有宽频照射，消