第二中药化学成分研究方法课件.ppt

1、第二章第二章 中药化学成分的一般研究方法中药化学成分的一般研究方法中药化学成分中药化学成分提取提取分离分离方法的基本原理及应用方法的基本原理及应用中药化学成分结构鉴定的一般程序和方法中药化学成分结构鉴定的一般程序和方法第一节第一节 中药化学成分主要类型中药化学成分主要类型 从物质基本类型分：有机物、无机物。从物质基本类型分：有机物、无机物。 按元素组成和结构母核分：生物碱、黄酮、苷、按元素组成和结构母核分：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。醌、甾、萜、苯丙素等。 按酸碱性分：酸性、碱性和中性。按酸碱性分：酸性、碱性和中性。 按溶解性分：非极性（亲脂性）、中极性、极性按溶解性分：非极性（亲

2、脂性）、中极性、极性（亲水性）。（亲水性）。 按活性分：有效成分、无效成分按活性分：有效成分、无效成分 具有生物活性，能用分子式和结构式表示，并具有一具有生物活性，能用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数的单体化合物，称为有效成分。定的物理常数的单体化合物，称为有效成分。 与有效成分共存的无生物活性的成分称为无效成分。与有效成分共存的无生物活性的成分称为无效成分。 按生合成途径分：一级代谢产物（如糖、蛋白质）、二级按生合成途径分：一级代谢产物（如糖、蛋白质）、二级代谢产物（如生物碱、黄酮、皂苷）。代谢产物（如生物碱、黄酮、皂苷）。一次代谢过程一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺：对

3、维持植物生命活动来说是不可缺 少的过程，少的过程， 且几乎存在于所有的绿色植物中。且几乎存在于所有的绿色植物中。一次代谢产物一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等这些对植物机体生：糖、蛋白质、脂质、核酸等这些对植物机体生 命活动来说不可缺少的物质。命活动来说不可缺少的物质。二次代谢过程二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物 生命活动来说又不起重要作用的过程。生命活动来说又不起重要作用的过程。二次代谢产物二次代谢产物：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素等。基本概念：基本概念：1 1、提取：利用适当的

4、溶剂或方法，将所要成、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。分尽可能从原料中完全提出的过程。2 2、分离：将提取物中所含的各种成分一一分开，、分离：将提取物中所含的各种成分一一分开， 并将得到的单体加以精制的过程。并将得到的单体加以精制的过程。 水水 亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂 亲脂性有机溶剂亲脂性有机溶剂溶剂提取法：溶剂提取法： 根据中药中各种成分的溶解性不同，选用对所需根据中药中各种成分的溶解性不同，选用对所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分从药材组织中溶解出来的一种提取方法。成分从药材组织中

5、溶解出来的一种提取方法。水蒸气蒸馏法：水蒸气蒸馏法： 适于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的有效成适于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的有效成分的提取。挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等。分的提取。挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等。超临界流体萃取法：超临界流体萃取法： 最常用的是二氧化碳超临界萃取法，环保、成本低、提最常用的是二氧化碳超临界萃取法，环保、成本低、提取分离一步完成。分子的极性、沸点和分子量的大小与其在取分离一步完成。分子的极性、沸点和分子量的大小与其在二氧化碳超临界流体中的溶解性密切相关。二氧化碳超临界流体中的溶解性密切相关。升华法升华法压榨法压榨法溶剂提取法溶

6、剂提取法: :1 1、原理、原理 根据中药中各种成分的溶解性不同，选用对所需根据中药中各种成分的溶解性不同，选用对所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分从药材组织中溶解出来的一种提取方法。成分从药材组织中溶解出来的一种提取方法。 选择溶剂依据相似相溶原理。选择溶剂依据相似相溶原理。 2 2、溶剂的分类、溶剂的分类 * * 强极性溶剂：水强极性溶剂：水 * * 亲水性有机溶剂：亲水性有机溶剂： 能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮） * * 亲脂性有机溶剂：亲脂性有机溶剂： 不与水任意混溶，可分层（正丁醇

7、、乙醚、乙酸乙酯、不与水任意混溶，可分层（正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、 氯仿、二氯甲烷、环己烷、石油醚）氯仿、二氯甲烷、环己烷、石油醚） 常用溶剂的极性大小顺序：常用溶剂的极性大小顺序： 石油醚石油醚 四氯化碳四氯化碳 苯苯 氯仿氯仿 乙醚乙醚 乙酸乙酯乙酸乙酯 正丁醇正丁醇 丙酮丙酮 乙醇（甲醇）乙醇（甲醇） 流动相极性流动相极性. . 用于分离极性和中等极性的成分。用于分离极性和中等极性的成分。反相色谱：固定相极性反相色谱：固定相极性 流动相极性，流动相极性， 用于分离非极性和中等极性的成分用于分离非极性和中等极性的成分. .(3) (3) 洗脱规律：洗脱规律：正相色谱正相色谱: :极性小的化

8、合物先被洗脱，极性大的化合极性小的化合物先被洗脱，极性大的化合 物后被洗脱；物后被洗脱；反相色谱正好相反。反相色谱正好相反。(4) (4) 常用的固定相和流动相常用的固定相和流动相固定相：正相色谱中常用氰基或氨基键合相；固定相：正相色谱中常用氰基或氨基键合相； 反相色谱中常用反相色谱中常用C C1818或或C C8 8键合相。键合相。流动相：正相色谱中主要用有机溶剂；流动相：正相色谱中主要用有机溶剂； 反相色谱中常用甲醇反相色谱中常用甲醇- -水或乙腈水或乙腈- -水系统。水系统。3 3 离子交换色谱法离子交换色谱法(1)(1)基本原理基本原理 基于各成分解离度的不同而分离。基于各成分解离度的

9、不同而分离。(2)(2)离子交换剂的种类离子交换剂的种类 离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶。离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶。(3)(3)应用应用 主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质和主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质和 多糖等水溶性成分的分离纯化。多糖等水溶性成分的分离纯化。(4)(4)操作要点操作要点 装柱前要用水充分溶胀，并用酸、碱预处理。装柱前要用水充分溶胀，并用酸、碱预处理。4 4 大孔吸附树脂法大孔吸附树脂法（1 1）性能及分离原理）性能及分离原理性能：性能： 大孔树脂是一种不含交换基团，具有大孔结大孔树脂是一种不含交换基团，具有大孔结构的高分子吸附剂。

10、一般为白色颗粒，构的高分子吸附剂。一般为白色颗粒，20-6020-60目。目。性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。水溶液中吸性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。水溶液中吸附力较强，且有很好的选择性。附力较强，且有很好的选择性。原理：原理： 既有吸附性，又有分子筛的筛选性。吸附性是既有吸附性，又有分子筛的筛选性。吸附性是范德华引力或氢键吸附的结果；筛选性则由其多孔范德华引力或氢键吸附的结果；筛选性则由其多孔性网状结构引起的。性网状结构引起的。（2 2）影响分离的因素：）影响分离的因素： 分子极性的大小：分子极性的大小： 极性较大的化合物适宜于在中极性的树脂上分离，极性较大的化合物适宜于在中极性的树脂

11、上分离，而极性较小的化合物则适于在非极性树脂上分离。而极性较小的化合物则适于在非极性树脂上分离。 对于中极性树脂来说，被分离化合物分子上能形对于中极性树脂来说，被分离化合物分子上能形成氢键的基团越多，吸附力越强。成氢键的基团越多，吸附力越强。 分子体积的影响：分子体积的影响： 对于非极性大孔吸附树脂而言，化合物体积越对于非极性大孔吸附树脂而言，化合物体积越大，吸附力越强，这与大体积分子疏水性强有关。大，吸附力越强，这与大体积分子疏水性强有关。 PH 一般酸性化合物在适当酸性溶液中可被充分吸附，一般酸性化合物在适当酸性溶液中可被充分吸附，碱性化合物则在碱性条件下易被吸附，中性化合物在中性碱性化合

12、物则在碱性条件下易被吸附，中性化合物在中性情况下吸附较好。情况下吸附较好。（3 3）树脂柱的清冼和再生）树脂柱的清冼和再生 用乙醇、丙酮、异丙醇、用乙醇、丙酮、异丙醇、2-5%2-5%盐酸、盐酸、2-5%2-5%氢氧化钠渗漉法洗脱或回流。氢氧化钠渗漉法洗脱或回流。（4 4）洗脱顺序）洗脱顺序 一般被分离物质极性越小，越先被一般被分离物质极性越小，越先被洗脱下来，极性越大，越后洗脱下来。洗脱下来，极性越大，越后洗脱下来。（5 5） 应用应用 成分的类型与树脂的选择：成分的类型与树脂的选择： 优点：吸附容量大，选择性好，成本低，收率优点：吸附容量大，选择性好，成本低，收率较高，再生容易等优点。较高

13、，再生容易等优点。 成分类型成分类型大孔树脂类型大孔树脂类型 树脂型号举例树脂型号举例脂溶性成分（甾、萜、黄酮、苯丙素、生物碱）非极性或弱极性树脂D-101, AB-8, HPD-100皂苷、生物碱苷弱极性或极性D-201, D-301, HPD-300, AB-8, NKA-9黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷弱极性或极性树脂D-201, D-301, HPD-600, AB-8, NKA-9环烯醚萜苷极性树脂D-301, HPD-600, NKA-95 凝胶色谱法凝胶色谱法（1）性能及分类）性能及分类 葡聚糖凝胶是葡聚糖和甘油，通过醚桥键相交葡聚糖凝胶是葡聚糖和甘油，通过醚桥键相交而成的多孔网状结构

14、物质。而成的多孔网状结构物质。 交链度越大，网状结构越紧密，网孔越小，吸水交链度越大，网状结构越紧密，网孔越小，吸水膨胀就越大，可用于小分子量物质的分离。反之，则膨胀就越大，可用于小分子量物质的分离。反之，则用于大分子量物质的分离。用于大分子量物质的分离。 常用的有葡聚糖凝胶（常用的有葡聚糖凝胶（Sephadex G）、）、 羟丙基羟丙基葡聚糖凝胶（葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20）、）、 聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶(Sephacrylose,商品名商品名Bio-gel P）及琼脂糖凝胶）及琼脂糖凝胶(Sepharose, 商品名商品名Bio-Gel A）等。）等。 (2) 分离原理

15、分离原理 葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在交链葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在交链键的骨架中存在着许多网眼，只能使小分子量的键的骨架中存在着许多网眼，只能使小分子量的化合物进入，大分子量的化合物被排阻在凝胶颗化合物进入，大分子量的化合物被排阻在凝胶颗粒的外部难以进入网眼内部，因此大分子物质首粒的外部难以进入网眼内部，因此大分子物质首先被洗出。先被洗出。 (3) 应用应用 主要用于分离水溶性大分子化合物。主要用于分离水溶性大分子化合物。6 高效液相色谱高效液相色谱 7 气相色谱气相色谱8 8 超临界流体萃取超临界流体萃取 是集提取和分离于一体，又基本上不用有是集提取和分离于一体，又基本上不用

16、有机溶剂的新技术。机溶剂的新技术。 当一种物质处于临界温度与临界压力以上当一种物质处于临界温度与临界压力以上的状态下，形成即非液体又非气体的单一相态，的状态下，形成即非液体又非气体的单一相态，称超临界流体（称超临界流体（SCFSCF）。）。 利用一种物质在超临界区域形成的流体进利用一种物质在超临界区域形成的流体进行提取的方法称行提取的方法称SCFESCFE。 SCFSCF与常温常压下的气体和液体比较，其与常温常压下的气体和液体比较，其密度接近液体，而粘度又接近气体，扩散系数密度接近液体，而粘度又接近气体，扩散系数比液体大比液体大100100倍，浸透性优于液体。倍，浸透性优于液体。 物质的溶解过

17、程包括分子间的相互作用物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用。所以物质的溶解度与溶剂的密和扩散作用。所以物质的溶解度与溶剂的密度、扩散系数成正比与粘度成反比，因此超度、扩散系数成正比与粘度成反比，因此超临界流体对许多物质有很强的溶解能力。临界流体对许多物质有很强的溶解能力。 SCF做流动相时，兼具气层和液层的特做流动相时，兼具气层和液层的特点，可以分离气相不能适用的不挥发性的较点，可以分离气相不能适用的不挥发性的较大分子，又能分离挥发油，其分离速度比液大分子，又能分离挥发油，其分离速度比液相可以快相可以快510倍，分辨能力大倍，分辨能力大5倍。倍。 常用的超临界流体为常用的超临界流体为

18、CO2, 它的临界它的临界温度为温度为31.4，临界压力为，临界压力为7.37Mpa,易操易操作，价格便宜，无毒。作，价格便宜，无毒。 可以通过改变压力而改变超临界流体可以通过改变压力而改变超临界流体的特性，因为在一定温度条件下，改变压的特性，因为在一定温度条件下，改变压力即可改变流体的密度和极性，利用程序力即可改变流体的密度和极性，利用程序升压即可将不同极性成分进行分步提取。升压即可将不同极性成分进行分步提取。 CO2 在高于临界温度和压力的条件下，在高于临界温度和压力的条件下，溶解出中药原料中的成分，当恢复常压时，溶解出中药原料中的成分，当恢复常压时，溶解在溶解在CO2超临界流体中的成分便

19、与气体超临界流体中的成分便与气体CO2自动分离。自动分离。 二氧化碳超临界流体对物质溶解作用二氧化碳超临界流体对物质溶解作用有一定选择性，极性较低的化合物，如酯、有一定选择性，极性较低的化合物，如酯、醚、内酯和含氧化合物易被萃取；极性化醚、内酯和含氧化合物易被萃取；极性化合物，如带羟基、羧基的难于萃取。合物，如带羟基、羧基的难于萃取。 也可以在流动相中加入夹带剂以改变也可以在流动相中加入夹带剂以改变其性能。对溶质具有较好溶解性的溶剂也其性能。对溶质具有较好溶解性的溶剂也往往是很好的夹带剂，常用甲、乙醇、丙往往是很好的夹带剂，常用甲、乙醇、丙酮，夹带剂的用量一般不超过酮，夹带剂的用量一般不超过1

20、5%。 优点：在接近室温下工作，防止某些优点：在接近室温下工作，防止某些对热不稳定的成分被破坏或挥发。萃取过对热不稳定的成分被破坏或挥发。萃取过程中无有机溶剂残留。提取效率高，节约程中无有机溶剂残留。提取效率高，节约能耗。能耗。第三节中药化学成分结构测定的一般程序和方法第三节中药化学成分结构测定的一般程序和方法u 纯度测定纯度测定 外观颜色形态是否均一；测定物理常数如：熔外观颜色形态是否均一；测定物理常数如：熔点、沸点、比旋度、折光率等；用薄层色谱或高效液点、沸点、比旋度、折光率等；用薄层色谱或高效液相色谱鉴别；如为已知物，可用对照品进行对照。相色谱鉴别；如为已知物，可用对照品进行对照。u 化

21、学方法化学方法 颜色反应；化学降解法；衍生物制备。颜色反应；化学降解法；衍生物制备。u波谱在结构测定中的应用波谱在结构测定中的应用 1、红外光谱、红外光谱（IR) 化合物用量只需化合物用量只需510微克，测定范围微克，测定范围5004000cm-1, 有两个区，一个是指纹区在有两个区，一个是指纹区在1000cm-1以下，每个化合物有自己的特征指以下，每个化合物有自己的特征指纹图谱；另一个是特殊功能区，在纹图谱；另一个是特殊功能区，在1000 4000cm-1 ，可以确定羰基、苯环、羟基等功，可以确定羰基、苯环、羟基等功能基。能基。 2、紫外光谱（、紫外光谱（UV） 只有在分子结构中具有共轭体系

22、，即在只有在分子结构中具有共轭体系，即在分子中具有产生分子中具有产生- 、n-跃迁和某些跃迁和某些n-跃迁的化合物才能在紫外光区产生紫外吸跃迁的化合物才能在紫外光区产生紫外吸收光谱。收光谱。 可根据紫外吸收光谱的位置及吸收峰的可根据紫外吸收光谱的位置及吸收峰的数目，可初步推测化合物的不饱和部分结构。数目，可初步推测化合物的不饱和部分结构。 3、核磁共振、核磁共振(NMR) (1) 1H-NMR: 提供不同种类氢原子的情况。给出氢的数提供不同种类氢原子的情况。给出氢的数目、种类、相邻基团的结构。可提供的结目、种类、相邻基团的结构。可提供的结构信息参数，主要为化学位移构信息参数，主要为化学位移()

23、, 偶合常偶合常数数(J)及质子数。及质子数。 化学位移化学位移()：因氢核周围化学环境不同，：因氢核周围化学环境不同，其外围电子云密度及绕核旋转产生的磁屏其外围电子云密度及绕核旋转产生的磁屏蔽效应不同，则不同的氢出现在不同区域。蔽效应不同，则不同的氢出现在不同区域。偶和常数偶和常数(J) ：磁不等同的两个或两组氢核，：磁不等同的两个或两组氢核，在一定距离内因相互自旋偶合产生裂分，在一定距离内因相互自旋偶合产生裂分，裂分峰间的距离为裂分峰间的距离为J。（2） 13C-NMR: 提供碳原子的情况。可提供的结构信息参提供碳原子的情况。可提供的结构信息参数，主要为化学位移、异核偶合常数数，主要为化学位移、异核偶合常数(JCH)及弛豫时间。及弛豫时间。 测定技术也有各种去偶方法，最常用的是测定技术也有各种去偶方法，最常用的是质子宽带去偶，质子宽带去偶， 13C信号在图谱上为单峰。信号在图谱上为单峰。4、质谱、质谱(MS) 测定有机分子的分子量。正确判断离测定有机分子的分子量。正确判断离子峰，提供分子量。分析碎片离子，推断子峰，提供分子量。分析碎片离子，推断结构信息。结构信息。 常用的有：电子轰击质谱（提供分子常用的有：电子轰击质谱（提供分子离子峰和碎片离子峰）；场解析质谱（可离子峰和碎片离子峰）；场解析质谱（可得到明显的分子离子峰）等得到明显的分子离子峰）等。