中药化学2-研究方法课件.ppt

1、第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法教学内容教学内容 2.1 中药化学成分类型及生合成简介中药化学成分类型及生合成简介 2.2 中药化学成分的一般提取分离方法中药化学成分的一般提取分离方法 2.3 中药化学成分结构的研究方法。中药化学成分结构的研究方法。2.1 中药化学成分类型及生合成简介中药化学成分类型及生合成简介2.1.1 中药化学成分的主要类型中药化学成分的主要类型 一、分类依据及分类结果一、分类依据及分类结果 （一）按（一）按物质基本类型分物质基本类型分：有机物、无机物。：有机物、无机物。（二）（二）按元素组成、结构母核分按元素组成、结构母核分：生物碱、黄

2、酮、：生物碱、黄酮、苷、醌、甾、萜、苯丙素类等。苷、醌、甾、萜、苯丙素类等。（三）（三）按酸碱性分按酸碱性分：酸性、碱性、中性。：酸性、碱性、中性。（四）（四）按溶解性分按溶解性分：非极性（亲脂性）、中极性、：非极性（亲脂性）、中极性、极性（亲水性）极性（亲水性）第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法（五）（五）按活性分按活性分：有效成分、无效成分：有效成分、无效成分 具有生物活性，能用分子式和结构式具有生物活性，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表示，并具有一定的物理常数的单体化合物，称为有效成分。合物，称为有效成分。与有效成分共存的无生物活性的

3、成分与有效成分共存的无生物活性的成分称为无效成分。称为无效成分。（六）（六）按生合成途径分按生合成途径分：一级代谢产物：一级代谢产物（如糖、蛋白质）、二级代谢产物（如（如糖、蛋白质）、二级代谢产物（如生物碱、黄酮、皂苷）。生物碱、黄酮、皂苷）。二、重要类型化学成分及其理化性质二、重要类型化学成分及其理化性质糖类糖类单糖、低聚糖、多糖：水溶性单糖、低聚糖、多糖：水溶性苷类苷类水溶性至中等极性水溶性至中等极性醌类醌类多具有酚羟基，有一定酸性；游多具有酚羟基，有一定酸性；游 离醌类多溶于乙醇、乙醚、氯离醌类多溶于乙醇、乙醚、氯 仿、苯等有机溶剂，难溶于水。仿、苯等有机溶剂，难溶于水。苯丙素类苯丙素类

4、游离时为亲脂性。游离时为亲脂性。黄酮类黄酮类多具有酚羟基，有一定酸性；多具有酚羟基，有一定酸性；游离时易溶于甲醇、乙醇、乙游离时易溶于甲醇、乙醇、乙 酸乙酯、乙醚等有机溶剂。酸乙酯、乙醚等有机溶剂。萜和挥发油萜和挥发油游离萜类亲脂性强；挥发游离萜类亲脂性强；挥发 油可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶。油可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶。生物碱生物碱有碱性，能与酸成盐。游离时多难溶于有碱性，能与酸成盐。游离时多难溶于 水，能溶于乙醇、氯仿、水，能溶于乙醇、氯仿、乙醚等；成盐乙醚等；成盐 后则易溶于水和乙醇。后则易溶于水和乙醇。甾类甾类游离甾类亲脂性强；甾体皂苷极性大，易游离甾类亲脂性强；甾体皂苷极性大，易

5、 溶于热水、稀醇，难溶于亲脂性有机溶剂。溶于热水、稀醇，难溶于亲脂性有机溶剂。三萜三萜游离三萜亲脂性强；三萜甾体皂苷极性游离三萜亲脂性强；三萜甾体皂苷极性 大，易溶于热水、稀醇，难溶于亲脂性有大，易溶于热水、稀醇，难溶于亲脂性有 机溶剂。机溶剂。鞣质鞣质复杂的多元酚，极性大，易溶于水、乙复杂的多元酚，极性大，易溶于水、乙 醇、含水丙酮。醇、含水丙酮。2.1.1 中药化学成分的生合成简介中药化学成分的生合成简介一、基本概念一、基本概念生合成：生物体内物质代谢过程中发生的生合成：生物体内物质代谢过程中发生的 合成反应，产生各种产物的过程。合成反应，产生各种产物的过程。一级代谢产物：普遍存在、维持机

6、体生存一级代谢产物：普遍存在、维持机体生存 的必需物质。的必需物质。二级代谢产物：有科、属、种的特征，大多二级代谢产物：有科、属、种的特征，大多 具有特殊生理活性；以某些具有特殊生理活性；以某些 一级代谢产物为前体或原一级代谢产物为前体或原 料，经过不同代谢过程产料，经过不同代谢过程产 生的物质。生的物质。二、主要生合成途径：二、主要生合成途径：（一）乙酸（一）乙酸-丙二酸途径（丙二酸途径（AA-MA途径）途径）：1、脂肪酸、脂肪酸：丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A 乙酰辅酶乙酰辅酶A 偶数碳脂肪酸偶数碳脂肪酸 缩合、还原缩合、还原丙酰辅酶丙酰辅酶A 奇数碳脂肪酸奇数碳脂肪酸 甲基丙二酸单酰辅酶

7、甲基丙二酸单酰辅酶A异丁酰辅酶异丁酰辅酶A 支链脂肪酸支链脂肪酸甲基丁酰辅酶甲基丁酰辅酶A2、酚类、酚类 缩合缩合乙酰辅酶乙酰辅酶A 间苯酚类间苯酚类3、醌类、醌类 缩合缩合 环合环合乙酰辅酶乙酰辅酶A 多酮多酮 醌类醌类（二）甲戊二羟酸途径（二）甲戊二羟酸途径（MVA）乙酰辅酶乙酰辅酶A 甲戊二羟酸单酰辅酶甲戊二羟酸单酰辅酶A 甲戊二羟酸甲戊二羟酸 焦磷酸酯焦磷酸酯 萜类、甾类萜类、甾类（三）莽草酸途径（三）莽草酸途径丙酮酸磷酸酯、磷酸赤藓糖丙酮酸磷酸酯、磷酸赤藓糖-莽草酸莽草酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 桂皮酸、苯甲酸桂皮酸、苯甲酸 C6-C3、C6-C1类化合物类化合物（苯丙素）（苯丙素）（四）

8、氨基酸途径（四）氨基酸途径 脱羧、甲基化脱羧、甲基化苯丙氨酸、鸟氨酸、色氨酸等苯丙氨酸、鸟氨酸、色氨酸等 生物碱生物碱 氧化、还原、重排氧化、还原、重排（五）复合途径（五）复合途径乙酸乙酸-丙二酸途径丙二酸途径 黄酮的黄酮的A环环莽草酸途径莽草酸途径 黄酮的黄酮的B环环生合成途径生合成途径前体物质前体物质合成产物合成产物乙酸乙酸-丙二酸丙二酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A脂肪酸、酚、醌脂肪酸、酚、醌甲戊二羟酸甲戊二羟酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A萜、甾萜、甾莽草酸莽草酸丙酮酸磷酸酯丙酮酸磷酸酯C C6 6-C-C3 3、C C6 6-C-C1 1氨基酸氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸生物碱生物碱复合复合黄酮黄酮第二章

9、第二章 中药化学成分的中药化学成分的一般研究方法一般研究方法2.2 中药化学成分的提取分离方法中药化学成分的提取分离方法一、基本概念一、基本概念1、提取提取：利用适当的溶剂或方法，将所要：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。成分尽可能从原料中完全提出的过程。2、分离分离：将提取物中所含的各种成分一一：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。分开，并将得到的单体加以精制的过程。二、提取方法二、提取方法 溶剂提取法溶剂提取法 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 超临界流体萃取法（超临界流体萃取法（SFE）其他方法：升华、压榨、微波、超声其他方法：升华、压榨、

10、微波、超声 组织破碎法等组织破碎法等 （一）溶剂提取法一）溶剂提取法1、定义和原理、定义和原理 定义：根据被提取成分的溶解性，选择合定义：根据被提取成分的溶解性，选择合 适的溶剂和方法进行提取。适的溶剂和方法进行提取。原理：相似相溶。原理：相似相溶。2、选择溶剂的原则、选择溶剂的原则 *对所要成分溶解度大对所要成分溶解度大 *沸点适中容易回收沸点适中容易回收 *低毒安全低毒安全 *价廉价廉 生产中最常用的溶剂为乙醇和水。生产中最常用的溶剂为乙醇和水。3、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、

11、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、乙醚、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）乙酸乙酯、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）水水4、化合物的结构与溶解性的关系、化合物的结构与溶解性的关系（1）分子结构中亲水性基团（羧基、羟基、）分子结构中亲水性基团（羧基、羟基、氨基）越多，极性越大，亲水性越强。氨基）越多，极性越大，亲水性越强。（2）分子中非极性部分越大，碳链越

12、长或）分子中非极性部分越大，碳链越长或结构越大，则亲脂性越强。结构越大，则亲脂性越强。（3）结构母核相同的成分，分子中功能基）结构母核相同的成分，分子中功能基的极性越大，或极性功能基数量越多，的极性越大，或极性功能基数量越多，则整个分子的极性越大，亲水性越强。则整个分子的极性越大，亲水性越强。5、操作方法、操作方法 浸渍法浸渍法 渗漉法渗漉法l 溶剂提取的方法溶剂提取的方法 煎煮法煎煮法 回流提取法回流提取法 连续回流提取法连续回流提取法 （1 1）浸渍法：）浸渍法：药材粗粉加溶剂反复浸渍、过滤，减药材粗粉加溶剂反复浸渍、过滤，减压回收溶剂，得提取物。压回收溶剂，得提取物。（2 2）渗漉法：）

13、渗漉法：粉碎粉碎闷润闷润渗漉渗漉回收溶剂回收溶剂（3 3）煎煮法：煎煮法：粗粉或饮片加水粗粉或饮片加水闷润、煮沸、过滤，浓闷润、煮沸、过滤，浓缩。缩。（4）回流提取法：）回流提取法：有机溶剂、水浴加热回流有机溶剂、水浴加热回流（5）连续回流提取法：）连续回流提取法：索氏提取器、有机溶剂、水浴加热回流索氏提取器、有机溶剂、水浴加热回流6、影响溶剂提取法的因素、影响溶剂提取法的因素 （1）溶剂）溶剂 （2）提取方法）提取方法 （3）药材的粉碎度）药材的粉碎度 （4）提取温度）提取温度 （5）提取时间）提取时间 （6）提取次数）提取次数（二）水蒸气蒸馏法（二）水蒸气蒸馏法 适用于具有挥发性，能随水蒸

14、气蒸适用于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的成分的提取。馏而不被破坏的成分的提取。如：挥发油、小分子生物碱、酚类、如：挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等。游离醌类等。（三）超临界流体（三）超临界流体萃取法（萃取法（SFE）1 1、超临界流体：、超临界流体：当一种物质处当一种物质处于临界温度与临界于临界温度与临界压力以上的状态下，压力以上的状态下，形成既非液体又非形成既非液体又非气体的单一相态时，气体的单一相态时，称为超临界流体称为超临界流体（SFSF）。2、超临界流体的特性超临界流体的特性密度：接近液体密度：接近液体扩散系数：比液体大扩散系数：比液体大100100倍倍粘度：接近气体粘度

15、：接近气体 物质的溶解度与溶剂的密度、扩散物质的溶解度与溶剂的密度、扩散系数成正比，而与粘度成反比系数成正比，而与粘度成反比。结论：超临界流体对许多物质有很强的溶结论：超临界流体对许多物质有很强的溶 解能力，是很好的溶剂。解能力，是很好的溶剂。CO2（最常用）、（最常用）、NHNH3、C2H H6 等等3、超临界流体、超临界流体 CO2：临界温度为临界温度为31.4，临界压力为，临界压力为7.37Mpa，易操作，价格便宜，无毒，易操作，价格便宜，无毒，本身惰性。本身惰性。4、CO2超临界萃取超临界萃取 CO2 在高于临界温度和压力的条在高于临界温度和压力的条件下成为超临界流体，溶解出中药原件下

16、成为超临界流体，溶解出中药原料中的成分，当恢复常压时，溶解在料中的成分，当恢复常压时，溶解在CO2超临界流体中的成分便与气体超临界流体中的成分便与气体CO2自动分离，直接得到萃取物。自动分离，直接得到萃取物。5、CO2超临界萃取法的特点：超临界萃取法的特点：优点：优点：（1）接近室温，不破坏或散失成分。）接近室温，不破坏或散失成分。（2）几乎不用有机溶剂，无有机溶剂）几乎不用有机溶剂，无有机溶剂 残留，环保。残留，环保。（3）提取效率高，节约能耗。）提取效率高，节约能耗。局限性：局限性：溶解作用有一定的选择性，对亲脂溶解作用有一定的选择性，对亲脂性较小分子易萃取，极性大的成分可性较小分子易萃取

17、，极性大的成分可加夹带剂（加夹带剂（流动相极性，用流动相极性，用 于分离极性和中等极性的成分。于分离极性和中等极性的成分。反相色谱：反相色谱：固定相极性固定相极性 9ppmCOO-CH-或或-O-CH-O-:45ppm-CH-或或-CH-O-R:34ppmOCH3:3.8ppm CO-CH-:23ppmR-CH,CH2,CH3:0.82ppm（2）13C-NMR:参数：化学位移参数：化学位移(:0250ppm)、偶合常数、偶合常数(JCH)及弛豫时间。及弛豫时间。测定技术：测定技术：质子宽带去偶质子宽带去偶：13C信号在图谱上均为单峰。信号在图谱上均为单峰。偏共振去偶偏共振去偶：连接质子的碳有

18、残余裂分：连接质子的碳有残余裂分：CH为双峰；为双峰；CH2为三重峰；为三重峰；CH3为四重峰。为四重峰。INEPT（低灵敏核极化转移增强法）：（低灵敏核极化转移增强法）：通过调节弛豫时间（通过调节弛豫时间（）来调节）来调节CH、CH2、CH3信号的强度。信号的强度。=1/4 JCH时，时，CH、CH2、CH3均为正峰；均为正峰；=2/4 JCH时，时，仅仅CH为正峰；为正峰；=3/4 JCH时，时，CH、CH3为正峰，为正峰，CH2为负峰。为负峰。DEPT（无畸变极化转移增强法）：（无畸变极化转移增强法）：通过改变照射质子的脉冲宽度通过改变照射质子的脉冲宽度()，测定碳谱。，测定碳谱。=45

19、。时时，CH、CH2、CH3均为正峰；均为正峰；=90。时，时，仅仅CH为正峰；为正峰；=135。时，时，CH、CH3为正峰，为正峰，CH2为负峰为负峰应用应用：推测碳的数目、种类、相邻基团结构。推测碳的数目、种类、相邻基团结构。-CH2-CH2-CH3:24.5,22.6,13.7CH3CO-CH3:30.2,205.1HO-CH2-CH2-CH3:63.9,26.1,10.3CH3O-CH3:59.4 CH2=CH2:122.8:128.7（3）二维谱（）二维谱（2D-NMR）1H-1H COSY(化学位移相关谱化学位移相关谱)：等高线图，对角线上的峰为一维谱，对角线两侧等高线图，对角线上

20、的峰为一维谱，对角线两侧的峰为相关峰。的峰为相关峰。用于确定质子之间的偶合关系和连接顺序。用于确定质子之间的偶合关系和连接顺序。13C-1H COSY:用于确定质子和碳之间的偶合关系和连接位置。用于确定质子和碳之间的偶合关系和连接位置。HMQC（1H 核检测的异核多量子相关谱）：核检测的异核多量子相关谱）：反映反映1H 核和与其直接相连的核和与其直接相连的13C的相关。的相关。HMBC（1H 核检测的异核多键相关谱）：核检测的异核多键相关谱）：可以检测可以检测13C-1H 远程偶合（远程偶合（23个键最灵敏）。个键最灵敏）。4、质谱、质谱(MS)测定分子量、分子式，分析碎片离子，测定分子量、分

21、子式，分析碎片离子，推断结构信息。推断结构信息。电子轰击质谱（电子轰击质谱（EI-MSEI-MS）：提供分子离子峰和碎片离子峰。用于提供分子离子峰和碎片离子峰。用于分子量较小、对热稳定的样品。分子量较小、对热稳定的样品。场解析质谱场解析质谱(FD-MS)(FD-MS)：子离子峰（子离子峰（M+1;M+NaM+1;M+Na;M+K;M+K）强，少）强，少量碎片离子峰。用于分子量较大难以气化、量碎片离子峰。用于分子量较大难以气化、对热不稳定的固体样品。对热不稳定的固体样品。化学电离质谱化学电离质谱(CI-MS)(CI-MS)：分子离子峰（分子离子峰（M+1;M-1M+1;M-1）强，少量碎）强，少

22、量碎片离子峰。用于不稳定的化合物。片离子峰。用于不稳定的化合物。快原子轰击质谱（快原子轰击质谱（FAB-MSFAB-MS）:分子离子峰分子离子峰,碎片离子峰。用于大碎片离子峰。用于大分子极性化合物，如苷类。多以甘油为基分子极性化合物，如苷类。多以甘油为基质。质。基质辅助激光解吸电离质谱（基质辅助激光解吸电离质谱（MALDI-MSMALDI-MS）：分子离子峰和碎片离子峰。用于大分子离子峰和碎片离子峰。用于大分子（多糖、多肽、蛋白质）。分子（多糖、多肽、蛋白质）。电喷雾电离质谱（电喷雾电离质谱（ESI-MSESI-MS）：用于测定分子量，既可用于大分子也用于测定分子量，既可用于大分子也可用于小分子。可用于小分子。