天然药化复习纲要课件.ppt
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- 天然 复习 纲要 课件
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1、天然药物化学复习(第五版)药学教研室 赵子剑一、基本概念 天然药物化学;有效成分;有效部位;单天然药物化学;有效成分;有效部位;单体;有效部位群;一次代谢产物;二次代体;有效部位群;一次代谢产物;二次代谢过程;正相色谱;反向色谱;苷化位移;谢过程;正相色谱;反向色谱;苷化位移;苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、挥发油、生物碱的定义挥发油、生物碱的定义 天然药物化学天然药物化学:是一门运用现代科学理论与方法研究天然:是一门运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科,研究内容包括各类天然产物药物中化学成分的一门学科,研究内容包括各类天然产物的化学成
2、分的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型,的结构类型,物理化学性质、提取分离方法,以及主要类型化学成分的物理化学性质、提取分离方法,以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。单体:单体:即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质和确定的化学结构式的化学物质。有效成分:有效成分:具有生物活性、能起防病治病作用的化
3、学成分。具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。有效部位:有效部位:在天然药物化学中,常将含有一种主要有效成在天然药物化学中,常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分,称为有效分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分,称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。有效部位群:有效部位群:含有两类或两类以上有效部位的中药提取或含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。分离部分。一次代谢产物一次代谢产物:糖、蛋白质、脂质、核酸等:糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。对植物机体生命活
4、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: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生,对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。用的过程。正相色谱:正相色谱:固定相极性大于流动相极性,用固定相极性大于流动相极性,用于分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、于分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等苷类、糖类、有机酸等 反相色谱反相色谱:固定相极性小于流动相极性,用:固定相极性小于流动相极性,用于分离脂溶性成分于分离脂溶性成分 苷类又称配糖体苷类又称配糖体(glycoside),是由糖或糖,是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过
5、其端基碳的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。原子联接而成的化合物。苷化位移:苷化位移:苯丙素苯丙素是天然存在的一类含有一个或几个是天然存在的一类含有一个或几个C6-C3基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等酸、香豆素、木脂素等 醌类化合物醌类化合物:是指分子内具有不饱和环二酮:是指分子内具有不饱和环二酮结构(醌式结构)或容易转变成这样结构的结构(醌式结构)或容易转变成这样结构的天然有机化合物。天然有机化合物。黄酮黄酮:指两个苯环(:指两个苯环(A A环与环与B B环)通过中央环)通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物
6、三碳链相互联结而成的一系列化合物 萜类萜类:凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符:凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合(合(C5H8)n 通式的衍生物均称为萜类化合通式的衍生物均称为萜类化合物。物。挥发油:挥发油:又称精油,又称精油,是一类具有芳香气味的是一类具有芳香气味的油状液体的总称。油状液体的总称。生物碱:生物碱:是含负氧态氮原子,存在于生物有是含负氧态氮原子,存在于生物有机体中的环状化合物。机体中的环状化合物。二、天然药物化学成分生物合成途径(一)(一)乙酸乙酸-丙二酸(丙二酸(AA-MA)途径()途径(脂肪酸类、脂肪酸类、酚类、醌类等)酚类、醌类等)(二)(二)甲戊二羟酸(甲戊二羟酸(MVA)
7、途径(途径(萜类、甾类萜类、甾类)(三三)桂皮酸及桂皮酸及莽草酸途径(莽草酸途径(C6-C3、C6-C1、C6-C3-C6)(四四)氨基酸途径(生物碱)氨基酸途径(生物碱)(五五)复合途径复合途径:许多二级代谢产物由上述生物合成许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。即分子中各个部分由不同的生物的复合途径生成。即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的A A环和环和B B环分别由乙酸环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生丙二酸途径和莽草酸途径生成,再在各种酶作用下生成黄酮。一些萜类生物碱成,再在各种酶作用下生成黄酮
8、。一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸-丙丙二酸途径。二酸途径。三、化学成分的结构及分类三、化学成分的结构及分类(一)糖及苷类 糖糖:单糖(五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲基五碳糖基五碳糖、支碳链糖支碳链糖、氨基糖、去氧糖、糖醛氨基糖、去氧糖、糖醛酸酸);低聚糖(寡糖);多糖低聚糖(寡糖);多糖(二)苯丙素类苯丙素类 苯丙酸苯丙酸 香豆素(简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类)香豆素(简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类)木脂素木脂素(二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、(二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、四氢呋喃
9、、四氢呋喃、马并马并双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂素);新木脂素;降木脂素,杂类木脂素素);新木脂素;降木脂素,杂类木脂素(三)醌类醌类 苯醌;萘醌;菲醌;蒽醌苯醌;萘醌;菲醌;蒽醌 蒽醌(大黄素型、茜草素型)蒽酚蒽酮衍生物,二蒽醌(大黄素型、茜草素型)蒽酚蒽酮衍生物,二蒽酮类衍生物蒽酮类衍生物(四)黄酮类(黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄黄酮类(黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷-3-醇、黄烷醇、黄
10、烷-3、4-二醇等)二醇等)(五)萜类萜类 单贴(链状、单环、双环、三环、罩酚酮、环烯醚单贴(链状、单环、双环、三环、罩酚酮、环烯醚萜等)萜等)倍半萜;二萜;二倍半萜,三萜,四萜等倍半萜;二萜;二倍半萜,三萜,四萜等(六)三萜三萜 四环三萜四环三萜(达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型、楝烷型)、楝烷型)302726252423222120191817161514131211109876543212928L La an no os st ta an ne es sH HH HH H30272625242322212019181
11、7161514131211109876543212928TirucallanesTirucallanesH HH HH H302726252423222120191817161514131211109876543212928CycloartanesCycloartanesH HH HHHHdammaraneH HH HH HH HCucurbitanesCucurbitanes2829123456789101112131415161718192021222324252627308H HH HH H9MeliacanesMeliacanes 五环三萜五环三萜(齐墩果烷型(齐墩果烷型(Oleana
12、nes)、乌、乌苏烷型(苏烷型(Ursanes)、羽扇豆烷型、羽扇豆烷型(Lupanes)、木栓烷型(、木栓烷型(Friedelanes)O Ol le ea an na an ne es s302928272625242322212019181716151413121110987654321H HH HH HH HH HH HH HH H123456789101112131415161718192021222324252627282930U Ur rs sa an ne es sL Lu up pa an ne es s3029282726252423222120191871H HH HH
13、HH HH HH HH H232425262728FriedelanesFriedelanes(七)甾体及其苷类 强心苷(甲、乙型强心苷)R RO OH HH HO OH HO OO O2122232420R RO OH HH HO OH HO OO O232220甲型甲型乙型乙型 甾体皂苷(螺甾烷醇螺甾烷醇Spirostanols:C25为为S构型、异螺构型、异螺甾烷醇甾烷醇Isospirostanols:C25为为R构型、呋甾烷醇类构型、呋甾烷醇类furostanols:F环为开链式、变形螺甾烷醇类(环为开链式、变形螺甾烷醇类(pseudo-spirostanols):):F环四环四 氢呋
14、喃环氢呋喃环)O OO OH HO O1013172220262527螺甾烷醇螺甾烷醇O OO OH HO O异螺甾烷醇异螺甾烷醇25O OH HO OO OH HO OH H252726呋甾烷醇呋甾烷醇O OH HO OO OC CH H2 2O OH H252627变形螺甾烷醇变形螺甾烷醇(八)生物碱(有生物碱(有25种类型,种类型,常见氮杂环类生常见氮杂环类生物碱基本母核类型:物碱基本母核类型:)NHNHNNHNNNH吡咯吡咯pyrrole 四氢吡咯四氢吡咯 咪唑咪唑 吡咯里西啶吡咯里西啶 吲哚里西啶吲哚里西啶 吲哚吲哚 NNNNHHCH3NNNNNH蒎啶蒎啶 吡啶吡啶 吡嗪吡嗪 莨菪烷
15、莨菪烷 喹喏里西啶喹喏里西啶 嘌呤类嘌呤类 NHNNNONN噻嗪类噻嗪类 丫啶酮类丫啶酮类 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 NN吗啡烷类吗啡烷类 苄基异喹啉苄基异喹啉 原小檗碱型原小檗碱型 小檗碱型小檗碱型 NN 黄酮类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物黄酮类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物碱类结构式为重点,应记住。碱类结构式为重点,应记住。如:请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、如:请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类型三萜的母核结构型三萜的母核结构四、天然药物化学成分在提取过程四、天然药物化学成分在提取过程的状态及溶剂选择的状态
16、及溶剂选择 溶剂选择的依据:溶剂选择的依据:“相似者相溶相似者相溶”常见溶剂的极性常见溶剂的极性:水水(H2O)甲醇甲醇(MeOH)乙醇乙醇(EtOH)丙酮(丙酮(Me2CO)正丁醇)正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯乙酸乙酯(EtOAc)乙醚乙醚(Et2O)氯仿氯仿(CHCl3)CH2Cl2 苯(苯(C6H6)四氯化碳四氯化碳(CCl4)正己烷正己烷石油醚石油醚 水类还包括酸水、碱水;水类还包括酸水、碱水;亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮;亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮;苷类:醇、水提(杀酶)苷类:醇、水提(杀酶)苷元:有机溶剂(利用酶)苷元:有机溶剂(利用酶)苯丙素类:原形态(有机溶剂)
17、;成盐(水、苯丙素类:原形态(有机溶剂);成盐(水、弱碱水提)弱碱水提)醌类:原形态(有机溶剂);成盐(水、碱醌类:原形态(有机溶剂);成盐(水、碱水提)水提)黄酮类:原形态(有机溶剂);成盐(水、黄酮类:原形态(有机溶剂);成盐(水、碱水提)碱水提)萜类:原形态(有机溶剂);成苷(水提)萜类:原形态(有机溶剂);成苷(水提)挥发油:有机溶剂、水蒸气蒸馏挥发油:有机溶剂、水蒸气蒸馏 三萜皂苷:中药有效成分,提苷(醇、水提)三萜皂苷:中药有效成分,提苷(醇、水提)甾体皂苷:提苷元酶解后有机溶剂提甾体皂苷:提苷元酶解后有机溶剂提 生物碱:水或酸水(醇、酸水;碱化)生物碱:水或酸水(醇、酸水;碱化)
18、-有机有机溶剂提溶剂提 溶剂法的分类:溶剂法的分类:浸渍法、浸渍法、渗漉法、煎煮法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、超临界流体回流提取法、连续回流提取法、超临界流体萃取、超声波提取技术等萃取、超声波提取技术等 特殊成分的提取:特殊成分的提取:水蒸气蒸馏法(挥发油等)水蒸气蒸馏法(挥发油等)升华法(樟脑、咖啡因等)升华法(樟脑、咖啡因等)五、分离与精制五、分离与精制(一)根据物质溶解度差别进行分离(一)根据物质溶解度差别进行分离1、利用温度不同引起溶解度的改变:、利用温度不同引起溶解度的改变:结晶法和重结晶结晶法和重结晶 2、改变溶剂极性分离(醇改变溶剂极性分离(醇/水法、水水法、水
19、/醇法)醇法)3、酸碱沉淀法、酸碱沉淀法 4、专属试剂沉淀法、专属试剂沉淀法(二)根据物质在两相中的分配比不同进行(二)根据物质在两相中的分配比不同进行分离(萃取法、分离(萃取法、pH梯度萃取法、逆流分溶梯度萃取法、逆流分溶法、液法、液-液萃取与纸色谱、液液萃取与纸色谱、液-液分配柱色谱、液分配柱色谱、液滴逆流色谱、高速逆流色谱液滴逆流色谱、高速逆流色谱)纸色谱中的固定相是什么?纸色谱中的固定相是什么?(三)根据物质吸附性差别进行分离(硅胶、氧化(三)根据物质吸附性差别进行分离(硅胶、氧化铝柱色谱、铝柱色谱、活性炭、活性炭、聚酰胺柱色谱、聚酰胺柱色谱、大孔吸附树脂大孔吸附树脂等)等)基团极性规
20、律(基团极性规律(P28表表1-3)溶剂的极性大小可据介电常数的大小判定溶剂的极性大小可据介电常数的大小判定P29表表1-5 极性吸附剂(硅胶、氧化铝)特点:极性吸附剂(硅胶、氧化铝)特点:1.对极性物质亲和力强,极性强的溶质优先吸附对极性物质亲和力强,极性强的溶质优先吸附 2.溶剂极性弱,吸附剂对溶质表现出强的吸附力,溶剂极性弱,吸附剂对溶质表现出强的吸附力,溶剂极性增强,吸附剂对溶质的吸附力减弱溶剂极性增强,吸附剂对溶质的吸附力减弱 3.溶质被即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极溶质被即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强的溶剂,又可被后者置换洗脱下来。性较强的溶剂,又可被后者置换洗脱
21、下来。4.非极性吸附剂(如活性炭则相反)非极性吸附剂(如活性炭则相反)硅胶、氧化铝柱色谱:二者均为最常用的硅胶、氧化铝柱色谱:二者均为最常用的 吸附剂。吸附剂。硅胶是一种硅胶是一种中等极性的中等极性的酸性吸附剂,适用酸性吸附剂,适用于中性或酸性成分的层析。于中性或酸性成分的层析。氧化铝有弱碱性,氧化铝有弱碱性,主要用于碱性或中性亲主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离,如生物碱、甾体、萜类等脂性成分的分离,如生物碱、甾体、萜类等成分;成分;对于生物碱类的分离颇为理想。但是对于生物碱类的分离颇为理想。但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酸、内酯等类碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。型的
22、化合物分离。请将化合物请将化合物A、B与与TLC中的中的1、2对应:对应:NAcOHOAcOOHNAcOHOAcOOH.HClAB12SiO2 GF 254 板板CHCl3:MeOH 95:5改良碘化铋钾试改良碘化铋钾试剂喷雾剂喷雾 吸附柱色谱用于物质分离的注意事项吸附柱色谱用于物质分离的注意事项 1.吸附剂的用量一般为试样量的吸附剂的用量一般为试样量的30-60倍,倍,试样极性小、难以分离者,可提高至试样极性小、难以分离者,可提高至100-200倍。吸附剂细的颗粒,分离效果好。倍。吸附剂细的颗粒,分离效果好。2.硅胶、氧化铝吸附柱色谱,应尽可能选硅胶、氧化铝吸附柱色谱,应尽可能选用极性小的溶
23、剂装柱和溶解试样,以利试用极性小的溶剂装柱和溶解试样,以利试样在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。如试样在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。如试样在所选溶剂中不溶,可加极性较大溶剂样在所选溶剂中不溶,可加极性较大溶剂溶解后,再用吸附剂吸收拌匀,溶解后,再用吸附剂吸收拌匀,60 加热加热挥尽溶剂,干燥研粉后再上柱。挥尽溶剂,干燥研粉后再上柱。3.洗脱用溶剂的极性宜逐步增加,但跳跃不洗脱用溶剂的极性宜逐步增加,但跳跃不能太大。混合溶剂中强极性溶剂的影响较大,能太大。混合溶剂中强极性溶剂的影响较大,不可随意将记性差别很大的两种溶剂混合在不可随意将记性差别很大的两种溶剂混合在一起使用。一起使用。4.为避免发生化学
24、吸附,酸性物质宜用硅胶、为避免发生化学吸附,酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝进行分离。分离酸性碱性物质宜用氧化铝进行分离。分离酸性(碱性)物质时,洗脱溶剂中可加入适量乙(碱性)物质时,洗脱溶剂中可加入适量乙酸(氨、吡啶、二乙胺),以防止拖尾、促酸(氨、吡啶、二乙胺),以防止拖尾、促进分离。进分离。5.吸附柱色谱也可用加压方式进行,溶剂系吸附柱色谱也可用加压方式进行,溶剂系统可通过统可通过TLC进行筛选,一般进行筛选,一般TLC的的Rf为为0.2-0.3时为柱色谱分离该组分的最佳溶剂系时为柱色谱分离该组分的最佳溶剂系统统 聚酰胺柱色谱:聚酰胺柱色谱:其与化合物间主要为氢键吸其与化合物间主要为
25、氢键吸附。附。主要用于酚类、醌类如蒽醌类、黄酮类、主要用于酚类、醌类如蒽醌类、黄酮类、鞣质类等成分的分离。鞣质类等成分的分离。聚酰胺为高分子聚合物,不溶于水及常用有聚酰胺为高分子聚合物,不溶于水及常用有机溶剂,対碱稳定,对酸不稳定。机溶剂,対碱稳定,对酸不稳定。吸附原理:酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物吸附原理:酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基,酰胺键上游离胺基与醌类、脂肪的酚羟基,酰胺键上游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。聚酰胺在含水溶剂中对一般化合物的吸附聚酰胺在含水溶剂中对一般化合物的吸附的规律:的规律:1.化合物中能形成氢键的基
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