天然药物化学绪论.pptx

邹冈院士在国际上率邹冈院士在国际上率先发现先发现吗啡吗啡 在人脑在人脑内的镇痛作用部位，内的镇痛作用部位，这一成就被国际学术这一成就被国际学术界誉为吗啡作用机理界誉为吗啡作用机理研究的里程碑。研究的里程碑。该药是从我国特有植物千该药是从我国特有植物千层塔中提取的一种生物碱，层塔中提取的一种生物碱，其治疗和安全性均好于上其治疗和安全性均好于上世纪世纪90年代以来，在美国年代以来，在美国上市的抗老年痴呆药物，上市的抗老年痴呆药物，受到国际上的高度重视。受到国际上的高度重视。抗早老性痴呆药物石杉碱甲抗早老性痴呆药物石杉碱甲我国第一个被国际公认的首创新药我国第一个被国际公认的首创新药抗疟药蒿甲醚，抗疟药蒿甲醚，被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾和脑型疟疾的首被世界卫生组织列为治疗凶险型疟疾和脑型疟疾的首选药品，选药品，19951995年列入世界药典，现已出口到全球几十年列入世界药典，现已出口到全球几十个国家。个国家。黄黄花花蒿蒿 治疗冠心病、心绞痛的现代中药治疗冠心病、心绞痛的现代中药丹参多酚酸盐及其注丹参多酚酸盐及其注射用丹参多酚酸盐，于射用丹参多酚酸盐，于2005年年5月月25日经国家日经国家SFDA批准获批准获取新药证书和生产批文。取新药证书和生产批文。丹丹参参第一章第一章 总总 论论一、天然药物化学的内涵一、天然药物化学的内涵 （一）定义（一）定义 （二）主要内容（二）主要内容 （三）相关概念（三）相关概念 （四）相关的术语（四）相关的术语 （五）相关课程（五）相关课程 （六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位二、天然药化的研究对象及其任务二、天然药化的研究对象及其任务 （一）主要研究对象（一）主要研究对象 （二）主要研究任务（二）主要研究任务三、天然药化发展简史三、天然药化发展简史 （一）国际发展史（一）国际发展史 （二）国内发展史（二）国内发展史四、天然药化研究发展趋势四、天然药化研究发展趋势 （一）（一）化学结构研究的发展化学结构研究的发展 （二）（二）研究领域的重大转变研究领域的重大转变 （三）（三）组织培养组织培养 （四）（四）注重结构改造和仿生合成注重结构改造和仿生合成五、五、天然药物化学天然药物化学的学习方法的学习方法第一节第一节 绪论绪论一、天然药物化学的内涵一、天然药物化学的内涵（一）定义（一）定义 天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天天然药物化学是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。然药物中化学成分的一门学科。化学理论和方法化学理论和方法 化学理论是基础化学理论是基础 物理学方法物理学方法 有机化合物波谱学有机化合物波谱学（二）主要内容（二）主要内容主要化学主要化学成分类型成分类型研究二次代谢产物研究二次代谢产物结构特征结构特征理化性质理化性质提取分离提取分离结构测定结构测定生物合成生物合成1.中草药成分化学中草药成分化学（Chemistry of Constituents of Chinese Traditional and Herbal Drugs）中中草草药药中中 药药（三级标准收载）（三级标准收载）草草 药药（地方、民间习用（地方、民间习用）植物药植物药动物药动物药矿物药矿物药海洋生物海洋生物微生物微生物天然天然药物药物（三）相关概念（三）相关概念植植物物化化学学与农、与农、工、工、林、牧有关林、牧有关（国计民生）（国计民生）与医药有关与医药有关（生物活性成分）（生物活性成分）一次代谢产物一次代谢产物二次代谢产物二次代谢产物中草药成分化学中草药成分化学天然药物化学天然药物化学植物药品化学植物药品化学植物生物化学植物生物化学2.植物化学植物化学（Phytochemistry）(三三)相关联的概念相关联的概念3.天然产物化学天然产物化学（Chemistry of Natural Products)(IUPAC)4.天然有机化学天然有机化学 (Chemistry of Natural Organic Compounds)2.有效部位有效部位（Active Extracts）指具有生物活性的有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。指具有生物活性的有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。3.无效成分无效成分（Anactive Constituents）指与有效成分共存的其它成分指与有效成分共存的其它成分 4.杂杂 质质 【注释：辩证理解上述术语的相互关系。注释：辩证理解上述术语的相互关系。】小蘗碱小蘗碱（Berberine）(四四)相关的术语相关的术语1.有效成分有效成分（Active Constituents）单体化合物：单体化合物：1）能用分子式和结构式表示能用分子式和结构式表示 2）具有一定的理化常数具有一定的理化常数 3）具有生物活性具有生物活性（五）相关课程（五）相关课程 1.有机化学有机化学/无机化学无机化学 2.分析化学（有机分析分析化学（有机分析/仪器分析）仪器分析）3.生药学生药学/药用植物学药用植物学 4.有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析 5.其他学科其他学科 【*注意：各门学科的相关性注意：各门学科的相关性】*据据1981年统计，建国以来研制新药年统计，建国以来研制新药104种，其中来自植种，其中来自植物、动物有效成分及改构共物、动物有效成分及改构共61种，占种，占58.6%。可卡因可卡因(Cocaine)普鲁卡因普鲁卡因(Procaine)（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位1.寻找新药或活性先导化合物寻找新药或活性先导化合物 2.整理、发掘祖国医药学宝库整理、发掘祖国医药学宝库 生物活性成分或指标性成分生物活性成分或指标性成分 防病治病原理的探防病治病原理的探索、新资源的开发和利用、合理采集、妥善贮藏、合理炮炙、索、新资源的开发和利用、合理采集、妥善贮藏、合理炮炙、剂型改进、真伪鉴别、质量控制剂型改进、真伪鉴别、质量控制 3.植物化学分类学的研究植物化学分类学的研究 利用植物的亲缘相关性利用植物的亲缘相关性 改变传统的形态分类方法改变传统的形态分类方法 4.发展和丰富天然有机化学理论发展和丰富天然有机化学理论二、天然药化的研究对象及其任务二、天然药化的研究对象及其任务（一）主要研究对象（一）主要研究对象1.植物药植物药2.民族药民族药3.海洋生物海洋生物4.微生物微生物世界范围世界范围中中 国国陕陕 西西藏、蒙、维药藏、蒙、维药.等约有等约有1500余种余种曾毓麟主编：曾毓麟主编：中国民族药志中国民族药志 1.创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成）创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成）抗肿瘤药物抗肿瘤药物 心脑血管药物心脑血管药物 糖尿病药物糖尿病药物 爱滋病药物爱滋病药物 抗病毒药物抗病毒药物 老年性疾病药物老年性疾病药物 免疫调节药物免疫调节药物 计划生育药物计划生育药物 急性热病类药物急性热病类药物 2.功能性食品用及相关产品功能性食品用及相关产品 功能食品功能食品 天然色素天然色素 香料香料 美容化粧品美容化粧品 3.中药现代化的研究中药现代化的研究 1)中药资源的开发利用及其品质评价的研究（包括仿生）中药资源的开发利用及其品质评价的研究（包括仿生）2)复方中药活性物质及其作用机理的研究复方中药活性物质及其作用机理的研究 3)中药材规范化种植（中药材规范化种植（GAP）研究）研究 4)中药标准提取物及质量标准的研究中药标准提取物及质量标准的研究（二）主要研究任务（二）主要研究任务三、天然药化发展简史三、天然药化发展简史古代发达与文明的发祥地古代发达与文明的发祥地尼罗河尼罗河Nile底格里斯底格里斯-幼发拉底河幼发拉底河印度河印度河Indus Tigris-Euphrates黄河黄河 Yellow River 国际发展史国际发展史1.天然药物化学的建立与形成天然药物化学的建立与形成1769 1769 酒石酸酒石酸(酒石酒石)1975 1975 苯甲酸苯甲酸(安息香安息香)1778 1778 乳酸乳酸(酸乳酸乳)1785 1785 苹果酸苹果酸(苹果苹果)1773 1773 尿素尿素 (脲脲)席勒席勒 (K.W.Sheller)柏格曼柏格曼 (Bargmann)(Bargmann)1822 1822 瑞香苷瑞香苷1830 1830 苦杏仁苷苦杏仁苷卢勒卢勒 (Rouelle)(Rouelle)1776 1776 尿酸尿酸 (脲脲)1803 1806吗啡吗啡(鸦片鸦片)德罗逊德罗逊 (Derosen)斯托勒斯托勒 (Sertrner)1818 1818 士的宁碱士的宁碱1820 1820 咖啡因咖啡因1820 1820 喹宁喹宁1828 1828 尼古丁尼古丁1831 1831 阿托品阿托品1833 1833 乌头碱乌头碱morphine 2.天然有机合成化学的建立与发展天然有机合成化学的建立与发展 1）“生命力生命力”学说的提出学说的提出 2）有机化合物的合成）有机化合物的合成 2KOCN +(NH4)2SO4 K2SO4 +2NH4OCNNH4OCN H2NCONH2氰酸钾氰酸钾硫酸铵硫酸铵氰酸铵氰酸铵 此后，此后，德国化学家科尔贝德国化学家科尔贝(Kolbe)又合成了又合成了醋酸醋酸。由此促进了有机合成化学的发展。由此促进了有机合成化学的发展。3.天然药物化学的兴衰天然药物化学的兴衰 1）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究 二十世纪：二十世纪：三十年代三十年代 磺胺药磺胺药(1935)、维生素问世、维生素问世 四十年代四十年代 盘尼西林的使用盘尼西林的使用 五十年代五十年代 形成了新药上市的黄金时代形成了新药上市的黄金时代 2 2）药害震惊全球）药害震惊全球Thalidomide西德西德19561956年出售镇静药年出售镇静药“反应停反应停”肽胺哌啶酮肽胺哌啶酮到到19621962年就引起数千例年就引起数千例畸胎。畸胎。利血平利血平 (Reserpine)长春碱长春碱 (Vinblastine)长春新碱长春新碱 (Vincristine)3 3）大规模寻找天然活性物质）大规模寻找天然活性物质美登木碱美登木碱 (Maytansine)紫杉醇紫杉醇 (Taxol)（二）国内发展史（二）国内发展史 1.1.古代古代“本草化学本草化学”的实践经验和发现阶段的实践经验和发现阶段 1 1）冶金的实践）冶金的实践 古代的古代的“冶金术冶金术”、“炼丹术炼丹术”、“点金术点金术”创造创造了许多实验方法，开拓了化学研究途径。了许多实验方法，开拓了化学研究途径。宋应星著：宋应星著：天工开物天工开物记载有锌的冶炼和记载有锌的冶炼和氧化锌的制备。氧化锌的制备。(1637(1637年年)我国明确记载锌的我国明确记载锌的冶炼，其后经印度传冶炼，其后经印度传至西欧。至西欧。李时珍李时珍(1518-1592)本草纲目本草纲目记载：记载：轻粉轻粉由汞由汞(Hg)、白砂白砂KH(SO4)2、食盐、食盐(NaCl)配伍，经升华而得。这配伍，经升华而得。这是一个伟大的化学实践。是一个伟大的化学实践。6Hg+2KH(SO4)2+6NaCl+2O2 K2SO4+3Na2SO4+3Hg2Cl22）炼丹与无机合成药物的实践）炼丹与无机合成药物的实践世界上最早的无机合成化学药物：世界上最早的无机合成化学药物：水银水银(Hg)、升丹、升丹(HgO)、朱砂、朱砂(HgS)、轻粉轻粉(Hg2Cl2)3）炼丹术与升华药物的实践发现炼丹术与升华药物的实践发现李时珍李时珍(1518-1592)本草纲目本草纲目详细记载樟脑有关提详细记载樟脑有关提炼和升华精制的操作。炼和升华精制的操作。洪遵洪遵 (1176年)经验方经验方“樟脑樟脑”始见于始见于经验方经验方，由马可波罗带到西方由马可波罗带到西方。明弘治明弘治(1505年)本草品汇精要本草品汇精要有樟脑记载。有樟脑记载。欧洲欧洲18世纪世纪 下半叶下半叶才提出樟脑纯品。才提出樟脑纯品。4）汞齐法技术的实践）汞齐法技术的实践 汞齐法汞齐法曾用为冶金术。曾用为冶金术。“银银”在在名医别录名医别录中被列为中品，用作镇惊剂。中被列为中品，用作镇惊剂。“银膏银膏”是是“用白锡和银铂及水合成之，凝硬如用白锡和银铂及水合成之，凝硬如“银银”，用于，用于 “补牙齿缺落补牙齿缺落”。至今仍沿用于补牙。至今仍沿用于补牙。李时珍李时珍(1518-1592)本草纲目本草纲目记载着记载着唐本唐本草草的制银屑法：的制银屑法：“银铂以水银消之为泥，合硝石及盐为粉，烧银铂以水银消之为泥，合硝石及盐为粉，烧出水银，淘去盐石，为粉及细出水银，淘去盐石，为粉及细”。神农本草经神农本草经：硝石列为上品，硫磺列为中品药。硝石列为上品，硫磺列为中品药。本草纲目本草纲目：黑火药能治黑火药能治“疮癣杀虫、辟淫气湿变疮癣杀虫、辟淫气湿变”。5）黑火药的配伍实践）黑火药的配伍实践“黑火药黑火药”配方：配方：主要组成为硝石主要组成为硝石(KNO3)、硫磺、硫磺(S)、木炭木炭(C)三者的粉末混合物。三者的粉末混合物。产生爆炸的原因：产生爆炸的原因：2KNO3 3CS N2 +3CO2 +K2S 1694卡卡 商周商周(前前256 前前1766)酿酒业十分成盛行酿酒业十分成盛行6）酶解、酸解、碱解及氧化制品的实践）酶解、酸解、碱解及氧化制品的实践诗经诗经(前前476776年年)记载有纤维记载有纤维(纸原料纸原料)、油脂、饴糖的文字、油脂、饴糖的文字齐民要术齐民要术(五世纪五世纪)用用“百药煎百药煎”制革，它是由五倍子等粗末经制革，它是由五倍子等粗末经曲曲发酵制得的没食子酸。发酵制得的没食子酸。发酵法制备没食子酸。近代可用各种没食子发酵法制备没食子酸。近代可用各种没食子酸鞣质资源生产没食子酸酸鞣质资源生产没食子酸。改正日本药局方注释改正日本药局方注释(第六版第六版)(1953年年)记载：记载：“看药上长起长霜，药则已成矣看药上长起长霜，药则已成矣”。本草纲目本草纲目(1518-1592)记载有从马蓝、蓼蓝、菘蓝、木蓝植物，记载有从马蓝、蓼蓝、菘蓝、木蓝植物，经酶、酸、碱水解下制备青黛的制备方法。经酶、酸、碱水解下制备青黛的制备方法。圣惠方圣惠方(932992年年)在在“射网射网”的制备下记载：取新鲜草乌汁，经沉淀，过滤，的制备下记载：取新鲜草乌汁，经沉淀，过滤，清液置碗中日晒蒸发，至瓶口现清液置碗中日晒蒸发，至瓶口现“黑砂点子黑砂点子”；再放炉内低温蒸发，；再放炉内低温蒸发，直到下层为稠膏，上层现白如砂糖状的结晶。此种直到下层为稠膏，上层现白如砂糖状的结晶。此种“砂糖样砂糖样”物质，物质，上箭最快，到身数步即死上箭最快，到身数步即死”。这种极毒的砂糖样结晶即这种极毒的砂糖样结晶即乌头碱乌头碱，在欧洲，在欧洲1833年提出，年提出，1860年才制得结晶。年才制得结晶。提取分离纯化方法制取纯成分的实践提取分离纯化方法制取纯成分的实践煎熬、溶解、过滤、浓缩、结晶等操作煎熬、溶解、过滤、浓缩、结晶等操作。本草纲目拾遗本草纲目拾遗(1765年年)本草纲目本草纲目(1518-1592)我国外藉院士、英国学者我国外藉院士、英国学者李约瑟李约瑟在其巨著在其巨著中国科学中国科学技术史技术史中写道：中写道：“现代人之所以更为优秀，是因为他们发现了印刷术、黑现代人之所以更为优秀，是因为他们发现了印刷术、黑火药、和磁罗盘，我们把它归功于中国人。要是没有这种贡火药、和磁罗盘，我们把它归功于中国人。要是没有这种贡献，就不可能有我们西方文明的整个发现历程。献，就不可能有我们西方文明的整个发现历程。”“在欧洲十六世纪帕拉尔在欧洲十六世纪帕拉尔(Paracelsus,14931541)将水将水银、锑、铋等矿物作药物银、锑、铋等矿物作药物(原来公认草药原来公认草药)的时候，的时候，存在着很存在着很大的争议，而中国在那时已使用矿物药有许多世纪。大的争议，而中国在那时已使用矿物药有许多世纪。”“中国药物化学从中国药物化学从11世纪到世纪到17世纪处于一个灿烂的时期。世纪处于一个灿烂的时期。”国外学者的评价：国外学者的评价：（二）国内发展史（二）国内发展史 1.近代天然药物化学的引进和创建阶段近代天然药物化学的引进和创建阶段 1)二十年代二十年代 麻黄碱、闹羊花、莽草、延胡索等。麻黄碱、闹羊花、莽草、延胡索等。2)三十年代三十年代 进行了中药延胡索、防己、贝母、陈皮、细辛、钩延胡索、防己、贝母、陈皮、细辛、钩 吻、洋金花、吻、洋金花、除虫菊、雷公藤、三七、广地龙、柴胡除虫菊、雷公藤、三七、广地龙、柴胡中 成分的分离工作。延胡索乙素延胡索乙素粉防己碱粉防己碱 R=CH3防己诺林碱防己诺林碱 R=OHORONH3COCH3OCH3NOCH3OH3CHHH3CONH3COOCH3OCH3 3)四十年代四十年代 主要研究了常山的抗疟有效成分，定出了常山生物碱的分主要研究了常山的抗疟有效成分，定出了常山生物碱的分子式、母核，并和国外学者共同研究取得一定成绩。另对羊角子式、母核，并和国外学者共同研究取得一定成绩。另对羊角拗。远志、前胡、丹参。射干、使君子等也做了许多工作。拗。远志、前胡、丹参。射干、使君子等也做了许多工作。2.现代天然药物化学的建立和发展阶段现代天然药物化学的建立和发展阶段 1）特色天然化学药物）特色天然化学药物 如青蒿素、三尖杉酯碱、山茛菪如青蒿素、三尖杉酯碱、山茛菪碱、天麻素、靛玉红、齐墩果酸、丁公藤碱碱、天麻素、靛玉红、齐墩果酸、丁公藤碱II、高乌头碱、石、高乌头碱、石杉碱甲、川芎嗪等。杉碱甲、川芎嗪等。2）改构药物）改构药物 如抗痫灵、常咯啉、联苯双酯等。如抗痫灵、常咯啉、联苯双酯等。3）合成药物）合成药物 如黄连素、延胡索乙素、山茛菪碱、天麻如黄连素、延胡索乙素、山茛菪碱、天麻素、咖啡因、靛玉红、川芎嗪、大蒜新素、罂粟碱等。素、咖啡因、靛玉红、川芎嗪、大蒜新素、罂粟碱等。天然药物化学家第一代（第一代（30-40年代）年代）赵承嘏赵承嘏 黄鸣龙黄鸣龙 庄长恭庄长恭 高怡生高怡生第二代（第二代（50-60年代）年代）朱子清朱子清 林启寿林启寿 邢其毅邢其毅 梁晓天梁晓天 黄黄 量量 姜达衢姜达衢 周维善周维善 王宪楷王宪楷 赵守训赵守训 第三代（第三代（70-80年代）年代）徐任生徐任生 姚新生姚新生 于德泉于德泉 周周 俊俊 孙南君孙南君 陈耀祖陈耀祖 贾忠健贾忠健 陈延庸陈延庸 张如意张如意 潘德济潘德济 陈英杰陈英杰 闵知大闵知大 第四代（第四代（80-90年代）年代）陈仲良陈仲良 孙汉董孙汉董 吴厚民吴厚民 王锋鹏王锋鹏 四、天然药化研究发展趋势四、天然药化研究发展趋势(一一)化学结构研究化学结构研究 1.快速快速morphine发发 现现确确 定定 结结 构构人工合成证实人工合成证实Reserpine提取分离提取分离:1803-1806提出结构提出结构:1925合成证实合成证实:19521952-19562.微量微量生物碱生物碱 (Alkaloids)1803-1952 950 950 1952-1962 1107 2057 1962-1972 3443 5500 1972-1987 4500 10000莲心碱莲心碱 (Liensinine)(一一)化学结构研究化学结构研究3.准确准确经典化学方法经典化学方法现代波谱方法现代波谱方法50年代年代 I R60年代年代 1H-NMR70年代年代 13C-NMR80年代年代 2D-NMR MS X-ray四、天然药化研究发展趋势四、天然药化研究发展趋势(二二)研究的重大转变研究的重大转变病理模型病理模型动物模型动物模型离休气管离休气管分子水平分子水平酶酶 水水 平平血清药理血清药理粗总皂苷粗总皂苷:天天 然然 4.1%组织培养组织培养 21%薯蓣皂苷元薯蓣皂苷元:天天 然然 1.5%组织培养组织培养 2.5%(四四)注重结构改造和仿生合成注重结构改造和仿生合成1)解决植物活性成分含量偏少解决植物活性成分含量偏少2)合理保护药用资源合理保护药用资源1.活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分2.由单纯化学转向生物活性成分研究由单纯化学转向生物活性成分研究3.由单味中药转向复方中药由单味中药转向复方中药4.生物活性检测转向分子水平生物活性检测转向分子水平(三三)组织培养组织培养五、学习五、学习天然药物化学天然药物化学方法方法（一）基本骨架类型及其结构特征（一）基本骨架类型及其结构特征（一）基本骨架类型及其结构特征（一）基本骨架类型及其结构特征 1.1.1.1.基本骨架基本骨架基本骨架基本骨架 2.2.2.2.主要活性化合物主要活性化合物主要活性化合物主要活性化合物（二）各类成分的理化性质（二）各类成分的理化性质（二）各类成分的理化性质（二）各类成分的理化性质 1.1.1.1.共性共性共性共性 1)1)1)1)鉴别反应鉴别反应鉴别反应鉴别反应 (1)(1)(1)(1)沉淀反应沉淀反应沉淀反应沉淀反应 (2)(2)(2)(2)显色反应显色反应显色反应显色反应 2)2)2)2)溶解性溶解性溶解性溶解性 3)3)3)3)酸碱性酸碱性酸碱性酸碱性 2.2.2.2.特性特性特性特性（三）各类成分的提取分离方法（三）各类成分的提取分离方法（三）各类成分的提取分离方法（三）各类成分的提取分离方法 1.1.1.1.利用不同溶解度利用不同溶解度利用不同溶解度利用不同溶解度 2.2.2.2.利用不同酸碱性利用不同酸碱性利用不同酸碱性利用不同酸碱性 3.3.3.3.利用层析分离法利用层析分离法利用层析分离法利用层析分离法（四）各类成分的结构测定方法（四）各类成分的结构测定方法（四）各类成分的结构测定方法（四）各类成分的结构测定方法 1.1.1.1.各类成分的主要化学反应各类成分的主要化学反应各类成分的主要化学反应各类成分的主要化学反应 2.2.2.2.主要成分的波谱特征主要成分的波谱特征主要成分的波谱特征主要成分的波谱特征理理理理论论论论和和和和实实实实践践践践并并并并重重重重特别注意特别注意特别注意特别注意第二节第二节 提取分离方法提取分离方法一、概述一、概述一、概述一、概述 (一一)中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 (二二二二)提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取 (一一一一)常用提取方法常用提取方法常用提取方法常用提取方法 (二二二二)溶剂提取法溶剂提取法溶剂提取法溶剂提取法三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制 (一一一一)根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离 (二二二二)根据物质分配系数差异进行分离根据物质分配系数差异进行分离根据物质分配系数差异进行分离根据物质分配系数差异进行分离 (三三三三)根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离 (四四四四)根据物质分子大小差异进行分离根据物质分子大小差异进行分离根据物质分子大小差异进行分离根据物质分子大小差异进行分离 (五五五五)根据物质解离程度差异进行分离根据物质解离程度差异进行分离根据物质解离程度差异进行分离根据物质解离程度差异进行分离四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点 (一一一一)光照的影响光照的影响光照的影响光照的影响 (二二)酸碱的影响酸碱的影响 (三三)温度的影响温度的影响 (四四)溶剂的影响溶剂的影响 (五五)层析的影响层析的影响一、概一、概 述述(一一)中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 1.同种植物含有多种结构类型的化学成分苦参苦参苦参苦参2.总成分含量少而种类多长春花长春花长春花长春花黄酮类黄酮类黄酮类黄酮类生物碱生物碱生物碱生物碱贝母贝母贝母贝母生物碱生物碱生物碱生物碱萜萜萜萜 类类类类甾醇类甾醇类甾醇类甾醇类3.有效成分含量低总生物碱含量总生物碱含量总生物碱含量总生物碱含量 1/1/千千千千分离生物碱单体分离生物碱单体分离生物碱单体分离生物碱单体 6868种种种种长春碱长春碱长春碱长春碱 3/3/万万万万长春新碱长春新碱长春新碱长春新碱 3/3/百万百万百万百万美登碱美登碱美登碱美登碱 2/2/千万千万千万千万一、概一、概 述述(二二二二)提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研提取分离前的文献调研 1.立题着眼点立题着眼点 1)为什么要立题为什么要立题 2)怎样做怎样做 2.了解前人的研究工作了解前人的研究工作 1)做过研究没有做过研究没有?2)研究的深度和广度研究的深度和广度 3.原植物的鉴定原植物的鉴定 1)原植物的拉丁学名原植物的拉丁学名 2)采集地点和时间采集地点和时间 3)药及部位药及部位 4)民间药用情况民间药用情况二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取(一一)常用提取方法常用提取方法 溶剂法、蒸馏法、升华法、压榨法压榨法压榨法溶剂法溶剂法蒸馏法蒸馏法原理：与水蒸气产生共沸点范围：挥发油升华法升华法原理：相似者相溶范围：所有化学成分原理：遇热挥发，遇冷凝固范围：游离蒽醌原理：机械挤压范围：新鲜药材、种籽植物油(二二)溶剂提取法溶剂提取法溶溶溶溶 剂剂剂剂溶点溶点介电常数介电常数(20 oC)溶解度溶解度溶剂溶剂/水水%水水/溶剂溶剂%石石石石 油油油油 醚醚醚醚环环环环 己己己己 烷烷烷烷30-12080.71.892.02苯苯苯苯乙乙乙乙 醚醚醚醚氯氯氯氯 仿仿仿仿醋酸乙酯醋酸乙酯醋酸乙酯醋酸乙酯正正正正 丁丁丁丁 醇醇醇醇 80 35 61 77 1182.294.344.816.02 17.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45 0.0631.4650.072 2.98 20.5丙丙丙丙 酮酮酮酮乙乙乙乙 醇醇醇醇甲甲甲甲 醇醇醇醇水水水水 56 78 65 100 20.7 24.3 32.6 80.4任意混合任意混合任意混合任意混合石油醚石油醚石油醚石油醚 环己烷环己烷环己烷环己烷 苯苯苯苯 氯仿氯仿氯仿氯仿 乙醚乙醚乙醚乙醚 乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯乙酸乙酯 丙酮丙酮丙酮丙酮 乙醇乙醇乙醇乙醇 甲醇甲醇甲醇甲醇 水水水水1.1.常用溶剂的性质常用溶剂的性质常用溶剂的性质常用溶剂的性质2.天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系 植物成分极性强弱植物成分极性强弱植物成分结构类型植物成分结构类型适于提取溶剂适于提取溶剂亲脂性强亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚石油醚亲脂性较强亲脂性较强游离生物碱、苷元、甾类、萜游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸类、某些有机酸乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等极性极性中偏小中偏小某些苷类某些苷类(如强心苷等如强心苷等)氯仿氯仿-乙醚乙醚(2:1)中中 等等某些苷类某些苷类(如黄酮苷类如黄酮苷类)乙酸乙酯乙酸乙酯中偏大中偏大某些苷类某些苷类(如蒽醌苷、皂苷等如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇正丁醇亲水性较强亲水性较强极性大的苷、糖类、氨基酸等极性大的苷、糖类、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇丙酮、乙醇、甲醇亲水性强亲水性强蛋白质、粘液汁、糖类、氨基蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类酸、无机盐、苷类水水溶剂提取法溶剂提取法 溶剂提取法溶剂提取法3 3.选择溶剂注意点选择溶剂注意点 1)对有效成分溶解度大对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小对杂质溶解度小 2)不与化学成分起化学变化不与化学成分起化学变化 3)经济、易得、使用安全经济、易得、使用安全4.4.常见溶剂提取工艺常见溶剂提取工艺 1)浸渍法浸渍法 2)渗滤法渗滤法 3)煎煮法煎煮法 4)热回流提取法热回流提取法影响提取效率影响提取效率的的 因因 素素 1)原料粉碎度原料粉碎度 2)提取时间提取时间 3)提取温度提取温度 4)设备条件设备条件三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制(一一一一)根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离根据物质溶解度差别进行分离 1.原理原理:相似者相溶相似者相溶 2.方法方法:1)重结晶法重结晶法 利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离 2)混合溶剂法混合溶剂法 H2O-EtOH、EtOH H2O、EtOH-Et2O 粗组份粗组份 少量易溶样品溶剂少量易溶样品溶剂样品溶液样品溶液 滴加难溶样品溶剂滴加难溶样品溶剂放置放置结晶结晶 3)pH调整法调整法4)沉淀法沉淀法样品样品 酸水液酸水液无机酸盐无机酸盐H2OH2S有机酸盐有机酸盐重金属硫化物重金属硫化物有机酸有机酸有机溶剂萃取有机溶剂萃取有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱生物碱(二二二二)根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离 1.原理原理:利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不 同达到分离同达到分离 2)分离因子（分离因子（b b值）与分离难易的关系值）与分离难易的关系K=CU/CLb b=KA/KBK值与萃取次数成反比，即值与萃取次数成反比，即K值越大，值越大，萃取次数越少，反之越多萃取次数越少，反之越多b b值越大，越易分离；值越大，越易分离；b 1b 1时，无法分离时，无法分离1)分配系数（分配系数（K值）与萃取次数的关系值）与萃取次数的关系B.Ka 与与 pKa 表示酸碱性化合物酸碱性强弱,而 pH 值变化则可改变化合的存在状态。(二二二二)根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离根据物质分配系数的不同进行分离3)酸碱度（酸碱度（pH值）对分配比的影响值）对分配比的影响A.A.游离型与解离型游离型与解离型 1.原理原理:物质物质 因素因素KapKapH 12亲脂溶剂亲脂溶剂亲水溶剂亲水溶剂酸性物质酸性物质越大越大越小越小游离型游离型解离型解离型游离型化游离型化合物分配合物分配比大比大解离型化解离型化合物分配合物分配比大比大碱性物质碱性物质越小越小越大越大解离型解离型游离型游离型(三三三三)根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离1.吸附层析的种类吸附层析的种类 2.物理吸附物理吸附 1）基本规律：）基本规律：“相似者易于吸附相似者易于吸附”2）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速 3）基本原理：吸附与解吸附的往复循环）基本原理：吸附与解吸附的往复循环 4）三要素三要素 吸附剂吸附剂、溶质、溶质(被分离物被分离物)、溶剂、溶剂物物 理理 吸吸 附附化化 学学 吸吸 附附半化学吸附半化学吸附 固固液吸附液吸附 吸附吸附再吸附再吸附解吸解吸再解吸再解吸直至分离直至分离吸附剂吸附剂溶溶 质质溶溶 剂剂强强弱弱强强强强中中弱弱弱弱中中中中极性吸附剂极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性也应越强。越强，洗脱剂的极性也应越强。非极性吸附剂非极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性越强，洗脱剂的极性越弱。越强，洗脱剂的极性越弱。2.物理吸附物理吸附 5）极性强弱的判断）极性强弱的判断(与功能基的种类、数目多少和排列方式有关与功能基的种类、数目多少和排列方式有关)(1)亲水性基团与极性成正比，亲脂性基团与极性成反比；亲水性基团与极性成正比，亲脂性基团与极性成反比；(2)游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性；游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性；6）溶剂的极性）溶剂的极性依据介电常数来决定依据介电常数来决定3.化学吸附化学吸附 1）基本特点：有选择性、不可逆吸附）基本特点：有选择性、不可逆吸附 2）基本原理：产生化学反应）基本原理：产生化学反应 (1)酸性物质与酸性物质与Al2O3发生化学反应发生化学反应 (2)碱性物质与硅胶发生化学反应碱性物质与硅胶发生化学反应 (3)Al2O3容易发生结构的异构化容易发生结构的异构化 3）应尽量避免）应尽量避免4.半化学吸附半化学吸附 全自动程序升温化学吸附仪 1）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间 2）基本原理：以氢键的形式产生吸附）基本原理：以氢键的形式产生吸附(三三三三)根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离(三三)根据物质吸附能力差异进行分离根据物质吸附能力差异进行分离聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理(三三)根据物质分子大小差异进行分离根据物质分子大小差异进行分离1.基本原理基本原理 利用分子筛的原理分离物质利用分子筛的原理分离物质 分子筛层析分子筛层析(molecular sieve filtration chromatography)排阻层析排阻层析(exclusion chromatography)凝胶过滤层析凝胶过滤层析(gel filtration chromatography)2.三要素三要素 载体载体(葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶)、溶质、溶质(被分离物被分离物)、洗脱剂、洗脱剂3.分离物质范围分离物质范围 糖苷类成分糖苷类成分(三三)根据物质解离程度差异进行分离根据物质解离程度差异进行分离1.基本原理基本原理 利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原理利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原理达到分离的方法。达到分离的方法。2.三要素三要素 固定相固定相(离子交换树脂离子交换树脂)、溶质、溶质(被分离物被分离物)、洗脱剂、洗脱剂3.分离物质范围分离物质范围 酸、碱类化合物酸、碱类化合物分配层析小结分配层析小结分配层析分配层析吸附层析吸附层析排阻层析排阻层析离子交换层析离子交换层析 原原 理理分配系数差异极性差异分子大小差异解离度差异要要素素溶溶 质质溶解度极性分子量酸碱性溶溶 剂剂固定相/流动相(互不相溶的液体;恒定不变)依溶质和吸附剂极性而变;可变,由小到大恒定(洗脱剂)恒定(氨基酸pH可变)(流动/交换)载载 体体吸附剂吸附剂(活性)*化学吸附固定相固定相(阴、阳树脂)相关因素相关因素K值、b因子pH值极性（活性）氢键（聚酰胺）交联度（分子大小）交联度（交换当量）应应 用用CC、TLC、PC、HPLCCC、TLCHPLCCCCC四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点(一一一一)光照的影响光照的影响光照的影响光照的影响1.酸的影响酸的影响 1)四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点(二二)酸碱的影响酸碱的影响2)2.碱的影响碱的影响(三三)温度的影响温度的影响 高温、高热会引起化合物的氧化、聚合、树脂化等结构变化，颜色加深。四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点(四四)溶剂的影响溶剂的影响(五五)层析的影响层析的影响 注意在 Al2O3 柱层析时可能引起被分离物的结构异构化、分子重排等到变化，得到的是次生产物，而不是原生产物。如：四、提取与分离中草药有效成分的注意点四、提取与分离中草药有效成分的注意点第三节第三节 天然产物结构研究法天然产物结构研究法一、化学结构研究的目的与意义一、化学结构研究的目的与意义二、结构研究步骤与方法二、结构研究步骤与方法 (一一)查阅文献查阅文献 (二二)化合物纯度的测定化合物纯度的测定 1.外观：晶型与色