中药化学总论.ppt

,中药化学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中药化学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,教材：,中药化学中国中医药出版社,学时安排：,总学时64学时，理论课42学时,实验课18学时，自学4学时,上课要求：,准时！安静！专心！做笔记！,考核,：,考试成绩占60%（,闭卷,/开卷/综述）平时和实验成绩占40%,中药化学 vs 中兽药,中兽药,：,我国传统兽医学的重要组成部分，已有两千多年的应用历史。（中医理论 动物）,研究中草药中具有增强免疫作用的,多糖类、有机酸类、生物碱类、苷类和挥发油,等成分，将其广泛的应用于畜禽的预防、治疗或作为饲料添加剂，可以代替抗生素。,中药化学,课程简介,课程定位：本课程是中药及其相关专业的一门专业基础课或专业课，它是在学习了有机、分析、药植等课程的基础上学习的。它又为学习药分、药理、生药、药剂、炮制等课程提供理论基础。,中药化学是研究,中药,中,化学成分,的,结构,、,理化性质,、,提取分离,、,结构测定,及,生物合成,等方面的理论知识与实践技能的应用科学。从微观上逐渐挖掘中药的化学成分与中药基本特性之间的相关性。,中药化学与植物化学、天然药物化学的,主要区别,：,是否运用了,中医药学理论,、,结合现代科学观点,，从微观上逐渐发掘中药的化学成分与中药基本特性间的相关性。,芳香性：醌、苯丙素、黄酮,非芳香性：糖、,萜,、,甾体,不含氮,含氮:,生物碱,天然药物主要来源：生物碱，萜，皂苷,课 程 主 要 内 容,总论,各论,提取,分离,结构测定,生物合成,绪论,天然药物,R&D,学习主线：,定义结构特征理化性质提取分离方法检识,结构测定,第一章 总 论,第一节 绪 论,一、中药化学的含义（学科性质）,：,一门结合,中医药基础理论和临床用药经验,，主要运用,现代物理和化学的手段,来研究,中药中化学成分,的一门学科。,二、中药化学研究的对象,中药化学成分-有效成分,三、研究的内容：,有效成分的：结构、理化性质、提取、分离、检识的基础理论和基本技能。,四、学习本课程的目的：,掌握中药的化学性质，保证临床用药的安全、有效,五、学习本课程的意义 P3,1、理论方面：,阐明,中药,的,有效物质,基础，为探索中药防治疾病的,原理,提供物质基础，促进,中药药性理论研究,的深入。,2、中医药现代化和产业化方面：,研制创新药物、改进中药制剂的剂型、建立完善合理的质量评价标准、提高中药疗效和质量。,3、知识的学习方面：,学习中药炮制、中药制剂及中药鉴定等的重要基础。,基本概念：,1,、单体：,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,（如生物碱、黄酮等）,2,、混合物：,多种成分混合在一起的,3,、有效成分：,具有,生物活性,、能起防病治病作用的化学成分,（包括了单体和有效部位）,4,、无效成分：,没有生物活性和防病治病作用的化学成分,（如糖类、蛋白质类、色素、淀粉等）是相对而言的。,5、有效部位,：,在中药化学中，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，称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。,6、有效部位群,：,含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。,7、一次代谢产物,：,也叫营养成分。指存在于生物体中的主要起营养作用的成分类型；如糖类、蛋白质、脂肪等。,8、二次代谢产物,：,也叫次生成分。指由一次代谢产物代谢所生成的物质，次生代谢是植物特有的代谢方式，次生成分是植物来源中药的主要有效成分。,第二节 中药化学在中医药现代化和中药产业中的作用,（一）在,中医药现代化,中的作用 P2-5,1.阐明中药的药效物质基础，探索中药防治疾病的原理,通过对中药进行,有效成分,的研究，不仅可以阐明中药产生功效的究竟为何物物质，也为探索中药防治疾病的原理提供了前提和物质基础。,2.促进中药药效理论研究的深入,如温里药(如附子、细辛等)的研究：去甲乌药碱，,b,-受体激动剂，“热性”中药物质基础,3.阐明中药复方配伍的原理,中药配伍中可能存在着一种中药有效成分与它种中药有效成分在,药理,作用方面的,相互作用,，也可能存在着一种中药有效成分与它种中药有效成分之间产生,物理的或化学的相互作用,。一般来说，后者常发生在中药方剂的煎煮或其它剂型制备过程中，从而使方剂中的有效成分无论在质的方面，还是在量的方面都与单味药有所改变。,生脉散：,红参-麦冬-五味子（1：3：1.5）水煎，中医古典精方，用于抢救热伤元气，脉微欲绝等危重病人。,经研究，其三味药单用均不如复方。配方后水煎，生成一种新物质,5-羟甲基糠醛,（5-HMF），该物质三味药中只有五味子少量含有，药效试验表明5-HMF具有抗心肌缺血作用,可代表生脉散的疗效。,4.阐明中药炮制的原理,研究重要中药,炮制前后化学成分,或,有效成分,的,变化,，将有助于阐明中药炮制的原理、改进传统的炮制方法、制定控制炮制品的质量标准、丰富中药炮制的内容。,如：醋炒、蒸、煮、烫、浸,如对于黄芩炮制的研究。黄芩有,浸、烫、煮、蒸,等炮制方法。,黄芩苷 黄芩素（黄色）醌类（绿色）,因此，认为黄芩应以蒸或用沸水略煮的方法进行炮制（,破坏酶，避免水解发生,）。,二.在中药产业化中的作用 P5-7,1.中药材质量控制,在中药材和中成药的质量控制中，如果能确定其有效成分，则应以其,有效成分为指标,，建立定性鉴别和含量测定的方法，以此来控制质量。如果其有效成分还不清楚时，可以采用该,主要化学成分或标志性化学成分,为,指标,进行。,2.中药复方制剂的质量控制,3.改进中药制剂剂型，提高药物质量和临床疗效,为了研制开发出高效、优质、安全、稳定的,“三效”,（高效、速效、长效）、,“三小”,（剂量小、毒性小、副作用小）、,“三便”,（贮存、携带、服用方便）的新型中药，中药化学在中药制剂的研制中，起着十分重要的作用。,4.研制开发新药、扩大药源,1)中药化学在中药,新药研制,中的作用,2)中药化学在扩大药源、寻找,中药代用品,中的作用,吗啡碱(morphine),镇痛,秋水仙碱(colchicine),治疗痛风,青蒿素(artemisinin),抗疟疾,小檗碱(berberine)抗炎,长春碱(vinblastine,VLB),长春新碱(vincristine,VCR),R=H 喜树碱(camptothecine),R=OH 10-羟基喜树碱(hydroxycamptothecine),利血平(reserpine),降血压,紫杉醇(taxol),1994年FDA批准治疗卵巢癌、乳腺癌、肺癌,多西紫杉醇(docetaxel)1996年,第三节 中药及天然药物有效成分研究概况与发展趋向,一、天然药物化学的发展,植物,天然药化,药 理,分类,50-60年代:,提取,分离,结构测定(波谱+化学降解)(老三篇),60年代以后,全合成;半合成;结构修饰 新药,物理分析手段:四大谱;CD(圆二色谱);,ORD(旋光光谱);x-射线衍射;同位素标记,用药经验,形态分析,化学,植物药物,生药,1),研究对象,：大分子、水溶性、内源性化合物、海洋活性成分,2),分离技术,：CO,2,超临界萃取、HPLC,3),结构分析,：,高分辨核磁共振(400MHz,600MHz),、,高分辨质谱(HR-MS),、液质联用,技术,微量、快速,发展方向,4),组合化学,(combinatorial chemistry),化合物库(library)+,高通量药理筛选(high-through put screening),5),结构修饰,：,Newman,et al.,(2003)“between 1981-2002:,340(39%),of the 868 New Chemical Entities(NCEs)were nat.prod.or nat.prod.based”-,J.Nat.Prod.,2003,66,1022,.,6),学科间的交叉、渗透、融合,多学科融合,药物化学,药剂学,生药学,有机化学,分析化学,物理化学,无机化学,药理学,生物化学,天然药物化学,新药的源头,金字塔模式,提取、分离、,结构鉴定,化学衍生、化学全合成,生物合成,传统植化工作,与化学合成融合,与分子生物学融合,二、中药化学的研究概况,1920 1930 1940 1950 1970,麻黄碱,（左旋麻黄碱):麻黄平喘的主要成分，具兴奋中枢、收缩血管、增强汗腺、唾液腺分泌、缓解平滑肌痉挛等作用,延胡索乙素,（消旋四氢巴马丁）,、,汉防己甲素,（粉防己碱）,、,汉防己乙素,（防己诺林碱），均有镇痛作用,陆续生产了麻黄碱、芦丁、洋地黄毒苷、咖啡因、小檗碱、山道年、狄戈辛、西地兰、阿托品、长春新碱等,羟基喜树碱抗癌,高三尖杉酯碱抗白血病,天花粉蛋白引产,青蒿素、蒿甲醚、双氢青蒿素抗疟,建国以来我国从中药或天然药物中研制开发的新药有40余种，例如青蒿素、川芎嗪、靛玉红等。我国作过比较深入的化学成分或药学研究的中药有200余种。,有200余种有效成分被制成500余种制剂已用于临床。,分离出的有效成分种类以,生物碱、二萜、三萜、黄酮类,居多。,三、中药化学的发展趋向,（一）国内：,注重以,活性,为指标追踪,有效成分,尤为重视建立,符合中医药理论的活性指标,，更能体现中医药特色。,从化学角度：大多单味中药活性成分不太清楚,从分离技术而言：还不够先进,A、以活性为指标分离有效成分,1、60s前：分离化学单体 活性筛选（慢）,2、60s后：以活指标追踪化学成分分离,药理实验,B、从单味药研究向中药复方研究发展,更注重多学科的密切配合（如药理学、药代动力学、分子生物学等），吸收新技术、新方法并结合中医药理论和传统经验。,C、对海洋生物的研究,是中药化学研究的又,一新热点。,中药复方,是在中医理论指导下,2味或2味以上,药物配伍组成的药物群，它的作用是多靶点的相互协调，这与目前利用,组合化学库,，以生物靶分子为模型进行筛选新药的研究相吻合。,目前，对中药复方有效成分的研究方法有两种:,一是将化学成分分离和药理活性测试,分阶段交替,进行。,二是以简单、灵敏、可靠的,活性测试方法为向导,，紧密结合已建立的能够确切反映复方疗效的动物模型，对分离的每一个部位进行活性定量评估，,追踪活性部位,，从而分离鉴定出活性成分。,新方法：,直接研究,血液中的有效成分,，观测含药血清的活性、作用器官、作用靶点，并且采用现代色谱和光谱技术，对含药血清进行化学成分的提取、分离和结构鉴定。,建立中药提取物，药物胃肠代谢物、含药血清、药物肝脏代谢物等化学成分的指纹图谱，采用计算机处理，,阐明活性成分的来源和代谢途径，为中药的临床应用和新药开发提供科学依据。,（二）、国外:,德国化学家 F.W.Serturner(1783-1841)分离,吗啡,；,后来相继发现士的(1819)，咖啡因(1819)，奎宁(1820)，阿托品(1831)；,德国微生物学家 P.Ehrlich(1906)发现新胂凡纳明；,德国R.Buchhneim(1820-1879)建立第一个药理学试验室；,J N.Langley（1905）提出受体学说；,20世纪药理学新领域及新药的发现：抗生素、抗精神病药、抗高血压药、镇痛药、基因药等。,1.日本在研究中药方面处于沟通东西方医药学的特殊地位。,日本对人参、葛根、柴胡、桔梗、酸枣仁、附子等中药进行了研究。葛根素镇痛作用；柴胡皂甙抗炎、镇痛、镇咳；桔梗皂甙抗炎，镇咳；酸枣仁皂甙镇静,2 美国、西德、前苏联等国,对担子真菌进行了大量的筛选工作，发现香菇多糖、茯苓多糖及云芝多糖对肿瘤具有抑制作用；,3 俄罗斯及东欧国家主要研究强壮药：,如人参、红景天、五味子等，发现这些药物能提高机体的防御能力和适应能力；,（三）、国内外几种研究模式,（,1,）欧洲模式：,以,单味,（或极少数药味）制剂为主，以现代药理和生产工艺为基础，利用标准物质或“标准提取物”控制质量，,未能体现复方优势,，且成本高。,（,2,）日本模式：,专注,经典方剂,的生产改进和质量控制，利用“标准汤药”做质量对照和两种以上有效成分含量测定，其原方照搬，现代的中药理论内涵不足，制约了创新,(3)中国特色的模式,中药,复方再优化,对于继承中医药理论与实践的精华,发展中医药学术,提高有效的中药复方,具有创新性质和重要意义,中药源于中国、生根于日本、,开花于韩国、受益于美国,第二章,中药化学成分的一般研究方法,第一节.中药化学成分及生物合成简介,一.中药化学成分划分：,1、从,物质基本类型,划分：有机、无机,2、从,有机化学,角度分：按组成的元素、骨架母核分：生物碱、苷等,3、按,结构母核,与生物活性、物理性状等混合划分：如黄酮、强心苷等,4、按成分的,酸碱性,：分为酸、碱、中三大类,5、按成分的,溶解度,分：非极性（亲脂性）、中等极性、极性（亲水性）,6、按成分有无,活性,分：活性成分（或有效成分）、无效成分（相对的）,7、按成分的,合成途径,分,：,一级代谢物,：糖类、蛋白质类（每种生药都有）,二级代谢物,：生物碱、黄酮类、皂苷等（不是每种都有的，这是生物通过各自特殊代谢途径所产生的，反应了科、属、种的特性物质，由此而派生出一门新学科植物化学分类学）,本课程采用的是习惯用法：混合划分法,二.中药中常见成分简介,1.生物碱,2.苷,3.挥发油,4.糖类,5.氨基酸、蛋白质、酶,6.有机酸,7.油脂和蜡,8.树脂,9.色素,10.鞣质,成分类型 水 醇类 亲脂性有机溶剂,游离生物碱,+,生物碱盐 +,苷类 +,苷元 +,挥发油 +,糖类（单糖低聚糖）+,（多糖）,有机酸（大分子）+,（小分子）+,树脂 +,氨基酸 +,蛋白质、酶 ,鞣质 +,色素（亲水性）+,（亲脂性）+,油脂、蜡 +,：单糖：无水醇难溶；多糖；对醇60%以上难溶。蛋白质、酶；对水热水沉淀；对醇60%以上沉淀。,二、生物合成途径,（一）一次代谢及二次代谢,C,6,H,12,O,6,6 CO,2,6 H,2,O,+,6 O,2,+,能量,树叶,（,叶绿素,）,CO,2,C,6,H,12,O,6,氧化,CO,2,能量,通过葡萄糖的能量传递过程,太阳,糖类,研究意义:天然产物分类;植物化学分类;寻找新的天然药物资源,一次代谢过程：,一次代谢产物：,二次代谢过程：,二次代谢产物：,对维持植物生命活动来说是不可缺少，且几,乎存在于所有的绿色植物中的代谢过程。,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,的物质则称一次代谢产物。,在特定条件下，一些重要的一次代谢产物，作,为原料或前体所经历的不同的进一步的代谢过,程。这种代谢并非在所有的植物中均能发生，,且对维持植物生命活动来说又不起重要作用的,代谢过程。,生物碱、萜类、黄酮,等化合物。,图1-1 植物体内的物质代谢与生物合成过程,醋酸-丙二酸途径,甲戊二羟,酸途径,莽草酸/,桂皮酸途径,氨基酸,途径,甲戊二羟酸,（二）、主要的生物合成途径,由上述单位复合构成。,C2单位(醋酸单位)：,如,脂肪酸、酚类、苯醌,等聚酮类化合物。,C5单位(异戊烯单位)：,如,萜类、甾类,等。,C6-C3单位：,如香豆素、木脂体等,苯丙素类,化合物。,氨基酸单位：,如,生物碱类,化合物。,复合单位：,根据二次代谢产物的碳骨架可以大致分为：,C6-C3-C6:,如,黄酮类,化合物。,A、醋酸丙二酸途径,(acetate-malonate pathway，AA-MA途径),脂肪酸类、酚类、蒽醌类,等均由这一途径生成。,1.脂肪酸类生物合成途径,饱和脂肪酸生物合成途径途径,2.酚类的生物合成途径,3.萘及蒽醌类的生物合成途径,B、甲戊二羟酸途径,-,萜和甾体类,（Mevalonic acid pathway,MVA途径）,甲戊二羟酸途径,C、桂皮酸及莽草酸途径-,苯丙素、香豆素、木脂体和黄酮类,(cinnamic acid&shikimic acid pathway),桂皮酸途径,苯丙氨酸脱氨酶(PAL)酪氨酸脱氨酶(TAL),PAL,TAL,莽草酸途径,-芳香酸的前体,D、氨基酸途径-,生物碱类,作为生物碱生物合成前体的氨基酸,（一级环合）,酚氧化偶连,（二级环合）,E、复合途径,5.氨基酸-莽草酸途径。,常见的复合途径有下列几种:,1.醋酸-丙二酸-莽草酸途径;,2.醋酸-丙二酸-甲羟戊酸途径;,3.氨基酸-甲羟戊酸途径;,4.氨基酸-醋酸-丙二酸途径;,第二节、中药化学成分的提取分离方法,提取分离前的准备,了解分离对象(动、植物)的学名、产地、药用部位、采集时间和方法。,了解被提取化学成份的结构类型（充分查阅工具书、文献，借鉴前人的工作）。,明确分离的任务-系统分离还是单体化合物的分离。,工具书,：,现代天然产物化学，王锋鹏主编，科学出版社2010。,天然药物化学成分提取分离手册，杨云 等主编，中国中医药出版社 2003。,专业期刊,：,Natural Product Report(,Nat.Prod.Rep,.);,J.Natural Product(,J.Nat.Prod,.);Phytochemistry;Planta Medica;,Tetrahedron;Tetrahedron Lett.;Chemical&Pharmaceutical Bulletin,(,Chem.Pharm.Bull,.);Organic Letters(,Org.Lett,.),Carbohydrate Research(,Carbohydr.Res,.);Steroid,药学学报；中草药；有机化学；化学学报,Chinese Chemical Letters(,Chin.Chem.Lett,.).,网络,：,中国期刊全文数据库；中国博士，硕士论文数据库.,数据库:,SCI Finder;CA(美国化学文摘).,各国专利,一、基本概念,1、提取：,用适宜的溶剂和方法从原药材中将,化学成分提出的过程。,2、分离：,将提取物中各成分一一分开，并加以,精制，最后得到有效成分的过程。,二、提取,常用提取 方法,溶剂法,升华法,超临界流体萃取法（SFE）,超声波法,生物法,适用于大多数成分,适用于挥发性成分,适用于升华性成分,压榨法,水蒸气蒸馏法,常用,微波萃取法,（一）、溶剂法,1、含义：利用溶剂将所需成分（有效成分）溶解出来；对其他,成分则少溶或不溶,2、溶剂提出成分的过程（原理）:,相似相溶原则,a.破碎的组织细胞：直接溶解,b.完整的组织细胞：间接溶解,细胞膜,外,内,溶剂,化学成分大分子,润湿,渗 透,解,吸,溶解,置 换,扩散,高浓度,低浓度,溶剂,扩散,渗透,可溶性物质,溶解,可溶性物质,溶剂,可循环,动力：细胞内外的浓度差,微观解释：,3、溶剂,a.溶剂的种类,水,亲水性溶剂：甲醇（MeOH)、乙醇（EtOH)等,亲脂性溶剂：氯仿、乙醚（ET,2,O)、苯、石油醚,中性水,酸水,碱水,大多数水溶性成分,生物碱,有机酸、酚类,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,亲脂性,亲水性,水(H,2,O)甲醇(MeOH)乙醇(EtOH)丙酮（Me,2,CO）,正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯(EtOAc)乙醚(Et,2,O)氯仿(CHCl,3,)苯（C,6,H,6,)四氯化碳(CCl,4,)正己烷石油醚(Pet.et),溶剂间互溶情况：,水和亲水性有机溶剂可互溶;,水和亲脂性有机溶剂间不互溶;,有机溶剂间除甲醇和石油醚不互溶外，其它均互溶。,溶解范围最广的有机溶剂：,与水分层的有机溶剂：,能与水分层的极性最大的有机溶剂：,与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：,极性最大的有机溶剂：,极性最小的有机溶剂：,介电常数最小的有机溶剂：,比水重的有机溶剂：,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,氯仿,环己烷 正丁醇,正丁醇,丙酮 甲醇,甲醇,环己烷,石油醚,乙醇,石油醚或汽油,-,低极性：,油脂、腊、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜类成分,氯仿或乙酸乙酯,-,中等极性,:,游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素苷元等中性成分,丙酮或乙醇、甲醇,-,强极性,:,苷类、生物碱盐以及鞣质等极性成分,提取氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分,水,-,强极性,:,相似相溶,4、溶剂的选择的原则：,A.要对所提取成分溶解度大；,对杂质溶解度小。,B.要与所提取成分不起意外的化学变化。,C.要廉价、易得、安全。,相似相溶,5、溶剂法提取操作方法,浸渍法,渗漉法,煎煮法,回流法,连续回流法,浓度差原理,索氏提取器,5.1 浸渍法,操作技术,冷浸法：室温下浸泡12天,温浸法：4050下浸泡较短时间,适用范围：,适用于受热易破坏及富含淀粉、果胶、黏液质等多糖的药材。,优缺点：,优点：提取简单易行,缺点：提取时间长，杂质多，药液浑浊，效率低；易霉变,5.2 渗漉法,渗漉筒,棉花,控制开关,操作技术：,粉碎、浸润、装筒、排气、浸渍和收集,提取原理：,浓度差原理,渗漉流速：,快漉：,慢漉：,35ml/min,12ml/min,适应范围：,受热易破坏的成分,溶剂种类：,水（含酸水、碱水）及不同浓度的乙醇,优缺点：,优点：药液杂质少，提取效率高,缺点：提取时间长、溶剂用量大,5.3 煎煮法,操作技术：,操作要求：,适应范围：,溶剂种类：,优缺点：,优点：操作简单,缺点：热敏性成分易分解挥发,勿用铁器,一般煎煮23次；头煎2030min,水（去离子水）,适用于有效成分可溶于水且不易被热破坏，不适于,含挥发油、受热易破坏及含多糖类较多的药材,Why?,5.4 回流法,操作技术：,适应范围：,溶剂种类：,优缺点：,药材装入圆底烧瓶，添加溶剂盖住,药面（1/22/3),不适用对热不稳定类成分,低沸点有机溶剂 如乙醇、氯仿、乙醚等,优点：提取效率高，时间短,水浴,连续回流提取装置,球型冷凝管,溶剂蒸汽上升管,烧瓶,虹吸管,装药粉的滤纸桶,注：滤纸袋中药粉高度应低于虹吸管顶部,优点：以新鲜溶剂进行循环,浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等，其使用范围及特点见下表:,提取方法,溶剂,操作,提取效率,使用范围,备注,浸渍法,水或有机,溶剂,不加热,效率低,各类成,分，尤遇,热不稳定,成分,出膏率低，易,发霉，需加防,腐剂,渗漉法,有机溶剂,不加热,脂溶性成,分,消耗溶剂量,大，费时长,煎煮法,水,直火加,热,水溶性成,分,易挥发、热不,稳定不宜用,回流提取法,有机溶剂,水浴加,热,脂溶性成,分,热不稳定不宜,用，溶剂量大,连续回流提,取法,有机溶剂,水浴加,热,节省溶剂、,效率最高,亲脂性较,强成分,用索氏提取,器，时间长,6、影响溶剂法提取的因素,药材的,粉碎度,：根据药材的质地，一般不超过,20目,温度,：热提效率高，冷提杂质少；要求一般不过,60,，最高不超过100,时间：当达到溶解平衡，成分不再被提出,浓度差：采用搅拌或渗漉,药材的干湿度：新鲜药材含水多,新技术的应用,要求:用水做溶剂1/21h,用乙醇做溶剂1/2h,(二)水蒸气蒸馏法,适用范围：适于具有,挥发性,、可随水蒸气蒸馏不被破坏，与水不反应、且与水分层的成分的提取。,中药中主要用于,挥发,油、某些,挥发性,生物碱、少数,挥发,性蒽醌苷元、香豆素苷元的提取。,定义：含挥发性成分的药材与水共蒸馏或通入水蒸气蒸馏，收集挥发性成分和水的混合馏出液体的方法。,原理:,当两种互不相溶的液体共存时,蒸汽压 P=P,A,0,+P,B,0,如是和水共溶,则P,总,=P,水,+P,另液,其总和为一个大气压即760mmHg时,溶液开始沸腾,这时水的温度一定小于100,0,C,故混合物的沸点要比任何一纯组分的沸点低.,装置：1）水蒸气蒸馏装置,2）共水蒸馏装置,【提取装置】,与大气相通,减压回流,如大蒜素的提取:,(三)升华法,原理：固体物质受热不经过熔融，直接变成蒸,汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为,升华,。,中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华,法直接自中草药中提取出来。如,樟脑、咖啡因,。,缺点:,易炭化,往往产生挥发性油状物粘附在升华物上,不易精制;升华不完全,产率低,有时伴有分解现象,所以在中药提取中少用.,(四)超临界提取法（SFE）,此时其流体密度近似液体、黏度近似气体，其扩散,力比液体大增，介电常数也随压力增加而增加。其,浸透性优于液体,，因而比液体,有更佳的溶解力,，有,利于溶质的萃取，特别是性质,不稳定、易热分解的,物质的提取。,超临界状态：,指当一种物质处于临界温度和临界压,力以上的状态下，形成既非液体又非气体的单一状,态，称为“SF”。,超临界流体,（SF）：,指处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的、以流动形式存在的物质。,二氧化碳的特点：临界温度接近室温（Tc=31.3），临界压,力也较低（Pc=7.37Mpa），无色、无毒、无味，不易燃，化,学惰性，廉价，易制成高纯度气体。故在SFE中最常用。,常见的SF：二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。,其中最常用的为,二氧化碳,。,超临界提取法优缺点,特点：与经典溶剂提取法比较，不用有机溶剂，而是选用一种称为超临界流体（SF）的物质替代有机溶剂提取。,优点：,1）可在低温下提取，,“热敏性”,成分尤其适用。,2）,无溶剂残留,，对中药提取物的提取是一大优势。,3）提取与蒸馏合为一体，,无需回收溶剂,。,4）具,选择性分离,。,二 氧 化 碳 气 瓶,贮 罐,夹带剂罐,萃 取 釜,解 析 釜,解 析 釜,分 离 柱,箱冷,计量流,泵压高,泵压高,超临界流体萃取的流程,超临界流体萃取的应用,医药工业,化学工业,食品工业,化妆品香料,中草药提取,酶，纤维素精制,金属离子萃取,烃类分离,共沸物分离,高分子化合物分离,植物油脂萃取,酒花萃取,植物色素提取,天然香料萃取,化妆品原料提取精制,(五)超声提取法,原理:,超声波在液体中以疏密相间的形式向物体辐射，出现“空化”现象（气泡的形成、产生及破裂现象），形成,超过1000个大气压的冲击力,。,仪器：超声波振荡器（超声波清洗器）,优点:简便、省时、提取率高,定义：利用超声波的助溶作用进行提取,超声提取中应注意的问题,参数的选择,（超声波功率、时间、温度等）,溶剂的选择,对酶的特殊作用,应用前景,目前超声波提取法的研究仅限于实验室的小规模上，其原因是超声波提取法需增加产生超声波的动力消耗,实际生产使用是否经济,有待放大实验后做全面经济核算。,一旦超声提取工程放大问题得到解决,超声波提取法必将会迅速在中药工业生产中广泛应用。,（六）微波萃取,（microwave extraction）,原理：在微波场中,吸收微波能力的差异,使得被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中。,优点：微波萃取设备简单、适用范围广、萃取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小。,应用前景,微波萃取技术与传统煎煮法相比较,克服了药材细粉易凝聚、易焦化的弊病,提取时间极短,设备简单,投资较少。,目前,除主要用于,环境样品预处理,外,还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域。国内已有公司运用微波萃取等高新技术，形成了独特的植物粉体毫微包囊生产工艺。,（七）酶法,目前,用于中药提取方面研究较多的是,纤维素酶,大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成,植物的有效成分往往包裹在细胞壁内；用纤维素酶酶解可以破坏纤维素-D-葡萄糖键,使植物细胞壁破坏,有利于对有效成分的提取。,原理：中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等,针对杂质可选用合适的酶予以分解除去。,应用状况,纤维素酶,用于以纤维素为主的中药材提取有效成分,的确能,提高有效成分的收率,但要拓宽其应用领域,还需要进一步深入探讨酶的浓度、底物的浓度、温度、酸碱度、抑制剂和激动剂等对提取物有何影响。,诚然,酶法目前在,动物类药材,提取方面应用得较为,广泛。,（八）半仿生提取法,即将药料先用一定pH的,酸水提取,继以一定pH的,碱,水提取,提取液分别滤过、浓缩,制成制剂。它将分析,思维与系统思维统一起来,形成观察问题的新思路。,半仿生提取法(semi bionic extraction，SBE),是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合,从,生物药剂学,的角度,模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。,优缺点,优点：,1、可以提取和保留更多的有效成分,能缩短生产周期,降低成本,多种复方制剂的研究提示,“SBE法”有可能替代“WE法”(即水提取法)。,2、能体现中医综合作用特点,符合口服给药经胃肠道转运吸收的原理。,缺点：目前这方法仍沿袭高温煎煮法,长时间高温煎煮会影响许多有效活性成分,降低药效。,应用前景,在中药饮片颗粒化的研究中,也有着广阔的应用前景。,有人建议将提取温度改为近,人体的温度,并且引进,酶催化,使药物转化成人体易接受的综合活性混合物,这样更符合辨证施治的中医药理论。,展望,这些新技术、新方法与传统方法相比确实有很大优越性,这些优点显示出它们在研究领域及中药制剂工业生产中具有广泛的应用前景。,小 结,1、掌握基本概念：提取,2、熟悉中药中常见成分的基本性质溶解性,3、说出中药常用提取方法有哪些？,4、,重点掌握溶剂法,原理、溶剂种类、操作方法、影响提取的,因素,三、分离和纯化,1、,分离,：将混合物按极性大小、酸碱强弱或其它性质的不同而分成若干部位，或含有相同结构类型成分的操作过程。通过几次分离操作可得到较纯化的化合物。,2、,纯化（,精制）,：是分离单一化合物的最后一步操作，就是把留在单一化合物中的少量杂质分离的过程。,这两种操作方法是不能绝对分提开的。有时无多大区别。,分离纯化方法,（一）溶剂法,（二）沉淀法,（三）结晶法,（四）盐析法,（五）膜分离法,（六）分馏法,（七）层析法,（一）溶剂法,1、酸碱溶剂法：,1）难溶于水的,有机碱,性成分，如生物碱类的可,和无机酸成盐,而溶于水，借此与碱性难溶于水的成分分离;,2）具有,羧基或酚基,功能团的酸性成分，难溶于酸水可,与碱成盐,而溶于水；,3）具有,内脂或内酰胺结构,的成分，可被,皂化,而溶液于水，借此与其它难溶于水的成分分离。,溶于酸中碱性成分（生物碱）,溶于碱水酸性成分,均不溶中性成分（醇类）,2、系统溶剂分离法：,对于,已知,成分者：查阅、筛选、选择,对于,未知,成分者：应在临床或药理试验配合下，经不同溶剂提取，以确定有效部位，然后再逐步划分，追踪到有效成分最集中的部位，甚至分得单体。,利用物质,溶解度的不同,，采用不同溶剂,由低极性到高极性,分步提取分离，再用重结晶方法加以纯化。,例：,已知某一中药中有止血作用，但成分不清楚，现用如下溶剂进行提取分离：,一般情况可按极性由低到高采用：,Pet.et Et,2,O CHCl,3,或 EtOAc,n-BuOH (Me),2,CO EtOH 或 MeOH H,2,O,长春花:,一种降压镇痛药，全株总生物碱含量1%，从中分离60多种生物碱。,_,长春新碱：治疗恶性肿瘤的成分,含量百万分之三,系统溶剂法,缺点,此方法常用,但:,(1)麻烦,(2)对微量成分、结构类似成分、不结晶成分等不易分离难以进一步纯化；,(3)操作流程长,部分成分可能发生变化或分解.,操作,注意事项,:,(1)在更换溶液时,要将前种溶剂,挥尽,(2)对同一种成分可能分散在几个部位尤其相邻的溶剂,一定要,合并,(3)对第二个缺点所涉及的成分,不应采用此法,(4)常用,乙醇提取,液浓缩成浸膏后,再按经典法提;对于浸膏成胶状物,不易分散在低极性溶剂中,可拌入适量的惰性填充剂(如硅藻土等),低温干燥,使成粉末状后,再进行提取.,(5)避免过高温度、长时加热、强酸、强碱等因素,以免导致有效成分的分解、异构化等.,附录：两相溶剂萃取法 （简称“萃取法”）,1、,分离原理,：利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中,分配系数,不同，使各成分实现分离。,2、,分配系数（K),：在一定条件下，一物质在两种互不相溶的溶剂中达到溶解平衡时，两溶剂中溶质浓度的比值。,公式：,油,水,A,B,分析：,1、K,A,K,B,2、K,A,C=O,R,CHO,RCONR,2,，SH,NH,2,ROH,H,2,O,Ar,OH,COOH,（）成分的极性越强，越易被吸附,（）分子的双键越多，则越易被吸附,（）内部的排列有氢键的，不易被吸附,洗脱剂,：多用沸点低、挥发性强的溶剂,在选择时从亲脂性亲水性,Pet.et,Et,2,O,CHCl,3,或 EtOAc,n-BuOH,(Me),2,CO,EtOH 或 MeOH,H,2,O,在选用极性吸附剂时，当被分离物质为弱极性物质，一般选用弱极性溶剂；被分离物质为强极性物质，则选用强极性溶剂。,可根据溶剂的介电常数,(e),判断极性大小,吸附柱色谱法用于分离：(硅胶、氧化铝）,1）样品量与吸附剂用量：,一般：1 30 60,细分离：1 100 200,2）柱径与柱长：,3）装柱：,一般：115 20,A.湿法上样,B.干法上样,5）洗脱：梯度洗脱,4）吸附剂和洗脱条件的选择：,上样:,A.湿法装柱,B.干法装柱,b、,非极性吸附剂,，如活性炭。,对,非极性物质,具有较强的亲和力，在水中对溶质表现出,强的吸附能力。,从活性炭上洗脱被吸附的物质时，,溶剂,的,极性越小,，,洗脱能力越强,。,A-2 薄层色谱,(thin layer chromatography,/TLC),1、定义:,将固定相(如硅胶)薄薄地均匀涂敷在底板(或棒)上，试样点在薄层一端，在展开罐内展开，由于各组分在薄层上的移动距离不同，形成互相分离的斑点，测定各斑点的位置及其密度就可以完成对试样的定性、定量分析的色谱法。,2、特点：,快速微量,的色谱方法，适合于纯物质的,鉴定,以及混合物的,分离,、,提纯及含量测定,。,3、种类：,吸附薄层色谱,分配薄层色谱（后面讲述）,4、吸附薄层色谱的原理：,利用吸附剂对混合物中各成分的吸附力不同，使各成分相互分离,洗脱剂,5、薄层色谱条件的选择,A).吸附剂,种类,概念,活化,脱活化,活度,：分五级 （）,强弱,一般：或,选择原则：颗粒要细；有适宜的吸附力；不与成分反应,硅胶,氧化铝,一定条件下，加热吸附剂除去其中的水分，使其 吸附力增强的过程,活性级别,活性级别,硅胶含水量%,氧化铝含水量,I,0,0,II,5,3,III,15,6,IV,25,10,V,38,15,B).展开剂：低沸点有机溶剂或混合溶剂系统,注意：展开剂的极性必须与分离组分的极性一致,C).成分：（主要）极性越大，吸附力越强,影响化合物极性的因素：,化合物分子母核大小（碳数多少）：,分子大、碳数多，极性小；分子小、碳数少，极性大,(2),取代基极性大小：,在化合物母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。,酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷。,6、薄层色谱的操作,操作步骤：制板、点样、展开、显色、计算R,f,值,1)、制板：,选板,板的材质：金属板、玻璃板、塑料板,板的规格：,515、520、,1010、2020大小,清洗干燥,铺板：,板的种类：,软板（干法制板）：不含粘合剂,硬板（湿法制板）：含粘合剂,粘合剂：,羧甲基纤维素钠（CMC-Na),淀粉,、锻石膏(G),等,铺板方法：倾注法、平铺法、涂铺器法,自动铺板器,干法制板示意图,湿法制板示意图,注意：硬板必需要活化,阴干后于烘箱中110,烘30分钟,2）、点 样,：点样工具,毛细管,移液管,微量进样器,