天然产物总论-1.ppt

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,*,天然药物,植物：87%，如人参、甘草等,动物：12.3%，牛黄、鹿茸等,矿物：0.6%，石膏、朱砂等,天然药物化学,：运用现代科学理论和方法研究天然药物中化学成分的一门学科。,第一章 总论,第一节 绪论,一、,有效成分,的概念：能用分子式表示，有一定物理常数，化学上常为单体，临床上有效的成分,如：鸦片中吗啡：镇痛作用；可待因：止咳作用,*,有效部位,：为混合物，临床有效。如人参总皂苷。,二、天然药物化学的范围：,1、,生合成,：有效成分在植物体内生长过程中变 化；,2、,中药成分化学,：包括有效成分、性质、提取分离、结构鉴定等；,3、,中药药物化学,：合成、修饰（可卡因普鲁卡因）,三、内容和要求：,1、掌握植物各类有效成分结构、理化性质,生物碱：,黄酮：,醌类：,四,、学习天然药化的目的和意义：,1、探索中药,防病治病的机理,：研究体内吸收、分布、排,泄，进一步研究结构与活性的关系；,2、,改进剂型、提高疗效,：丸散膏丹注射剂、滴丸、口,服液、冲剂等；,3、,提高,中药及制剂的,质量,：有效成分含量测定，如连翘,以,HPLC,法用连翘苷做限量指标；,4、提供中药,炮制,现代科学依据：如黄芩（含黄芩苷）；,冷提（酶水解黄芩苷），宜热提（灭活酶）；,5、,开辟药源,、,开发新药,：如小檗碱（黄连，资源有限），,三颗针、黄柏含量也很高；中药新药：有效成分（一,类），有效部位（二类），复方（三类）；,第二节 各类成分简介,1、,生物碱,：,含氮有机化合物，有似碱性质，能与酸成盐；,2、,苷类,：,糖与非糖两部分组成，非糖部分为苷元。,3、,有机酸,：,如柠檬酸、草酸、琥珀酸等，多与金属离子成盐；,4、,树脂,：,存在于植物组织的树脂道中，植物体受伤后分泌，干燥后形成的无定型固体或半固体，主要含萜类、苯丙酸；,5、,挥发油,：,是一类可随水蒸气蒸馏与水不相混溶的油状液体；主要为萜类化合物和芳香类化合物及其含氧衍生物；,6,、,糖类,：中药中普遍存在，为多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物，可分为单糖、低聚糖、多聚糖；,单糖：,低聚糖：210个单糖组成，如蔗糖。,多糖：10个单糖以上组成，主要有淀粉、纤维素及甲壳素。,7、氨基酸、蛋白质和酶：,氨基酸,：,R-(CH,2,)n-CH-COOH,NH,2,鉴别：茚三酮反应，紫色。,蛋白质,：多种氨基酸组成的大分子,沉淀反应：盐析：无机盐 如,Na,2,SO,4,醇沉：乙醇,沉淀试剂：苦味酸、重金属,酶：,有催化能力的蛋白，有专属性，如蛋白酶只能催化蛋白质分解为氨基酸；加热、强酸碱可失活，中药一般破坏其活性，防止有效成分变化。,8、,鞣质,：单宁，多羟基酚类化合物，可与蛋白质、重金属盐、多种生物碱盐形成不溶于水沉淀。,9、植物,色素,：可分为脂溶性和水溶性色素，,脂溶性色素：叶绿素、胡萝卜素等,水溶性色素：花色素,10、,油脂和蜡,：,油脂为一分子甘油与三分子脂肪酸所成的酯；,蜡为高级脂肪酸与高级一元醇结合而成的酯；,多为无效成分,11、,无机成分,：主要为钾盐、钙盐和镁盐,第三节 生物合成,一、一次代谢和二次代谢,：,糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动必不可少的物质，称为,一次代谢产物；,上述物质产生过程对维持植物生命活动来说是必不可少的过程，且几乎存在于所有的绿色植物中，称为,一次代谢；,特定条件下，一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，这一过程并非所有植物中都发生，对维持植物生命活动不起重要作用，称为,二次代谢，,生成的萜类、生物碱等化合物称为,二次代谢产物；,二、主要的生合成途径,（一）,醋酸-丙二酸途径,（,AA-MA,途径）,脂肪酸类、蒽酮类、酚类化合物由此途径生成,（二）,甲戊二羟酸途径,（,MVA,途径）,甾体及萜类化合物由此途径生成。,（三）,莽草酸途径及桂皮酸,途径,天然产物中具有,C,6,-C,3,结构的香豆素、木质素、苯丙素及,C,6,-C,3,-C,6,结构的黄酮类成分由此途径产生；,（四）,氨基酸途径,（,AA,途径）,天然产物中生物碱类成分由此途径产生。,五、复合途径,第四节 提取分离方法,一、提取,（一）溶剂提取法,1、理想溶剂：有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与植物成分不起化学反应；安全、成本低；,2、溶剂分类：,水，,亲水性有机溶剂：如甲醇、乙,醇、丙酮,亲脂性有机溶剂：石油醚、饱和烷烃,3、提取方法：,冷提法：,浸渍法：药材+溶剂 浸泡 提取物,渗漉法：药材粉碎后，加入渗漉桶中（见图）,热提法,煎煮法,回流提取法,连续提取法,（二）水蒸气蒸馏法,挥发油多用此法，要求能挥发、与水不混溶、遇水稳定。,（三）升华法：气态 固态,如樟木中樟脑的提取。,二、分离方法,（一）根据物质溶解度差别,1、结晶与重结晶：利用溶剂对有效成分与杂质在冷热情况下溶解度显著差异以获得结晶的方法。,2、改变混合溶剂极性,水/醇法：水提液+醇（数倍）多糖、蛋白质除去。,醇/水法：醇提液+水（数倍）叶绿素、油脂除去。,3、改变,pH,值,碱提酸沉,酸提碱沉,4、金属盐络合法：,pb,2+,、Ca,2+,等金属离子可与酸、碱性化合物生成不溶于水的沉淀。,（二）根据化合物在两相溶剂间分配比差别：,液-液萃取法：,1、分配系数：,K=C,上,/,C,下,2、分离因子：,=K,A,/K,B,（K,A,K,B,），,表示分离难易,一般,100，,简单萃取,2,即，认为,完全解离。,CCD,法（,Countercurrent distribution，,逆流分溶法,）：,是一种多次连续的液-液萃取分离过程。,DCCC(,液滴逆流色谱,),和,HSCCC(,高速逆流色谱法,),是在逆流分溶法基础上创建的色谱装置，可使流动相呈液滴形式在固定相间交换，分离效果好。多用于分离皂苷、蛋白质、糖类等。,液-液分配柱色谱：,将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上，作为固定相，填充于色谱柱中，用流动相洗柱。,（三）根据物质吸附力差别,物理吸附：无选择性，吸附与解,吸可逆，如硅胶、氧化铝、活性炭,吸附,化学吸附：有选择性，吸附牢固,半化学吸附：介于上述二者之间，,如聚酰胺,物理吸附：,相似者易于吸附,溶质极性,吸附力三要素 溶剂极性,吸附剂活性,硅胶、氧化铝为极性吸附剂，溶质极性大，吸附力强；溶剂极性大，洗脱力强。活性炭为非极性吸附剂，与此相反。,极性强弱比较,a,官能团极性：,RCOOHAr-OHH,2,OR-OHR-NH,2,RCONH,2,RCHORCOORR-ORR-XR-H,b,官能团相同，极性官能团数目多，极性大。,c,介电常数越大，极性越强。,2、半化学吸附：,聚酰胺,（氢键缔合）,影响因素：,a、,溶质的影响,b、,溶剂的影响,洗脱能力：,水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液甲酰胺二甲基酰胺尿素水溶液,大孔吸附树脂：,原理：吸附性（范德华力及氢键,）与分子筛性（多孔结构）结合。,影响因素：树脂型号、溶剂种类及化合物性质。,应用：除杂与富集。一般水煎法收率30%，水醇法15%，大孔树脂法收率5%。,如：,人参提取液 通过树脂柱 水洗树脂,70%乙醇洗脱 乙醇洗脱液 回收,人参总皂苷粗品,（四）、根据分子量大小差别：,凝胶色谱：分子筛，按分子由大到小顺序出柱。,葡聚糖凝胶（,Sephadex）：,只适用于水中应用。,羟丙基葡聚糖凝胶（,Sephadex LH-20）：,可在水及有机溶剂中使用。在由极性及非极性溶剂组成的混合溶剂中常起到反相色谱的作用。,（五）根据物质解离程度不同进行分离：,离子交换树脂法：由母核（二乙烯苯）与离子交换基团组成。有阳离子交换树脂及阴离子交换树脂。,原理：,Alk+H,+,/H,2,O AlkH,+,AlkH,+,+RSO,3,-,H,+,RSO,3,-,AlkH,+,+H,+,RSO,3,-,AlkH,+,+NH,4,+,OH,-,RSO,3,-,NH,4,+,+Alk+H,2,O,第五节 结构研究方法,一、纯度鉴定,1）物理常数：,mp，,D,2）TLC（PC）：,三种展开系统均为单一斑点。,3）,GC，HPLC,二、化合物类型：,1、文献调研：同种、同属及相近属植物的成分,2、鉴别反应：,3、色谱行为：酸碱性、溶解性等,三、化合物结构：,1、光谱方法：,UV、IR、,1,H-NMR、,13,C-NMR、MS,2、化学沟通：化学降解、衍生物制备、人工合成,3、立体结构：,CD、ORD、2D-NMR、X-,射线衍射,四、光谱法简介：,(一)、,1,H-NMR,：,提供信息：化学位移；积分曲线（氢个数）；,偶合常数,J,3、,常见,13,C-NMR,谱类型及特征：,噪音去偶谱,：又叫全氢去偶谱（,COM）,或宽带去偶谱（,BBD）：,所有碳信号作为单峰出现,选择氢去偶谱（,SPD）,：,选择性照射特定氢核，分别消除相关碳信号，使峰简化，增高。,无畸变极化转移技术（,DEPT,谱）,不同类型,13,C,信号在谱图上呈单峰形式分别朝上或朝下伸出，易识别。,如,COSY,谱可以归属相邻,H,信号，,TOCSY,谱可以将自旋系统内一组,H,信号明确地归属；再借助,HMQC,谱可以将与之相对应的,C,信号加以归属；,HMBC,谱对于判定成苷位置具有重要意义。,2,D-NMR：,COSY、HMQC、HMBC、NOESY、TOCSY,。,对角峰,相关峰,（四）旋光光谱(,Optical rotatory dispersion,ORD),旋光谱的分类：,1、平坦曲线,：,正性：短波高,长波低,负性：短波低,长波高,具有光学活性的物质溶液，可使偏振光发生旋转，称为旋光。,用不同波长的偏振光照射光学活性化合物，用波长对比旋光度作图，即得旋光光谱。,2、单纯,Cotton,曲线,：,正,Cotton,曲线：峰在长波 谷在短波,负,Cotton,曲线：峰在短波 谷在长波,3、复合,Cotton,曲线：,多峰多谷,旋光谱的应用,：,确定构型,确定构象,八区率,(,Octant rule),半经验的规律，应用于环己酮及其衍生物的构型判断上,。,