2015药化全.doc
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1、三章中药化学成分与药效物质基础第一节绪论中药化学研究什么?大纲要求:小单元细目要点中药化学成分的分类与性质1.结构类型与理化性质(1)结构类型(2)理化性质2.提取分离与结构鉴定(1)提取分离方法(2)结构鉴定方法3.化学成分与质量标准、药效物质基础(1)化学成分与药效物质基础(2)化学成分在质量控制中的作用一、中药化学成分的结构类型 生物碱*黄酮类*有机酸*萜类*苯丙素类*三萜皂苷*香豆素类*甾体皂苷*木脂素类*强心苷*醌类*鞣质*成分类型 定义和结构特点 生物碱来源于生物界(主要是植物界)的一类含氮有机化合物。 糖 单糖是多羟基醛或酮,是组成糖类及其衍生物的基本单元。(寡糖、多糖) 苷 苷
2、类又称配糖体,是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。 醌 具有-不饱和酮的结构的化合物。 苯丙素类 基本母核具有1个或几个C6-C3单元的化合物 香豆素 母核为苯骈-吡喃酮。 木脂素 由2分子C6-C3结构构成。 黄酮 由2个苯环通过中间3个碳原子(C6-C3-C6)连接而成,多具有酚羟基。 萜 由甲戊二羟酸衍生而成,基本碳架多具有2个或2个以上异戊二烯单位(C5单位)结构特征的不同饱和程度的衍生物。 挥发油 可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的挥发性油状液体,大多具有芳香嗅味。 皂苷 苷元为具有螺甾烷及其有相似生源的甾族化合物或三萜类化合物。 甾体 具
3、有环戊烷骈多氢菲的甾体母核。 有机酸 含-COOH的一类酸性化合物。 鞣质 复杂的多元酚类。 基本结构单元:(补充知识点)C O S N H 注意:含羰基化合物碳氧 硫 氮 氢 (常见化学元素) 注意:不饱和结构、共轭结构、芳香结构 三、中药化学常用提取方法荣升超水; 渗-浸-煎-回流 水热挥发不破坏;笑笑难容笨马萘香豆 浸渗冷提取,热不宜,肥胖好,时长耗多提取方法优点缺点煎煮法(1)明火提取,热稳定简单效高。(1)提取溶剂只能用水;(2)含挥发性成分或肥的不宜回流提取法(1)用挥发性提取溶剂加热提取,热稳定的成分;效高。(1)溶剂消耗量大;麻烦。提取方法优点缺点连续回流提取法(1)用挥发性提
4、取溶剂加热提取,适用于提取对热稳定的成分;(2)提取效率高;(3)节省提取溶剂。(1)提取液受热时间长;(2)受热易分解的成分的提取不宜用。浸渍法(1)不加热,适用于提取对热不稳定成分;最简单的方法(2)适用于提取含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的中药。效低时长;水溶剂易发霉。渗漉法(1)不加热,适用于提取对热不稳定成分;(2)提取效率高于浸渍法。(1)溶剂消耗量大;(2)费时长。1.溶剂法(1)常见溶剂分类(2)常见溶剂极性顺序;“水醇性大,氯苯醚小”水甲醇乙醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚氯仿苯四氯化碳石油醚; 记忆:水甲乙醇丙丁二姨谜氯苯四碳油引申知识点(1)“相似相溶”溶剂被提取成分水苷、生物碱
5、盐、鞣质、氨基酸、蛋白质、糖甲醇、乙醇 (最常用)蛋白质、多糖以外的各类成分正丁醇苷乙酸乙酯、乙醚、氯仿、苯 甾类、萜和挥发油、生物碱、各种苷元石油醚油脂引申知识点(2)极性相关概念:偶极矩、极化度、介电常数;一般介电常数越小,溶剂极性越(3)常用溶剂提取法1)浸渍法:常温或温热(6080)用适当的溶剂浸渍药材以溶出其中有效成分的方法。泡药酒2)渗漉法:不断向粉碎的中药材中添加新鲜浸出溶剂。 漏斗过滤3)煎煮法:中药材加入水浸泡后加热煮沸,将有效成分提取出来的方法。 煎药4)回流法:用易挥发的有机溶剂加热回流提取中药成分的方法。5)连续回流法:采用索氏提取器进行回流。 3.超临界流体萃取法(S
6、FE)超临界流体(SF):气体和液体之间、流动形式存在。密度与液体相近,黏度与气体相近,扩散能力强。最常用的超临界流体是二氧化碳(CO2)。用于脂溶性成分,挥发油的提取,尤其适用于提取不稳定、易氧化、受热易分解的挥发性成分。特点:1)无溶剂残留;2)安全,环境污染小;夹带剂:常用夹带剂:甲醇、乙醇、丙酮等。4.升华法固体物质不经过熔融而直接转化为蒸气,遇冷又凝结成固体。5.超声法:空化效应和搅拌作用。不会改变有效成分的化学结构四、不同分离方法的原理1.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结晶与重结晶(2)利用两种以上不同溶剂的极性和溶解性差异水提醇沉法、醇提水沉法、醇/
7、醚法、醇/丙酮法(3)利用酸碱性(不同)酸提碱沉法、碱提酸沉法(4)利用沉淀试剂沉淀试剂(雷氏铵盐:季铵碱;明胶:鞣质)2.根据物质在两相溶剂中的分配比(分配系数)不同进行分离(1)液液萃取法(pH梯度萃取法) (2)液液分配色谱(LC或LLC)3.根据物质沸点差别进行分离(1)分馏法4.根据物质的吸附性差别进行分离(1)简单吸附(活性碳)(2)吸附柱色谱(硅胶、氧化铝、聚酰胺、大孔树脂)5.根据物质分子大小差别进行分离(1)凝胶过滤色谱(2)膜分离法6.根据物质解离程度不同进行分离(1)离子交换色谱最佳选择题两相溶剂萃取法分离混合物中各组分的原理是A.各组分的结构类型不同 B.各组分的分配系
8、数不同 C.各组分的化学性质不同D.两相溶剂的极性相差大 E.两相溶剂的极性相差小正确答案B根据分子大小差别进行分离时所使用的方法不包括A.透析法B.凝胶过滤色谱法 C.超滤法D.超速离心法E.盐析法(利用蛋白质性质)正确答案E 引申知识点(1)结晶与重结晶(1)原理:利用温度不同引起溶解度的改变进行分离(2)常用的重结晶溶剂:水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、三氯甲烷、苯、四氯化碳、石油醚和二硫化碳等。(单用或混用)正丁醇不是常用溶剂(3)溶剂选择原则:“相似相溶”(4)溶剂用量:一般可比需要量;多加20%左右的溶剂。理想溶剂:不与重结晶物质发生化学反应;较高温度时能够溶解大量的待重结晶物
9、质;而在室温或更低温度时,只能溶解少量的待重结晶物质;对杂质的溶解度或者很大或者很小;溶剂的沸点较低,容易挥发,易与结晶分离除去;无毒或毒性很小,便于操作。引申知识点(2)判断晶体纯度的方法(1)具有一定的晶形和均匀的色泽;(2)具有一定的熔点和较小的熔距(12);(3)薄层色谱(TLC)或纸色谱(PC)色谱法显示单一的斑点;(4)高效液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)分析显示单一的峰;(5)其他方法:质谱、核磁共振五、不同色谱分离方法的填料特点与适用范围1.不同色谱分离方法的填料特点与适用范围填料 特点 分配色谱纸色谱 正相色谱,以纸为载体,以纸上所含水分或其他物质为固定相。 柱色谱 正
10、相、反相色谱烷烃类(RP-18、RP-8、RP-2) 吸附色谱硅胶 中等极性、酸性。适用于中性或酸性成分 氧化铝 极性、碱性。适用于碱性或中性亲脂性成分的分离 活性碳 非极性。适用于亲脂性成分,常用于脱色 吸附色谱 聚酰胺 氢键吸附 ;不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、三氯甲烷及丙酮等常用有机溶剂对碱较稳定,对酸尤其是无机酸稳定性较差 大孔树脂 吸附与分子筛两种原理般为白色球形颗粒状,分为非极性和极性两类,对酸、碱均稳定。 填料 特点凝胶过滤色谱(排阻色谱)葡聚糖凝胶(Sephadex)只适于水中应用 羟基葡聚糖凝胶(Sephadex LH20)除具有分子筛特性外,在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂
11、中常常起到反相色谱效果 离子交换色谱 离子交换树脂 基于混合物中各成分解离度差异进行分离的,球形颗粒,不溶于水,但可在水中膨胀 (1)吸附色谱原理与分类以静态吸附来说,当在某中药提取液中加入吸附剂时,在吸附剂表面即发生溶质分子与溶剂分子,以及溶质分子相互间对吸附剂表面的争夺。物理吸附过程一般无选择性,但吸附强弱及先后顺序都大体遵循“相似者易于吸附”的经验规律。吸附类型与特点:吸附类型吸附特点举例物理吸附(表面吸附,应用最广) 吸附无选择性,为可逆吸附吸附于解吸附快速进行 以硅胶、氧化铝、活性炭为吸附剂的吸附色谱化学吸附(应用最少) 吸附有选择性吸附牢固,甚至不可逆 碱性氧化铝吸附酸性物质;酸性
12、硅胶吸附碱性物质半化学吸附(有一定应用)介于物理与化学间,吸附较弱聚酰胺色谱-氢键吸附,半化学吸附(2)聚酰胺吸附色谱对碱稳定,对酸稳定性较差。适合于分离酚类、醌类和黄酮类化合物(鞣质例外)引申知识点(1)聚酰胺吸附规律形成氢键的基团数目越多,吸附能力越强;易形成分子内氢键者,其在聚酰胺上的吸附即相应减弱;分子中芳香化程度越高者,吸附性越强;洗脱溶剂的影响。(3)大孔吸附树脂;对酸、碱均稳定。吸附原理:选择性吸附(由于范德华引力或产生氢键的结果)分子筛性能(由其本身的多孔性网状结构决定)影响因素:比表面积、表面电性、氢键引申知识点(2)大孔树脂洗脱剂选择的一般方法。以前考洗脱剂洗脱物质水 单糖
13、、鞣质、低聚糖、多糖等极性物质70%乙醇 皂苷、黄酮(少量)、酚性成分等3%5%碱溶液黄酮、有机酸、酚性成分和氨基酸等10%酸溶液生物碱、氨基酸等 丙酮中性亲脂性成分(4)凝胶过滤色谱(分子筛过滤、排阻色谱)分离原理:分子筛作用,根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离的目的。(5)离子交换色谱性质:球形颗粒,不溶于水,但可在水中膨胀。离子交换基团配伍选择题A.聚酰胺B.离子交换树脂C.硅胶D.大孔吸附树脂 E.膜1.具有氢键吸附性能的吸附剂是正确答案A2.在酸性条件下不稳定的吸附剂是正确答案A3.对酸、碱均稳定的极性吸附剂是正确答案D4.同时具有吸附性能和分子筛性能的吸附剂是正确答案
14、DA.阳离子交换树脂B.透析膜C.活性炭D.硅胶E.氧化铝1.在水中可膨胀的是正确答案A2.常用于吸附水溶液中非极性色素的是正确答案C3.不适合分离酸性物质的是-碱性的物质正确答案E六、结构研究的程序分子式测定方法:(1)元素定量分析配合分子量测定。(2)同位素丰度比法。(3)高分辨质谱(HRMS)法。计算不饱和度方法:(1)官能团定性及定量分析。(2)光谱方法:UV、IR、MS、1H-NMR,13C-NMR七、常用波谱方法及应用光谱方法缩写作用质谱MS 分子量;分子式;结构碎片红外光谱IR 官能团紫外光谱UV 骨架(共轭体系)核磁共振1H-NMR,13C-NMR 质子(碳原子);相邻原子或原
15、子团的信息,用于结构测定配伍选择题A.紫外光谱法B.质谱法 C.正相色谱法 D.反相色谱法E.凝胶色谱法1.确定化合物分子量的常用方法是()正确答案B2.判定化合物结构中是否具有共轭体系常用的方法是()正确答案A3.用于推断化合物的骨架类型的方法是()正确答案A八、中药化学成分研究的意义1.阐明中药的药效物质基础,探索中药防治疾病的原理;2.中药化学成分是遣药组方的物质基础;3.改进中药制剂剂型、提高临床疗效;4.控制中药及其制剂的质量;5.提供中药炮制的现代科学依据;6.开发新药、扩大药源;7.结构修饰、合成新药。在制定、修订科学规范的中药标准工作中中药化学:(1)可为中药材生产的标准化、规
16、范化奠定化学物质基础。(2)可为中药饮片炮制的标准化、规范化提供科学依据。(3)可为中成药生产的标准化、规范化提供合理的技术保障。(4)可为中药临床前有效性和安全性评价的标准化、规范化提供有说服力的化学信息。(5)可为中药临床试验的标准化、规范化提供临床疗效评价的物质基础。(6)可为中药药效学评价研究的标准化、规范化提供有效成分的监控指标及药理评价方法。九、中药化学成分在中药质量控制中的作用主要体现在,中药指纹图谱可分为中药化学指纹图谱和中药生物指纹图谱。最常用的光谱是红外光谱(IR),最常用的色谱是薄层色谱(TLC)、气相色谱(GC)、高效液相色谱(HPLC)和毛细管电泳(CE),X射线粉末
17、衍射指纹图谱。毛细管电泳色谱DNA分子诊断技术为生物图谱.红外光谱-为光谱法第二节生物碱一、生物碱的分布(一)定义:物碱指来源于生物界的一类含氮有机化合物。特点:大多有较复杂的环状结构,氮原子结合在环内(特例:有机胺类生物碱N原子不在环内),多具有碱性.大多具有生物活性.结构中都含有氮原子(二)生物碱的分布植物类型科属双子叶植物(多见,已知有50多个科的120多个属)如毛茛科、防己科、罂粟科、茄科、马钱科、小檗科、豆科、芸香科吴茱萸单子叶植物如石蒜科、百合科(贝母属的川贝母、浙贝母)、兰科裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科和松柏科等植物类型科属低等植物如烟碱存在于蕨类植物中,麦角生物碱存在于
18、菌类植物中地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚类生物碱。藻类、水生类植物中未发现生物碱。 宝马别逗罂粟 防己终于小破(毛茛科、马钱科、茄科、豆科、罂粟科) (防己科、吴茱萸属、小檗科)引申知识点生物碱分布特点:(1)在植物中多集中分布于某一器官或某一部位(麻黄髓部;黄柏内皮);(2)在不同植物中含量差别很大;(3)同科同属的植物常含有相同结构类型生物碱;(4)生物碱极少和萜类和挥发油共存于一植物中;(5)绝大多数以有机盐类存在。(二)生物碱的理化性质1.性状 升咖盈利色根不;挥麻烟液槟毒性状 化合物 液体 槟榔碱、毒芹碱 、烟碱具挥发性 麻黄碱、烟碱 具升华性 咖啡因 有甜味 甜菜碱 有色
19、小檗碱、蛇根碱呈黄色;药根碱、小檗红碱呈红色等 具荧光 利血平 (盈利)2.旋光性生物碱的旋光性受手性碳原子的构型、测定溶剂、pH、温度及浓度等的影响。生物碱多为左旋,阿托品是莨菪碱的外消旋体。小檗碱为季铵盐 二、生物碱的分类及结构特征(一)生物碱的分类及结构特征生物碱类型 二级分类 代表化合物 源于特点代表药物 活性记忆吡啶类生物碱 简单吡啶类 槟榔碱、槟榔次碱、烟碱、胡椒碱 赖氨酸分子小,结构简单,很多呈液态 双稠哌啶类 苦参碱、氧化苦参碱、金雀花碱 喹喏里西啶的基本母核。苦参、山豆根 消肿利尿、抗肿瘤、抗病原体“苦”大“稠” 深莨菪烷类生物碱 莨菪碱、古柯碱 鸟氨酸,莨菪碱C3-醇羟基与
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