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当前位置:首页 > 医学/心理学 > 药学 > 长春中医大《中药化学》课件02中药化学成分的研究方法
第二章中药化学成分的研究方法结构类型理化性质提取分离方法检识方法掌握熟悉结构鉴定的方法了解各类成分的生物合成途径第一节中药中所含各类化学成分简介一次代谢产物叶绿素/糖类/蛋白质脂类/核酸一次代谢过程维持有机体正常生存的必需物质问题:生源合成途径与上述化学成分之间的关系?乙酸-丙二酸途径甲戊二羟酸途径莽草酸途径氨基酸途径复合途径二次代谢产物糖-苷类(glycosides)醌类(quinones)苯丙素类(phenylpropanoids)黄酮类(Flavonoids)生物碱(alkaoids)萜类和挥发(terpenoidsandvolatile)三萜(皂苷)类成分(tritersaponins)甾体(steroids)其他成分二次代谢过程物质代谢与生物合成各类化学成分总结(举例)化学成分名称结构定义主要溶解性生物碱(alkaoids)生物体内的含氮有机物有似碱的性质(能与酸成盐)难溶于水易溶于乙醇等有机溶剂生物碱盐则易溶于水及乙醇难溶于亲脂性有机溶剂N+OOOCH3OCH3盐酸小蘖碱Cl-化学成分名称结构定义主要溶解性苷类(glycosides)苷元与糖或糖的衍生物通过苷键(缩醛键)连接而成的化合物苷易水解成苷元和糖无色、无臭晶体苷可溶于水、乙醇、甲醇难溶于亲脂性有机溶剂;苷元则相反。HOOOOOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OOHOHCH2OHOOOHOCH2OH人参皂甙Rb1HOHOHO酸或酶OOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOOHOHCH2OHOOHOCH2OHHOHOOHHOHOHO化学成分名称结构定义主要溶解性单糖:无色晶体,有旋光性,味甜。易溶于水,难溶于有机溶剂。糖类(saccharide)低聚糖:2~10个单糖缩合而成,味甜。溶于水,难溶于有机溶剂。多糖:10个以上单糖脱水缩合而成,无甜味。大多不溶于水。包括植物多糖、动物多糖OOHOHCH2OHOOHOCH2OHHOHOHOH槐糖OOHOHCH2OHHOHOH葡萄糖4.醌类(quinones)具有醌式结构的化合物。分子中多有酚-OH,有一定酸性。游离蒽醌多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂,微溶或难溶于水。蒽苷极性增大,易溶于甲醇、乙醇、热水。OO大黄酚HOOHCH3OO大黄酚葡萄糖苷glc-OOHCH3醌类化合物OOHOHOCH3OCH3OCH3OCH3OCH3OCH3OOHCH3CH3七叶内酯五味子醇甲OOHOHO黄芩素HOOO葡糖醛酸-OHO黄芩苷HO黄酮类(flavonoids)7.萜类:由甲戊二羟酸衍生、分子式符合(C5H8)n的衍生物。游离萜亲脂性强,易溶于醇及亲脂性有机溶剂,难溶于水;萜苷能溶于热水、甲醇、乙醇等极性溶剂。挥发油(精油):可随水蒸气蒸馏的与水不相混溶的无色或淡黄色透明油状液体。具香味,有挥发性、折光性、旋光性。在水中的溶解度极小,易溶于有机溶剂如乙醇、乙醚等。薄荷醇OHCH3OCH3OCH3OCH=CHCH3细辛醚萜类和挥发油(terpeonidsandvolatileoils)OOOHOOOHCH3OOOHCH3OOOHCH3HO洋地黄毒甙强心苷(cardicaglycosides)HOOOOOHHOOHCH2OHOOHOHCH2OOHOHCH2OHOOOHOCH2OH人参皂甙Rb1HOHOHO皂苷(saponins)10.其他成分有机酸树脂氨基酸、蛋白质和酶鞣质植物色素油脂和蜡无机成分微量元素提取分离中药有效成分常用的方法已知成分:检索文献,根据提取分离未知成分:溶剂系统提取配合临床及药理追踪有效成分或有效部位提取方法提取方法溶剂提取法水蒸气蒸馏法超临界流体萃取法其他方法(压榨法等)溶剂提取法根据被提取成分的溶解性,选择适当的溶剂和方法从中药中提取化学成分水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,难溶或不溶于水的成分提取植物中挥发油提取升华法利用某些成分具有升华性的性质直接从中药(植物)中提取的方法樟木---樟脑茶叶—咖啡因提取方法---溶剂提取法原理:溶剂穿透入药材粉末的细胞膜,溶解溶质,形成细胞内外溶质的浓度差,将溶质渗出,进行提取。溶剂选择依据:相似者相溶常用的提取溶剂石油醚四氯化碳苯二氯甲烷三氯甲烷(氯仿)乙醚乙酸乙酯正丁醇丙酮甲醇、乙醇水1.掌握简写2.掌握极性大小比较1.相对密度4.沸点2.与水互溶度(相互之间互溶度)3.易燃性提取溶剂性能特点适宜提取成分提取方法强极性溶剂溶解范围广(酸水、碱水)生物碱盐穿透能力强苷类水价廉易得、安全糅质煎煮法糖类渗漉法有些脂溶性成分溶解不完全氨基酸(酸水)有些苷类成分的酶解蛋白质水提液易发霉、变质水溶性杂质多,过滤困难沸点高,浓缩困难常用提取溶剂性能特点提取溶剂性能特点适宜提取成分提取方法除去多糖、溶解范围广(不同浓度乙醇)蛋白质外渗滤法(稀醇)水溶性杂质溶出少的大多数浸渍法乙醇可抑制酶的活性化学成分回流法提取液不易发霉、变质均可连续回流法大部分可回收利用但有挥发性、易燃烧甲醇溶解特点与乙醇相似,但有毒丙酮溶解性能同乙醇,但沸点低、易挥发,作为提取溶剂不常用;但对色素溶解性能好,在分离、精制时常用。亲水性有机溶剂(和水可任意混溶)常用提取溶剂性能特点提取溶剂性能特点适宜提取成分提取方法对化合物溶解选择性较强;水溶性杂质少、易纯化;游离生物碱回流法挥发性大、易燃烧、有毒;苷元连续回流法价格昂贵,对提取设备要求高;某些苷类穿透力较弱,提取时间长;作为提取溶剂不常用。如:乙醚bp.35℃,极易燃氯仿bp.61℃、d1.480,不易燃,毒性大,对生物碱溶解性好苯bp.80.1℃,毒性大石油醚沸程30~60℃、60~90℃、90~120℃脱脂、脱色常用于甲醇、乙醇不能任意混溶。亲脂性有机溶剂常用提取溶剂性能特点依据:化学成分的溶解性(极性)关键:提取溶剂的选择溶剂的选择原则:相似相溶的原则,价廉、易得、无毒、安全等。提取方法:浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法。(一)溶剂提取法提取方式操作方法:浸渍:简便,但效率差,用水时易发霉渗漉:效率高,但溶剂消耗大,操作烦琐煎煮:简便,但杂质溶出多,难过滤回流提取:效率高,但溶剂消耗大,操作烦琐连续回流提取:效率高,溶剂消耗少回流提取装置图影响提取因素提取溶剂提取方法药材的粉碎度(饮片、粗粉)提取时间(次数)(如提取2次,每次1小时)提取温度设备条件即为优化工艺参数提取方法-水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,且难溶或不溶于水的成分提取。这类成分沸点多在100℃以上,并在100℃左右有一定的蒸气压。如挥发油、小分子量的生物碱等。主要用于提取挥发油挥发油提取器提取方法-超临界流体萃取技术超临界流体(SupercriticalFluid)物质处于其临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上状态时,成为单一相态,将此单一相态称为SF。常用CO2,Tc31.4℃,Pc7.37Mpa,惰性、价廉,但适用于极性较低的化合物。超临界流体萃取技术(SFE)在超临界状态下,将超临界流体与待分离物质接触,通过控制不同的温度、压力以及不同种类及含量的夹带剂使超临界流体有选择性把极性大小、沸点高低和分子量大小不同的成分依次萃取出来特点(与溶剂提取法相比)*无有机溶剂残留/无易燃易爆的危险/对环境无公害*接近室温工作,适用对热不稳定的成分提取*萃取介质的溶解特性容易改变,在一定温度下只需改变压力/或通过加入夹带剂,改变萃取介质的极性提取极性物质*夹带剂:以液体形式和相对小的量加入到超临界流体中(1)改善和维持选择性;(2)提高难挥发溶质的溶解度常用夹带剂:甲醇;乙醇;丙酮;乙腈美国泰尔公司实验室中试设备设备造价高导致产品设备折旧费大,清洗设备困难提取方法--其他方法超声提取(补充)微波提取升华法组织破碎提取法压榨法超声波提取采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法超声波:是一种弹性机械振动波,其传播的振动频率在弹性介质中高达20kz/40kz空化现象:超声波作用于液体介质引起介质的振动,当振动处于稀疏状态时,在介质中形成许多小空穴,这些小空穴瞬间闭合,可高达几千个大气压的压力,同时局部温度上升,此为空化现象。(理解)空化可使植物细胞壁及整个生物体的瞬间破裂,使溶剂渗透到药材细胞中,从而加速药材中的有效成分溶解于溶剂中。方法特点:缩短提取时间,但提高了提取效率---快速/提取率高超声波提取罐超声波提取(清洗器)提取方法总结传统提取方法:溶剂提取法/水蒸汽蒸馏法升华法/组织破碎法新技术:SFE/超声波提取法/微波提取法前沿:生物提取技术各类化学成分理化性质溶剂的性质提取方法溶剂提取法相关问题总结最重要性质是溶解性1.相对密度;2.与水互溶度(相互之间互溶度)3.易燃性;4.沸点;5.极性大小;6.穿透力提取原理提取方式影响提取因素回流提取装置图槐米粗粉(50g)滤液药渣加300ml饱和石灰水煮沸10分钟,维持pH8~9,趁热滤过置1000ml烧杯中,加入500ml饱和石灰水加热,煮沸20分钟,并维持pH8~9,趁热滤过滤液药渣提取实例分析提取方法?提取溶剂?提取时间?提取次数?提取装置?各种提取方法的比较溶剂提取法与水蒸汽蒸馏法溶剂提取法与超临界流体萃取法超声辅助提取法、微波提取法中药有效成分的分离精制(纯化)方法(原理)根据物质溶解度差别进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同分离根据物质的吸附性差别进行分离根据物质分子大小差别进行分离根据物质离解程度不同进行分离根据物质溶解度差别进行分离1.利用温度不同,引起混合物中某种物质溶解度改变而达到分离方法:结晶/重结晶2.在溶液中加入另一种溶剂以改变混合溶剂的极性,使一部分物质沉淀出来,达到分离。方法:水提醇沉/醇提水沉/分级沉淀/盐析法根据物质溶解度差别进行分离3.对酸性、碱性化合物,通过调节溶液pH值改变其分子的存在状态(游离型和解离型)从而改变溶解度达到分离。方法:碱溶酸沉/酸溶碱沉4.通过加入某种试剂使某种或某类成分沉淀而达到分离方法:专属试剂沉淀法原理:利用混合物中各成分在溶剂中的溶解度不同进行分离。溶剂选择:结晶法的关键是选择适宜的结晶溶剂,要求对被分离成分的溶解度随温度不同有显著差异,不与分离成分产生化学反应,沸点适中等常用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸、吡啶等。也可用两种或两种以上溶剂组成的混合溶剂进行结晶操作。结晶法重结晶操作:混合物加热溶解,形成待分离组分的饱和溶液;热滤不溶杂质;滤液低温放置析出结晶;反复结晶可得到高纯度的晶体◇胆甾醇能沉淀甾体皂苷;◇生物碱沉淀试剂能沉淀生物碱等◇在含有糖类或蛋白质的水溶液中,分次加入乙醇,使含醇量逐步增高,逐级沉淀出分子量段由大到小的蛋白质、多糖、多肽等。◇在混合物的水溶液中,加入易溶于水的无机盐(氯化钠)至一定浓度或状态,使某些中药成分在水中溶解度降低而析出。中药有效成分的分离精制(纯化)方法(原理及操作)◆具有羧基或酚羟基的酸性成分—◆具有内酯或内酰胺的成分—◆难溶于水有机碱性成分----溶剂法--溶剂分配法原理:利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离。溶剂选择:互相饱和的水相与有机相分离极性小的成分,氯仿(或乙醚)-水分离极性中等的成分,乙酸乙酯-水分离极性大的成分,正丁醇-水操作:分液漏斗、连续萃取(逆流分溶仪)等常用方法:简单萃取法(β≥50)pH梯度萃取法连续萃取法液滴逆流分配法β≤50分配系数K—溶质在上相溶剂中浓度与在下相溶剂中浓度比分离因子β—A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数比值β≥100,仅作一次简单萃取就可基本达到分离;100≥β≥10则需萃取10~12次;β≤2则须萃取100次以上用于比水轻的溶剂用于比水重的溶剂连续萃取器液滴逆流分配装置图不同分离原理不同操作方式不同色谱材料将各种色谱组合应用分离精制鉴定色谱分离法不同分离原理吸附色谱排阻色谱分配色谱离子交换色谱利用吸附剂对被分离混合物中各成分的吸附能力不同进行分离。常用吸附剂硅胶(应用广泛)氧化铝(碱性氧化铝)(生物碱
本文标题:长春中医大《中药化学》课件02中药化学成分的研究方法
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