中药化学-要点总结

1第一章总论一、中药有效成分的提取1.常用方法溶剂法浸渍法有效成分遇热不稳定的或含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的中药的提取。出膏率低、以水为溶剂的时候提取液易发霉。煎煮法挥发性或对热不稳定的药物不适用回流提取法对热不稳定的药物不适用，溶剂用量大，操作麻烦连续回流提取法弥补了回流提取法溶剂用量大的不足。耗时长渗漉法溶剂用量大，费时长，操作麻烦水蒸气蒸馏法挥发性、可随水蒸气蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的化学成分。升华法具升华性的成分超临界萃取法超声波提取法不会改变成分的结构、缩短提取时间、提高提取效率。2.溶剂法的要点溶剂提取法是根据中药中各成分的溶解性，选择适当的溶剂将中药中的化学成分从药材中提取出来。溶剂选择的原则“相似相溶”原则溶剂的极性亲水性越强，极性越大；亲脂性越强，极性越小。溶剂按极性大小可分为亲水性溶剂（极性较大）和亲脂性溶剂（极性较小）。极性由小→大：石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水水无机盐、糖、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐、苷类乙醇高浓度提取亲脂性成分，低浓度提取亲水性成分石油醚、苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯挥发油、油脂、叶绿素、树脂、内酯、某些生物碱及一些苷元二、分离与精制1.根据物质的溶解度差别进行分离1.1利用温度不同引起溶解度的改变进行分离——结晶和重结晶溶剂不与重结晶物质发生化学反应对待结晶的成分热时溶解度大，冷时溶解度小对杂质的溶解度冷热都易溶或冷热都不溶溶剂的沸点较低，容易挥发，易与结晶分离除去无毒或毒性很小，便于操作单一溶剂：常用的溶剂有水、冰乙酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯、四氯化碳、石油醚、二硫化碳等。混合溶剂：把对此物质溶解度很大和溶解度很小的两种溶剂混合在一起，可以获得良好的溶解性能。常用的混合溶剂有乙醇一水、乙醚一甲醇、乙酸一水、乙醚一丙酮等。纯度判断色谱（TLC或PC）三种展开系统中（Rf值0.2、0.5、0.8）单一斑点一定的晶型和均匀的色泽1.2利用两种以上不同溶剂的极性和溶解性差异稳定一致的熔点、熔距窄（1-2℃）1.3利用酸碱进行分离HPLC或GC单峰1.4利用沉淀试剂进行分离2.利用物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.1液-液萃取法（两相溶剂萃取法）利用混合物中各成分在两种不相混溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。分配系数KLUCCK，BAKKCU是溶质在上相溶剂中的浓度，CL是溶质在下相溶剂2和分离因子β中的浓度下标A、B分别代表不同的两种物质。（KA＞KB）β≥100，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；100β≥l0，则需萃取10-12次；β≤2时，要想实现基本分离，需作100次以上萃取才能完成；β≌1时，KA≌KB，意味着两者性质相近，无法分离。分配比与pH酸性、碱性及两性有机化合物，都具有游离型和解离型，二者可互相转化，故在两相中的分配比不同。pH＜3时，酸性物质多呈非解离状态（HA）、碱性物质呈解离状态（BH+）存在；PH＞12时，则酸性物质呈解离状态（A－）、碱性物质呈非解离状态（B）存在。可利用pH梯度萃取分离物质。2.2液-液萃取与纸色谱一般β＞50时，简单萃取即可解决问题；但β＜50时，则宜使用逆流分溶法。利用纸色谱可以选择设计液-液萃取分离物质的最佳方案。2.3液-液分配柱色谱分类固定相流动相分离物质正相色谱强极性溶剂，如水、缓冲溶液弱极性有机溶剂，氯仿、乙酸乙酯、丁醇水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等反相色谱石蜡油强极性溶剂，水或甲醇脂溶性化合物，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体3.根据物质的吸附性差别进行分离固-液吸附应用最多，分为：物理吸附（※）表面吸附，无选择性，可逆，进行快速，应用较广。三要素：吸附剂、溶质、溶剂化学吸附有选择性，吸附牢固，有时不可逆，应用较少。半化学吸附吸附力介于物理吸附和化学吸附之间。物理吸附的基本规律：极性相似者易于吸附。硅胶、氧化铝（极性吸附剂）极性强者优先被吸附；在弱极性溶剂中吸附能力强。活性炭（非极性吸附剂）对非极性物质有较强亲和能力；在水（极性溶剂）中吸附能力强。极性强弱的判断：化合物的极性由分子中所含官能团的种类、数目及排列方式决定。吸附柱色谱用于物质的分离吸附剂用量一般为样品量的30-60倍，通常100目；有干法上样和湿法上样两种。尽可能选择极性小的溶剂装柱和溶解样品。洗脱用溶剂的极性宜逐步增加，跳跃不能太大。为避免化学吸附，酸性物质宜用硅胶，碱性物质宜用氧化铝进行分离。通常在分离酸性（碱性）物质时，在溶剂中加入适量乙酸（氨、吡啶、二乙胺），防止拖尾、促进分离。3溶剂系统可通过TLC进行筛选，使组分Rf值达到0.2-0.3的溶剂系统可以选用。聚酰胺色谱属于氢键吸附（分子间氢键），特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离氨基与醌类、脂肪羧酸上的羰基吸附强弱取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。形成氢键的基团数目越多，吸附能力越强。成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附相对减弱。分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；反之则减弱。含水溶剂中的吸附规律溶剂的洗脱能力由弱→强：水→甲醇→氢氧化钠水溶液→甲酰胺→二甲基甲酰胺（DMF）→尿素水溶液对鞣质的吸附能力特别强，几乎不可逆，故可用于植物粗提物的脱鞣质处理。大孔树脂具有选择性吸附（范德华力或氢键）和分子筛（树脂本身的多孔性网状结构）的性能。极性小的化合物在水中易被非极性树脂吸附，极性化合物在水中易被极性树脂吸附。洗脱剂极性越弱，洗脱能力越弱。一般先用蒸馏水洗，再用浓度逐渐增加的乙醇或甲醇洗脱。多糖、蛋白质、鞣质等水溶性杂质会随水流出，极性小的物质后被洗出。广泛应用与天然产物的分离和富集。4.根据物质分子大小差别进行分离常用透析法、凝胶过滤法、超滤法和超速离心法。凝胶过滤色谱也叫凝胶渗透色谱/分子筛过滤/排阻色谱。利用分子筛分离物质。可用于分离分子量1000以下的化合物。样品中的大分子被排阻，先流出；小分子能渗透到凝胶颗粒内部，较晚流出。葡聚糖凝胶（Sepadex-G）只适于在水中应用；羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex-LH-20）既可在水中，又可在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中应用。膜分离法主要包括渗透、反渗透、超滤、电渗析和液膜技术等。透析法多用于水溶性的大分子和小分子物质的分离，如蛋白质、酶、多糖分离过程中的脱盐。按照孔径大小，可将透析膜分为：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳米膜。5.根据物质解离程度不同进行分离离子交换法：以离子交换树脂作为固定相，以水或含水溶剂作为流动相进行分离的一种方法离子交换：当流动相流过交换柱时，其中的中性物质及不与离子交换树脂发生交换的离子将通过柱子流出，而可与树脂上的离子交换基团发生交换的离子被吸附在树脂上，随后改变条件，并用适当的溶剂从柱上洗脱下来。阳离子交换树脂：强酸型（磺酸根）和弱酸型（羧酸根）阴离子交换树脂：强碱型和弱碱型用于：①不同电荷离子的分离（中药水提物中酸性、碱性及两性化合物的分离）；②相同电荷离子的分离（酸碱性不同）。6.根据物质沸点进行分离分馏法：利用中药中各成分沸点的判别进行提取分离。适用于液体混合物的分离，如挥发油和一些液体生物碱的提取分离。三、中药化学成分的结构研究方法质谱（MS）电子轰击质谱（EI-MS）需先将样品加热气化后才能电离。不需加热气化的：化学电离（CI）、场致电离（FI）、场解析电离（FD）、快速原子轰击电离（FAB）、电喷雾电离（ESI）红外（IR）4000-1500cm-1区域为特征区域，可鉴别官能团；41500-600cm-1区域为指纹区，可鉴别化合物真伪。紫外-可见光谱UV光谱对共轭双键、α、β-不饱和羰基结构及芳香化合物的结构鉴定是重要手段1H-NMR通过化学位移、峰面积、信号的裂分及偶合常数（J）提供分子中质子的数目、类型及相邻原子或原子团的信息。12C-NMR噪音去耦/全氢去耦/宽带去耦：DEPT第二章生物碱一、基本内容生物碱是指来源于生物界的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐多具有显著的生理活性。（例外：秋水仙碱，N原子不在环内，且几乎不显碱性）。绝大多数存在于双子叶植物中：毛茛科（黄连、乌头、附子）、防己科（汉防己、北豆根）、罂粟科（罂粟、延胡索）、茄科（洋金花、颠茄、莨菪）、马钱科（马钱子）、小檗科（三颗针）、豆科（苦参、苦豆子）；单子叶植物也有少数科存在生物碱：石蒜科、百合科（贝母）、兰科；低等植物中仅个别存在生物碱：蕨类植物（烟碱）、菌类植物（麦角生物碱）；科属亲缘关系相近的植物，常含有相同结构类型的生物碱；生物碱在植物体内多数集中分布在某一部分或某些器官；生物碱在不同的植物中含量差别很大。生物碱在植物体内，除了以酰胺的形式存在外，仅少数碱性极弱的生物碱以游离形式存在（那可丁）。绝大多数以有机酸盐形式存在（柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐），少数以无机酸盐的形式存在（盐酸小檗碱、硫酸吗啡），尚有极少数以N-氧化物、生物碱苷的形式存在。吡啶类简单吡啶类吡啶槟榔碱摈榔次碱烟碱双稠哌啶类喹喏里西啶苦参碱哌啶莨菪烷类莨菪烷莨菪碱5异喹啉类简单异喹啉异喹啉萨苏林苄基异喹啉去甲乌药碱罂粟碱厚朴碱R=CH3汉防己甲素；R=H汉防己乙素1-苄基异喹啉双苄基异喹啉原小檗碱类原小檗碱小檗碱延胡索乙素吗啡烷类吗啡烷R=H吗啡；R=CH3可待因6吲哚类简单吲哚类（吲哚）、大青素B、靛青苷单萜吲哚类（士的宁）、利血平色胺吲哚类（色胺）吴茱萸碱双吲哚类长春碱、长春新碱有机胺类（麻黄碱）、秋水仙碱、益母草碱二、理化性质性状形态多数生物碱呈结晶形固体，有些为晶形粉末状；少数生物碱为液体状态（烟碱、毒芹碱、槟榔碱），分子中多无氧原子，或氧原子结合为酯键；个别具有挥发性（麻黄碱）、升华性（咖啡因、川芎嗪）。味道大多数生物碱具苦味；少数生物碱具有其他味道，如甜菜碱具有甜味。颜色绝大多数生物碱无色或白色；少数具有较长共轭体系和助色团的有一定颜色。如小檗碱、蛇根碱为黄色，药根碱、小檗红碱为红色；有的生物碱在可见光下无色，在紫外光下显荧光（利血平）。旋光性含有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱都有旋光性，且多呈左旋光性。生物碱的旋光性受手性碳的构型、测定溶剂、pH值、温度及浓度等的影响。麻黄碱在水中呈右旋性，在三氯甲烷中则呈左旋性；烟碱在中性条件下呈左旋性，在酸性条件下呈右旋性。溶解性游离生物碱亲脂性生物碱多数具有仲胺和叔胺氮原子的生物碱，有较强的脂溶性。亲水性生物碱季铵型生物碱：离子型，易溶于水和酸水。小分子生物碱：分子小而碱性强的，即可溶于水，也可溶于氯仿。麻黄碱、烟碱含N-氧结构的生物碱：含配位键结构，可溶于水。氧化苦参碱。酰胺类生物碱：可在水中形成氢键。秋水仙碱、咖啡碱具有特殊官能团的生物碱具酚羟基或羧基：两性生物碱，可溶于酸水和碱水。具酚羟基者可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡；具羧基者可溶于碳酸氢钠溶液，如槟榔次碱。具内酯或内酰胺结构：正常情况下，溶解性类似一般叔胺碱，但在强碱溶液中加热，可开环形成盐而溶于水。如喜树碱、苦参碱、药跟碱、青藤碱、吗啡等。例外吗啡：酚性生物碱，但难溶于氯仿、乙醚；石蒜碱：难溶于有机溶剂，溶于水；喜树碱：不溶于一般有机溶剂，溶于酸性氯仿。生物碱盐一般易溶于水，可溶于甲醇、乙醇，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。生物碱在酸水中成盐溶解，调碱性后又游离析出沉淀，可利用此性质提取分离生7物碱。生物碱盐的水溶性因其成盐的种类不同而有差异：生物碱的无机酸盐＞有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐＞卤代酸盐；小分子有机酸盐大＞大分子有机酸盐。某些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等难溶于水。生物碱的碱性：碱性强弱的表示方法：强碱pKa＞11季铵碱、胍类生物碱用其共轭酸的酸式离解指数pKa值表示。pKa值大，碱性强；pKa值小，碱性弱。中强碱pKa7～11脂胺、脂杂环类弱碱pKa2～7芳香胺、N-六元芳杂环类极弱碱pKa＜2酰胺、N-五元芳杂环类氮原子的杂化