执业药师考试中药化学重点讲义

第1页前言一、考情分析1.中药专业知识二：中药鉴定学、中药化学2.中药鉴定学与中药化学是6：4，中药鉴定学60%，中药化学40%。3.中药化学：A型题16道题，每小题1分，共16分；B型题32题，每小题0.5分，共16分；X型题8道题，每小题1分，共8分。二、绪论1.概念：中药化学是运用现代科学伦理与方法研究中药中化学成分的一门学科。2.主要内容：结构类型、物理化学性质、提取分离方法及主要类型化学成分的结构鉴定。三、学习方法1.以总论为基础：以总论为基础，学习好总论的知识，灵活运用总论的知识，去解决各类化学成分的实际问题，在复习、考试的时候能起到事半功倍的效果。2.紧抓化学结构，以化学结构为核心：掌握不同化合物化学结构特点。3.学习主线：化学结构—→理化性质—→提取分离。4.以理解、记忆、融会贯通为最主要的学习方法。5.先粗后细、先干后叶、先面后点。6.学习教材—→完成习题—→复习教材。第一章总论第一节绪论1.有效成分：与药效有关的成分；2.无效成分：与药效无关的成分。第二节中药有效成分的提取与分离（重点）一、中药有效成分的提取（一）提取概念：采用一种方法，使中药里面有效的成分与无效的成分分开。（二）提取方法：1.溶剂提取法：选择一个适当的溶剂将中药里面的有效成分提取出来。（1）常用提取溶剂：石油醚、正己烷、环己烷、苯、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、水。（极性小→极性大）（2）提取溶剂的特殊性质：石油醚：是混合型的物质；氯仿：比重大于水；乙醚：沸点很低；正丁醇：沸点大于水。①亲脂型溶剂与亲水型溶剂：石油醚、正己烷、环己烷、苯、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇与水混合之后会分层，称为亲脂型溶剂；丙酮、乙醇、甲醇与水混合之后不分层，称为亲水型溶剂。②不同溶剂的符号。（3）选择溶剂：不同成分因为分子结构的差异，所表现出的极性不一样，在提取不同级性成分的时候，第2页对溶剂的要求也不一样。1）物质极性大小原则：①含C越多，极性越小；含O越多，极性越大。②在含O的化合物中，极性的大小与含O的官能团有关：含O官能团所表现出的极性越大，此化合物的极性越大。③与存在状态有关：游离型极性小；解离型（结合型）极性大。2）选择溶剂原则：相似相溶（4）提取方法：1）浸渍法：不用加热，适用于热不稳定化学成分，或含有大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的成分提取。缺点：效率低、时间长。2）渗漉法：不用加热，缺点：溶剂消耗量大、时间长3）煎煮法：使用溶剂为水，适用于热稳定的药材的提取。缺点：不是用于含有挥发性或淀粉较多的成分的提取；不能使用有机溶剂提取。4）回流提取法与连续回流提取法：使用溶剂为有机溶剂。回流提取法有机溶剂消耗量大；连续回流提取法溶剂消耗量少，节省了溶剂，缺点：加热时间长，对热不稳定的成分在使用此法时要十分小心。5）超声波提取法：提取效率高；对有效成分结构破坏比较小。6）超临界流体萃取法：CO2萃取。特点：①不残留有机溶剂，萃取速度快、收率高，工艺流程简单、操作方便。②无传统溶剂法提取的易燃易爆危险；减少环境污染，无公害；产品是纯天然的。③因萃取温度低，适用于对热不稳定物质的提取。④萃取介质的溶解特性容易改变，在一定温度下只需改变其压力。⑤可加入夹带剂，改变萃取介质的极性来提取极性物质。⑥适于极性较大和分子量较大物质的萃取。⑦萃取介质可以循环利用，成本低。⑧可与其他色谱技术连用及IR、MS联用，高效快速的分析中药及其制剂中的有效成分。2.非溶剂提取法（1）水蒸气提取法：适用于具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏，且难溶或不溶于水的成分的提取。（2）升华法：具有升华性质的成分提取。二、中药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度差别进行分离1.结晶及重结晶法利用不同温度可引起物质溶解度改变的性质来分离物质。选择结晶溶剂的原则是：对要结晶的成分热时溶解度大，冷时溶解度小，对杂质冷热都不溶或冷热都易溶。另外要求结晶溶剂不与待结晶物质发生化学反应；沸点较低、易挥发；无毒或毒性很小。判断结晶纯度的方法。（1）晶型均一，色泽均匀。（2）有一定的熔点和较小的熔距，熔距应在2度以内。（3）TLC或PC分别用三种以上溶剂系统检识，同单一圆整斑点。第3页（4）HPLC或GC检查呈现单峰。2.沉淀法（1）在溶液中回入另一种溶剂以改变混合的极性，使一部分物质沉淀析出。如：水提醇沉法（除去多糖或蛋白质）；醇提水沉法（除去树脂或叶绿素）；醇提乙醚沉淀或丙酮沉淀法（使皂苷沉淀析出）（2）pH法：对酸性、碱性或两性有机化合物来说，常可通过加入酸、碱以调节溶液的pH值，改变分子的存在状态（游离型或解离型），从而改变溶解度而实现分离。酸提碱沉法（使生物碱类成分沉淀）。碱提酸沉法（使黄酮、蒽醌等沉淀）；等电点法（使蛋白质沉淀）（3）盐类沉淀法：通过加入某种沉淀试剂，使生成水不溶性的类沉淀。（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离1.分配系数KK=Cu/CLK：表示分配系数；Cu：表示溶质在上相溶剂中的浓度；CL：表示溶质在下相溶剂中的浓度。K越大越容易分离。2.分离因子β分离因子β可定义为A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。β=KA/KBβ越大越容易分离。β≧100，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；若100＞β＞10，则须萃取10～12次；β≧2时，要想实现分离，须做100次以上萃取才能完成；β≈1时，则KA≈KB，意味着两者极其相近，即使作任意次分配也无法实现分离。3.分配比与pH对酸性、碱性及两性有机化合物来说，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。一般而言，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。4.纸色谱纸色谱属于分配色谱，原理与液-液萃取法基本相同。5.分配柱色谱分离水溶性或极性较大的成分时，固定相多采用强极性溶剂，如水、缓冲溶液等，流动相一般选择极性相对较小的有机溶剂，称为正相分配色谱；反相分配色谱。（三）根据物质的吸附性差别进行分离1.物理吸附基本规律—相似者易于及附硅胶、氧化铝是极性吸附剂，遵循“相似者易于吸附”的经验规律。活性炭为是非极性吸附剂，与硅胶、氧化铝相反。为避免发生化学吸附，酸性物质宜用硅胶，碱性物质则宜用氧化铝进行分离。2.极性及其强弱判断化合物的极性由分子中所官能团决定3.吸附色谱法应用4.聚酰胺聚酰胺吸附属于氢键吸附，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、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。吸附强弱则取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。第4页聚酰胺特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。（1）形成氢键的基团数目越多，吸附能力越强。（2）成键位置对吸附力也有影响。易形成分于内氢键者，其在聚酰胺上的吸附相对减弱。（3）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；反之则减弱。一般情况下，各种溶剂在聚酸胺术上的洗脱能力由弱至强，可大致排列成下列顺序：水→甲醇→氢氧化钠水溶液→甲酰胺→二甲基甲酰胺→尿素水溶液5.大孔吸附树脂（1）吸附原理大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分子材料。吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结果，分子筛性是由于其本身多孔性结构所决定的。（2）影响吸附的因素大孔吸附树脂本身的性质、溶剂的性质和化合物的性质是影响吸附的3个重要因素。（3）大孔吸附树脂的应用（4）洗脱液的选择洗脱液可使用甲醇、乙醇、丙醇、乙酸乙酯等。（四）根据物质分子大小差别进行分离物质分子大小不同的化合物可用透析法、凝胶过滤法、超滤法、超速离心法等分离。1.凝胶过滤法凝胶过滤法也叫凝胶渗透色谱、分子筛过滤、排阻色谱，系利用分子筛分离物质的一种方法。常用的有葡聚糖凝胶（Sepadex-G）以及羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex-LH-20）。SephadexG只适于在水中应用。SephadexLH-20既可在水中应用，又可在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中应用。2.膜过滤法膜过滤法主要包括渗透、反渗透、超滤、电渗析、透析、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。（五）根据物质解离程度不同进行分离1.离子交换法分离物质的原理离子交换法系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，其原理是离子交换。离子交换树脂的种类包括阳离子（强酸型和弱酸型）交换树脂和阴离子（强碱型和弱碱型）交换树脂。2.离子交换树脂的种类阳离子（强酸型和弱酸型）交换树脂和阴离子（强碱型和弱碱型）交换树脂。3.离子交换法应用：（1）用于不同电荷离子的分离，如中药水提物中酸性、碱性及两性化合物的分离。（2）用于相同电荷离子的分离。（六）根据物质的沸点进行分离分馏法是利用中药中各成分沸点的判别进行提取分离的方法，主要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。（一）根据物质溶解度差别进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离（四）根据物质分子大小差别进行分离第5页（五）根据物质解离程度不同进行分离（六）根据物质的沸点进行分离练习题A型题：1.下列溶剂中极性最强的是A.乙醚B.乙酸乙脂C.氯仿D.正丁醇E.甲醇[答疑编号111010301]『正确答案』E2.下列溶剂中极性最强的是A.EtOHB.Et2OC.Me2COD.CHCL3E.H2O[答疑编号111010302]『正确答案』EB型题：A.浸渍法B.渗漉法C.煎煮法D.回流提取法E.连续回流提取法1.不加热而浸出效率较高的方法是[答疑编号111010303]『正确答案』B2.以水为溶剂加热提取的方法是[答疑编号111010304]『正确答案』C3.有机溶剂用量少而提取效率高的是[答疑编号111010305]『正确答案』E4.自中药中提取含挥发性成分时不宜采用方法是[答疑编号111010306]『正确答案』C5.提取受热易破坏的成分最简单的方法是第6页[答疑编号111010307]『正确答案』AX型题：结晶法精制固体成分时，要求A.溶剂对欲纯化的成分应热时溶解度大，冷时溶解度小B.溶剂对欲纯化的成分应热时溶解度小，冷时溶解度大C.溶剂对杂质应冷热都不溶D.溶剂对杂质应冷热都易溶E.固体成分加溶剂加热溶解，趁热过滤后的母液要迅速降温[答疑编号111010308]『正确答案』ACD第三节中药化学成分的结构研究方法第二章一、化合物的纯度测定如检查有无均匀一致的晶形，有无明确、敏锐的熔点。如在TLC或PC上选择适当的展开剂。一般，只有当样品在三种展开系统中呈现单一斑点时方可确认其为单一化合物。GC和HPLC也是判断物质纯度的一种重要方法。二、结构研究的主要程序初步推断化合物类型——测定分子式，计算不饱和度——确定分子中含有的官能团，或结构片断，或基本骨架——推断并确定分子的平面结构——推断并确定分子的立体结构（构型、构象）。三、结构研究中采用的主要方法（一）确定分子式并计算不饱和度分子式的测定可用元素定量分析配合分子量测定、同位素峰度比法和高分辩质谱（HI－MS）法。（二）质谱（MS）可用于确定分子量及求算分子式和提供其他结构信息。（三）红外光谱（IR）特征官能团。（四）紫外-可见吸收光谱（UV-VIS）共轭体系。（五）核磁共振谱（NMR）1.氢核磁共振（1HNMR）化学位移、峰面积、信号的裂分及偶合常数（J）。2.碳核磁共振（13CNMR）第二章生物碱第7页第一节基本内容一、生物碱的定义生物碱是指一类来源于生物界（以植物为主）的含氮的有机化合物，多数生物碱分子具有较复杂的环状结构，且氮原子在环状结构内，大多呈碱性。一般具有生物活性。二、生物碱在动、植物界的分布和存在情况生物碱主要分布在植物界，其分布的一般规律是：①绝大多数生物碱分布在高等植物中，如毛莨科、罂粟科、防已科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。②极少数生物碱分布在低等植物中，如烟碱存在于蕨类植物