化学复习2

1中药化学第一章总论【学习要点】1.掌握有效成分常用提取方法及特点：溶剂提取法（包括浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等）、水蒸气蒸馏法、升华法等。2.掌握有效成分常用分离纯化方法及特点：结晶法、两相溶剂萃取法、各种柱色谱法（包括硅胶、氧化铝、聚酰胺谱、凝胶柱色谱和大孔树脂吸附色谱等）。3.熟悉透析法、膜过滤法和分馏法在中药化学成分分离中的应用。4.熟悉薄层色谱和纸色谱在中药化学成分鉴别中的应用。5.了解有效成分结构研究中UV、IR、MS、NMR等波谱方法的含义、原理及应用。【重点与难点提示】一、有效成分常用提取方法及特点1．溶剂法（1）浸渍法适用于成分遇热不稳定的或含大量淀粉、树胶、果胶、粘液质中药。（2）渗漉法消耗溶剂量大、费时长、操作比较麻烦。（3）回流提取法是用易挥发的有机溶剂加热提取中药成分的方法，对热不稳定的成分不宜用此法，且溶剂消耗量大，操作繁杂。（4）连续回流提取法弥补了回流提取法中溶剂消耗量大，操作繁杂的不足，实验室常用索氏提取器来完成本法操作。但此法时间较长。2．水蒸气蒸馏法：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。3．升华法：适用于中药中一些具有升华性质的成分，如樟木中的樟脑，茶叶中的咖啡因等。2．根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（1）液-液萃取法①液-液萃取与分配系数K值将两种相互不能任意混溶的溶剂（例如氯仿与水）置分液漏斗中充分振摇，放置后即可分成两相。此时如果其中含有溶质，则溶质在两相溶剂中的分配比（K）在一定的温度及压力下为一常数，可以用下式表示：K＝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。②分离难易与分离因子β分离因子β值用来表示分离的难易。分离因子β定义为A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。即：β=KA/KB（注：KA＞KB）一般，β≥100，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；但100＞β≥10，则须萃取10～12次；β≤2时，要想实现基本分离，须作100次以上萃取才能完成；β≌1时，则KA≌KB，意味着两者性质极其相近，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，分配比还受溶剂系统pH的影响。因为pH变化可以改变它们的存在状态（游离型或离解型），从而影响在溶剂系统中的分配比。以酸性物质（HA）为例，若使该酸性物质完全离解则pH≌pKa+2；使该酸性物质完全游离，则pH≌pKa-2一般pH3时，酸性物质多呈非离解状态（HA）、碱性物质则呈离解状态（BH＋）存在；但pH12,则酸性物质呈离解状态（A-）、碱性物质则呈非离解状态（B）存在。（2）液-液分配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，填充在色谱管中，然后加入与固定相不相混溶的另一相溶剂（流动相）冲洗色谱柱。物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在移动过程中不断进行动态分配而得以分离的方法。2正相色谱与反相色谱液-液分配柱色谱用的载体主要有硅胶、硅藻土及纤维素粉等。通常，分离水溶性或极性较大的成分固定相多采用强极性溶剂，流动相则用弱极性有机溶剂，称之为正相色谱；但当分离脂溶性化合物时，则两相可以颠倒，固定相可用石蜡油，而流动相则用水或甲醇等强极性溶剂，故称之为反相分配色谱。常用反相硅胶薄层色谱及柱色谱的填料系将普通硅胶经下列方式进行化学修饰，键合上长度不同的烃基（R）形成亲脂性表面而成。根据烃基（-R）长度分别命名为RP-2、RP-8及RP-18。3．根据物质的吸附性差别进行分离以固-液吸附用得最多，并有物理吸附、化学吸附及半化学吸附之分。（1）物理吸附基本规律——相似者易于吸附固液吸附时，吸附剂、溶质、溶剂三者统称为吸附过程中的三要素。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。硅胶、氧化铝因均为极性吸附剂，故有以下特点：①对极性物质具有较强的亲和能力，极性强的溶质将被优先吸附。执业药师执业中药师知识二中药化学重点总结(一)[2006-11-22]执业药师考试_考试大②溶剂极性越弱，则吸附剂对溶质将表现出较强的吸附能力。溶剂极性增强，则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。③溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，但一旦加入极性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。2）活性炭为非极性吸附剂，与硅胶、氧化铝相反，对非极性物质具有较强的亲和能力，在水中对溶质表现出强的吸附能力。溶剂极性降低，则活性炭对溶质的吸附能力也随之降低。（3）聚酰胺吸附色谱法属于氢键吸附，是一种用途十分广泛的分离方法，极性物质与非极性物质均可适用，但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。通常在含水溶剂中大致有下列规律：①形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。②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即相应减弱。③分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；反之，则减弱。各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强，可大致排列成下列顺序：水→甲醇→丙酮→氢氧化钠水溶液→甲酰胺→二甲基甲酰胺→尿素水溶液（4）大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料，它的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的性质所决定。大孔吸附树脂现在已被广泛应用于天然化合物的分离和富集工作中，如苷与糖类的分离、生物碱的精制。在多糖、黄酮、三萜类化合物的分离方面都有很好的应用实例。4．根据物质分子大小差别进行分离（1）常用的有透析法、凝胶滤过法、超滤法等。前两者系利用半透膜的膜孔或凝胶的三维网状结构的分子筛滤过作用；超滤法则利用因分子大小不同引起的扩散速度的差别。以上这些方法主要用于水溶性大分子化合物，如蛋白质、核酸、多糖类的脱盐精制及分离工作，对分离小分子化合物来说不太适用。（2）凝胶滤过法主要用于分离分子量1000以下的化合物。也叫凝胶渗透色谱、分子筛滤过、排阻色谱，系利用分子筛分离物质的一种方法。①SephadexG型只适于在水中应用，且不同规格适合分离不同分子量的物质。②羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）不仅可在水中应用，也可在极性有机溶剂或它们与水组成的混合溶剂中膨润使用。5.根据物质离解程度不同进行分离具有酸性、碱性及两性基团的分子，在水中多呈离解状态，据此可用离子交换法进行分离。离子交换法系以离子交换树脂作为固定相，用水或含水溶剂装柱。当流动相流过交换柱时，溶液中的中性分子及不与离子交换树脂交换基团发生交换的化合物将通过柱子从柱底流出，而具有可交换的离子则与树脂上的交换基团进行离子交换并被吸附到柱上，随后改变条件，并用适当溶剂从柱上洗脱下来，即可实现物质分离。3三、结构研究方法1.质谱（MS）可用于确定分子量及求算分子式和提供其它结构信息。此外，还可由分子离子丢失的碎片大小或由碎片离子的m/z值以及裂解特征推定或者复核分子的部分结构。2.红外光谱分子中价键的伸缩及弯曲振动将在光的红外区域，即4000～625cm-1处引起吸收。测得的吸收图谱叫红外光谱。许多特征官能团可据此进行鉴别。某些情况下，红外光谱可用于区别芳环的取代图式及构型、构象等。3.紫外-可见吸收光谱UV光谱对于分子中含有共轭双键、a,b-不饱和羰基（醛、酮、酸、酯）结构的化合物以及芳香化合物的结构鉴定来说是一种重要的手段。通常主要用于推断化合物的骨架类型；某些场合下，如香豆素类、黄酮类等化合物，它们的UV光谱在加入某种诊断试剂后可因分子结构中取代基的类型、数目及排列方式不同而发生不同的改变，故还可用于测定化合物的精细结构。4.核磁共振谱(1)1H-NMR测定中通过化学位移（δ）、谱线的积分面积以及裂分情况（重峰数及偶合常数J）可以提供分子中1H的类型、数目及相邻原子或原子团的信息，对有机化合物的结构测定具有十分重要的意义。(2)13C-NMR①噪音去偶谱（Protonnoiseecouplingspectrum）也叫全氢去偶（Protoncompletedecoupling，COM）或宽带去偶（Broadbanddecoupling，BBD）。所有的13C信号在图谱上均作为单峰出现，故无法确定其上连接的1H数，对判断13C信号的化学位移十分方便。②DEPT（Distortion1essenhancementbypolarizationtransfer）DEPT法系通过改变照射1H核的脉冲宽度（θ）或设定不同的弛豫时间（De1aytime，2D3），使不同类型的13C信号在谱图上呈单峰并分别呈现正向峰或倒置峰，故灵敏度高，信号之间很少重叠，目前已成为13C-NMR谱的一种常规测定方法。第二章生物碱【学习要点】1．掌握生物碱的含义及结构特征。2．掌握生物碱的性状、旋光性。3．掌握生物碱的酸碱性，碱性强弱的影响因素，生物碱和生物碱盐的溶解性及其应用。4．掌握常用生物碱沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性结果的判定及其作用。5掌握生物碱的提取分离原理和方法。6．掌握生物碱的色谱检识方法。7．掌握苦参中所含主要生物碱的结构类型、提取分离方法和生物活性。8．掌握麻黄、黄连中所含主要生物碱的结构类型、鉴别方法、提取分离方法及生物活性。9．熟悉生物碱的分类及其在动、植物界的分布和存在情况。10．熟悉分离水溶性生物碱的常用方法和原理。11．熟悉汉防己中所含主要生物碱的化学结构类型、理化性质。12．熟悉洋金花中所含主要生物碱的化学结构类型、理化性质和鉴别反应。13．熟悉马钱子、乌头的主要化学成分的结构类型、毒性和鉴别方法。14．了解生物碱的显色反应。【重点与难点提示】一、结构与分类1．吡啶类生物碱的结构特征及代表化合物。①简单吡啶类：多呈液态，如槟榔碱、烟碱。4②双稠哌啶类：喹诺里西丁母核。如苦参碱。2．莨菪烷类的结构特征及代表化合物是莨菪烷衍生物的氨基醇和不同有机酸缩合而成的酯类化合物。如莨菪碱、古柯碱。3．异喹啉类的结构特征及代表化合物。①简单异喹啉类如萨苏林等②苄基异喹啉类重要的化合物如厚朴碱、罂粟碱、dl-去甲乌药碱、汉防己甲素、汉防己乙素碱等。③原小檗碱类如小檗碱、巴马亭、药根碱等④吗啡烷类如吗啡碱、可待因等。4．吲哚类的结构特征及代表化合物。主要由色氨酸衍生而成。①单吲哚碱类生物碱如板蓝根中的大青素B等。结构中除吲哚核外,别无杂环(如色胺tryptamine等)。②色胺吲哚类生物碱只有色胺部分组成的结构，如吴茱萸中的吴茱萸碱③双吲哚类生物碱本类由不同单萜吲哚类生物碱经分子间缩合而成。典型例子是从长春花分得的抗癌药长春碱、长春新碱等。④单萜吲哚类生物碱结构复杂，如利血平。5.有机胺类生物碱特点是氮原子不在环状结构内，其代表性化合物如麻黄碱、伪麻黄碱等。二、生物碱的碱性，碱性强弱的影响因素1．生物碱的碱性表示方法分别用酸式离解指数pKa和碱式离解指数pKb表示。pKb值越小,酸性越大；相反,pKa值越大,碱性越强。为统一强度标准,碱性强度也用pKa值表示。pKa=pKw-pKb=14-pKb2．碱性强弱与生物碱分子结构的关系生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化度、诱导效应、共轭效应、空间效应以及分子内氢键形成等有关。(1)氮原子的杂化度生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中,其碱性强度随杂化度升高而增强,即sp3sp2sp。(2)电性效应与碱性的关系①诱导效应生物碱分子中氮原子上电荷密度受到分子中供电基(如烷基等)和吸电基(如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基等)诱导效应的影响。供电基使电荷密度增多,碱性变强；吸电基则降低电荷密度,碱性减弱。②共轭效应若生物碱分子中氮原子孤电子对成p-π共轭体系时,通常情况下,其碱性较弱。生物碱中,常见的p-π共轭效应主要有苯胺型和酰胺型。(3)空间效应尽管质子的体积较小,但生物碱氮原子质子化时,仍受到空间效应的影响,使其碱性增强或减弱。甲基麻黄碱(pKa9.30)碱性弱于麻黄碱(pKa9.56),原因是甲基的空间位阻。(4)分子内氢键形成分子内氢键形成对生物碱碱性强度的影响颇为显著。如和钩藤碱盐的质子化氮上氢可与酮基形成分子内氢