中药化学整理

第一章中药化学（ChemistryofChineseMedicine）：是一门结合中医药基本理论和临床用药经验，主要运用化学的理论和方法及其他现代科学理论和技术研究中药化学成分的学科。天然药物化学（MedicinalChemistryOfNaturalProducts）：运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。（1）单体：即化合物,指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。（2）有效成分:具有生物活性且能起到防治疾病作用的化学成分。（3）无效成分：没有生物活性和防病治病作用的化学成分。（4）有效部位：在中药化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏总黄酮等。（5）有效部位群：含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。中药化学在中医药现代化和中药产业化中的作用1.阐明中药的药效物质基础，探索中药防治疾病的原理2.促进中药药效理论研究的深入3.阐明中药复方配伍的原理4.阐明中药炮制的原理5.改进中药制剂剂型，提高药物质量和临床疗效6.建立和完善中药材和中成药的质量标准7.研制开发新药、扩大药源第二章（一）糖类单糖：不能水解的最简单的多羟基内半缩醛(酮)。如：葡萄糖等。低聚糖：水解后生成2-9个单糖分子的糖。如：蔗糖（D-葡萄糖-D果糖）麦芽糖（葡萄糖1→4葡萄糖）多糖：水解后能生成多个单分子的，称为多糖。如：淀粉、纤维素等（二）苷类苷类可定义为是糖或糖的衍生物(氨基糖、糖醛酸等)与另一非糖物质(苷元或配基)通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。苷的特性：1、多数为无色、无臭的晶体。2、能溶于水，可溶于乙醇、甲醇，难溶于乙醚或苯。3、水解后能生成糖、苷元（非糖物质）。（三）醌类化合物：醌式结构-不饱和环二酮天然醌类主要有四种类型苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌醌类特点：1、有颜色。2、多有酚羟基，具有酸性3、一般为脂溶性。即难溶或微溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等极性有机溶剂。（四）苯丙素类苯丙素类是天然存在的一类含有一个或几个C6-C3基团的化合物。苯核上常有羟基或烷氧基取代。其中香豆素和木脂素为典型。香豆素是邻羟桂皮酸内酯，具芳香甜味。其结构母核为：苯骈α-吡喃酮（五）黄酮类化合物1952年以前，黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮的一系列化合物。现在的黄酮类化合物则泛指两个苯环（A与B环）通过中央三碳链相互连接而成的一类化合物。（六）萜类和挥发油1.萜类凡由甲戊二羟酸衍生而来的、且分子式符合(C5H8)n通式的衍生物均称为萜类化合物。甲戊二羟酸(mevalonic酸,MVA)是萜类化合物生源途径中的前体物。2、挥发油挥发油(volatileoils)又称精油(essentialoils)，是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气蒸馏。挥发油类成分在植物界分布很广，主要存在种子植物，尤其是芳香植物中。挥发油多具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。（七）生物碱：天然产的含氮有机化合物。下列除外：低分子胺类：甲胺、乙胺；氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸、卟啉类、维生素；具有碱的性质，在植物体中以盐的形式存在。游离的生物碱大多为脂溶性。不溶或难溶于水，能溶于乙醇、氯仿、丙酮、乙醚、苯等有机溶剂。而生物碱的盐易溶于水及乙醇中，不溶或难溶于常见的有机溶剂。（八）甾体及其苷类天然广泛存在的一类化学成分，种类很多，包括动植物甾醇（也称固醇）、胆酸、维生素D、动物激素、肾上腺皮质激素、植物强心苷、蟾酥毒素、甾体生物碱、甾体药物、昆虫激素等。虽然这些成分来源不同、生理活性不同，但它们的化学结构中都具有甾体母核----环戊烷骈多氢菲。（九）三萜及其苷类定义:由30个碳原子组成的萜类化合物，分子中有6个异戊二烯单位，通式(C5H8)6。三萜类在自然界分布广泛，有的游离存在于植物体，称为三萜皂苷元；有的以与糖结合成苷的形式存在，称为三萜皂苷。因三萜皂苷多溶于水，振摇后可生成胶体溶液，并有持久性似肥皂溶液的泡沫，故有此名。三萜皂苷多具有羧基，故又称其为酸性皂苷。与甾体皂苷相同，三萜皂苷也具有溶血、毒鱼及毒贝类的作用。（十）鞣质又称单宁，是一类复杂的多元酚类化合物的总称，可与蛋白质结合形成致密、柔韧、不易腐败又难透水的化合物。一般在中药植物体中作为无效成分予以除去。有机酸：广义的有机酸泛指分子中有羧基的化合物。在植物中多以金属离子或生物碱盐的形式存在。按分子大小又分为小分子有机酸和大分子有机酸。前者极性大，具亲水性；后者极性小，具亲脂性。树脂：为植物组织中树脂道的分泌物。性脆，受热时先软化而后变为液体，燃烧时发生浓烟并有明火。树脂具亲脂性。按结构又分为树脂酸（主要为二萜酸、三萜酸及其衍生物）、树脂醇（分子中具羟基）、树脂烃（为一类结构复杂的含氧中性化合物）类。氨基酸、蛋白质和酶：（1）氨基酸：分子中含有氨基的羧酸。构成蛋白质的多为α-氨基酸。为亲水性。（2）蛋白质、多肽：蛋白质为多种α-氨基酸通过肽键首尾相连而成的高分子化合物，多肽亦为。但二者分子量不同，一般将分子量在5×103以下称为多肽，而介于5×103--1×107之间称为蛋白质。蛋白质在冷水中溶解且成胶体，在热水、60%以上乙醇及其它有机溶剂中变性沉淀。（3）酶：是有机体内具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有专属性，如特定的酶可催化水解特定的苷。酶的性质和蛋白质相同。植物色素：为植物中具有颜色的成分的总称。依溶解性又分为水溶性和脂溶性色素；前者主要指一些有颜色的苷、花青素，后者主要包括叶绿素、胡罗卜素等。油脂和蜡：油脂为一分子甘油和三分子脂肪酸脱水结合形成的酯。主要在种子中。常温下为液体。蜡为高级不饱和脂肪酸和一元醇生成的酯。主要在植物茎、叶的表面。常温下为固体。均为亲脂性成分。一次代谢产物：每种植物中普遍存在的维持有机体正常生存的必需物质，如叶绿素、糖类、蛋白质、脂类和核酸等。二次代谢产物：在特定的条件下，一些重要的一次代谢产物，如乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A等作为前体或原料，进一步经历不同的代谢过程，生成生物碱、黄酮、萜类、皂苷等。二次代谢反映植物科、属、种的特征，且大多具有特殊、显著的生理活性。意义：对中药化学成分进行结构分类;推测中药化学成分的结构;中药化学分类学研究以及仿生合成;对采用组织培养方法进行中药活性物质生产。3、主要的生物合成途径（一）乙酸-丙二酸途径（AA-MA途径）通过这一途径能生成脂肪酸类、酚类、蒽酮类等化合物。1．脂肪酸类乙酰辅酶A为这一合成过程的起始物质，丙二酸单酰辅酶A起延伸碳链的作用。由缩合及还原两个反应交叉进行，生成各种长碳链的脂肪酸，得到的饱和脂肪酸均为偶数。2．酚类这类物质的生物合成过程中只发生缩合反应。乙酰辅酶A直线聚合后再进行环合生成各种酚类化合物。特点：具有间苯酚样结构。3．蒽酮类在乙酸-丙二酸途径中，由多酮环合生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。如中药决明子中部分有效成分的生物合成。醌类化合物醌类化合物（二）甲戊二羟酸途径（MVA途径）萜类、甾类化合物均由这一途径生成。由乙酰辅酶A歧式聚合生成的甲戊二羟酸单酰辅酶A，是中药体内生物合成各种萜类、甾类化合物的基本单位。（三）桂皮酸及莽草酸途径具有C6-C3及C6-C1基本结构的化合物由这一途径衍化生成。由此途径生成的苯丙氨酸，经脱氨及氧化反应分别生成桂皮酸。再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各种含C6-C3及C6-C1结构的天然化合物如苯丙素类、木脂素类、香豆素类、黄酮等。由莽草酸通过苯丙氨酸，生成桂皮酸，再由桂皮酸生成各种苯丙素类化合物的途径，现也被称为桂皮酸途径（四）氨基酸途径大多数生物碱类成分由此途径生成。有些氨基酸，如鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，经脱羧成为胺类，再经过一系列化学反应（甲基化、氧化、还原、重排等）生成生物碱。（五）复合途径许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成,即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的A环和B环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生成。一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸-丙二酸途径。（六）生物合成的意义•对天然化合物进行结构分类•推测天然化合物的结构•采用组织培养方法进行物质生产有指导意义主要的生物合成途径：•乙酸-丙二酸途径（AA-MA途径）•甲戊二羟酸途径（MVA途径）•桂皮酸及莽草酸途径•氨基酸途径二、天然药物有效成分的提取[依据]根据被提取成分的主要理化性质和考虑各种提取分离技术的原理和特点进行选定，使所需要的成分能充分地得到提取和分离。（一）溶剂提取法[含义]根据中药各成分在溶剂中溶解性的不同，选用所需成分溶解度大，对其他成分溶解度小的溶剂，而将所需成分溶出的方法。[方法]浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法和连续回流提取法、超临界流体萃取技术、超声波提取法、微波提取法。[原理]溶剂穿透入药材粉末的细胞膜，溶解溶质，形成细胞内外溶质浓度差，将溶质渗出细胞膜，达到提取目的。溶剂的选择溶剂按极性可分为两类，即亲脂性有机溶剂，亲水性有机溶剂。甲醇、乙醇、丙酮能与水混溶的溶剂称为亲水性有机溶剂。石油醚、苯、乙醚、氯仿等和水不能混溶的溶剂称为亲脂性有机溶剂。常用于中药成分提取的溶剂按极性由弱到强的顺序如下：石油醚（低--高）＜二硫化碳＜四氯化碳＜三氯乙烯＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜乙腈＜水＜吡啶＜乙酸。影响化合物极性的因素(1)化合物分子母核大小（碳数多少）：分子大、碳数多，极性小；分子小、碳数少，极性大。(2)取代基极性大小：在化合物母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小。极性大小顺序；酸＞酚＞醇＞胺＞醛＞酮＞酯＞醚＞烯＞烷分子中极性基团数目越多的中药成分，极性越强，越易溶于水，称为亲水性成分；反之则易溶于亲脂性溶剂，称为亲脂性成分。脂溶性成分：生物碱（游离）、苷元、大分子有机酸、挥发油、树脂、脂肪、亲脂性色素水溶性成分：苷类、糖类、生物碱盐、有机酸盐、无机盐、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素相似相溶的经验规则：是指中药成分的结构与溶剂相似或极性、亲水性（亲脂性）与溶剂的性质相当，就会在其中有较大的溶解度。可将固体药材用极性递增的溶剂依次进行提取：•石油醚可提出油脂、挥发油、游离的甾体及萜类；•氯仿或乙酸乙酯可提出游离生物碱、有机酸、黄酮及香豆素等；•丙酮或甲醇（乙醇）可提出苷类、生物碱或有机酸盐类；•水可提出糖类、氨基酸、蛋白质、无机盐类等水溶性成分。提取方法（1）浸渍法：将中药粗粉装在适当容器中，加水或稀醇浸渍药材一定时间，反复数次，合并浸渍液，减压浓缩。优点：不用加热，适用于遇热易破坏或挥发性成分与含淀粉或粘液质多的成分。缺点：提取时间长，效率不高。以水为提取溶剂时，注意防止提取液发霉变质。（2）渗漉法是浸渍法的发展，将药材粗粉装入渗漉筒中，用水或醇作溶剂，首先浸渍数小时，然后由下口开始流出提取液（渗漉液），渗漉筒上口不断添加新溶剂，进行渗漉提取。此法在进行过程中由于随时保持浓度差，故提取效率高于浸渍法。（3）煎煮法：将中药粗粉加水煮沸提取。优点：简便，大部分成分可被不同程度地提取出来。缺点：含挥发性成分及加热易破坏的成分不宜使用。多糖类成分含量较高的中药，用水煎煮后药液粘度较大，滤过困难。（4）回流提取法以有机溶剂作为提取溶剂，在回流装置中加热进行。一般多采用反复回流法，合并提取液，减压回收溶剂。此法提取效率高于渗漉法，但受热易破坏的成分不宜使用。（5）连续回流提取法是回流提取法的发展，具有溶剂消耗量小，操作不繁琐，提取效率高的特点。在实验室连续回流提取常采用索氏提取器。（6）超临界流体萃取技术定义：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，将此单一相态称为超临界流体。超临界流体同时具有液体和气体的双重特性，密度与液体相似、黏度与气体相近，扩散系数虽不及气体大，但比液体大100倍。因此超临界流体对许