藥物化學(xué)第三章

1、天然藥物化學(xué)成分提取、分離和鑒定的一般方法,第三章,天然藥物化學(xué)成分較為復(fù)雜，所以研究和應(yīng)用其中的有效成分，必須將它們提取出來并進(jìn)一步加以分離和精制，得到有效單體。 由于天然藥物所含成分種類繁多，含量有高有低，所以天然藥物中有效成分的提取、分離和鑒定方法的研究具有十分重要的實(shí)踐意義。,一、天然藥物化學(xué)成分預(yù)試驗(yàn),天然藥物化學(xué)成分預(yù)試驗(yàn)：是初步檢識(shí)某藥物中含有哪些化學(xué)成分的方法，根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，再按照所含化學(xué)成分的性質(zhì)，設(shè)計(jì)

2、有效成分提取、分離的具體方法。 # 對(duì)預(yù)試驗(yàn)要求簡(jiǎn)便、快速而正確。 # 對(duì)化學(xué)成分的提取常采用石油醚、95%乙醇和水提取。假若不著重研究揮發(fā)油，一般經(jīng)過乙醇和水兩種溶劑提取后就可以進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)。,預(yù)試驗(yàn)溶液的制備方法：(三種) 1、水浸液 取藥材粉末5g，加50ml蒸餾水，在50～60℃的水浴上加熱約1h后，過濾。在試管或?yàn)V紙片上作糖、多糖、有機(jī)酸、皂甙、甙類、酚類、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)

3、、生物堿等項(xiàng)的預(yù)試驗(yàn)。,2、乙醇提取液 取藥材粉末5g，95%乙醇50ml，水浴回流1h后過濾，濾液即可進(jìn)行酚類、鞣質(zhì)、有機(jī)酸等項(xiàng)的預(yù)試驗(yàn)。濾液減壓濃縮至糖漿狀，置于研缽中，用少量5%的鹽酸研溶，取鹽酸水溶液進(jìn)行生物堿的預(yù)試驗(yàn)。糖漿狀濃縮液可再用少量乙醇溶解，其溶液可進(jìn)行黃酮類、蒽醌、酚類、甙類、有機(jī)酸、香豆素、萜類以及萜類內(nèi)酯化合物、甾體化合物等項(xiàng)的預(yù)試驗(yàn)。,3、石油醚提取液 取藥材粉末1g，加沸成為60～90℃的石油醚10ml，

4、放置2～3h后，過濾，濾液放在表面皿中，讓石油醚揮去，用殘留物進(jìn)行萜類、甾體、脂肪等項(xiàng)的檢查。,二、天然藥物有效成分提取、分離的方法,天然藥物成分的提取、分離和精制，一般以利用溶劑為多。溶劑不同，浸出的成分也不同。除溶劑外還可利用其它化學(xué)試劑的方法進(jìn)行。近年來，一些物理方法，如色譜、逆流分溶等技術(shù)進(jìn)展很快，縮短了對(duì)天然藥物有效成分研究的周期。,1、傳統(tǒng)提取方法 (三種),（1）溶劑提取法 該法指選擇適當(dāng)溶劑將天然

5、藥物中的化學(xué)成分提取出來。 天然藥物成分在溶劑中的溶解度直接與溶劑性質(zhì)有關(guān)。溶劑可分為水、親水性有機(jī)溶劑和親脂性有機(jī)溶劑。 用溶劑提取天然藥物成分的常用方法有浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、連續(xù)提取法等。,浸漬法：浸漬法是將處理過的藥材，用適當(dāng)?shù)娜軇┰诔鼗驕責(zé)幔?0～80℃）的情況下浸漬以溶出其中成分。 滲漉法：滲漉法是向天然藥物粗粉中不斷添加浸出溶劑而使其滲過藥粉，從滲漉筒下端出口流出浸出液的

6、一種浸出方法。,煎煮法：煎煮法是將天然藥物粗粉加水加熱煮沸，將天然藥物成分提取出來的方法。 回流提取法：如用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑加熱提取天然藥物成分時(shí)，則需采用回流提取法以減少溶劑消耗，提高浸出效率。 連續(xù)提取法：為了彌補(bǔ)回流提取法中需要溶劑量大，操作較煩的不足，可采用連續(xù)提取法，如實(shí)驗(yàn)室常用的脂肪提取器。,一些常見溶劑的親水性或親脂性的強(qiáng)弱順序如下：

7、 親脂性 石油醚 >苯 > 氯仿 > 乙醚 >乙酸乙酯 >丙酮 >乙醇 >甲醇 >水親水性石油醚：提取油脂、蠟、葉綠素、揮發(fā)油、游離甾體及三帖類化合物。氯仿或乙酸乙酯 ：提取游離生物堿、有機(jī)酸及黃酮、香豆素的甙元等中等極性化合物。丙酮或乙醇、甲醇：提取甙類、生物堿鹽以及鞣質(zhì)等極性化合物。水：提取氨基酸、糖類、無(wú)機(jī)鹽等水溶性成份。,,,傳統(tǒng)溶劑提取法存在的缺點(diǎn)：①除水做溶

8、劑外，其他溶劑都對(duì)健康不利或有害，易殘留。②煎煮法、回流提取法等加熱提取法，可使對(duì)光、熱不穩(wěn)定物質(zhì)被破壞，特別是在提取過程中常伴有分解、水解醇解和沉淀等反應(yīng)，其結(jié)果不僅使產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，而且由于改變了天然組分特征，給藥理藥效研究帶來不確定因素。③提取步驟多、流程長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、純度低、產(chǎn)物損失大。④溶劑原料用量大，產(chǎn)品收率小，成本高。,水蒸氣蒸餾法只適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，具難溶或不溶于水的

9、成分的提取。如揮發(fā)油，某些小分子生物堿（麻黃堿、煙堿、檳榔堿），以及某些小分子的酚類物質(zhì)的提取可采用水蒸氣蒸餾。,（2）水蒸氣蒸餾法,某些固體物質(zhì)如水楊酸、苯甲酸、樟腦等受熱在低于其熔點(diǎn)的溫度下，不經(jīng)過熔化就可直接轉(zhuǎn)化為蒸氣，蒸氣遇冷后又凝結(jié)為固體稱為升華。天然藥物中有一些成分具有升華性質(zhì)，能利用升華的方法直接從天然藥物中提取出來。如從樟木中升華的樟腦，茶葉中的咖啡因亦具有升華性。但天然藥物成分一般可升華的很少。,（3）升華法,天然藥物

10、的提取，如果找到了合適的溶劑，將所得到的提取液稍一濃縮，就有結(jié)晶析出，例如從橘絡(luò)中回流提取橙皮甙。但這種情況并不多。天然藥物提取液濃縮后仍然是混合物，尚需進(jìn)一步除去雜質(zhì)，進(jìn)行分離、純化或精制，隨天然藥物的性質(zhì)不同，常用的分離、純化方法有系統(tǒng)溶劑分離法、兩相溶劑萃取法等七種。,2、各種分離純化方法,（1）系統(tǒng)溶劑分離法 如果所研究的天然藥物有效成分為已知成分，可根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行分離。若是未知成分，一般應(yīng)在臨床或藥理等試驗(yàn)

11、的配合下，將藥料粗粉用不同的溶劑提取，然后逐步劃分，再進(jìn)一步分離單體。該溶劑系統(tǒng)通常由親脂性到親水性或由低級(jí)性到高級(jí)性的次序組成。 該法主要問題在于藥理試驗(yàn)靈敏性差，但仍然是研究成分不明天然藥物的最常用的方法。,（2）兩相溶劑萃取法 兩相溶劑萃取法是利用混合物中各成分在兩相互不相溶的溶劑中分配系數(shù)不同而達(dá)到分離的方法?；旌衔镏懈鞒煞衷趦上嗳軇┲蟹峙湎禂?shù)相差越大，則分離效果越高。如果在水提液中的有效成分是親

12、脂性物質(zhì)，一般多采用親脂性有機(jī)溶劑，如苯、氯仿或乙醚進(jìn)行萃?。蝗绻行С煞质瞧谟H水性的物質(zhì)，就需采用與水不相混溶而具有一定程度親水性的有機(jī)溶劑，如乙酸乙酯、丁醇等萃取。,（3）沉淀法 有水提醇沉法、分級(jí)沉淀法、堿提酸沉法或酸提堿沉法。 最常用的是鉛鹽法，既可以用于除去雜質(zhì)，也可以用于沉淀有效成分。鉛鹽法是利用中性醋酸鉛或堿式醋酸鉛在水或稀醇溶液中能與許多物質(zhì)生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽沉淀，而用于分離中藥成分。該法

13、在形成鉛鹽沉淀后，通常是將沉淀濾出，然后懸于水或稀醇中，通硫化氫氣體或加硫酸鈉等試劑進(jìn)行脫鹽即可回收提取物。,（4）鹽析法 鹽析法是在中藥水提液中，加入無(wú)機(jī)鹽至一定濃度，或達(dá)飽和狀態(tài)，使某些成分在水中的溶解度降低，從而與水溶性大的雜質(zhì)分離的一種方法。常用作鹽析的無(wú)機(jī)鹽有氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸銨等。,（5）分餾法 對(duì)于完全能夠互溶的液體系統(tǒng)，可利用各成分沸點(diǎn)的不同而采用分餾法。在中藥化學(xué)成分的研究中，揮

14、發(fā)油及一些液體生物堿的分離即常用分餾法。例如毒芹總堿中的毒芹堿(沸點(diǎn)166-167℃）和羥基毒芹堿(沸點(diǎn)226℃）的分離。,（6）結(jié)晶法 結(jié)晶法是分離和精制固體成分的重要方法之一，是利用混合物中各成分在溶劑中的溶解度不同而達(dá)到分離的方法。具體操作步驟：選用合適的溶劑，將混合物加熱溶解，形成有效成分的飽和溶液，乘熱濾去不溶的雜質(zhì)，濾液低溫放置，使有效成分大部分析出結(jié)晶，再進(jìn)一步反復(fù)結(jié)晶即可獲得高純度的晶體。,（7）色譜法

15、 色譜法又稱色層法或?qū)游龇?，是分離和鑒定化合物的有效方法。 色譜法是利用不同的物質(zhì)存在兩相中，具有不同的平衡分配系數(shù)，同時(shí)結(jié)合一定的檢測(cè)手段來進(jìn)行分離的方法。色譜法按兩相的狀態(tài)來分，可分為氣相色譜和液相色譜兩類；按色譜過程的機(jī)理來分，可分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜和凝膠色譜；按固定相的性質(zhì)來分，可分為柱色譜、紙色譜和薄層色譜。,色譜法在研究中藥有效成分中的應(yīng)用： ①分離混合物 ②精制化合物

16、 ③鑒定化合物,常見一些成分所選擇的色譜法： 一般生物堿的分離可選用硅膠或氧化鋁柱色譜，對(duì)于極性較高的生物堿可用分配色譜，而對(duì)季銨型生物堿也可用分配色譜或離子交換色譜。 甙類的色譜分離往往決定于甙類的性質(zhì)，一般可用分配色譜或硅膠吸附色譜。 揮發(fā)油、甾體、萜類包括萜類內(nèi)酯，往往首選氧化鋁及硅膠色譜。 黃酮類化合物、鞣質(zhì)等多元酚衍生物可用聚酰胺吸附色譜。

17、 有機(jī)酸、氨基酸一般可選用離子交換色譜，有時(shí)也用分配色譜。 有些氨基酸也可用活性炭吸附色譜。對(duì)于大分子化合物，如多肽、蛋白質(zhì)、多糖常用凝膠色譜。,常用的幾種分離技術(shù)：加壓液相柱色譜：通過加壓提高分離速度，縮短分離時(shí)間。分：低壓、中壓、高壓。為一種分配柱層析。聚酰胺吸附色譜法：屬于氫鍵吸附，不但適用極性物質(zhì)也適用于非極性物質(zhì)的分離。特別適合酚類、醌類、黃酮類、鞣質(zhì)的分離。 吸附規(guī)律 ：被分

18、離物質(zhì)與聚酰胺形成氫鍵的的數(shù)目越多，吸附力越強(qiáng)。 ①形成氫鍵的數(shù)目：越多，吸附力越強(qiáng)。 ②分子內(nèi)氫鍵：被分離物質(zhì)形成分子內(nèi)氫鍵的吸附力減弱。 ③芳香程度：分子中芳香程度化高者，吸附力強(qiáng)。 大孔吸附樹脂,3、提取及分離技術(shù)的發(fā)展,提取分離新技術(shù)：高速逆流色譜（HSCCC)超臨界流體萃取技術(shù)(SCFE)雙水相萃取技術(shù)（ATPE)液膜分離技術(shù)超聲提取技術(shù)(USE)

19、超濾技術(shù)(UF),三、天然藥物化學(xué)成分的鑒定和結(jié)構(gòu)研究,天然藥物化學(xué)成分經(jīng)過提取、分離、精制成為單體化合物后，必須進(jìn)行鑒定，確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)，才有可能為人工合成、結(jié)構(gòu)改造和藥物設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。,1、天然藥物化學(xué)成分的鑒定程序,（1）物理常數(shù)的測(cè)定 物理常數(shù)的測(cè)定包括熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比旋度和折光率的測(cè)定。純化物的熔點(diǎn)恒定，其熔距可在1～2℃范圍內(nèi)。若有雜質(zhì)存在，則熔點(diǎn)降低，熔距加長(zhǎng)。液體物質(zhì)可測(cè)定其沸點(diǎn)，純粹物質(zhì)應(yīng)有恒定的沸

20、點(diǎn)，除高沸點(diǎn)的液體物質(zhì)外，其熔距不應(yīng)超過5℃的范圍。此外在判斷液體物質(zhì)的純度時(shí)，還需要測(cè)定其折光率和比重。對(duì)光學(xué)活性物質(zhì)的純度，旋光度可以作為一個(gè)指標(biāo)。,（2）分子式的測(cè)定 常規(guī)方法是在確定一個(gè)化合物的分子式時(shí)，先進(jìn)行元素定性分析，檢查元素組成，再測(cè)定各元素在化合物中的百分含量，從而求出化合物的實(shí)驗(yàn)式，并根據(jù)測(cè)出的分子量，計(jì)算出該化合物的分子式。分子量的測(cè)定除經(jīng)典的各種方法外，目前最常用的是質(zhì)譜法。,（3）化合物功能團(tuán)和分

21、子骨架的推定 一般需要決定該化合物的缺氫因素，準(zhǔn)確計(jì)算出結(jié)構(gòu)中含有的雙鍵數(shù)或環(huán)數(shù)，并結(jié)合所測(cè)定的物理常數(shù)、化學(xué)定性試驗(yàn)、化學(xué)降解等反應(yīng)、以及UV光譜、IR光譜、NMR譜和MS譜等所得數(shù)據(jù)，綜合分析，以確定化合物含哪些功能團(tuán)，具有何種母核，屬于哪類化合物。,（4）化合物結(jié)構(gòu)式的確定 確定一個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)，往往是化學(xué)工作、儀器分析、植物化學(xué)分類學(xué)及文獻(xiàn)工作的互相配合，綜合分析而獲得的結(jié)果。繼色譜法之后有了UV光譜