总论天然药物化学

天然药物化学是药学、中药学等专业的一门重要专业课，主要研究天然药物中化学成分的结构、理化性质、提取分离方法、结构鉴定以及生物活性等方面的内容。

总论

• 提取分离法
  • 分离方法
    • 溶解度
      • 温度改变
        • 重结晶法
      • 加溶剂改变混合溶剂极性使一部分物质析出
        • 水／醇法
          • 浓缩水提液加高浓度倍量乙醇→沉淀多糖，蛋白质（水溶性杂质）
        • 醇／水法
          • 浓缩醇提液加倍量水→沉淀树脂，叶绿素（水不溶性杂质）
        • 水提醇沉法 、醇提水沉法 、醇 提乙醚沉、醇提丙酮沉
      • 调节ph改变分子存在状态（酸／碱法）
        • pH≤ pKa-2时，碱性物质完全解离 pH≥ pKa+2时，碱性物质完全游离
        • PH＜3，酸性→游离，碱性→解离 PH＞12酸→解离，碱性→游离
      • 加入沉淀剂
    • 分配比
      • 液液萃取
        • β分离因子（分配系数比）β≥100一次萃取;β≥10萃取10-12次，β＜2萃取100次，约等于1不使用
        • PC可用于求β
      • 溶剂pH
      • 逆流分溶法CCD（β较小）
        • 中等极性，极性较小
        • 多次液液萃取过程
      • 液滴逆流色谱DCCC
        • 流动相液滴经过固定相液
        • 多次分配
      • 高速逆流色谱HSCCC
        • 离心力
        • 固定相→蛇形管
        • 流动相单向低速经过
        • 多次分配
      • 液－液分配柱色谱
        • 固定相:涂覆在硅胶等多孔载体上的溶剂A 流动相:与A不混溶的溶剂B
        • 分配比K不同
        • 载体:硅胶，硅藻土，纤维素粉
        • 分类
          • 正相色谱
            • 流动相极性＜固定相，极性小者先洗脱出
            • 分离水溶性，极性大成分 生物碱，苷类，糖类，有机酸
            • 固:水，缓冲液 流:三氯甲烷，乙酸乙酯，丁醇
            • 适用 极性小成分
          • 反相色谱
            • 固定相极性＜流动相，极性大者先洗脱出
            • 固:石蜡油 流:水，甲醇
            • 普通硅胶化学修饰（RP18——ODS）
            • 高级脂肪酸，油脂，游离甾体
            • 适用 极性大成分
          • 加压液相色谱
          • 涡流色谱
          • 反相离子对高效液相色谱
            • 离子对试剂→极性流动相
    • 吸附性
      • 物理吸附
        • 相似相溶原理
        • 吸附剂
          • 极性:硅胶，氧化铝
          • 非极性:活性炭
            • 活性炭 吸附力： 分子量大者＞分子量小者 芳香族＞脂肪族 含OH，COOH，NHz多者＞少者 洗脱力与溶剂：吡啶＞15％酚／醇＞7％酚／H2O＞醇＞含水醇＞H2O
            • 洗脱剂的洗脱能力随极性降低而增强。
        • 游离型化合物极性弱、具亲脂性，解离型化合物极性强、具亲水性；
        • 洗脱剂极性越大，洗脱力越强 介电常数↑极性↑
        • 大孔吸附树脂（吸附性 →范德华力或产生氢键 分子筛性 →多孔性结构）
          • 性质
            • 极性
            • 非极性
          • 主要取决于吸附剂的表面性质
            • 树脂的极性（功能基）
            • 空间结构
          • 分子量大，极性小与非极性大孔树脂作用强
          • 洗脱剂极性越小，洗脱能力越强
          • 除多糖，水溶性色素，富集苷类 生物碱的精制 糖苷类分离 黄酮，三萜类化合物分离
      • 化学吸附
        • 有选择性、不可逆吸附
        • 酸性物质与Al2O3发生化学反应 碱性物质与硅胶发生化学反应 Al2O3容易发生结构的异构化
        • 为避免化学吸附，酸性→硅胶，碱性→氧化铝
        • 分离酸（碱）物质洗脱剂加适量乙酸（乙二胺，氨，吡啶）→防拖尾
      • 半化学吸附
        • 聚酰胺色谱
        • 以氢键的形式产生吸附，主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键
        • 1.形成氢键的基团数目(羟基，C＝O)越多，则越强。 2.成键位置：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，则增强。 对酚类(醌类)、黄酮类化合物分离效果好。 溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强：化合物在溶剂中的吸附剂随溶剂极性增强 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
    • 分子大小差别
      • 凝胶过滤法（分子筛，分子排阻）→反筛，分子量大先出 可用于分离分子量1000以下的化合物
        • sephadex G只适于在水中应用
        • sephadex LH- 20以凝胶过滤作用为主 ，在反相溶剂中兼具反相分配的作用
      • 水溶性大分子
        • 超速离心法
          • 溶质在超速离心作用下具有不同的沉降性或浮游性
        • 透析法
          • 半透膜膜孔的分子筛滤过作用
        • 超滤法
          • 分子大小引起的扩散速度的差别
      • 膜分离技术
        • 膜过滤法
        • 通过膜表面的微孔结构，当膜两侧存在某种推动力 （如压力差、浓度差、电位差）时，对物质进行选择 性分离。
    • 物质解离程度
      • 离子交换法（离子交换树脂）
        • 树脂为固定相，水，含水溶剂装柱
          • 阳离子交换树脂: 强酸性（—SO3-H+) 弱酸性（—COO-H+） 阴离子交换树脂： 强碱性（—N+(CH3)3Cl-） 弱碱性（—NHn,n=2,1,0）
        • 含水流动相
        • 化合物离解程度
        • 中性及无交换成分流出 将吸附到柱上成分洗脱
        • 阳离子交换树脂主要用于生物碱分离和精制 阴离子交换树脂主要用于有机酸的分离
    • 分子蒸馏技术
      • 液体分子受热逸出，轻重不同的分子平均自由程有差别
• 结构研究方法
  • 纯度鉴定
    • 根据化合物结晶形状，色泽，熔点
      • 双熔点物质，非结晶物质不使用
    • 薄层色谱法
    • GC，HPLC
    • 核磁法，质谱法
  • 结构鉴定
    • 理化性质
    • 紫外可见光吸收光谱法→共轭体系有／无
    • 红外光谱法→官能团的有无
    • 核磁共振
      • H
      • C
        • CMO
        • BBD
        • NOE
        • DEPT
          • 135→CH2↓
    • 质谱→分子量，分子式，分子碎片结构
      • 电子轰击电离EI
      • 化学电离CI
      • 快原子轰击FAB)
      • 电喷雾ESI
      • 基质辅助激光解吸电离MALDI
      • 场吸解FD
      • 场致电离FI
      • 分子量的测定
        • 1. 经典方法 2. 现代方法 — HR-MS
      • 分子式的测定
        • 1. 元素分析法 2. 质谱法 — HR-MS 3. 同位素丰度法 结合H、C-NMR法
    • 不饱度的计算 Ω = Ⅳ - I/2 + Ⅲ/2 + 1
    • 分子结构骨架的测定 1. 专属性反应 2. 植物亲缘相关性 3. 有关谱学数据 4. 部分合成 5. 化学降解
    • 旋光光谱ORD
    • 圆二色谱CD
• 生物合成
  • 初生代谢
    • 糖，蛋白质，脂质，核酸
  • 次生代谢
    • 生物碱，萜类
  • 生物合成途径
    • 基本结构单位
      • 脂肪族类，苯酚、苯醌、蒽醌等聚酮类C2
      • 香豆素，木质素，木脂体 C6－ C3
      • 黄酮类 C6－ C3－C6
      • 萜类，甾体C5
      • 生物碱 氨基酸
    • 醋酸—丙二酸途径 (acetate-malonate pathway)AA－MA 合成成分类别：脂肪酸类、聚维酮类、酚类（酚类氧化→蒽酮、蒽醌类化合物）
    • 甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway, MVA)和脱氧木酮糖磷酸酯 途径 （DXP） 合成成分类别：萜类、甾体类化合物
    • 莽草酸途径 (cinnamic acid – shikimic acid pathway） 合成成分类别：香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类
    • 氨基酸途径 (amino acid pathway) 合成成分类别：生物碱类
    • 复合途径
• 绪论
  • 天然药物化学
  • 天然药物
    • 植物，动物，矿物，微生物
    • 化学成分
      • 生物活性成分
      • 有效成分
      • 无效成分
      • 区中药有效部位
      • 有效部位:一组结构相近的有效成分／一种有效成分 有效成分的划定相对的发展的 生理活性成分不一定是有效成分 非活性成分可以变为活性成分
  • 发展简史
    • 《医学入门》五倍子中得到没食子酸 《本草纲目》"长霜""生白"
    • 鸦片中得到吗啡→现代天药开端
• 提取分离法
  • 提取方法
    • 溶剂提取法
      • 相似相溶原理
      • 用极性递增方式提取（适当粉碎）
        • 石油醚，汽油:油脂，蜡，叶绿素，挥发油，游离甾体，三萜类
        • 三氯甲烷／乙酸乙酯:游离生物碱，有机酸，黄酮，香豆素的苷元
        • 丙酮，甲醇，乙醇:苷类，生物碱盐，鞣质
        • 水:氨基酸，糖类，无机盐，
      • 乙醇，含水乙醇，含水丙酮提出稠膏加辅料加压成粉再提取
      • 冷提
        • 浸渍法（常温，低热＜80℃）
          • 水提液易变质，提取注意苷类水解（是否需要杀酶保苷）
          • 适用于热不稳定或含有大量淀粉，树胶，果胶，粘液质
        • 渗漉法
          • 不断向粉碎原料中加入新鲜浸出溶剂
          • 提取效率高，耗时长，成本高
        • 超临界提取法
          • 不残留有机溶剂，温度低，萃取介质可循环，可联用色谱，溶解特性易改变 对脂溶性提取强，成本高，清洗难
      • 热提
        • 煎煮法
          • 挥发性，有效成分遇热不稳定，淀粉含量大不宜用
        • 回流提取法
          • 有机溶剂回流提取
        • 连续回流提取（索氏提取器）
          • 溶剂损耗↓
        • 微波提取法
      • 超声提取法
        • 空化现象
        • 高效，不改变成分性质，e.g皂苷类
      • 离子液体（离子对盐）提取
    • 水蒸气蒸馏法
      • 具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，难溶或不溶于水
      • 挥发油
    • 升华法
      • 遇热挥发，遇冷凝固
      • 游离蒽醌（樟脑，咖啡因
    • 压榨法
      • 机械挤压
        • 新鲜药材、种籽植物油