中药化学，绪论，分离提取，糖苷

中药化学，绪论，第一章，第二章相关知识的整理。包括各类化合成分的主要生物合成途径、提取、分离。

• 绪论
  • 1、 中药化学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等研究中药化学成分的学科。
  • 2、 有效部位—-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位。
  • 3.各类化合成分的主要生物合成途径
    • （1） 乙酸—丙二酸途径：合成脂肪酸类、酚类、醌类
    • （2） 甲戊二羟酸途径：合成萜类、甾类
    • （3） 莽草酸途径：具有 C6-C3 及 C6-C1 基本结构的化合物
    • （4） 氨基酸途径：生物碱
  • 4.提取
    • 利用适当的溶剂或方法，将所要的成分尽可能从原料中完全提出的过程。即去粗取精的第一步
  • 5分离
    • 把提取物中所含的各种成分一一分开，最后把得到的单体加以精制的过程

• 中药有效成分的提取分离方法
  • 1. 溶剂提取法
    • 原理
      • 相似相溶
    • 选择溶剂的要点
      • （1） 选择溶剂依据相似相溶
      • （2） 有效的提取成分
      • （3） 沸点适中易回收节约能源
      • （4） 低毒安全
    • 溶剂的分类
      • （1） 强极性溶剂：水，包括酸水，碱水
      • （2） 亲水性有机溶剂：与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）
      • （3） 亲脂性有机溶剂：不与水任意混溶（乙醚，苯，石油醚，氯仿）
      • （4） 常见溶剂的极性顺序：
        • 口诀：十四本，二三米，双乙丁，并（丙）甲乙水
        • 石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜三氯甲烷（氯仿）＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜甲醇＜乙醇＜水
      • （5） 取代基极性
        • 口诀sfcaq,tzmxw
        • 收＞费＞处＞爱＞钱 大于 他＞这＞么＞想＞我
        • 酸＞酚＞醇＞胺＞醛 大于 酮＞酯＞醚＞烯＞烷
    • 提取方法
      • （1） 煎煮法
        • 以水为溶剂，对含有遇热以破坏和挥发性成分的中药不宜。对含多量淀粉，黏液质的成分也不宜用
      • （2） 浸渍法
        • 以水或烯醇，适用于遇热易破坏或挥发性及含多量淀粉、粘液质的中药。提取时间长，效率低。
      • （3） 渗漉法
        • 以水或烯乙醇。装筒，浸渍数小时 开始渗漉 收取渗漉液 提取效率高 溶剂用量大
      • （4） 回流提取
        • 用有机溶剂提取，对遇热易破坏的成分有影响。提取效率高于渗漉法
      • （5） 连续回流提取（索氏提取器）
        • 用有机溶剂提取。提取效率高，操作简便，节省溶剂
      • （6） 影响溶剂提取的因素
        • 合适的溶剂和方法，药材的粉碎程度，提取温度和时间
  • 2. 水蒸气蒸馏法
    • 适用于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的难溶于水的有机成分提取。挥发油，小分子生物碱，酚类，游离醌
  • 3. 超临界流体萃取法（SF)
    • （1） 概念
      • SF：介于气体和液体之间的流体，对物质溶解力很强
    • （2） 常用的气体流动相有CO2
    • （3） CO2临界温度接近室温，压力不高，易操作，本身为惰性，价格便宜
    • （4） CO2适用于萃取极性较低的化合物，如脂，醚，内酯和含氧化合物；不适合萃取极性较强的化合物。
    • （5） 也可以在流动相中加入夹带剂以改变其性能。常用甲乙醇，丙酮，一般用量不超过15%。
    • （6） 特点
      • 1||| 组成缩合鞣质的基本单元是黄烷-3-醇，最常见的是儿茶素
      • 2||| 可以在较低的温度下操作，适合对热不稳定物质的提取
      • 3||| 同时溶剂除去简单
      • 4||| 无有机溶剂残留
      • 5||| 产品纯度高
      • 6||| 操作简单，节省能耗
    • （7） 萃取决定性因素
      • 温度，压力，夹带剂的种类及含量
  • 4. 其他方法
    • 升华法，组织破碎提取液法，压榨法

分离精制方法

• 1. 溶剂法
  • （1） 酸碱溶剂法
    • 利用混合物中各组分酸碱性的不同而进行分离
  • （2） 溶剂分配法（分配系数不同）
    • 1||| 分离极性比较大的成分，用正丁醇-水
    • 2||| 中极性，用醋酸乙酯-水
    • 3||| 低极性氯仿（或乙醚）-水
    • 4||| 取两种不相混溶的溶剂--分为两相（水层、有机层）提取物加入其中提取物中不同的成分在两相中的分配系数有差异，而达到分离。各个成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。
  • （3） 系统溶剂萃取法
    • 常用于初步分离
• 2. 沉淀法（可逆）
  • 酸碱沉淀法
    • 生物碱
      • 黄铜
        • 蒽醌等
  • 专属试剂沉淀法
    • （1） 雷氏铵盐沉淀季铵碱
    • （2） 胆甾醇沉淀甾体皂苷
    • （3） 明胶沉淀鞣脂
  • 分级沉淀法
    • 在混合组分的溶剂中加入能与该溶液互溶的溶剂，改变混合组分溶液中某些组分的溶解度，使其从溶液中逐步析出
  • 盐析法
    • 黄连中盐酸小檗碱的精制，加入NACL,可增加产率
• 3. 分馏法
  • 利用混合物组分中各成分沸点不同而进行分离的方法。适用于液体混合物的分离，挥发油
• 4. 膜分离法
  • 反渗透，超滤，微滤，电渗析为四大已应用的技术，其原理类似过滤技术，可使不同分子量的化合物分离
• 5. 升华法
  • 适用于可升华的物质
• 6. 结晶法
  • 概念：化合物由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程称为结晶，将比较不纯的结晶，用结晶法纯化为较纯的结晶化合物，叫重结晶
  • 结晶的条件
    • 1||| 温度
      • 通常在加温的情况下，溶解过滤，除杂，浓缩，放冷最适合结晶温度5--10°
    • 2||| 时间
      • 一般是3-5天或更长的时间
    • 3||| 浓度
      • 一般多一些溶剂，放置使其慢慢挥发到合适的浓度
    • 4||| 杂质少
      • 杂质少，有效成分的含量高，易结晶
  • 结晶溶剂的选择
    • 1||| 常用溶剂，甲，乙醇，丙酮，乙酸乙酯，乙酸，吡啶
    • 2||| 相似相溶的规则
    • 3||| 对被结晶的成分的溶解度随温度不同而有显著差别，热时大，冷时小，对可能存在的杂志溶解度非常大或非常小
    • 4||| 同时不发生化学反应
    • 5||| 沸点适中
    • 6||| 能给出很好的结晶
  • 判断结晶纯度的方法
    • （1） 结晶形态和色泽
      • 有一定的晶型和均匀的色泽
    • （2） 熔点和熔距
      • 单一化合物有一定的熔点和较小的熔距（1-2℃）
    • （3） 色谱法
      • 单一化合物用两种以上溶剂系统或色谱条件进行检测，均显示单一的斑点
    • （4） HPLC法
      • 纯的化合物显示单一的谱峰

分离精制

• 7.色谱分离法
  • （1） 吸附色谱
    • 原理：是利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异，而实现分离的一类色谱。
    • 吸附剂分类
      • （1） 硅胶：具有弱酸性；分离极性相对较小的成分
      • （2） 氧化铝
        • 用于分离碱性或中性亲脂性成分（生物碱、甾、萜）
      • （3） 活性炭
        • 用于分离水溶性物质（氨基酸、糖、苷）
        • 分子量越大，吸附越强，吸附能力：多糖大于单糖
          • 洗脱顺序：单糖、多糖
      • （4） 聚酰胺（氢键）
        • a. 用于分离酚类、醌类（黄酮类、蒽醌类、鞣质）
        • b. 与化合物形成H键的能力
          • 水中最强，有机溶剂中较弱，碱水中最弱
          • 洗脱剂的洗脱能力难到易
          • 水（最难洗脱） 含水醇（低→高） 无水甲醇或乙醇 丙酮 碱水
        • c. 洗脱顺序先后
          • 苷元相同
            • 三糖苷先出，其次双糖苷，然后单糖苷，最后是苷元
            • 原因：1.苷元酚羟基多，更易形成H建，更易吸附，不易洗脱
            • 2.多糖极性大（糖基越多，极性越大），更易被流动相洗脱（反相色谱时时：流极＞固极）
          • 母核上增加羟基
            • 邻羟基先出、对位羟基或（间位）羟基黄酮后出
          • 黄酮类
            • 异黄酮先出、然后依次二氢黄酮、黄酮、黄酮醇出柱
            • 查尔酮比二氢黄酮 难 洗脱
        • d. 注意
          • 聚酰胺色谱的吸附原理具有双重性
          • 分离苷元时，以氯仿-甲醇系统（以氯仿为主）洗脱时，化合物则按照正相色普，极性小的先出柱子
            • 两个极性差异大的洗脱剂
  • （2） 分配色谱
    • 正相：
      • 流动相极性小于固定性
        • 分离极性及中等极性的分子型物质
    • 反相：
      • 流动相极性大于固定性
        • 分离非极性及中等极性的各类分子型化合物
      • 固定相
        • 十八硅基硅烷、C8键合相
      • 流动相
        • 甲醇-水、乙腈-水
  • （3） 凝胶过滤色谱（排阻色谱，分子筛色谱）
    • 原理：主要是分子筛作用。根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。葡聚糖凝胶吸水后，形成凝胶粒子，在交链键的骨架中存在着许多网眼，小分子可进入网眼内部，受到的阻碍多，后流出，大分子化合物不能进入网眼，则从凝胶粒子外部流过，阻碍少，先流出
    • 常用
      • a. 葡聚糖凝胶（sephadexG)
      • b. 聚丙烯酰胺凝胶（Bio-GeIP)
      • c. 羟丙基葡聚糖凝胶（sephsdex LH-20)
  • （4） 离子交换色谱法
    • 原理：离子交换色谱主要基于混合物中各组分解离度差异进行分离
    • 阳离子交换树脂可分离生物碱类物质
  • （5） 大孔树脂色谱
    • 吸附性原理
      • 1||| 范德华引力或H键
      • 2||| 筛性--多孔网状结构
    • 注意（反相性质）
      • 1||| 极性越大，其Rf值越大，反之Rf值越小。
      • 2||| 对洗脱剂而言，极性大溶剂洗脱能力弱，而极性小的溶剂则洗脱能力强，故大孔树脂在水中的吸附强
        • 洗脱能力：高浓度醇＞低浓度醇＞水
      • 3||| PH：酸性成分在酸中容易被吸附，碱性成分在碱中容易被吸附

中药有效成分化学结构 的研究方法

• 一、 理化鉴定
  • 1. 物理常数测定
    • 熔点 沸点 比旋度 折光率 比重
  • 2. 纯度确定
  • 3. 分子式的确定：质谱法
  • 4. 化合物的结构骨架与官能团的确定
    • 1||| 颜色反应
    • 2||| 化学降解法
    • 3||| 衍生物制备方法
• 二、 中药有效成分的波谱测定
  • 1. 红外光谱IR：主要用于分析化合物中的官能团、芳环取代类型
  • 2. 紫外光谱UV：
    • 判断共轭体系中取代基的位置、种类、数目
    • 即用于分析化合物中是否有Π--Π跃迁和n-Π跃迁
  • 3. 核磁共振：是进行化合物结构鉴定的主要方法
    • 1||| H-NMR
      • 质子类型、H分布、核间关系
    • 2||| C-NMR
      • 质子类型、C分布、核间关系
  • 4. 质谱MS：测定化合物的分子量，元素组成以及相关裂解碎片检测官能团，辨认化合物类型，推导碳骨架
  • 5. 旋光光谱和圆二色谱
    • 化合物的构型和构象、手性分子的位置

糖类化合物

• 糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物，聚合物的总称
• 糖的分类
  • 1. 单糖
    • 多羟基醛或酮
      • 在水中形成半缩醛环状物
        • 五元环
          • 呋喃糖
            • 五福临门
        • 六元环
          • 吡喃糖
            • 六吡南山
  • 2. 低聚糖-（2-9个单糖通过糖苷键聚合而成）
  • 3. 多糖-10个以上单糖
• 结构类型
  • 补充
    • 未成环
      • 顺式α：官能团在双键同侧（同在上方或同在下方）
      • 反式β：官能团在双肩一侧（一上一下）
    • 环（相反）
      • 顺式β：官能团在双肩一侧（一上一下）
      • 反式α：
        • 官能团在双键同侧（同在上方或同在下方）
  • 游离状态
    • Fischer 式（C1-OH 与原 C5 或 C4-OH）{i，竖着}
      • D记忆方法：上D在右边
      • 最后第二个碳原子上的-OH向右为D型，向左为L型
      • 相对构型—顺式为α，反式为β
      • 绝对构型--向右为D 型，向左为 L 型
  • 成环表达
    • Haworth 式（C1-OH 与 C5 或 C4 上取代基之间的关系）{O，环状}
      • C5上的取代基（所有），向上为D型，向下为L型
      • 相对构型--同侧为β，异侧为α（五碳吡喃糖除外）
      • 绝对构型--向上为 D 型，向下为L 型

• 苷类化合物
  • 苷
    • 1. 苷是糖和糖的衍生物与非糖物质通过糖的端基（末端）碳原子连接而成的一类化合物
    • 2. 苷键原子— 苷元上形成苷键以连接糖的原子
    • 3. 苷键— 苷中的苷元与糖之间的化学键
    • 4. 苷元— 苷中的非糖部分，又叫配糖体
    • 苷=糖+苷键+苷元
  • 苷的分类
    • 1.按苷键原子分类：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷（溶解度小，难溶于水）
      • 1. （最常见）氧苷：苷元通过氧原子和糖相连接而成的苷
        • （1） 醇苷--是通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。如毛茛苷、红景天苷 记忆：纯红毛、
        • （2） 酚苷--是通过酚羟基而成的苷。如天麻苷 分天麻
        • （3） 氰苷--是指一类α羟腈的苷。如野樱苷、杏仁苷。 青色的野杏
        • （4） 酯苷--苷元以-COOH 和糖的端基碳相连接的。如山慈菇苷 A。 纸（酯）做的山姑
        • （5） 吲哚苷--吲哚醇中羟基与糖缩合，如靛苷
      • 2. 氮苷：糖上的端基碳原子与苷上的氮原子连接而成—巴豆苷（火火的巴豆）
      • 3. 硫苷：糖的半缩醛羟基与苷元上硫基缩合而成的苷—黑芥子苷（硫黑介子---日本人名字）
      • 4. 碳苷：糖基的端基碳原子直接与苷元碳原子相连接而成的苷—芦荟苷（碳烤芦荟）
    • 2.按苷元的化学结构：
      • 蒽醌苷、黄酮苷、吲哚苷、香豆素苷
    • 3.苷在植物体内的存在状况
      • 原生苷—原存在于植物体内的苷（杏仁苷）
      • 次生苷—原生苷水解失去一部分糖后生成的苷（野樱苷）
    • 4.根据糖的名称分：
      • 葡萄糖苷、去氧糖苷、木糖苷
    • 5.连接单糖基的数目分
      • 单糖苷、双糖苷、三糖苷
    • 6。按照糖连接的糖链数：
      • 单糖链苷、双糖链苷
    • 7.按照理化性质或生理活性分类：
      • 皂苷、强心苷等
  • 理化性质
    • 物理性质
      • 1. 苷类的性状：多数固态，糖基少的可结晶，糖基多的，如皂苷，具有吸湿性的无定形粉末；无色、；无味，；个别有色、有苦味或甜味
      • 2. 苷类的旋光性：多为左旋，水解后生成糖呈右旋
        • 比较前后的变化，确定是否有苷的存在
      • 3. 苷类的溶解性
        • 苷－亲水性（随糖基数目的增加而增大）
        • 苷元－亲脂性
    • 化学性质
      • 苷键的裂解：越有利于苷键质子化，越容易水解
        • 1. 酸催化水解，苷具有缩醛结构，易被稀酸水解
          • 试剂
            • ――酸(盐酸、硫酸、乙酸等)、溶剂――水或稀醇
          • 避免苷元脱水-难水解、对酸不稳定
            • ①两相水解法、②改变水解条件
          • 水解难易的规律：
            • a.N-苷＞O-苷＞S –苷＞C-苷
            • ｂ呋喃糖苷＞吡喃糖
            • c 酮糖（呋喃结构）＞醛糖
            • d 五碳糖苷＞甲基五碳糖苷＞六碳糖苷＞七碳糖苷＞糖醛酸苷
            • e 2、3-去氧糖苷 > 2-去氧糖苷 > 3-去氧糖苷> 2-羟基糖苷> 2-氨基糖苷
            • f 芳香属苷＞脂肪族苷
          • 可以用于研究苷中糖的种类
        • 2. 碱催化水解
          • r-coo-r
          • 具酯性质苷可发生碱水解
            • 酯苷、酚苷、稀醇苷、β吸电子取代的苷
        • 3. 酶催化水解
          • 专属性很强：特定酶只水解糖的特定构型的苷键
          • 条件温和： ①保护糖和苷元结构 ②保留部分苷键得次级苷
          • 注意PH
          • 用途
            • 1.确定苷键构型 2.可保持苷元结构不变
        • 4. 乙酰解反应
          • 特点:开裂一部分苷键,保留另一部分苷键
          • 用途:确定糖与糖之间的连接位置
          • 易难顺序：1位-6位之间苷键乙酰化断裂﹥ 1→4﹥ 1→3 ﹥ 1→2
        • 5. 氧化开裂(环)法
          • 最常用 Smith 降解法
            • 用于酸水解时，苷结构易改变的苷
            • 反应过程
              • ①试剂 NaIO4（过碘酸钠氧化） --- (邻二羟基)→二元醛
              • ②试剂 NaBH4（四氢硼钠还原） --- (二元醛) →二元醇
              • ③室温下稀酸水解
              • 产物：丙三醇，羟基乙醛，苷元，甲酸
            • 应用
              • 研究 C苷 的结构
              • 得到真正的苷元
              • 确定苷中糖的类型
• 氰苷
  • 苦杏仁
    • 鉴别
      • 水解可产生苯甲醛，苯甲醛具有特殊的香味，并且可使三硝基苯酚试纸显砖红色。
    • △苦杏仁苷在人体内会缓慢分解生成不稳定的 a-羟基苯乙腈，进而分解成为具有苦杏仁味的苯甲醛和氢氰酸。小剂量口服时，由于释放少量氢氰酸，对呼吸中枢产生抑制而镇咳，大剂量时因氢氰酸能使延髓生命中枢先兴奋而后麻痹，并能抑制酶的活性而阻断生物氧化链，从而引起中毒，严重者甚至导致死亡

• 苷类的提取与分离
  • 提取中需考虑的几个问题
    • a 破坏酶：杀酶保苷
      • ①加温、沸水煮（＞80℃）
      • ②加乙醇（ ＞60℃ ）或加甲乙醇提取
      • ③加碳酸钙或硫酸铵处理
      • ④烘干药材（＜ 60℃ ）
    • b 避免酸、碱接触
    • c 溶剂的选择
      • ①多用乙醇、甲醇、醋酸乙酯
        • a. 用乙醚或氯仿萃取，得到苷元（极性最小）
        • b. 乙酸乙酯 得到 单糖苷
        • c. 正丁醇 得到 多糖苷（极性大）
      • ②沸水不宜用于含淀粉多者,有时用含有机酸缓冲剂控制 pH 以防水解
      • ③亲脂性强者用氯仿等亲脂性溶剂
    • 提取原生苷
      • 破坏酶
    • 提取次生苷
      • 利用酶
  • 苷类的分离
    • 溶剂法、大孔树脂法
    • 色谱法：吸附色谱
      • 吸附剂：常用氧化铝和硅胶
      • 洗脱剂：氯仿—甲醇、氯仿—甲醇—水
  • 提取步骤
    • 萃取法
      • 糖的提取分离
        • 药材粉末
          • 醇或水提取
          • 醇或水提取液，浓缩
            • 如果醋酸乙酯萃取（极性小）
              • 沉淀
                • 为单糖苷（极性小）
              • 上清液
            • 如果用正丁醇萃取（极性大）
              • 沉淀
                • 为多糖苷（极性大）
              • 上清液
      • 苷的提取分离
        • 中药粉末
        • 酶或酸水解
          • 水解物
            • 水洗中性，干燥，氯仿或乙醚提取
              • 得到苷元
              • 回收氯仿
      • 苷和苷元的分离
        • 水或醇的提取浓缩为
        • 混悬于水中，以Et2O(乙醚)萃取
          • Et2O层
            • 回收溶剂
              • 总苷元（极性小）
          • H2O层
            • EtOAC(乙酸乙酯)多次萃取
              • 总苷（极性大）
              • 回收溶剂
    • 实际写流程图时，竖向箭头旁边写操作、处理方法等，横位写产物

• 糖和苷类的检识
  • 1. Molish 反应
    • a-萘酚乙醇+浓硫酸→两液面间有紫色环→含有糖或苷类
    • 区别苷元-----没有紫色
  • 2. 菲林反应（含有硫酸铜的Naoh溶液，深蓝色）
    • 红砖色沉淀→含有还原糖
  • 3. 多伦试剂
    • 银镜或黑褐色沉淀→含有还原糖
• 糖的鉴定方法有
  • 1. 纸色谱
    • 展开剂，两种
      • 1||| 正丁醇-乙醇-水
      • 2||| 水饱和的苯酚
    • 显色剂
      • 1||| 硝酸银试剂
      • 2||| 三苯四氮盐试剂
      • 3||| 苯胺-邻苯二甲盐试剂
      • 4||| 苯胺-邻苯二甲盐试剂
      • 5||| 3，5-二羟基甲苯—盐酸试剂
      • 6||| 过碘酸加联苯胺试剂
  • 2. 薄层色谱
    • （1） 糖的极性大，在硅胶薄层上进行层析时，点样不宜过多
    • （2） 点样太多，斑点会拖尾，Rf值也下降，Rf值相近的糖，难以分离。
    • （3） 硅胶用0.03mol/L硼酸溶液或一些无机盐的水溶液代替水调制吸附剂涂铺薄层，可改善分离效果
  • 3. 气相色谱
  • 4. 离子交换色谱
  • 5. 液相色谱

• 糖苷结构研究
  • 糖链的结构研究
    • （1）单糖的组成鉴定
      • 酸水解
        • 纸色谱检出单糖的种类
    • （2）单糖之间连接位置的确定
      • 将苷全甲基化，然后水解苷键
        • a. 鉴定所有获得的甲基化单糖
        • b. 游离的羟基所在位置就是连接位
      • 注意水解条件应尽可能温和，否则会发生去甲基化反应和降解反应。
      • 目前单糖之间的连接位置多用13CNMR中的苷化位移来确定。
    • （3）糖链连接顺序的确定
      • 酸水解，酶水解，乙酰解，碱水解
      • 质谱分析
        • 苷化位移（glycosidation shift）：糖与苷元成苷后，苷元的α-C、β-C和糖的端基碳的化学位移值均发生了改变，这种改变称为苷化位移。
      • NOE差谱技术、HMBC谱
  • 苷类的结构研究
    • 苷键构型的确定
      • （1） 利用 Klyne 经验公式进行计算 △[M]D=[M]D（苷）-[M]D（苷元）
      • （2） 利用 NMR 谱
        • J=6～9Hz → D，β
        • J=2～3.5Hz → D，α
      • （3） 利用酶水解进行测定
        • 麦芽糖酶能水解α-苷键（记忆：Mai-a-α）
        • 杏仁苷酶能水解β-苷键（并非所有）