天然药物化学总论概要课件.ppt

1、天然药物化学天然药物化学第一章第一章 总总 论论 天然药物化学天然药物化学n抗肿瘤药物抗肿瘤药物天然药物化学天然药物化学n抗菌药物抗菌药物天然药物化学天然药物化学n天然药物化学天然药物化学n选用人民卫生出版社，吴立军主选用人民卫生出版社，吴立军主编，第六版教材编，第六版教材n45学时学时n考试课考试课n包括十一章内容，其中第十一章包括十一章内容，其中第十一章自学自学n考核方式：平时成绩考核方式：平时成绩40%+60%卷面成绩卷面成绩n平时成绩：出勤平时成绩：出勤+文献汇报文献汇报50%+作业作业50%天然药物化学天然药物化学第一章第一章 总总 论论n1.掌握掌握：天然药物常用的：天然药物常用的

2、提取方法和分离方法提取方法和分离方法；各类；各类吸附吸附剂剂的特点及分离化合物的基本原理及其影响因素；的特点及分离化合物的基本原理及其影响因素；1H-NMR、13C-NMR谱特征及其解析方法。谱特征及其解析方法。n2.熟悉熟悉：天然药物化学研究范围和课程的学习重点；各类：天然药物化学研究范围和课程的学习重点；各类化合物的化合物的生物合成途径生物合成途径。n3.了解：了解：常见二维核磁共振谱的分类及应用；常见二维核磁共振谱的分类及应用；ORD谱的应谱的应用范围和八区律的使用方法；天然药物化学的发展简史及用范围和八区律的使用方法；天然药物化学的发展简史及其最新研究进展。其最新研究进展。天然药物化学

3、天然药物化学6 第一章第一章 总总 论论n第一节第一节 绪论绪论n第二节第二节 生物合成生物合成n第三节第三节 提取分离的方法提取分离的方法n第四节第四节 结构研究的方法结构研究的方法天然药物化学天然药物化学7 第一节第一节 绪绪 论论 天然药物化学是药物化学的一个分支学天然药物化学是药物化学的一个分支学科。它主要用现代科学理论和技术方法研究天科。它主要用现代科学理论和技术方法研究天然药物中化学成分的一门学科；具体内容包括然药物中化学成分的一门学科；具体内容包括主要类型的天然药物的化学成分的主要类型的天然药物的化学成分的结构特点结构特点、物理化学性质、物理化学性质、提取分离方法提取分离方法、结

4、构测定等结构测定等。天然药物来源天然药物来源:植物（为主）、动物、矿植物（为主）、动物、矿物、微生物等天然药物中的活性成分是其药效物、微生物等天然药物中的活性成分是其药效的物资基础。的物资基础。一、定义一、定义天然药物化学天然药物化学8l-ephedrine 左旋麻黄素平喘、解痉CCHNHCH3HCH3HO（麻黄 Ephedra spp.中 第一节第一节 绪绪 论论天然药物化学天然药物化学OOHOOHrutinoseOHOHRutin 芦丁降低血管脆性、防高血压和动脉硬化的治疗辅助药（槐花米 Sophora japonica 的花蕾中 第一节第一节 绪绪 论论天然药物化学天然药物化学曲克芦丁：

5、曲克芦丁：3，47-三三0-(2-羟乙基羟乙基)-5羟羟基黄酮基黄酮-3-芸香苷芸香苷 第一节第一节 绪绪 论论天然药物化学天然药物化学11n1769年，舍勒年，舍勒 酒石酒石 钙盐钙盐 酒石酸酒石酸 苯甲酸（苯甲酸（1775）、乳酸（）、乳酸（1780）、）、苹果酸（苹果酸（1785）、没食子酸（）、没食子酸（1786）n1575年，年，医学入门医学入门记载，用发记载，用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。程。第一节第一节 绪绪 论论二、天然药物化学的简要发展历程二、天然药物化学的简要发展历程天然药物化学天然药物化学12n天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进

6、步天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步1804年年-1806年发现吗啡，年发现吗啡，1925年提出正确结构，年提出正确结构，1952年人工合成，耗时年人工合成，耗时150年年 第一节第一节 绪绪 论论天然药物化学天然药物化学13 近近3030多年的科学技术进步，特别是将波谱解析方法多年的科学技术进步，特别是将波谱解析方法（NMR、MS、IR、UV）用于推导化合物的结构，甚至用用于推导化合物的结构，甚至用X X晶体衍射来确晶体衍射来确定化合物结构的发展，以及分离手段的进步，天然药化的发展速定化合物结构的发展，以及分离手段的进步，天然药化的发展速度大为加快，发现的新化合物数目大为增加，微量成

7、分、水溶性度大为加快，发现的新化合物数目大为增加，微量成分、水溶性成分的分离、提纯；稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题成分的分离、提纯；稳定性差的活性物资的分离等也不再是难题了。了。天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取、结构鉴定，天然药物化学本身也已不再是原先的分离提取、结构鉴定，而是逐步发展成生测指导下的分离提取、结构鉴定，及半合成修而是逐步发展成生测指导下的分离提取、结构鉴定，及半合成修饰和全合成紧密结合的一门学科饰和全合成紧密结合的一门学科。第一节第一节 绪绪 论论天然药物化学天然药物化学14 第三章第三章 提取分离方法提取分离方法n1)提取前文献查阅综述和药材生药鉴定提取前文献

8、查阅综述和药材生药鉴定n2)提取方法提取方法 粉碎成粗粉粉碎成粗粉 有机溶剂法和水提法有机溶剂法和水提法 原理：根据原理：根据“相似相溶相似相溶”原理，选择适当溶剂原理，选择适当溶剂 根据溶剂法分类：根据溶剂法分类：a.浸渍法（常温或低温）浸渍法（常温或低温）b.渗漉法渗漉法 c.煎煮法煎煮法 d.回流提取法回流提取法 e.连续回流提取法连续回流提取法 f.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术 g.超声波提取技术超声波提取技术天然药物化学天然药物化学15第三章第三章 提取分离方法提取分离方法索氏提取器索氏提取器天然药物化学天然药物化学16第三章第三章 提取分离方法提取分离方法n超临界流体萃取技

9、术超临界流体萃取技术 原理：原理：超临界流体超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用殊溶解作用，利用 压力压力和和温度温度对超临界流体溶解能力的影响而进行对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在的。在超临界状态超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把择性地把极性极性大小、大小、沸点沸点高低和高低和分子量分子量大小的成分依次萃取出来。大小的成分依次萃取出来。超临界流体超临界流体是指当一种物质处于临界温度和临界压力以上的状态下，是指当一种物质处于临界温度和临界压

10、力以上的状态下，形成既非液体又非气体的单一状态，称为形成既非液体又非气体的单一状态，称为“SF”。此时其流体密度近。此时其流体密度近似液体、黏度近似气体，其扩散力比液体大增，介电常数也随压力增似液体、黏度近似气体，其扩散力比液体大增，介电常数也随压力增加而增加。其浸透性优于液体，因而比液体有更佳的溶解力，有利于加而增加。其浸透性优于液体，因而比液体有更佳的溶解力，有利于溶质的萃取，特别是性质不稳定、易热分解的物质的提取。溶质的萃取，特别是性质不稳定、易热分解的物质的提取。天然药物化学天然药物化学17第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 常见的常见的SF：有二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷

11、、庚烷、氨、有二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。其中二氯二氟甲烷等。其中最常用的为二氧化碳最常用的为二氧化碳。二氧化碳的特点：二氧化碳的特点：临界温度接近室温（临界温度接近室温（Tc=31.3），临界压力也较），临界压力也较低（低（Pc=7.37Mpa），无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性，廉价，），无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性，廉价，易制成高纯度气体。故在易制成高纯度气体。故在SFE中最常用。中最常用。二氧化碳二氧化碳-超临界流体的溶解能力规律：超临界流体的溶解能力规律：在超临界状态下，在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大。其取决对不同溶质的

12、溶解能力差别很大。其取决于溶质的极性、沸点、分子量。于溶质的极性、沸点、分子量。(1)对亲脂性、低沸点成分溶解能力强，如挥发油、烃类、醚类、酯对亲脂性、低沸点成分溶解能力强，如挥发油、烃类、醚类、酯类等。类等。(2)成分极性基团（如成分极性基团（如OH、COOH）越多，越难提取。如糖类、氨基）越多，越难提取。如糖类、氨基酸的萃取压力要酸的萃取压力要4104Pa以上。以上。(3)成分分子量越大，越难提取。成分分子量越大，越难提取。天然药物化学天然药物化学18第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 升华法升华法n3)分离纯化法分离纯化法 根据物质溶解度的不同进行分离根据物

13、质溶解度的不同进行分离 a.温度不同温度不同,溶解度不同（结晶、重结晶）溶解度不同（结晶、重结晶）b.改变溶液的极性去杂改变溶液的极性去杂 c.酸碱法（生物碱酸提碱沉淀，黄酮碱提酸沉淀）酸碱法（生物碱酸提碱沉淀，黄酮碱提酸沉淀）d.沉淀法沉淀法天然药物化学天然药物化学19第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 根据物质分配比不同极性分离根据物质分配比不同极性分离 a.液液-液萃取法液萃取法 原理：原理：利用混合物中各单体组分在两相溶剂中的分配系数（利用混合物中各单体组分在两相溶剂中的分配系数（K）不同而达到）不同而达到分离的方法。分离的方法。溶剂分配法的两相往往是互相饱和的水相与有机相。混合物

14、中各成分在两相溶剂分配法的两相往往是互相饱和的水相与有机相。混合物中各成分在两相中分配系数相差越大，则分离效果越高。中分配系数相差越大，则分离效果越高。方法：方法：1）简单萃取法：仪器，实验室用分液漏斗或下口瓶。一般在水和亲脂性有机）简单萃取法：仪器，实验室用分液漏斗或下口瓶。一般在水和亲脂性有机溶剂中进行，根据情况，也可用酸水或碱水。天然药物中成分比较复杂，一溶剂中进行，根据情况，也可用酸水或碱水。天然药物中成分比较复杂，一般一次萃取分离不出来纯品，需要再配合其他方法。般一次萃取分离不出来纯品，需要再配合其他方法。由于成分的复杂性及相互作用，萃取中易发生乳化。破坏乳化的方法有：（由于成分的复

15、杂性及相互作用，萃取中易发生乳化。破坏乳化的方法有：（1）加热敷；（加热敷；（2）将乳化层抽滤；（）将乳化层抽滤；（3）长时间放置（）长时间放置（24小时以上）。小时以上）。天然药物化学天然药物化学20第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 2）pH度萃取法：是分离酸性或碱性成分的常用方法。以度萃取法：是分离酸性或碱性成分的常用方法。以pH成梯度的酸成梯度的酸水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解的碱性成梯度的混合生物碱，或水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解的碱性成梯度的混合生物碱，或者以者以 pH成梯度的碱水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解的酸性成梯度成梯度的碱水溶液依次萃取以亲脂性有机溶剂溶解

16、的酸性成梯度的混合酚、酸类成分，使后者分离的方法。的混合酚、酸类成分，使后者分离的方法。3）连续萃取法：采用连续萃取器萃取。利用两溶液比重不同自然分层和连续萃取法：采用连续萃取器萃取。利用两溶液比重不同自然分层和 分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。此法可克服用分液漏斗多次萃分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。此法可克服用分液漏斗多次萃取取 操作的麻烦。操作的麻烦。4）液滴逆流分配法（）液滴逆流分配法（DCCC法）：是利用流动相形成液滴，通过作为固法）：是利用流动相形成液滴，通过作为固定定 相的液柱而达到分离纯化的目的。相的液柱而达到分离纯化的目的。天然药物化学天然药物化学21第三章第三章 提

17、取分离方法提取分离方法 b.反流分布法反流分布法 c.液滴逆流色谱法液滴逆流色谱法 d.高速逆流色谱法高速逆流色谱法 e.GC法法 f.LC法法:LC分配层析载体主要有分配层析载体主要有-硅胶硅胶,硅藻土硅藻土,纤维素等纤维素等;有正反相之分有正反相之分;压力有低、中、高之分压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。载量有分析、制备之分。天然药物化学天然药物化学22第三章第三章 提取分离方法提取分离方法n根据物质吸附性不同极性分离根据物质吸附性不同极性分离 a.吸附柱色谱吸附柱色谱 极性吸附剂极性吸附剂（如（如SiO2,Al2O3.)极性强，吸附力大极性强，吸附力大 非极性吸附剂非极性吸附剂

18、(如如活性炭活性炭 对非极性化合物的吸附力强对非极性化合物的吸附力强(洗脱时洗洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而定化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小而定;溶剂的极性大小可按其介电常数溶剂的极性大小可按其介电常数()大小排列（大小排列（极性渐大极性渐大 ）:己烷己烷 苯苯 无水乙醚无水乙醚 CHCl3 AcOEt 乙乙 甲醇甲醇 水水 1.88 2.29 4.47 5.20 6.11 26.0 31.2 81.0天然药物化学天然药物化学23第三章第三章 提取分离方法提取分离方法 b.氢键力吸附氢键力吸附聚酰胺吸

19、附层析聚酰胺吸附层析-洗脱剂的洗脱力由小到大为洗脱剂的洗脱力由小到大为:水水 甲醇甲醇 丙酮丙酮 NaOH液液 甲酰胺甲酰胺 尿素水液尿素水液n根据物质分子的大小进行分离根据物质分子的大小进行分离如葡萄糖凝胶如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20.）n根据物质解离程度不同的分离法根据物质解离程度不同的分离法离子交换法：离子交换法：强酸：强酸：-SO3H强碱强碱：-N+(CH3)3Cl-弱酸：弱酸：-CO2H弱碱弱碱：-NH2(NH,N)天然药物化学天然药物化学24第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法n化合物的纯度测定化合物的纯度测定n结构研究的主要程序结构研究的主要程序n

20、结构研究中采用的主要方法结构研究中采用的主要方法天然药物化学天然药物化学25第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法n化合物的纯度测定化合物的纯度测定 方法：方法：检查有无均匀一致的晶形，有无明确、检查有无均匀一致的晶形，有无明确、敏锐的熔点（熔距一般为敏锐的熔点（熔距一般为12）及色谱法。）及色谱法。其中色谱法包括：其中色谱法包括：TLC、PC、GC、HPLC。天然药物化学天然药物化学26第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法n结构研究的主要程序结构研究的主要程序 1.初步推断化合物类型初步推断化合物类型 2.测定分子式，计算不饱和度。测定分子式，计算不饱和度。3.确定分子式中含有的官

21、能团，或结构片段，或基本骨架。确定分子式中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架。4.推断并确定分子的平面结构推断并确定分子的平面结构 5.推断并确定分子的主体结构（构型、构象）推断并确定分子的主体结构（构型、构象）天然药物化学天然药物化学27第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法n结构研究中采用的主要方法结构研究中采用的主要方法1.确定分子式，计算不饱和度确定分子式，计算不饱和度a.元素定量分析配合分子量测定元素定量分析配合分子量测定 元素定性分析元素定性分析，如钠融法，分析化合物中含有，如钠融法，分析化合物中含有几种元素。几种元素。元素定量分析元素定量分析确定各元素百分含量，根据倍确定各

22、元素百分含量，根据倍比定律确定分子中的原子比比定律确定分子中的原子比 分子量测定分子量测定：冰点下降法、沸点上升法、粘度：冰点下降法、沸点上升法、粘度法、凝胶滤过法及法、凝胶滤过法及质谱法质谱法。天然药物化学天然药物化学28第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法b.同位素丰度比法同位素丰度比法c.高分辨质谱（高分辨质谱（HR-MS）法）法 HR-MS还可以给出化合物的精确分子量。还可以给出化合物的精确分子量。从氢核磁共振波谱和碳核磁共振波谱中可直接从氢核磁共振波谱和碳核磁共振波谱中可直接获得碳氢的个数，再结合质谱给出的分子量的获得碳氢的个数，再结合质谱给出的分子量的信息，就可以得到氧的个数

23、，用这种方法也能信息，就可以得到氧的个数，用这种方法也能确定化合物的分子式。确定化合物的分子式。d.不饱和度不饱和度天然药物化学天然药物化学29第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法 2.质谱法质谱法作用：作用：质谱常用于确定分子质谱常用于确定分子量，并可求算分子式和量，并可求算分子式和提供其它结构信息。提供其它结构信息。特点：特点：a.a.适宜适宜测定极性偏小和测定极性偏小和中等极性的化合物；中等极性的化合物；b.b.常规质谱仪价格比较常规质谱仪价格比较便宜，一些特殊质谱仪便宜，一些特殊质谱仪很昂贵；很昂贵；c.c.样品用量少（只需样品用量少（只需5 510 10 g g）质谱仪质谱仪天

24、然药物化学天然药物化学30第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法 3.红外光谱红外光谱测定范围：测定范围：利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在4000625cm-1红外区域引起的吸收，而测得红外区域引起的吸收，而测得的吸收图谱。的吸收图谱。其中其中1600cm1600cm-1-1以上为化合物的以上为化合物的特征基团区特征基团区，1000-500cm1000-500cm-1-1为为指纹区。指纹区。作用：作用：可用于鉴别羟基、氨基、双键、芳环等可用于鉴别羟基、氨基、双键、芳环等特征官能团以及芳环取代类型。特征官能团以及芳环取代类型。优点：优点：任何气态、液态、固态样

25、品均可测定；任何气态、液态、固态样品均可测定；每种化合物都有红外吸收；每种化合物都有红外吸收；常规红外光谱仪价格低廉；常规红外光谱仪价格低廉；样品用量少（只需样品用量少（只需5-10 5-10 g g）傅立叶变换红外光谱仪傅立叶变换红外光谱仪天然药物化学天然药物化学31第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法 4.紫外紫外-可见吸收光谱可见吸收光谱n测定范围：测定范围：200700nm范范围内围内n作用：作用：提供基本骨架信息提供基本骨架信息;样品中杂质的测定样品中杂质的测定 定量分析定量分析n特点：特点：液态样品才能测定；液态样品才能测定；常规紫外光谱仪价格低廉；常规紫外光谱仪价格低廉；样

26、品用量少（只需样品用量少（只需5-10 5-10 g g）紫外光谱仪紫外光谱仪天然药物化学天然药物化学32第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法n生色团生色团 产生紫外吸收的不饱和基团，如产生紫外吸收的不饱和基团，如C=C,C=O,C=C,C=O,O=N=OO=N=O等；等；n助色团助色团：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如增加，如-OH,-NH2,-OH,-NH2,-ClCl等；等；n深色位移深色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波：由于基团取代

27、或溶剂效应，最大吸收波长变长，也叫红移（长变长，也叫红移（red shiftred shift）；）；n浅色位移浅色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短，也叫蓝移（长变短，也叫蓝移（blue shiftblue shift）；）；天然药物化学天然药物化学33第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法 5.核磁共振波谱（核磁共振波谱（NMR）核磁共振波谱核磁共振波谱是化合物分子在磁是化合物分子在磁场中受到另一射频磁场的照射，场中受到另一射频磁场的照射，当照射场的频率等于原子核在外当照射场的频率等于原子核在外磁场的回旋频率时，有磁距的原磁场的回旋频率时

28、，有磁距的原子核就会吸收一定的能量产生能子核就会吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振，以级的跃迁，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所吸收峰的频率对吸收强度作图所得到的图谱。得到的图谱。核磁共振仪核磁共振仪天然药物化学天然药物化学34第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法19451945年，年，F.BlochF.Bloch和和E.M.Purcell E.M.Purcell 几乎同几乎同时发现了核磁共振现象，获得时发现了核磁共振现象，获得19521952年诺贝尔物年诺贝尔物理奖。理奖。核磁共振：核磁共振：天然药物化学成分以有机物为主，分子结构天然药物化学成分以有机物为主，分

29、子结构中必然有中必然有C C、H H原子，它们的结合类型、化学环原子，它们的结合类型、化学环境不同，均可用境不同，均可用NMRNMR测定，是天然化合物结构测定，是天然化合物结构测定的重要手段。测定的重要手段。碳核磁共振（碳核磁共振（13C-NMR)谱谱氢核磁共振（氢核磁共振（1H-NMR)谱谱天然药物化学天然药物化学35第四章第四章 结构研究的方法结构研究的方法氢核磁共振（氢核磁共振（1 1H-NMR)H-NMR)谱谱：化学位移范围：在化学位移范围：在0 020 20 ppmppm 三大要素三大要素：化学位移化学位移(ppmppm)、偶合常数、偶合常数(J)(J)及峰面积。及峰面积。灵敏度高，样品用量少（灵敏度高，样品用量少（1 15 mg5 mg），测试时间短），测试时间短碳核磁共振（碳核磁共振（1313C-NMR)C-NMR)谱：谱：化学位移范围：在化学位移范围：在0 0250 250 ppmppm 要素要素：化学位移化学位移(ppmppm)灵敏度较低，样品用量较多（灵敏度较低，样品用量较多（5 520 mg20 mg），测试时间长），测试时间长天然药物化学天然药物化学2022-10-31四川理工学院神经生物学Thanks！