1、Medicinal Chemistry of Natural Products第一节第一节 绪论绪论 一、天然药物化学的内涵一、天然药物化学的内涵 （一）定义（一）定义 （二）主要内容（二）主要内容 （三）相关概念（三）相关概念 （四）相关的术语（四）相关的术语 （五）相关课程（五）相关课程 （六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位 二、天然药化的研究对象及其任务二、天然药化的研究对象及其任务 （一）主要研究对象（一）主要研究对象 （二）主要研究任务（二）主要研究任务 三、天然药化发展简史三、天然药化发展简史 （一）国际发展史（一）国际发展史 （二）
2、国内发展史（二）国内发展史 四、天然药化研究发展趋势四、天然药化研究发展趋势 （一）（一） 化学结构研究的发展化学结构研究的发展 （二）（二） 研究领域的重大转变研究领域的重大转变 （三）（三） 组织培养组织培养 （四）（四） 注重结构改造和仿生合成注重结构改造和仿生合成 五、五、天然药物化学天然药物化学的学习方法的学习方法一、天然药物化学的内涵一、天然药物化学的内涵 （一）定义（一）定义 天然药物化学是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。天然药物化学是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。 化学理论和方法化学理论和方法 化学理论是基础化学理论是基础 物理
3、学方法物理学方法 有机化合物波谱学有机化合物波谱学 （二）主要内容（二）主要内容 主要研究二次代谢产物主要研究二次代谢产物主要化学主要化学 成分类型成分类型 结构特征结构特征 理化性质理化性质 提取分离提取分离 结构测定结构测定 生物合成生物合成 1. 中草药成分化学中草药成分化学（Chemistry of Constituents of Chinese Traditional and Herbal Drugs ）中中 草草 药药中中 药药 （三级标准收载）（三级标准收载） 草草 药药 （地方、民间习用）（地方、民间习用）植物药植物药 动物药动物药 矿物药矿物药 海洋生物海洋生物 微生物微生物
4、天然天然 药物药物（三）相关概念（三）相关概念植植 物物 化化 学学与农、与农、 工、工、 林、牧有关林、牧有关 （国计民生）（国计民生）与医药有关与医药有关 （生物活性成分）（生物活性成分）一次代谢产物一次代谢产物二次代谢产物二次代谢产物中草药成分化学中草药成分化学 天然药物化学天然药物化学 植物药品化学植物药品化学植物生物化学植物生物化学2. 植物化学植物化学 （Phytochemistry）(三三) 相关联的概念相关联的概念3. 天然产物化学天然产物化学（Chemistry of Natural Products) (IUPAC) 4. 天然有机化学天然有机化学 (Chemistry o
5、f Natural Organic Compounds) 2. 有效部位有效部位（Active Extracts） 3. 无效成分无效成分（Anactive Constituents ） 4. 杂杂 质质 NOOOCH3OCH3CH2小蘗碱（小蘗碱（Berberine）(四四) 相关的术语相关的术语1. 有效成分有效成分（Active Constituents） 单体化合物：单体化合物：1） 能用分子式和结构式表示能用分子式和结构式表示 1. 有机化学有机化学 / 无机化学无机化学 2. 分析化学（有机分析分析化学（有机分析 / 仪器分析）仪器分析） 3. 生药学生药学 / 药用植物学药用植物
6、学 4. 有机化合物波谱分析有机化合物波谱分析 5. 其他学科其他学科 *注意：各门学科的相关性注意：各门学科的相关性 天然药物化学是药学专业必修的一门专业课，需要多学科的系统知识。它设置在有机化学、分析化学、光谱解析等课程之后。与下列课程有关： 2. 整理、发掘祖国医药学宝库整理、发掘祖国医药学宝库 3. 植物化学分类学的研究植物化学分类学的研究 4. 发展和丰富天然有机化学理论发展和丰富天然有机化学理论NCOOCH3OOCHCH3H2NOCOCH2CH2NC2H5C2H5可卡因可卡因(Cocaine)普鲁卡因普鲁卡因(Procaine)（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位（六）天然药
7、物化学在药学专业中的作用与地位1. 寻找新药或活性先导化合物寻找新药或活性先导化合物二、天然药化的研究对象及其任务二、天然药化的研究对象及其任务 （一）主要研究对象（一）主要研究对象1. 植物药植物药 2. 民族药民族药 3. 海洋生物海洋生物 4. 微生物微生物 二）主要研究任务 1. 创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成）创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成） 2. 功能性食品用及相关产品功能性食品用及相关产品 3. 中药现代化的研究中药现代化的研究 古代发达与文明的发祥地古代发达与文明的发祥地尼罗河尼罗河Nile底格里斯底格里斯- - 幼发拉底河幼发拉底河埃及埃及希腊希腊
8、印度河印度河Indus Tigris- Euphrates黄河黄河 Yellow River中国中国印度印度 国际发展史国际发展史1. 天然药物化学的建立与形成天然药物化学的建立与形成1769 1769 酒石酸酒石酸( (酒石酒石) ) 1975 1975 苯甲酸苯甲酸( (安息香安息香) ) 1778 1778 乳酸乳酸( (酸乳酸乳) ) 1785 1785 苹果酸苹果酸( (苹果苹果) )1773 1773 尿素尿素 ( (脲脲) ) 席勒席勒 ( (K. W. Sheller) )柏格曼柏格曼 (Bargmann(Bargmann) )1822 1822 瑞香苷瑞香苷 1830 183
9、0 苦杏仁苷苦杏仁苷卢勒卢勒 (Rouelle(Rouelle) )1776 1776 尿酸尿酸 ( (脲脲) ) 国际发展史国际发展史1. 天然药物化学的建立与形成天然药物化学的建立与形成 1803 1806 吗啡吗啡( (鸦片鸦片) )德罗逊德罗逊 (Derosen) 斯托勒斯托勒 (Sertrner) 1818 1818 士的宁碱士的宁碱 1820 1820 咖啡因咖啡因 1820 1820 喹宁喹宁 1828 1828 尼古丁尼古丁 1831 1831 阿托品阿托品 1833 1833 乌头碱乌头碱morphineNOCH3HOOH 国际发展史国际发展史2. 天然有机合成化学的建立与发
10、展天然有机合成化学的建立与发展 2KOCN + (NH4)2SO4 K2SO4 + 2NH4OCN NH4OCN H2NCONH2 国际发展史国际发展史HOOONCNCOThalidomide 3. 天然药物化学的兴衰天然药物化学的兴衰 (一一) 化学结构研究化学结构研究 1. 快速快速NOCH3HOOHNNOCOHCH3OHCH3OCOHHOCH3OCH3OCH3OCH3morphine发发 现现确确 定定 结结 构构 人工合成证实人工合成证实Reserpine提取分离提取分离: 1803-1806 提出结构提出结构: 1925 合成证实合成证实: 19521952-19562. 微量微量生
11、物碱生物碱 (Alkaloids) 1803-1952 950 950 1952-1962 1107 2057 1962-1972 3443 5500 1972-1987 4500 10000HCH3H3COCH2NOCH2H3CNOCH3OCH3OHOHH莲心碱莲心碱 (Liensinine)(一一) 化学结构研究化学结构研究3. 准确准确经典化学方法经典化学方法现代波谱方法现代波谱方法50年代年代 I R 60年代年代 1H-NMR 70年代年代 13C-NMR 80年代年代 2D-NMR MS X-ray(二二) 研究的重大转变研究的重大转变 病理模型病理模型 动物模型动物模型 离休气管
12、离休气管 分子水平分子水平 酶酶 水水 平平 血清药理血清药理粗总皂苷粗总皂苷: 天天 然然 4.1 % 组织培养组织培养 21 %薯蓣皂苷元薯蓣皂苷元: 天天 然然 1. 5 % 组织培养组织培养 2. 5 %(四四) 注重结构改造和仿生合成注重结构改造和仿生合成1) 解决植物活性成分含量偏少解决植物活性成分含量偏少 2) 合理保护药用资源合理保护药用资源1. 活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分 2. 由单纯化学转向生物活性成分研究由单纯化学转向生物活性成分研究 3. 由单味中药转向复方中药由单味中药转向复方中药 4. 生物活性检测转向分子水平生
13、物活性检测转向分子水平(三三) 组织培养组织培养 生物合成假说的提出生物合成假说的提出 1. 植物化学家的强烈的科学愿望植物化学家的强烈的科学愿望 2. 由各类同化合物的积累而产生联想由各类同化合物的积累而产生联想 3. 某些成分已能初步解释某些成分已能初步解释酪氨酸丁香酚茴香醛罂粟碱木兰碱CH3OOCH3OCH3CH3ONCH2O小蘗碱全去甲芳丹诺苏林多巴CHOOHOHNH2HOHONHHOOHOHHONH2COOHHOHOHOCH3OCH3OHONCH3CH3NCH3OOCH3OCH3CH3OHOCH3OCH3CH3ONH2COOHHO -carotene (8 x C5)oleanoli
14、c acid (6 x C5)pimaric acid (4 x C5) -santonin (3 x C5)COOHHO(-)-menthol (2 x C5)COOHOHOOOHHOOCOHmevalonic acid(一) 一次代谢及其代谢产物一次代谢及其代谢产物 1. 一次代谢一次代谢 维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。 2. 一次代谢产物一次代谢产物 (primary metabolites) 糖类 蛋白质 脂质 核酸 3. 一次代谢产物的作用一次代谢产物的作用 1）植物的营养物质 2）人类赖以生存的物质基础三羧酸循环三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸丁酮二酸 -酮戊二酸酮戊二
15、酸 丁二酸丁二酸CO2 H2Oh / 叶绿素叶绿素磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸甲戊二羟酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A赤藻糖赤藻糖4-磷酸磷酸葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙素类苯丙素类芳香族氨基酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶脂肪酸类脂肪酸类-氨基乙酰丙氨基乙酰丙酸酸(一) 二次代谢及其代谢产物二次代谢及其代谢产物 1. 二次代谢二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物二次代谢产物 (secondary metabolites) 产生结构千变万化、千
16、奇百怪、珣丽多姿的化学物质。 3. 二次代谢产物的作用二次代谢产物的作用 1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源三羧酸循环三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸丁酮二酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丁二酸丁二酸鞣酸类鞣酸类CO2 H2Oh / 叶绿素叶绿素 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸甲戊二羟酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A赤藻糖赤藻糖4-磷酸磷酸葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙素类苯丙素类芳香族氨基酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶脂肪酸类脂肪酸类萜萜 类类甾甾 醇醇胡萝卜素类胡萝卜素类生物碱类生物碱类肽肽 类类含氮化合物含氮化
17、合物香豆素、木香豆素、木 脂（质）素脂（质）素黄酮类黄酮类-氨基乙酰丙氨基乙酰丙酸酸核苷核苷核苷酸类核苷酸类醌醌 类类胆胆 碱碱卟啉类卟啉类前列腺素类前列腺素类脂肪族及芳脂肪族及芳香族聚酮类香族聚酮类H+/OH-三羧酸循环三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸丁酮二酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丁二酸丁二酸鞣酸类鞣酸类CO2 H2Oh / 叶绿素叶绿素 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羟酸甲戊二羟酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A赤藻糖赤藻糖4-磷酸磷酸葡萄糖代谢葡萄糖代谢莽草酸莽草酸苯丙素类苯丙素类芳香族氨基酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶脂肪
18、酸类脂肪酸类萜萜 类类甾甾 醇醇胡萝卜素类胡萝卜素类-氨基乙酰丙氨基乙酰丙酸酸核苷核苷核苷酸类核苷酸类醌醌 类类胆胆 碱碱卟啉类卟啉类前列腺素类前列腺素类脂肪族及芳脂肪族及芳香族聚酮类香族聚酮类生物碱类生物碱类肽肽 类类含氮化合物含氮化合物香豆素、木香豆素、木 脂（质）素脂（质）素黄酮类黄酮类NCH3CH3CH3HOHHHHHHHOHNCH3CH3CH3HO(一）基本结构单位氨基酸氨基酸萜萜 类类甾甾 醇醇生物碱类生物碱类香豆素香豆素 木质素木质素 木脂体木脂体黄酮类黄酮类脂肪族类脂肪族类 苯酚、苯苯酚、苯 醌、蒽醌醌、蒽醌等聚酮类等聚酮类C6C3C6C6C3C2C5异戊烯单元异戊烯单元糖单元
19、糖单元氨基酸单元氨基酸单元OOOHOCH3OH3CCH3CONH2ONHCOOHO1. 醋酸醋酸丙二酸途径丙二酸途径 (acetate-malonate pathway) 合成成分类别：脂肪酸类合成成分类别：脂肪酸类脂肪酸类生物合成途径脂肪酸类生物合成途径CH3COSCoACOOHCH2COSCoA丙二酸单酰辅酶A乙酰辅酶ACH3COCH2COSCoACH3CH2CH2COSCoA还原CO2缩合CO2CH3COSCoACH3CH2CH2COCH2COSCoACH3CH2 CH2CH2 CH2COOHCH3COSCoACOOHCH2COSCoACOSCoACH3OOOCOOHCH3HOOHH3C
20、OOOOSCoACOOHCH3HOOHCOSCoACH3OOOOOOOOHOOHOHCH3COOHOOHOOHOHCH3COOH苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成途径苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成途径1. 醋酸醋酸丙二酸途径丙二酸途径 (acetate-malonate pathway) 合成成分类别：酚类、蒽酮、蒽醌类化合物。合成成分类别：酚类、蒽酮、蒽醌类化合物。SCoAOOSCoAOCH2OHHOOCOHH3CCH2OPHOOCOHH3CCH2OPPHOOCOHH3C乙酰乙酰辅酶A乙酰辅酶AHMG-CoAIPPMVAATPOPPOPPHDMAPPHOOCOHH3COSCoAIPP (C5
21、) 焦磷酸香叶酯(geranyl pyrophosphate, GPP) 焦磷酸金合欢酯 (farnesyl-PP, FPP)IPP 焦磷酸香叶基香叶酯(geranylgeranyl-PP, GGPP)IPP 焦磷酸香叶基金合欢酯(geranylfranesyl-PP, GFPP)( C15 )( C20 )( C25 )IPP ( C10 ) 单 萜(monoterpenoids) 倍 半 萜(sesquiterpenoids) 二 萜 (diterpenoids) 二 倍 半 萜(sesterterpenoids) 角沙烯(squalene)( C30 )x 2 三 萜(triterpen
22、oids)( C30 ) 甾族类(steroids)x 2 类胡萝卜素(caroterpenoids)( C40 )萜、甾族类生物合成途径萜、甾族类生物合成途径2. 甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径 (mevalonic acid pathway) 合成成分类别：萜合成成分类别：萜 类、甾体类化合物类、甾体类化合物3. 桂皮酸桂皮酸 莽草酸途径莽草酸途径 (cinnamic acid shikimic acid pathway） 合成成分类别：香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类合成成分类别：香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类 COOHOOHHOOHOPCH2CCOOHCHOCHOHCHOHCH2O
23、P赤藓糖- 4-磷酸酯COOHHOOHOHCOOHOOHCOOHOPCH2CCOOHHOOCHOCH2COCOOHHOCOOHOHOCOOHNH2COOH去氢奎宁酸莽草酸分枝酸予苯酸苯丙氨酸酪氨酸NH2COOHOHHOCOOHRHOCOOHOglcCOOH桂皮酸对羟基桂皮酸HOOglcCOOHHOOO香豆素OOOOOOHORAoCSOCOOOHOHOOHROHOHOCOOHHOHOOROHO查尔酮黄酮类木脂（质）素香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类生物合成途径香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类生物合成途径HOCOOHHONH2HOHONH2HOCOOHHOOHOHONHOHOHCOOHMann
24、ichCH3OCH3ONHOCH3OCH3HOCH3ONOHOCH3HCH3CH3OOHHOCH3ONCH3HCH3OOHOCH3ONCH3HCH3OHOHOCH3ONCH3HHCH3OOCH3ONCH3HHOOCH3ONCH3HHHOOCH3ONCH3HHOONOCH3OCH3HOHONOHOHH多巴多巴胺（-）网状番荔枝碱全去甲劳丹诺苏林小Y碱罂粟碱蒂巴因可待因吗啡（-）网状番荔枝碱4. 氨基酸途径氨基酸途径 (amino acid pathway） 合成成分类别：生物碱类、合成成分类别：生物碱类、生物碱类生物合成途径生物碱类生物合成途径(一一) 利用植物亲缘相关性利用植物亲缘相关性 1.
25、 推测天然化合物的结构 2. 定向寻找天然活性成分 3. 植物化学分类 (二二) 组织培养组织培养 1. 工业生产有效成分 2. 生物调控，提高活性成分含量 (一一) 中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 (二二) 酸碱的影响酸碱的影响 (三三) 温度的影响温度的影响(四四) 溶剂的影响溶剂的影响 (五五) 层析的影响层析的影响(一一) 中草药化学成分的构成特点中草药化学成分的构成特点 1. 同种植物含有多种结构类型的化学成分2. 总成分含量少而种类多3. 有效成分含量低 1. 立题着眼点立题着眼点 1) 为什么要立题为什么要立题 2) 怎样做怎样做 2. 了解前人的研究工作了解前
26、人的研究工作 1) 做过研究没有做过研究没有? 2) 研究的深度和广度研究的深度和广度 3. 原植物的鉴定原植物的鉴定 1) 原植物的拉丁学名原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间采集地点和时间 3) 药及部位药及部位 4) 民间药用情况民间药用情况(一一) 常用提取方法常用提取方法 溶剂法、蒸馏法、升华法、压榨法压榨法压榨法溶剂法溶剂法蒸馏法蒸馏法原理：与水蒸气产生共沸点 范围：挥发油升华法升华法原理：相似者相溶 范围：所有化学成分原理：遇热挥发，遇冷凝固 范围：游离蒽醌原理：机械挤压 范围：新鲜药材、种籽植物油溶点溶点介电常数介电常数 (20 oC)溶解度溶解度溶剂溶剂/水水%水水/溶剂溶
27、剂%30-120 80.71.89 2.02 80 35 61 77 1182.29 4.34 4.81 6.02 17.8 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45 0.063 1.465 0.072 2.98 20.5 56 78 65 100 20.7 24.3 32.6 80.4植物成分极性强弱植物成分极性强弱植物成分结构类型植物成分结构类型适于提取溶剂适于提取溶剂亲脂性强亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚石油醚亲脂性较强亲脂性较强游离生物碱、苷元、甾类、萜游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸类、某些有机酸乙醚、氯仿乙醚、氯仿中等中等 极性极性中
28、偏小中偏小某些苷类某些苷类 (如强心苷等如强心苷等)氯仿氯仿-乙醚乙醚 (2:1)中中 等等某些苷类某些苷类 (如黄酮苷类如黄酮苷类)乙酸乙酯乙酸乙酯中偏大中偏大某些苷类某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇正丁醇亲水性较强亲水性较强极性大的苷、糖类、氨基酸等极性大的苷、糖类、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇丙酮、乙醇、甲醇亲水性强亲水性强蛋白质、粘液汁、糖类、氨基蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类酸、无机盐、苷类水水3 3. . 选择溶剂注意点选择溶剂注意点 1) 对有效成分溶解度大对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小对杂质溶解度小 2) 不与化学成分起化学变化不与化学成分起化学
29、变化 3) 经济、易得、使用安全经济、易得、使用安全4. 4. 常见溶剂提取工艺常见溶剂提取工艺 1) 浸渍法浸渍法 2) 渗滤法渗滤法 3) 煎煮法煎煮法 4) 热回流提取法热回流提取法影响提取效率影响提取效率 的的 因因 素素 1) 原料粉碎度原料粉碎度 2) 提取时间提取时间 3) 提取温度提取温度 4) 设备条件设备条件 1. 原理原理: 相似者相溶相似者相溶 2. 方法方法: 1) 重结晶法重结晶法 利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离 2) 混合溶剂法混合溶剂法 H2O - EtOH 、EtOH H2O 、EtOH - Et2O 粗组份粗组份
30、 少量易溶样品溶剂少量易溶样品溶剂样品溶液样品溶液 滴加难溶样品溶剂滴加难溶样品溶剂放置放置结晶结晶 3) pH调整法调整法H+/ OH- 或 OH-/ H+4) 沉淀法沉淀法样品样品 酸水液酸水液无机酸盐无机酸盐H2OH2S有机酸盐有机酸盐重金属硫化物重金属硫化物有机酸有机酸有机溶剂萃取有机溶剂萃取OH- 有机溶剂萃取有机溶剂萃取生物碱生物碱 1. 原理原理: 利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不 同达到分离同达到分离 2) 分离因子（分离因子（ 值）与分离难易的关系值）与分离难易的关系K = CU / CL = KA / KBK值与萃取次
31、数成反比，即值与萃取次数成反比，即K值越大，值越大， 萃取次数越少，反之越多萃取次数越少，反之越多 值越大，越易分离；值越大，越易分离； 1 1时，无法分离时，无法分离 1) 分配系数（分配系数（K值）与萃取次数的关系值）与萃取次数的关系B. Ka 与与 pKa 表示酸碱性化合物酸碱性强弱,而 pH 值变化则可改变化合的存在状态。HA + H2O A- + H3O+游离型游离型 B + H2O BH+ + OH -酸性物质碱性物质3) 酸碱度（酸碱度（pH值）对分配比的影响值）对分配比的影响A. A. 游离型与解离型游离型与解离型 1. 原理原理: 物质 因素KapKapH 12亲脂溶剂亲水溶
32、剂酸性物质酸性物质越大越大越小越小游离型游离型解离型解离型游离型化游离型化合物分配合物分配比大比大解离型化解离型化合物分配合物分配比大比大碱性物质碱性物质越小越小越大越大解离型解离型游离型游离型1. 吸附层析的种类吸附层析的种类 2. 物理吸附物理吸附 1）基本规律：）基本规律：“相似者易于吸附相似者易于吸附” 2）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速 3）基本原理：吸附与解吸附的往复循环）基本原理：吸附与解吸附的往复循环 4） 三要素三要素 吸附剂吸附剂 、溶质、溶质(被分离物被分离物)、溶剂、溶剂 物物 理理 吸吸 附附 化化 学学 吸吸 附附 半化学吸附
33、半化学吸附 固固液吸附液吸附 吸附吸附再吸附再吸附解吸解吸再解吸再解吸直至分离直至分离吸附剂吸附剂溶溶 质质溶溶 剂剂强强弱弱强强强强中中弱弱弱弱中中中中极性吸附剂极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性 越强，洗脱剂的极性也应越强。越强，洗脱剂的极性也应越强。非极性吸附剂非极性吸附剂 吸附剂的吸附力一定时，溶质极性吸附剂的吸附力一定时，溶质极性 越强，洗脱剂的极性越弱。越强，洗脱剂的极性越弱。2. 物理吸附物理吸附 5）极性强弱的判断）极性强弱的判断 (与功能基的种类、数目多少和排列方式有关与功能基的种类、数目多少和排列方式有关) (1) 亲水性基团与极性成正
34、比，亲脂性基团与极性成反比；亲水性基团与极性成正比，亲脂性基团与极性成反比； (2) 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；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； 6）溶剂的极性）溶剂的极性依据介电常数来决定依据介电常数来决定 3. 化学吸附化学吸附 1）基本特点：有选择性、不可逆吸附）基本特点：有选择性、不可逆吸附 2）基本原理：产生化学反应）基本原理：产生化学反应 (1) 酸性物质与酸性物质与Al2O3发生化学反应发生化学反应 (2) 碱性物质与硅胶发生化学反应碱性物质与硅胶发生化学反应 (3) Al2O3容易发生结构的异构化容易发生结构的异构化
35、 3）应尽量避免）应尽量避免 4. 半化学吸附半化学吸附 1）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间 2）基本原理：以氢键的形式产生吸附）基本原理：以氢键的形式产生吸附CH2CCH2CH2CH2CH2CH2COCH2NOHCH2NHCH2CCH2CH2CH2CH2NCOCH2OHNHOOOH移动相固定相聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理聚酰胺吸附层析原理1. 基本原理基本原理 利用分子筛的原理分离物质利用分子筛的原理分离物质 分子筛层析分子筛层析 (molecular sieve filtration chromatography) 排阻
36、层析排阻层析 (exclusion chromatography) 凝胶过滤层析凝胶过滤层析 (gel filtration chromatography) 2. 三要素三要素 载体载体 (葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶)、溶质、溶质(被分离物被分离物)、洗脱剂、洗脱剂 3. 分离物质范围分离物质范围 糖苷类成分糖苷类成分1. 基本原理基本原理 利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原理达到分离的方法。理达到分离的方法。 2. 三要素三要素 固定相固定相 (离子交换树脂离子交换树脂)、溶质、溶质(被分离物被分离物)、洗脱剂、
37、洗脱剂 3. 分离物质范围分离物质范围 酸、碱类化合物酸、碱类化合物1. 酸的影响酸的影响 1)(二二) 酸碱的影响酸碱的影响NOOCCCH3CH2OHHpH 3pH 5.3聚合颠茄碱21% 水解NOHCH3CCH2OHHHOOC+莨菪碱莨菪醇莨菪酸2)苷 类H+苷 元 + 糖 类 2. 碱的影响碱的影响酯键、内脂、酰胺类OH-开环类化合物 H+OHOOHOOOH-H+香豆素顺式邻羟基桂皮酸CH3OCH3OCH3ONHCOCH3OCH3OHHCH3OCH3OCH3ONHCOCH3OCH3OHHCH3OCH3OCH3ONHCOCH3OHO - 秋水仙碱秋水仙碱 - 秋水仙碱 - 秋水仙碱 nm
38、(MeOH) nm (MeOH) nm (MeOH) (100 130oC) nm (MeOH) nm (MeOH)CH3OCH3OCNHCH3OCH3OCH3OHNCOCH3CH3OCH3OCH3OOOOCH31. 酸的影响酸的影响 1)(二二) 酸碱的影响酸碱的影响NOOCCCH3CH2OHHpH 3pH 5.3聚合颠茄碱21% 水解NOHCH3CCH2OHHHOOC+莨菪碱莨菪醇莨菪酸2)苷 类H+苷 元 + 糖 类 2. 碱的影响碱的影响酯键、内脂、酰胺类OH-开环类化合物 H+OHOOHOOOH-H+香豆素顺式邻羟基桂皮酸(三三) 温度的影响温度的影响 高温、高热会引起化合物的氧化、
39、聚合、树脂化等结构变化，颜色加深。 NNONOHHONHONNOOHEtOH or H2O / 加热1小时CHCl3 / 加热 3 小时常山碱异常山碱OOC6H11 O5OONOONH4OH5% HCl龙胆苦甙龙胆碱水解引入N(四四) 溶剂的影响溶剂的影响(五五) 层析的影响层析的影响 注意在 Al2O3 柱层析时可能引起被分离物的结构异构化、分子重排等到变化，得到的是次生产物，而不是原生产物。如：CH3OCH3OCH3ONHCOCH3OHO秋水仙碱异秋水仙碱CH3OCH3OCH3ONHCOCH3OOHAl2O3柱层析Al2O3 柱层析分离飞燕草碱NOCH3H3COHOAcOCH3 飞燕草植物
40、提取物 Delphinium staphisagria分离pH梯度萃取NOCH3H3COAcOAcOCH3飞燕草定碱母 液一、化学结构研究的目的与意义一、化学结构研究的目的与意义 二、结构研究步骤与方法二、结构研究步骤与方法 (一一) 查阅文献查阅文献 (二二) 化合物纯度的测定化合物纯度的测定 1. 外观：晶型与色泽 2. Mp 3. TLC (三三) 物理常数测定物理常数测定 固体 液体 (四四) 分子量的测定分子量的测定 1. 经典方法 2. 现代方法 HR-MS二、结构研究步骤与方法二、结构研究步骤与方法 (五五) 分子式的测定分子式的测定 1. 元素分析法元素分析法 2. 质谱法质谱
41、法 HR-MS 同位素丰度法同位素丰度法 3. H、C-NMR法法 (六六) 不饱度的计算不饱度的计算 = - I/2 + /2 + 1 (七七) 分子结构骨架的测定分子结构骨架的测定 1. 专属性反应专属性反应 2. 植物亲缘相关性植物亲缘相关性 3. 光谱特征光谱特征 4. 部分合成部分合成 5. 化学降解化学降解 (八八) 功能团的判断功能团的判断 1. 化学法化学法 2. 光谱法光谱法 (九九) 光谱分析光谱分析 三、结构研究实例三、结构研究实例 今由某药材中分离得到一种成分，并测得下列数据： 1. 无色针晶，mp 154156 ， 59 (EtOH) 2. 易溶于MeOH, EtOH
42、, H2O，难溶于CHCl3, Et2O 3. Molish反应（+），FeCl3反应（） 4. IR(cm-1): 32503500, 1610, 1590, 1575, 1075, 1045, 1020, 1010, 860, 830。 5. MS (m/z): 286 (M+), 163, 145, 127, 124 (100%); 其乙酰物 m/z 496 （M+） 6. 苦杏仁酶水解后得一个溶于乙醚的针晶及D-葡萄糖 7. 酶水解后所得针晶测得下列数据： 1） mp 112115 2）元素分析 C 67.4% H 6.50% 3） Gibbs 反应(） 4） FeCl3 反应（+） 5） MS (m/z): 124 (M+) 6) 1H-NMR (d): 3.97 (1H, t, D2O交换消失) 4.51 (2H, d) 6.78, 7.18 (4H, AA, BB系统) 8.20 (1H, s, D2O交换消失)请写出该结构，并说明理由请写出该结构，并说明理由
