《天然药物化学》教案

 

 

 

 

 

适用班级：高职、电大、函授班

 

 

 

授课人：黄 云

 

 

 

 

 

湖南省医药中等专业学校

 

 

 

 

 

 

 

第一章   绪  论

第一节   天然药物化学研究的内容和目的

一、    定义

1、天然药物化学是运用近代科学技术和方法研究天然药物中的化学成分(主要是活性成分)的一门学科。其主要研究天然药物中各类化学成分的结构特征、理化性质、提取分离、检识（结构测定、结构改造）等基础理论和基本技能。

一种天然药物中往往含有许多结构和性质不相同的成分。有些是一般植物中普遍存在的（如：糖类、脂肪、蛋白质、色素、树脂、无机盐等）；有些是存在于某些植物的某些器官中的特殊化合物而且大多数具有显著的生理活性（如：生物碱、黄酮、蒽醌、强心苷、香豆素、挥发油、萜类等）

中药之所以能够防病治病，其物质基础在于所含的有效成分。那么什么是有效成分呢？

2、有效成分是指一般具有一定生物（理）活性，能用一定的分子式或结构式表达有一定的物理常数的单体化合物。 如存在于某些植物的某些器官中的具有显著的生理活性特殊化合物 。   

3、无效成分是指与有效成分共存的其他成分。如植物中普遍存在的无明显生理活性的化合物。如：中药麻黄中有许多成分，其中的麻黄素既是有效成分之一。

麻黄素（ephedrine）：平喘、解痉。麻黄中淀粉、树脂、叶绿素等为无效成分。

注： ①有效成分和无效成分的划分不是绝对的。

   如：鞣质在多数中药中对治疗疾病不起主导作用，视为无效成分；

  在地榆、五倍子等中药中因具有收敛、止血和抗菌消炎作用则视为有效成分。

②一种天然药物有多种临床用途，因此其有效成分可能有多个。

   如：鸦片中含有的三个有效成分，分别部分的代表鸦片具有的临床用途。

  吗啡（morphine）镇痛

                  罂粟碱（papaverine）解痉[胃痉挛、支气管炎]

                  可待因（codeine）止咳  

③有效成分不同于有效部位。有效部位是有一定生理活性,由多个有效成分构成的尚未提纯的混合物，能够部分的代表原中药的疗效，目前绝大多数的中药制剂是由中药的有效部位制得。有效部位经进一步的分离纯化才能得到有效成分。中药注射剂一般含有的是有效成分。

那么研究有效成分有什么意义呢？

①探索天然药物治病的原理

     提取、分离          通过药理、临床实验  

中药            有效成分                   推知构效关系，阐明中药治病机理。

                         经体内吸收代谢分布         

如：中医认为中药黄芪、灵芝等具有扶正固本之功效。如何用现代药理观点来理解“扶正固本”呢？经对此类药材提取分离，知其中含有多糖类成分，而该类成分现代药理实验表明具有增强人体免疫功能的作用，因此可以认为“扶正固本”与增强人体免疫功能有关。  

中药除个别单用外，主要是复方，中药复方是在中医治则治法的指导下配伍组合而成，对复方进行化学和药理学的研究，使之更接近于中医用药的实际和特点，有助于中药药性、配伍规律、中医中药理论的阐明。中药复方的活性成分和作用机制是非常复杂的，中药复方在临床上的效果必然是各种成分相互间复合作用的结果，阐明这些相互作用则是揭示中药药效本质的重要方面。

   ②控制天然药物及其制剂的质量

     我国中药资源丰富，由于各地区的用药习惯和药用来源复杂，中药的同名异物、同物异名的现象仍然存在。通过对中药材中有效成分的定性定量鉴别，可以鉴别药材的真伪优劣，保证用药安全。

中药的生长(或栽培)、采收、炮制加工、贮藏、制剂等过程中，许多因素会对中药的品质产生极大的影响。中药的质量控制是药品生产企业及政府药品管理部门的重要任务之一。而中药的质量控制的首选方法是检查药品中主要有效成分的含量，这也是药典中广泛采用的化学检测方法。

 

 ③减低原植物毒性，并提高疗效

中药制剂的疗效取决于其所含的有效成分，传统剂型比较粗糙，显效慢。通过对有效成分的提取分离，无效成分剔除，可制成“三小、三效、五方便”的现代药物剂型。

（毒性、反应、用量；高、长、速；生产、使用、携带、保管、运输）

银黄注射液—组成：银花（绿原酸）；黄芩（黄芩苷）

             定性：TLC           定量：紫外分光光度法或高效液相法  

研究中药炮制前后化学成分的变化，有助于阐明炮制原理，提出合理的炮制方法和制定统一的炮制标准。

  

④扩大天然药物的资源

*抗菌消炎的药物小檗碱（berberine），最初从毛茛科植物黄连 中提得，又称黄连素。后发现，在小檗属的三棵针、防己科的古山龙、芸香科的黄柏等植物中也含有此成分。目前三棵针、古山龙均已成为提取小檗碱的主要原料。

⑤ 研制新药的重要途径

综观国内外创制新药近况，从天然药物中寻找有效成分；或根据它们的结构进行人工合成；或以它们为先导化合物，制备有效衍生物，从中发现新药，仍是新药研究开发的一个重要途径。

据1981年统计资料表明，建国以来共研制新药104种，其中来自于植物、动物有效成分及成分结构改造的的有61种，占新药总数的58.6%。创新的新药64种中，有18种是中草药有效新成分。另有些新药是中草药有效成分的衍生物，如青蒿素甲醚、丹参酮ⅡA磺酸钠盐、β-甲基地高辛、溴化化异丙东莨菪碱等。

（1）自中药青蒿中发现开发的抗疟疾新药（qinghaosu 、artteannuin）及其结构修饰物二氢青蒿素（dihydroqinghaosu）、蒿甲醚（artemether）,青蒿琥珀单酯钠盐（artesunate）1986~1987年先后批准为一类新药，于1989年打入国际市场，中国桂林第二制药厂生产。

（2）1971年美国学者自短叶红豆杉（Taxus brevifolia）树皮中分离出抗癌活性成分紫杉醇（taxol），临床试验表明，紫杉醇不仅对白血病有效，而且对卵巢癌，黑色素瘤，肺癌等也有明显疗效，1992年12月美国FDA（食品药品管理局）已批准紫杉醇作为治疗卵巢癌药物用于临床。由于紫杉醇含量低受率少，又以树皮为提取原料，生态破坏较严重，现正在积极开展资源及其他药用部位的研究或组织培养研究。我国也在资源及组织培养方面积极进行工作，以期既能保护资源又能生产足够数量紫杉醇供临床。

 

 

 

 

 

 

 

第二节   天然药物化学研究的概况

从天然药物中分离所含的有机化学成分，在我国早年即有记载。明朝李时珍“本草纲目”中，即记载了用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。国外则以瑞典药师化学家舍勒于1769年将酒石（酒石酸氢钾）转化为钙盐，再用硫酸分解制得酒石酸，作为天然药物中分离有机化学成分的开端。

自植物中分离单体活性成分，可追朔到19世纪初，德国药学家Serturner从鸦片中提取分离得到镇痛有效成分吗啡（morphine）。1817-1837年可以说是生物碱历史的灿烂时代，在这段时间里先后从植物中分离出金鸡纳碱、奎宁碱、吐根碱、茶碱、可可豆碱、阿托品、麻黄碱、毛果芸香碱，目前这些生物碱药物仍应用于临床。

至本世纪初，随着科学技术的发展，许多高活性低含量的成分自植物中分离成功，如：自蛇根木中分离出抗高血压有效成分利血平；自长春花植物中分离出抗癌成分长春碱与长春新碱；自美登木中分得抗癌成分美登木碱。

我国科学家们，在天然药物化学成分研究方面作出了卓越贡献。有机化学先驱赵承嘏（gǔ），早在本世纪30年代即对麻黄、延胡索等常用中药有效成分进行了研究。麻黄素是第一个作为传统中药材进行化学及药理研究的，并应用于临床介绍给西方的重要药物。新中国建立后至今，我国在对天然药物及中药复方研究方面取得了很大成就，如：心血管药物川芎嗪自中药川芎嗪中得到，现已人工合成供制剂及临床；举世瞩目的抗恶性疟疾新药青蒿素，被公认为从中药中发掘出的新化学实体药物。目前我国天然药物化学研究水平大体接近国外同行80年代初的水平，相信90年代后一定会对世界人类作出较大的贡献。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三节   天然药物各类化学成分简介

 

 从有机化学角度，可按组成元素、骨架母核划分为如下几类：糖类、氨基酸、蛋白质、酶、油脂、色素、有机酸、鞣质、无机盐、生物碱、苷类、萜类及挥发油。

天然药物中化学成分简介： 

一、糖类

　糖类是植物光合作用的主要产物，占植物体50%－80%,是植物细胞和组织的重要营养物质和支持物质，也是人体的重要营养成分。比较重要的糖类及其衍生物有：葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、糊精、右旋糖酐、阿拉伯胶、西黄芪胶、微晶纤维素、羧甲基纤维素、纤维素等。上述物质在制药上有广泛的应用。

然后，值得注意的是：在多数情况下，植物中的糖类成分被认为是无效成分。

近年来，一些活性多糖相继被发现。如肝素——抗凝；香菇多糖、茯苓多糖——抗癌；黄芪多糖——解毒等。

中药所含的糖类成分包括单糖、低聚糖和多糖。

（一）单糖：化学通式为Cn(H2O)m的不能水解的糖。根据官能团分为醛糖和酮糖；根据分子中碳原子数目的不同分为5、6、7碳糖。单糖有旋光性、甜味、易溶于水，难溶或不溶于其它有机溶剂。

（二）低聚糖：水解后可以得到2－9个单糖的糖，又名寡糖。往往根据其来源进行命名。如常见的双糖有麦芽糖（glc+glc）、蔗糖（glc+fruc）、乳糖（glc+gala）、芸香糖（glc+rham）、龙胆三糖（fruc+2glc）、水苏糖（gala+gala+glc+fruc）等。

低聚糖多有甜味，可溶于水，能溶或微溶于乙醇，不溶于其它有机溶剂。

（三）多糖：由10个以上单糖分子脱水缩合而成的高聚物。分子量大，分子糖链盘绕成螺旋型，故多糖不再具有单糖的理化性质。多糖不溶于水，少数可溶于热水形成胶体溶液；不溶于乙醇等有机溶剂。多糖无甜味，中药中的多糖主要种类有：淀粉、纤维素、树胶、果胶、粘液质以及菊糖等。人工合成的右旋糖酐也属于多糖。

二、有机酸

分子中含有羧基的具有酸性的有机化合物，是植物体酸味产生的物质基础。通常分为低级脂肪酸（碳数8个以下）和高级脂肪酸及芳香酸。多与金属成盐存在，另外也有一部分与其它物质结合成生物碱盐、脂肪、蜡等，植物中只有少量游离脂肪酸。，

大分子芳香族有机酸及高级脂肪酸多为固体，难溶于水。低级脂肪酸及小分子芳香酸常呈液态，可溶于水。植物中的少量有机酸为无效成分，可通过加入氢氧化钡（钙）、氯化钙或醋酸铅沉淀除去。

举例说明：植物中低分子脂肪酸有酒石酸、草酸、琥珀酸、苹果酸、枸橼酸；芳香酸有水杨酸、咖啡酸等。

三、鞣质

鞣质为一类复杂的多元酚类化合物的总称，有涩味，为无定形粉未。鞣质可溶于水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯，通常不溶于氯仿、苯、无水乙醇、石油醚。能与蛋白质、重金属盐及生物碱产生难溶性沉淀物质。鞣质有抗病毒、抗菌、消炎、收敛、止泻、止血等作用。具较多邻位酚羟基-----还原性-----清除超氧自由基。

贯众、地榆、诃子、五倍子中的鞣质含量较高，是其主要有效成分。

分类：

可水解鞣质：   没食子酸鞣质

               鞣花酸鞣质

缩合鞣质（儿茶鞣质）  

     混合鞣质

四、植物色素

植物体中的色素主要有叶绿素、叶黄素、胡萝卜素及花色苷类、黄酮苷、醌苷等成分。色素有脂溶性色素和水溶性色素两类。前者与浓乙醇、乙醚、石油醚、苯、油脂等可以互溶；后者与水和乙醇溶液互溶。

医药用途：制造“绿色”药品，化妆品的“绿色”添加剂。

      脂溶性色素：叶绿素、叶黄素、胡萝卜素：不溶于水。

                 除去叶绿素的方法：

                    醇浓缩液加等量水沉淀除去

                     醚体液通过氧化镁、氧化铝吸附除去

                     水中微量叶绿素加活性炭、硅胶脱色

水溶性色素：黄酮苷、花色素、醌苷

五、树脂

树体受伤后，从树胶道内分泌渗出的一种液体，暴露在空气中，逐渐变成一种半透明的固体或者半固体物质。常与挥发油或者树胶、有机酸等成分混合存在。因而，常据此分为油树脂和胶树脂。

树脂的化学构成与树胶截然不同，树脂是由结构复杂的多种成分所组成。一般分为：树脂酸类、树脂醇类、树脂酯类、树脂烃类。

树脂的性质：非结晶性固体，不溶于水，能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂。加热时先软化成胶体。燃烧时多烟、有明亮的火焰，并有的特殊的气味。

六、氨基酸、蛋白质、酶

氨基酸、蛋白质、酶都是动植物体中广泛存在的重要物质，氨基酸有是重要的营养物质，它是体内合成蛋白质的原料。而蛋白质的产生与物种的生命信息密切相关，是典型的生命物质。三者均溶于水，难溶于醇。

氨基酸是α位上连有－NH3的羧酸；蛋白质是由α氨基酸脱水缩合而成的结构复杂的生命物质，植物组织中分布广泛，蛋白质分子中肽键密布，分子表面极性基团很多；酶是一种特殊的结合蛋白，其功能专一、高效，但与蛋白质一样容易受到外因作用而结构破坏而变性。

蛋白质的存在影响有效成分的提取、分离，必须设法除去。两种常用方法是：水煮变性沉淀法和乙醇变性沉淀法。

酶是生物体功能强大、高效专一的活性物质，但只能在室温及低温下存活。几乎每种有效成分的合成与分解都有与之对应的酶在起作用。中药的采收、加工、贮藏、提取过程中，对由酶引起的分解作用必须充分重视。根据实际需要，对酶的处理一般有以下两种方法：抑制酶解（灭活）和利用酶解（温和）。

七、脂肪油和甾醇

油脂是高级脂肪酸的甘油三酯，比水轻，不溶于水，没有挥发性，从植物种子中榨取的粘稠液态物质叫油，而从动物体中得到的半固态不溶于水的物质是脂肪。水解产物主要是甘油和脂肪酸。

制药工业中，油脂和蜡可以做软膏、膏药、栓剂、注射用油的原料。油脂是人类的营养物质之一，一些深海动物的脂肪酸制品对心脑血管疾病的预防保健作用，已经引起医学界的广泛重视。然而，在中药有效成分研究中，油脂类成分多为阻碍提取的无效成分，常常需要在提取前除去油脂。

除去植物种子中油脂的方法有：压榨法、石油醚或乙醚脱脂法、固体石蜡热萃取法。

八、生物碱

　　生物碱是一类存在于生物体内含N的具有显著生理活性的有机化合物，有碱性，可与酸结合成盐。游离生物碱难溶于水，成盐后可溶于水。生物碱是中药中最重要的有效成分之一。

九、苷类

苷类又称苷，糖与非糖化合物通过苷键结合而成的一类有机化合物。其结合部－苷键部分在稀酸或者酶的作用下极易发生水解。水解产物是非糖化合物（通常称为苷元）和糖。

苷元难溶于水，苷类可溶于水。苷在中药中广泛存在，是一类重要的有效成分。

十、挥发油

一类可随水蒸气蒸馏的易挥发性低沸点的油状液体，多有香气，难溶于水，易溶于有机溶剂和油脂中。挥发油的挥发性是其提取、分离、检识的依据。

挥发油有驱风祛痰、强心、健胃、抗菌消炎等作用。有气味的中药中往往含有挥发油，如薄荷、肉桂、荆芥、紫苏等都含有挥发油。

 

总结：

水溶性杂质有：糖类、氨基酸、蛋白质、酶、糅质

脂溶性杂质有：油脂和蜡、树脂、脂溶性色素、大分子有机酸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章    提取分离和鉴定的方法

第一节  提取分离的方法

    研究中药化学成分，必须将它们从中药中提取分离出来。提取分离方法的确立，主要取决于被提成分的主要物理性质。各类型化合物都有自己的专用方法（将在以后各章中介绍），在此介绍经典的通用的提取分离方法。

一、天然产物有效成分的提取

   方法：溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法

（一）溶剂提取法：（最常用的方法）

   根据被提成分的溶解性能、选择合适的溶剂和提取方法来提取。

原理：溶剂穿透入药材粉末的细胞膜，溶解溶质，形成细胞内外溶质浓度差，将溶质渗出细胞膜，达到提取目的。

影响提取的因素：

①药材的粉碎度:药材粉碎越细、总表面积越大，接触越充分，提取效率越高。

②温度：一般温度越高，溶解度越大，扩散速度加快，有利于提取。

浓度差：粉碎后的药材颗粒界面内外，提取溶剂的中有效成分的浓度差越高，提取效率越大。最好的增大浓度差的方法是：搅拌、换溶剂、渗漉。

③时间：提取需要时间，但却不是越长越好。一旦组织内外达到提取平衡，再长的时间也是无用的。必须通过改变内外浓度差来提高提取效率，而不能一味延长提取时间。

④药材的新鲜程度：新鲜的药材，组织已经充盈水分，很难用溶剂进行提取。尤其用有机溶剂提取时，宜用干燥药材。同理，用水提取含有大量油脂类的药材时，应首先考虑脱脂。

（1）    溶剂 常用溶剂及极性由弱到强如下：

环己烷<石油醚<苯<三氯甲烷<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇

pethrol<CCl4<Ben<CHCl3<Et2O<EtOAc<n-BuOH<Me2CO<EtOH<H2O

选择溶剂的要点:①“相似相溶”原理  ②沸点适中易回收  ③价廉低毒安全

亲脂性：大 ——小      亲水性：小 ——大
比水重的有机溶剂：三氯甲烷
与水分层的有机溶剂：环己烷 ~ 正丁醇
与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 ~ 甲醇
 （2） 提取方法

  煎煮法：加水直火加热煮提，简便，大部分成分（水溶性）可不同程度地提出，含挥发性成分、含大量淀粉及加热易破坏的成分不宜采用，禁用铁器。

  浸渍法：加水或稀醇浸渍不加热，常搅拌或震摇，适于遇热易破坏、挥散的成分及含淀粉或粘液质多的成分，提取时间长，效率不高，易发霉，需加防腐剂。根据浸渍温度不同，分为冷浸和温浸。

  渗漉法：为浸渍法的发展，药材粉末润湿后装入渗漉筒内，从渗漉筒的上端添加溶剂，使其渗过药粉，从渗漉筒的下端流出提取液，这个过程叫渗漉，不加热，随时保持相当浓度差，故提取效率高于浸渍法。但消耗溶剂量大，费时长。

  回流提取法：加有机溶剂（多提脂溶性成分）水浴加热回流提取，此法效率高于渗漉，但受热易破坏的成分不适用，溶剂用量较大。

  连续回流提取法：为回流法的发展，所用溶剂量少，操作简单，效率高，常用索氏提取器。

（3） 选择溶剂的原则  相似者相溶

  对未知成分的固体药材系统提取时：

    ①可按极性递增方式用不同溶剂顺次提取：

石油醚或汽油—提出油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及

                   三萜类化合物。

氯仿或乙酸乙酯—提出游离生物碱、有机酸及黄酮、蒽醌、香

                   豆素苷元等中极性化合物。

丙酮或乙醇甲醇—提出苷类、生物碱盐、鞣质等极性化合物。

水—提出氨基酸、糖类、无机盐等水溶性成分。

 

②药材可先用乙醇、含水乙醇提取，提取液浓缩成膏，拌以硅藻土等辅料，减压干燥成粉末后再用上述不同溶剂进行分部处理。

 

（二）水蒸气蒸馏法：

用于能随水蒸气蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成分。该类成分有挥发性，在100℃时有一定蒸气压，当水沸腾时，该类成分一并随水蒸汽带出，再用油水分离器或有机溶剂萃取法，将这类成分自蒸馏液中分离。如挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分，麻黄碱、丹皮酚、大蒜素。

可用水蒸气蒸馏装置或挥发油测定器。

（三）升华法

某些固体物质(如樟脑、咖啡因)受热不经过熔融，直接变成蒸汽，蒸汽遇冷后又凝结为固体化合物，称为升华。中药中有些成分具有升华性质，能利用升华的方法直接从中药中提取出来。如从樟木中升华樟脑在《本草纲目》中已有详细记载，茶叶中咖啡因的提取（178℃）。

 

二、天然产物有效成分的分离与纯化

 

1. 系统溶剂分离法

 （1）通常用亲脂性到亲水性的次序组成溶剂系统，依次提取药材中的各种不同成分。或：醇类溶剂提取后，回收溶剂后，再用亲脂性到亲水性的次序组成溶剂系统，依次提取浓缩物中的各种不同成分。

（2）  手续麻烦，但为研究成分不明的中药常用的方法。

2. 两相溶剂萃取法

（1）简单萃取法：利用分液漏斗进行两相溶剂萃取。

原理：利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。

选择萃取剂的原则：相似相溶。

在水中分离亲脂性成分，多用亲脂性溶剂。如：苯、乙醚、氯仿（比重大于水）

在水中分离亲水性成分，多用弱亲脂性溶剂。 如：乙酸乙酯、正丁醇

 

分配系数K

当溶质溶于两种相互不能任意混溶的溶剂（氯仿和水），则在一定温度和压力下，K为一常数。

     C有                C有：溶质在有机相的浓度

K=  C水           C水：溶质在水相的浓度

          

显然，分配系数越大，分离效果越好；选择萃取剂时可将被分离成分在两相溶剂中的溶解度大小作为参考，就可大体测算出其分配系数。

 

 

（2）逆流连续萃取法：是一种连续的两相溶剂萃取法。其装置可具有一根、数根或更多根的萃取管。
（3）逆流分配法（CCD）：又称逆流分溶法、逆流分布法或反流分布法，与两相溶剂逆流萃取法原理一致，操作条件温和、样品易回收，故特别适合于中等极性、不安定物质的分离。易乳化的溶剂系统不宜采用。对于分离具有非常相似性质的混合物效果较好。

为了防止乳化现象，可采用以下方法处理：

①将乳状液分出，再换新溶剂萃取。

②将乳状液抽滤。

③将乳状液加热或冷冻。

④加入一种表面活性更大的表面活性剂（戊醇），破坏乳状液。

⑤乳状液为热力学不稳定体系，长时间放置，便可自然分层。

（4）液滴逆流分配法（DCCC）：DCCC可使流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相液柱，实现物质的逆流层析分离。  因分配用的两相溶剂不必振荡，故不易乳化或产生泡沫，特别适合于皂苷类的分离。本法必须选用能生成液滴的溶剂系统，且对高分子化合物的分离效果较差，处理样品量小，并要有一定的设备，操作较繁琐。
一般β>50时，简单萃取即可分离，β<50时，则易采用逆流分溶法。

 

 

                             

 

3. 超临界流体萃取法（Supercritical  fluid  Extraction,SFE）

较早地应用于食品、化妆品工业中，如自玫瑰花、米兰花中提取天然香料剂；从胡椒、肉桂中提取香辛成分等，近年来才应用于植物药有效成分的提取分离，它是一种集提取和分离于一体，又基本上不用有机溶剂的新技术。

超临界流体是处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。这种流体同时具有液体和气体的双重特性，它的密度和液体相似，它的粘度与气体相近，扩散系数虽不及气体但比液体大10倍。物质的溶解过程包括分子间的相互作用和扩散作用，所以物质的溶解与溶剂的密度、扩散系数成正比与粘度成反比，因此临界流体对许多物质有很强的溶解能力。

 

可以作为临界流体的物质很多，实际应用多为CO2，CO2的临界温度（Tc= 31.4℃）接近室温，临界压力(Pc=7.37Mpa)也不太高，易操作，且本身呈惰性，价格便宜，是天然药物超临界流体萃取中最常用的物质。CO2在处于临界温度和临界压力以上时，作为超临界流体溶出原料中的成分，当压力与温度恢复常压与常温时，溶解在CO2流体中的成分立即与气态CO2分开，达到萃取成分的目的。

该法主要优点：①可以在接近室温下进行工作，防止某些对热不稳定的成分被破坏或逸散。②萃取过程几乎不用有机溶剂，萃取物中无有机溶剂残留，对环境无公害。③提取效率高，节约能耗。可用于工业化生产。

 

 

4. 沉淀法

（1）酸碱沉淀法：对难溶于水的酸性、碱性有机化合物，常通过加入酸、碱以调节溶液的pH，改变分子的存在状态（游离型或解离型），从而改变溶解度而实现分离。

 

     ①碱溶酸沉法：药材酸水液 加碱调至碱性          （脂溶性生物碱）

 


     ②酸溶碱沉法：药材碱水液 加酸调至酸性            （脂溶性酸性成分）

 

（2）试剂沉淀法：

基于某些天然药物成分能与某些试剂生成沉淀降低溶解度而自溶液中析出得以分离。如将所需成分沉淀，则此沉淀反应须是可逆的 ；如将不需成分沉淀，则此沉淀反应可以是不可逆的 ；

雷氏铵盐沉淀生物碱而与非生物碱类分离

胆甾醇沉淀甾体皂苷而与三萜皂苷类分离

明胶沉淀鞣质而与其它水溶性成分分离

（3）铅盐沉淀法：

 

试剂： 中性Pb(Ac)2  沉淀含有-COOH和邻二酚OH

 

碱性Pb(OH)Ac 沉淀上者+单元酚类+某些大分子中性成分

 


脱铅：通入H2S 法   Pb2+ + H2S     PbS     (吸附成分有损失)

                              

中性硫酸盐法   Pb2+ + SO42-     Pb SO4  (优，中性吸附少)

 

（4）吸附法：

用吸附剂将中药有效成分或者杂质吸附后，过滤，洗脱吸附剂得到有效成分或除去吸附了杂质的吸附剂。

除去叶绿素的方法：醇提浓缩液加等量水沉淀除去；

                   醚提液通过氧化镁、氧化铝吸附除去；

                   水中微量叶绿素可加活性炭、硅胶脱色除去。

 

（5）盐析法：在中草药的水提液中加入无机盐（NaCl、Na2SO4、MgSO4）至一定浓度或达到饱和状态，可使某些成分在水中的溶解度降低沉淀析出，而与水溶性大的杂质分离。

 

                  MgSO4 至饱和

三七的水提液                   （三七皂苷乙）    

 

（6）透析法：

利用半透膜能够透过小分子而留下大分子的特性，将大分子有效成分与无机盐、单（双）糖、氨基酸等小分子分离的操作方法。

常用的半透膜有：动物体的生物膜，如猪、牛的膀胱膜；火棉胶膜、羊皮纸膜、玻璃纸膜、蛋白胶膜。

 

（7）升华法：

某些固体物质(如樟脑、咖啡因)受热不经过熔融，直接变成蒸汽，蒸汽遇冷后又凝结为固体化合物，称为升华。

 

（8）分馏法(fractionating )

利用混合组分中各成分的沸点不同，用分馏装置将其分离开来的分离液体混合物的方法。

 

（9）结晶和重结晶

根据物质溶解度差别进行分离，利用不同温度可引起物质溶解度的改变的性质以分离物质。将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的操作称结晶；将不纯的结晶进一步精制成较纯的结晶的过程称重结晶，结晶和重结晶是纯化固体物质最后阶段常用的方法。

（1）  结晶的条件：

①  形成饱和溶液。

②  控制适当浓度（5-10℃）。

③    放置（室温，冰箱），晶种

 

（2）溶剂选择的一般原则：

①  对溶解成分的溶解度随温度不同有显著差别（热时溶解度大，冷时小）

②    与成分不产生化学反应

③  沸点沸点低，易挥发；无毒或毒性小。当单一溶剂不能达到结晶时，可用混合溶剂。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。

（3）结晶操作：

结晶操作实际是进一步分离纯化过程，一般是应用适量的溶剂在加热至沸点的情况下将化合物溶解（可用活性炭脱色），制成过饱和溶液，趁热过滤去除不溶性杂质，放置冷处，以析晶（人工诱导晶种生成），滤液重复上述操作----重结晶。

（4）结晶纯度的判定：

①结晶形态和色泽：单一化合物的结晶具有结晶形状均一和均匀的色泽。

②熔点和熔距：单一化合物具有一定的熔点和较小的熔距，结晶前后的熔点应一致，熔距很窄，在1℃-2℃的范围内。但要注意双熔点，如汉防己乙素、芫花素及一些与糖结合的苷类化合物。
   ③色谱法：单一化合物在薄层色谱或纸色谱层析中经三种不同的溶剂系统展开，均为一个斑点者。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三节 色谱法分离法
        

色谱法又称层析法，是一种现代的物理化学分离、分析法。

色谱法在研究中药有效成分中的应用
（1）. 分离、精制混合物：分离结构相似、理化性质相似的混合物
（2）. 鉴定化合物： 纯度；同标准品对照确定是否为同一物

*色谱法的类型

按分离原理不同分为：吸附层析、分配层析、凝胶层析、离子交换层析、电泳法

 

按操作形式不同分为： 薄层层析（TLC）、柱层析（CC）、纸层析（PC）

一、吸附色谱法

1、根据物质的吸附性差异进行分离

      物理吸附 ：分子间力的作用，无选择性，吸附与解吸附可逆

                 常用，如硅胶、氧化铝、活性炭为吸附剂的吸附

      化学吸附 ：化学键力的作用，有选择性，吸附解吸附不可逆

                 不常用，如酸（碱）性吸附剂对碱（酸）性物质的吸附

      半化学吸附：氢键力的作用，吸附力介于物理与化学吸附间，

                 如聚酰胺对黄酮类、醌类、酚类等的氢键吸附。

 

物理吸附的吸附剂与吸附基本规律

     吸附基本规律：相似者易于吸附

     吸附剂分为     极性吸附剂：硅胶、氧化铝

                    对极性物质吸附强，在弱极性溶剂中对物质吸附强

                    非极性吸附剂：活性炭

                    对非极性物质吸附强，在极性溶剂中对物质吸附强

2、极性的判断

物质极性大小决定被物理吸附的强弱，如何判断极性大小呢？

① 官能团的极性大小：

-COOH>Ar-OH>R-OH>R-CHO>R-CO-R> R-CO-OR> R-O-R>R-X>R-H

② 化合物的极性大小：分子量、官能团的种类、数目、位置决定。

③ 溶剂的极性大小：

根据介电常数的大小判断。介电常数越大,极性越大

3、常用的吸附剂

吸附剂：对吸附剂的基本要求是颗粒细致、大小均匀（亦即有较大的表面积和适当的吸附活性）；不能与样品组分、样品溶剂、展开剂发生化学反应；更不能与溶剂及展开剂发生溶解。

（1）硅胶

表达式为SiO2·XH2O。层析用硅胶是一种多孔性物质，它的硅氧环交链结构表面上密布极性硅醇基（－Si－OH），这种极性的硅醇基能和许多化合物形成氢键而产生吸附。

特点：

①硅胶的吸附能力比氧化铝稍弱，其吸附活性也与含水量呈负性相关。

如对有机酸、挥发油、萜类、皂苷、黄酮、蒽醌、氨基酸等成分的分离适用，不能用于生物碱等碱性物质的分离。

②硅醇基显较弱的酸性，因而，硅胶只能用于中性、或酸性成分的分离，碱性成分不能用它分离。105℃活化0.5h

洗脱剂或展开剂：极性（由小到大）有机溶剂

层析结果：极性小先被洗脱，Rf值大。

（2）氧化铝

化学式为Al2O3，国产层析用氧化铝有碱性、中性、酸性三种，以中性氧化铝应用较广。

氧化铝的特点：

①氧化铝为吸附力较强的极性吸附剂，它适用于中性或者碱性的亲脂性化合物的分离。 通常氧化铝的吸附能力与其自身的含水量有关。含水越多，吸附活性越小，吸附能力越小。氧化铝根据其含水量多少将其活性划分为五级。

②氧化铝的吸附能力与其自身的含水量有关

最佳活化温度200-400℃。

洗脱剂或展开剂：极性（由小到大）有机溶剂

层析结果：极性小先被洗脱，Rf值大。

 

（3）聚酰胺

 聚酰胺是由酰胺聚合而成的高分子物质（绵纶、尼龙），分子结构中有许多酰胺基。可与酚类、酸类、蒽醌类等成分形成氢键，因而产生吸附作用。

  原理：各成分由于和聚酰胺形成氢键的能力不同，聚酰胺对其吸附能力也不同。

吸附规律：在含水溶剂系统中

① 溶剂对聚酰胺的洗脱能力为:

水〈甲醇〈乙醇〈丙酮〈稀氢氧化钠〈甲酰胺〈二甲基甲酰胺〈尿素水溶液

最常应用的洗脱系统是：乙醇—水

② 与聚酰胺形成氢键的基团越多，吸附越强

  形成氢键的基团： 酚羟基、羧基、醌式羰基

③ 能形成分子内氢键的化合物，吸附较弱

   邻位-OH吸附〈间、对位-OH    

④ 芳香核、共轭双键越多，吸附越强

范围：对植物药中的黄酮类化合物的分离效果好，此外，在酚类、酸类、蒽醌类生物碱、萜类、甾类、糖类成分以及氨基酸的分离中也常用。 除去多元酚类（鞣质等）杂质可用聚酰胺。

 

（4）活性炭：

是非极性吸附剂，对非极性物质具有较强的亲和能力，目前主要用来除去植物提取液中的叶绿素等植物色素。

在水中对非极性物质表现出强的吸附能力。溶剂极性降低，则活性炭对该类

物质的吸附能力也随之降低。故从活性炭上洗脱被吸附物质时，洗脱剂的洗脱能力将随着溶剂极性的减弱而增强。

以生物碱而言，游离型为非极性化合物，易为活性炭所吸附；但解离型时为极性化合物，不易为活性炭所吸附。因此实践中常可通过改变溶剂pH以改变酸性、碱性及两性化合物的存在状态，因而影响其吸附或色谱行为达到分离精制的目的。

此外，从大量稀水溶液中浓缩微量物质时，有时也可采用活性炭简单吸附法。如，有人曾用活性炭吸附法成功的从一叶秋水浸液中提取一叶秋碱。

方法为：将一叶秋水浸液pH调至碱性（pH8.5），分次加入活性炭，搅拌，静止，直到上清液检查无生物碱反应时为止。收集吸碱炭末，干燥后，与苯回流，回收苯液即得一叶秋碱。

 

4、溶剂：用来将样品展开的溶剂----展开剂，或洗脱剂

展开：用极性适当的溶剂浸润已经点了样品的薄层板一端，凭借毛细作用带动样品在薄层板上移动，最终使样品分离的操作过程。　

展开剂常是由两种或者两种以上的溶剂按一定的比例组成的溶剂系统。简称溶剂系统或展开所用的溶剂。

“展开剂”＝“溶剂系统”＝“溶剂”；“展开”＝“展开过程”

对于极性吸附剂，溶剂的介电常数越大,洗脱能力就愈强。

对于非极性吸附剂，溶剂的介电常数越大,洗脱能力就愈弱。

 

5、被分离物质：分析任务所要完成分离的样品中的有效成分。

被分离成分的极性决定于其母核结构类型及官能团极性。如果吸附剂活性和洗脱（展开）剂活性固定不变的条件下，对硅胶、氧化铝等极性吸附剂而言，被分离成分的极性越大，吸附剂对其作用越强，展开距离越短；被分离成分极性越弱，吸附剂对其作用越大，展开距离越大。

吸附色谱中三要素：样品组分、吸附剂、展开（洗脱）剂

 

操作方式

1、薄层色谱（TLC）

薄层层析是快速、简便、灵敏的分离检识方法，将吸附剂或者支持剂（有时加入固化剂）均匀地铺在一块玻璃板上，形成薄层。把欲分离的样品点在薄层上，然后用适宜的溶剂展开，使混合物得以分离的方法。由于层析在薄层上进行故而得名。

   薄层色谱操作主要包括制板、点样、展开和显色四个方面。

1．点样：

⑴ 样品的溶解：将样品溶于展开剂极性相近、挥发性高的有机溶剂。

⑵ 薄层点样：用毛细管（0.5mm以下）或用专业点样器进行点样。

点样的要求：样点位置应在距离底边1-1.5cm处；点样量适当；样点直径小于2-3mm；间隔反复点样；多个样点时，间隔为2cm且处于同一条直线上。

2．展开：当样点上的溶剂充分挥干后，将薄层放置在密闭容器中，使适当的展开剂从薄层的一端向另一端进行浸润展开的过程。

要求：密闭容器可选用层析缸、标本缸、标本筒等；展开方式有上行法、下行法之分，展开方向有单向、双向、多次展开等。

注意事项：先悬空饱和、再入液展开；样点不能泡在展开剂中；薄层浸入时不能歪斜进入。

3．显色：用适当的方法或者适当的显色剂处理薄层，使其上可能已经分离的各成分斑点显示出来，以方便计算各个斑点的比移值，从而提供定性与定量的依据。

4．比移值的计算与定性、定量：展开结束后，经过各种显色操作后，样品中各个成分的斑点可能出现了不同程度的分离，为了表达各成分的相对位置（极性）通常以比移值作为称量斑点位置的指标。比移值的符号为Rf：

Rf＝(斑点中心与原始样点之间的距离)/(溶剂前沿与原始样点之间的距离)

注意事项：薄层层析的Rf 值受多种因素影响，即使严格按照实验要求做了，结果的重现性仍较差。因此，薄层定性时常与标准品一起点样进行对比分析。

2、柱色谱法

一般可用材料有聚丙烯（或其它可用塑料）、有机玻璃、玻璃等做成的柱或柱型、筒形体；内径从2cm－10cm不等，柱高等于内径的10－20倍；下端不能有吸附剂或固定相、载体流出。

柱层析的基本步骤：

1．装柱：可有湿法装柱和干法装柱等两种方法。装柱时，干法装柱与湿法装柱大同小异：吸附剂均经漏斗进入；干法装柱与湿法装柱刚好相反的是，干燥的吸附剂从上端缓缓进入，前者加入空柱底，后者进入了流动相（即溶剂或者洗脱剂）。

装柱要领：柱层析的装柱比较重要，装柱的效果直接影响层析分离效果。因此，是制备性分离的一种基本操作技能。但是，只要做到密实均匀无气泡就大功告成。

万一装柱时带入气泡，可从上端压入大量溶剂将气泡从下端挤出。

2．加样:又称上样或样品上柱。将样品（需纯化处理），溶于少量的溶剂（柱层析所用的洗脱剂）中，小心的加入层析柱项端的平面内；也可将样品与易挥发溶剂混合后，再与吸附剂吸收、挥干挥发性溶剂后，撒布于柱的上端；有时也可用多层园形滤纸吸收样品溶液，再平放到柱的上端。

柱层析加样的基本要求是均匀薄饼样层。

3．洗脱：柱层析所用的溶剂，习惯上称为洗脱剂。洗脱操作的目的当然是要将加入的样品中各个组分先后从上往下带出来，并能分开收集各成分。

洗脱的过程中，上端溶剂不能干，分段收集。

 

 

 

二、分配色谱法

是利用物质在互不相溶的两相溶剂中分配系数不同，而达到分离的一种色谱方法。

液-液分配柱层析（选适宜固定相可分离各类成分，尤其强极性成分）

载体（支持剂）有硅胶、硅藻土、纤维素粉、滤纸

根据固定相不同可分为：

①  正相层析：以水或亲水性溶剂为固定相，与水不相混溶的有机溶剂为移动相

的分配色谱   

② 反相层析：以亲脂性有机溶剂为固定相，与水或亲水性溶剂为移动相的分配色谱   

液-液分配柱层析最佳分离条件可由相应的TLC结果进行选定。

常用反相硅胶薄层及柱层析的填料系将普通硅胶键和上长度不同的烃基，形成亲油表面而成。

1、RP（reverse phase）-2〈RP-8〈RP-18（亲脂性弱到强）

分配柱层析的特点：分配柱层析用支持剂装柱，常用的支持剂有纤维素粉、硅胶、硅藻土。装柱时先将固定相溶剂（如水或其他溶剂）加入支持剂中，搅拌混匀，再倾入的溶剂中，激烈搅拌，使两相互相饱和平衡，然后上柱。在层析柱中预先要加入已经用固定相溶剂充分饱和的流动相溶剂。按一般湿法装柱，倒入上述处理后的支持剂，注意不断轻敲管壁，使均匀紧密，然后，放出调出柱面上的流动相。样品上柱及洗脱过程与吸附柱层析相同。分配柱层析所用的溶剂系统，可用相应的纸层析或分配薄层层析条件进行选择。

2、纸色谱（PC）

纸层析是一种以滤纸上吸附的水为固定相，滤纸作为支持剂的分配层析法。纸层析应用较广，其主要用途是为分配薄层及分配柱层析摸索条件。虽然纸层析比较费时，易产生拖尾、不耐腐蚀性显色剂等，但它对水溶性或亲水性强的成分分离却有独到之处。

1．纸层析的分离原理：与液—液萃取法基本相同,作为一种分配层析，纸层析是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离目的。纸层析通常多以水为固定相，滤纸为载体。点样后，先饱和，再浸入适当的展开剂中进行展开。

2．滤纸的选择：常用层析专用滤纸，纯净无杂质，有一定强度；同时还须质地均匀、平整无折痕，根据样品及展开剂的要求来选择下列各型滤纸：

（1）快速滤纸结构巯松，宜用来分离Rf值相差较大的成分。

（2）慢速滤纸结构致密，宜用来分离Rf值相差较小的成分。

（3）中速滤纸比较常用。

支持剂：纤维素
固定相：水
流动相：水饱和的有机溶剂
Rf值：化合物极性越小，Rf值越大；反之，化合物极性越大，Rf值越小。
应用：用作微量分析，特别适合于亲水性较强的成分，其层析效果往往比吸附薄层色谱效果好。但纸层析一般需要较长的时间。

 

 

三、离子交换色谱法（IEC）：根据物质解离程度不同进行分离

（1）  定义：用一种能交换离子的材料（离子交换树脂）为固定相，以水或含水溶剂为流动相来分离离子型化合物的色谱方法。

（2）  结构：由以下两部分组成：外观为球形颗粒，不溶于水，但在水中膨胀。

 

①母核部分：为苯乙烯通过二乙烯苯交联而成的大分子网状结构。网孔大小用交联度（即加入交联剂的%数量）表示。不同的交联度适于分离不同大小的分子。

① 离子交换基团：根据交换基的不同，离子交换树脂分为

阳离子离子交换树脂：强酸性(--SOs-H+)

                    弱酸性(--COO-H+)

阴离子离子交换树脂：强碱性(--N+(CH3)3Cl-)

                    弱碱性(--NH2,--NH-,-N-)

（3）  分离原理：当流动相通过离子交换柱时，溶液中的中性分子及具有和交换基团相反电荷的离子将通过柱子从柱底流出，而具有相同电荷的离子则与树脂上交换基团进行离子交换并被吸附到柱子上，随后改变条件，用适当的溶剂从柱子上洗脱下来，即可实现物质的分离。

（4）  应用：——用于分离酸性、碱性及两性混合物

①  用于不同电荷离子的分离：含生物碱中药水提取液通过阳离子交换树脂。

② 用于相同电荷的分离：

         离子交换树脂对交换化合物的能力强弱，主要取决于  （1）化合物解离度的大小

   （2）带电荷的多少等因素，化合物解离度大（酸性、碱性强）易交换在树脂上，解离度小的化合物先于解离度大的化合物被洗脱。

        

 

 

四、大孔吸附树脂法：

大孔树脂一般为白色球形颗粒状,是一种不含交换基团的具有大孔结构的高分子吸附剂。通常分为极性和非极性两类。
（1）原理：吸附性和分子筛性相结合。吸附性是由范德华引力或产生氢键吸附引起的。分子筛是由于其本身多孔性结构产生的。
（2）影响因素：
   ① 分子极性大小的影响： 一般非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附，极性化合物在水中易被极性树脂吸附。糖是极性水溶性化合物，与D型非极性树脂吸附作用很弱。
   ② 分子体积的影响：对于非极性大孔吸附树脂而言，化合物分子体积越大，树脂对此化合物的吸附力越强，反之就弱。

③ PH值的影响：一般情况下，酸性化合物在适当酸性溶液中可被充分吸

附，碱性化合物则在碱性条件下容易被吸附，中性化合物则在中性情况下吸附较好。

（3）洗脱液的选择：洗脱液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。最常用的是乙醇—水。
（4）应用：广泛应用于化合物的分离与富集工作中。如：苷类与 糖类的 分离，生物碱的精制，多糖、黄酮、三萜类化合物的分离等。

 

五、凝胶色谱法（GFC）：根据物质分子大小差异进行分离

常用的凝胶：葡聚糖凝胶（应用最广泛）、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶等。

（1）原理：分子筛原理，即利用凝胶的三维网状结构对不同大小的分子进行筛分。将化合物按分子量大小不同进行分离，大分子先流出。
（2）出柱顺序：按分子由大到小顺序先后流出并得到分离。
（3）常用的溶剂：
  ①碱性水溶液（0.1mol/L NH4OH）含盐水溶液（0.5mol/L NaCl等）
  ②醇及含水醇，如甲醇、甲醇—水
  ③其他溶剂：如含水丙酮，甲醇-氯仿

葡聚糖凝胶种类和性质：

①Sephadex G   ：葡聚糖凝胶，是由葡聚糖和甘油基通过醚桥相交联而成的多孔网状结构，亲水性，在水中溶胀。凝胶颗粒网孔大小取决于所用交联剂的数量。

  交联剂越多（交联度高），网孔越紧密，孔径越小，吸水膨胀也越小；

  交联剂越少（交联度低），网孔越稀疏，孔径越大，吸水膨胀也越大；

 

商品型号即按交联度大小分类并以吸水量（每1g干凝胶吸水量ml*10）表示，如：Sephadex G-50为1g干凝胶吸水量5ml，商品型号越大分离的混合物的分子量越大，

 

    Sephadex G-50分离范围（分子量）多糖为500-10000；

    Sephadex G-200分离范围（分子量）多糖为1000-200000

Sephadex G只适合于在水中应用，主要用于分离水溶性高分子化合物如多糖、蛋白质；

②Sephadex LH-20：羟丙基葡聚糖凝胶

既有亲脂性又有亲水性，它是在Sephadex G-25的羟基上引入羟丙基而成醚状态，与Sephadex G比较，它分子中羟基总数不变，但碳原子所占比例相对增加，因此可以在水中及极性有机溶剂中膨胀使用，扩大了使用范围。适合于不同类型有机物的分离，应用最广。

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章  苷 类

苷在植物界分布很广，是天然产物中一类重要的化学成分。苷有广泛的生理活性。

               

什么是苷？由糖或糖的衍生物与非糖物质，通过糖的端基碳原子连接而成的化合物，其中非糖部分称为苷元或配基，连接的键称为苷键。

        

 

 

 

 

 

 

 


一、.苷元：结构类型很多

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


二、糖类：

又称碳水化合物，糖和它的衍生物广泛分布植物机界，占植物干重的80%以上，它是植物体光合作用的产物，是植物细胞和组织的重要营养物质和支持物质。常见的糖有葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、粘液质、果胶、淀粉、纤维素等，它们在天然产物中普遍存在，是最常见的一类化学成分。

   根据糖类是否能水解以及水解后产物的情况，将糖类分为三类：

单糖（Monosaccharides）—是最简单的糖，它不能再被水解成更小的分子，如葡萄糖。

  低聚糖（Oligosaccharides）—是由2~9个单糖分子脱水聚合而成的低聚物，

            根据其水解后所生成的单糖的数目，在分成二糖、三糖、四糖等。

  多糖（Polysaccharides）—是由多个单糖分子脱水缩合而成，它水解可生成许多个单糖分子

 

 

     第一节  苷的结构与分类

苷的分类

（1） 按糖的端基异构体分为： α苷（自然界中，L-糖主要形成α苷）

                            β苷（自然界中，D-糖主要形成β苷）

（2） 按在植物体内是原存的，还是次生的分为：原生苷，次生苷（是植物体内

         原存的低聚糖苷经过酶水解除去部分糖，所生成的含糖较少的苷类。）

     如：苦杏仁苷经苦杏仁酶水解生成野樱苷（次生苷）和葡萄糖。

 

 

 


（3） 按苷元的化学结构分类：蒽醌苷、黄酮苷、香豆素苷、木脂素苷等，以后

                           各章会详细介绍有关结构。

（4） 按苷键原子的种类分为：O-苷、N-苷、S-苷、C-苷，最常见的为O-苷。

 

   O-苷：醇苷---醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷。

         酚苷---酚羟基………………………..的苷

         氰苷---α羟腈(                )的苷：易水解，生成的苷元α羟   

                                              腈不稳定，立即分解成为

                                              醛和氢氰酸。

         酯苷---苷元以羧基与糖端基羟基脱水而成的苷

  S-苷：苷元上巯基与糖端基羟基脱水而成的苷。

  N-苷：苷元上N原子与糖端基C相连结的苷。

  C-苷：苷元上C原子与糖端基C相连结的苷。

                 

 

第二节  苷的理化性质

一、一般形态

      多数为固体，糖基少的呈结晶，糖基多的为有吸湿性的无定形粉末。多数无色，少数有色。

多数无味，少数有味。糖菊苷（stevioside）甜于蔗糖300倍；新橙皮苷有苦味。

二、旋光度

      多呈左旋，水解后右旋。比较水解前后旋光性的变化，可检识苷类的存在（应找到苷元）

三、溶解度

      苷类与相应的苷元比较，有一定的亲水性。亲水性与糖基数和性质有关的增多而增大。

一般糖基数目少、低极性的大分子苷元构成的苷亲水性小；

一般糖基数目多、高极性的小分子苷元构成的苷亲水性大；

   当用不同极性的溶剂顺次提取时，在各溶剂部位都有发现苷的可能。

   苷元一般亲水性弱，水溶性小，溶于亲脂性有机溶剂。

碳苷，无论在水或其他溶剂中的溶解度一般都很小。

四、显色反应
Molish反应：于糖或糖苷的水或乙醇溶液中加入3%a-萘酚乙醇溶液，沿器壁滴加浓硫酸，液面交界处呈现紫色环，机理糖在浓硫酸、a-萘酚的作用下生成糠醛衍生物而显色，可用于糖和苷类化合物的检识。

五、苷键的裂解

    苷键的裂解反应是研究苷类和多糖的重要反应。研究苷类的化学结构必须了解苷元结构，糖的组成及种类，糖和糖的连接方式以及苷元和糖的连接方式。为此必先使用某种方法将苷键切断。

     方法：酸水解、碱水解、酶水解、氧化开裂等。

（一）酸催化水解

       苷键属于缩醛结构，易为酸催化水解。

1、反应机理

（1）苷键原子质子化

（2）苷键断裂，生成苷元和糖的阳碳离子中间体。

2、苷键被酸催化水解的难易规律：

    由机理可见，苷原子上的 电子云密度及它的空间环境，对水解难易有很大影响。下面从苷键原子、糖、苷元三个方面来讨论水解难易的规律。

（1）按苷键原子不同，N-苷〉O -苷〉S -苷〉C -苷

（2）呋喃糖苷 > 吡喃糖苷

 

 

 

 


(3)  酮糖苷(多为呋喃糖苷)>醛糖苷(多为吡喃糖苷)

(4)  吡喃糖苷中吡喃环C5上取代基越大越难水解

 

 

 

 

(5)  2-氨基糖苷<2-羟基糖苷<2-去氧糖苷

 

 

 


 

 

(6)  芳香属苷>脂肪族苷

（7）苷元为小基团者，苷键是横键的比竖键的易于水解（因横键上原子易于质子化）；

  苷元为大基团者，苷键是竖键的比横键的易于水解 （因苷的不稳定促使水解）

两相水解法

酸催化水解常采用稀酸，遇到难水解的苷类才使用较为剧烈的条件，但常使苷元发生脱水而得到脱水苷元,此时可用两相水解法。

    即在反应混合物中，加入与水不相混溶的有机溶剂，使水解后的苷元即刻进入有机相，避免苷元与酸长时间接触。

例，仙客来皂苷  10%H2SO4 /加热  仙客来皂苷元D  

                苯-稀乙醇/HCl   仙客来皂苷元A

 

（二）碱催化水解

 

一般苷键对稀碱稳定，但某些特殊的苷酯苷、酚苷、烯醇苷和ß-吸电子基取代的苷（这些苷键具有酯的性质），遇碱可水解。

 

（三）酶水解

  优点：①获知苷键构型

        ②可得到真正的苷元

        ③ 可得到次级苷

 由此获知苷元和糖及糖与糖之间的连接方式

 

酶催化水解的特点

（1）专属性强

          特定的酶只能水解糖的特定构性的苷，常以此判断苷键的构型。

如α-苷酶只能水解α-糖苷键；β -苷酶只能水解β -糖苷键。

常用的α-苷酶——  麦芽糖酶（maltase）：专使α-葡萄糖苷键水解

常用的β-苷酶——  转化糖酶（invertase）：能水解β –果糖苷键

                  纤维素酶（cellulase）：专使β-葡萄糖苷键水解

 

（2）反应条件温和

37~42℃ 恒温箱24小时

        保护糖和苷元的结构不变，也可保留部分苷键得到次级苷。

        在提取药材中原生苷时，必须设法破坏或抑制酶的活性。方法如下：

 ① 新鲜植物药材迅速干燥

 ②甲醇、乙醇、沸水提取

 ③中药材加入一定量的CaCO3拌匀再用沸水提取，在提取过程中要尽量勿与酸碱接触。

 

 

第三节  苷的提取分离

 

一、苷的提取

提取原生苷：杀酶保苷

提取次生苷：保护酶的活性酶保苷

最常用的： 苷的系统溶剂提取法

 

二、苷的分离

1、溶剂处理法：某些酸性苷类——碱溶酸沉

2、铅盐沉淀—— 沉淀杂质：pro，tanin，酸性多糖等

沉淀苷类：酸性苷

 

3、大孔树脂纯化法

 

 

4、柱色谱分离