第三章中药化学成分与药效物质基础

第三章中药化学成分与药效物质基础中药化学考查特点:1.考察范围广、深度浅、考“面”上的内容多。

2.难度逐年降低，较难知识点近些年考察很少。

3.删除了化学成分提取分离和结构鉴定内容。

一、中药化学学习指导运用合适的学习方法以“化学结构”为核心，以“总论”为基础。

以“化学结构—理化性质”为主线。

先粗后细，先干后叶，先面后点。

全面学习、重点掌握一、中药化学二、研究对象中药防治疾病的物质基础——中药化学成分1.有效成分：具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。

如麻黄碱、甘草皂苷、芦丁、大黄素。

2.无效成分：没有生物活性和防病治病作用化学成分如淀粉、树脂、叶绿素、蛋白质等。

二者的划分也是相对的。

一方面，随着科学的发展和人们对客观世界认识的提高，一些过去被认为是无效成分的化合物，如某些多糖、多肽、蛋白质和油脂类成分等，现已发现它们具有新的生物活性或药效。

有效成分和无效成分相对性过去认为是无效成分的化合物，现在发现新的生物活性（某些蛋白质，氨基酸、多糖）。

鹧鸪氨酸（驱虫）；天花粉蛋白（引产）；茯苓多糖、猪苓多糖（抗肿瘤）第一节绪论三、中药化学成分的提取分离方法（一）中药化学成分的提取1.浸渍法特点：适于遇热易破坏或挥发性成分及含淀粉、黏液质、果胶较多的中药。

缺点：时间长，效率低，易发霉，体积大。

2.渗漉法特点：提取效率高，不加热，不破坏成分。

3.煎煮法必须以水为溶剂。

缺点：对含挥发性和加热易破坏成分不适用。

4.回流提取法优点：效率较高缺点：不适用遇热易破坏成分，溶剂消耗大。

5.连续回流提取法索氏提取器优点：提取效率高，节省溶剂，操作简单。

缺点：不适用遇热破坏成分。

6.水蒸气蒸馏法适于具有挥发性的有效成分提取。

7.升华法具有升华性的成分。

如樟树中的樟脑、茶叶中的咖啡因。

8.超声提取法利用超声波产生强烈的空化效应和搅拌作用。

9.超临界流体萃取法（SFE）最常用CO2作为超临界流体萃取的物质。

优点3.低温下提取，对“热敏性”成分尤其适用。

缺点对极性大化合物提取效果较差，设备造价高。

（二）中药化学成分的分离与精制1.根据物质溶解度差别进行分离（1）结晶及重结晶原理：利用混合物中各成分在溶剂中溶解度差异。

①结晶的条件结晶的关键：选择合适的溶剂。

③溶剂的选择b.高温对结晶物质溶解度大，低温溶解度小。

c.对杂质的溶解度或者很大（待重结晶物质析出时，杂质仍留在母液中）或者很小（待重结晶物质溶解在溶剂里，过滤除去杂质）。

⑤化合物纯度的判定方法a.结晶形态与色泽：结晶均匀、一致。

b.熔点与熔距：熔点明确、熔距敏锐（1～2℃）c.色谱法：三种以上展开剂展开，呈单一斑点。

d.高效液相色谱法、质谱、核磁共振等方法。

（2）利用两种以上不同溶剂极性差异分离①水提醇沉法：多糖、蛋白质等沉淀②醇提水沉法：树脂、叶绿素等亲脂性成分。

（3）利用酸碱性进行分离①酸提取碱沉淀：生物碱提取分离。

②碱提取酸沉淀：酚、酸类成分的提取分离。

2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（1）液-液萃取原理：利用混合物中各成分在互不相溶的两相溶剂中分配系数K不同而达到分离。

（5）液-液分配柱色谱正相分配色谱：固定相极性>流动相极性固定相氰基（-CN）与氨基（-NH）反相分配色谱：固定相极性<流动相极性固定相石蜡油、RP-2、RP-8及RP-183.根据物质的吸附性差别进行分离（1）物理吸附无选择性，过程可逆，应用最广。

①硅胶、氧化铝——极性吸附剂②活性炭——非极性吸附剂（2）极性及其强弱判断极性表示分子中电荷不对称程度，与偶极矩、极化度、介电常数有关。

（4）吸附柱色谱用于物质分离的注意事项②尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解样品；④酸性物质用硅胶，碱性物质用氧化铝；⑤TLC组分Rf达到0.2～0.3时溶剂可用于柱色谱。

（5）聚酰胺柱层析吸附原理：聚酰胺不溶于水及常用有机溶剂，对碱稳定，对酸（尤其无机酸）稳定性较差。

原理为“氢键吸附”。

吸附规律：A.酚羟基数目：酚羟基数目越多吸附力越强B.酚羟基位置：酚羟基所处的位置易于形成分子内氢键，则吸附力减弱。

C.分子芳香化程度越高，共轭双键越多，吸附力越强。

D.洗脱溶剂的影响：水<甲醇<丙酮<稀氢氧化钠<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素聚酰胺对酚类、黄酮类化合物的吸附是可逆的（鞣质例外），故特别适合于该类化合物的制备分离和脱鞣处理。

（6）大孔吸附树脂法吸附原理：通过物理吸附（范德华力、氢键吸附）和分子筛性能。

4.根据物质分子大小差别进行分离（1）凝胶色谱法凝胶色谱利用分子筛原理分离物质，小分子进入凝胶颗粒内部，大分子化合物被排阻在外部难以进入，因此大分子物质首先被洗出。

5.根据物质解离程度不同分离原理：混合物中各成分解离度不同而分离。

离子交换树脂外观为球形颗粒，不溶于水，但可在水中膨胀。

6.根据物质沸点进行分离利用混合组分中各成分的沸点不同而分离的一种方法。

四、中药化学成分结构研究方法（一）化合物的纯度测定（二）结构研究中的主要方法1.分子式确定（3）高分辨率质谱法（HR-MS）2.质谱（MS）测定有机分子的分子量、求算分子式、推断结构信息。

3.红外光谱（IR）4000～1500cm－1的区域为特征频率区，许多特征官能团，如羟基、氨基等，可据此进行鉴别。

1500～600cm的区域为指纹区，真伪鉴别。

4.紫外光谱（UV）分子结构中具有共轭体系化合物才能在紫外光区产生紫外吸收光谱。

应用：推断化合物的骨架类型；测定化合物的精细结构5.核磁共振（NMR）1H-NMR:提供不同氢原子情况。

主要为化学位移（δ），偶合常数（J）及质子数（积分面积）。

第二节生物碱一、基本内容（一）定义：是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物。

（二）生物碱的分布和存在多集中在某一器官。

生物碱在不同植物中含量差别很大。

多数以盐的形式存在；少数以游离形式存在；其他尚有以生物碱苷及N-氧化合物的形式存在。

（三）生物碱的结构和分类1.吡啶类生物碱（1）简单吡啶类槟榔碱、槟榔次碱（槟榔）、烟碱等（2）双稠哌啶类具喹诺里西啶母核，如苦参碱、氧化苦参碱2.莨菪烷类莨菪碱（洋金花）莨菪烷莨菪碱3.异喹啉类生物碱②双苄基异喹啉类汉防己甲素、乙素蝙蝠葛碱.（3）原小檗碱类小檗碱类：多为季铵碱，如小檗碱（黄连）原小檗碱类：多为叔胺碱，如延胡索乙素（延胡索）（4）吗啡烷类吗啡、可待因（罂粟）5.有机胺类生物碱氮原子不结合在环内，如麻黄碱、秋水仙碱。

二、生物碱的理化性质（一）性状少数呈液态（烟碱、槟榔碱、毒芹碱）；少数液态及小分子生物碱有挥发性—麻黄碱、烟碱；个别生物碱有升华性——咖啡因。

少数有颜色（小檗碱、蛇根碱黄色，药根碱红色）；有的在紫外光下显荧光，如利血平。

多苦，少数辛辣味，个别具甜味（甜菜碱）。

（二）旋光性生物碱大多有旋光性，且多呈左旋性（旋光度受手性碳构型、测定溶液、PH、浓度等影响）。

生理活性：多数：L > d——莨菪碱散瞳作用少数：d > L ——古柯碱局麻作用（三）溶解性1.生物碱（1）亲脂性生物碱尤其易溶于三氯甲烷中。

（2）亲水性生物碱季铵碱（小檗碱）N-氧化物结构的生物碱（氧化苦参碱）少数小分子生物碱（麻黄碱、烟碱）酰胺类生物碱（秋水仙碱、咖啡碱）（3）具有特殊官能团的生物碱①两性生物碱含酚羟基（吗啡）或羧基生物碱（槟榔次碱）前者溶于NaOH，后者溶于NaHCO3。

②内酯型（喜树碱）或内酰胺（苦参碱）生物碱：溶解性类似亲脂性生物碱，但强碱溶液中，内酯或内酰胺开环形成羧酸盐，酸化后环合析出。

2.生物碱盐一般易溶于水：注意：某些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐。

（四）碱性氮原子上的孤电子对接受质子而显碱性。

1.碱性强弱的表示方法碱性大小用pKa表示。

pKa越大，碱性越强。

2.影响碱性强弱的因素（1）氮原子的杂化方式SP3 >SP2 > SP（2）电性效应①诱导效应供电诱导效应（烷基）：氮原子电子云密度增加，碱性增强。

吸电诱导效应（含氧基团、双键、苯环）：电子云密度降低，碱性减弱。

并非所有双键和羟基都使生物碱碱性减小，一些环叔胺碱的氮原子附近具有α、β-双键或α羟基，可使叔胺碱异构成季铵碱显强碱性。

有些生物碱的叔胺氮原子处于稠环的桥头，由于分子刚性结构不能发生转位变成季铵型，双键或者羟基只能起吸电子诱导效应，使碱性减弱。

如阿马林、新士的宁碱性小于士的宁。

②共轭效应苯胺型：P-π共轭，氮原子周围电子云密度下降，碱性降低。

酰胺型：P-π共轭，氮原子周围电子云密度下降，形成极弱碱。

胍基型：胍基接受质子形成季铵离子，体系高度共振稳定，碱性增强。

（3）空间效应生物碱碱性降低。

（4）氢键效应生物碱成盐后，氮原子附近有羟基、羰基处于有利于成稳定分子内氢键，碱性增强。

（五）沉淀反应在酸水或稀醇中进行：碘化铋钾（橘红色沉淀）碘化汞钾（类白色沉淀）碘-碘化钾（棕色沉淀）硅钨酸（灰白色或淡黄色沉淀）饱和苦味酸（中性条件下，黄色沉淀）雷氏铵盐与季铵碱生成红色沉淀注意：少数生物碱不与一般的生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等。

而酸水提取液中常含有蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等一些非生物碱类成分，它们也能与生物碱沉淀试剂作用产生沉淀。

三、含生物碱类化合物的常用中药（一）苦参1.主要生物碱及其化学结构主要含苦参碱和氧化苦参碱，《中国药典》以其为指标成分。

此外还有羟基苦参碱、去氢苦参碱等，都属于双稠哌啶类生物碱，是喹喏里西啶类衍生物。

（1）性状苦参碱有α- 、β- 、γ- ，δ-四种，除γ-苦参碱为液体其他均为结晶，常见α-苦参碱。

（2）碱性苦参类生物碱含两个氮原子，一个为叔胺氮，另一个为酰胺氮，几乎不显碱性。

叔胺氮处于骈合环之间，立体效应较小，所以苦参碱和氧化苦参碱的碱性较强。

（3）溶解性苦参碱可溶于水和氯仿、乙醚等亲脂性溶剂，氧化苦参碱具配位键，亲水性更强，易溶于水，难溶于乙醚，可利用二者溶解性差异将其分离。

极性：氧化苦参碱>羟基苦参碱>苦参碱。

3.生物活性苦参总生物碱具有利尿消肿抗肿瘤、抗病原体、抗心律失常、抗缺氧等作用。

4.临床应用注意事项苦参碱可导致胆碱酯酶活性下降，产生倦怠、乏力等不良反应；苦参栓可致外阴过敏；苦参注射液致过敏性休克并导致恶心、呕吐等。

（二）山豆根1.山豆根主要生物碱及化学结构生物碱是山豆根的主要活性成分，大多属于喹喏里西啶类。

《中国药典》以苦参碱和氧化苦参碱为指标成分进行鉴别和含量测定。

2.山豆根主要生物碱的生物活性山豆根有抗癌、抗溃疡、抗菌作用；此外，山豆根还有升高白细胞、抗心律失常、抗炎及保肝作用。

3.山豆根在临床应用中应注意的问题山豆根中毒的主要原因是超剂量用药（大于10g）。

因此，应用时应严格掌握剂量，一般以3～6g为宜。