沈阳药科大学 天然药物化学 第一章 总论

人参
银杏
芍药
山茱萸
雄黄
天然冬虫夏草
绪论（ 第一节 绪论（Exordium)
四.基本概念
1. 有效成分 天然药物中具有一定的生物活性、能起 有效成分: 天然药物中具有一定的生物活性、 到治疗作用的单体化合物。 到治疗作用的单体化合物。 2.有效部位：为混合物，临床有效。如人参总皂苷。 有效部位：为混合物，临床有效。如人参总皂苷。 有效部位
本 章 内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 绪论 各类成分简介 生物合成 提取分离方法 结构研究方法
第三节 生物合成
一、基本概念
• 一次代谢产物 糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物 一次代谢产物：糖 蛋白质、脂质、 机体生命活动来说不可缺少的物质。 机体生命活动来说不可缺少的物质。 • 二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类 二次代谢产物： 生物碱、 香豆素、 黄酮、 等对维持植物生命活动不起重要作用， 等对维持植物生命活动不起重要作用，且并非在 所有植物中都能产生。 由一次代谢产物产生， 常 所有植物中都能产生 。 由一次代谢产物产生 ， 为有效成分。 为有效成分。
Simple water-steam distillation refluxing assembly
第Biblioteka Baidu节 提取分离方法
3.升华法（ sublimation ） 升华法（ 升华法 用于具有升华性的成分提取，如香豆素，蒽醌， 用于具有升华性的成分提取，如香豆素，蒽醌， 樟脑等。 樟脑等。
第四节 提取分离方法
卫生部规划教材
天然药物化学
Chemistry of Natural Products
主编-----吴立军 吴立军 主编
Chemistry of Natural Products
第一章
总
论
（Generation） ）
[基本内容 基本内容] 基本内容
天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。 天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。 有效成分与无效成分的概念。 有效成分与无效成分的概念。 各类化合物化学成分简介。 各类化合物化学成分简介。 一次代谢与二次代谢的概念，主要的生物合成途径。 一次代谢与二次代谢的概念，主要的生物合成途径。
第四节 提取分离方法
二、分离方法
溶解度差别进行分离 根据溶解度 1. 根据溶解度差别进行分离 结晶法（纯化时常用） 1.1 结晶法（纯化时常用） 条件：浓度；合适的溶剂； 条件：浓度；合适的溶剂； 沉淀法： 1.2 沉淀法： a b c 溶剂沉淀法：改变极性， 溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法 酸碱沉淀法：改变pH 处理酸、 pH， 两性成分； 酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分； 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中 形成沉淀。 性PbAc2，形成沉淀。
本 章 内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 绪论 各类成分简介 生物合成 提取分离方法 结构研究方法
第二节 各类成分简介
一. 化学成分分类
生物碱类（Alkloids)： 原子，多呈碱性 碱性。 1. 生物碱类（Alkloids)：含N原子，多呈碱性。 糖苷(Glycosides): 单糖，低聚糖，多糖（淀粉、 2. 糖苷(Glycosides):糖：单糖，低聚糖，多糖（淀粉、纤维 素、甲壳素、 甲壳素、 苷：糖+苷元： 苷元： 黄酮 果胶、树胶、粘液质） 果胶、树胶、粘液质）
1H-NMR、 13C-NMR的基本概念及常见的13C-NMR谱的 、 的基本概念及常见的 谱的
特征及解析方法，质谱的类型及应用特点。 特征及解析方法，质谱的类型及应用特点。 旋光光谱（ORD）基本概念、原理及测定意义。八区律 旋光光谱（ ）基本概念、原理及测定意义。 应用于含有羰基化合物的判定方法。 应用于含有羰基化合物的判定方法。
第三节 生物合成
天然化合物的主要生物合成途径如下： 二、天然化合物的主要生物合成途径如下： • 1.醋酸-丙二酸途径 －MA途径） 途径） 醋酸-丙二酸途径AA－ 途径 合成脂肪酸类、酚类、 合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类 • 2.甲戊二羟酸途径（途径） 甲戊二羟酸途径（途径） 甲戊二羟酸途径 主要生成萜类、 主要生成萜类、甾体类化合物 • 3.桂皮酸途径和莽草酸途径 桂皮酸途径和莽草酸途径 桂皮酸途径 形成具C6-C3骨架的化合物，如香豆素、木脂 骨架的化合物，如香豆素、 形成具 骨架的化合物 黄酮等。 素、黄酮等。
实验室用小型超声仪
工 业 生 产 用 超 声 仪
第四节 提取分离方法
6.微波提取法（microwave extraction） 微波提取法（ 微波提取法 ）
• 具有穿透力强 、 选择 具有穿透力强、 性高、 性高 、 加热效率高等 显著特点， 显著特点 ， 而且其操 作简便、 快速、 节能、 作简便 、 快速 、 节能 、 高效。 高效。 • 缺点 ： 工业化设备少 、 缺点： 工业化设备少、 成分变化、 成分变化 、 生物活性 变化。 变化。 工业生产用微波提取罐
绪论（ 第一节 绪论（Exordium)
二. 相关学科 1. 药物化学 （ Medicinal Chemistry）： 合成药物 、 药物化学（ ） 合成药物、 构效关系 2. 植物化学（Phytochemistry） 植物化学（ ） 3. 中药化学（Chemistry of TCM） 中药化学（ ） 三.天然药物 植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。 植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。
本 章 内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 绪论 各类成分简介 生物合成 提取分离方法 结构研究方法
第四节 提取分离方法
一、提取法： 提取法：
1.溶剂提取法（extraction with solvent） 溶剂提取法（ 溶剂提取法 ） 原理： 原理：相似相溶 理想溶剂（ 理想溶剂（ideal solvents ）： 对有效成分溶解度大； （1）对有效成分溶解度大； 对无效成分溶解度小； （2）对无效成分溶解度小； 与有效成分不起化学反应； （3）与有效成分不起化学反应； 安全，成本低，易得。 （4）安全，成本低，易得。
绪论（ 第一节 绪论（Exordium)
六.天然药物化学研究方法
1. 整理调查 a．原植物：品种，科，属，学名，来源，产地。 原植物：品种， 学名，来源，产地。 b．文献：近源植物具有相似的成分。 文献：近源植物具有相似的成分。 2. 成分分离 系统分离法， 系统分离法，活性跟踪法 3. 成分鉴定 理化性质，色谱方法，波谱方法 理化性质，色谱方法， 结构改造——发现和创制新药 4. 结构改造 发现和创制新药
4.超临界流体提取法（supercritical fluid extraction 超临界流体提取法（ 超临界流体提取法 SFE) 利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进 行提取， 世纪80年代迅速发展起来的一种提取方法 行提取，为20世纪 年代迅速发展起来的一种提取方法 世纪 年代迅速发展起来的一种提取方法。 超临界流体的密度与液体很接近， 超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体 扩散性能 常用的临界流体有CO2、N2O、 乙烷、丙烷等。 常用的临界流体有 、 乙烷、丙烷等
第三节 生物合成
4.氨基酸途径（Amino Acid Pathway）合成生物碱 氨基酸途径（ ） 5.复合途径 醋酸-丙二酸 丙二酸-莽草酸途径 (1)醋酸 丙二酸 莽草酸途径 (2) 醋酸 丙二酸 甲戊二羟酸途径 醋酸-丙二酸 丙二酸-甲戊二羟酸途径 (3) 氨基酸 甲戊二羟酸途径 氨基酸-甲戊二羟酸途径 (4) 氨基酸 醋酸 丙二酸途径 氨基酸-醋酸 醋酸-丙二酸途径 (5) 氨基酸 莽草酸途径 氨基酸--莽草酸途径 生物合成的意义： 三、生物合成的意义： 天然化合物结构分类，结构推测； 天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类 仿生合成等。 学；仿生合成等。
[基本要求 基本要求] 基本要求
谱特征及其解析方法， 掌握13C-NMR谱特征及其解析方法，常用的提取、 谱特征及其解析方法 常用的提取、 分离方法。 分离方法。 熟悉天然药物化学的研究范围，课程的学习重点； 熟悉天然药物化学的研究范围，课程的学习重点； 天然药物化学的研究范围 各类化合物的生物合成途径。 各类化合物的生物合成途径。 了解ORD谱的应用范围及八区律使用方法。 谱的应用范围及八区律使用方法。 了解 谱的应用范围及八区律使用方法
本 章 内 容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 各类成分简介 生物合成 提取分离方法 结构研究方法
绪论（ 第一节 绪论（Exordium)
天然药物化学的概念： 一．天然药物化学的概念：
1. 天然药物化学：是运用现代科学理论与方法 天然药物化学： 研究天然药物中化学成分的一门学科。 研究天然药物中化学成分的一门学科。 2. 研究内容： 主要指天然药物的化学成分 研究内容 ： 多为有效成分） 的结构特点、 理化性质、 （ 多为有效成分 ） 的结构特点 、 理化性质 、 提取分离方法、结构鉴定及生合成途径。 提取分离方法、结构鉴定及生合成途径。
超临界萃取实验装置与实验方法
实验装置－小试实验装置
超临界CO 超临界CO2萃取实验装置示意图
萃取柱 原 料 玻 璃 珠 脱 脂 棉
CO2 钢 瓶 冷温槽
恒 温 箱
接 收 瓶
流量计
CO
2
P
高压泵 控温面板
小试实验装置图
• 上世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青 上世纪50年代初进入试验阶段 年代初进入试验阶段， • 70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取 70、80年代 SFE越来越多的用于食品 年代， 越来越多的用于食品、 • 90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈 90年代 开始从植物药中提取成分，如蛇床子、 年代， 桑白皮中提取成分。 蒿、桑白皮中提取成分。
绪论（ 第一节 绪论（Exordium)
学习天然药化的目的和意义： 五. 学习天然药化的目的和意义：
1. 探索中药防病治病的机理； 探索中药防病治病的机理 2. 改进剂型、提高疗效 改进剂型、提高疗效； 3. 提高中药及制剂的质量 提高中药及制剂的质量； 4. 提供中药炮制现代科学依据 提供中药炮制现代科学依据； 5. 开辟药源、开发新药 开辟药源、开发新药。
Assembly of Soxhlet extractor
Simple refluxing assembly
第四节 提取分离方法
2.水蒸气蒸馏法（water-steam distillation ） 水蒸气蒸馏法（ 水蒸气蒸馏法 提取具有挥发性， 提取具有挥发性，能随水蒸气 蒸馏而不被破坏的成分，如挥发油。 蒸馏而不被破坏的成分，如挥发油。
第四节 提取分离方法
1)冷提：适用于受热不稳定的成分。 冷提：适用于受热不稳定的成分。 冷提 浸渍 (Maceration) 渗漉（ 渗漉（Percolation） ）
Simple percolate assembly
第四节 提取分离方法
工业生产用的渗漉装置
第四节 提取分离方法
2)热提：煎煮法（Decoction） 热提：煎煮法（ 热提 ） 回流（ 回流（Refluxing） ） 连续回流（ 连续回流（Continuous Refluxing） ）
酸性
香豆素
蒽醌
第二节 各类成分简介 三萜皂苷
皂苷 中性） （中性）
甾体皂苷
强心苷
3.挥发油 3.挥发油
第二节 各类成分简介
多以盐的形式存在。 4.有机酸：含COOH,多以盐的形式存在。 有机酸： 多以盐的形式存在 树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、 5.树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、有 机酸混合。 安息香、乳香等。 机酸混合。如：安息香、乳香等。 其它成分： 6.其它成分： (1)氨基酸、蛋白质。 氨基酸、蛋白质。 鞣质：多酚类化合物。 (2)鞣质：多酚类化合物。 叶绿素、胡萝卜素等。 (3)色素类 叶绿素、胡萝卜素等。 (4)油脂和腊 油脂多为一分子甘油与水分子脂肪酸 成的酯。 成的酯。 (5)无机成分
中 小 型 SFE 装 置 图
第四节 提取分离方法
5.超声提取法（ultrasonic extraction) 超声提取法（ 超声提取法 为物理过程， 为物理过程，无化 学反应， 学反应，生物活性不 减。大能量的超声波 产生的极大压力造成 植物物细胞壁及整个 生物体破裂， 生物体破裂，胞内物 质的释放、 质的释放、扩散及溶 解。