天然藥物化學(xué)重點(diǎn)知識(shí)總結(jié)
天然藥物化學(xué)重點(diǎn)知識(shí)總結(jié)
第一章總論
天然藥物化學(xué)是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門(mén)學(xué)科。其研究?jī)?nèi)容包括各類(lèi)天然藥物的化學(xué)成分(主要是生理活性成分或藥效成分)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離方法以及主要類(lèi)型化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定等。
?一.中草藥有效成分的提取
從藥材中提取天然活性成分的方法有溶劑法、水蒸氣蒸餾法及升華法等。
(一) ?常用提取方法
方法
原理
范圍
溶劑法
相似相溶
所有化學(xué)成分
蒸餾法
與水蒸氣產(chǎn)生共沸點(diǎn)
揮發(fā)油
升華法
遇熱揮發(fā),遇冷凝固
游離蒽醌
(二)溶劑提取法
●溶劑提取法的原理:溶劑提取法是根據(jù)“相似相容”原理進(jìn)行的,通過(guò)選擇適當(dāng)溶劑將中藥中的化學(xué)成分從藥材中提取出來(lái)的一種方法。(考試時(shí)請(qǐng)這樣回答哦!)
* 常用溶劑極性有弱到強(qiáng)排列:石油醚<環(huán)己烷<苯 <乙醚<氯仿<醋酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水(丙酮,乙醇,甲醇能夠和水任意比例混合。)
* 常用溶劑的性質(zhì):親脂性有機(jī)溶劑、親水性有機(jī)溶劑、水
* 一般情況下,分子較小,結(jié)構(gòu)中極性基團(tuán)較多的物質(zhì)親水性較強(qiáng)。而分子較大,結(jié)構(gòu)上極性基團(tuán)少的物質(zhì)則親脂性較強(qiáng)。
●天然藥物中各類(lèi)成分的極性
·多糖、氨基酸等成分極性較大,易溶于水及含水醇中;
·鞣質(zhì)是多羥基衍生物,列為親水性化合物;
·苷類(lèi)的分子中結(jié)合有糖分子,羥基數(shù)目多,能表現(xiàn)強(qiáng)親水性;
·生物堿鹽,能夠離子化,加大了極性,就變成了親水性化合物;
·萜類(lèi)、甾體等脂環(huán)類(lèi)及芳香類(lèi)化合物因?yàn)闃O性較小,易溶于氯仿、乙醚等親脂性溶劑中;
·油脂、揮發(fā)油、蠟、脂溶性色素都是強(qiáng)親脂性成分,易溶于石油醚等強(qiáng)親脂性溶劑中
總之,天然化合物在溶劑中的溶解遵循“相似相溶”規(guī)律。即極性化合物易溶于極性溶劑,非極性化合物易溶于非極性溶劑,分子量太大的化合物往往不溶于任何溶劑。
溶劑提取法的關(guān)鍵是選擇適宜的溶劑(選擇溶劑依據(jù):根據(jù)溶劑的極性和被提取成分及其共存雜質(zhì)的性質(zhì),決定選擇何種溶劑)(各溶劑法分類(lèi)見(jiàn)《天然藥物化學(xué)輔導(dǎo)教材》P5)
(三)水蒸氣蒸餾法
只適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,與水不發(fā)生反應(yīng),且難溶或不溶于水的成分的提取。天然藥物中的揮發(fā)油、某些小分子生物堿如麻黃堿、煙堿、檳榔堿以及某些小分子的酚性物質(zhì)如牡丹酚等的提取可采用水蒸氣蒸餾法。
(四)升華法
某些固體物質(zhì)如水楊酸、苯甲酸、樟腦等受熱在低于其熔點(diǎn)的溫度下,不經(jīng)過(guò)熔化就可直接轉(zhuǎn)化為蒸氣,蒸氣遇冷后又凝結(jié)成固體稱(chēng)為升華。天然藥物中有一些成分具有升華性質(zhì),能利用升華法直接中藥材中提取出來(lái)。但天然藥物成分一般可升華的很少。
果蔬脫水新技術(shù)實(shí)質(zhì)上升華脫水法。
(五)超臨界二氧化碳流體萃取法(了解部分,見(jiàn)《天然藥物化學(xué)輔導(dǎo)教材》P6)
三、中草藥有效成分的分離與精制
(一) ?根據(jù)物質(zhì)溶解度不同進(jìn)行分離
1. 原理: 相似相溶 ???
2. 方法: 結(jié)晶法、試劑沉淀法、酸堿沉淀法、鉛鹽沉淀法、鹽析法
(二) ?根據(jù)物質(zhì)分配系數(shù)的不同進(jìn)行分離
K = CU / CL(CU:上相,CL:下相),K值與萃取次數(shù)成反比,即K值越大,萃取次數(shù)越少,反之越多。
⑴分配系數(shù)(K值)與萃取次數(shù)的關(guān)系
原理: ?利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的分配系數(shù)的不 同達(dá)到分離 。 ?
分配系數(shù)K值:一種溶質(zhì)在兩相溶劑中的分配比。K值在一定的溫度和壓力下為一常數(shù)。
⑵分離因子(β值)與分離難易的關(guān)系
分離因子β:兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)的比值。b = KA / KB (KA>KB)
b值越大,越易分離; b =1時(shí),無(wú)法分離。
⑶?酸堿度(pH值)對(duì)分配比的影響
溶劑系統(tǒng)PH的變化影響酸性、堿性、及兩性有機(jī)化合物的存在狀態(tài)(游離型或離解型),從而影響在溶劑系統(tǒng)中的分配比。(游離型------極性小的溶劑;離解型-------極性大的溶劑)
◆PH<3,酸性物質(zhì)多呈游離型(HA)、堿性物質(zhì)則呈離解型(BH+);
◆ PH>12,酸性物質(zhì)呈離解型(A-)、堿性物質(zhì)以游離型(B)存在。
【紙色譜法 PC】(以濾紙纖維為惰性載體的平面色譜)
支持劑:纖維素(濾紙) ??????固定相:纖維素上吸附的水(20-25%)
展開(kāi)劑:與水不相混溶的有機(jī)溶劑或水飽和的有機(jī)溶劑
Rf值: A、物質(zhì)極性大, Rf值小; ????????????????B、 物質(zhì)極性小, Rf值大。
應(yīng)用:適合于分離親水性較強(qiáng)的物質(zhì)。
【液-液分配柱色譜法】(固定相主要為化學(xué)鍵合)
柱色譜:將吸附固定液的載體裝入色譜管中進(jìn)行分離和檢測(cè)混合物成分的色譜法。
按是否加壓分:常壓柱色譜、加壓柱色譜 ???按相極性分:正相色譜、反相色譜
載體:硅膠(含水17%以上)、硅藻土及纖維素等
●正相色譜:固定相>流動(dòng)相(極性)
固定相:水、緩沖溶液 ?????流動(dòng)相:氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱極性有機(jī)溶劑
洗脫順序:極性小的化合物先出柱,極性大的化合物后出柱
應(yīng)用:適用于水溶性或極性較大的化合物,如生物堿、苷、糖類(lèi)、有機(jī)酸等。
●反相色譜:固定相<流動(dòng)相(極性)
固定相:石蠟油,化學(xué)鍵合相(如十八烷基硅膠鍵合相)
流動(dòng)相:水、甲醇、乙腈等強(qiáng)極性有機(jī)溶劑
洗脫順序:極性大化合物,先出柱;極性小化合物,后出柱。
應(yīng)用:適合于脂溶性成分,如高級(jí)脂肪酸、油脂、游離甾體等。
..根據(jù)物質(zhì)吸附性差別進(jìn)行分離
【吸附色譜法】利用同一吸附劑對(duì)混合物中各成分吸附能力的不同而達(dá)到分離的色譜方法。
吸附類(lèi)型:1.物理吸附(溶液分子與吸附劑表面分子的分子間作用力):硅膠、氧化鋁及活性炭為吸附劑的吸附。相似者易吸附
2.化學(xué)吸附:如黃酮等酚酸性物質(zhì)被堿性氧化鋁吸附,生物堿被酸性硅膠吸附等。
3.半化學(xué)吸附:如聚酰胺與黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)等化合物之間的氫鍵吸附。介于物理吸附與化學(xué)吸附之間。
【固-液吸附柱色譜】
將待分離混合物樣品加在裝有吸附劑的柱子中,再加適當(dāng)?shù)娜軇?洗脫劑)沖洗,由于吸附劑對(duì)各組分吸附能力不同,各組分在柱中向下移動(dòng)的速度不同,吸附力最弱的組分隨溶劑首先流出,通過(guò)分段定量收集洗脫液而使各組分得到分離。
固-液吸附三要素:吸附劑、溶質(zhì)、溶劑
●吸附劑的種類(lèi)及特點(diǎn) ???1.極性吸附劑(氧化鋁、硅膠)特點(diǎn):
a.對(duì)極性強(qiáng)的物質(zhì)吸附能力強(qiáng)。
b.溶劑極性減弱,則吸附劑對(duì)溶質(zhì)的吸附能力增強(qiáng);反之,則減弱。
c.溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附,一旦加入極性較強(qiáng)的溶劑時(shí),又可被置換洗脫下來(lái)。
為避免化學(xué)吸附,酸性物質(zhì)宜用硅膠、堿性物質(zhì)宜用氧化鋁作為吸附劑進(jìn)行分離。通常在分離酸性(或堿性)物質(zhì)時(shí),洗脫溶劑中常加入適量的醋酸(或氨、吡啶、二乙胺),以防止拖尾,改善分離效果。
●非極性吸附劑(活性炭)特點(diǎn):
?活性炭因?yàn)槭欠菢O性吸附劑,對(duì)非極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和能力。在水中對(duì)溶質(zhì)表現(xiàn)出強(qiáng)的吸附能力,溶劑極性降低,則活性炭對(duì)溶質(zhì)的吸附能力也隨之降低。故從活性炭上洗脫被吸附物質(zhì)時(shí),洗脫溶劑的洗脫能力將隨溶劑極性的降低而增強(qiáng)。
當(dāng)用活性炭作吸附劑進(jìn)行層析時(shí),下列洗脫劑的洗脫能力由小列大為:水 、l0% 、20% 、30% 、50%、75% 、95%的乙醇。
【聚酰胺吸附色譜法】
通過(guò)分子中的酰胺羰基與酚類(lèi)、黃酮類(lèi)化合物的酚羥基,或酰胺鍵上的游離胺基與醌類(lèi)、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。
●吸附強(qiáng)弱規(guī)律(含水溶劑中)a.形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目越多,則吸附能力越強(qiáng)。
形成氫鍵的能力與溶劑有關(guān),一般在水中形成氫鍵的能力最強(qiáng),在有機(jī)溶劑中較弱,在堿性溶液中最弱。 ??????????????c.分子中芳香化程度越高,則吸附性能越強(qiáng)。
b.易形成分子內(nèi)氫鍵的化合物,其吸附性能減弱。
在聚酰胺柱色譜分離時(shí),通常用水裝柱,樣品也盡可能作成水溶液上柱以利聚酰胺對(duì)溶質(zhì)的充分吸附,形成較窄的原始譜帶。隨后用不同濃度的含水醇洗脫,并不斷提高醇的濃度,逐步增強(qiáng)從柱上洗脫物質(zhì)的能力。
甲酰胺、二甲基甲酰胺及尿素水溶液因分子中均有酰胺基,作為第三者可以同時(shí)與聚酰胺及酚類(lèi)等化合物形成氫鍵締合,故有很強(qiáng)的洗脫能力。此外,水溶液中加入堿或酸均可破壞聚酰胺與溶質(zhì)之間的氫鍵締合,也有較強(qiáng)的洗脫能力。
●各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱至強(qiáng)排序?yàn)椋?/span>
??水→甲醇→丙酮→氫氧化鈉水溶液→甲酰胺→二甲基甲酰胺→尿素水溶液
●應(yīng)用 ?????????a.特別適合于酚類(lèi)、醌類(lèi)、黃酮類(lèi)化合物的制備和分離。
b.對(duì)生物堿、萜類(lèi)、甾體、糖類(lèi)、氨基酸等其它極性與非極性化合物的分離也有著廣泛應(yīng)用。
c.用于提取物的脫鞣質(zhì)處理
【大孔吸附樹(shù)脂的吸附】
由于吸附性和分子篩原理,有機(jī)化合物吸附力的不同及分子量的不同,在大孔吸附脂上經(jīng)一定的溶劑洗脫而分開(kāi)。 ①吸附性-----范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果。
②分子篩------本身多孔性結(jié)構(gòu)所決定。 ???????????大孔吸附樹(shù)脂:分為極性和非極性
●影響因素:
a.一般非極性化合物在水中易被非極性樹(shù)脂吸附,極性化合物易被極性樹(shù)脂吸附。
糖是極性的水溶性化合物,與D型非極性樹(shù)脂吸附作用很弱,據(jù)此經(jīng)常用大孔吸附樹(shù)脂將中藥的化學(xué)成分和糖分離。
b.物質(zhì)在溶劑中的溶解度大,樹(shù)脂對(duì)此物質(zhì)的吸附力就小,反之就大。
c.分子量小、極性小的化合物與非極性大孔吸附樹(shù)脂吸附作用強(qiáng);反之,與極性大孔吸附樹(shù)脂吸附作用強(qiáng)。
d.能與大孔吸附樹(shù)脂形成氫鍵的化合物易吸附。
●洗脫液的選擇:最常用的水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯
對(duì)非極性大孔樹(shù)脂:洗脫液極性越小,洗脫能力越強(qiáng);
對(duì)極性大孔樹(shù)脂:洗脫液極性越大,洗脫能力越強(qiáng)。
●應(yīng)用 ??廣泛應(yīng)用于天然化合物如苷與糖類(lèi)的分離、生物堿精制。
主要用于水溶性大分子化合物的分離和精制:如多糖、蛋白質(zhì)、多肽類(lèi)化合物分離。
??(四) ?根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離
【凝膠色譜法】:將含有大小不同分子的混合物樣品液,通過(guò)多孔性凝膠(固定相),用洗脫劑將分子量由大到小的化合物先后洗脫的一種分離方法。
?(五) ?根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行分離
天然有機(jī)化合物中,具有酸性、堿性及兩性基團(tuán)的分子,在水中多呈離解狀態(tài),據(jù)此可用離子交換法或電泳技術(shù)進(jìn)行分離。以下僅簡(jiǎn)單介紹離子交換法。
●.原理:是以離子交換樹(shù)脂作為固定相,用水或含水溶劑為流動(dòng)相。當(dāng)流動(dòng)相流過(guò)交換柱時(shí),溶液中的中性分子及不與離子交換樹(shù)脂交換基團(tuán)發(fā)生交換的化合物將通過(guò)柱子從柱底流出,而具有可交換的離子則與樹(shù)脂上的交換基團(tuán)進(jìn)行離子交換并被吸附到柱上,隨后改變條件,并用適當(dāng)溶劑從柱上洗脫下來(lái),即可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。
●結(jié)構(gòu)及性質(zhì):離子交換樹(shù)脂外觀均為球形顆粒,不溶于水,但可在水中膨脹。
●吸附規(guī)律:陽(yáng)離子交換樹(shù)脂——分離堿性成分;陰離子交換樹(shù)脂——分離酸性成分
●.應(yīng)用:主要用于能產(chǎn)生離子型的成分如氨基酸、肽類(lèi)、生物堿、有機(jī)酸、酚類(lèi)等。
四、結(jié)構(gòu)研究法 ???????????結(jié)構(gòu)測(cè)定常用的波譜分析
【紫外-可見(jiàn)吸收光譜uv】凡具有不飽和鍵的化合物,特別是存在共扼不飽和鍵的化合物,在紫外-可見(jiàn)光譜(200-700 nm)中有特征吸收峰,所以紫外光譜適用于鑒定不飽和鍵的有無(wú),或用以推測(cè)這些不飽和鍵是否共扼。
【紅外光譜 ?IR】紅外光譜能充分反映官能團(tuán)與波長(zhǎng)的關(guān)系,所以對(duì)確定未知物的結(jié)構(gòu)非常有用。 常見(jiàn)官能團(tuán)伸縮振動(dòng)區(qū):①O-H、N-H (3750-3000 cm-1) ??????????????②C-H (3300-2700 cm-1 )
③C≡C(2400-2100 cm-1 ) ??④C=O ?(1900-1650 cm-1 ) ????⑤C=C ??(1690-1600 cm-1 )
【質(zhì)譜 MS】就是化合物分子經(jīng)電子流沖擊或用其他手段打掉一個(gè)電子后,形成正電離子,在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下,按質(zhì)量大小排列而成的圖譜。用質(zhì)譜測(cè)定有機(jī)分子的分子量。
【核磁共振譜(NMR)】1H–NMR和13C-NMR能提供分子中有關(guān)氫及碳原子的類(lèi)型、數(shù)目、互相連接方式、周?chē)瘜W(xué)環(huán)境以及構(gòu)型、構(gòu)象等結(jié)構(gòu)信息。
●?氫譜(H—NMR) ??????
1H –NMR通過(guò)測(cè)定化學(xué)位移(δ)、 ?質(zhì)子數(shù)以及裂分情況(重峰數(shù)及偶合常數(shù)J)可以得出分子中1H 的類(lèi)型、數(shù)目及相鄰原子或原子團(tuán)的信息。
①化學(xué)位移:在有機(jī)化合物中雖同為氫核,如果它們所處的化學(xué)環(huán)境不同,則它們共振時(shí)所吸收的能量就稍有不同,在波譜上就顯示出共振峰位置的移動(dòng)。這種因化學(xué)環(huán)境變化引起的共振譜線的位移稱(chēng)為化學(xué)位移,用符號(hào)δ表示。
②質(zhì)子數(shù):根據(jù)氫譜的上峰的積分面積并結(jié)合已知的分子式求得每個(gè)信號(hào)所相當(dāng)?shù)臍涞膫€(gè)數(shù),現(xiàn)在1H–NMR可以直接給出每個(gè)信號(hào)代表的質(zhì)子的個(gè)數(shù),并可以直接獲得分子中總的質(zhì)子數(shù)。
③信號(hào)的裂分及偶合常數(shù)(J):磁不等同的兩個(gè)或兩組1H核在一定距離內(nèi)會(huì)因相互自旋偶合干擾而使信號(hào)發(fā)生裂分,而出現(xiàn)s(singlet,單峰)、d(doublet,雙峰)、t(triplet,三重峰)、q(quartet,四重峰)、m(multiplet,多重峰)等。峰裂分?jǐn)?shù):n+1規(guī)律
④裂分間的距離稱(chēng)為偶合常數(shù)(J),單位Hz。其大小取決于間隔鍵的距離。間隔的鍵數(shù)越少,則J的絕對(duì)值越大;反之,越小。按間隔鍵的多少可分為偕偶(J2) 、鄰偶(J3)及遠(yuǎn)程偶合(J遠(yuǎn)) 。 ?
※一般相互偶合的兩個(gè)或兩組1H核信號(hào)其偶合常數(shù)相等(Jab=Jba)。
課后作業(yè)
一、名詞解釋
1.天然藥物化學(xué):是指運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門(mén)學(xué)科。其學(xué)習(xí)內(nèi)容包括天然藥物化學(xué)的化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物理化學(xué)性質(zhì)、提取分離以及主要類(lèi)型化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定等等。
2.有效成分:是指具有生理活性有藥效、能治病的成分。 ??有效部位:是指具有一種主要有效成分或組成相似的有效成分的部位。無(wú)效成分:沒(méi)有生理活性、沒(méi)有藥效、不能治病的成分
4.溶劑提取法、系統(tǒng)溶劑提取法(略)
第二章 糖和苷
概述?糖是多羥基醛或酮類(lèi)化合物及其聚合物;苷的共性是糖和苷鍵。
第一節(jié) ??單糖的立體化學(xué)
一、單糖結(jié)構(gòu)式的表示方法:優(yōu)勢(shì)構(gòu)象式、Haworth、Fischer
Fischer投影式⑴主碳鏈上下排列,取代基左右排列。⑵羰基一端在上方。⑶主碳鏈上下兩端價(jià)鍵和所結(jié)合的基團(tuán)指向紙面后方,水平方向的價(jià)鍵和與之相結(jié)合的基團(tuán)指向紙面前方。
※因此,F(xiàn)ischer投影式只能在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)n180(n=1,2,3…)或轉(zhuǎn)n90°,而不能使之翻轉(zhuǎn)
二、單糖的氧環(huán)( 各種糖之間的轉(zhuǎn)化 )
三、單糖的絕對(duì)構(gòu)型
Fischer投影式:看距羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱(chēng)C-OH,OH向右———D型; ?OH向左———L型。
Haworth投影式:看不對(duì)稱(chēng)C-R的朝向(旋轉(zhuǎn))R面上———D型; ??R面下———L型。
四、單糖的端基差向異構(gòu)
單糖成環(huán)后形成了一個(gè)新的手性碳原子,該碳原子為端基碳,形成一對(duì)異構(gòu)體為端基差向異構(gòu)體,有α、β兩種構(gòu)型。
Fischer投影式:看距羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱(chēng)C-OH與C1-OH關(guān)系同側(cè)——α型 異側(cè)——β型。
Haworth投影式:看距羰基最遠(yuǎn)不對(duì)稱(chēng)C-R與C1-OH關(guān)系(旋轉(zhuǎn))異側(cè)———α型; 同側(cè)———β型。
五、單糖的構(gòu)象
呋喃糖的五元氧環(huán)基本為一平面。吡喃糖的六元氧環(huán)有船式和椅式兩種構(gòu)象,以椅式C為主。根據(jù)C(椅式)的存在形式又可分為C1式和1C式。 ????
直立鍵和平伏鍵的具體寫(xiě)法:①在C1式中位于C4、C2面上和C1、C3、 C5面下的基團(tuán)為豎鍵。
②平伏鍵(e鍵)與環(huán)上的鍵隔鍵平行。 ??????????????③橫鍵或豎鍵在環(huán)的面上面下交替排列。
·α-L、β-D ,C1式 ,C1-OH在e鍵(平伏鍵) ????·α-D、β-L ,C1式 ,C1-OH在a鍵(直立鍵)
????????????????????????????????第二節(jié) 糖和苷的分類(lèi)
糖類(lèi)物質(zhì)根據(jù)其能否水解和分子量的大小分為單糖、低聚糖、多糖
一.單糖類(lèi)
天然單糖以五碳糖、六碳糖最多,多數(shù)在生物體內(nèi)呈結(jié)合狀態(tài),只有葡萄糖、果糖等少數(shù)以單糖存在。結(jié)構(gòu)見(jiàn)課本p57
?二.低聚糖
由2-9個(gè)單糖通過(guò)苷鍵結(jié)合而成的直鏈或支鏈聚糖稱(chēng)為低聚糖。
·按單糖個(gè)數(shù)可以分為二糖、三糖等 ?????·按是否具有還原性分為還原糖和非還原糖
·具有游離醛基或通基的糖為還原糖。如果二糖都以半縮醛或半縮酮上的羥基通過(guò)脫水縮合而成的聚糖沒(méi)有還原性,為非還原糖。
三、多聚糖
由十個(gè)以上的單糖通過(guò)苷鍵連接而成的糖。
①?植物多糖:淀粉、纖維素、果聚糖、半纖維素、樹(shù)膠、粘液質(zhì)
②?動(dòng)物多糖:糖原、甲殼素、肝素、硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸
四、苷類(lèi)
苷是由糖及其衍生物的半縮醛或半縮酮的羥基與非糖物質(zhì)(苷元)脫水形成的一類(lèi)化合物。新生成的化學(xué)鍵即位苷鍵。(知道各類(lèi)特點(diǎn)即可)
第三節(jié) 糖和苷的性質(zhì) ??????
?一、 糖和苷的物理性質(zhì)
●溶解性 ??????糖:小分子極性大,水溶性好,隨著聚合度增高,水溶性下降。多糖難溶于冷水,或溶于熱水成膠體溶液,難溶于高濃度的乙醇。單糖極性 > 雙糖極性 。
①苷——親水性(其大小與連接糖的數(shù)目、性質(zhì)有關(guān))。※ C-苷在水或有機(jī)溶劑中的溶解度都較小。 ??
?②苷元——為親脂性。 可溶于乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑中。
●味覺(jué) ???①單糖~低聚糖——甜味。 ?②多糖——無(wú)甜味。(隨著糖的聚合度增高,則甜味減小。) ??
③苷類(lèi)——苦(人參皂苷)、甜(甜菊苷)等。
●旋光性:數(shù)值上相接近的一個(gè)便是與之有相同苷鍵的一個(gè)。利用旋光性 → 測(cè)定苷鍵構(gòu)型
?※糖有旋光性。天然存在的單糖左旋、右旋的均有,但以右旋的較多。
※苷類(lèi)具有旋光性,天然苷類(lèi)多呈左旋。苷類(lèi)水解后,由于生成的糖常是右旋的,因而使混合物呈右旋。
二、糖和苷的化學(xué)性質(zhì) ?
●氧化反應(yīng):?jiǎn)翁欠肿又杏腥ㄍ⒉?、仲醇和鄰二醇等結(jié)構(gòu)????
①其易氧化程度為:醛(酮)基>伯醇基>仲醇基 . ②反應(yīng)速度:順式>反式(因順式易形成環(huán)式中間體).③對(duì)固定在環(huán)的異邊并無(wú)扭曲余地的鄰二醇羥基不反應(yīng)。④.反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行(或含水溶液)。⑤反應(yīng)定量進(jìn)行。 ?????????????????????????????????????????
?●糠醛(酚醛縮合)反應(yīng);也叫Molish反應(yīng))-----是糖的檢識(shí)反應(yīng),也是苷類(lèi)的檢識(shí)反應(yīng)。
現(xiàn)象:(界面處)紫色環(huán)。 ????????????????????????※碳苷和糖醛酸與Molish試劑往往不反應(yīng)。
第四節(jié) 苷鍵的裂解
1、按裂解的程度可分:全裂解和部分裂解;2、按所用的方法可分:均相水解和雙相水解; 3、按照所用催化劑的不同可分:酸催化水解、堿催化水解、酶解、過(guò)碘酸裂解、乙酰解等。
●酸催化水解:陽(yáng)碳離子
【酸水解難易程度規(guī)律】有利于苷鍵原子質(zhì)子化和中間體形成的因素均有利于水解。
①按苷鍵原子的不同,苷類(lèi)水解從易到難的順序?yàn)?/span>:N-苷> O-苷> S-苷> C-苷。
注意:?(N堿性最強(qiáng),最易質(zhì)子化,所以N-苷最易水解。)
②N-苷的N原子在酰氨及嘧啶環(huán)上,很難水解(由于受到強(qiáng)的吸電子效應(yīng),堿性幾乎消失。)
③酚苷及烯醇苷比其它醇苷易水解。如苯酚苷(因苷元部分有供電結(jié)構(gòu)。)
④.2,6-二去氧糖苷>2-去氧糖苷>6-去氧糖苷>2-羥基糖苷>2-氨基糖苷(由于氨基、羥基均可與苷鍵原子爭(zhēng)奪質(zhì)子)
⑤呋喃糖苷>吡喃糖苷(因五元呋喃環(huán)中各取代基處在重疊位置,水解時(shí)形成中間體使張力減小。
??酮糖多為呋喃糖結(jié)構(gòu),醛糖多為毗喃糖結(jié)構(gòu),故酮糖苷較醛糖苷易水解。)
⑥.在吡喃糖苷中由于C5-R會(huì)對(duì)質(zhì)子進(jìn)攻苷鍵造成一定的位阻,故R愈大,則愈難水解。
五碳糖苷>甲基五碳糖苷>六碳糖苷>七碳糖苷>糖醛酸苷
⑦當(dāng)苷元為小基團(tuán)——橫鍵的苷鍵比豎鍵易水解,(橫鍵上原子易于質(zhì)子化)
??當(dāng)苷元為大基團(tuán)——苷鍵豎鍵比橫鍵易水解。(苷的不穩(wěn)定性促使其水解)
●堿催化水解
通常苷鍵對(duì)堿穩(wěn)定,但某些特殊的苷如:酯苷、酚苷、與羰基共軛烯醇苷——易被堿水解
●酶催化水解反應(yīng)(反應(yīng)條件溫和、專(zhuān)屬性高、能夠獲得原苷元) ??常用的苷鍵水解酶:
??杏仁苷酶—水解—β-六碳醛糖苷鍵 ??????纖維素酶—水解—β-D-葡萄糖苷鍵
??麥芽糖酶—水解—α-D-葡萄糖苷鍵 ??????轉(zhuǎn)化糖酶—水解—β-果糖苷鍵
●過(guò)碘酸裂解反應(yīng)(Smith降解法)
·特點(diǎn):反應(yīng)條件溫和、易得到原苷元;可通過(guò)產(chǎn)物推測(cè)糖的種類(lèi)、糖與糖的連接方式以及氧環(huán)大小。
·適用范圍:苷元不穩(wěn)定的苷和碳苷(得到連有一個(gè)醛基的苷元),不適合苷元上有鄰二醇羥基或易被氧化的基團(tuán)的苷。·所用試劑為:NaIO4、NaBH4
·產(chǎn)物:多元醇、羥基乙醛、苷元 ??????
·碳苷是很難用酸催化水解的,而用Smith裂解獲得連有一個(gè)醛基的苷元。
???????????????????????????????????第五節(jié) 糖及苷的提取分離
一、提取
▲糖苷類(lèi)具多羥基,極性較大,易溶于水,難溶于低極性有機(jī)溶劑,但苷類(lèi)化合物的溶解度則因苷元性質(zhì)不同而有較大差異。
▲糖的提取方法:根據(jù)它們對(duì)水和醇的溶解度不同而采用不同的方法。如單糖包括小分子低聚糖可用水或50 %醇提??;多糖根據(jù)可溶于熱水,而不溶于醇的性質(zhì)提取。
依據(jù):①多糖溶于熱水中,采用水煎煮法提取。②多糖不溶于醇,采用逐步提高醇的濃度、使多糖分級(jí)在醇中析出,以達(dá)到純化和分離。
▲苷類(lèi)提取常用的方法:
?※若提取的是原生苷,需抑制或破壞酶的活性,采用熱乙醇或沸水提??;
?※若提取次生苷可用酶解方法,酶解后用適當(dāng)濃度醇或乙酸乙酯提取;
?※若提取苷元可先酸水解或酶解,再用低極性有機(jī)溶劑(乙醚或氯仿)提取。
抑制或破壞酶活性的方法:
①在中藥中加入一定量的碳酸鈣 ②采用甲醇、乙醇或沸水提取③在提取過(guò)程中還須盡量勿與酸和堿接觸。否則,得到的不是原生苷,而是已水解失去一部分糖的次生苷,甚至是苷元。
二、分離
●活性炭柱層析:活性碳為非極性吸附劑,吸附量大、分離率高。
對(duì)于糖的吸附力:多糖 > 低聚糖 > 單糖
【方法】以活性碳裝柱→上樣→水洗脫(單糖)→遞增濃度乙醇洗脫(二糖、三糖、低聚糖、直至總苷被依次洗脫)。
●凝膠柱層析:利用分子篩原理。對(duì)于不同聚合度的糖類(lèi)及其水溶性成分的分離特別有效,方法快速、簡(jiǎn)單、條件溫和。
洗脫順序:隨分子量由大及小依次流出。
●離子交換柱色譜 ??①除去水提液中的酸、堿性成分和無(wú)機(jī)離子。
②制成硼酸絡(luò)合物——強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂(不同濃度的硼酸鹽洗脫)
●季銨鹽沉淀法 ?●.分級(jí)沉淀法 ???●蛋白質(zhì)去除法
三、糖和苷的檢識(shí)
利用糖的還原性和糖的脫水反應(yīng)所產(chǎn)生的顏色變化、沉淀生成等現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行理化檢識(shí),利用紙色譜和薄層色譜進(jìn)行色譜檢識(shí)。
●理化檢識(shí) ?①.?Molish反應(yīng):檢識(shí)糖或苷類(lèi)化合物。若在兩液面間有紫色環(huán)產(chǎn)生,則含有糖或苷類(lèi)化合物。 ???????②.Fehling試劑反應(yīng) :檢驗(yàn)還原糖存在。
③.Tollen反應(yīng):檢驗(yàn)還原糖存在。
●色譜檢識(shí) ????★紙色譜 (PC) ????★薄層色譜 (TLC)
比較下列成分(苷元相同)Rf值的大小:苷元<單糖苷<雙糖苷
特點(diǎn):增加糖在固定相中溶解度,使硅膠吸附能力下降,利于斑點(diǎn)集中,可增加樣品載樣量。
顯色劑:除紙層析外,還有—硫酸/乙醇液、茴香醛-硫酸試劑、苯胺-二苯胺磷酸試劑。
思考:1.寫(xiě)出Smith裂解反應(yīng)的反應(yīng)式。
2.寫(xiě)出D-葡萄糖、L-鼠李糖、D-葡萄糖醛酸、蕓香糖的結(jié)構(gòu)式。
3.苷鍵具有什么性質(zhì),常用哪些方法裂解?苷類(lèi)的酸催化水解與哪些因素有關(guān)?水解難易有什么規(guī)律?
4.苷鍵的酶催化水解有什么特點(diǎn)。
第三章苯丙素類(lèi)
概述:苯丙素是一類(lèi)含有一個(gè)或幾個(gè)C6-C3單位的天然成分。
第一節(jié) 苯丙酸類(lèi)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn): C6-C3結(jié)構(gòu),具有酚羥基取代的芳香羧酸。
熟悉常見(jiàn)苯丙酸類(lèi)型結(jié)構(gòu):對(duì)羥基桂皮酸、咖啡酸、阿魏酸、芥子酸。
第二節(jié) 香豆素類(lèi)
是順鄰羥基桂皮酸的內(nèi)酯,具有芳香氣味。其基本骨架為苯駢α-吡喃酮,7-位常有羥基或醚基。部分香豆素在生物體內(nèi)以鄰羥基桂皮酸苷的形式存在,酶解后苷元鄰羥基桂皮酸立即內(nèi)酯化而成香豆素。
一、香豆素的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
●簡(jiǎn)單香豆素類(lèi)(七葉內(nèi)酯) ????
只在苯環(huán)上有取代的香豆素類(lèi)。取代基包括羥基、甲氧基、亞甲二氧基和異戊烯氧基等。多數(shù)在7位上有含氧官能團(tuán)的存在;異戊烯氧基除直接在O上外,在6和8位出現(xiàn)多(電負(fù)性高)
●呋喃香豆素類(lèi)---環(huán)合時(shí)脫去3個(gè)C ??苯環(huán)上的異戊烯基與鄰位酚羥基環(huán)合成呋喃環(huán) 。
①線型(6 ,7呋喃駢香豆素型):C6-異戊烯基和C7-OH環(huán)合(補(bǔ)骨脂內(nèi)酯)
②型(7,8呋喃駢香豆素型):C8-異戊烯基和C7-OH環(huán)合(白芷內(nèi)酯)
●喃香豆素類(lèi)(pyranocoumarins ???①線型 ?②角型
●它香豆素(菌甲素、棠果內(nèi)酯)
α-吡喃環(huán)上有取代的一類(lèi)香豆素。C3、4上常有苯基、羥基、異戊烯基取代。
二、香豆素的化學(xué)性質(zhì)
●酯性質(zhì)和堿水解反應(yīng)
香豆素內(nèi)酯環(huán)發(fā)生堿水解的速度主要與C7位取代基的性質(zhì)有關(guān)。其水解由易到難為:
7-OCH3供電子共軛效應(yīng)使羰基C難以接受OH-的親核反應(yīng); ??7-OH在堿液中成鹽。
如C8的適當(dāng)位置有羰基、雙鍵、環(huán)氧等結(jié)構(gòu)時(shí),和水解新生成的酚羥基發(fā)生締合、加成等作用,可阻礙內(nèi)酯的恢復(fù),保留順式鄰羥桂皮酸的結(jié)構(gòu)。
●酸的反應(yīng) ?①環(huán)合反應(yīng):異戊烯基易與鄰酚羥基環(huán)合
用途:該反應(yīng)可用來(lái)決定酚羥基和異戊烯基間的相互位置。
②.醚鍵的開(kāi)裂:烯醇醚,遇酸易水解(東莨菪內(nèi)酯) ??③雙鍵加水反應(yīng)
黃曲霉素B1 (高毒) ?------ ??黃曲霉素B2a(低毒)
●顯色反應(yīng) ???①異羥肟酸鐵反應(yīng)---所有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的顯色反應(yīng)(鑒定內(nèi)酯環(huán)的存在):堿性條件下,香豆素內(nèi)酯開(kāi)環(huán),并與鹽酸羥胺縮合成異羥肟酸,再在酸性條件下與三價(jià)鐵離子絡(luò)合成鹽而顯紅色。 ????
?②酚羥基反應(yīng):判斷游離酚羥基的有無(wú)。具酚羥基取代的香豆素類(lèi)在水溶液中可與三氯化鐵試劑絡(luò)合而產(chǎn)生不同的顏色。。
【注意Ⅰ】若香豆素酚羥基的對(duì)位未被取代,或6-位上沒(méi)有取代,其內(nèi)酯環(huán)堿化開(kāi)環(huán)后,可與Gibb’s試劑、Emerson試劑反應(yīng)。機(jī)制如下:
?Gibb’s反應(yīng):符合以上條件的香豆素乙醇溶液在弱堿條件下,2,6-二氯(溴)苯醌氯亞胺試劑與酚羥基對(duì)位活潑氫縮合成藍(lán)色化合物。
有游離酚-OH,且-OH對(duì)位無(wú)取代者(+)顯藍(lán)色;對(duì)位有取代者(-)。
Emerson反應(yīng):符合以上條件的香豆素的堿性溶液中,加入2%的4-氨基安替匹林和8%的鐵氰化鉀試劑與酚羥基對(duì)位活潑氫縮合成紅色化合物。
【注意Ⅱ】Gibb’s反應(yīng)和Emerson反應(yīng)的要求是:必須有游離的酚羥基,且酚羥基的對(duì)位無(wú)取代。
判斷香豆素C6位是否有取代基的存在,可使其內(nèi)酯環(huán)堿化開(kāi)環(huán)生成一個(gè)新的酚羥基,然后再用Gibb’s試劑或Emerson試劑反應(yīng)加以鑒別。
同樣,8-羥基香豆素也可用此反應(yīng)判斷C5位是否被取代。
香豆素的C6位有無(wú)取代基,可借水解內(nèi)酯開(kāi)環(huán)后,生成一個(gè)新的酚羥基,再利用Gibb或Emerson反應(yīng)來(lái)加以區(qū)別。
?四、香豆素的提取分離方法
●系統(tǒng)溶劑提取法: 一般可用甲醇或乙醇從植物中提取,然后用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇依次提取浸膏,分成極性不同的部位。
親脂性香豆素---親脂性較弱香豆素-----香豆素苷類(lèi)
●香豆素的分離方法①真空升華或蒸餾法:
某些小分子的香豆素類(lèi)具揮發(fā)性,可用蒸餾法與不揮發(fā)性成分分離,常用于純化過(guò)程。
②酸堿分離法 ????????·具酚羥基的香豆素類(lèi)溶于堿液加酸后可析出。
·香豆素的內(nèi)酯環(huán)性質(zhì),在堿液中皂化成鹽而加酸后恢復(fù)成內(nèi)酯析出。
【注意】
·.堿液水解開(kāi)環(huán)時(shí),要注意堿液的濃度和加熱時(shí)間,否則將引起降解反應(yīng)而使香豆素破壞,或者使香豆素開(kāi)環(huán)而不能合環(huán)。
·對(duì)酸堿敏感的香豆素用此法可能得到次生產(chǎn)物。
●色譜方法(使結(jié)構(gòu)相似的香豆素得到分離)
①吸附劑:硅膠、中性氧化鋁和酸性氧化鋁。②洗脫劑:己烷、乙醚、乙酸乙酯等混合溶劑。
第三節(jié) 木脂素
一. 概述
①木脂素是一類(lèi)由兩分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。 ?②大多呈游離狀態(tài),少數(shù)與糖結(jié)合成苷而存在于植物的木部和樹(shù)脂中,故稱(chēng)之木脂素。
③組成木脂素的單體主要有四種:
·桂皮酸 ????????·桂皮醇 ?????·丙烯苯 ??????????·烯丙苯
前兩種γ-C原子是氧化型的,組成的聚合體稱(chēng)為木脂素。后兩種γ-C原子是非氧化型的,組成的聚合體稱(chēng)為新木脂素。
思考:1.為什么可用堿溶酸沉法提取分離香豆素類(lèi)成分?分析說(shuō)明提取分離時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題?
2.如何用化學(xué)方法鑒別6,7-二羥基香豆素和7-羥基-8-甲氧基香豆素?
3.中藥補(bǔ)骨脂中抗白癜風(fēng)的主要有效成分是什么,寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式,并分析有哪些性質(zhì)?
4.寫(xiě)出異羥肟酸鐵反應(yīng)的反應(yīng)式。
第四章醌類(lèi)化合物
醌類(lèi)化合物:是指分子內(nèi)具有醌式結(jié)構(gòu)(對(duì)醌型、鄰醌型)或容易轉(zhuǎn)變成這樣結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)化合物。???
天然醌類(lèi)化合物主要分為:苯醌 、萘醌 、菲醌 、蒽醌。
一?、苯醌類(lèi)(benzoquinones) ?(結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)課本p143)
二、萘醌類(lèi)(naphthoquinones) (結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)課本p145)
三、菲醌類(lèi)?(結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)課本P146) ????分類(lèi):鄰菲醌(I)、鄰菲醌(II)、對(duì)菲醌 。
四、蒽醌類(lèi) (結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)課本p147)
(一)蒽醌衍生物—羥基蒽醌 ???????????????????????????????????????????????????
?1.大黃素型(結(jié)構(gòu)請(qǐng)見(jiàn)課本p147): ??羥基分布在兩側(cè)的苯環(huán)上,多數(shù)化合物程黃色。
2.茜草素型 :羥基分布在一側(cè)的苯環(huán)上,化合物顏色較深,多為橙黃色或橙紅色。
(二)蒽酚(或蒽酮)衍生物?????多蒽酚在酸性條件下被還原,生成蒽酚及其互變異構(gòu)體蒽酮,蒽酚(或蒽酮)的羥基衍生物,一般存在與新鮮植物中。
(三)二蒽酮類(lèi)衍生物?????二蒽酮類(lèi)可看成是兩分子蒽酮相互結(jié)合而成的化合物。如,大黃及番瀉葉中的致瀉的只要有效成分番瀉苷A,B,C,D等皆為二蒽酮衍生物。
第二節(jié)?醌類(lèi)化合物的生物活性
一、瀉下作用 ??二、抗菌作用 ?三、其它:抗真菌作用、抗癌抗腫瘤
第三節(jié)?醌類(lèi)化合物的理化性質(zhì)
一、物理性質(zhì)
(一)性狀 ???????無(wú)酚羥基取代,基本上無(wú)色。取代的助色團(tuán)越多,顏色越深。苯醌和萘醌多以游離態(tài)存在。蒽醌結(jié)合成苷,極性較大,難以結(jié)晶。
二)升華性 ?????游離的醌類(lèi)化合物一般具有升華性。小分子苯醌及萘醌具揮發(fā)性,可隨水蒸汽蒸餾。
注:游離醌類(lèi)化合物,生物堿,小分子游離型的香豆素一般有升華性。
(三)溶解性 ???????游離醌類(lèi)苷元極性小,溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機(jī)溶劑。
結(jié)合成苷后極性大,可溶于甲醇、乙醇、在熱水中可以溶解。注意避光保存。
二、化學(xué)性質(zhì)(重點(diǎn))
(—)酸性-- “堿溶酸沉法”
醌類(lèi)的酸性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)中羧基、酚羥基的數(shù)目及位置有關(guān)。
酸性:-COOH>含二個(gè)以上β-OH>含一個(gè)β-OH>含二個(gè)α-OH>含一個(gè)α-OH
故從有機(jī)溶劑中依次用5%NaHCO3 5%Na2CO3 1%NaOH ?5%NaOH水溶液進(jìn)行梯度萃取,達(dá)到分離目的。
(二)堿性:可接受強(qiáng)酸質(zhì)子生成紅色鹽。但以酸性為主。
(三)顏色反應(yīng)---氧化還原性質(zhì)以及分子中的酚羥基性質(zhì)。
1. Feigl反應(yīng) ??在堿性條件下經(jīng)加熱能迅速與醛類(lèi)及鄰二硝基苯反應(yīng),生成紫色化合物。
2.無(wú)色亞甲基藍(lán)顯色反應(yīng)—苯醌及萘醌類(lèi)的專(zhuān)用顯色劑(藍(lán)色斑點(diǎn))??膳c蒽醌類(lèi)化合物相區(qū)別。
3.Borntrāger`s反應(yīng),羥基醌類(lèi)在堿性溶液中發(fā)生顏色改變,使顏色加深,多呈橙,紅,紫紅色,藍(lán)色。如:羥基蒽醌類(lèi)化合物遇堿顯紅~紫色
4.與活性次甲基試劑的反應(yīng)(Kesting-Craven法)(苯醌、萘醌)專(zhuān)屬反應(yīng)
苯醌及萘醌類(lèi)化合物當(dāng)其醌環(huán)上有未被取代的位置時(shí),可在氨堿性條件下與一些含活性次甲基試劑的醇溶液反應(yīng),生成藍(lán)綠色或藍(lán)紫色。
5.與金屬離子的反應(yīng)(α-酚羥基、鄰位二酚羥基;Pb2+,Mg2+)。
第四節(jié)?醌類(lèi)化合物的提取分離
一、游離醌類(lèi)的提取方法 ?????
1.有機(jī)溶劑提取法(氯仿、苯)2.堿提酸沉法。3.水蒸汽蒸餾法(分子量小的苯醌及萘醌類(lèi))4.超臨界法
二、游離羥基蒽醌的分離(pH梯度萃取法、硅膠柱色譜法、聚酰胺色譜法)
三、蒽醌苷類(lèi)與蒽醌衍生物苷元的分離
四、蒽醌苷類(lèi)的分離 ???1.鉛鹽法(H2S)???????2.溶劑法(n-BuOH)
3.色譜法(硅膠柱色譜、反相硅膠柱色、葡聚糖凝膠柱色譜法、制備色譜
第五節(jié) 醌類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定
一、醌類(lèi)化合物的紫外光譜
苯醌類(lèi)主要有三個(gè)吸收峰,萘醌主要有四個(gè)吸收峰,當(dāng)分子中放入-OH,-OMe等助色基時(shí),吸收峰紅移。
羥基蒽醌 ???第Ⅰ峰:230nm ????第Ⅱ峰: 240∽260nm(a) ??????第Ⅲ峰:262 ∽ 295nm(b)第Ⅳ峰:305 ∽389nm(a)???第Ⅴ峰:>400nm(b)
二、醌類(lèi)化合物的紅外光譜
羥基蒽醌類(lèi)化合物在紅外區(qū)域有vc=o(1675~1653)cm, vOH=(3600~3130). V芳環(huán)(1600~1480)
三、醌類(lèi)化合物的1H-NMR譜
1.蒽醌母核芳?xì)涞暮舜殴舱裥盘?hào),α位:C=O負(fù)屏蔽區(qū)δ8.07,β位:δ6.67
思考:1.醌類(lèi)化合物分哪幾種類(lèi)型,寫(xiě)出基本母核,各舉一例。
2.蒽醌類(lèi)化合物分哪幾類(lèi),舉例說(shuō)明。
3.簡(jiǎn)述蒽醌的溶解性。
4.為什么β-OH蒽醌比α-OH蒽醌的酸性大。
第五章 ??黃酮類(lèi)化合物 (重點(diǎn)哦!?。?/span>
重點(diǎn):黃酮類(lèi)化合物的理化性質(zhì)及顯色反應(yīng)??????
1、溶解性
A、黃酮、黃酮醇、查耳酮平面性強(qiáng),排列緊密,分子間引力大,不溶于水。
B、二氫黃酮、二氫黃酮醇-非平面性分子,排列不緊密,引力降低,溶解度稍大。
C、花色苷元因以離子形式存在,具鹽通性,親水性強(qiáng)。
D、苷元中引入羥基水溶性增強(qiáng)。
E、羥基經(jīng)甲基化后,水溶性減低。
F、羥基經(jīng)羥基糖苷化后,水溶度加大。
G、黃酮苷一般溶于水、甲醇、乙醇等強(qiáng)極性溶劑中,糖鏈越長(zhǎng),溶解度越大。
H、與糖的結(jié)合位置有關(guān)(3-O大于7-O葡萄糖苷)。
2、?酸性:具有酚羥基,顯酸性。 ??7,4`-二羥基>7-或4`-OH>一般酚羥基>5-OH
3、顯色反應(yīng) ??
(一)還原顯色反應(yīng) ?1.鹽酸-鎂(鋅)粉反應(yīng)---最常用的顏色反應(yīng)。黃酮(醇) 、二氫(醇)類(lèi)及其苷類(lèi)顯紅色至紫紅色,B環(huán)上有羥基或甲氧基取代時(shí)顏色加深.
2.四氫硼鈉(鉀)反應(yīng)---二氫黃酮、二氫黃酮醇專(zhuān)屬反應(yīng)(紅色、紫紅色)
(二)金屬鹽類(lèi)試劑的絡(luò)合反應(yīng)(鋁、鉛鹽、鋯、鎂鹽)
1.鋁鹽(1%三氯化鋁、硝酸鋁)。絡(luò)合物多為黃色,λmax=415nm。4`-羥基黃酮醇或 7,4`-二羥基黃酮醇顯天藍(lán)色熒光。
2.鉛鹽。鄰二酚羥基:3-OH、4-酮基 或5-OH、4-酮基 ??一般酚羥基---堿性醋酸鉛
3.鋯鹽-枸椽酸顯色反應(yīng)。?3-OH+ZrOCl2——黃色——+枸椽酸,黃色褪去
???????????????????5-OH+ZrOCl2——黃色——+枸椽酸,黃色不褪 ????????????????
4.鎂鹽。二氫黃酮、二氫黃酮醇天藍(lán)色熒光。黃酮、黃酮醇、異黃酮顯黃、橙黃、褐色
5氯化鍶(SrCl2)。具鄰二酚羥基生成綠-棕色、黑色沉淀
6.三氯化鐵反應(yīng)。一般僅在含有氫鍵締合的酚羥基時(shí),才呈現(xiàn)明顯反應(yīng)。
(三)硼酸顯色反應(yīng)---亮黃色
(四)堿性試劑顯色反應(yīng)。
1.二氫黃酮類(lèi)開(kāi)環(huán),轉(zhuǎn)變成查耳酮,顯橙-黃色.
2.黃酮醇類(lèi)先呈黃色,通空氣變棕色.
3.鄰二酚羥基或3,4`-二羥基,堿液中不穩(wěn)定,易被氧化,黃色→深紅色→綠棕色沉淀.
思考題:
預(yù)測(cè)蘆丁的顯色反應(yīng)結(jié)果。
HCl-Mg反應(yīng) (+) ???HCl-Zn反應(yīng) (+) ??????NaBH4反應(yīng) ?(-)
鋯-枸櫞酸反應(yīng) ??黃色,加枸櫞酸,褪色 ????????SrCl2反應(yīng) ?(+)
硼酸+草酸反應(yīng) (+)黃色 ????????????????????Molish反應(yīng) ?(+)
黃酮類(lèi)化合物的提取與分離
一、提取與粗分
苷類(lèi)及極性較大的苷元:乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水、稀堿性水或堿性醇、甲醇-水(破壞酶的活性)。 ??????苷元:乙醚、氯仿、乙酸乙酯
堿提取酸沉淀法 ???????原理:酚羥基與堿成鹽,溶于水;加酸后析出。
堿:Ca(OH)2,即石灰乳或石灰水。
優(yōu)點(diǎn):①含酚羥基化合物成鹽溶解②含COOH雜質(zhì)(如果膠、粘液質(zhì)、蛋白質(zhì)等)形成不溶的沉淀。
注意:堿性不宜過(guò)強(qiáng),以免破壞黃酮母核;酸化時(shí),酸性不宜過(guò)強(qiáng),pH為3-4,以免形成yang鹽而溶解。
二、分離
聚酰胺色譜: ???原理:氫鍵吸附,酰胺羰基與酚羥基形成氫鍵。
影響吸附力因素:(1)形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目(多,強(qiáng)),(2)位置(形成分子內(nèi)氫鍵,吸附力減小)(3)分子內(nèi)芳香化程度越高,共軛雙鍵越多,吸附力越強(qiáng),(4 )不同類(lèi)型黃酮類(lèi)化合物,吸附強(qiáng)弱順序:黃酮醇﹥黃酮﹥二氫黃酮醇﹥異黃酮。(5)溶劑介質(zhì)有關(guān)。水中﹥?有機(jī)溶劑﹥堿性溶劑
溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力強(qiáng)弱順序:
水﹤甲醇(乙醇)﹤丙酮﹤稀NaOH(NH3.H2O)﹤甲酰胺﹤二甲基甲酰胺(DMF)﹤尿素水溶液。
(6)苷與苷元的洗脫
??甲醇-水:苷先洗脫出來(lái) ????非極性固定相 ??反相色譜
??氯仿-甲醇:苷元先洗脫下來(lái) ??極性固定相 ???正相色譜
黃酮類(lèi)化合物的檢識(shí)與結(jié)構(gòu)鑒定
紫外可見(jiàn)光譜在黃酮類(lèi)鑒定中的應(yīng)用---判斷黃酮類(lèi)化合物類(lèi)型 ?????????????????????????
共性:B環(huán)OH增加,峰帶I 向長(zhǎng)波位移,波長(zhǎng)增大,特別是4’-OH,紅移大;
A環(huán)OH增加,峰帶II 波長(zhǎng)增大。
?
帶Ⅱ(nm)
帶Ⅰ?(nm)
黃酮類(lèi)型
250~280
310~350
黃酮
250~280
330~360
黃酮醇(3OH取代)
250~280
350~385
黃酮醇(3OH游離)
?
(1)NaOMe,主要是判斷是否有 4`-OH,3,4`-二OH或3,3`,4`-三OH
(2)乙酸鈉 ??判斷是否有7-OH ????①7-OH,帶Ⅱ紅移5-20nm。②4`-OH,帶I紅移40-65nm。
(3)醋酸鈉/硼酸:判斷A環(huán)或B環(huán)是否有鄰二酚羥基
??帶I紅移12-30nm,A環(huán)有鄰二酚羥基。
??帶Ⅱ紅移5-10nm,B環(huán)有鄰二酚羥基。
??(5,6-位鄰二酚羥基除外)
(4)AlCl3、?AlCl3/HCl????判斷有無(wú)鄰二酚羥基,3-OH、5-OH
鋁絡(luò)合物相對(duì)穩(wěn)定性:黃酮醇3-OH>黃酮5-OH >二氫黃酮5-OH >鄰二酚OH >二氫黃酮醇3-OH。
氫核磁共振在黃酮類(lèi)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用
(一)?A環(huán)質(zhì)子:1.5,7-二羥基黃酮類(lèi)化合物。d,H--6位于較高磁場(chǎng)
(二) ?B環(huán)質(zhì)子:1.4`-氧取代黃酮類(lèi)化合物。2.?3`,4`-二氧取代及黃酮醇
(三) ?C環(huán)質(zhì)子—主要依據(jù)
1.黃酮類(lèi):H-3尖銳單峰,δ6.30。 ?2.異黃酮類(lèi):羰基β位,S,低場(chǎng),δ7.60-7.80。
(四)糖上的質(zhì)子
成苷時(shí),其H-1``質(zhì)子處于較低的磁場(chǎng)區(qū),約5.0。 ??3-O-苷,其H-1``質(zhì)子化學(xué)位移5.8,其它均小于5.2
苷化位移:苷元成苷后與糖相連的碳原子向高場(chǎng)位移,其鄰、對(duì)位碳原向低場(chǎng)位移,且對(duì)位碳原子的位移幅度大而且恒定。
黃酮類(lèi)化合物-O-糖苷中糖的連接位置
成苷位置
6
7
8
2`
3`
4`
5`
6`
7-O-糖
+0.8
-1.4
+1.1
?
?
?
?
?
7-O-鼠李糖
+0.8
-2.4
+1.0
?
?
?
?
?
7-O-葡萄糖
?
?
?
+0.4
+2.0
-1.2
+1.4
0
?
思考:1. 黃酮類(lèi)化合物分類(lèi)依據(jù)是什么?主要分那些類(lèi)型?
2.簡(jiǎn)述章黃酮類(lèi)化合物酸性判斷的依據(jù)?
3. 葡聚糖凝膠分離黃酮類(lèi)化合物的原理?
4. 寫(xiě)出蘆丁和槲皮素的結(jié)構(gòu)式,如何采用化學(xué)方法鑒別?
第六章 ??萜類(lèi)和揮發(fā)油
第一節(jié) ?概 ??述
一、一).萜類(lèi)的含義:凡由甲戊二羥酸衍生而來(lái)的、且分子式符合 (C5H8)n 通式的衍生物。
二)鏈狀單萜
橙花醇(nerol): 沸點(diǎn)255~260oC。與二苯胺基甲酰氯→二苯胺基甲酰酯↓ →皂化后蒸餾
香茅醇(香茅醇):存在于香茅油、玫瑰油等多種植物的揮發(fā)油中,以左旋體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。
檸檬醛:反式為α- 檸檬醛(香葉醛),順式為β-檸檬醛(橙花醛),通常是混合物,以反式檸檬醛為主。與NaHSO3形成結(jié)晶性的加成物→稀酸稀堿→蒸餾.
香茅醛:是香茅醇的氧化產(chǎn)物,大量存在于香茅油、桉葉油、檸檬油中,也是重要的檸檬香氣香料。與NaHSO3形成結(jié)晶性的加成物
(三) 環(huán)狀單萜?
焦磷酸香葉酯(GPP)→焦磷酸橙花酯(NPP→具薄荷烷(menthane)骨架的陽(yáng)碳離子→薄荷烷衍生物。?????①l-menthol習(xí)稱(chēng)“薄荷腦”,具鎮(zhèn)痛和止癢、防腐和殺菌作用。
薄荷醇有三個(gè)手性碳原子,8個(gè)立體異構(gòu)體。
②紫羅蘭酮為環(huán)香葉烷結(jié)構(gòu),紫羅蘭酮:α-及β-紫羅藍(lán)酮(β-ionone) 。與NaHSO3加成物+水+食鹽→飽和溶液→?α-紫羅蘭酮↓(小葉狀結(jié)晶)
③龍腦俗稱(chēng)“冰片”,又稱(chēng)樟醇,為白色片狀結(jié)晶,具有似胡椒又似薄荷的香氣,有升華性。?④樟腦(camphor)習(xí)稱(chēng)辣薄荷酮,為白色結(jié)晶性固體,易升華,具有特殊鉆透性的芳香氣味。局部刺激和防腐作用,可用于神經(jīng)痛、炎癥和跌打損傷的擦劑。樟腦可作為強(qiáng)心劑,其強(qiáng)心作用是由于其在體內(nèi)氧化成π-氧化樟腦和對(duì)氧化樟腦所致。
(四) 卓酚酮類(lèi)?(troponoides)
1.卓酚酮具有芳香化合物性質(zhì), 具有酚的通性,顯酸性,酸性強(qiáng)弱:酚<卓酚酮<羧酸。
2.分子中的酚羥基易于甲基化,但不易?;?/span>
3.分子中的羰基類(lèi)似于羧酸中羰基的性質(zhì),但不能和一般羰基試劑反應(yīng)。紅外光譜中顯示其羰基(1600~1650 cm-1 )和羥基(3100~3200 cm-1 )的吸收峰,較一般化合物中羰基略有區(qū)別。
4.能與多種金屬離子形成絡(luò)合物結(jié)晶體,并顯示不同顏色。如銅絡(luò)合物為綠色結(jié)晶,鐵絡(luò)合物為赤紅色結(jié)晶。?
二、環(huán)烯醚萜(iridoids)
(一)為蟻臭二醛的縮醛衍生物,大多數(shù)為苷類(lèi)成分。
(二) 環(huán)烯醚萜的理化性質(zhì)?
1. 萜苷大多數(shù)為白色結(jié)晶體或粉末,多具有旋光性, 味苦。
2.環(huán)烯醚萜苷類(lèi)易溶于水和甲醇, 可溶于乙醇、丙酮和正丁醇,難溶于氯仿等親脂性溶劑。
3.環(huán)烯醚萜苷易被水解,生成的苷元為半縮醛結(jié)構(gòu),其化學(xué)性質(zhì)活潑,容易進(jìn)一步聚合,?難以得到結(jié)晶苷元。
4.苷元遇酸、堿、羰基化合物和氨基酸等都能變色。遇氨基酸并加熱,即產(chǎn)生深紅色至藍(lán)色,最后生成藍(lán)色沉淀。因此,與皮膚接觸,也能使皮膚染成藍(lán)色。
5.苷元溶于冰醋酸溶液中,加少量銅離子,加熱,顯藍(lán)色。 ?????????????????????
?三) 結(jié)構(gòu)分類(lèi)及重要代表物
1.環(huán)烯醚萜苷類(lèi):梔子苷,雞屎藤苷(雞屎藤苷C10位的甲硫酸酯由于酶解的作用產(chǎn)生甲硫醇而產(chǎn)生雞屎樣的惡嗅。?)
2. ?4-去甲環(huán)烯醚萜苷類(lèi)
梓醇:又稱(chēng)梓醇苷,降血糖、利尿和遲發(fā)性的緩下功能。?
梓苷:存在于梓實(shí)中,藥理作用與梓醇相似。?
3.裂環(huán)環(huán)烯醚萜苷
三、倍半萜
(一) 概述?倍半萜類(lèi):是由3 個(gè)異戊二烯單位構(gòu)成、含15個(gè)碳原子的化合物類(lèi)群。?
n?多以揮發(fā)油的形式存在,是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成分。
?(三) 環(huán)狀倍半萜
?????
為單環(huán)化合物
(四) 薁類(lèi)衍生物?
凡由五元環(huán)與七元環(huán)駢合而成的芳環(huán)骨架都稱(chēng)為薁類(lèi)??膳c苦味酸及硝基苯形成π絡(luò)合物。
薁類(lèi)化合物溶于石油醚、甲醇等有機(jī)溶劑,不溶于水,溶于強(qiáng)酸??捎?/span>60~ 65%硫酸或磷酸提取→加水稀釋后→薁類(lèi)成分即沉淀析出。在揮發(fā)油分餾時(shí),高沸點(diǎn)餾分可見(jiàn)到美麗的藍(lán)色、紫色或綠色的現(xiàn)象時(shí),表示可能有薁類(lèi)化合物的存在。
薁類(lèi)成分的檢測(cè) ???①Sabety反應(yīng):揮發(fā)油1 滴→1ml氯仿+5%溴的氯仿溶液→產(chǎn)生藍(lán)紫色或綠色
??②與Ehrlich試劑(對(duì)-二甲胺基苯甲醛濃硫酸)反應(yīng)產(chǎn)生紫色或紅色
四、二萜: ?鏈狀二萜?主要有植物醇,VitA
環(huán)狀二萜 ?主要有:穿心蓮內(nèi)酯,銀杏內(nèi)酯,紫杉醇,甜菊(甜菊苷A甜味最強(qiáng))
第四節(jié) ?萜類(lèi)的提取
n?環(huán)烯醚萜多以單糖苷的形式存在,苷元的分子較小,且多具有羥基,所以親水較強(qiáng),多用甲醇或乙醇為溶劑進(jìn)行提取。
n?非苷形式:一般用有機(jī)溶劑提取,或甲醇或乙醇提取后,再用親脂性有機(jī)溶劑萃取。
n?倍半萜內(nèi)酯類(lèi)化合物容易發(fā)生結(jié)構(gòu)的重排,二萜類(lèi)易聚合而樹(shù)脂化,引起結(jié)構(gòu)的變化,盡可能避免酸、堿的處理。
n?含苷類(lèi)成分防水解,酶解。
(一) 溶劑提取法
1. 苷類(lèi)化合物的提?。?/span>?甲醇或乙醇提取物
(二) 堿提取酸沉淀法?
加堿液開(kāi)環(huán)成鹽溶于水→酸化后又閉環(huán)→原內(nèi)酯化合物↓
注意可能引起構(gòu)型的改變, 應(yīng)加以注意。?
(三) 吸附法?1. 活性碳吸附法:?苷類(lèi)的水提取液用活性碳吸附,水洗、不同濃度的稀醇依次洗脫(桃葉珊瑚苷)。2.大孔樹(shù)脂吸附法:?如甜葉菊苷的提取與分離
二、萜類(lèi)的分離?(一) 結(jié)晶法分離?(二) 柱層析分離常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁(中性氧化鋁)。可采用硝酸銀柱層析進(jìn)行分離。
第六節(jié)??揮發(fā)油?
組成和分類(lèi):1.萜類(lèi)化合物 ?2..芳香族化合物⒊?脂肪族化合物 ?小分子醇、醛及酸類(lèi) ⒋?其它類(lèi)
揮發(fā)油的提取 ???(一) 水蒸氣蒸餾法?(二) 浸取法
n?對(duì)不宜用水蒸氣蒸餾法提取的揮發(fā)油原料。
常用的方法有:1.油脂吸收法2.溶劑萃取法3.超臨界流體萃取法
揮發(fā)油成分的分離
(一) 冷凍處理 ?(二) 分餾法 ?(三) 化學(xué)方法 ?1.利用酸、堿性不同進(jìn)行離
?(1) 堿性成分的分離:?10%鹽酸或硫酸萃取→堿化→乙醚萃取
?(2) 酚、酸性成分的分離:??不同濃度堿提取→酸化→ 有機(jī)溶劑提取. ?(先用弱堿溶解,分離出酸性成分,再用強(qiáng)堿,分離出酚性 ????????????????????????????????????????????????2.利用功能團(tuán)特性進(jìn)行分離(1) 醇化合物的分離:(2) 醛、酮化合物的分離
(3) 其它成分的分離 :酯類(lèi)成分,多使用精餾或?qū)游龇蛛x.
醚萜成分與濃酸形成烊鹽易于結(jié)晶分離.雙鍵類(lèi)與Br2、HCl、HBr、NOCl2加成生成結(jié)晶.
(四) 層析分離法
思考:1.萜類(lèi)化合物的分類(lèi)依據(jù)是什么?揮發(fā)油中主要含有哪些萜類(lèi)化合物?
2.?dāng)⑹鲚祁?lèi)化合物的生源途徑。
3.青蒿素是哪類(lèi)化合物?具有何生物活性?列出常見(jiàn)的衍生物。
4.揮發(fā)油如何保存?為什么?
第七章 三萜及其苷類(lèi)
中文名
化學(xué)英文名
中文名
英文名
中文名
英文縮寫(xiě)
單
mono-
烷
-ane
葡萄糖
Glc
二
di-
烯
-ene
鼠李糖
Rha
三
tri-
醇
-ol
阿拉伯糖
Ara
四
tetra-
酮
-one
木糖
Xyl
五
penta-
醚
-ether
半乳糖
Gal
六
hexa-
酯
-ester
葡萄糖醛酸
Glu A
甲基
methyl-
乙基
ethyl-
羥基
hydroxy
?
第一節(jié) ?概述
一、三萜的定義 ?多數(shù)三萜是由30個(gè)碳原子組成的萜類(lèi)化合物,根據(jù)“異戊二烯定則”,多數(shù)三萜被認(rèn)為是由6個(gè)異戊二烯縮合而成的。
三萜與糖結(jié)合成苷的形式存在,該苷類(lèi)化合物多數(shù)可溶于水,水溶液振搖后產(chǎn)生似肥皂水溶液樣泡沫,故被稱(chēng)為三萜皂苷。三萜皂苷多具有羧基,故又稱(chēng)其為酸性皂苷。
二、三萜皂苷的組成:三萜皂苷由三萜皂苷元和糖組成,常見(jiàn)的苷元:四環(huán)三萜和五環(huán)三萜。
????成苷位置:多為與3位羥基成苷或與28位羧基成酯皂苷,另外也有與16、21、23、29位羥基成苷的。
糖鏈:?jiǎn)翁擎?、雙糖鏈、三糖鏈皂苷。
次皂苷(prosapogenins):當(dāng)原生苷由于水解或酶解,部分糖被降解時(shí),所生成苷叫次生苷。
第二節(jié) 三萜類(lèi)化合物的生物合成
三萜是由鯊烯(squalene)經(jīng)過(guò)不同的途徑環(huán)合而成,而鯊烯是由倍半萜金合歡醇(farnesol)的焦磷酸酯尾尾縮合而成。這樣就溝通了三萜和其它萜類(lèi)之間的生源關(guān)系。
第三節(jié) 四環(huán)三萜
存在于自然界較多的四環(huán)三萜或其皂苷苷元主要有達(dá)瑪烷、羊毛脂烷、甘遂烷、環(huán)阿屯烷(環(huán)阿爾廷烷)、葫蘆烷、楝烷型三萜類(lèi)。
一、達(dá)瑪烷型 ???????從環(huán)氧鯊烯由全椅式構(gòu)象形成,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是A/B、B/C、C/D環(huán)均為反式, C8位位有b-CH3,C13位有b-H, C17有b側(cè)鏈,C20構(gòu)型為R或S。
20(S)-原人參二醇和20(S)-原人參三醇
在HCl溶液中,20(S)原人參二醇或20(S)原人參三醇20位羥基發(fā)生異構(gòu),轉(zhuǎn)變成20(R)原人參二醇或20(R)原人參三醇,再環(huán)合生成人參二醇或人參三醇。
由達(dá)瑪烷衍生的人參皂苷,在生物活性上有顯著的差異。例如由20(S)-原人參三醇衍生的皂苷有溶血性質(zhì),而由20(S)-原人參二醇衍生的皂苷則具對(duì)抗溶血的作用,因此人參總皂苷不能表現(xiàn)出溶血的現(xiàn)象。
人參皂苷Rg1有輕度中樞神經(jīng)興奮作用及抗疲勞作用。人參皂苷Rb1則有中樞神經(jīng)抑制作用和安定作用。
人參皂苷Rb1還有增強(qiáng)核糖核酸聚合酶的活性,而人參皂苷Rc則有抑制核糖核酸聚合酶的活性。
二、羊毛脂烷型 ????代表藥:靈芝
三、甘遂烷型 ??????從藤桔屬植物的果中分離得到甘遂
四、環(huán)阿屯型 ??????膜莢黃芪
五、葫蘆烷型 ??????從雪膽屬植物小蛇蓮Hemsleya amabilis根中分離得到的 雪膽甲素和雪膽乙素,臨床上用于治療急性痢疾、肺結(jié)核、慢性氣管炎等。
六、楝烷型 ????????羊毛脂烷型、甘遂烷型、環(huán)阿屯型、葫蘆烷型、楝烷型這些只要看到結(jié)構(gòu)知道是那一類(lèi)就可以了。
第四節(jié) 五環(huán)三萜的結(jié)構(gòu)類(lèi)型
五環(huán)三萜(pentacyclic triterpenoids)的類(lèi)型數(shù)目較多,主要的五環(huán)三萜為齊墩果烷型、烏蘇烷型、羽扇豆烷型和木栓烷型。
一、齊墩果烷型(oleanane) ????又稱(chēng)β -香樹(shù)脂烷型(β-amyrane) ,在植物界分布極為廣泛。其基本碳架是多氫蒎的五環(huán)母核,環(huán)的構(gòu)型為A/B反,B/C反,C/D反,D/E順,C28常有-COOH,有時(shí)也在C24位,C3常有羥基,C12、C13位往往有不飽和雙鍵的存在。
齊墩果酸首先由油橄欖的葉子中分得,廣泛分布于植物界,如在青葉膽全草、女貞果實(shí)等植物中游離存在,但大多數(shù)與糖結(jié)合成苷存在。齊墩果酸具有抗炎、鎮(zhèn)靜、防腫瘤等作用,是治療急性黃膽性肝炎和慢性遷延性肝炎的有效藥物。
?甘草???????甘草為豆科甘草屬植物,作為藥用甘草有烏拉爾甘草(Glycyrrhiza uralensis)和光果及脹果(G. glabra,G. inflata)甘草之根莖。其有緩急、解毒、調(diào)和諸藥的作用。
甘草(Glycyrrhiza uralensis)中含有甘草次酸(glycyrrhetinic acid)和甘草酸(glycyrrhizic acid)[又稱(chēng)甘草皂苷(glycyrrhizin )或甘草甜素]。甘草酸和甘草次酸有促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)樣作用,臨床上用于抗炎和治療胃潰瘍。但只有18-βH的甘草次酸才有此活性,18α-H者無(wú)此活性。還有的代表藥有柴胡、遠(yuǎn)志、商陸、和歡。
二、烏蘇烷型 ??????烏蘇烷又稱(chēng)α-香樹(shù)脂烷型(α-amyrane)或熊果烷型,其分子結(jié)構(gòu)與齊墩果烷型不同之處是E環(huán)上兩個(gè)甲基位置不同,即C20位的一個(gè)甲基移到C19位上。此類(lèi)三萜大多是烏蘇酸的衍生物。
烏蘇酸 ???烏蘇酸又稱(chēng)熊果酸,屬三萜類(lèi)化合物。具有鎮(zhèn)靜、抗炎、抗菌、抗糖尿病、抗?jié)?、降低血糖等多種生物學(xué)效應(yīng)。
中藥地榆 (Sanguisorba officinalis)具有涼血止血的功效,其中含有地榆皂苷B, E (sanguisorbin B and E),是烏蘇酸的苷。
從積雪草(Centella asiatica)中分離到的積雪草酸:
三、羽扇豆烷型 ????羽扇豆烷三萜類(lèi)E環(huán)為五元碳環(huán),且在E環(huán)19位有異丙基以α構(gòu)型取代,A/B、B/C、C/D及D/E均為反式。
四、木栓烷型 ???木栓烷型由齊墩果烯經(jīng)甲基移位轉(zhuǎn)變而來(lái)。與其他類(lèi)型五環(huán)三萜皂苷相比,最明顯的區(qū)別在于4位只有一個(gè)甲基。 雷公藤酮是失去25甲基的木栓烷型衍生物。
第五節(jié) 理化性質(zhì)
一、性狀及溶解度
1. 三萜皂苷元的性狀及溶解性
三萜皂苷元多有較好晶型,能溶于石油醚、苯、乙醚、氯仿等有機(jī)溶劑,而不溶于水。
2. 三萜皂苷性狀及溶解性
三萜皂苷由于糖分子的引入,使羥基數(shù)目增多,極性加大,不易結(jié)晶,因而皂苷多為無(wú)定形粉末,可溶于水,易溶于熱水,稀醇、熱甲醇、乙醇;幾乎不溶于乙醚、苯等極性小的有機(jī)溶劑。含水丁醇或戊醇對(duì)皂苷的溶解度較好,因此是提取和純化皂苷時(shí)常采用的溶劑。皂苷多數(shù)具有苦而辛辣味,其粉末對(duì)人體黏膜具有強(qiáng)烈刺激性,但甘草皂苷有顯著而強(qiáng)的甜味,對(duì)黏膜刺激性弱。皂苷還具吸濕性。
二 顏色反應(yīng)
1)濃H2SO4-醋酐(Liebermann-burchard) 反應(yīng)
????樣品溶于冰醋酸,加濃硫酸-醋酐(1:20),產(chǎn)生黃→紅→ 紫→ 藍(lán)等顏色變化,最后褪色。
2)三氯化銻或五氯化銻(kahlenberg)反應(yīng)
?????將樣品醇溶液點(diǎn)于濾紙上,噴以20%三氯化銻(或五氯化銻)氯仿溶液(不應(yīng)含乙醇和水)干燥后,60-70 ℃加熱,顯黃色、灰藍(lán)色、灰紫色斑點(diǎn),在紫外燈下顯藍(lán)紫色熒光(甾體皂苷則顯黃色熒光)。
?3)三氯醋酸(Rosen-Heimer)反應(yīng)
???樣品溶液點(diǎn)于濾紙上,噴25%三氯醋酸乙醇溶液,加熱至100℃,顯紅色→紫色斑點(diǎn)。
4)氯仿-濃硫酸(salkawski)反應(yīng)
將樣品溶于氯仿,加入濃硫酸后,在氯仿層呈現(xiàn)紅色或蘭色,硫酸層有綠色熒光出現(xiàn)。
5)冰醋酸-乙酰氯(Tschugaeff) 反應(yīng)
????樣品溶于冰醋酸,加乙酰氯數(shù)滴及氯化鋅結(jié)晶數(shù)粒,稍加熱,則呈現(xiàn)淡紅色或紫紅色。
3. 皂苷的表面活性
皂苷具有表面活性的現(xiàn)象:皂苷水溶液經(jīng)強(qiáng)烈振搖能產(chǎn)生持久性的泡沫,且不因加熱而消失。
皂苷的溶血作用:當(dāng)皂苷水溶液與紅細(xì)胞接觸時(shí),紅細(xì)胞壁上的膽甾醇與皂苷結(jié)合,生成不溶于水的復(fù)合物沉淀,破壞了紅細(xì)胞的正常滲透,使細(xì)胞內(nèi)滲透壓增加而發(fā)生崩解,從而導(dǎo)致溶血現(xiàn)象。
皂苷的水溶液注射進(jìn)入靜脈中,毒性極大,低濃度就能產(chǎn)生溶血作用;
皂苷的水溶液肌肉注射,容易引起組織壞死;
皂苷口服則無(wú)溶血作用,可能與其在腸胃不被吸收有關(guān)。
皂苷叫皂毒素,是就其有溶血作用而言。
溶血指數(shù):指在一定條件下能使血液中紅細(xì)胞完全溶解的最低濃度。如甘草皂苷,溶血指數(shù)1:4000,溶血性能較強(qiáng)。根據(jù)溶血指數(shù),計(jì)算皂苷的含量。如:某藥材浸出液測(cè)得的溶血指數(shù)為1:1M,所用對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)皂苷的溶血指數(shù)為1:100M,則藥材中皂苷的含量為1%。
并不是所有的皂苷都具有溶血作用,皂苷溶血活性還與糖基部分有關(guān)
皂苷溶血活性還與糖部分有關(guān),以單糖鏈皂苷溶血作用明顯,某些雙糖鏈皂苷無(wú)溶血作用,可是經(jīng)過(guò)酶解轉(zhuǎn)為單糖鏈皂苷,就具有溶血作用。
其他成分的溶血作用和抗溶血作用
植物粗提液中有一些其他成分也有溶血作用,如: 某些植物的樹(shù)脂、脂肪酸、揮發(fā)油等也能產(chǎn)生溶血作用;鞣質(zhì)則能凝集血細(xì)胞而抑制溶血。
皂苷的沉淀反應(yīng):皂苷的水溶液可以和一些金屬鹽類(lèi)如鉛鹽、鋇鹽、銅鹽等產(chǎn)生沉淀。
??酸性皂苷(三萜皂苷)的水溶液加入(NH4)2SO4、Pb(Ac)2或其他的中性鹽類(lèi)即生成沉淀。
??中性皂苷(通常指甾體皂苷)的水溶液則加入堿式Pb(Ac)2或Ba(OH)2等堿性鹽類(lèi)才能生成沉淀。
第六節(jié) 提取與分離
一、苷元的提取與分離(一) 提取 1.醇提,提取物直接進(jìn)行分離;2.醇提,有機(jī)溶劑萃取; 3.制備成衍生物再進(jìn)行分離;4.將皂苷進(jìn)行水解,有機(jī)溶劑提??;
(二)分離
硅膠吸附柱層析、:獲得原生苷元的方法1. 兩相酸水解2. 酶水解3. Simth ?degradation
三萜化合物的分離
填料:硅膠(常用)
溶劑系統(tǒng):石油醚-氯仿、苯-乙酸乙酯、氯仿-乙酸乙酯等。常壓、低壓、MPLC、HPLC
二、三萜皂苷的提取與分離
特性:由于糖分子的引入,極性基團(tuán)明顯增多,致使極性增強(qiáng),故具有較大的極性而易溶于醇類(lèi)溶劑、含水醇及水。難溶于弱極性的有機(jī)溶劑。
◆常用的提取方法:用甲醇或乙醇提?。兔训让撝〈驾腿。傇碥?或者 用甲醇或乙醇提?。罂孜綐?shù)脂柱-總皂苷
三萜皂苷的分離
1. 分配柱層析法 ???以硅膠為支持劑,CHCl3-MeOH-H2O,CH2Cl2-MeOH-H2O,EtOAc-EtOH-H2O或水飽和的正丁醇等溶劑系統(tǒng)洗脫。
2. 反相層析法 ? 以反相鍵合相RP-18、RP-8或RP-2為填充劑,常用CH3OH-H2O或乙腈-水為洗脫劑。常用反相填料(RP)是由普通硅膠經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾,鍵合上長(zhǎng)度不同的烴基、形成親油表面而成。
Sephadex ?LH-20是由葡聚糖G-25羥丙基加工而成,屬于分子篩凝膠。
三萜皂苷分離實(shí)例
1.如果某一混合物中含有人參皂苷Rc,Rd和Rg3,請(qǐng)用RP-18進(jìn)行分離,并寫(xiě)出化合物流出的先后順序。
結(jié)論:洗脫的先后順序?yàn)椋篟c>Rd>Rg3
第七節(jié) 結(jié)構(gòu)測(cè)定
1、化學(xué)法
用Liebemman-Burchard反應(yīng)和Molish反應(yīng)鑒定三萜皂苷。
通過(guò)苷鍵裂解,而到小分子的苷元和糖,使結(jié)構(gòu)測(cè)定簡(jiǎn)單化。
苷元結(jié)構(gòu)確定可采用氧化、還原、脫水、甲基或雙鍵轉(zhuǎn)位、乙?;?、甲酯化等化學(xué)反應(yīng)將未知苷元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>已知化合物,然后將其IR、mp、Rf或其它光譜數(shù)據(jù)與已知物數(shù)據(jù)對(duì)照的方法推測(cè)其結(jié)構(gòu)。
二、三萜的波譜特征
1、紫外光譜(UV)
結(jié)論:共軛體系使π π*躍遷向長(zhǎng)波方向移動(dòng)(紅移)。共軛體系越大向長(zhǎng)波方向移動(dòng)移動(dòng)越大。結(jié)構(gòu)中有一個(gè)孤立雙鍵:205-250nm?處有微弱吸收;
麥?zhǔn)现嘏牛?/span>條件:分子中存在一個(gè)不飽和基團(tuán), γ位置的H能夠移動(dòng)。
RDA開(kāi)裂:環(huán)己烯結(jié)構(gòu)類(lèi)型的化合物能發(fā)生RDA開(kāi)裂,一般生成一個(gè)帶正電荷的共軛二烯游離基和一個(gè)中性分子。
小結(jié):第一節(jié) ??????掌握三萜及三萜皂苷的定義 ??
??????第三節(jié) ??????掌握四環(huán)三萜的結(jié)構(gòu)分類(lèi),每種類(lèi)型的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及代表化合物。 ??
??????第四節(jié) ??????掌握五環(huán)三萜的結(jié)構(gòu)分類(lèi),每種類(lèi)型的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及代表化合物。 ?
第五節(jié) ??????掌握三萜類(lèi)化合物的顏色反應(yīng),三萜皂苷的表面活性和溶血作用。
第六節(jié) ??????熟悉三萜類(lèi)化合物提取分離的一般方法。
第七節(jié) ????了解三萜類(lèi)化合物的一般的光譜特征及其在結(jié)構(gòu)鑒定中的應(yīng)用。
思考:1、取兩只試管,各裝1ml遠(yuǎn)志水提液,分別加2ml0.1M的HCl和2ml0.1M NaOH,強(qiáng)烈振搖1min,比較兩只試管的泡沫高度。
2、取兩只試管,各裝1ml麥冬水提液,分別加2ml0.1M的HCl和2ml0.1M NaOH,強(qiáng)烈振搖1min,比較兩只試管的泡沫高度。
3、某植物的水溶液:1.振搖后產(chǎn)生大量泡沫;2. 加入鞣質(zhì)后產(chǎn)生白色沉淀;3.將水該溶液煮沸后再振搖,泡沫顯著減少,表明此植物中含有: ????A 粘液質(zhì) B 皂苷 C 蛋白質(zhì) D 多糖
4、人參總皂苷的酸水解產(chǎn)物進(jìn)行硅膠柱色譜分離,可得到( ?。?/span>
A 20(S)-原人參二醇 ???B 20(S)-原人參三醇 ???C 人參三醇 ???D 人參二醇 ???E 齊墩果酸
思考:1.簡(jiǎn)述熊果酸與齊墩果酸的紅外光譜區(qū)別。
2.簡(jiǎn)述柴胡皂苷a的分子組成,及在提取過(guò)程中為什么要加入少量吡啶。
3.《藥典》人參鑒別方法:取試樣0.5g,加乙醇5ml,振搖5min,濾過(guò)。取濾液少量,置蒸發(fā)皿中蒸干,滴加三氯化銻飽和的氯仿溶液,再蒸干,顯紫色。試解釋?zhuān)c三氯化銻顯色成分是什么,為什么用乙醇提取?
4.簡(jiǎn)述四環(huán)三萜皂苷元結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)。
5.哪些試驗(yàn)常用于檢測(cè)藥材中皂苷的存在?
?
第八章 ?甾體及其苷類(lèi)
一、?甾體概述
母核:環(huán)戊烷駢多氫菲 ????????
取代基:在甾體母核上,大都存在C3羥基,可和糖結(jié)合成苷C10、C13、C17側(cè)鏈大多為β-構(gòu)型。
(2)C3 –OH和C10-CH3(均為β) ????順式:β型
C3-OH(為α)和?C10-CH3(為β) 反式:α型
顏色反應(yīng):甾類(lèi)成分在無(wú)水條件下,用酸處理,能產(chǎn)生各種顏色反應(yīng),與三萜化合物類(lèi)似
1).?Liebermann-burchard反應(yīng):最后顯綠色。
2). Salkowsk反應(yīng) :將樣品溶于氯仿,沿管壁滴加濃硫酸,氯仿層顯血紅色或青色,硫酸層顯綠色熒光。
3). 三氯化銻或五氯化銻反應(yīng)??
4).?Rosenheim 反應(yīng)?????毛地黃毒苷類(lèi):黃色
羥基毛地黃毒苷類(lèi):藍(lán)色
異羥基毛地黃毒苷類(lèi):灰藍(lán)色
二、主要甾體化合物
A)C21甾體化合物(21個(gè)C,分I型和II型,在植物體中除游離存在外,可與糖結(jié)合成苷)
性質(zhì):1)親脂性較強(qiáng) 。 ???????2)顏色反應(yīng) : ?Keller—kiliani 顏色反應(yīng)(含2-去氧糖)。
B)強(qiáng)心苷(植物中有強(qiáng)心作用的甾體苷類(lèi)化合物,但應(yīng)注意強(qiáng)心苷的治療劑量與中毒劑量相距極小。由強(qiáng)心苷元與糖兩部分構(gòu)成。C3位-OH多為β-型,少數(shù)為α-型,?C14位-OH都是β-型,C17位側(cè)鏈大多是β-構(gòu)型,個(gè)別為α-構(gòu)型,α型無(wú)強(qiáng)心作用)
母核:甲型(C17位側(cè)鏈為五元環(huán)以強(qiáng)心甾為母核命名)、乙型(C17位側(cè)鏈為六元環(huán)以海蔥甾為母核命名)
糖部分:2-OH糖及2-去氧糖(多見(jiàn))
連接方式(一般初生苷其末端多為葡萄糖):Ⅰ型: ?苷元-(2,6-去氧糖) -(D-葡萄糖)。 Ⅱ型: ?苷元-(6-去氧糖) -(D-葡萄糖)。?Ⅲ型:苷元-(D-葡萄糖)。
性質(zhì):1)強(qiáng)心苷多為無(wú)色結(jié)晶或無(wú)定形粉末,一般可溶于水、丙酮及醇類(lèi)等極性溶劑
??????2)內(nèi)酯環(huán)的水解:當(dāng)用NaOH或KOH的水溶液處理強(qiáng)心苷,內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂,酸化環(huán),但在強(qiáng)心苷的醇溶液中加NaOH或KOH,內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂,酸化后不能閉環(huán)。?
3)苷鍵的水解A.?溫和酸水解(去氧糖的苷鍵)。B.??強(qiáng)酸水解(2-羥基糖的苷鍵,但由于比較強(qiáng)烈,常引起苷元的脫水)。C. 鹽酸丙酮法(糖分子中C2-OH與C3-OH與丙酮發(fā)生反應(yīng),可得到原來(lái)的苷元和糖的衍生物)。 D.酶水解法(有水解葡萄糖的酶,無(wú)水解2-去氧糖的酶,所以能水解分子中的葡萄糖而保留2-去氧糖)。 E.堿水解法(苷鍵不被堿水解)。
使?;猓?/span>NaHCO3、KHCO3使2-去氧糖上的?;?,而2-羥基糖及苷元上的?;嗖槐凰?。Ca(OH)2、Ba(OH)2使2-去氧糖、2-羥基糖及苷元上的?;猓?/span>
NaOH堿性太強(qiáng),不但使所有酰基水解,還使內(nèi)酯環(huán)開(kāi)裂,故很少使用。) ??
F.顏色反應(yīng)??1)作用于甾體母核的反應(yīng) ???2)作用于不飽和內(nèi)酯環(huán)的反應(yīng)(與活性亞甲基試劑作用而顯色,乙型強(qiáng)心苷無(wú)此類(lèi)反應(yīng))。 3)2-去氧糖產(chǎn)生的反應(yīng)。(雙K反應(yīng),醋酸層漸呈藍(lán)或藍(lán)綠色。只對(duì)游離的2-去氧糖或在反應(yīng)條件下能水解出2-去氧糖的強(qiáng)心苷顯色。但若不顯色,不能說(shuō)明無(wú)2-去氧糖) 。 ????????????????????????????提取分離:1)得原生苷(抑制酶的活性);得次級(jí)苷(利用酶的活性)
??????????2)純化(溶劑法、 鉛鹽法、吸附法)
??????????3)分離(兩相溶劑萃取法、逆流分配法、色譜分離)
生理活性要求:1)含甾體母核(C/D順)。2)C17位側(cè)鏈必須有不飽和內(nèi)酯環(huán),且為b-構(gòu)型,若異構(gòu)化為a-型或開(kāi)環(huán)或不飽和內(nèi)酯環(huán)被氫化或雙鍵位移,強(qiáng)心作用將變得很弱,甚至消失。3)C14位上-OH只有是b-構(gòu)型的才有效。4)甲型強(qiáng)心苷元及其苷的毒性規(guī)律一般為:苷元<單糖苷>二糖苷>三糖苷。
單糖苷的毒性次序為:?葡萄糖苷>甲氧基糖苷>6-去氧糖苷?>2, 6-去氧糖苷
乙型強(qiáng)心苷元及其苷的毒性規(guī)律一般為:苷元>單糖苷>二糖苷
乙型強(qiáng)心苷元的毒性>相應(yīng)的甲型強(qiáng)心苷元
C)甾體皂苷(由螺甾烷類(lèi)化合物與糖結(jié)合的寡糖苷。)
??結(jié)構(gòu)分類(lèi)(依照螺甾烷結(jié)構(gòu)中C25的構(gòu)型和F環(huán)的環(huán)合狀態(tài))
螺甾烷醇類(lèi)(C25為S構(gòu)型)、異螺甾烷醇類(lèi)(C25為R構(gòu)型)、
呋甾烷醇類(lèi)(F環(huán)為開(kāi)鏈衍生物)、變形螺甾烷醇類(lèi)(F環(huán)為五元四氫呋 ?????
性質(zhì):(1)顏色反應(yīng).甾體皂苷與醋酐-濃硫酸的顏色反應(yīng),最后出現(xiàn)綠色;三萜皂苷最后出現(xiàn)紅色。 ?三萜皂苷三氯醋酸加熱到100℃顯色,而甾體皂苷加熱到60℃就顯色。?F環(huán)裂解的雙糖鏈皂苷對(duì)鹽酸二甲氨基苯甲醛(E試劑)能顯紅色,對(duì)茴香醛試劑(簡(jiǎn)稱(chēng)A試劑)顯黃色,而F環(huán)閉環(huán)的單糖鏈皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元,只對(duì)A試劑顯黃色,而對(duì)E試劑不顯色。
(2)能與堿式鉛鹽、鋇鹽形成沉淀。
(3)表面活性及溶血作用??(F環(huán)開(kāi)裂的皂苷往往不具有溶血作用,而且表面活性降低,含有C3位β-OH的甾醇都可與皂苷結(jié)合生成難溶性分子復(fù)合物,三萜皂苷與甾醇形成的分子復(fù)合物不及甾體皂苷的穩(wěn)定。
提取分離:
1)得皂苷(甲醇或乙醇提?。〈驾腿。V分離)
2)得皂苷元(將皂苷水解,然后用低極性溶劑提取皂苷元或先用極性溶劑如乙醇、將皂苷提出,再加酸加熱水解,濾出水解物,然后用低極性溶劑提取皂苷元。)
波譜:IR(在25S型皂苷或皂苷元中,吸收強(qiáng)度B帶>C帶。在25R皂苷或皂苷元中吸收強(qiáng)度則是B帶<C帶?。因此能借以區(qū)別C25位二種立體異構(gòu)體。
思考:1.簡(jiǎn)述三氯醋酸-氯胺T反應(yīng)的操作方法及如何初步區(qū)別洋地黃強(qiáng)心苷的各種苷元。
2.簡(jiǎn)述提取強(qiáng)心苷原生苷的注意事項(xiàng)。
3.毒毛花苷K屬于Ⅰ型強(qiáng)心苷,但其α-去氧糖顯色反應(yīng)與三氯化鐵-冰醋酸試劑陰性;與呫噸氫醇試劑陽(yáng)性。試解釋原因。
4.哪幾類(lèi)試劑可以用于檢測(cè)強(qiáng)心苷的存在?
第九章 ?生物堿
生物堿定義:為天然產(chǎn)的含氮有機(jī)化合物,含負(fù)氧化態(tài)氮原子,大多具有復(fù)雜的氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)。 ????
除外:低分子胺類(lèi)如甲胺、乙胺;氨基酸、氨基糖、肽類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、卟啉類(lèi)、維生素B。
生物堿的分類(lèi)
A)來(lái)源于氨基酸
(1)鳥(niǎo)氨酸:吡咯類(lèi)、吡咯里西啶、托品烷
(2)賴(lài)氨酸:哌啶類(lèi)、吲哚里西啶、喹諾里西啶
(3)鄰苯氨酸:喹啉類(lèi)、丫啶酮類(lèi)
(4)苯丙氨酸/酪氨酸:苯丙胺類(lèi)、 四氫異喹啉類(lèi)、芐基四氫異喹啉類(lèi)、
(5)色氨酸:吲哚、卡波林、半萜吲哚、單帖吲哚
B)來(lái)源于異戊烯
(6)萜類(lèi):?jiǎn)屋?、倍半萜、二萜、三?/span>
(7)甾烷:孕甾烷、環(huán)孕甾烷、膽甾烷
生物堿理化性質(zhì) ?
?A)物理性質(zhì)
一、性狀 ???1.形態(tài):多為結(jié)晶固體,少為粉末。少數(shù)常溫下為液體
2.顏色:多為無(wú)色或白色,少數(shù)含有較長(zhǎng)共軛體系而有色(如小檗堿為黃色、血根堿為紅色)
3.味覺(jué):多具苦味,個(gè)別有甜味(如甜菜堿)
4.揮發(fā)性:少數(shù)小分子、游離狀態(tài)生物堿具有揮發(fā)性和升華性(如咖啡堿具有升華性,麻黃堿能隨水蒸氣蒸餾)?
二、旋光性:多為左旋光性。左旋體比右旋體活性強(qiáng)。條件(PH值、溶劑)改變有的產(chǎn)生變旋現(xiàn)象。?
如:菸堿??????
中性溶液——左旋光性 ???酸性溶液——右旋光性
三、溶解性
(一)脂溶性生物堿??:大多數(shù)游離的脂肪胺、芳香胺、酰胺類(lèi),仲胺和叔胺生物堿的游離堿具親脂性;
(二)水溶性生物堿?
(1)含有季銨、胍基或氮氧化物(氧化苦參堿)的生物堿
(2)生物堿鹽(硝酸士的寧)?
(三)兩性生物堿:具酚羥基、羧基等酸性基團(tuán)的生物堿具酸堿兩性;(含酚羥基的叔胺堿可溶于苛性堿溶液;含羧基的生物堿類(lèi)似于水溶性堿;含內(nèi)酯結(jié)構(gòu)生物堿可溶于熱的苛性堿溶液)?
B)化學(xué)性質(zhì)
堿性(強(qiáng)弱主要取決于分子結(jié)構(gòu)中氮原子的電子云密度,若電子云密度升高,則堿性增強(qiáng),反之堿性下降。)
1.N雜化方式
2.誘導(dǎo)效應(yīng)??氮原子連接供電子基如烷烴時(shí),堿性增強(qiáng);
?氮原子附近有吸電子基時(shí)(:雙鍵),則堿性下降。如:?苯異丙胺>麻黃堿>去甲麻黃堿?。??
氮雜縮醛(酮)生物堿?的?氮原子不處在橋頭,強(qiáng)堿性;氮原子處在橋頭,堿性相對(duì)較弱。?
3.誘導(dǎo)-場(chǎng)效應(yīng): 對(duì)第二個(gè)氮原子產(chǎn)生兩種降低其堿性的作用。
4.共軛效應(yīng)?(?形成p-π共軛,堿性較弱。苯胺型、酰胺型)
5.空間效應(yīng)(氮原子周?chē)娜〈肿虞^大,氮原子難于接受質(zhì)子,堿性降低)
6.氫鍵效應(yīng)(形成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵,可使堿性增強(qiáng)。)
生物堿結(jié)構(gòu)中的堿性基團(tuán)與堿性強(qiáng)弱之間的關(guān)系為:
胍基>季銨堿>脂肪胺和脂雜環(huán)>芳胺和吡啶環(huán)>多氮同環(huán)芳雜環(huán)>酰胺基和吡咯環(huán)。
四、生物堿沉淀反應(yīng)
(1)通常在酸性水溶液中生物堿成鹽狀態(tài)下進(jìn)行;(若在堿性條件下則試劑本身將產(chǎn)生沉淀)
(2)在稀醇或脂溶性溶液中時(shí),含水量>50%;(當(dāng)醇含量>50%時(shí)可使沉淀溶解)
(3)沉淀試劑不易加入多量。(如:過(guò)量的碘化汞鉀可使產(chǎn)生的沉淀溶解)
五、生物堿檢識(shí)(顯色反應(yīng)、紙色譜、色譜檢識(shí)、HPLC)
薄層色譜:極性吸附劑(硅膠和氧化鋁)一般用來(lái)分離和檢識(shí)弱極性和中等極性的生物堿,活性炭等非極性吸附劑常用于分離極性較強(qiáng)的生物堿。
六、生物堿提取分離
A)總生物堿的提取(初步分離:將生物堿粗分為弱堿性生物堿、中強(qiáng)堿性和強(qiáng)堿性生物堿、水溶性生物堿三部分,再根據(jù)結(jié)構(gòu)中是否有酸性基團(tuán)(主要指酚羥基),分為酚性和非酚性?xún)深?lèi)。)
1. 水蒸氣蒸餾法::如麻黃堿及液體生物堿。
2. 升華法:如咖啡堿。
3. 溶劑法:用于大多數(shù)生物堿。主要用于總生物堿提取
(1). 水或酸水提取法(利用生物堿鹽易溶于水)
(2). 醇提取法(游離生物堿及其鹽一般能溶于乙醇和甲醇。)
(3). 有機(jī)溶劑提取法(利用游離生物堿易溶于低極性有機(jī)溶劑進(jìn)行提取。)
?①?提取前需用堿堿化預(yù)處理。?②?只提取親脂性生物堿,親水性生物堿不被提出。
?③?雜質(zhì)少,易于進(jìn)一步純化。?④?毒性大,易燃易爆。
4.利用生物堿特殊功能基不同進(jìn)行分離
(1)、有無(wú)酚羥基——利用酚羥基可溶于NaOH溶液,用NaOH溶液處理與無(wú)酚羥基者分離。
(2)、有無(wú)內(nèi)酯(內(nèi)酰胺)結(jié)構(gòu)——利用內(nèi)酯、內(nèi)酰胺在苛性堿溶液中加熱可開(kāi)環(huán)生成溶于水的羧酸鹽,與無(wú)內(nèi)酯、內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的生物堿分離。?
(3)、制備功能基衍生物——利用仲胺可與亞硝酸生成亞硝基衍生物,或與氯乙酰或氯甲酸乙酯生成相應(yīng)的酯等,與叔胺分離。
生物堿的凈化(1). 離子交換樹(shù)脂法 ?(2). 有機(jī)溶劑萃取法 ?(3). 沉淀法
B)生物堿單體的分離
1)利用生物堿堿性的差異進(jìn)行分離(注意較高的pH的堿性溶液中易于消旋化)
2)利用色譜法進(jìn)行分離得到生物堿單體純品
3)沉淀法:將堿水液用酸調(diào)pH弱酸性,加生物堿的沉淀試劑,使水溶性生物堿與試劑生成不溶于水的復(fù)合物或鹽而析出,濾取沉淀,凈化、分解即得水溶性生物堿。(如用磷鎢酸、硅鎢酸作沉淀劑時(shí),所得的生物堿復(fù)合物沉淀用氫氧化鋇或氫氧化鈣分解。如用重金屬鹽作沉淀劑,則所得的生物堿沉淀物可通硫化氫氣體分解。)
補(bǔ)充部分內(nèi)容:洋金花
洋金花是中藥麻醉藥的主藥,其具有止咳平喘、解痙止痛作用,主要有效成分是生物堿。
檢 識(shí)
這類(lèi)生物堿均能和生物堿的沉淀試劑反應(yīng),生成沉淀。鑒別這些生物堿的化學(xué)反應(yīng)有以下幾種:?
① 氯化汞反應(yīng):?可區(qū)別莨菪堿和東莨菪堿。莨菪堿能和氯化汞的乙醇溶液反應(yīng),生成黃色沉淀,加熱后沉淀轉(zhuǎn)為紅色;而在同樣條件下,東莨菪堿只能生成白色沉淀。這是由于莨菪堿堿性強(qiáng),加熱時(shí)使氯化汞轉(zhuǎn)變?yōu)榇u紅色的氧化汞,而東莨菪堿堿性弱,只能與氯化汞生成白色的分子復(fù)鹽。
② Vitali反應(yīng):?除樟柳堿外,洋金花中的具有莨菪酸結(jié)構(gòu)的生物堿用發(fā)煙硝酸處理進(jìn)行硝化反應(yīng),而后再和苛性堿的醇溶液反應(yīng),發(fā)生雙鍵重排生成具有醌式結(jié)構(gòu)的衍生物,呈現(xiàn)深紫色,最后消失。
③ 過(guò)碘酸乙酰丙酮反應(yīng):?用于鑒別樟柳堿。樟柳堿分子中的羥基莨菪酸具有鄰二羥基結(jié)構(gòu),可被過(guò)碘酸氧化生成甲醛,再在乙酸中與乙酰丙酮反應(yīng),縮合生成黃色的二乙?;谆溥拎?。
七、思考題
1. 何謂生物堿?它有哪些通性?
2. 簡(jiǎn)述生物堿堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,為何芳氮雜環(huán)的堿性比脂氮雜環(huán)的堿性弱?
3. 生物堿的雷氏鹽沉淀反應(yīng)操作條件是什麼?在生物堿提取分離及鑒別時(shí)如何應(yīng)用,應(yīng)注意何問(wèn)題?
4.?生物堿的提取方法有哪些?如果用親脂性有機(jī)溶劑提取生物堿,通常用哪些堿濕潤(rùn)藥材,為什么?何種情況下可用水或酸水濕潤(rùn)藥材?
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