中藥化學

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中藥化學是一門結合中醫藥基本理論和臨床用藥經驗,主要運用化學的理論和方法及其它現代科學理論和技術等研究中藥化學成分的學科。

學科

  主要介紹了中藥成分的一般提取、分離方法,結構測定的一般程序。

提取方法

  研究中藥化學成分時,提取、分離、鑒定是必不可少的三個步驟。首先是把化學成分從藥材中提取出來,其產物含多種成分,即為複雜的混合物,然後經過初步分離純化及進一步分離得到達到一定純度的單體成分,才能進行結構鑒定。   ┌溶劑提取法   │   ├水蒸氣蒸餾法    ·提取方法┼升華法    ├壓榨法   │   └超臨界流體提取法

分離純化方法

  將中藥的提取液經濃縮(或不濃縮)后,較長時間放置,就可析出沉澱,再經重結晶可得單體成分,這是個別現象,如從槐米中提取蘆丁。如果要得到更多的成分,或者要系統地研究一味中藥中的化學成分,則需經過比較複雜的過程,一般是經過初步分離純化,得到某一類型的總成分(混合物),或者得到極性相近的一混合物,再經過進一步分離得到單體成分。分離方法有很多種。   ┌系統溶劑分離法   │   ├兩相溶劑萃取法    ├沉澱法   │   ·分離純化方法┼鹽析法    ├分餾法    ├結晶法   │   └色譜法

中藥化學成分結構測定一般程序和方法

  中藥化學成分特別是有效成分的結構鑒定(測定)是中藥成分研究的重要步驟。如果不能鑒定結構,說明研究中藥化學成分沒有結果,更談不上更進一步的研究,如葯代動力學研究、結構改造等。   ┌中藥化學成分鑒定的方法   │   中藥化學成分結構測定一般程序和方法│   │   └中藥化學成分的鑒定

基本定義

  生物界除生物體必須的含氮化合物,以及低分子胺、胺基糖、核苷酸核酸等外,其他所有的含氮有機化合物均可視為生物鹼

歷史及發展

  國外,最早於1803年由Derosne從鴉片中得到第一個生物鹼那可汀(Narcotine)至今已從生物界分離得到一萬多種生物鹼。我國對生物鹼的記載見於1765年《本草綱目拾遺》中。17世紀初在《白猿經》一書中有從烏頭提煉砂糖毒物箭毒用,該物質應是烏頭鹼(aconitine),這比歐洲科學家早二百年左右。   雖然19世紀初提出不少生物鹼,但當時並未確定結構式,直到19世紀後期,才首次搞清毒芹鹼(coniine)的結構,對於複雜結構生物鹼結構式的確定多在20世紀中期。現在由於分離及測定技術發展較快,一個化合物的結構已用不了多久便可確定。   當前,生物鹼的全合成和半合成工作、構效關係的研究和結構改造工作也發展迅速,如自美登木中提取的具有抗癌活性的極微量生物鹼美登木鹼(maytansine)是結構複雜的含氮大環化合物,目前已有全合成的報道,等等。

分佈和生理活性

  1.分佈   生物鹼主要分佈在高等植物中,低等植物只在蕨類、菌類的個別植物中存在生物鹼,如麥角菌含有的麥角生物鹼。   生物鹼在植物體的各個器官均有存在,但對某一種植物來說,往往是集中在某一器官,如麻黃生物鹼——髓部;防己生物鹼——根部;黃柏生物鹼——樹皮部等等。   生物鹼在植物中的含量差異很大,如金雞納樹皮中生物鹼的含量在1.5%以上。長春花中長春新鹼的含量僅為百萬分之一,美登木中美登木鹼的含量僅為千萬分之二。因此,生物鹼含量達到千分之一以上就算比較高。生物鹼含量的高低、有無還受生長環境、季節等因素的影響,如在歐洲生長的麻黃,麻黃鹼的含量很低,而在我國生長的含量較高,尤其山西大同的麻黃含麻黃鹼可高達1.6%,並且以秋末冬初採收的含量最高。   含生物鹼的植物大多是數種或數十種共存,如長春花已知含70多種生物鹼。由於同一種植物中的生物鹼往往來源同一個前體,因此化學結構往往類似,同科同屬植物中的生物鹼也往往屬於同一結構類型。   2.生理活性   生物鹼大多都有生理活性,是許多中藥的有效成分。如:   嗎啡 ——鎮痛 麻黃鹼——平喘作用   可待因——止咳 小檗鹼——抗菌消炎作用   罌粟鹼——鬆弛平滑肌作用 莨菪鹼——解痙和解有機磷中毒   目前臨床應用的生物鹼有80多種。

生物鹼在植物體內存在形式

  ┌遊離狀態(少數鹼性極弱的)   生物鹼在植物體內存在形式┤鹽的形式(多數)   └其他形式(如苷、酯、N-氧化物)   ┌無機酸(鹽酸硫酸等)   與生物鹼成鹽的酸┤   │ ┌常見的(檸檬酸酒石酸草酸琥珀酸等)   └有機酸┤   └特殊的(烏頭酸、奎寧酸、罌粟酸、藜蘆酸等)   生物鹼苷其非糖母核常見的是甾類、吲哚類、異喹啉類及吡咯里西啶類生物鹼。   酯鹼主要是生物鹼母核上的羥基與有機酸縮合而成,如萜類、莨菪烷類、吲哚類及吡咯里西啶類生物鹼常以酯的形式存在。   近年不斷發現植物中的生物鹼常和它的N-氧化物共存,如苦參鹼氧化苦參鹼等。生物鹼的分類

分類方法

  ┌植物來源——共存同種植物中的生物鹼為一類。   │   │生源途徑——同一個生源途徑的為一類。   │   │氮原子存在雜環母核類型——同一種母核類型為一類。   │   └生源途徑結合母核類型   生物鹼各類型骨架結構   1.吡咯烷類生物鹼 2.莨菪烷類生物鹼 3.哌啶類生物鹼   4.喹啉類生物鹼 5.啶酮類生物鹼 6.喹唑啉類生物鹼   7.咪唑類生物鹼 8.異喹啉類生物鹼 9.吲哚類生物鹼   10.嘌呤黃嘌呤類生物鹼 11.大環類生物鹼 12.萜類生物鹼   13.甾體類生物鹼 14.有機胺類生物鹼

含生物鹼的中藥實例

  ·麻 黃 ·黃 連 ·洋金花   ·烏 頭

苷的含義

  苷類又稱配糖體,生物化學中多稱苷,是由糖與非糖物質結合而成的一類化學成分。在植物體內,各種類型的天然成分都有可能與糖結合成苷,因此苷類在植物界的分佈非常廣泛,尤以高等植物更為普遍。苷類化合物的生理活性多種多樣,如在心血管系統呼吸系統、消化系統神經系統以及抗菌消炎、增強機體免疫功能、抗腫瘤等方面都有不同的活性,是當今研究中藥中不可忽視的一類成分。

苷的理化性質

  苷的理化性質 由於苷的結構是由糖、苷元及苷鍵(包括苷原子)三部分組成,因此苷類的理化性質也是由這三部分引起。其中苷元部分有不同的結構類型,從而使不同類型的苷表現其特有的性質;而糖部分和苷鍵部分則使苷類具有某些相似的性質,也就是說,苷的性質有共性的一方面,也有個性的一方面。本節主要介紹苷的共性,不同類型苷的特性將在有關的章節介紹。

苷的提取和分離

  苷的提取   苷的分離純化   1.溶劑處理法 2.鉛鹽處理法 3.大孔樹脂純化法 4.柱色譜分離法

苯醌、萘醌和菲醌

  醌類是指分子中具有不飽和環二酮結構的一類化合物,在許多中藥中都含有醌類。中藥中所含的醌類化合物按其結構可分為苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌4種類型。   苯醌   苯醌主要包括對苯醌和鄰苯醌兩類。其中鄰苯醌不穩定,故存在於中藥中的苯醌多數為對苯醌的衍生物,天然存在的對苯醌的生物多為黃色結晶,如黃精中的黃精醌。[黃精醌結構]。   萘醌   天然存在的萘醌化合物多數是1.4-二萘醌的衍生物,為橙色或橙紅色結晶,少數呈紫色。如胡桃葉中的胡桃醌[胡桃醌結構],又如紫草中的紫草素[紫草素結構]。   菲醌   天然的菲醌衍生物包括鄰菲醌及對菲醌兩種。   如中藥丹參中所含有的丹參醌類成分,具有增加冠脈流量的作用。

蒽醌類化合物的結構類型和分類

  單蒽核類   1.蒽醌及其苷類 2.氧化蒽酚衍生物   3.蒽酚或蒽酮衍生物 4.C-糖基蒽衍生物   雙蒽核類   1.二蒽酮類 2.二蒽醌類   3.去氫二蒽酮類 4.日照蒽酮類   5.中位萘駢二蒽酮類蒽醌類化合物的結構測定

蒽醌類化合物的結構測定

  蒽醌衍生物的結構測定,一般是在進行Bornträger反應乙酸鎂反應初步確定為蒽醌化合物之後,再進行必要的化學試驗,常用的化學試驗方法有:   1.鋅粉乾餾 2.氧化反應 3.甲基化反應 4.乙酰化反應   波譜分析   1.紫外光譜 2.紅外光譜 3.1H-NMR 4.13C-NMR 5.質譜

含蒽醌中藥實例

  大黃   大黃為重要中藥之一,具通里攻下、清熱解毒、活血通瘀等各種功能。其化學成分較複雜,有遊離羥基蒽醌、蒽苷、苷及鞣苷等,其中以蒽苷含量為最高,還有少量土大黃苷。通常認為含有土大黃苷的大黃質次。此外,還含樹脂類物質、碳水化合物及有機酸等多類成分。   大黃中遊離羥基蒽醌類成分的分離過程如下:

香豆素

  香豆素是具有苯駢α-吡喃酮母核的一類天然化合物的總稱,在結構上可以看成是順鄰羥基桂皮酸失水而成的內酯。   香豆素、木脂素木質素在植物體內都是由酪氨酸衍生而來的具有C6-C3基本骨架的化學成分。   香豆素類廣泛存在於植物界,只有少數來自動物和微生物,是許多中藥的有效成分,具有各方面的生理活性

結構與分類

  香豆素類按結構可分為以下幾類:   簡單香豆素類   僅在苯核上具有取代基的香豆素,一般稱為簡單香豆素類。這一類香豆素多數在C7位上有含氧基團的存在,7-羥基香豆素(傘形花內酯)可以認為是香豆素類成分的母體,其他如在C5、C6、C8位上也會有含氧基團取代。異戊烯基除接在氧上,還可直接接在C6和C8位的苯環碳上。[簡單香豆素類簡表]   呋喃香豆素類   呋喃香豆素結構中的呋喃環往往是由香豆素苯核上所存在的異戊烯基與其鄰位的酚羥基環合而成,成環後有時可因降解而失去3個C原子,呋喃香豆素又分為線型和角型兩種類型,線型分子是由C6-異戊烯基與C7-羥基環合而成即6,7-呋喃香豆素),3個環是處於一直線上的;角形分子是由C8-異戊烯基與C7-羥基成環(即7,8-呋喃香豆素),三個環處在一折線上。[6,7-呋喃香豆素類簡表][7,8-呋喃香豆素類簡表]   吡喃香豆素類   同呋喃香豆素類似,也分成直型(6,7-吡喃香豆素)和角型(7,8-吡喃香豆素)兩種類型,此外也發現有5,6-吡喃香豆素和雙吡喃香豆素的存在。   [6,7-吡喃香豆素類簡表(線型)][7,8-吡喃香豆素類簡表(角型)]   異香豆素類   異香豆素是香豆素的異物體,在植物體中存在的多數是二氫香豆素的衍生物。   雙香豆素   雙香豆素類是香豆素的二聚體,如雙七葉內酯。還有的是香豆素的三聚體。   其他香豆素類   指在香豆素的α-吡喃酮環上具有取代基的一類香豆素,取代基接在C3或C4位置上,常見有苯基、羥基、異戊烯基等基因

理化性質

  性狀   遊離香豆素:為固體,有晶形,有一定熔點,多具有芳香氣味。   分子量小的香豆素:有揮發性,能隨水蒸氣蒸出,並能升華。   香豆素苷:多數無香味和揮發性,也不能升華。   溶解   遊離香豆素:能溶於沸水,易溶於甲醇乙醇氯仿乙醚等溶劑,可溶於石油醚。   香豆素苷類:能溶於水、甲醇、乙醇,而難溶於乙醚、苯等極性小的有機溶劑。   內酯的性質   香豆素分子中具有α、β-不飽和內酯的結構,具有內酯化合物的通性,故在稀鹼液的作用下,香豆素內酯環可被水解開環,生成順鄰羥基桂皮酸鹽,該鹽不穩定,一經酸化即閉環成為原來的內酯結構,該性質可用於提取分離。   但如果與鹼液長時間加熱,水解產物順鄰羥桂皮酸衍生物則轉變為反鄰羥基桂皮酸的衍生物,再經酸化也不再發生內酯化閉環反應。故提取時要注意鹼的濃度與作用時間。[反應式]   環合反應   香豆素分子中若酚羥基的鄰位有不飽和側鏈(如異戊烯基)時,常能相互作用環合成含氧的雜環結構,生成呋喃或吡喃香豆素類。   加成反應   香豆素分子中的雙鍵可分為C3-C4間雙鍵、呋喃或吡喃環中雙鍵及側鏈雙鍵等不同情況。在控制條件下,一般以側鏈上的雙鍵先行氫化,然後是呋喃或吡喃環上的雙鍵,最後才是C3-C4雙鍵加氫。    氧化反應   用於香豆素的氧化劑常見的有高錳酸鉀鉻酸臭氧過氧化氫硝酸、過碘酸等,由於氧化能力不同,香豆素被不同氧化劑所氧化的產物也不同。   1.高錳酸鉀 苯環上無羥基取代的香豆素比較穩定,不易氧化。如用高錳酸鉀進行氧化,可使C3-C4雙鍵斷裂生成水楊酸的衍生物;若高錳酸鉀作用於被飽和的二氫香豆素,則因C3-C4間無雙鍵而不易氧化斷裂,結果氧化反應發生在香豆素的苯環上,生成丁二酸。   具有烴基側鏈的香豆素,可以先行氫化再用高錳酸鉀氧化,產物除丁二酸外,還可獲得具有側鏈結構的羧酸。   2.鉻酸 鉻酸作為氧化劑較為溫和,一般只氧化側鏈或氧化苯環轉變為醌的衍生物,它並不影響α-吡喃酮環。如上例蛇床子素用鉻酸氧化時,只作用於側鏈雙鍵而氧化成羧酸。    3.臭氧 臭氧先作用於香豆素的側鏈雙鍵,然後是呋喃或吡喃環上的雙鍵,最後在劇烈條件下才能作用在α-吡喃酮環上的雙鍵。呋喃或吡喃香豆素在控制條件下被臭氧氧化的產物都是甲酰香豆素,其中線型結構的甲酰基在C6位上,角型結構的甲酰基在C8位上。若進一步氧化時,α-吡喃酮環也XX而生成二元醛衍生物。   4.過氧化氫 呋喃香豆素類呋喃環上C2'和C3'未被取代時,用鹼性過氧化氫氧化,可生成2,3-呋喃二羧

提取分離

  遊離香豆素多具有親脂性,而香豆素苷類因極性XX而具親水性,由此可選擇合適的溶劑進行提取。常用的提取分離方法有:   系統溶劑法   香豆素類成分的極性不同,各種溶劑都有提出該成分的可能,當利用極性由小到大的溶劑順次萃取時,各萃取液濃縮后都有可能獲得結晶,再結合其他分離方法進行分離。[未知結構的香豆素類化合物提取流程]   鹼溶酸沉   香豆素類多呈中性或弱酸性,在提取時常有雜質伴隨,分離這些雜質可以利用香豆素內酯的性質,即香豆素可被熱的稀鹼液所皂化溶解,加酸酸化后可降低在水中的溶解度,可析出沉澱或被乙醚溶解而與雜質分離。[流程]   利用此法時要注意某些對酸鹼敏感以及在鹼液中分解、在酸液中難於環合的香豆素類成分均不可用本法。   水蒸汽蒸餾法   小分子的香豆素因具有揮發性,可用水蒸汽蒸餾法進行提取,提取液經適當濃縮后可析出香豆素結晶。本法提取方法簡便,純度也較高。   色譜分離法   結構相近的香豆素化合物,常借助色譜法進行分離。柱色譜分離中多採用硅膠、中性或酸性氧化鋁吸附劑,但慎用鹼性氧化鋁,否則會使香豆素結構發生變化。香豆素苷分離還可用活性炭硅藻土混合物進行分離,此外還可選用纖維素葡聚糖凝膠及製備液相進行分離。

檢識方法

  熒光   香豆素母體本身無熒光,而羥基香豆素在紫外燈下大多能顯出藍色熒光,在鹼溶液中熒光大都增強,可以辨認。   香豆素類熒光的有無或強弱與分子中取代基的種類和位置有一定的關係,但熒光與結構之間的關係尚不太清楚   顯色反應   香豆素分子中某些基團所給出的顏色反應可為鑒別香豆素類提供一定的參考。   1.異羥肟酸鐵反應   這是由香豆素的內酯結構所發生的顯色反應,在鹼性條件下,內酯開環,與鹽酸羥胺中的羥基縮合生成異羥肟酸,然後在酸性條件下再與三價鐵鹽絡合而顯紅色。   2.酚羥基反應   具有酚羥基取代的香豆素類在水溶液中可與氯化試劑絡合而產生不同的顏色,可以判斷羥基的有無。   重氮化試劑也可用於酚羥基的檢查,若酚羥基的鄰對位無取代時,可與重氮化試劑生成紅色至紫紅色的偶氮染料。   3.Gibb's反應   Gibb's試劑為2,6-二氯(溴)苯醌氯亞胺,它在弱鹼性(pH9.4)條件下可與酚羥基對位的活潑氫縮合,生成藍色的化合物。   該反應可判斷香豆素分子中C6位是否有取代基存在。由於香豆素分子在鹼性條件下內酯環被水解后所生成的酚羥基,如果其對位(即C6位)無取代基存在,可與Gibb's試劑反應產生藍色。若C6位有取代,則Gibb's反應為負反應。   4.Emerson反應   與Gibb's反應一樣,Emerson反應也是用以判斷酚羥基對位有無取代的,在香豆素中用以判斷C6位有無取代基存在。   Emerson試劑由4-氨基安替比林和鐵氰化鉀所組成,與酚羥基對位的活潑氫反應生成紅色。   色譜檢識   1.紙色譜   由於香豆素分子中多含有酚羥基顯弱酸性,故其在進行紙色譜時,在鹼性溶劑系統中的Rf值相對較大,在中性溶劑系統中則易產生拖尾現象。   常用的溶劑系統為含水有機溶劑系統,色譜后的濾紙可先在紫外燈下觀察香豆素特有的熒光,再噴以10%氫氧化鉀醇溶液或20%SbCl3氯仿溶液顯色。   2.薄層色譜   香豆素化合物多具有酚羥基結構,在薄層色譜中多選硅膠作吸附劑,並用一定pH的緩衝溶液處理,可以得到較好的分離效果。酸性氧化鋁也可選作吸附劑用。展開后的斑點除在紫外燈下觀察熒光外,還可噴三氯化銻等顯色劑

結構測定

  紫外光譜(UV)   未取代的香豆素可在λmax274nm(logε4.03)和311nm(logε3.72)有兩個吸收峰,分別為苯環和α-吡喃酮結構所引起。取代基的導入常引起吸收峰位置的變化。一般烷基取代影響很小,而羥基導入常使吸收峰紅移。其峰位常隨測試溶液的酸鹼性而變化。   紅外光譜(IR)   香豆素類成分屬於苯駢α-吡喃酮,因此在紅外光譜中應有α-吡喃酮的吸收峰1745~1715cm-1及芳環共軛雙鍵的吸收峰1645~1625cm-1特徵,如果有羥基取代,還可有3600~3200cm-1的羥基特徵吸收峰,另外還可見到C=C的骨架振動。   核磁共振   1.氫譜(1H-NMR)   香豆素的環上質子由於受內酯環中羰基的吸電子共軛效應影響,可使H3、H6、H8的信號出現在較高磁場,而H4、H5、H7等質子信號出現在較低磁場。C3、C4未取代的香豆素,其H3和H4信號分別以雙重峰出現在δ6.1~6.3ppm和δ7.6~8.1ppm處(J=7~9Hz)。 [香豆素類化合物的NMR信號]   2.碳譜(C13-NMR)   香豆素母核9個碳原子的化學位移如下:   碳原子C2C3C4C5C6C7C8C9C10   δ(×10-6)160.4116.4143.6128.1124.4131.8116.4153.9118.8   由表所見,C2屬羰基碳,處於最低場,一般在159~162ppm;C9由於受吡喃環中氧原子的影響,化學位移也處於較低的磁場範圍,一般在149~155ppm,取代基的存在對香豆素母核C原子的化學位移產生較大影響。當成苷時,香豆素的α-碳原子向高場位移,而β-碳向低場位移。   質譜(MS)   香豆素類化合物的基本質譜特徵是連續失去CO,而形成[M-CO]+及[M-2CO]+的碎片峰,其基本碎片受取代基影響,與取代基種類與數目有關。   1.簡單香豆素 香豆素母核有強的分子離子峰,基峰是[M-CO]+的苯駢呋喃離子。由於環中還含有氧,它還可失去1分子CO,形成[M-2CO]+峰,並再進一步失去氫而形成m/z89峰。   2.呋喃香豆素 與簡單香豆素的質譜特徵相類似,呋喃香豆素也先失去CO,形成苯駢呋喃離子,再繼續失去CO。   3.吡喃香豆素 這類香豆素由於分子中具有偕二甲基結構,可先失去甲基,再失去CO

含香豆素中藥實例

  秦皮 秦皮為常用中藥,具有清熱燥濕清肝明目、止痢等功效,用於痢疾泄瀉赤白帶下目赤腫痛等症。其有效成分為香豆素類,其中七葉內酯和七葉苷是抗痢疾桿菌的有效成分。由於主含香豆素,對藥用秦皮的鑒別,除形態鑒別外,其水浸出液在紫外燈下特有的藍色熒光也是重要的鑒別依據。[七葉內酯和七葉苷的提取分離方法]   白芷 白芷具有散風除濕、通竅止痛消腫排膿之功效,用於感冒頭痛鼻塞瘡瘍腫痛等症。主要含有香豆素和揮髮油,多為呋喃香豆素,能代表療效的主要有氧化前胡內酯、川白芷內酯、當歸白芷內酯等。   前胡 前胡具有散風、清熱、降氣化痰功效,用於風熱咳嗽痰多等症,主要含有香豆素類成分,還含有少量皂苷、四環三萜及揮髮油等。已從白花前胡中分離的香豆素有20多種,大多為7,8-二氫吡喃香豆素,少數為呋喃香豆素及簡單香豆素。從紫花前胡中已分離到10多種香豆素,多為直型二氫吡喃或呋喃香豆素,還有其葡萄糖雙糖苷類。   獨活 獨活具有祛風除濕、通痹止痛之功效,用於風寒濕痹、腰膝疼痛等症。其主要成分為香豆素類,其中蛇床子內酯為主要成分,此外還有多種呋喃香豆素化合物。   黃芩   黃芩中含多種黃酮類成分,含量最高的為黃芩苷,苷元為黃芩素(5,6,7-三OH黃酮),黃芩苷是5,6二OH,7-O-葡萄糖醛酸黃酮苷,除有遇FeCl3顯色等反應外,較特殊的有幾乎不溶水、酸水,難溶於MeOH等,因為是葡萄糖醛酸的苷,所以很難被酸水解。可被黃芩酶催化水解,生成的苷元黃芩素分子中具有鄰三酚羥基,易被氧化轉為醌類衍生物而顯綠色,這是保存炮製不當的黃芩能夠變綠色的原因,黃芩變綠后,有效成分受到破壞,質量隨之降低。黃芩苷的鈉鹽、鉀鹽易溶水。   [黃芩中的某些黃酮類化合物][黃芩苷的提取流程]   黃芩苷雖然幾乎不溶水,但在植物體內是以鹽的形式存在,可溶水,所以黃芩藥材粗粉加水煮可把黃芩苷(以黃芩苷鹽的形式)提取出來,當向溶液中加HCL調pH1~2時,黃芩苷鹽解離,生成的黃芩苷幾乎不溶於酸水,而析出沉澱。再將此沉澱懸浮於水中,滴加40%NaOH,黃芩苷又成鈉鹽,而溶解。此時應注意NaOH不可過量,否則,再加入等量乙醇時會呈現膠凍狀,不易過濾。繼續往稀醇溶液中加HCl調pH1-2,黃芩苷納鹽又被解離,難溶於稀醇而析出沉澱,此沉澱經水、50%乙醇、95%乙醇洗滌可得較純的黃芩苷,再經甲醇多次結晶,可得純度更高的黃芩苷。   黃酮 含義及存在形式    經典的含義:基本母核為2-苯基色原酮的一類化合物,稱為黃酮類化合物。當時,由於此類化合物為黃色,4位具有酮式羰基,故稱黃酮類化合物。   現代的含義:凡兩個苯環(A環、B環)通過三碳鏈相互聯結而成的一類成分稱為黃酮類化合物。此含義中包含的化合物有黃色的,也有淡黃色的、白色的。化學結構中有酮式羰基,也有無羰基的,苯環在2位的及苯環在3位的等等。從下面的分類中可看出。當然黃色的黃酮類化合物占絕大多數。   黃酮類化合物廣泛存在於植物中,不少的常用中藥中主要含有此類成分。大多與糖結合成苷(稱為黃酮苷類),有的與葡萄糖醛酸結合成苷,如中藥黃芩中的黃芩苷;有的以遊離形式存在,即未與糖結合,稱為遊離黃酮或黃酮苷元,同一中藥中可能同時存在遊離黃酮及其苷,如中藥黃芩中含有黃芩苷元(黃芩黃素5、6、7-三OH黃酮)也含有黃芩苷(5、6-二OH,7-O葡萄糖醛酸黃酮苷)。   黃酮類化合物的取代基有羥基、甲氧基、甲基、亞甲二氧基(-O-CH2-O-)異戊烯基等。   黃酮苷類可有單糖苷、雙糖苷和叄糖苷。有的結構更為複雜,也有以碳苷形式存在,如中藥葛根中的葛根素、從銀杏葉中得到的桂皮酰衍生物,如山柰素-3-鼠李糖-2-(6-對羥基-反式-桂皮酰)-葡萄糖苷。(山柰素為3、5、7、4』-四OH黃酮)等。   分類   根據A環與B環中間三碳鏈的氧化程度(C3位是否有OH,C4位是否有C=O,C2與C3是否為雙鍵等),B環聯接位置(2或3位)以及C環是否構成環狀結構等特點,可將黃酮類化合物分很多小類。   黃酮類化合物苷元的主要結構類型   黃酮二氫查耳酮   黃酮醇花色素   二氫黃酮黃烷-3-醇   二氫黃酮醇黃烷-3,4-二醇   異黃酮雙苯吡酮(酮)   二氫異黃酮   噢(橙酮)   查耳酮    黃酮類化合物的性狀   形態   黃酮類化合物多為結晶性固體,少數(如黃酮苷類)為無定形粉末。   顏色   一般說來,黃酮、黃酮醇及其苷類多呈灰黃色至黃色,查耳酮為黃至橙黃色,而二氫黃酮、二氫黃酮醇、異黃酮類,因在分子結構中不存在交叉共軛體系,故不呈黃色,幾乎為無色。如在黃酮、黃酮醇分子中,尤其在7-位或4′-位引入—OH及—OCH3等供電子基后,產生ρ-π共軛,促進電子重排,使共軛系統延長,化合物顏色加深。但—OH、—OCH3引入分子結構中其他位置,則對顏色影響較小。   [黃酮、黃酮醇分子的結構互變]   如果C2、C3間的雙鍵被氫化,則交叉共軛體系和加合關係中斷,故二氫黃酮和二氫黃酮醇幾乎無色。異黃酮共軛很少,僅顯微黃色。   花色素所顯的顏色,隨pH不同而改變,一般pH8.5顯藍色,pH不同可能促進結構產生可逆變化。   旋光性   二氫黃酮、二氫黃酮醇、黃烷醇、二氫異黃酮及其衍生物、紫檀素、魚藤酮由於分子內含有不對稱碳原子,因此具有旋光性。其餘黃酮苷元,無旋光性。黃酮苷類由於在結構中引入了糖的分子,故均有旋光性,且多為左旋。   酸鹼性   黃酮類化合物因分子中具有酚羥基,故顯酸性,可溶於鹼性水溶液、吡啶中。其酸性強弱與酚羥基數目的多少和位置有關。例如黃酮的酚羥基酸性由強到弱順序是:   7,4′-=OH>7-或4′-OH>一般酚羥基>5-OH   7-和4′-位有酚羥基者,在ρ-π共軛效應的影響下,使酸性增強而溶於碳酸氫鈉水溶液。7-或4′-位上有酚羥基者,只溶於碳酸鈉水溶液,不溶於碳酸氫鈉水溶液。具有一般酚羥基者只溶於氫氧化鈉水溶液。僅有5-位酚羥基者,因可與C4=O形成分子內氫鍵,故酸性最弱,因此,可用pH梯度法來分離黃酮類化合物。   黃酮類化合物分子中γ-吡喃酮環上的1-位氧原子,因有未共用電子對,故表現出微弱的鹼性(全甲基化的多羥基黃酮類化合物鹼性較強),可與強無機酸,如濃硫酸、鹽酸等生成鹽,該鹽極不穩定,加水后即分解。   黃酮類化合物溶於濃硫酸中生成的鹽,常常表現出特殊的顏色,可用於鑒別被試成分所屬的類型。   溶解性    黃酮類化合物的溶解度因結構不同而有很大差異。   1.一般黃酮苷元難溶或不溶於水,易溶於甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有機溶劑及稀鹼液中。其中黃酮、黃酮醇、查耳酮等為平面型分子,因堆砌緊密,分子間引力較大,故難溶於水。而二氫黃酮及二氫黃酮醇等,因系非平面型分子[如圖],故排列不緊密,分子間引力降低,有利於水分子XX,因而在水中溶解度稍大。   異黃酮類化合物親水性比平面性分子增加。花色素類親水性較強,雖然它們也屬於平面型結構,但因以離子形式存在,具有鹽的通性,故水溶性較大。   2.黃酮類化合物多是多羥基化合物,一般不溶於石油醚中,故可與親脂性雜質分開。   3.黃酮類化合物的羥基被糖苷化后,水溶性增加,脂溶性降低,一般易溶於熱水、甲醇、乙醇、吡啶及稀鹼溶液中,而難溶於苯、乙醚、氯仿、石油醚等有機溶劑中。   苷分子中糖基的數目多少和結合的位置,對溶解度亦有一定的影響。一般多糖苷比單糖苷水溶性大;3-羥基苷比相應的7-羥基苷水溶性大。   黃酮類成分的提取和分離   提取方法   黃酮類化合物的提取,主要是根據被提取物的性質及伴存的雜質來選擇適合的提取溶劑,苷類和極性較大的苷元,一般可用乙酸乙酯丙酮、乙醇、甲醇、水或某些極性較大的混合溶劑[例如甲醇-水(1:1)]進行提取。大多的苷元宜用極性較小的溶劑,如乙醚、氯仿、乙酸乙酯等來提取,多甲氧基黃酮類苷元,甚至可用苯來提取   乙醇或甲醇提取   乙醇或甲醇是最常用的黃酮類化合物提取溶劑,高濃度的醇(如90%~95%)適宜於提取苷元。60%左右濃度的醇適宜於提取苷類。提取的次數一般是2~4次,可用加熱抽提法或冷浸法。如銀杏黃酮苷可用65%乙醇迴流提取   熱水提取法   熱水僅限於提取苷類,例如自槐花米中提取蘆丁。由於熱水提取出的雜質較多,故不常使用。   鹼性水或鹼性稀醇提取   由於黃酮類成分大多具有酚羥基,因此可用鹼性水或鹼性稀醇(如50%的乙醇)浸出,浸出液經酸化后可析出黃酮類化合物。稀氫氧化鈉水溶液浸出能力較大,但浸出雜質較多,如將其浸出液酸化,迅速濾去(如在半小時內濾去)先析出沉澱物(多半是雜質),濾液中再析出的沉澱物可能是較純的黃酮類化合物。[石灰水的優點][石灰水的缺點]5%氫氧化鈉稀乙醇液浸出效果好,但浸出液酸化后,析出的黃酮類化合物在稀醇中有一定的溶解度,降低了產品收得率。用鹼性溶劑提取時,所用的鹼濃度不宜過高,以免在強鹼下加熱時破壞黃酮類化合物母核。當有鄰二酚羥基時,可加硼酸保護。   系統溶劑提取法  用極性由小到大的溶劑依次提取。例如先用石油醚或己烷脫脂,然後用苯提取多甲氧基黃酮或含異戊烯基、甲基的黃酮。氯仿、乙醚、乙酸乙酯可以提取出大多數遊離的黃酮類化合物。丙酮、乙醇、甲醇、甲醇-水(1:1)可以提取出多羥基黃酮、雙黃酮、查耳酮、噢哢類化合物。稀醇、沸水可以提取出苷類,1%HCl可以提取出花色素類等   分離方法   溶劑萃取法   此法是初步分離方法,主要將苷元、苷進行分離。較常用的操作是乙醇提取物中加適量水后,依次用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、水飽和正丁醇萃取,石油醚中可能無黃酮或僅有多甲氧基黃酮,乙醚中為部分遊離黃酮,乙酸乙酯中可能有多羥基黃酮及黃酮單糖苷,正丁醇中有二個糖以上的黃酮苷。   聚酰胺吸附法   黃酮類化合物大多具有酚羥基,可被聚酰胺吸附,而與不含酚羥基的成分分離。   中藥粗粉   │   ↓70%~80%乙醇提取   乙醇提取液   │   │減壓回收乙醇,放置   ┌──────────┴──────────┐   ↓ ↓   不溶物 溶液   (樹脂等親脂雜質。 │通過聚酰胺柱,依次用水、   可能有遊離黃酮類化合物) │95%乙醇洗脫   ┌──────┴──────┐   ↓ ↓    95%乙醇洗脫液 水洗脫液   │ (糖類等親水性雜質)   ↓減壓回收乙醇至干   總黃酮   不溶物中如含有遊離黃酮類化合物,可用下述方法處理:①利用鹼溶解酸沉澱法。②以石油醚冷洗,除去親脂性雜質,再用苯等有機溶劑溶解,通過硅膠柱除去極性大的雜質,柱體用苯洗脫,所得苯液減壓濃縮,即得遊離的黃酮類化合物。   鉛鹽法   此法過去曾用於研究,目前已很少採用。一般是在乙醇或甲醇溶液中依次加入適量中性醋酸鉛、鹼式醋酸鉛水液,分別使具有鄰二酚羥基成分(包括黃酮)及含羥基成分,具有一般酚羥基的成分分離,再分別將鉛鹽沉澱懸浮於醇中,脫鉛后得到成分。   硼酸鉻合法   有鄰二酚羥基的黃酮類化合物可與硼酸絡合,生成物易溶於水,借此可與無鄰二酚羥基的黃酮類化合物相互分離。   pH梯度萃取法   pH梯度萃取法適合於酸性強弱不同的遊離的黃酮類化合物的分離,將混合物溶於有機溶劑(如乙醚)中,依次用5%NaHCO3(萃取出7,4′-二羥基黃酮)、5%Na2CO3(萃取出7-或4′-羥基黃酮)、0.2%NaOH(萃取出具一般酚羥基黃酮)、4%NaOH(萃取出5-羥基黃酮)萃取而使之分離。   大孔樹脂法   此法可用於總黃酮的純化,如將水溶液通過大孔樹脂柱,先用水洗,再用不同濃度的乙醇分別洗脫,在某種濃度的乙醇洗脫液中含有黃酮類。如將銀杏葉提取液通過一種大孔樹脂,用水洗,再用25%乙醇洗脫、70%乙醇洗脫,在70%乙醇洗脫液中有銀杏總黃酮。   柱色譜法及液滴逆流色譜法   包括硅膠、聚酰胺、葡聚糖凝膠(SephadexLH-20)、C18填料、氧化鋁等。其中氧化鋁極少用。柱色譜法是分離單體的有效方法,根據填料粒度,可採用常壓色譜、低壓、中壓色譜以及高效(高壓液相色譜法。   液滴逆流色譜法(DCCC)一般多用於苷等極性成分分離。   含黃酮類化合物中藥實例   槐花米   槐花米簡稱槐米,所含主要成分為蘆丁,又稱為芸香苷,即槲皮素3-O-芸香糖苷,槲皮素為5,7,3′,4′-四OH黃酮。   蘆丁溶解度在冷水中1:10000,沸水中1:200,沸乙醇中1:60,沸甲醇中1:7,可溶於乙醇、吡啶、甲酰胺、甘油、丙酮、冰乙酸、乙酸乙酯中,不溶於苯、乙醚、氯仿、石油醚。   蘆丁分子中具有較多酚羥基,顯弱酸性,易溶於鹼液中,酸化后又析出,因此可以用鹼溶酸沉的方法提取蘆丁。   蘆丁分子中因含有鄰二酚羥基,性質不太穩定;暴露在空氣中能緩緩氧化變為暗褐色,在鹼性條件下更容易被氧化分解。硼酸鹽能與鄰二酚羥基結合,達到保護的目的,故在鹼性溶液中加熱提取蘆丁時,往往加入少量硼砂。有7-OH、4′-OH,酸性強,可用於提取。蘆丁可溶於沸水(1:200),微溶於冷水(1:10000)此性質可用於提取與精製。   蘆丁的提取方法,此法簡稱鹼提酸沉法,可用於生產。需注意的是鹼提時,鹼性一定不可太強(pH8~9),如pH太高,則結構有可能降解,而使收率降低,甚至結構完全破壞。   蘆丁的另一種提取方法是沸水提取法,即取槐米粗粉加10倍熱水煮沸20~30分鐘,過濾,再加水煮1~2次,合併幾次煮提液,冷卻放置數小時后即可析出蘆丁粗品,過濾,用水重結晶一次,可得水精製品蘆丁,再用甲醇重結晶一次,可得純度更高的蘆丁。   黃芩   黃芩中含多種黃酮類成分,含量最高的為黃芩苷,苷元為黃芩素(5,6,7-三OH黃酮),黃芩苷是5,6二OH,7-O-葡萄糖醛酸黃酮苷,除有遇FeCl3顯色等反應外,較特殊的有幾乎不溶水、酸水,難溶於MeOH等,因為是葡萄糖醛酸的苷,所以很難被酸水解。可被黃芩酶催化水解,生成的苷元黃芩素分子中具有鄰三酚羥基,易被氧化轉為醌類衍生物而顯綠色,這是保存或炮製不當的黃芩能夠變綠色的原因,黃芩變綠后,有效成分受到破壞,質量隨之降低。黃芩苷的鈉鹽、鉀鹽易溶水。   [黃芩中的某些黃酮類化合物][黃芩苷的提取流程]   黃芩苷雖然幾乎不溶水,但在植物體內是以鹽的形式存在,可溶水,所以黃芩藥材粗粉加水煮可把黃芩苷(以黃芩苷鹽的形式)提取出來,當向溶液中加HCL調pH1~2時,黃芩苷鹽解離,生成的黃芩苷幾乎不溶於酸水,而析出沉澱。再將此沉澱懸浮於水中,滴加40%NaOH,黃芩苷又成鈉鹽,而溶解。此時應注意NaOH不可過量,否則,再加入等量乙醇時會呈現膠凍狀,不易過濾。繼續往稀醇溶液中加HCl調pH1-2,黃芩苷納鹽又被解離,難溶於稀醇而析出沉澱,此沉澱經水、50%乙醇、95%乙醇洗滌可得較純的黃芩苷,再經甲醇多次結晶,可得純度更高的黃芩苷

圖書信息一

  書 名: 中藥化學

  作 者:王崢濤   出版社: 上海科學技術出版社   出版時間: 2009年09月   ISBN: 9787532393695   開本: 16開   定價: 32.00 元

圖書信息二

基本信息

  書名:中藥化學   出版社:中國中醫藥出版社   出版時間:2010年5月第六次印刷   ISBN:9787505738644

內容簡介

  《中藥化學(供中藥類、藥學類專業用)》講述了:中醫教材是培養中醫人才和傳授醫學知識的重要工具,高質量的教材是提高中醫藥院校教學質量的關鍵之一。根據

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