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考博-中药化学


第一章 绪论
第一节 中药化学的研究对象和任务
中药化学是一门结合中医药基本理论和临床用药就经验, 主要运用化学的理论和方法及 其它现代科学理论和技术等研究中药化学成分的学科。 中药化学的研究对象是中药防治疾病的物质基础——中药化学成分。 具体地说, 中药化 学主要是研究中药中具有生物活性或能起防病治病作用的化学成分,即有效成分的化学结 构、理化性质、提取、分离、检识、结构鉴定或确定、生物合成途径和必要的化学结构的修 饰或改造,以及有效成分的结构与中药药效之间的关系等等。 中药化学成分或有效成分的研究, 应注意中药药性理论和临床应用的特点, 注重解决中 医药学自身的问题,为中医药现代化服务,它既不同于一般含义的植物化学研究,也不同于 现代药学中的天然药物化学研究, 尽管他们在研究内容和研究方法上有很大的相近或相同之 处。因此,中药化学成分或有效成分的研究,要努力在中医药理论的指导下,尊重中医临床 用药实践经验,结合现代科学理论和成果,应用当代最新技术和方法进行。 我国天然中草药共有 12807 种,其中植物药 11146 种,动物药 1581 种,矿物药 80 种。 中药的化学成分十分复杂,不同的中药可能含有不同类型的化学成分,并且,每种类型成分 的数目往往也是相当多的, 即使同一种中药, 也可能含有大量的结构类型各不相同的化学成 分。中药化学成分的复杂性,是中药常具有多方面功效或多种药理作用的物质基础。 中药中的化学成分也不一定都是有效成分。 有些化学成分不具有生物活性, 也不能起防 病治病的作用,这些化学成分被称为无效成分,如普通的蛋白质、碳水化合物、油脂以及树 脂、叶绿素等。但是,中药有效成分和无效成分的划分也是相对的。一方面,随着科学而发 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, 入某些多糖、 多肽、 蛋白质和油脂类成分等,现已发现他们具有新的生物活性或药效。此外,一些中药中的化学 成分本身不具有生物活性,也不能起防病治病作用,但是,它们受采收、加工、炮制或制剂 过程中一些条件的影响而产生的次生产物, 或口服后经人体胃肠道内的消化液或细菌等的作 用后产生的代谢产物, 以及它们以原型的形式被吸收进入血液或被直接注射进入血液后在血 液中产生的代谢产物却具有防病治病作用, 这些化学成分无疑也应被视为有效成分。 另一方 面, 某些过去被认为是有效成分的化合物, 其结论随着中药化学研究的深入而被修改或进一 步完善。还有,需要注意的是,每种中药的有效成分很少仅为一种成分,常常是同一结构类 型的多种成分,甚至是不同结构类型的多种成分。在中药化学中,常将含有一种主要有效成

分或一组成分相近的有效成分的提取分离部位成为有效部位。 这些有效部位中也可能含有少 量的其他无效成分。 因此, 对中药有效成分和无效成分的概念不能以简单机械的态度去理解, 对中药有效成分的研究, 液必须缜密、 系统、 全面的进行才能阐明中药的真正药效物质基础。

第二节 中药化学在中医药现代化和中药产业化中的作用
一、中药化学在中医药现代化中的作用 1.阐明中药的药效物质基础,探索中药防治疾病的原理 如麻黄具有发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿等功效,现代研究证明,麻黄中的挥发油成 分 α-松油醇能降低小鼠体温,是其发汗散寒的有效成分;其平喘的有效成分是麻黄碱和去 甲麻黄碱,前者具有肾上腺素样作用,能收缩血管、兴奋中枢,后者亦有松弛支气管平滑肌 的作用;而利水的有效成分则是伪麻黄碱,它具有升压、利尿的作用。 2.促进中药药性理论研究的深入 3.阐明中药复方配伍的原理 4.阐明中药炮制的原理 二、中药化学在中药产业化中的作用 1.建立和完善中药的质量评价标准 为了更好地控制中药质量,在严格按照中药材栽培质量管理规范(GAP)的要求进行中 药材栽培、生产,以及严格按照药品生产质量管理规范(GMP)的要求进行中药制剂生产 的同时现在越来越多的应用中药化学的检识反应、 鉴别方法、 各种色谱法以及各种波谱法对 中药材及其制剂进行定性鉴别和含量测定,并尽可能的对其生产的全过程进行监控。 在中药材的质量控制中,如果能确定其有效成分,则应以其有效成分为指标,建立定性 鉴别和含量测定的方法,以此来控制中药材的生产质量。如果其有效成分还不确定时,可以 采用该中药材的主要化学成分或标志性化学成分为指标进行。 在中药复方制剂的质量控制中,应尽量选用方剂中的君药、主要臣药以及贵重药、剧毒 药中的有效成分作为质量控制的指标。 如果中药制剂中的有效成分含量过低, 也可以选用有 效部位来进行检测。 如果有效部位也不易测定, 还可以采用对照药材制备成对照品溶液进行 检测。 有效部位的指纹图谱的方法控制中药材或中药制剂质量具有多方面的优越性, 且是可行 的。

2.改进中药制剂剂型,提高药物质量和临床疗效 中药的有效成分或有效部位的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性、生物利用度的性质是 中药制剂剂型选择的主要考虑因素。如果水溶性好,可以制成注射剂、口服剂、颗粒剂;如 果难溶于水,可以制成片剂、胶囊剂、滴丸。中药制剂制备过程的提取、精制、浓缩、干燥、 灭菌的步骤无不与中药化学成分有关。 根据中药有效成分或有效部位的理化性质, 还可研制 出合理可行的工艺。 中药制剂的稳定性是保证中药制剂安全有效的主要因素, 中药有效成分 是否稳定对中药制剂的稳定性的影响很大, 应针对中药有效成分的理化性质, 通过采用适当 的剂型、 调整合适的 pH 值、 制备衍生物或采用适当的包装等方法, 提高中药制剂的稳定性。 3.研制开发新药、扩大药源 从天然产物中寻找生物活性成分,通过与毒理学、药理学、制剂学、临床医学等学科密 切配合,研制出疗效高、毒副作用小、使用安全方便的新药,这是国内外新药研制开发的重 要途径之一。 有些中药的有效成分疗效好、毒副作用小、能满足开发成为新药的条件,并且在中药中 的含量高,可以采用从中药材中提取分离的方法制备成药物。 有些中药有效成分在中药中含量少,或该中药产量少、价格高,可以从其他植物中寸照 其替代品,扩大药源,大量生产供临床应用。 有些有效成分的生物活性不太强,或毒副作用大,或结构过于复杂、或药物资源太少、 或溶解度不符合制剂要求、或化学性质不够稳定等,不能直接开发成为新药,可以利用其为 先导化合物,通过结构修饰或改造,以克服其缺点,使之能够符合成为新药的条件。

名词解释: 1.单体:即化合物,指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。 2.有效成分:指具有生物活性,能起防病治病作用的化学成分。 3.有效部位:将含有一种主要成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部位。 4.有效部位群:含两类或两类以上有效组分的提取部位。 5.一次代谢产物:每种植物中普遍存在的维持有机体正常生存的必要物质,如叶绿素、糖类 6.二次代谢产物:在特定的条件下,一些重要的一次代谢产物进一步经历不同的代谢过程生 成生物碱、黄酮、萜类、皂苷等。 第三节 中药及天然药物的有效成分研究概况于发展趋势

第二章 中药化学成分的一般研究方法
第一节 中药化学成分及生物合成简介
一、中药化学成分类型简介 (一) 糖类 糖类是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称。 (二) 苷类 苷类是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。 苷具有亲水 性,苷元具有亲脂性。 (三) 醌类化合物 是一类具有醌式结构的化合物。分子中具有酚羟基,有一定的酸性。游离醌类多溶于乙 醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂,微溶或难溶于水。结合成苷后,极性增大,易溶于甲 乙醇,可溶于热水。 (四) 苯丙素类化合物 1.香豆素 2.木脂素 (五) 黄酮类化合物 泛指具有两个苯环通过中间三碳链相互链接而成的一类化合物。 多具有酚羟基, 显酸性。 (六) 萜类和挥发油 (七) 生物碱 (八) 甾体类化合物 (九) 三萜类化合物 (十) 鞣质

1)

按酸碱性分:酸性成分:黄酮、蒽醌、香豆素、有机酸、鞣质 碱性成分:生物碱 两性成分:含-COOH、-OH 的两性生物碱 中性成分:强心苷、皂苷

2)

按溶解度分:脂溶性成分:苷元、生物碱 水溶性成分:苷、生物碱盐

二、各类中药化学成分的主要生物合成途径 (一) 乙酸-丙二酸途径 通过这一途径能生成脂肪酸类、酚类、醌类等化合物。 (二) 甲戊二羟酸途径 萜类、甾类化合物均由这一途径生成。 (三) 莽草酸途径 苯丙素类、香豆素类、木脂素类等具有 C6-C3 及 C6-C1 基本结构的化合物。 (四) 氨基酸途径 大多数生物碱类成分由此途径生成。 (五) 复合途径 许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。如查尔酮类、二氢黄酮类。

第二节 中药有效成分的提取分离方法
一、中药有效成分的提取方法 (一) 溶剂提取法 溶剂提取法是根据被提取成分的溶解性能, 选用合适的溶剂和方法来提取。 其工作 原理是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。 1.溶剂的选择 溶剂按剂型分为三类:亲脂性、亲水性、水

按极性由弱到强顺序如下: 石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<甲醇(乙醇) <水 选择溶剂的要点是根据相似相溶的原则, 以最大限度的提取所需要的化学成分, 溶 剂的沸点应适中易回收,低毒安全。甲醇比乙醇有较好的提取效果,但毒性较乙醇大。 种子类中药材富含油脂, 宜先用石油醚或汽油脱脂。 也可将固体药材用极性递增的容易 依次提取,如石油醚可提出油脂、蜡、挥发油、游离的甾体及萜类;氯仿和乙酸乙酯可 提出游离生物碱、有机酸、黄酮及香豆素类;丙酮或甲醇(乙醇)可提出苷类、生物碱 或有机酸盐;水可提出糖类、氨基酸、蛋白质、无机盐等水溶性成分。 常见基团极性:酸>酚>醇>胺>醛>酮>酯>醚>烯>烷

2.提取方法 (1) 煎煮法 (2) 浸渍法 (3) 渗漉法 (4) 回流提取法 (5) 连续回流提取法(溶剂消耗量小,提取效率高) (二) 水蒸气蒸馏法 用于提取能随水蒸汽蒸馏,而不被破坏的难溶于水的成分。如挥发油。 (三) 超临界流体萃取发 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。 (四) 其他方法 某些具有升华性质的成分可用升华法直接提取; 对热不稳定又可溶于水的成分可用 组织破碎提取法。某些成分在新鲜原料中含量较高可用压榨法。超声提取法。 二、有效成分的分离精致方法 (一) 溶剂法 1.酸碱溶剂法 利用混合物中各组分酸碱性的不同而进行分离。 冷提法:浸渍、渗漉 热提法:煎煮法、回流、连续回流

pH 梯度萃取法:用 pH 值呈梯度的酸(碱)性水溶液萃取以亲脂性有机溶剂 溶解的碱(酸)性物质,使其呈梯度的分离。 2.溶剂分配法 利用混合物中各组分在两相溶剂中分配系数不同而达到分离。

系统溶剂萃取法:将混合物溶于水,利用各组分极性差别,依次以正己烷(或 石油醚) 、氯仿(或乙醚) 、乙酸乙酯、正丁醇萃取,然后分别减压回收各有机层溶 媒,得到相应极性的中药成分。被有机溶剂萃取后的水层,减压浓缩至干,残留物 用甲醇(或乙醇)处理,又得到甲醇(或乙醇)可溶部分及不溶部分。 (二) 沉淀法 1.专属试剂沉淀法 淀;明胶能沉淀鞣质。 2.分级沉淀法 在混合组分中加入与该溶液能互溶的溶剂,改变混合组分溶液中 如雷氏铵盐能与生物碱生成沉淀;胆甾醇能和甾体皂苷沉

某些成分的溶解度,使其从溶液中析出。 3.盐析法 在混合物水溶液中加入易溶于水的无机盐至一定浓度或饱和状态, 使

某些中药成分在水中溶解度降低而析出,或用有机溶剂萃取出来。 (三) 分馏法 (四) 膜分离法 (五) 升华法 (六) 结晶法 (七) 色谱分离法 1.吸附色谱 是利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异,而实现分离

的一类色谱。常用的吸附剂包括硅胶、氧化铝(主要用于碱性或中性亲脂性成分) 、 活性炭(适用于水溶性物质如氨基酸、糖类及某些苷) 、聚酰胺(以氢键作用为主, 主要用于酚类、醌类如黄酮、蒽醌及鞣质)等。 2.凝胶过滤色谱(排阻色谱、分子筛色谱) 凝胶过滤色谱原理主要是分子筛作

用, 根据凝胶的孔径和被分离化合物的大小而达到分离目的。 凝胶是具有多孔隙网 状结构的固体物质, 被分离物质的分子大小不同, 他们进入到凝胶内部的能力不同, 当混合物溶液通过凝胶柱是, 比凝胶孔隙小的分子可以自由进入凝胶内部, 而比凝 胶孔隙大的分子不能进入凝胶内部, 只能通过凝胶颗粒间隙。 因此移动速率有差异, 分子大的物质不被迟滞,保留时间较短,分子小的物质由于向孔隙沟扩散,移动被 滞留,保留时间则较长,而达到分离。 3.离子交换色谱 主要基于混合物中各成分解离度差异进行分离。 离子交换剂有

离子交换树脂、 离子交换纤维素和离子交换凝胶三种。 离子交换树脂对交换化合物 的能力强弱,主要取决于化合物解离度的大小,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,相对来说难洗脱。因此,当两种不同解离 度的化合物被交换在树脂上, 解离度小的化合物先于解离度大的化合物洗脱, 由此 实现分离。主要用于分离纯化蛋白质、多糖、生物碱和其他水溶性成分等。 4.大孔树脂色谱 大孔树脂是一类没有可解离基团, 具有多孔结构不溶于水的固

体高分子物质。大孔树脂的色谱行为具有反向的性质。被分离物质的极性越大,其 Rf 值越大,反之 Rf 值越小。对洗脱剂而言,极性大的溶剂洗脱能力弱,而极性小 的溶剂则洗脱能力强,故大孔树脂在水中的吸附性强。 5.分配色谱 利用被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数不同而达到分

离的目的。正相色谱中,流动相的极性小于固定相极性。

第三节 中药有效成分化学结构的研究方法
波谱测定 1.IR 光谱(功能基的确定和芳环取代类型的判断) 2.UV 光谱(共轭体系中取代基位置、数目、种类) 3.NMR 谱(H、C 的类型、数目、连接方式、化学环境、构象、构型) 4.MS(分子量、元素组成、官能团、化合物类型、碳骨架) 5.旋光光谱(ORD)和圆二色光谱(CD) (测定手性化合物的构型和构象、确定某些官能团 在手性分子中的位置) 6.X 射线衍射法

第三章 中药复方药效物质基础研究
第一节 中药复方药效物质基础研究的意义及必要性
一、中药复方药效物质基础研究是中药复方研究的关键问题 二、对中药复方药效物质基础研究有利于阐释中医药理论 三、中药复方药效物质基础研究可搭建中西医结合的纽带和桥梁 四、中药复方药效物质基础研究是中药现代化的必经途径 五、促进中药制剂等相关学科的发展

第二节 中药复方药效物质基础研究的进展
一、中药复方配伍理论的物质基础研究 二、中药复方化学成分的分离鉴定 三、中药复方有效部位的提取分离 四、中药复方定性、定量研究 (一) 依据化学反应定性 (二) 薄层色谱法定性 (三) 指纹图谱检查 (四) 中药复方定量分析

第三节 中药复方药效物质基础研究思路与 方法探讨
一、中药复方药效物质基础研究的指导思想 二、坚持化学成分研究和药理研究相结合原则 三、中药复方血清靶成分研究 四、中药复方中化学物种形态和生物活性关系的研究 五、其他新思路 1.采用化学剂量学的方法 2.组合化学研究 3.体内代谢化学成分研究


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