☆ 考點1:中藥有效成分的提取
中藥之所以能夠防病治病,其物質(zhì)基礎(chǔ)在于所含的有效成分。如淀粉、樹脂、葉綠素等一般被認為是無效成分或者雜質(zhì)。
從藥材中提取活性成分的方法有溶劑法、水蒸氣蒸餾法及升華法等。一般用溶劑法提取中藥材的有效成分,常用的方法有浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、連續(xù)回流提取法等。
1.浸漬法:是在常溫或溫?zé)幔?0~80℃)條件下用適當(dāng)?shù)娜軇┙n藥材以溶出其中成分的方法。本法適用于有效成分遇熱不穩(wěn)定的或含大量淀粉、樹膠、果膠、黏液質(zhì)中藥的提取。
2.滲漉法:是不斷向粉碎的中藥材中添加新鮮浸出溶劑,使其滲過藥材,從滲漉筒下端出口流出浸出液的一種方法。
3.煎煮法:是在中藥材中加入水后加熱煮沸,將有效成分提取出來的方法。此法簡便,但含揮發(fā)性成分或有效成分遇熱易分解的中藥材不宜用此法。
4.回流提取法:是用易揮發(fā)的有機溶劑加熱回流提取中藥成分的方法。但對熱不穩(wěn)定的成分不宜用此法。
5.連續(xù)回流提取法:彌補了回流提取法中溶劑消耗量大,操作繁雜的不足,實驗室常用索氏提取器來完成本法操作。但此法時間較長。
6.水蒸氣蒸餾法:適用于具有揮發(fā)性的,能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,且難溶或不溶于水的成分的提取。
7.固體物質(zhì)在受熱時不經(jīng)過熔融直接轉(zhuǎn)化為蒸氣,蒸氣遇冷后又凝結(jié)成固體的現(xiàn)象叫做升華。中藥中有一些成分具有升華的性質(zhì),能利用升華法直接從中藥中提取出來。
☆☆☆☆考點2:根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進行中藥有效成分的分離
1.利用溫度不同引起溶解度的改變以分離物質(zhì),如常見的結(jié)晶及重結(jié)晶等操作。理想的溶劑必須具備下列條件:(1)不與重結(jié)晶物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 (2)在較高溫度時能夠溶解大量的待重結(jié)晶物質(zhì);而在室溫或更低溫度時,只能溶解少量的待重結(jié)晶物質(zhì)。(3)對雜質(zhì)的溶解度或者很大或者很小。(4)溶劑 的沸點較低,容易揮發(fā),易與結(jié)晶分離除去。(5)無毒或毒性很小,便于操作。
一般可以根據(jù)結(jié)晶的形態(tài)和色澤、熔點和熔距及色譜法來判斷結(jié)晶純度。
2.在溶液中加入另一種溶劑以改變混合溶劑的極性,使一部分物質(zhì)沉淀析出,從而實現(xiàn)分離。常見的如在藥材濃縮水提取液中加入數(shù)倍量高濃度乙醇,以 沉淀除去多糖、蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)(水-醇法);或在濃縮乙醇提取液中加入數(shù)倍量水稀釋,放置。以沉淀除去樹脂、葉綠素等水不溶性雜質(zhì)(醇-水法);或在 乙醇濃縮液中加入數(shù)倍量乙醚(醇-醚法)或丙酮(醇-丙酮法),可使皂苷沉淀析出,而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留存在母液中等。
3.對酸性、堿性或兩性有機化合物來說,??赏ㄟ^加入酸、堿以調(diào)節(jié)溶液的pH,改變分子的存在狀態(tài)(游離型或解離型),從而改變?nèi)芙舛榷鴮崿F(xiàn)分離。例如,一些生物堿用酸性水從藥材中提出后,加堿調(diào)至堿性即可從水中沉淀析出(酸-堿法)。
4.酸性或堿性化合物還可通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類等沉淀析出。例如酸性化合物可做成鈣鹽、鋇鹽、鉛鹽等;堿性化合物如生物堿等,則可做成苦味酸鹽、苦酮酸鹽等有機酸鹽或磷鉬酸鹽、磷鎢酸鹽、雷氏銨鹽等無機酸鹽。
☆ 考點3:液-液分配柱色譜
1.正相色譜與反相色譜:液-液分配柱色譜用的載體主要有硅膠、硅藻土及纖維素粉等。根據(jù)烴基(-R)長度為乙基(-C2H5)還是辛基(- C8H17)或十八烷基(-C18H37),分別命名為RP-2、RP-8及RP-18.三者親脂性強弱順序如下:RP-18>RP-8>RP-2。
2.加壓液相柱色譜:按加壓強弱可以分為快速色譜、低壓液相色譜、中壓液相色譜及高壓液相色譜等。
☆ ☆☆☆☆考點4:根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行中藥有效成分的分離
1.物理吸附基本規(guī)律:相似者易于吸附。硅膠、氧化鋁因均為極性吸附劑,因此具有以下特點:
(1)對極性物質(zhì)具有較強的親和能力。故同為溶質(zhì),極性強者將被優(yōu)先吸附。
(2)溶劑極性越弱,則吸附劑對溶質(zhì)將表現(xiàn)出越強的吸附能力。溶劑極性增強,則吸附劑對溶質(zhì)的吸附能力即隨之減弱。
(3)溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附,但一旦加入極性較強的溶劑時,又可被后者置換洗脫下來。
活性炭因為是非極性吸附劑,對非極性物質(zhì)具有較強的親和能力,在水中對溶質(zhì)表現(xiàn)出較強的吸附能力。
2.極性及其強弱判斷:極性強弱是支配物理吸附過程的主要因素。所謂極性乃是一種抽象概念,用以表示分子中電荷不對稱的程度,并大體上與偶極矩、極化度及介電常數(shù)等概念相對應(yīng)。
(1)化合物結(jié)構(gòu)中官能團的極性強弱按下圖順序排列:
(2)化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)目及排列方式等綜合因素所決定。
(3)溶劑的極性可以大體根據(jù)介電常數(shù)(ε)的大小來判斷。常用溶劑的介電常數(shù)及其極性排列如下表所示:
3.聚酰胺吸附色譜法:聚酰胺吸附屬于氫鍵吸附,極性物質(zhì)與非極性物質(zhì)均可選用,但特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物。
(1)聚酰胺的性質(zhì)及吸附原理:商品聚酰胺均為高分子聚合物質(zhì),不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及丙酮等常用有機溶劑,對堿較穩(wěn)定,對酸尤其是 無機酸穩(wěn)定性較差,可溶于濃鹽酸、冰乙酸及甲酸。一般認為吸附強弱則取決于各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱至強, 可大致排列成下列順序: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
(2)聚酰胺色譜的應(yīng)用:只限于酚類、黃酮類化合物的制備分離。
4.大孔吸附樹脂的吸附原理:大孔吸附樹脂具有選擇性吸附和分子篩的性能。它的吸附性是由于范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果,分子篩的性能是由于其本身的多孔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定的。
☆☆☆☆考點5:性狀
多數(shù)生物堿為結(jié)晶狀的固體,有一定的熔點,有些為無定形粉末。少數(shù)分子較小的生物堿呈液體狀態(tài),其分子結(jié)構(gòu)中不含氧原子如煙堿,或氧原子結(jié)合為酯 鍵如檳榔堿等。個別液體狀態(tài)及小分子的固體生物堿具有揮發(fā)性,如麻黃堿;極少數(shù)生物堿還具有升華性,如咖啡因、川芎嗪等。
多數(shù)生物堿味苦,少數(shù)辛辣或具有其他味道,如甜菜堿具有甜味。
絕大多數(shù)生物堿為無色或白色,僅少數(shù)分子中具有較長共軛體系及助色團的生物堿有顏色,如小檗堿為黃色、藥根堿為紅色。有的生物堿在可見光下無色,而在紫外光下顯熒光,如利舍平。
☆考點6:旋光性
大多數(shù)生物堿的分子結(jié)構(gòu)中含有手性碳原子且結(jié)構(gòu)不對稱,因而具有旋光性,且多呈左旋。
生物堿的旋光性受溶劑及pH、濃度等的影響。如麻黃堿在水中呈右旋,而在乙醇、氯仿及苯中則呈左旋。有的生物堿的旋光性可因外消旋化而消失,如洋金花中的莨菪堿外消旋后成消旋的莨菪堿(阿托品)。
生物堿的生理活性與其旋光性密切相關(guān),一般左旋體的生理活性顯著,右旋體的活性弱或無活性。如1-莨菪堿的散瞳作用比d-莨菪堿大100倍,去甲 烏藥堿僅1-體具強心作用。但也有少數(shù)生物堿右旋體的生物活性較左旋體強,如d-古柯堿的局部麻醉作用強于1-古柯堿。
☆ 考點7:堿性
1.生物堿堿性強弱的表示方法根據(jù)Lewis酸堿電子理論:凡是能給出電子的電子受體為堿;能接受電子的電子受體為酸。堿性強弱可用其堿式離解指 數(shù)pKb或其共軛酸的酸式離解指數(shù)pKa表示。pKa越大,該堿的堿性越強;反之,pKa越小,堿性越弱。根據(jù)生物堿的pKa值大小,可將生物堿按堿性強 弱分為:①強堿:pKa>11,如季銨堿、胍類生物堿;②中強堿:pKa8~11,脂胺類、脂雜環(huán)類生物堿;③弱堿:pKa3~7,如苯胺類、六元芳氮雜 環(huán)類;④近中性堿:pKa<3,如酰胺類、五元芳氮雜環(huán)類。
2.生物堿堿性強弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系:生物堿的堿性強弱與其氮原子在分子中的結(jié)合狀態(tài)及其所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān)。主要影響因素有氮原子的雜化方式、電性效應(yīng)、空間效應(yīng)及分子內(nèi)氫鍵形式等。
(1)氮原子的雜化方式與堿性的關(guān)系:生物堿分子中的氮原子有sp3、sp2和sp三種雜化方式。氮原子的雜化方式與堿性強弱的關(guān)系表現(xiàn)為:sp3>sp2>sp。
(2)電性效應(yīng)與堿性的關(guān)系:生物堿分子結(jié)構(gòu)中的電性效應(yīng)(包括誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng))能影響氮原子上電子云的分布,因而影響生物堿的堿性大小。
①誘導(dǎo)效應(yīng):生物堿分子中的氮原子上的電子云密度受到氮原子附近供電基(如烷基)和吸電基(如各類含氧基團、雙鍵、苯基)誘導(dǎo)效應(yīng)的影響。供電子誘導(dǎo)效應(yīng)使氮原子上電子云密度增加,堿性增強;吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使氮原子上電子云密度減小,堿性降低。
②共軛效應(yīng):當(dāng)生物堿分子中氮原子的孤電子對與π-電子基團共軛時一般使生物堿的堿性減弱。常見的有苯胺和酰胺兩種類型。
苯胺型:苯胺氮原子上的孤電子對與苯環(huán)兀-電子形成p-π共軛體系后,其堿性較環(huán)己胺弱得多。
酰胺型:酰胺中氮原子上的未共用電子對與羰基形成p-π共軛效應(yīng),使其堿性極弱,不易與酸成鹽。
(3)空間效應(yīng)與堿性的關(guān)系:多數(shù)生物堿具復(fù)雜的稠環(huán)結(jié)構(gòu),如果分子的立體結(jié)構(gòu)對氮原子產(chǎn)生空間位阻,不利于氮原子接受質(zhì)子,則生物堿的堿性減 弱,反之則堿性增強。例如,東莨菪堿分子結(jié)構(gòu)中氮原子附近較莨菪堿多連一個6,7位環(huán)氧基,對氮原子產(chǎn)生顯著的空間阻礙,其堿性較莨菪堿弱,山莨菪堿分子 中的6-OH對氮原子接受質(zhì)子也產(chǎn)生立體阻礙,但不及東莨菪堿的氧環(huán)影響大,故其堿性介于東莨菪堿與莨菪堿之間。
(4)氫鍵效應(yīng)與堿性的關(guān)系:當(dāng)生物堿成鹽后,N原子附近如有羥基、羰基,并處于有利于形成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵時,其共軛酸穩(wěn)定,堿性強。
☆ ☆☆☆考點8:沉淀反應(yīng)
大多數(shù)生物堿在酸水或稀醇中與某些試劑生成難溶于水的復(fù)鹽或絡(luò)合物的反應(yīng)稱為生物堿沉淀反應(yīng),這些試劑稱為生物堿沉淀試劑。
1.常用的生物堿沉淀試劑:常用的生物堿沉淀試劑的名稱、組成及反應(yīng)特征見下表:
2.生物堿沉淀反應(yīng)的條件及陽性結(jié)果的判斷
(1)反應(yīng)條件:生物堿沉淀反應(yīng)一般在稀酸水溶液中進行。
(2)陽性結(jié)果判斷:對生物堿進行定性鑒別時,應(yīng)用三種以上沉淀試劑分別進行反應(yīng),如果均能發(fā)生沉淀反應(yīng),可判斷為陽性結(jié)果。但需注意,極少數(shù)生 物堿不與一般生物堿沉淀試劑反應(yīng),如麻黃堿、咖啡堿,需用其他檢識反應(yīng)鑒別;而有些非生物堿類物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑產(chǎn)生沉淀反應(yīng),如蛋白質(zhì)、多肽、氨 基酸、鞣質(zhì)等,同時,大多中藥的提取液顏色較深,影響顏色的觀察。
3.生物堿沉淀反應(yīng)的應(yīng)用:生物堿沉淀反應(yīng)主要用于檢查中藥或中藥制劑中生物堿的有無,即生物堿的定性鑒別,可用試管進行定性反應(yīng),或作為薄層色 譜或紙色譜的顯色劑(常用碘化鉍鉀試劑)。另外在生物堿的提取分離中還可作為追蹤、指示終點。個別沉淀試劑可用于分離純化生物堿,如雷氏銨鹽可用于沉淀分 離季銨堿。
☆☆考點9:總生物堿的提取
1.脂溶性生物堿的提取
(1)水或酸水提取法:常用0.5%~1%的硫酸或鹽酸,采用浸漬法或滲漉法提取,個別含淀粉少者可用煎煮法。
(2)醇類溶劑提取法:用醇類溶劑,采用浸漬法、滲漉法、回流提取法和連續(xù)回流提取法提取。
(3)親脂性有機溶劑提取法:利用游離生物堿易溶于親脂性有機溶劑的性質(zhì),用氯仿、苯、乙醚以及二氯甲烷等溶劑,采用浸漬、回流或連續(xù)回流法提 取。由于生物堿大多與植物體內(nèi)的有機酸結(jié)合成鹽的狀態(tài)存在,因此一般需將藥材用堿水(石灰乳、碳酸鈉溶液或稀氨溶液)濕潤,使生物堿游離后提取。若提取液 中親脂性雜質(zhì)較多,可采用與醇類溶劑提取液相同的處理方法得到總生物堿。
2.水溶性生物堿的分離。
(1)沉淀法:利用生物堿能與生物堿沉淀試劑生成難溶于水的復(fù)合物而從水中析出的原理,以達到與親水性雜質(zhì)分離的目的。
(2)溶劑法:利用水溶性生物堿能夠溶于極性較大而又能與水分層的有機溶劑(如正丁醇、異戊醇或氯仿一甲醇的混合溶劑等)的性質(zhì),用這類溶劑與含水溶性生物堿的堿水液反復(fù)萃取,使水溶性生物堿與強親水性的雜質(zhì)得以分離。
☆ 考點10:薄層色譜
1.吸附薄層色譜法
(1)吸附劑:常用的吸附劑有硅膠和氧化鋁,最常用的是氧化鋁。硅膠本身顯弱酸性,直接用于分離和檢識生物堿時,與堿性強的生物堿可形成鹽而使斑 點的Rf值很小,或出現(xiàn)拖尾,或形成復(fù)斑,影響檢識效果。為了避免出現(xiàn)這種情況,在涂鋪硅膠薄層板時用稀堿溶液(0.1~0.5N的氫氧化鈉溶液)或緩沖 液制成堿性硅膠薄板;或者使色譜過程在堿性條件下進行,即在展開劑中加入少量堿性試劑,如二乙胺、稀氨溶液等;或在展開槽中放一盛有稀氨溶液的小杯,用中 性展開劑在氨蒸氣中進行展開。氧化鋁本身顯弱堿性,且吸附性能較硅膠強,其不經(jīng)處理便可用于分離和檢識生物堿。
(2)展開劑:展開劑系統(tǒng)多以親脂性溶劑為主,一般以氯仿為基本溶劑,根據(jù)色譜結(jié)果調(diào)整展開劑的極性。一般來說,硅膠和氧化鋁薄層色譜適用于分離和檢識脂溶性生物堿。尤其是氧化鋁的吸附力較硅膠強,更適合于分離親脂性較強的生物堿。
2.分配薄層色譜:用于分離有些結(jié)構(gòu)十分相近的生物堿,可獲得滿意的效果。
(1)支持劑與固定相:常用硅膠或纖維素粉作支持劑,以甲酰胺或水作固定相。
(2)展開劑:分離脂溶性生物堿,以親脂性有機溶劑作展開劑;分離水溶性生物堿,則應(yīng)以親水性的溶劑作展開劑。在配制流動相時,需用固定相飽和。
☆ ☆☆☆考點11:概述
1.苷中與苷元連接的常見的單糖
(1)五碳醛糖
(2)六碳醛糖
(3)甲基五碳醛糖
(4)六碳酮糖
(5)糖醛酸單糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物叫糖醛酸。
2.與苷元連接的二糖:常見的有龍膽二糖、麥芽糖、冬綠糖、蠶豆糖、昆布二糖、槐糖、蕓香糖、新橙皮糖等。
☆☆☆☆☆考點12:苷鍵的裂解
1.酸催化水解
(1)按苷鍵原子不同,酸水解的易難順序為:N-苷>O-苷>S-苷>C-苷。
(2)呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解,水解速率大50~100倍。
(3)酮糖較醛糖易水解。
(4)吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C5上取代基越大越難水解,因此五碳糖最易水解,其順序為五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖。如果接有-COOH,則最難水解。
(5)氨基糖較羥基糖難水解,羥基糖又較去氧糖難水解。
(6)芳香屬苷如酚苷因苷元部分有供電子結(jié)構(gòu),水解比脂肪屬苷如萜苷、甾苷等要容易得多。
(7)苷元為小基團者,苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解,因為橫鍵上原子易于質(zhì)子化。
2.酸催化甲醇解:在酸的甲醇液中進行甲醇解,多糖或苷可生成一對保持環(huán)形的甲基糖苷的異構(gòu)體。
3.堿催化水解:苷鍵具有酯的性質(zhì)時,堿就能水解。
4.酶催化水解:用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型,可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變,還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖,以便獲知苷元和糖、糖和糖之間 的連接方式。常用的酶有:①β-果糖苷水解酶:如轉(zhuǎn)化糖酶,可以水解β-果糖苷鍵而保存其他苷鍵結(jié)構(gòu);②a-葡萄糖苷水解酶:如麥芽糖酶;③β-葡萄糖苷 水解酶:如杏仁苷酶,可以水解一般β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷,專屬性較低。纖維素酶也是β-葡萄糖苷水解酶,穿心蓮中的穿心蓮內(nèi)酯19-β-D-葡萄 糖苷用硫酸水解時將發(fā)生去氧和末端雙鍵移位,而用纖維素酶水解可得到原苷元。此外蝸牛酶,高峰氏糖化酶,橙皮苷酶,柑橘苷酶等也常用于苷鍵水解。
5.氧化開裂法:Smith裂解是常用的氧化開裂法,可以開裂1,2-二元醇。此法性質(zhì)溫和,特別適用于一般酸水解時苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及不易被酸水解的C-苷,但對苷元上也有1,2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類并不適用。
☆ 考點13:提取方法
自植物中提取苷類物質(zhì),一般都是采用水或醇進行抽提。在提取時首先必須明確提取的目的要求,即要求提取的是原生苷、次生苷,還是苷元,然后,根據(jù) 要求進行提取,其提取方法是有差別的。由于植物體內(nèi)有水解酶共存,在提取過程中易使苷類物質(zhì)分解,因此在提取原存形式的苷時,必須抑制或破壞酶的活性。一 般常用的方法是在中藥中加入一定量的碳酸鈣,或采用甲醇、乙醇或沸水提取,同時在提取過程中還須盡量避免與酸和堿接觸,以免苷類水解,如不加注意,則往往 得到的不是原生苷,而是已水解失去一部分糖的次生苷,甚至苷元。
☆ ☆☆☆考點14:糖的鑒定
1.紙色譜:紙層析后糖斑點的顯色,可利用它的還原性或形成糠醛后引起的一些呈色反應(yīng)。常用顯色劑有:硝酸銀試劑,使還原糖顯棕黑色;三苯四氮唑 鹽試劑,使單糖和還原性低聚糖呈紅色;苯胺-鄰苯二甲酸鹽試劑,使單糖中的五碳糖和六碳糖所呈顏色略有區(qū)別;用3,5-二羥基甲苯-鹽酸試劑,使酮糖和含 有酮糖的低聚糖呈紅色;過碘酸加聯(lián)苯胺,使糖、苷和多元醇中有鄰二羥基結(jié)構(gòu)者呈藍底白斑。
2.薄層色譜:糖的極性大,在硅膠薄層上進行層析時,點樣量不宜過多(一般少于5/g)。紙色譜所用的顯色劑同樣適用于薄層色譜。
3.氣相色譜:由于氣相色譜靈敏度高,又可同時進行分離和定性定量,所以在糖的鑒定上也用得很普遍。
4.離子交換色譜:與氣相色譜相比其優(yōu)點在于不必制成衍生物,而且可以直接用水溶液進行分離。
5.液相色譜:備有幾種檢出器,其中折光檢出器的靈敏度為可檢出20/g.
☆ ☆考點15:苷鍵構(gòu)型的決定
糖與糖之間的苷鍵和糖與非糖部分的苷鍵,本質(zhì)上都是縮醛鍵,也都存在端基碳原子的構(gòu)型問題。測定苷鍵構(gòu)型的問題主要有三種方法,即酶催化水解方法、克分子旋光差法(Klyne法)和NMR法。
1.利用酶水解進行測定:如麥芽糖酶能水解的為a-苷鍵,而杏仁苷酶能水解的為β-苷鍵。但必須注意并非所有的β-苷鍵都能為杏仁苷酶所水解。
2.利用Klyne經(jīng)驗公式進行計算。
3.利用NMR進行測定:在糖的1HNMR譜中,端基質(zhì)子信號在δ5,0附近,其他一般糖環(huán)質(zhì)子信號在δ3.5~4.5間。絕大多數(shù)的吡喃糖,如 葡萄糖的優(yōu)勢構(gòu)象中C2-H為豎鍵質(zhì)子,當(dāng)C1-OH處在橫鍵上(β-D-苷),C1-H和C2-H的兩面角近180°J值在6~8HZ間。當(dāng)C1-OH 處在豎鍵上(a-D-苷),Cl-H和C2-H的兩面夾角近60°。J值在3~4Hz間,因此我們可以根據(jù)Cl-H和C2-H的偶合常數(shù)來判斷苷鍵構(gòu)型。
☆ ☆☆考點16:醌類結(jié)構(gòu)與分類
1.萘醌類:化合物從結(jié)構(gòu)上考慮可以有α(1,4)、β(1,2)及amphi(2,6)三種類型。萘醌類還原后即得到無色的萘氫醌,后者又可重 新氧化得到萘醌,并重新顯色。許多萘醌類化合物具有明顯的生物活性,如從中藥紫草及軟紫草中分得的一系列紫草素及異紫草素衍生物,具有止血、抗炎、抗菌、 抗病毒及抗癌作用,與其清熱涼血的藥性相符,可認為這些萘醌化合物為紫草的有效成分。
2.菲醌類:天然菲醌類衍生物包括鄰醌及對醌兩種類型。如從中藥丹參根中提取得到多種菲醌衍生物,其中丹參醌Ⅰ、丹參醌ⅡA、丹參醌ⅡB、隱丹參 醌、丹參酸甲酯、羥基丹參醌ⅡA等為鄰醌類衍生物,而丹參新醌甲、丹參新醌乙、丹參新醌丙則為對醌類化合物。丹參醌類成分具有抗菌及擴張冠狀動脈的作用, 由丹參醌ⅡA制得的丹參醌ⅡA磺酸鈉注射液已用于臨床,用于治療冠心病、心肌梗死。
3.蒽醌類:(1)單蒽核類。(2)雙蒽核類:①二蒽酮類衍生物:二蒽酮多以苷的形式存在,若催化加氫還原則生成二分子蒽酮,用FeCl3氧化則 生成二分子蒽醌。如中藥大黃、番瀉葉中致瀉的主要成分番瀉苷A、B、C、D等皆為二蒽酮類衍生物。二蒽酮類化合物C10-C10′鍵易于斷裂,生成蒽酮類 化合物。大黃中致瀉的主要成分番瀉苷A,就是因其在腸內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榇簏S酸蒽酮而發(fā)揮作用。②二蒽醌類:蒽醌類脫氫縮合或二蒽酮類氧化均可形成二蒽醌類。天然二 蒽醌類中兩個蒽醌環(huán)都是相同且對稱的,由于空間位阻的相互排斥,使兩個蒽環(huán)呈反向排列,如山扁豆雙醌。③去氫二蒽酮類。④日照蒽酮類。⑤中位苯駢二蒽酮 類。
☆ ☆☆☆考點17:醌類的理化性質(zhì)
1.性狀:醌類化合物如無酚羥基,則近乎無色。天然醌類多為有色晶體。顏色由黃、棕、紅、苯醌及萘醌多以游離狀態(tài)存在,而蒽醌類則往往結(jié)合成苷,存在于植物體中。
2.升華性:游離的醌類多具升華性,小分子的苯醌類及萘醌類具有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸餾出,可據(jù)此進行提取、精制。
3.溶解性:游離醌類多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑,微溶或不溶于水。
4.酸堿性:蒽醌類衍生物多具有酚羥基,故具有酸性,易溶于堿性溶劑。醌類衍生物酸性強弱的排列順序為:含COOH>含2個以上β-OH>含1個β-OH>含2個以上α-OH>含1個α-OH.在分離工作中,常采取堿梯度萃取法來分離蒽醌類化合物。
如用堿性不同的水溶液(5%碳酸氫鈉溶液、5%碳酸鈉溶液、1%氫氧化鈉溶液、5%氫氧化鈉溶液)依次提取,其結(jié)果為酸性較強的化合物(帶 COOH或2個β-OH)被碳酸氫鈉提出;酸性較弱的化合物(帶1個β-OH)被碳酸鈉提出;酸性更弱的化合物(帶2個或多個α-OH)只能被l%氫氧化 鈉提出;酸性最弱的化合物(帶1個α-OH)則只能溶于5%氫氧化鈉。
☆ ☆☆☆考點18:醌類的顯色反應(yīng)
1.Feigl反應(yīng):醌類衍生物在堿性條件下加熱與醛類、鄰二硝基苯反應(yīng),生成紫色化合物。醌類在反應(yīng)中僅起傳遞電子作用。
2.無色亞甲藍顯色試驗:無色亞甲藍乙醇溶液(1mg/ml)專用于檢識苯醌及萘醌。樣品在白色背景下呈現(xiàn)出藍色斑點,可與蒽醌類區(qū)別。
3.Borntrager‘s反應(yīng):在堿性溶液中,羥基醌類顏色改變并加深,多呈橙、紅、紫紅及藍色。如羥基蒽醌類化合物遇堿顯紅~紫紅色,稱為Borntrager’s反應(yīng)。蒽酚、蒽酮、二蒽酮類化合物需氧化形成蒽醌后才能呈色,其機制是形成了共軛體系。
4.Kesting-Craven反應(yīng)當(dāng)苯醌及萘醌類化合物的醌環(huán)上有未被取代的位置時,在堿性條件下與含活性次甲基試劑,如乙酰乙酸酯、丙二酸酯反應(yīng),呈藍綠色或藍紫色。蒽醌類化合物因不含有未取代的醌環(huán),故不發(fā)生該反應(yīng),可用于與苯醌及萘醌類化合物區(qū)別。
5.與金屬離子的反應(yīng):蒽醌類化合物如具有a-酚羥基或鄰二酚羥基,則可與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物。
☆ ☆考點19:蒽醌類化合物的分離
1.蒽醌苷類和游離蒽醌衍生物的分離:蒽醌苷類與游離蒽醌衍生物的溶解性不一樣,前者易溶于水,而后者則易溶于有機溶劑如氯仿等,因而常用與水不混溶的有機溶劑萃取或回流提取蒽醌粗提物,可將兩者分開。
2.游離蒽衍生物的分離:一般采取溶劑分步結(jié)晶法、pH梯度萃取法和色譜法。pH梯度萃取法是最常用的手段,根據(jù)蒽醌的α與β位羥基酸性差異及羧 基的有無,使用不同堿性的水溶液,從有機溶劑中提取蒽醌類成分。另外柱色譜法也是常用手段,常用的吸附劑有硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺,一般不用氧化鋁,以免 發(fā)生不可逆的化學(xué)吸附。通常酸性強的蒽衍生物被吸附的能力也強,蒽醌類比蒽酚類易被吸附。
3.蒽醌苷類的分離:蒽醌苷類水溶性較強,需要結(jié)合吸附及分配柱色譜進行分離,常用的載體有聚酰胺、硅膠及葡聚糖凝膠。
☆☆☆☆考點20:香豆素的結(jié)構(gòu)與分類
香豆素的母核為苯駢α-吡喃酮。
1.簡單香豆素類:是指僅在苯環(huán)有取代基的香豆素類。絕大部分香豆素在C-7位都有含氧基團存在,僅少數(shù)例外。傘形花內(nèi)酯,即7-羥基香豆素可以 認為是香豆素類成分的母體。其他C-5、C-6、C-8位都有存在含氧取代的可能,常見的基團有羥基、甲氧基、亞甲二氧基和異戊烯氧基等。
2.呋喃香豆素類
(1)6,7-呋喃駢香豆素型(線型):此型以補骨脂內(nèi)酯為代表,又稱補骨脂內(nèi)酯型。
(2)7,8-呋喃駢香豆素型(角型):此型以白芷內(nèi)酯為代表。
3.吡喃香豆素類
(1)6,7-吡喃駢香豆素(線型):此型以花椒內(nèi)酯為代表,如美花椒內(nèi)酯。
(2)7.8-吡喃駢香豆素(角型):此型以邪蒿內(nèi)酯為代表,如沙米丁和維斯納丁。
(3)其他吡喃香豆素:5,6-吡喃駢香豆素如別美花椒內(nèi)酯;雙吡喃香豆素如狄佩它妥內(nèi)酯。
4.異香豆素類:是香豆素的異構(gòu)體,在植物中存在的多數(shù)為二氫異香豆素的衍生物,其代表化合物有茵陳炔內(nèi)酯、仙鶴草內(nèi)酯等。
5.其他香豆素類:是指a-吡喃酮環(huán)上有取代基的香豆素,C-3,C-4上常有苯基、羥基、異戊烯基等取代,如沙葛內(nèi)酯、黃檀內(nèi)酯等。
中藥之所以能夠防病治病,其物質(zhì)基礎(chǔ)在于所含的有效成分。如淀粉、樹脂、葉綠素等一般被認為是無效成分或者雜質(zhì)。
從藥材中提取活性成分的方法有溶劑法、水蒸氣蒸餾法及升華法等。一般用溶劑法提取中藥材的有效成分,常用的方法有浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、連續(xù)回流提取法等。
1.浸漬法:是在常溫或溫?zé)幔?0~80℃)條件下用適當(dāng)?shù)娜軇┙n藥材以溶出其中成分的方法。本法適用于有效成分遇熱不穩(wěn)定的或含大量淀粉、樹膠、果膠、黏液質(zhì)中藥的提取。
2.滲漉法:是不斷向粉碎的中藥材中添加新鮮浸出溶劑,使其滲過藥材,從滲漉筒下端出口流出浸出液的一種方法。
3.煎煮法:是在中藥材中加入水后加熱煮沸,將有效成分提取出來的方法。此法簡便,但含揮發(fā)性成分或有效成分遇熱易分解的中藥材不宜用此法。
4.回流提取法:是用易揮發(fā)的有機溶劑加熱回流提取中藥成分的方法。但對熱不穩(wěn)定的成分不宜用此法。
5.連續(xù)回流提取法:彌補了回流提取法中溶劑消耗量大,操作繁雜的不足,實驗室常用索氏提取器來完成本法操作。但此法時間較長。
6.水蒸氣蒸餾法:適用于具有揮發(fā)性的,能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,且難溶或不溶于水的成分的提取。
7.固體物質(zhì)在受熱時不經(jīng)過熔融直接轉(zhuǎn)化為蒸氣,蒸氣遇冷后又凝結(jié)成固體的現(xiàn)象叫做升華。中藥中有一些成分具有升華的性質(zhì),能利用升華法直接從中藥中提取出來。
☆☆☆☆考點2:根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進行中藥有效成分的分離
1.利用溫度不同引起溶解度的改變以分離物質(zhì),如常見的結(jié)晶及重結(jié)晶等操作。理想的溶劑必須具備下列條件:(1)不與重結(jié)晶物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 (2)在較高溫度時能夠溶解大量的待重結(jié)晶物質(zhì);而在室溫或更低溫度時,只能溶解少量的待重結(jié)晶物質(zhì)。(3)對雜質(zhì)的溶解度或者很大或者很小。(4)溶劑 的沸點較低,容易揮發(fā),易與結(jié)晶分離除去。(5)無毒或毒性很小,便于操作。
一般可以根據(jù)結(jié)晶的形態(tài)和色澤、熔點和熔距及色譜法來判斷結(jié)晶純度。
2.在溶液中加入另一種溶劑以改變混合溶劑的極性,使一部分物質(zhì)沉淀析出,從而實現(xiàn)分離。常見的如在藥材濃縮水提取液中加入數(shù)倍量高濃度乙醇,以 沉淀除去多糖、蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)(水-醇法);或在濃縮乙醇提取液中加入數(shù)倍量水稀釋,放置。以沉淀除去樹脂、葉綠素等水不溶性雜質(zhì)(醇-水法);或在 乙醇濃縮液中加入數(shù)倍量乙醚(醇-醚法)或丙酮(醇-丙酮法),可使皂苷沉淀析出,而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留存在母液中等。
3.對酸性、堿性或兩性有機化合物來說,??赏ㄟ^加入酸、堿以調(diào)節(jié)溶液的pH,改變分子的存在狀態(tài)(游離型或解離型),從而改變?nèi)芙舛榷鴮崿F(xiàn)分離。例如,一些生物堿用酸性水從藥材中提出后,加堿調(diào)至堿性即可從水中沉淀析出(酸-堿法)。
4.酸性或堿性化合物還可通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類等沉淀析出。例如酸性化合物可做成鈣鹽、鋇鹽、鉛鹽等;堿性化合物如生物堿等,則可做成苦味酸鹽、苦酮酸鹽等有機酸鹽或磷鉬酸鹽、磷鎢酸鹽、雷氏銨鹽等無機酸鹽。
☆ 考點3:液-液分配柱色譜
1.正相色譜與反相色譜:液-液分配柱色譜用的載體主要有硅膠、硅藻土及纖維素粉等。根據(jù)烴基(-R)長度為乙基(-C2H5)還是辛基(- C8H17)或十八烷基(-C18H37),分別命名為RP-2、RP-8及RP-18.三者親脂性強弱順序如下:RP-18>RP-8>RP-2。
2.加壓液相柱色譜:按加壓強弱可以分為快速色譜、低壓液相色譜、中壓液相色譜及高壓液相色譜等。
☆ ☆☆☆☆考點4:根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進行中藥有效成分的分離
1.物理吸附基本規(guī)律:相似者易于吸附。硅膠、氧化鋁因均為極性吸附劑,因此具有以下特點:
(1)對極性物質(zhì)具有較強的親和能力。故同為溶質(zhì),極性強者將被優(yōu)先吸附。
(2)溶劑極性越弱,則吸附劑對溶質(zhì)將表現(xiàn)出越強的吸附能力。溶劑極性增強,則吸附劑對溶質(zhì)的吸附能力即隨之減弱。
(3)溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附,但一旦加入極性較強的溶劑時,又可被后者置換洗脫下來。
活性炭因為是非極性吸附劑,對非極性物質(zhì)具有較強的親和能力,在水中對溶質(zhì)表現(xiàn)出較強的吸附能力。
2.極性及其強弱判斷:極性強弱是支配物理吸附過程的主要因素。所謂極性乃是一種抽象概念,用以表示分子中電荷不對稱的程度,并大體上與偶極矩、極化度及介電常數(shù)等概念相對應(yīng)。
(1)化合物結(jié)構(gòu)中官能團的極性強弱按下圖順序排列:
(2)化合物的極性則由分子中所含官能團的種類、數(shù)目及排列方式等綜合因素所決定。
(3)溶劑的極性可以大體根據(jù)介電常數(shù)(ε)的大小來判斷。常用溶劑的介電常數(shù)及其極性排列如下表所示:
3.聚酰胺吸附色譜法:聚酰胺吸附屬于氫鍵吸附,極性物質(zhì)與非極性物質(zhì)均可選用,但特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物。
(1)聚酰胺的性質(zhì)及吸附原理:商品聚酰胺均為高分子聚合物質(zhì),不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及丙酮等常用有機溶劑,對堿較穩(wěn)定,對酸尤其是 無機酸穩(wěn)定性較差,可溶于濃鹽酸、冰乙酸及甲酸。一般認為吸附強弱則取決于各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱至強, 可大致排列成下列順序: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
(2)聚酰胺色譜的應(yīng)用:只限于酚類、黃酮類化合物的制備分離。
4.大孔吸附樹脂的吸附原理:大孔吸附樹脂具有選擇性吸附和分子篩的性能。它的吸附性是由于范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果,分子篩的性能是由于其本身的多孔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定的。
☆☆☆☆考點5:性狀
多數(shù)生物堿為結(jié)晶狀的固體,有一定的熔點,有些為無定形粉末。少數(shù)分子較小的生物堿呈液體狀態(tài),其分子結(jié)構(gòu)中不含氧原子如煙堿,或氧原子結(jié)合為酯 鍵如檳榔堿等。個別液體狀態(tài)及小分子的固體生物堿具有揮發(fā)性,如麻黃堿;極少數(shù)生物堿還具有升華性,如咖啡因、川芎嗪等。
多數(shù)生物堿味苦,少數(shù)辛辣或具有其他味道,如甜菜堿具有甜味。
絕大多數(shù)生物堿為無色或白色,僅少數(shù)分子中具有較長共軛體系及助色團的生物堿有顏色,如小檗堿為黃色、藥根堿為紅色。有的生物堿在可見光下無色,而在紫外光下顯熒光,如利舍平。
☆考點6:旋光性
大多數(shù)生物堿的分子結(jié)構(gòu)中含有手性碳原子且結(jié)構(gòu)不對稱,因而具有旋光性,且多呈左旋。
生物堿的旋光性受溶劑及pH、濃度等的影響。如麻黃堿在水中呈右旋,而在乙醇、氯仿及苯中則呈左旋。有的生物堿的旋光性可因外消旋化而消失,如洋金花中的莨菪堿外消旋后成消旋的莨菪堿(阿托品)。
生物堿的生理活性與其旋光性密切相關(guān),一般左旋體的生理活性顯著,右旋體的活性弱或無活性。如1-莨菪堿的散瞳作用比d-莨菪堿大100倍,去甲 烏藥堿僅1-體具強心作用。但也有少數(shù)生物堿右旋體的生物活性較左旋體強,如d-古柯堿的局部麻醉作用強于1-古柯堿。
☆ 考點7:堿性
1.生物堿堿性強弱的表示方法根據(jù)Lewis酸堿電子理論:凡是能給出電子的電子受體為堿;能接受電子的電子受體為酸。堿性強弱可用其堿式離解指 數(shù)pKb或其共軛酸的酸式離解指數(shù)pKa表示。pKa越大,該堿的堿性越強;反之,pKa越小,堿性越弱。根據(jù)生物堿的pKa值大小,可將生物堿按堿性強 弱分為:①強堿:pKa>11,如季銨堿、胍類生物堿;②中強堿:pKa8~11,脂胺類、脂雜環(huán)類生物堿;③弱堿:pKa3~7,如苯胺類、六元芳氮雜 環(huán)類;④近中性堿:pKa<3,如酰胺類、五元芳氮雜環(huán)類。
2.生物堿堿性強弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系:生物堿的堿性強弱與其氮原子在分子中的結(jié)合狀態(tài)及其所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān)。主要影響因素有氮原子的雜化方式、電性效應(yīng)、空間效應(yīng)及分子內(nèi)氫鍵形式等。
(1)氮原子的雜化方式與堿性的關(guān)系:生物堿分子中的氮原子有sp3、sp2和sp三種雜化方式。氮原子的雜化方式與堿性強弱的關(guān)系表現(xiàn)為:sp3>sp2>sp。
(2)電性效應(yīng)與堿性的關(guān)系:生物堿分子結(jié)構(gòu)中的電性效應(yīng)(包括誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng))能影響氮原子上電子云的分布,因而影響生物堿的堿性大小。
①誘導(dǎo)效應(yīng):生物堿分子中的氮原子上的電子云密度受到氮原子附近供電基(如烷基)和吸電基(如各類含氧基團、雙鍵、苯基)誘導(dǎo)效應(yīng)的影響。供電子誘導(dǎo)效應(yīng)使氮原子上電子云密度增加,堿性增強;吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使氮原子上電子云密度減小,堿性降低。
②共軛效應(yīng):當(dāng)生物堿分子中氮原子的孤電子對與π-電子基團共軛時一般使生物堿的堿性減弱。常見的有苯胺和酰胺兩種類型。
苯胺型:苯胺氮原子上的孤電子對與苯環(huán)兀-電子形成p-π共軛體系后,其堿性較環(huán)己胺弱得多。
酰胺型:酰胺中氮原子上的未共用電子對與羰基形成p-π共軛效應(yīng),使其堿性極弱,不易與酸成鹽。
(3)空間效應(yīng)與堿性的關(guān)系:多數(shù)生物堿具復(fù)雜的稠環(huán)結(jié)構(gòu),如果分子的立體結(jié)構(gòu)對氮原子產(chǎn)生空間位阻,不利于氮原子接受質(zhì)子,則生物堿的堿性減 弱,反之則堿性增強。例如,東莨菪堿分子結(jié)構(gòu)中氮原子附近較莨菪堿多連一個6,7位環(huán)氧基,對氮原子產(chǎn)生顯著的空間阻礙,其堿性較莨菪堿弱,山莨菪堿分子 中的6-OH對氮原子接受質(zhì)子也產(chǎn)生立體阻礙,但不及東莨菪堿的氧環(huán)影響大,故其堿性介于東莨菪堿與莨菪堿之間。
(4)氫鍵效應(yīng)與堿性的關(guān)系:當(dāng)生物堿成鹽后,N原子附近如有羥基、羰基,并處于有利于形成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵時,其共軛酸穩(wěn)定,堿性強。
☆ ☆☆☆考點8:沉淀反應(yīng)
大多數(shù)生物堿在酸水或稀醇中與某些試劑生成難溶于水的復(fù)鹽或絡(luò)合物的反應(yīng)稱為生物堿沉淀反應(yīng),這些試劑稱為生物堿沉淀試劑。
1.常用的生物堿沉淀試劑:常用的生物堿沉淀試劑的名稱、組成及反應(yīng)特征見下表:
2.生物堿沉淀反應(yīng)的條件及陽性結(jié)果的判斷
(1)反應(yīng)條件:生物堿沉淀反應(yīng)一般在稀酸水溶液中進行。
(2)陽性結(jié)果判斷:對生物堿進行定性鑒別時,應(yīng)用三種以上沉淀試劑分別進行反應(yīng),如果均能發(fā)生沉淀反應(yīng),可判斷為陽性結(jié)果。但需注意,極少數(shù)生 物堿不與一般生物堿沉淀試劑反應(yīng),如麻黃堿、咖啡堿,需用其他檢識反應(yīng)鑒別;而有些非生物堿類物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑產(chǎn)生沉淀反應(yīng),如蛋白質(zhì)、多肽、氨 基酸、鞣質(zhì)等,同時,大多中藥的提取液顏色較深,影響顏色的觀察。
3.生物堿沉淀反應(yīng)的應(yīng)用:生物堿沉淀反應(yīng)主要用于檢查中藥或中藥制劑中生物堿的有無,即生物堿的定性鑒別,可用試管進行定性反應(yīng),或作為薄層色 譜或紙色譜的顯色劑(常用碘化鉍鉀試劑)。另外在生物堿的提取分離中還可作為追蹤、指示終點。個別沉淀試劑可用于分離純化生物堿,如雷氏銨鹽可用于沉淀分 離季銨堿。
☆☆考點9:總生物堿的提取
1.脂溶性生物堿的提取
(1)水或酸水提取法:常用0.5%~1%的硫酸或鹽酸,采用浸漬法或滲漉法提取,個別含淀粉少者可用煎煮法。
(2)醇類溶劑提取法:用醇類溶劑,采用浸漬法、滲漉法、回流提取法和連續(xù)回流提取法提取。
(3)親脂性有機溶劑提取法:利用游離生物堿易溶于親脂性有機溶劑的性質(zhì),用氯仿、苯、乙醚以及二氯甲烷等溶劑,采用浸漬、回流或連續(xù)回流法提 取。由于生物堿大多與植物體內(nèi)的有機酸結(jié)合成鹽的狀態(tài)存在,因此一般需將藥材用堿水(石灰乳、碳酸鈉溶液或稀氨溶液)濕潤,使生物堿游離后提取。若提取液 中親脂性雜質(zhì)較多,可采用與醇類溶劑提取液相同的處理方法得到總生物堿。
2.水溶性生物堿的分離。
(1)沉淀法:利用生物堿能與生物堿沉淀試劑生成難溶于水的復(fù)合物而從水中析出的原理,以達到與親水性雜質(zhì)分離的目的。
(2)溶劑法:利用水溶性生物堿能夠溶于極性較大而又能與水分層的有機溶劑(如正丁醇、異戊醇或氯仿一甲醇的混合溶劑等)的性質(zhì),用這類溶劑與含水溶性生物堿的堿水液反復(fù)萃取,使水溶性生物堿與強親水性的雜質(zhì)得以分離。
☆ 考點10:薄層色譜
1.吸附薄層色譜法
(1)吸附劑:常用的吸附劑有硅膠和氧化鋁,最常用的是氧化鋁。硅膠本身顯弱酸性,直接用于分離和檢識生物堿時,與堿性強的生物堿可形成鹽而使斑 點的Rf值很小,或出現(xiàn)拖尾,或形成復(fù)斑,影響檢識效果。為了避免出現(xiàn)這種情況,在涂鋪硅膠薄層板時用稀堿溶液(0.1~0.5N的氫氧化鈉溶液)或緩沖 液制成堿性硅膠薄板;或者使色譜過程在堿性條件下進行,即在展開劑中加入少量堿性試劑,如二乙胺、稀氨溶液等;或在展開槽中放一盛有稀氨溶液的小杯,用中 性展開劑在氨蒸氣中進行展開。氧化鋁本身顯弱堿性,且吸附性能較硅膠強,其不經(jīng)處理便可用于分離和檢識生物堿。
(2)展開劑:展開劑系統(tǒng)多以親脂性溶劑為主,一般以氯仿為基本溶劑,根據(jù)色譜結(jié)果調(diào)整展開劑的極性。一般來說,硅膠和氧化鋁薄層色譜適用于分離和檢識脂溶性生物堿。尤其是氧化鋁的吸附力較硅膠強,更適合于分離親脂性較強的生物堿。
2.分配薄層色譜:用于分離有些結(jié)構(gòu)十分相近的生物堿,可獲得滿意的效果。
(1)支持劑與固定相:常用硅膠或纖維素粉作支持劑,以甲酰胺或水作固定相。
(2)展開劑:分離脂溶性生物堿,以親脂性有機溶劑作展開劑;分離水溶性生物堿,則應(yīng)以親水性的溶劑作展開劑。在配制流動相時,需用固定相飽和。
☆ ☆☆☆考點11:概述
1.苷中與苷元連接的常見的單糖
(1)五碳醛糖
(2)六碳醛糖
(3)甲基五碳醛糖
(4)六碳酮糖
(5)糖醛酸單糖分子中伯醇基氧化成羧基的化合物叫糖醛酸。
2.與苷元連接的二糖:常見的有龍膽二糖、麥芽糖、冬綠糖、蠶豆糖、昆布二糖、槐糖、蕓香糖、新橙皮糖等。
☆☆☆☆☆考點12:苷鍵的裂解
1.酸催化水解
(1)按苷鍵原子不同,酸水解的易難順序為:N-苷>O-苷>S-苷>C-苷。
(2)呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解,水解速率大50~100倍。
(3)酮糖較醛糖易水解。
(4)吡喃糖苷中吡喃環(huán)的C5上取代基越大越難水解,因此五碳糖最易水解,其順序為五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖。如果接有-COOH,則最難水解。
(5)氨基糖較羥基糖難水解,羥基糖又較去氧糖難水解。
(6)芳香屬苷如酚苷因苷元部分有供電子結(jié)構(gòu),水解比脂肪屬苷如萜苷、甾苷等要容易得多。
(7)苷元為小基團者,苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解,因為橫鍵上原子易于質(zhì)子化。
2.酸催化甲醇解:在酸的甲醇液中進行甲醇解,多糖或苷可生成一對保持環(huán)形的甲基糖苷的異構(gòu)體。
3.堿催化水解:苷鍵具有酯的性質(zhì)時,堿就能水解。
4.酶催化水解:用酶水解苷鍵可以獲知苷鍵的構(gòu)型,可以保持苷元結(jié)構(gòu)不變,還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖,以便獲知苷元和糖、糖和糖之間 的連接方式。常用的酶有:①β-果糖苷水解酶:如轉(zhuǎn)化糖酶,可以水解β-果糖苷鍵而保存其他苷鍵結(jié)構(gòu);②a-葡萄糖苷水解酶:如麥芽糖酶;③β-葡萄糖苷 水解酶:如杏仁苷酶,可以水解一般β-葡萄糖苷和有關(guān)六碳醛糖苷,專屬性較低。纖維素酶也是β-葡萄糖苷水解酶,穿心蓮中的穿心蓮內(nèi)酯19-β-D-葡萄 糖苷用硫酸水解時將發(fā)生去氧和末端雙鍵移位,而用纖維素酶水解可得到原苷元。此外蝸牛酶,高峰氏糖化酶,橙皮苷酶,柑橘苷酶等也常用于苷鍵水解。
5.氧化開裂法:Smith裂解是常用的氧化開裂法,可以開裂1,2-二元醇。此法性質(zhì)溫和,特別適用于一般酸水解時苷元結(jié)構(gòu)容易改變的苷以及不易被酸水解的C-苷,但對苷元上也有1,2-二元醇結(jié)構(gòu)的苷類并不適用。
☆ 考點13:提取方法
自植物中提取苷類物質(zhì),一般都是采用水或醇進行抽提。在提取時首先必須明確提取的目的要求,即要求提取的是原生苷、次生苷,還是苷元,然后,根據(jù) 要求進行提取,其提取方法是有差別的。由于植物體內(nèi)有水解酶共存,在提取過程中易使苷類物質(zhì)分解,因此在提取原存形式的苷時,必須抑制或破壞酶的活性。一 般常用的方法是在中藥中加入一定量的碳酸鈣,或采用甲醇、乙醇或沸水提取,同時在提取過程中還須盡量避免與酸和堿接觸,以免苷類水解,如不加注意,則往往 得到的不是原生苷,而是已水解失去一部分糖的次生苷,甚至苷元。
☆ ☆☆☆考點14:糖的鑒定
1.紙色譜:紙層析后糖斑點的顯色,可利用它的還原性或形成糠醛后引起的一些呈色反應(yīng)。常用顯色劑有:硝酸銀試劑,使還原糖顯棕黑色;三苯四氮唑 鹽試劑,使單糖和還原性低聚糖呈紅色;苯胺-鄰苯二甲酸鹽試劑,使單糖中的五碳糖和六碳糖所呈顏色略有區(qū)別;用3,5-二羥基甲苯-鹽酸試劑,使酮糖和含 有酮糖的低聚糖呈紅色;過碘酸加聯(lián)苯胺,使糖、苷和多元醇中有鄰二羥基結(jié)構(gòu)者呈藍底白斑。
2.薄層色譜:糖的極性大,在硅膠薄層上進行層析時,點樣量不宜過多(一般少于5/g)。紙色譜所用的顯色劑同樣適用于薄層色譜。
3.氣相色譜:由于氣相色譜靈敏度高,又可同時進行分離和定性定量,所以在糖的鑒定上也用得很普遍。
4.離子交換色譜:與氣相色譜相比其優(yōu)點在于不必制成衍生物,而且可以直接用水溶液進行分離。
5.液相色譜:備有幾種檢出器,其中折光檢出器的靈敏度為可檢出20/g.
☆ ☆考點15:苷鍵構(gòu)型的決定
糖與糖之間的苷鍵和糖與非糖部分的苷鍵,本質(zhì)上都是縮醛鍵,也都存在端基碳原子的構(gòu)型問題。測定苷鍵構(gòu)型的問題主要有三種方法,即酶催化水解方法、克分子旋光差法(Klyne法)和NMR法。
1.利用酶水解進行測定:如麥芽糖酶能水解的為a-苷鍵,而杏仁苷酶能水解的為β-苷鍵。但必須注意并非所有的β-苷鍵都能為杏仁苷酶所水解。
2.利用Klyne經(jīng)驗公式進行計算。
3.利用NMR進行測定:在糖的1HNMR譜中,端基質(zhì)子信號在δ5,0附近,其他一般糖環(huán)質(zhì)子信號在δ3.5~4.5間。絕大多數(shù)的吡喃糖,如 葡萄糖的優(yōu)勢構(gòu)象中C2-H為豎鍵質(zhì)子,當(dāng)C1-OH處在橫鍵上(β-D-苷),C1-H和C2-H的兩面角近180°J值在6~8HZ間。當(dāng)C1-OH 處在豎鍵上(a-D-苷),Cl-H和C2-H的兩面夾角近60°。J值在3~4Hz間,因此我們可以根據(jù)Cl-H和C2-H的偶合常數(shù)來判斷苷鍵構(gòu)型。
☆ ☆☆考點16:醌類結(jié)構(gòu)與分類
1.萘醌類:化合物從結(jié)構(gòu)上考慮可以有α(1,4)、β(1,2)及amphi(2,6)三種類型。萘醌類還原后即得到無色的萘氫醌,后者又可重 新氧化得到萘醌,并重新顯色。許多萘醌類化合物具有明顯的生物活性,如從中藥紫草及軟紫草中分得的一系列紫草素及異紫草素衍生物,具有止血、抗炎、抗菌、 抗病毒及抗癌作用,與其清熱涼血的藥性相符,可認為這些萘醌化合物為紫草的有效成分。
2.菲醌類:天然菲醌類衍生物包括鄰醌及對醌兩種類型。如從中藥丹參根中提取得到多種菲醌衍生物,其中丹參醌Ⅰ、丹參醌ⅡA、丹參醌ⅡB、隱丹參 醌、丹參酸甲酯、羥基丹參醌ⅡA等為鄰醌類衍生物,而丹參新醌甲、丹參新醌乙、丹參新醌丙則為對醌類化合物。丹參醌類成分具有抗菌及擴張冠狀動脈的作用, 由丹參醌ⅡA制得的丹參醌ⅡA磺酸鈉注射液已用于臨床,用于治療冠心病、心肌梗死。
3.蒽醌類:(1)單蒽核類。(2)雙蒽核類:①二蒽酮類衍生物:二蒽酮多以苷的形式存在,若催化加氫還原則生成二分子蒽酮,用FeCl3氧化則 生成二分子蒽醌。如中藥大黃、番瀉葉中致瀉的主要成分番瀉苷A、B、C、D等皆為二蒽酮類衍生物。二蒽酮類化合物C10-C10′鍵易于斷裂,生成蒽酮類 化合物。大黃中致瀉的主要成分番瀉苷A,就是因其在腸內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榇簏S酸蒽酮而發(fā)揮作用。②二蒽醌類:蒽醌類脫氫縮合或二蒽酮類氧化均可形成二蒽醌類。天然二 蒽醌類中兩個蒽醌環(huán)都是相同且對稱的,由于空間位阻的相互排斥,使兩個蒽環(huán)呈反向排列,如山扁豆雙醌。③去氫二蒽酮類。④日照蒽酮類。⑤中位苯駢二蒽酮 類。
☆ ☆☆☆考點17:醌類的理化性質(zhì)
1.性狀:醌類化合物如無酚羥基,則近乎無色。天然醌類多為有色晶體。顏色由黃、棕、紅、苯醌及萘醌多以游離狀態(tài)存在,而蒽醌類則往往結(jié)合成苷,存在于植物體中。
2.升華性:游離的醌類多具升華性,小分子的苯醌類及萘醌類具有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸餾出,可據(jù)此進行提取、精制。
3.溶解性:游離醌類多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑,微溶或不溶于水。
4.酸堿性:蒽醌類衍生物多具有酚羥基,故具有酸性,易溶于堿性溶劑。醌類衍生物酸性強弱的排列順序為:含COOH>含2個以上β-OH>含1個β-OH>含2個以上α-OH>含1個α-OH.在分離工作中,常采取堿梯度萃取法來分離蒽醌類化合物。
如用堿性不同的水溶液(5%碳酸氫鈉溶液、5%碳酸鈉溶液、1%氫氧化鈉溶液、5%氫氧化鈉溶液)依次提取,其結(jié)果為酸性較強的化合物(帶 COOH或2個β-OH)被碳酸氫鈉提出;酸性較弱的化合物(帶1個β-OH)被碳酸鈉提出;酸性更弱的化合物(帶2個或多個α-OH)只能被l%氫氧化 鈉提出;酸性最弱的化合物(帶1個α-OH)則只能溶于5%氫氧化鈉。
☆ ☆☆☆考點18:醌類的顯色反應(yīng)
1.Feigl反應(yīng):醌類衍生物在堿性條件下加熱與醛類、鄰二硝基苯反應(yīng),生成紫色化合物。醌類在反應(yīng)中僅起傳遞電子作用。
2.無色亞甲藍顯色試驗:無色亞甲藍乙醇溶液(1mg/ml)專用于檢識苯醌及萘醌。樣品在白色背景下呈現(xiàn)出藍色斑點,可與蒽醌類區(qū)別。
3.Borntrager‘s反應(yīng):在堿性溶液中,羥基醌類顏色改變并加深,多呈橙、紅、紫紅及藍色。如羥基蒽醌類化合物遇堿顯紅~紫紅色,稱為Borntrager’s反應(yīng)。蒽酚、蒽酮、二蒽酮類化合物需氧化形成蒽醌后才能呈色,其機制是形成了共軛體系。
4.Kesting-Craven反應(yīng)當(dāng)苯醌及萘醌類化合物的醌環(huán)上有未被取代的位置時,在堿性條件下與含活性次甲基試劑,如乙酰乙酸酯、丙二酸酯反應(yīng),呈藍綠色或藍紫色。蒽醌類化合物因不含有未取代的醌環(huán),故不發(fā)生該反應(yīng),可用于與苯醌及萘醌類化合物區(qū)別。
5.與金屬離子的反應(yīng):蒽醌類化合物如具有a-酚羥基或鄰二酚羥基,則可與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡(luò)合物。
☆ ☆考點19:蒽醌類化合物的分離
1.蒽醌苷類和游離蒽醌衍生物的分離:蒽醌苷類與游離蒽醌衍生物的溶解性不一樣,前者易溶于水,而后者則易溶于有機溶劑如氯仿等,因而常用與水不混溶的有機溶劑萃取或回流提取蒽醌粗提物,可將兩者分開。
2.游離蒽衍生物的分離:一般采取溶劑分步結(jié)晶法、pH梯度萃取法和色譜法。pH梯度萃取法是最常用的手段,根據(jù)蒽醌的α與β位羥基酸性差異及羧 基的有無,使用不同堿性的水溶液,從有機溶劑中提取蒽醌類成分。另外柱色譜法也是常用手段,常用的吸附劑有硅膠、磷酸氫鈣、聚酰胺,一般不用氧化鋁,以免 發(fā)生不可逆的化學(xué)吸附。通常酸性強的蒽衍生物被吸附的能力也強,蒽醌類比蒽酚類易被吸附。
3.蒽醌苷類的分離:蒽醌苷類水溶性較強,需要結(jié)合吸附及分配柱色譜進行分離,常用的載體有聚酰胺、硅膠及葡聚糖凝膠。
☆☆☆☆考點20:香豆素的結(jié)構(gòu)與分類
香豆素的母核為苯駢α-吡喃酮。
1.簡單香豆素類:是指僅在苯環(huán)有取代基的香豆素類。絕大部分香豆素在C-7位都有含氧基團存在,僅少數(shù)例外。傘形花內(nèi)酯,即7-羥基香豆素可以 認為是香豆素類成分的母體。其他C-5、C-6、C-8位都有存在含氧取代的可能,常見的基團有羥基、甲氧基、亞甲二氧基和異戊烯氧基等。
2.呋喃香豆素類
(1)6,7-呋喃駢香豆素型(線型):此型以補骨脂內(nèi)酯為代表,又稱補骨脂內(nèi)酯型。
(2)7,8-呋喃駢香豆素型(角型):此型以白芷內(nèi)酯為代表。
3.吡喃香豆素類
(1)6,7-吡喃駢香豆素(線型):此型以花椒內(nèi)酯為代表,如美花椒內(nèi)酯。
(2)7.8-吡喃駢香豆素(角型):此型以邪蒿內(nèi)酯為代表,如沙米丁和維斯納丁。
(3)其他吡喃香豆素:5,6-吡喃駢香豆素如別美花椒內(nèi)酯;雙吡喃香豆素如狄佩它妥內(nèi)酯。
4.異香豆素類:是香豆素的異構(gòu)體,在植物中存在的多數(shù)為二氫異香豆素的衍生物,其代表化合物有茵陳炔內(nèi)酯、仙鶴草內(nèi)酯等。
5.其他香豆素類:是指a-吡喃酮環(huán)上有取代基的香豆素,C-3,C-4上常有苯基、羥基、異戊烯基等取代,如沙葛內(nèi)酯、黃檀內(nèi)酯等。