中药化学辅导1

中药化学辅导：醌类化合物——苯醌、萘醌和菲醌结构与分类醌类是指分子中具有不饱和环二酮结构的一类化合物，在许多中药中都含有醌类。中药中所含的醌类化合物按其结构可分为苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌4种类型。·苯醌苯醌主要包括对苯醌和邻苯醌两类。其中邻苯醌不稳定，故存在于中药中的苯醌多数为对苯醌的衍生物，天然存在的对苯醌的生物多为黄色结晶，如黄精中的黄精醌。。·萘醌天然存在的萘醌化合物多数是1.4－二萘醌的衍生物，为橙色或橙红色结晶，少数呈紫色。如胡桃叶中的胡桃醌，又如紫草中的紫草素。·菲醌天然的菲醌衍生物包括邻菲醌及对菲醌两种。。如中药丹参中所含有的丹参醌类成分，具有增加冠脉流量的作用。·检识反应醌类的检识反应与其分子结构及官能团有关。1.显色反应醌类的显色反应，常见于以下几种：①karius反应：醌类化合物（蒽醌除外）的乙醚液，加入乙二胺，可呈现各种不同的颜色。②Feigl反应：所有醌类化合物在碱性条件下，与甲醛和邻二硝基苯加热反应，发生氧化还原反应而呈紫色。该反应的机理是：醌类在碱性条件下与甲醛作用还原生成对二苯酚，对二苯酚与二硝基苯作用生成紫色的物质，[反应式]③与活性亚甲基试剂的反应：无羟基的苯醌和萘醌类化合物在碱性条件下，能与一些含有活性亚甲基的化合物，如丙二酸二乙酯，乙酰乙酸乙酯等先发生加成反应，然后再被氧化生成蓝色或蓝紫色。该颜色不稳定，逐渐变成紫色，紫红色或绿色，最后成为暗红黄色。[反应式]分子中有羟基，则以上反应速度减慢或不反应。提取与分离常见的醌类化合物质抽取分离方法:·水蒸气蒸馏法适用于小分子的游离醌类化合物的提取，由于其具有挥发性，可随水蒸气馏出，故可用此法提取，如白雪花中蓝雪醌的提取，流程图如下：白雪花粗粉│加水浸泡│水蒸气蒸馏↓馏出液│放置↓结晶│抽滤↓结晶│甲醇重结晶↓蓝雪醌（mp：75～76℃）·碱提酸沉法适用于具有酚羟基的醌类化合物，由于其可溶于碱液，加酸后又沉淀析出，故可用此法提取，例如后述的大黄中几种游离蒽醌的提取分离。·有机溶剂提取法游离的醌类可溶于苯、乙醚等溶剂，故中药用这类溶剂提取后，当浓缩提取液至少量时，醌类化合物即可析出结晶。由以上方法得到的结晶往往是一种混和物，故常用色谱法再经进一步分离才能得到纯品。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：组成苷的苷元和单糖的鉴定苷先行酸或酶水解得到苷元及糖，再分别进行。·苷元的结构鉴定苷元的结构类型不一，需通过化学反应先确定结构类型和基本母核结构，再按照类型分别进行。·组成苷中糖的种类鉴定糖的鉴定主要用层析法。[糖类PC的层析条件与hRf值（Whatmann1号滤纸）][糖类SiO2TLC层析条件及其hRf值]苷中单糖种类的测定采用GLC法时，可将单糖作成三甲基硅醚（TMS）衍生物或乙酸酯衍生物，以降低糖的极性。·苷中糖的数目的测定用于测定糖的种类的方法可以用于测定糖的数目，一般在测定糖的种类的同时即可测定糖的数目。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷类结构测定实例从连翘Forsythiasuspensa(Thunb.)Vahl.果实中分离到一浅黄色粉末状化合物,具有很强的体外抑制cAMP磷酸二酯酶作用。其结构测定工作如下：（1）理化常数测定：沸点mp：144～150℃（MeOH）；比旋光度[α]D20：-18.6°（C=0.8，EtOH）（2）分子量及分子式：分子式：C29H36015·2H2O[元素分析C（52.39％）、H（6.00％）]分子量：624[FD-MS：m/z647（M+＋Na，100％），485（647-咖啡酸，24％），335（647＋Na的双电荷阳离子，16％）]（3）化学反应及水解产物的测定：A．样品处理：[流程图]B．鉴定：三甲基硅醚衍生物经GLC测定为鼠李糖和D-葡萄糖（1：1），由以上说明该化合物是含有葡萄糖和鼠李糖的酯苷。（4）光谱分析确定连接位置及苷键构型：IRvmaxKBrcm-13600～3100（OH）1700（共轭系统）1600（芳环）1H-NMR(ppm)1.23(3H，d，J=6.0HZ)鼠李糖上的甲基2.80(2H，t，J=7.0HZ)Ar－CH2－4.35(1H，d，J=8.0HZ)葡萄糖端基质子4.63(1H，s)鼠李糖端基质子5.26(1H，br，s)－COO－CH－6.30(1H，d，J=15.0HZ)AR－CH=CH－6.53～7.10(6H，m)芳环质子7.56(1H，d，J=15.0HZ)AR－CH=CH－此外，样品的乙酰化物在1H-NMR谱中可见9个乙酰基，其中4个是酚羟基上的乙酰基。来源:考试大-执业药师考试13C-NMR将样品的碳谱数据与已知化合物的碳谱进行比较，确定连接位置和苷键构型。[连翘酯苷的13C-NMR化学位移]来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷键构型的研究测定糖与苷元之间的苷键以及糖与糖之间的苷键的方法有三种┤Klyne公式法│└NMR谱法·酶水解利用酶水解的专属性：麦芽糖酶水解α-苷键；苦杏仁苷酶水解β-苷键。·Klyne经验公式计算单糖端基碳的构型不同，对糖分子的旋光贡献也不同。将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷（即α-和β-型苷）的分子比旋度进行比较，在数值上接近的一个便是与之有相同的苷键构型。如下：△[M]D=[M]D苷─[M]D苷元[常见糖的甲苷的分子比旋表]·利用NMR谱法1.1N-NMR法如果C2上H为E键，则无法用NMR法确定构型，如鼠李糖苷、甘露糖苷。2.13C-NMR谱利用碳谱的化学位移和偶合常数推测苷键的构型。在糖与苷元连接后,糖中端基碳原子的化学位移明显增加,而其他碳原子的化学位移变动不大。利用某些α-和β-构型的甲苷中，端基碳原子的化学位移相差较大，判断苷键的构型。[常见糖的α-和β-甲基吡喃糖苷的化学位移]此外，还可利用碳谱中的偶合常数J确定苷键的构型。[几种甲苷的α和β构型的JC1-H1值(Hz)]来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷的提取和分离苷的提取由于苷结构特点及性质,提取苷类化合物一般需要注意三方面：酸┐├提取过程中避免接触┐碱┘├才能提得原存于植物体中的原生苷。酶设法抑制或破坏酶的活性。┘各种苷类分子，由于苷元不同、连接糖的种类和数目也不同，因而极性差异很大，很难用统一的方法提取苷类，目前常根据大多数苷类在甲醇、乙醇或乙酸乙酯中溶解度较大，而采用这些溶剂提取。下面介绍一种系统溶剂提取法，此方法按溶剂极性由小到大的次序提取得到极性不同的苷。苷的分离纯化·溶剂处理法用合适的溶剂溶出苷类成分，少溶或不溶出杂质。某些酸性苷难溶于酸性水而能溶于碱性水，故用碱水提取后，再于提取液中加入酸，苷类即可析出沉淀。如蒽醌苷、黄酮苷等。来源:考试大-执业药师考试铅盐处理法利用铅盐在水或稀醇中能够沉淀出多种类型植物成分的性质，达到除去杂质，提纯苷类的目的。·用法①沉淀杂质，苷类留在溶液中。②沉淀苷类，杂质留在溶液中（需收集沉淀，脱铅处理，释放出苷类）。·常用的铅盐中性醋酸铅(Pb(Ac)2)────可与具有邻二酚羟基、羧基及多元酚结构的苷类结合生成沉淀。碱式醋酸铅(Pb(OH)Ac)────除以上外，尚可以与单元酚以及中性大分子物质如中性皂苷、糖类等结合生成沉淀。大孔树脂纯化法大孔树脂的特点及性能：不含交换基团、具有大孔结构的高分子亲脂性物质吸附剂；以范德华力吸附有机物质，其吸附性能主要取决于吸附剂表面的亲水性或亲脂性；特别适合从很低浓度的水溶液中分离低极性或非极性的化合物。在苷类成分分离中的应用原理：选用弱极性型的大孔树脂，利用其对极性物质吸附力弱的特点，除去提取液中与苷共存的糖类、鞣质类等极性较大的化合物。提取液││通过弱极性大孔树脂┌───────┴────────┐↓↓树脂流出液（强极性物质）││水洗┌──┴───┐↓↓树脂流出液（糖类）││不同浓度醇洗↓不同的苷柱色谱分离法柱色谱分离法────获得苷的单体根据层析原理层析方法适用其它苷的极性吸附吸附柱层析极性较低的苷及苷元吸附剂：Al2O3SiO2分配系数分配分配柱层析极性较大的苷支持剂：SiO2纤维素流动相：水饱和的溶剂分子量大小分子筛凝胶柱层析苷与苷元或分子量不同的苷SephadexG；水洗脱SephadexLH-20：可用有机溶剂洗脱芳香族苷元的酚羟基数目氢键缔合聚酰胺柱层析芳香族苷吸附剂：聚酰胺粉组成复杂的苷类，需反复上柱或多种方法互相配合。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷裂解反应——其它反应·碱催化水解（β-消除反应）碱催化水解主要用于酚苷、酯苷、烯醇苷及苷键β-位有吸电子基，如羰基、羧基。这些苷键有酯的性质，遇碱可以发生水解，β-位有吸电子基使α-氢活化，碱液中易与苷键起消除反应使苷键裂解。脂肪族苷元和糖形成的苷对碱稳定。·酶催化水解酶催化水解的特点是专属性很强、条件温和。常用的酶：麦芽糖酶─────选择性地水解α-葡萄糖苷键苦杏仁苷酶────水解一般的β-葡萄糖苷键和有关的六碳醛糖苷转化糖酶─────水解β-果糖苷键纤维素酶─────水解β-葡萄糖苷键芥子苷酶─────水解芥子苷有些酶的水解反应与pH有关，如芥子苷酶水解芥子苷时，pH7或弱酸时，生成的产物为糖和异硫氰酸酯，而在pH3～4时酶解则生成腈和糖。有些低聚糖苷由于组成糖链的糖的种类不同，可采用混合酶，常用的混合酶有粗橙皮酶、高淀粉酶、粗柑橘苷酶或以上这些酶的混合物。·乙酰解反应乙酰解是以CH3CO+（Ac+）为进攻基团，其开裂苷键的难易有与酸水解相似之处，如五碳糖苷键比六碳糖苷键易开裂。但也有与酸水解不同之处。苷键乙酰解难易与其邻位是否有可乙酰化的羟基有关，如果在苷键的邻位有羟基，可使乙酰解的速度降低。乙酰解的试剂：乙酸酐与不同酸的混合液。苷键乙酰解在双糖中一般规律为:1-6键＞1-4键＞1-3键＞1-2键。乙酰解可用于多糖苷的结构研究中，糖与糖连接位置的确定。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷裂解反应——氧化开裂反应·氧化开裂反应Smith降解法是常用的氧化开裂法，用过碘酸氧化邻二醇，使苷类或多糖的糖环开裂，可以容易的进行酸水解，得到完整的苷元，避免了因用剧烈方法而使苷元结构被破坏。Smith降解法适用于难水解的C-苷及某些用酸水解苷元结构易发生改变的苷类（如人参皂苷）。·步骤从Smith降解法得到的产物，常因糖不同而异，从而可推测糖的类型。Smith降解反应的产物组成苷的糖类型常见的糖葡萄糖glu甘露糖man半乳糖gal果糖fru鼠李糖rha夫糖fuc阿拉伯糖ara木糖xylC-苷类用Smith降解法可获得接有醛基的苷元。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷裂解反应——酸催化水解苷在水或稀醇中加酸可水解。·机理苷键原子首先发生质子化，然后苷键断裂生成苷键和糖的阳碳离子中间体，在水中阳碳离子经溶剂化，再脱去氢离子而形成糖分子。下面以葡萄糖苷为例，说明其反应历程。从以上反应机理可以看出：苷键酸催化水解的难易，关键的一步是苷键原子质子化，只要有利于苷键原子质子化的就有利于水解的进行。影响苷键原子质子化的因素主要有三方面：┌苷键原子的碱度│·影响苷键原子质子化的因素┤苷键原子的空间环境│└苷键原子上的电子云密度①苷键原子对酸水解的影响：酸水解易难顺序为:N-苷＞O-苷＞S-苷＞C-苷②糖对酸水解的影响：a具有五元呋喃环的呋喃糖苷比六元吡喃糖苷容易水解。b酮糖苷较醛糖苷易水解。c五碳糖苷＞甲基五碳糖苷＞六碳糖苷＞七碳糖苷＞糖醛酸苷。d2、3-去氧糖苷＞2-去氧糖苷＞3-去氧糖苷＞2-羟基糖苷＞2-氨基糖苷。③苷元对酸水解的影响：芳香族苷较脂肪族苷易水解。·酸水解条件比较酸水解试剂反应温度反应时间加压特点及应用缓和酸水解0.1～0.5％HCl、H2SO4；1～5％Hac等。低温或室温短时间不加压可得到次生苷获知糖连接顺序的信息强烈酸水解1～10％HCl、H2SO4等。直火或沸水浴长时间可加压得到单糖及苷元（对酸不稳定的苷元可破坏结构）了解糖的种类、数量等信息。来源:考试大-执业药师考试中药化学辅导：苷的理化性质苷的理化性质特点由于苷的结构是由糖、苷元及苷键(包括