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天然药物化学

花匠小妙招
2025-05-10 14:16

天然药物化学成分的提取分离和结构研究方法

大纲提示：

1.掌握天然药物化学成分常用的提取、分离方法和基本原理。

2.熟悉现代提取、分离技术在天然药物化学研究中的应用。

3.了解天然药物化学成分结构鉴定的程序与方法。

天然药物大多来源于自然界的动植物，其化学成分十分复杂，往往多种有效成分和大量杂质共存，各成分的含量差别也较大，多则百分之十几，少则千万分之几甚至更少。因此，进行天然药物化学成分研究时，就必须首先将化学成分从天然药物中提取分离出来，得到单一化合物（单体），才能进一步进行结构鉴定、活性筛选、药效学、毒理学等研究，为研制新药奠定基础。所以，从天然药物中提取分离出有效成分的单体并进行化学结构鉴定，是天然药物化学研究的重要任务之一。天然药物有效成分的提取分离最好在生物活性指标跟踪下进行，以提高对有效成分研究的针对性和有效性。

在进行化学成分提取之前，需要进行原料的采集。由于天然药物化学成分受原料的种类（基原）、产地、药用部位、采集时间和方法等因素的影响，需要对这些因素进行考查和系统文献查阅，以充分了解、利用前人的经验。尤其重要的是，使用的原料需要请有经验的专家进行鉴定。另外，植物体内由于有水解酶共存，为了研究天然产物，必须采用适当的方法杀酶或抑制酶活性。如采集新鲜的原料，可迅速加热干燥、冷冻保存、用沸水或醇迅速提取等。

天然药物化学成分的提取分离方法，应根据被提取成分的主要理化性质和提取分离技术的原理和特点进行选择。

第一节天然药物化学成分的提取方法

提取是指用适当的方法将天然药物化学成分从药材中抽提出来的过程。提取时要将所要的成分尽可能完全提出，而不需要的成分尽可能少地提出。但用任何方法提取而得到的提取物，仍然是包含多种化学成分和杂质的混合物，称总提取物，尚需进一步分离和精制。提取前，一般要将天然的药材切细或粉碎，以提高提取效率。有时为了方便提取分离工作，常对药材粉末进行一些预处理，如种子类药材常含有大量油脂，通常要进行脱脂处理，叶、茎类药材因含较多叶绿素，通常要先除去叶绿素等。

天然药物化学成分的常用提取方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和超临界流体提取法，此外，还有升华法、压榨法和吸收法等提取方法。

一、溶剂提取法

溶剂提取法是根据天然药物中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对有效成分溶解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织中溶解出来的方法。溶剂提取法是天然药物化学成分提取的最常用方法。当溶剂加入到经适当粉碎的药材中时，由于扩散、渗透作用，溶剂逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解可溶性成分并造成细胞内外的浓度差，于是一方面细胞内的溶液不断向外扩散，另一方面溶剂又不断进入到药材组织细胞中，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将溶液滤出，得到提取液。药渣继续加入新溶剂提取，如此反复多次，就可以把所需的成分近于完全或大部分溶出。合并各次提取液，回收溶剂便得到总提取物。

（一）溶剂的选择

溶剂提取法的关键在于合适溶剂的选择。合适的溶剂应是对有效成分溶解度较大，而对无效成分及其他成分溶解度小的溶剂。根据“相似相溶”的规律，亲脂性的化学成分易溶于亲脂性的溶剂，难溶于亲水性的溶剂；同样，亲水性的化学成分易溶于亲水性的溶剂，难溶于亲脂性的溶剂。化学成分的亲水性、亲脂性及其程度的大小，与分子结构直接相关。有机化合物分子结构中，如果亲水性基团多，则其极性大而难溶于亲脂性有机溶剂；反之如果亲水性基团少，则其极性小易溶于亲脂性有机溶剂而难溶于水。化合物的极性通常由分子中取代基的种类、数目及排列方式、碳链长短等综合因素所决定，判断化合物的极性有以下几种情况。

（1）取代基极性大小。在化合物母核相同或相近情况下，化合物极性大小主要取决于取代基极性大小，常见基团极性大小顺序如下：

R—COOHAr—OHR—OHR—NH?2?，R—NH—R＇R—CHOR—CO—R＇R—CO—OR＇R—O—R＇R—H

（2）化合物分子母核大小（碳数多少）。分子大、碳数多，极性小；分子小、碳数少，极性大。

（3）亲水性基团与极性成正比，亲脂性基团与极性成反比。如苷类成分分子中结合糖，其中羟基数目多，则亲水性强，而苷元属于亲脂性化合物。

（4）如分子中含有酸性或碱性基团，以游离型化合物存在时极性弱、具亲脂性，与碱或酸成盐后，以解离型（离解型）化合物存在时则极性强、具亲水性。如游离生物碱是亲脂性化合物，但生物碱盐是离子型化合物，有较强的亲水性。

溶剂的性质也与其分子结构有关，实验室常用的有机溶剂极性强弱顺序如下：

水甲醇乙醇异丙醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚三氯甲烷二氯甲烷苯甲苯四氯化碳环己烷石油醚

溶剂极性的大小可根据介电常数（?ε?）的大小进行判断。常见溶剂的介电常数及相关参数见表2-1。

表2-1常用有机溶剂的介电常数及相关参数

注*：水溶度指15～20℃