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1、第2章 中药化学成分提取、分离和鉴定的一般研究方法,Rf（rate of flow）值：溶剂从原点渗透到距离a的时候，如果位于原点的物质从原点向前移动到b，那么b/a的值（0.01.0）就是这种物质的Rf值。例如把葡萄糖和果糖在20下于正丁醇-醋酸-水（415）中展开，可分别得到0.18、0.23的Rf值，在醋酸乙酯-吡啶-水（211）中展开，则分别得到0.28、0.32的Rf值。若滤纸、溶剂温度等保持恒定，则各种物质呈现特定的Rf值，成为鉴定物质的极重要的常数。,平面色谱,柱色谱,从某植物中分得3个黄酮化合物（结构如下），根据其结构特点推测其在硅胶TLC和聚酰胺薄层上的Rf值大小。,练习：,
2、第6节 中药化学成分鉴定和结构研究简介,化合物的纯度测定 结构研究的主要程序 结构研究的主要方法 结构研究实例,1.化合物的纯度测定,物理常数 熔点 明确、敏锐的熔点，熔距窄，在12左右 比旋光度 比旋光度仅决定于物质的结构，是物质特有的物理常数。外观 晶形、色泽 色谱法 TLC，三种展开系统中呈单一斑点 利用HPLC、GC检测呈单一色谱峰,2.未知化合物结构研究的主要程序,初步推断化合物类型,测定分子式，计算不饱和度,确定官能团、结构片断、骨架,推断平面结构,确定立体结构,1.观察样品在提取、分离过程中的行为2.测定理化常数，如溶解度、色谱行为、定性反应等3.结合文献调研,1.高分辨质谱（H
3、R-MS）2.元素分析（EA）+分子量测定3.同位丰度比法,1.测定解析波谱数据2.官能团定性定量分析,1.综合分析谱学数据及定性、定量分析结果2.与已知化合物进行比较或化学沟通,1.测定CD或ORD2.测定NOE、NOESY或2DNMR3.X射线衍射分析4.人工合成,元素分析从刺果甘草根中分得白色晶体，元素分析表明该白色晶体只含C/H/O三种元素，元素定量分析结果如下：C:79.35；H：10.21。则：O元素的含量=（100-79.35-10.21）=10.44三种元素在分子结构只含所占的比例：C:79.35/12=6.61 H:10.21/1=10.21 O:10.44/16=0.65化
4、合物分子结构中原子个数比为：6.61:10.21:0.65=10.16:15.58:110:16:1该化合物实验式：C10H16O分子式（C10H16O）n n=1,2,3,确定分子式,质谱法采用电子轰击质谱（EI-MS）测得上述化合物的分子离子峰为456。则：MC10H16O=152n=456/152=3推出分子式（C10H16O）3 即C30H48O3为刺果甘草皂苷元,确定分子量,高分辨质谱（HR-MS）,M=164,u=-/2+/2+1:一价原子（如H、X）的数目:三价原子（如N、P）的数目:四价原子（如C、S）的数目O、S等二价原子与不饱和度无关，不予考虑。则 C30H48O3的不饱和
5、度为u=30-48/2+1=7,确定不饱和度u,UVIRMSH-NMRC-NMR2D-NMR,确定官能团、结构片段和骨架,结构研究的主要方法,紫外可见吸收光谱（UV-vis）,定义分子中的电子因一定波长的光线照射从低能级跃迁至高能级后产生了光谱。是一种电子光谱。其中由吸收紫外光或可见光引起的-*、n-*跃迁产生的光谱为紫外可见光谱。含有共轭双键、，-不饱和羰基结构的化合物以及芳香族化合物的分子有此特征光谱。,3.结构研究的主要方法,电子跃迁与UV-vis光谱,藏茴香酮的UV光谱,具有相同骨架化合物的UV光谱基本相同，但也会因取代的助色团，而产生差异。,相关的基本概念吸收光谱（吸收曲线）：不同波
6、长光对样品作用不同，吸收强度不同。以波长对吸光强度作图。吸收光谱的特征：定性依据吸收峰：1吸收谷：2肩峰：3末端吸收：4饱和n-跃迁产生,生色团：能吸收紫外-可见光的基团有机化合物中：具有不饱和键和未成对电子的基团例如：C=C;C=O;C=N;-N=N-中:n电子和电子的基团产生n-*、-*跃迁，跃迁吸收的能量较小。当出现几个生色团共轭，则它们产生的吸收带将消失，并出现新的共轭吸收带，其波长将比单个生色团的吸收波长长，强度也增强。助色团：本身无紫外吸收，但可以使生色团吸收增强的基团。同时，生色团波长长移。例如：连有杂原子的饱和基团-OH;-OR;-NH-;-NR2;-X,红移和蓝移：化合物结构
7、变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后吸收峰位置向长波方向的移动为红移吸收峰位置向短波方向的移动为蓝移,应用推断骨架，如含共轭体系（不饱和双键、芳香化合物）UV相同的化合物，不能确定为同一个化合物,红外光谱（IR）,定义分子的振动-转动（即分子中价键的伸缩及弯曲振动）吸收红外区域（4000-500cm-1）的光引起能级跃迁，测得的图谱为红外光谱。红外光谱是分子光谱，反映功能团与波长的关系。如未知物与已知物IR完全一样，即可确定为此化合物。,3.结构研究的主要方法,s-(-)-藏茴香酮的IR光谱,C=O,4000-1500cm-1为特征区，1500-500cm-1为指纹区。,基团极性越大
8、，红外光谱的吸收强度越大,应用 依据红外光谱，,吸收峰的位置（即其振动频率）,吸收峰位移,吸收峰的移动规律,官能团（如苯环、羰基、羟基等）,结构异构,取代及构型、构象,可由未知物各种官能团：,质谱（MS）,3.结构研究的主要方法,基本原理样品在质谱中先气化，然后被离子源电离失去电子，变成带正电荷的分子离子。该分子离子在电子流或粒子的冲击（轰击或撞击）下进一步发生键的断裂形成各种碎片离子。这些离子在稳定的电场和磁场的综合作用下，按照质荷比（质量和电荷之比 m/z）大小顺序被检测器记录下来。所得图谱即为质谱。,EI-MS（电子轰击电离,electron impact ionization）测定时先
9、加热气化，再电离，易热分解或难气化的化合物，测不到分子离子峰。FD-MS（场解析电离,field desorption ionization）将试样稀溶液涂在钨丝发射极上，通过真空密封系统进入离化室作为阳极，再安装阴极，加10kV的高电压使其电离。适用于热不稳定、极性大、难挥发的化合物。但碎片信息少。FAB-MS（快原子轰击电离,fast atom bombardment）从离子枪射出的一次离子经加速后在碰撞室通过交换电荷，产生高速中性离子，该中性离子撞击试样即可使之电离，得到分子离子及进一步裂解的碎片。适用于糖苷类。弥补FD-MS的不足。,桂皮酸乙酯EI-MS图,Balanitin-1的FD
10、-MS图,在质谱中：横坐标为m/z，纵坐标为离子峰的相对强度。质谱图谱中相对强度最大的离子峰称为基峰，其强度定为100，其它 离子峰的强度分别以它们对基峰的相对强度百分比来表示。离子峰的强度与对应离子的数量成正比，离子的数量越多，峰的强度越大。质谱中常见的几种离子峰：分子离子峰 M+准分子离子 M+H+、M-H+碎片离子峰 同位素离子峰，常出现在分子离子峰的右边1-2个质量单位，用M+1、M+2表示。,应用 由碎片峰及裂解特征推定或复核分子的部分结构。MS相同，可能为相同的化合物,核磁共振氢谱（1H-NMR）,定义 化合物分子在磁场中受电磁波的辐射，有磁距的1H原子核吸收一定能量产生能级的跃迁
11、，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所得。氢同位素中，1H丰度最大，信号灵敏，1H-NMR易测，应用广。应用 测定化学位移（0-20ppm）、积分面积（氢的数目）及偶合常数（氢与氢的关系），提供分子中氢的类型、数目及相邻原子或原子团的信息。,3.结构研究的主要方法,化学位移（Chemical shift,）1H核因周围化学环境不同，其外围电子云密度以及绕核旋转时产生的磁的屏蔽效应也不同。不同类型的1H共振信号出现在不同区域，可识别。,TMS：四甲基硅烷 标准物质屏蔽效应强，共振信号在高场区（值规定为0）绝大多数吸收峰均出现在它的左边。结构对称，是一个单峰。容易回收（b.p.低），与样
12、品不反应、不缔合。,峰面积 由于1H谱上积分面积与分子中的总质子数相当，可知分子式，可据此算出每个信号所相当的1H数。,偶合常数 磁不等同的两个或两组1H核在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使信号发生分裂，表现出不同的裂分，如singlet、doublet、triplet、quartet、multiple等。偶合通过化学键传递 相互偶合的H，其J值相同 一级图谱中的裂分遵循n+1规律,不同类型氢核的化学位移,3.结构研究的主要方法,ORD（旋光谱，Optical Rotatory Dispersion）,定义用不同波长的偏振光照射光学活性化合物，并用波长对比旋光度或摩尔旋光度作图所得的曲线。应
13、用推断不对称分子的构型和构象。,3.结构研究的主要方法,CD（圆二色谱，Circular Dichroism）,定义 记录化合物在紫外光与可见光区所产生的椭圆偏振光的椭圆度与波长的关系。CD谱是透过介质后的光的吸收曲线，而ORD则是它的分散曲线。应用 测定手性化合物的构型、构象、确定某些官能团在手性分子中的位置等。,3.结构研究的主要方法,X射线单晶衍射,定义 通过测定化合物晶体对X射线的衍射谱，再通过计算机用数学方法解析衍射谱，再还原为分子中各原子的排列关系，最后获得每个原子在某一坐标系中的分布，给出化合物化学结构，获得分子的全貌，是一种很好的测定化合物分子结构的方法。同时还能测定出化合物结构中的键长、键角、构象、绝对构型等结构细节。应用 测定大分子物质结构。,3.结构研究的主要方法,小结：,1.植物中存在的各类化学成分。2.各提取方法的原理及操作，重点溶剂法。3.各分离方法的原理及操作，重点萃取法、色谱法。4.结构研究的程序及四大光谱的原理及应用。,思考题：,1.选择题（1）中药成分最节省的提取方法是A.回流法B.渗漉法C.连续回流法D.浸渍法 E.煎煮法（2）常用溶剂中不能与水完全混溶的溶剂是 A.乙醇B.丙酮C.乙醚D.正丁醇E.氯仿2.问答题（1）常用提取方法有哪些？各有何优、缺点或适用情况？（2）试述各分离方法的原理及操作。,
