第三章 中药化学成分与药效物质基础

　　中药防治疾病的物质基础——中药化学成分

　　1.有效成分：具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。如麻黄碱、甘草皂苷、芦丁、大黄素。

　　2.无效成分：没有生物活性和防病治病作用化学成分，如淀粉、树脂、叶绿素、蛋白质等。

　　有效成分和无效成分相对性：一些过去被认为是无效成分的化合物，如某些多糖、多肽、蛋白质和油脂类成

　　分等，现已发现它们具有新的生物活性或药效。

　　鹧鸪氨酸(驱虫);天花粉蛋白(引产);茯苓多糖、猪苓多糖(抗肿瘤)

　　第一节 绪论

　　三、中药化学成分的提取分离方法

　　(一)中药化学成分的提取

　　1.浸渍法：常温，适于遇热易破坏或挥发性成分及含淀粉、黏液质、果胶较多的中药。

　　缺点：时间长，效率低，易发霉，体积大。

　　3.煎煮法：必须以水为溶剂。

　　缺点：对含挥发性和加热易破坏成分不适用。

　　4.回流提取法：优点：效率较高

　　缺点：不适用遇热易破坏成分，溶剂消耗大。

　　5.连续回流提取法：索氏提取器

　　优点：提取效率高，节省溶剂，操作简单。

　　缺点：不适用遇热破坏成分。

　　7.升华法：具有升华性的成分。

　　如樟树中的樟脑、茶叶中的咖啡因。

　　8.超声提取法：利用超声波产生强烈的空化效应和 搅拌作用。

　　9.超临界流体萃取法(SFE)

　　最常用CO2作为超临界流体萃取的物质。

　　优点：低温下提取，对“热敏性”成分尤其适用。

　　缺点：对极性大化合物提取效果较差，设备造价高。

　　(二)中药化学成分的分离与精制

　　1.根据物质溶解度差别进行分离

　　(1)结晶及重结晶

　　原理：利用混合物中各成分在溶剂中溶解度差异。

　　①结晶的条件 结晶的关键：选择合适的溶剂。

　　③溶剂的选择

　　原则：根据“相似相溶”原则，即极性物质易溶于极性溶剂中，难溶于非极性溶剂中，非极性物质相反。

　　a、不与重结晶物质发生化学反应。

　　b.高温对结晶物质溶解度大，低温溶解度小。

　　c.对杂质的溶解度或者很大(待重结晶物质析出时，杂质仍留在母液中)或者很小(待重结晶物质溶解在溶

　　剂里，过滤除去杂质)。

　　⑤化合物纯度的判定方法

　　a.结晶形态与色泽：结晶均匀、一致。

　　b.熔点与熔距：熔点明确、熔距(1～2℃)敏锐

　　c.色谱法：三种以上展开剂展开，呈单一斑点。

　　d.高效液相色谱法、质谱、核磁共振等方法。

　　(2)利用两种以上不同溶剂极性差异分离

　　①水提醇沉法：多糖、蛋白质等沉淀

　　②醇提水沉法：树脂、叶绿素等亲脂性成分。

　　(3)利用酸碱性进行分离

　　①酸提取碱沉淀：生物碱提取分离。

　　②碱提取酸沉淀：酚、酸类成分的提取分离。

　　2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

　　(1)液-液萃取

　　原理：利用混合物中各成分在互不相溶的两相溶剂中分配系数K不同而达到分离。

　　正相分配色谱：固定相极性>流动相极性

　　固定相氰基(-CN)与氨基(-NH) 反相分配色谱：固定相极性<流动相极性

　　固定相石蜡油、RP-2、RP-8及RP-18

　　反相硅胶薄层及柱色谱填料，根据烃基长度为乙基、还是辛基或十八烷基，分别命名为RP-2、RP-8及RP-18，

　　口诀：辛乙十八反

　　3.根据物质的吸附性差别进行分离

　　(1)物理吸附

　　无选择性，过程可逆，应用最广。

　　①硅胶(酸性)、氧化铝(碱性)——极性吸附剂

　　②活性炭——非极性吸附剂

　　(2)极性及其强弱判断

　　极性表示分子中电荷不对称程度，与偶极矩、极化度、介电常数有关。

　　(4)吸附柱色谱用于物质分离的注意事项

　　②尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解样品;

　　④酸性物质用硅胶，碱性物质用氧化铝;

　　⑤TLC组分Rf达到0.2～0.3时溶剂可用于柱色谱。

　　(5)聚酰胺柱层析

　　吸附原理：氢键吸附，聚酰胺不溶于水及常用有机溶剂，对碱稳定，对酸(尤其无机酸)稳定性较差。

　　联想：聚酰胺为塑料的主要成分。如碱性物质小苏打洗剂可以用塑料容器装，而浓硫酸不能用塑料瓶装。

　　吸附规律：

　　A.酚羟基数目：酚羟基数目越多吸附力越强

　　B.酚羟基位置：酚羟基所处的位置易于形成分子内氢键，则吸附力减弱。

　　C.分子芳香化程度越高，共轭双键越多，吸附力越强。

　　D.洗脱溶剂的影响：水<甲醇<丙酮<稀氢氧化钠<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素

　　聚酰胺对酚类、黄酮类化合物的吸附是可逆的(鞣质例外)，故特别适合于该类化合物的制备分离和脱鞣处理。

　　(6)大孔吸附树脂法

　　吸附原理：通过物理吸附(范德华力、氢键吸附)和分子筛性能。

　　4.根据物质分子大小差别进行分离

　　常用的有透析法、凝胶过滤法、超滤法和超速离心法等

　　凝胶色谱法也叫凝胶过滤法：利用分子筛原理分离物质，小分子进入凝胶颗粒内部，大分子化合物被排阻在外部

　　难以进入，因此大分子物质首先被洗出。

　　如葡聚糖凝胶，具有三维空间的网状结构，是在水中不溶、但可以膨胀的球形颗粒。

　　精制药用酶时采用透析法去除无机盐(酶为生物大分子，而无机盐为小分子杂质。)

　　5.根据物质解离程度不同分离

　　原理：混合物中各成分解离度不同而分离。

　　离子交换树脂外观为球形颗粒，不溶于水，但可在水中膨胀。

　　口诀：O多酸强，H多碱强。

　　6.根据物质沸点进行分离

　　利用混合组分中各成分的沸点不同而分离的一种方法。如分馏法。

　　四、中药化学成分结构研究方法

　　(一)化合物的纯度测定

　　1、只有当样品在三中展开系统中均呈现单一斑点时方可确认其为单一化合物。

　　2、气相色谱(GC)也是判断物质纯度的一种重要方法。

　　(二)结构研究中的主要方法

　　1.分子式确定： 高分辨率质谱法(HR-MS)

　　2.质谱(MS)(M是质量的化学简写)

　　测定有机分子的分子量、求算分子式、推断结构信息。

　　3.红外光谱(IR)

　　4000～1500cm-1的区域为特征频率区，许多特征官能团，如羟基、氨基等，可据此进行鉴别。

　　1500～600cm-1的区域为指纹区，真伪鉴别。

　　4.紫外光谱(UV)：分子结构中具有共轭体系化合物才能在紫外光区产生紫外吸收光谱。

　　(联想：UV俩字母形状相似，为共轭)

　　应用：推断化合物的骨架类型(联想：子骨=紫骨);测定化合物的精细结构

　　5.核磁共振(NMR) ：1H-NMR:提供不同氢原子情况。主要为化学位移(δ)，偶合常数(J)及质子数(积

　　分面积)。

　　第二节 生物碱

　　一、基本内容

　　(一)定义：含氮有机化合物。

　　(二)生物碱的分布和存在

　　多集中在某一器官。麻黄生物碱在髓部含量高。

　　生物碱在不同植物中含量差别很大。绝大多数存在于双子叶植物中，如，毛茛科、防己科、茄科、马钱科、

　　豆科、小檗科(三颗针)、罂粟科等，

　　生物碱多数以盐的形式存在;少数以游离形式存在;其他尚有以生物碱苷及N-氧化合物的形式存在。

　　(三)生物碱的结构和分类

　　1.吡啶类生物碱

　　(1)简单吡啶类：槟榔碱、槟榔次碱(槟榔)、烟碱等，呈液态，

　　(2)双稠哌啶类：具喹诺里西啶母核，如苦参碱、氧化苦参碱

　　2.莨菪烷类：莨菪碱(洋金花)

　　3.这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹

　　啉或四氢异喹啉的基本母核。

　　(1)简单异喹啉类：萨苏林

　　(2)苄基异喹啉类：①1-苄基异喹啉类：罂粟碱、去甲乌药碱、厚朴碱，②双苄基异喹啉类：汉防己甲素和

　　乙素。

　　(3)原小檗碱类：a、小檗碱类：多为季铵碱，如小檗碱(黄连、黄柏、三颗针等)。b、原小檗碱类：多为叔胺

　　碱，如延胡索乙素(延胡索)

　　(4)吗啡烷类：罂粟中的吗啡、可待因，青风藤碱。

　　4.吲哚类生物碱：(1)简单吲哚类：如板蓝根、大青叶中的大青素 B、蓼蓝中靛青苷等，(2)色胺吲哚类：

　　吴茱萸碱，(3)单萜吲哚类：萝芙木中的利血平、番木鳖中的士的宁等。(4)双吲哚类吲哚：长春花中具有抗

　　癌作用的长春碱和长春新碱。

　　联想：哚=花朵，一株(吴茱萸)蓝青(板蓝根、大青叶)色的长春花。

　　5.有机胺类生物碱：氮原子不结合在环内，如麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱，

　　(联想：麻谐音妈，母=妈，妈妈如仙子漂亮)

　　二、生物碱的理化性质

　　(一)性状 :少数呈液态(烟碱、槟榔碱、毒芹碱);

　　少数液态及小分子生物碱有挥发性—麻黄碱、烟碱;

　　个别生物碱有升华性——咖啡因。少数有颜色(小檗碱、蛇根碱黄色，药根碱红色);有的在紫外光下显荧光，

　　如利血平。一般味道多苦，少数辛辣味，个别具甜味(甜菜碱)。

　　(二)旋光性 :生物碱大多有旋光性，且多呈左旋性(旋光度受手性碳构型、测定溶液、PH、浓度等影响)。

　　(三)溶解性

　　1.生物碱

　　(1)亲脂性生物碱：尤其易溶于三氯甲烷中。

　　(2)亲水性生物碱：a、季铵碱(小檗碱)，b、N-氧化物结构的生物碱(氧化苦参碱)，c、少数小分子生物碱

　　(麻黄碱、烟碱)，d、酰胺类生物碱(秋水仙碱、咖啡碱)

　　(3)具有特殊官能团的生物碱

　　①两性生物碱：含酚羟基(吗啡)或羧基生物碱(槟榔次碱)前者溶于NaOH，后者溶于NaHCO3。

　　②内酯型(喜树碱)或内酰胺(苦参碱)生物碱：溶解性类似亲脂性生物碱， 但强碱溶液中，内酯或内酰胺开环

　　形成羧酸盐，酸化后环合析出。如苦参碱、喜树碱等。

　　联想：碱=解=解开，酸=栓=拴住(关门)

　　2.生物碱盐一般易溶于水： 某些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐。

　　(四)碱性 ：氮原子上的孤电子对接受质子而显碱性。

　　1.碱性强弱：用pKa表示。pKa越大，碱性越强。

　　2.影响碱性强弱的因素

　　(1)氮原子的杂化方式 ：SP3 >SP2 > SP

　　(2)电性效应

　　①诱导效应

　　供电诱导效应：氮原子电子云密度增加，碱性增强。

　　吸电诱导效应：电子云密度降低，碱性减弱。

　　②共轭效应

　　碱性由强到弱的一般顺序：胍基>季铵碱>N-烷杂环>脂肪胺>芳香胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯

　　(3)空间效应 生物碱碱性降低。

　　(4)氢键效应：稳定分子内氢键，碱性增强。

　　(五)沉淀反应：在酸水或稀醇中进行：

　　碘化铋钾(橘红色沉淀) 联想：蜜桔(橘)

　　碘化汞钾(类白色沉淀) 联想：汞是水银(白色)

　　碘-碘化钾(棕色沉淀) 联想：点点红

　　硅钨酸(灰白色或淡黄色沉淀) 联想：乌云是灰色

　　饱和苦味酸(黄色沉淀) 联想:黄连是苦味的

　　雷氏铵盐与季铵碱生成红色沉淀，联想：演员孙红雷

　　碘化铋钾常作为生物碱薄层色谱或纸色谱显色剂

　　注意：少数生物碱不与一般的生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等。而蛋白质、多肽、氨基酸、鞣

　　质等一些非生物碱类成分，它们也能与生物碱沉淀试剂作用产生沉淀。

　　显色剂如溴麝香草酚蓝、溴麝香草酚绿等。

　　三、含生物碱类化合物的常用中药

　　(一)苦参 (联想：“苦”大“稠”深)

　　1.主要生物碱及其化学结构

　　主要含苦参碱和氧化苦参碱，《中国药典》以其为指标成分。此外还有羟基苦参碱、去氢苦参碱等，都属于

　　双稠哌啶类生物碱，是喹喏里西啶类衍生物。

　　联想：苦下面一个口，参下面三撇，可以想象为，三个口，双稠哌啶和喹喏里西啶里均有三个口字偏旁。

　　2、性状：苦参碱有α-、β-、γ-，δ-四种，除γ-苦参碱为液体，其他均为结晶，常见α-苦参碱。

　　3、碱性：含两氮原子，一个为叔胺氮，另一个为酰胺氮，几乎不显碱性。

　　4、溶解性：苦参碱可溶于水和氯仿、乙醚等亲脂性溶剂，氧化苦参碱具配位键，亲水性更强，易溶于水，难溶于

　　乙醚，可利用二者溶解性差异将其分离。

　　极性：氧化苦参碱>羟基苦参碱>苦参碱。

　　5、生物活性：苦参总生物碱具有利尿消肿抗肿瘤、抗病原体、抗心律失常、抗缺氧等作用。

　　6.临床应用注意事项

　　苦参碱可导致胆碱酯酶活性下降，产生倦怠、乏力等不良反应;苦参栓可致外阴过敏;苦参注射液致过敏性

　　休克并导致恶心、呕吐等。

　　(二)山豆根 大多属于喹喏里西啶类。《药典》以苦参碱和氧化苦参碱为指标成分进行鉴别和含量测定。山豆

　　根有抗癌、抗溃疡、抗菌作用;此外，山豆根还有升高白细胞、抗心律失常、抗炎及保肝作用。山豆根中毒的主

　　要原因是超剂量用药(大于10g)。

　　(三)麻黄：所含生物碱以麻黄碱和伪麻黄碱为主，《中国药典》以盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱为指标成分进行

　　测定。此外还含有少量甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱、去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。 联想：麻将机(谐音=甲

　　基)，知道麻黄碱有甲基。

　　麻黄生物碱分子中氮原子均在侧链上，为有机胺类生物碱。

　　麻黄碱和伪麻黄碱属仲胺衍生物，且互为立体异构体。

　　2.理化性质

　　(1)性状：麻黄碱和伪麻黄碱均为无色结晶，有旋光性和挥发性。

　　(2)碱性：氮原子在侧链上，碱性较强(有机胺类)。伪麻黄碱的共轭酸形成分子内氢键稳定性大于麻黄碱，

　　所以伪麻黄碱的碱性稍强于麻黄碱。

　　(3)溶解性：游离麻黄生物碱可溶于水，伪麻黄碱在水中溶解度较麻黄碱小;二者都溶于三氯甲烷。

　　草酸麻黄碱难溶于水，草酸伪麻黄碱易溶于水。

　　联想：草你妈(麻)，知道有草酸麻黄碱。

　　3.鉴别反应 ：由于麻黄碱和伪麻黄碱不能和多数生物碱沉淀试剂发生沉淀反应。所以采用Cu2+ 鉴别。

　　(1)二硫化碳-硫酸铜反应、(2)铜络盐反应

　　4.麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢神经作用，兴奋大脑和呼吸，有类似肾上腺素样作用;伪麻黄碱有升压、利

　　尿作用;甲基麻黄碱有舒张支气管平滑肌作用。

　　5. 用量过大可引起头痛、心悸、大汗不止、体温及血压升高、心动过速、甚至昏迷、惊厥呼吸及排尿困难，

　　心肌梗死或死亡。

　　(四)黄连—火烧“连”营，功归“异喹”

　　1.主要生物碱及其化学结构

　　黄连有效成分主要为原小檗碱型生物碱，小檗碱、巴马汀、药根碱、黄连碱、木兰碱等，以小檗碱含量最高

　　(10%)，《药典》以盐酸小檗碱为指标成分。这些生物碱都属苄基异喹啉类衍生物，除木兰碱为阿朴菲型外都

　　属于原小檗碱型，且都是季铵型生物碱。

　　2.小檗碱的理化性质

　　(1)性状 小檗碱为黄色针晶，

　　(2)碱性 水溶液呈强碱性(季铵碱:四季有水)

　　(3)溶解性 小檗碱可溶于水。

　　3.小檗碱的鉴别反应

　　小檗碱除了能与一般生物碱沉淀试剂产生沉淀反应外，还具有以下特征性鉴别反应：

　　1.在碱性条件下与丙酮加成，生成黄色结晶型加成物;

　　2.酸水液加漂白粉(或通入氯气)，溶液即变樱红色。

　　联想：檗=薄，丙=冰，漂=漂流(薄冰漂流)

　　小檗碱本身是黄色的，加成或更是黄色咯

　　漂白变漂亮了，樱红色更漂亮

　　4.黄连其有效成分小檗碱具有明显的抗菌、抗病毒作用;小檗碱、黄连碱、药根碱等还具有明显的抗炎、抗

　　溃疡、免疫调节及抗癌等作用。

　　(五)延胡索(元胡) 延胡索含有多种苄基异喹啉类生物碱，《药典》以延胡索乙素为指标成分进行含量

　　测定。 延胡索生物总碱具有活血散瘀，理气止痛的功效，延胡索乙素具有较强的镇痛作用，对慢性持续性疼痛

　　及内脏钝痛的效果较好。 临床应用延胡索乙素，过量可出现呼吸抑制、帕金森综合征等表现。

　　(六)防己 “防己””苄”心

　　防己有效成分主要是汉防己甲素(粉防己碱)和汉防己乙素(防己诺林碱)。《中国药典》以粉防己碱和防

　　己诺林碱为指标成分。前者结构中7位取代基为甲氧基，极性小;后者为酚羟基，极性较大。

　　汉防己甲素具有抗心肌缺血、抑制血小板聚集、抗炎、抗溃疡、保肝等作用;同时具有调节免疫力和耐缺氧

　　作用等;汉防己乙素具有抗炎镇痛、降压、抗肿瘤作用等。趣味：“甲”肝“已”降(降压)

　　(七)川乌 主要为二萜类生物碱，主要是乌头碱、次乌头碱和新乌头碱。双酯型的生物碱毒性大，是主要的有

　　毒成分。 乌头和附子提取物具有镇痛、消炎、麻醉、降压等作用;附子具有升压、扩张冠状动脉等作用;日本

　　附子分离出去甲乌药碱，有强心作用。乌头碱类化合物有剧毒，2～4mg即可致人死亡。

　　毒性大小：乌头碱>次乌头碱>乌头原碱

　　毒性大小：双酯键>单酯键>无酯键

　　解毒：碱水中加热或直接水浸泡水解酯键，

　　(八)洋金花 —趣味：金毛洋人 “花”心“菪”漾

　　1.主要生物碱及其化学结构

　　洋金花主要化学成分为莨菪烷类生物碱，

　　2.莨菪烷类生物碱的理化性质

　　(1)性状：莨菪碱为针晶，其外消旋体阿托品为长柱型结晶、加热易升华。东莨菪碱为液体，

　　(2)旋光性：阿托品(外消旋体)无旋光性，其它均有左旋光性。联想：阿托品中毒瞳孔散大，目光呆滞无旋光。

　　(3)碱性大小： 莨菪碱(阿托品) > 山莨菪碱 > 东莨菪碱和樟柳碱 >去甲莨菪碱

　　趣味：崀山冬旅去(邵阳崀山冬天旅游去)

　　(4)溶解性

　　去甲莨菪碱>樟柳碱和 东莨菪碱 >山莨菪碱>莨菪碱(5)水解性：莨菪烷类生物碱都是酯类，易水解、尤其在

　　碱性水溶液中更易水解。

　　备注：东莨菪碱和樟柳由于6,7位氧环立体效应和诱导效应的影响，碱性较弱。但有较强的亲水性。山莨菪

　　碱分子中的酚羟基的立体效应影响较东莨菪碱小，其碱性比东莨菪碱强， 趣味：东边氧气足，山里风较强

　　3.莨菪烷类生物碱的鉴别反应

　　具生物碱通性，与多种生物碱沉淀试剂反应。

　　(1)氯化汞沉淀反应 ： 趣味：谁淫(水银)就浪荡

　　莨菪碱(阿托品)—红色沉淀;东莨菪碱—白色沉淀

　　(2)Vitali反应 :发烟硝酸和苛性碱醇液。

　　莨菪碱或阿托品、山莨菪碱、东莨菪碱：阳性(呈深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失)

　　樟柳碱：阴性(不具备莨菪酸)

　　趣味：喂他(vita)喝酒(苛性碱醇液)烧烟(烟硝)，

　　山东浪荡大汉面色紫红，张柳姐不露声色

　　(3)过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应(DDL)

　　樟柳碱(含羟基)——阳性;莨菪碱或阿托品、山莨菪碱、东莨菪碱——阴性;趣味：张柳哥点酸奶。

　　4.生物活性:莨菪碱(阿托品)有解痉镇痛、解有机磷中毒和散瞳作用;东莨菪碱还具有镇静、麻醉作用。(东

　　=冻，镇静麻醉作用)

　　5.洋金花中毒机制主要为M-胆碱反应。

　　(九)天仙子(新增) 联想：仙界(碱)

　　《中国药典》以东莨菪碱和莨若碱为指标成分进行鉴别和含量测定。对平滑肌有明显的松弛作用，并能升高眼压

　　与调节麻痹，还可用于锑剂中毒引起的严重心律失常。安全用药范围很窄。过量易导致中毒甚至死亡，心脏病患

　　者及孕妇忌用，用量控制在0.06～0.6g。

　　(十)马钱子

　　1.主要生物碱的化学结构与毒性

　　《中国药典》以士的宁(又称番木鳖碱)和马钱子碱为指标成分进行定性鉴定和含量测定。两者都属于吲哚类衍

　　生物。士的宁和马钱子碱味极苦，毒性极强。

　　趣味：古时候的的士(士的宁)就是马车(马钱子)，马车容易翻车(番木鳖);饮(吲哚)马(马钱子)高歌

　　2.马钱子生物碱的鉴别方法

　　(1)与硝酸作用，(2)与浓硫酸/重铬酸钾作用

　　3.马钱子生物碱的生物活性

　　马钱子碱有镇痛作用，并具免疫调节、抗肿瘤和抗心律失常作用，可治疗风湿性关节炎、强直性脊柱炎等。

　　4.马钱子在临床应用中应注意的问题

　　马钱子主要含士的宁和马钱子碱，前者是主要的有效成分亦是有毒成分，成人用量5～10mg可发生中毒现象，

　　30mg可致死。此外，有毒成分能经皮肤吸收，外用不宜大面积涂敷。

　　(十一)千里光(铅笔尖)(吡咯、碱)

　　千里光所含有的生物碱主要为吡咯里西啶类生物碱，《中国药典》以阿多尼弗林碱为指标成分进行定量测定，

　　含量不得过0.004%。千里光具有肝、肾毒性和胚胎毒性，使用时应该严格注意。

　　(十二)雷公藤：《药典》以雷公藤甲素为指标成分，为二萜类化合物。雷公藤生物碱主要为两类：倍半萜

　　大环内酯生物碱和精眯类生物碱。雷公藤生物碱具有抗炎、免疫抑制、抗肿瘤、抗生育等活性。雷公藤的毒副作

　　用主要表现在胃肠道症状、白细胞和血小板减少、肾功能受损等。