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[理論]中藥研究:中藥化學
類
類: (Glycosides) ,又稱配糖體或甘,是由糖或糖的衍生物(如糖醛酸)的半縮醛羥基与另一非糖物質中的羥基以縮醛鍵( 鍵)脫水縮合而成的環狀縮醛衍生物。水解后能生成糖与非糖化合物,非糖部分稱為 元(Ag1ycone),通常有酚類、恩昆類、黃酮類等化合物。
通性 各類 的性質与定性反應
(一)通性
1.大多數 無色,無臭,具苦味。少數 有色如黃酮 、恩 、花色 等。少數具甜味,如甘草皂 。
2.多數 呈中性或酸性,少數呈鹼性。
3.多數 可溶于水、乙醇,有些 可溶于乙酸乙酯与氯仿,難溶于乙醚、石油醚、苯等极性小的有机溶劑。 類在水或其他极性較大的溶劑中的溶解度,一般隨結合的糖分子數的增加而加大。 元的性質亦可影響 的溶解度。如氰醇 在水中易溶而黃酮 就較難溶。 元不溶于水,能溶于有机溶劑。
4. 類易被稀酸或 水解生成糖与 元。但是有些植物體內原存在的 中有數個糖分子,稱為一級 ,水解時可先脫去部分糖分子生成含糖分子較少的次級 ,次級 進一步水解得糖与 元。 水解成 元后,在水中的溶解度与療效往往都大為降低,因此在采集、加工、貯藏与制造含 類成分的中草藥時,必須注意防止水解。例如在采集時盡量減少植物體的破碎,采集后盡快干燥,貯藏中保持干燥,提取時不要在水溶液或酸性溶液中長時間放置等。
5.天然產的 類一般具有一定的光學活性(大多為左旋性)而無還原往。水解后由于生成還原糖,往往變為右旋性并具還原性。這一性質可用于中草藥中 類成分的檢識。水解前后的還原性通常用Fehling試驗來檢查。
6.某些 類如皂 、黃酮 等可与醋酸鉛或鹼式醋酸鉛試劑生成沉淀,此沉淀脫鉛后又可恢复成原來的 。此性質可用于 類成分的提取。
(二)各類 的性質与定性反應: 由于 元的化學結构种類很多, 類一般分為下面几類:
-含硫 -氰醇 -酚和芳香醇衍生的 類 -羥基恩昆衍生物有恩 -黃酮類及黃酮 -香豆精及香豆精 -強心 -皂 -其他 類
1.含硫 (Thioglycosides)又稱芥子油 ,水解后生成异硫氰酸酯類(芥子油)与葡萄糖。這些酯類為有一定揮發性的油狀液體,一般具有特殊气味,本類 在十字花科植物中廣泛分布,并有芥子 共存,當含此類 的中草藥加水研磨時即因 解生成异硫氰酸酯類而具刺激或其它生物性。如芥子中的芥子 (Sinigrin) 解后生成的黑芥子油即异硫氰酸丙烯酯,外用為皮膚發赤劑,有局部止痛、消炎作用。白芥子中的白芥子 (Sinalbin) 解后生成白芥子油即异硫氰酸對羥基 酯,有相似作用。蘿卜根中的特殊气味,即由其含有的蘿卜 (Glucoraphenln) 解后生成的蘿卜芥子油所致。
定性反應: 取藥材打碎,于30℃放置2小時后進行蒸餾,收集餾出液,取餾出液1滴,加苯 滴即生成氨基 (Semicarbazlde)衍生物結晶,可于顯微鏡下檢視,可因熔點不同而區別各种异硫氰酸酯類化合物。
2.氰醇 (含氰 ,Cyanogenetic glycosides) 元為含氰基(一c=N)的氰醇衍生物。氰 在水中溶解度較大,不穩定,易被同存于植物體中的 水解。 元水解后可產生有毒的氫氰酸。如以苦杏仁中的苦杏仁 為例:
苦杏仁具有鎮咳作用即由于苦杏仁 水解后產生的氫氰酸的鎮咳作用所致。由于氫氰酸有毒用時必須控制服用劑量。枇杷仁、木薯根以及其他一些薔薇科植物的种子、葉与樹皮中常有大量氰醇 存在。在忍冬科、豆科、亞麻科等植物中亦有分布。
定性反應: 取藥材粉未0.2~0.59,置于小試管中,加少量水潤濕,管口用軟木塞塞住,上懸挂一條用水潤濕的苦味酸鈉試紙,將試管置40~50℃水浴中加熱,如有氰醇 存在,會因水解產生的氫氰酸而使試紙由橙黃色變為磚紅色。
3.酚和芳香醇衍生的 類(Pheno1 g1ycosides)此類成分在中草藥中普這存在。有不少具有一定的生物活性。如柳屬(Salix)、楊屬(Popu1us)、芍藥屬(Paeonia)、松屬(Pinus)等多种植物。
本類 多為結晶體,無色,味苦。一般易溶于熱水,能溶于冷水、乙醇,不溶于乙醚、氯仿等有机溶劑。游离 元分子量小的常有揮發性,分子量較大者或結合成 者均無揮發性。易水解生成 元与糖。
柳樹皮和楊樹皮中的水楊 (Salicin)有解熱鎮痛作用;牡丹皮和徐長卿中的牡丹酚(Paeonol)有鎮痛鎮靜作用。杜鵑花科植物中所含的熊果 (Arbutim)有抗菌作用。
本類 或其水解產物一般可与三氯化鐵試劑反應顯色。如牡丹酚 水解所生牡丹遇三氯化鐵顯紅棕色。
4.羥基恩昆衍生物有恩 (Anthraglycosides)、恩昆(Anthrapuinone)是具有下列結构的化合物,由它可產生一系列衍生物,并可与糖結合成 。中草藥內存在的多為羥基恩昆衍生物及其 類,部分為羥基恩酚衍生物及其 類和二恩酮衍生物及其 類。
本類成分在蓼科植物中廣泛分布。豆科、茜草科、百合科等科植物中亦有存在,含這類成分的常用中草藥有大黃、何首烏、虎杖、決明子、番瀉葉、茜草、蘆薈等。
(1)通性: 常見的羥基恩昆類衍生物有大黃中的大黃素(Emodin)、大黃酸(Rhein)、大黃酚(Chrysophanol)、蘆薈大黃素(Aloe-emodin)、大黃素甲醚(Physcion)、茜草中的茜草(Alizarin)等。
恩 与其 元多呈黃色或桔紅色,恩 易溶于水,在稀醇中的溶解度比在高濃度醇中大,難溶于乙醚、氯仿或其他与水不相混溶的有机溶劑。恩 元大多具結晶形,不溶或難溶于水,可溶于乙醇、氯仿、乙醚等有机溶劑中。恩昆類衍生物多有熒光与升華性,遇鹼顯紅色,遇醋酸鎂的甲醇溶液顯紅色至紫色。恩昆類成分大多具有致瀉作用,有些有抑菌作用,如大黃酚与大黃素。
(2)定性反應:
1)藥材斷面加1%氫氧化鈉(鉀)或氫氧化銨溶液,顯紅色。此紅色加酸則色褪而复現黃色。此反應亦可用中草藥浸出液于濾紙上進行。
2)Borntrger反應: 取藥材粉末約0.1g置試管中,加鹼液數ml浸出,過濾,濾液呈紅色,加鹽酸酸化,可見紅色又轉為黃色,加數ml苯或乙醚振搖,可見有机溶劑層顯黃色,分取苯或乙醚溶液,加鹼液振搖,如鹼液顯紅色示有羥基恩昆衍生物。
3)微量升華: 取少量藥材粉未進行微量升華,可見多种形狀的黃色升華結晶,加鹼液結晶消失并顯紅色。
4)醋酸鎂反應: 取藥材粉末用甲醇加熱浸出,取1ml浸出液加0.5%醋酸鎂甲醇溶液數滴,如有恩 存在可顯橙、紅、紫等顏色,所顯色澤与分子中羥基的數目与取代位置有關,如果分子中至少有兩個酚性羥基位于不同苯環的α位上,如大黃素、大黃酸等顯紅色,兩個酚性羥基位于同一苯環的α位如羥基茜草素顯紫紅色;兩個酚性羥基分別位于同一苯環的α位与β位如茜素顯藍紫色。所顯色澤為羥基恩昆与鎂成絡合物而致。
5)定量方法: 一般有重量法、容量法、螢光法、比色法等。以比色法應用最廣泛。主要原理是利用羥基恩昆衍生物与鹼液生成紅色進行比色。且因游离的羥基恩昆類一般生物活性較其 類小、故要測定結合恩昆的含量。茲簡介比色法如下:
a)標准曲線的制備: 精密稱取50mg左右的1,8一二羥基恩昆,于250ml容量并中用乙醚溶解并稀釋至刻度。精密量取上述標准液0.50、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00m1,分別放人25ml容量瓶中,在水溶上蒸去乙醚,加5%氫氧化鈉及2%氫氧化銨混合鹼液至刻度,搖勻,30分鐘后比色,以試劑為空白對照,繪出光密度──濃度的曲線。
b)測定方法:
(1)游离恩昆的測定: 藥材粉末(40目)0.1~29,在索氏提取器中以氯仿提取至無色,氯仿液以5%氫氧化鈉及2%氫氧化銨混合鹼液萃取至無色。鹼液用少量氯仿洗滌,過濾,沸水浴中加熱4分鐘,冷至室溫,調整至一定體積,30分鐘后同上法比色,由標准曲線計算含量。
(2)結合恩昆的測定: 藥材粉末(40目)0.1~1g于三角燒瓶中加30m1 5N硫酸液回流水解2小時,稍冷后加30ml氯仿繼續回流1小時,用吸管吸出氯仿液,加入20ml氯仿繼續回流1小時,吸出氯仿液后再加10ml氯仿,重复操作至提取液無色。合并氯仿液,用少量蒸餾水洗滌,用同上混合鹼液同法進行比色測定,測得之總恩昆含量減去游离恩昆含量,即得結合恩昆含量。
5.黃酮類及黃酮 (Flavonoid g1ycosdes)又稱黃鹼素類,是廣泛存在于植物界的一類天然色素。在許多中草藥內是有效成分,具有C6-C3-C6的基本碳架。從這個基本碳架可以衍生出許多不同的結构。目前已知的約有18种類型,其中主要的有下列几种,在柏科、銀杏科、杉科等裸子植物中尚有雙黃酮(Biflayones)存在。大多數黃酮類化合物与葡萄糖或鼠李糖結合成 ,部分為游离狀態或与鞣質結合存在。
(1)通性: 黃酮類大多為黃色結晶物,也有的是無定形粉末如白花色 元和其 類。异黃酮几無色或淺黃色。雙氫黃酮与雙氫黃酮醇均無色。黃酮 一般易溶于熱水、甲醇、乙醇、 啶、乙酸乙酯与稀鹼液,難溶于冷水及苯、乙醚、氯仿中。游离的黃酮類一般難溶于,較易溶于有机溶劑(在乙酸乙酯中溶解度較大)与稀鹼液。一些黃酮類在紫外光下可顯螢光,如以氨蒸汽或碳酸鈉水溶液處理后螢光更明顯。多數黃酮類可与鎂鹽、鋁鹽、鉛鹽等反應生成顏色較深的絡合物。
(2)分布与作用: 黃酮類及黃酮 在植物界分布廣泛,許多中草藥均含本類成分如槐花米、黃芩、陳皮、葛根、野菊花、水飛薊、銀杏葉等。以豆科、芸香科、菊科、唇形科的植物中較多。一般具降壓、抗菌以及調節血營滲透壓的作用,目前還發現有抑制腫瘤細胞与防護紫外線損傷的作用。
(3)定性反應
藥材粉末少量置試管中,加95%乙醇數ML,溫熱浸出,過濾,濾液加鎂粉与數滴濃鹽酸,溶液變橙或紅色。這是由于黃酮類被還原生成花色 元与其二聚物而致。分子中羥基或申氧基數目多時,色較深,C3位上無羥基的黃酮類反應不明顯。
藥材粉末的乙醇溶液加1%三氯化鋁乙醇溶液,凡3位或5位有羥基的黃酮會因与Al產生絡合物而顯鮮黃色。
(4)定量方法: 一般有重量法、螢光法、比色法等,通常多用比色法。主要原理是根据黃酮類成分結构中有鹼性氧原子,一般又多有酚羥基,可以与許多試劑產生顏色而制定。下面簡介比色法。
標准曲線的制備: 精密稱取標准芸香 一定量,以乙醇溶解并稀釋至每ml約含60μg,精密量取0.5~5.00 ml不同量的此溶液,分別用乙醇稀釋至5.00 m1,准确加入3ml 0.1M三氯化鋁溶液及5mI1M醋酸鉀溶液,放置40分鐘,在分光光度計415nm測定光密度,繪制光密度一濃度標准曲線。
測定方法: 精密稱取樣品粉末(60目)0.5~1.09于100ml錐形瓶中,精密加入一定量稀醇,將錐形瓶与內容物共稱重(准确到0.1g),水浴回流一定時間,冷后再稱重,補充溶劑至原重,過濾,取一定量濾液稀釋到适當濃度,取此液一定量,准确加入3ml 0.1M氯化鋁溶液及5mI 1M醋酸鉀溶液,另補充蒸餾水使總量為13m1, 40分鐘后同上比色,以同一濾液同樣量加水至13 ml為空白對照,以標准曲線計算含量。
6.香豆精及香豆精 (Coumarin g1ycosides)香豆精又名香豆素,在植物中分布廣泛,尤以傘形科、豆科、芸香科、菊科等植物中為多,原多數用為香料,后因發現其有擴張冠狀動脈、抑制腫瘤与防御紫外線燒傷作用而受到重視。香豆精的基本結构如下所示,此外尚有 喃駢香豆精類、异 喃駢香豆精類衍生物。秦皮中的七葉樹 (Aesculin)、補骨脂中的補骨脂內酯(Psora1en)、亮菌中的假蜜環菌素甲(ArmillarisinA)等均屬香豆精類及其衍生物。香豆精 能溶于水、甲醇、乙醇、鹼液,難溶于親脂性有机溶劑,其 元能溶于沸水、乙醇、甲醇、氯仿、乙醚及鹼液,難溶千冷水。香豆精類成分多具有芳香性,能隨水蒸汽揮發或升華,多有螢光,紫外光下或在鹼往溶液中更為明顯。
定性反應异羥 酸鐵試驗: 藥材粉末0.5g,加5ml甲醇,在熱水浴中加熱數分鐘,過濾,濾液加7%鹽酸羥胺甲醇溶液2~3滴, 10%氫氧化鈉溶濃2~3滴,水浴微熱,冷后用稀鹽酸調節pH為3~4,加1%三氯化鐵乙醇溶液1~2滴,如顯紅色或紫色反應,示有香豆精類成分。
7.強心 (Cardiac g1ycosides)本 類為存在于自然界的一類對心肌有顯著興奮作用的 類,在醫藥上多用為強心藥。
(1)通性: 強心 元為帶有不飽和內酯環的甾體衍生物。此不飽和內酯環多數為五元環(甲型),少數為六元環(乙型),都連接在甾核的C17位上。
按照現代對甾體化合物的化學命名法,屬于甲型強心 元的基本結构稱為強心甾(cardenclide),屬于乙型 元的基本結构稱為海蔥甾(Scillanolide)或蟾酥甾(Bufanolide)。強心 中的糖大多連接在C3羥基上,糖的分子為單糖、雙糖或多個,α一羥基糖外,尚有一類特殊的糖──α去氧糖,如D-洋地黃毒糖(Digitoxose) D夾竹桃糖等。
強心 在植物體內存在形式常為一級 。含強心 的植物中通常同時有能水解該類 的 存在,能水解一級 的糖鏈的α-羥基糖(一般為末位的葡萄糖)部位而生成次級 。無机酸可使強心 完全水解成 元与糖。
強心 一般能溶于水、乙醇、甲醇等,可溶于乙酸乙酯、氯仿,難溶于乙醚、苯。強心 易被 、酸或鹼水解。強心 的生物活性与其化學結构有很大關系,如果被水解成 元或內酯環被破坏,強心作用就減弱或消失。放在采集、貯藏、制造含強心 的中草藥過程中更應注意防止水解的問題。
(2)分布: 含強心 的中草藥有洋地黃、毛花洋地黃、黃花夾竹桃、毒毛旋花子,万年青、夾竹桃等。以玄參科、夾竹桃科、蘿摩科、百合科、十字花科、桑科等植物中分布較多。
(3)定性反應
Keller一Kiliani (K一K)反應: 藥材粉末1g置錐形瓶沖,加70%乙醇10m1,水浴回流30分鐘后過濾,濾液盛于小蒸發皿中,加熱蒸干。殘渣溶于1ml 0.5%三氯化鐵一冰醋酸溶液,將溶液傾于小試管中,沿管壁徐徐加濃硫酸1m1,二液面接触處顯棕色環示有強心 的存在;冰醋酸層顯藍綠色示有a-去氧糖的存在,如樣品含色素、樹脂較多會影響顏色的觀察,可先將樣品用乙醚提去色素等,過濾,濾渣再同上法進行試驗。
3,5二硝基苯甲酸試驗(Kedde試驗)同上法制備藥材的氯仿浸液,點樣于濾紙上,再滴3,5一二硝基苯甲酸試劑,顯紅色。本試驗對六元不飽和內酯環型的強心 呈陰性反應。此反應的原理是由于不飽和內酯環中C21活性次甲基的存在所致。
8.皂 (Saponins)又稱皂素。因其水溶液經振搖后易起持久的肥皂樣泡沫而得名。
(1)通性: 大多數皂 為白色或乳自色無定形粉末,富吸濕性,能溶于水、稀乙醇、甲醇、不溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶劑。皂 的水溶液遇醋酸鉛或鹼式醋酸鉛試劑可產生沉淀。皂 有去污作用,味辛辣,能刺激粘膜,尤其對鼻粘膜為甚,吸入鼻內可打噴嚏,口服后能促進呼吸道和消化道的分泌,所以常用為祛痰藥。皂 与血液接触后能破坏紅血球,產生溶血現象,因此含皂 的中草藥不能用于注射,特別是靜脈注射。皂 溶血作用的大小隨其种類不同而异,其溶血的最低濃度稱為該皂 的溶血指數(Haemo1ytic index),利用溶血指數可以測定中草藥中皂 的含量,但結果較粗略,口服皂 不會產生溶血現象,可能因皂 在胃、腸中被水解所致。皂試多能与一些大分子醇或酚類如膽甾醇等結合生成分子化合物,此類分子化合物經過一定方法處理后可使其結合狀態破坏而將皂 重新析出,故此性質可用于皂 的提取分离。
(2)分類: 根据皂 元結构的不同可分為兩類:
三 式皂 (Triterpenoid saponins)皂 元為三 類衍生物,具30個碳原字。大多數在 元上帶有羧基,故又稱酸性皂 。在酸性溶液中形成較穩定的泡沫,能被醋酸鉛試劑沉淀。本類皂 在植物界分布較廣,尤以石竹科、桔梗科、五加科、豆科等為多。桔梗、南沙參、党參、人參、三七、瞿麥、甘草、遠志、紫菀、地榆等許多中草藥都含有本類皂 。其 元有五環三 与四環三 二种,五環三 又可分為β-愛留米脂醇型(β-Amyrin)、a一愛留米脂醇型等多种類型。四環三 又可分為羊毛脂醇型(Lanostero1)等多种類型。
甾式皂 (Steroid saponins)皂 元為甾體衍生物,具27個碳原子。不具羧基,故又稱中性皂 。在鹼性溶液中形成較穩定的泡沫,能被鹼式醋酸鉛試劑沉淀。本類皂 主要存在于薯蕷科、百合科植物中,如各种薯蕷、七葉一枝花、土茯苓、知母、麥冬等。甾式皂 因可作為合成甾體激素的原料而有重要意義。其 元基本骨架為螺旋甾烷(Spirostane)。
(3)定性反應:
取0.59藥材粉末,加水5m1,煮沸浸出,過濾,浸出液放試管中激烈振搖,能產生持久(15分鐘以上不消失)蜂窩狀泡沫。
取藥材粉末1g加水數ml煮沸,過濾得水浸液,取1m1,加2%血球懸浮液5ml及生理食鹽5ml搖勻,如放置5分鐘后溶液變透明(溶血),示可能有皂 存在。
Libermann一Buehard反應: 藥材粉末1g,加5~10ml 70%乙醇熱浸、浸出液蒸干,濃硫酸一醋酐試劑1~2滴,顏色由黃-紅-紫一藍示可能有三 皂 ,如繼續變為綠色示可能有甾式皂 存在。
(4)定量方法: 可用重量法、比色法或溶血指數法測定。溶血指數法較方便,但其結果受條件(如試管大小、溶液pH、溫度。血液种類等)影響較大,故不夠精确。簡述方法如下:
0.5%藥材浸出液的配制:藥材粉末以等滲磷酸鹽緩沖液(或生理食鹽水)精确配制成0.5%濃度。
溶血指數的測定: 取直徑、長短一致的9支小試管,分別精确吸入0.1、0.2、0.3、 ……0.9m1中草藥浸出液,精密加緩沖液補足體積為1m1,各試管中再各精密加1ml 2%血球懸浮液,各管搖勻后由可以產生完全溶血的中草藥最低濃度來計算溶血指數。
皂 含量的測定: 用標准皂 (最好是同一藥中提出的純皂 )配成适當濃度的溶液,同上法測定溶血指數,從標准皂 与中草藥浸出液的溶血指數計算中草藥中皂 的百分含量。
9.其他 類
(1)環烯醚 類(Iridoid g1ycosides)和裂環烯醚 類(Secoiridoid glycosides)是由環烯醚單 (Iridoids)衍生物与糖所成的 類。廣泛分布于植物界,尤以茜草科、玄參科、龍膽科、鹿蹄草科等為多,如地黃、梔子、玄參、龍膽、鹿蹄草等。目前已發現的在80种以上,因其具有多种生物活性而被日趨重視。
本類成分大多為結晶性或無定形固體,具吸濕住,易熔于水、醇、稀丙酮等极性度較大的溶劑。遇酸易水解。且常使植物組織變黑,常有特殊的顯色反應。
(2)木脂素(Lignans)及其 類木脂素又稱木脂體,是由二分子苯丙烯衍生物聚合而成的化合物。多數為游离狀態,或与糖結合成 。五味子中的五味子素有降谷丙轉氨 的作用;鬼臼屬(Podophy11um)多种植物的木脂素及其 類有抗癌作用,但毒性大,芝麻中的芝麻素只殺虫劑的增效作用等。木脂素類多為白色晶體,具光學活性,游离者多難溶于水,能溶于有机溶劑。遇濃硫酸顯色。
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