天然產(chǎn)物的分離和結(jié)構(gòu)鑒定
化學(xué)先生 / 2019-07-24
生物樣品中代謝產(chǎn)物的分離是天然產(chǎn)物化學(xué)研究的首要問題,迄今為止，已從生物資源中分離鑒定了約14. 5萬種結(jié)構(gòu)不同的化合物，新的化合物,尤其是來源于新資源(如海洋生物、真菌等)中的特殊結(jié)構(gòu)仍被大量發(fā)現(xiàn)。但是隨著天然產(chǎn)物化學(xué)的發(fā)展,分離的重點(diǎn)已從新型化合物的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向具有生物活性的天然產(chǎn)物的分離。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在近兩年報(bào)道的新天然產(chǎn)物中40%左右的化合物伴隨有生物活性測試結(jié)果。
在天然產(chǎn)物化學(xué)研究中,分子生物學(xué)和分子藥理學(xué)的發(fā)展為生物代謝產(chǎn)物研究提供了微量、快速、可靠的活性檢測手段,同時(shí)，色譜、光譜和波譜技術(shù)的發(fā)展為生物代謝產(chǎn)物中微量復(fù)雜化合物的分離純化和結(jié)構(gòu)鑒定提供了保障。色譜技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)和加快了復(fù)雜天然產(chǎn)物的分離純化進(jìn)程,已成為天然產(chǎn)物化學(xué)研究中分離純化的必要手段。天然產(chǎn)物的分離也從常規(guī)的溶劑分離、色譜分離向高效自動(dòng)化方向發(fā)展，這不但極大地提高了分離效率，而且使以前難以分離的水溶性和大分子成分以及復(fù)雜樣品中的微量成分的分離成為現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，在天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定中,耗時(shí)、費(fèi)樣品和復(fù)雜的化學(xué)方法已被快速、微量、簡便的物理方法(波譜法)替代。目前，高效液相色譜(HPLC)、離心分配色譜(centrifu-gal partition chromatography ,CPC)、超臨界流體萃取( supercritical fluid extraction, SFE)和超臨界流體色譜(supereritical fluid chromatography, SFC)、高速逆流色譜(high speedcountercurrent chromatography, HSCCC)等色譜技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用:用于結(jié)構(gòu)分析的高分辨質(zhì)譜(HRMS)、二維核磁共振譜(2D-NMR)及單晶X射線街射方法已日趨普及。這些技術(shù)的普及應(yīng)用為微量(微克級)復(fù)雜天然產(chǎn)物和生物大分子的結(jié)構(gòu)鑒定提供了高效率的研究手段。以最早研究的嗎啡(morphine)為例，嗎啡于1804~ 1806年被發(fā)現(xiàn)，1925年被提出正確結(jié)構(gòu),1952年被人工全合成，總共用了約150年時(shí)間:而利血平(reserpine)從1952年被發(fā)現(xiàn),經(jīng)結(jié)構(gòu)確定到1956年完成人工全合成，只用了約5年時(shí)間。而對于分子量高達(dá)2680共含有64個(gè)不對稱碳原子的沙?？舅?分子式為C129 H223N3O54)的龐大分子，從1974年分離得到純品(60kg原料得到幾毫克)到1981年確定其平面結(jié)構(gòu),前后才用了不到10年時(shí)間。
此外，色譜-波譜聯(lián)用技術(shù)[氣相色譜質(zhì)譜(GC-MS)、液相色譜質(zhì)譜(HPLC-MS)逆流色譜-質(zhì)譜(HSCCC-MS)、液相色譜核磁共振(HPLC-NMR)等]的發(fā)展為復(fù)雜混合樣品的快速在線分離、分析創(chuàng)造了條件。高通量活性篩選技術(shù)與現(xiàn)代分離純化技術(shù)和結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于天然產(chǎn)物化學(xué)研究，改變了傳統(tǒng)的天然產(chǎn)物化學(xué)研究模式，加快了活性天然產(chǎn)物的研究步伐。
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