天然产物的分离和结构鉴定
化学先生 / 2019-07-24
生物样品中代谢产物的分离是天然产物化学研究的首要问题,迄今为止，已从生物资源中分离鉴定了约14. 5万种结构不同的化合物，新的化合物,尤其是来源于新资源(如海洋生物、真菌等)中的特殊结构仍被大量发现。但是随着天然产物化学的发展,分离的重点已从新型化合物的发现转向具有生物活性的天然产物的分离。据不完全统计,在近两年报道的新天然产物中40%左右的化合物伴随有生物活性测试结果。
在天然产物化学研究中,分子生物学和分子药理学的发展为生物代谢产物研究提供了微量、快速、可靠的活性检测手段,同时，色谱、光谱和波谱技术的发展为生物代谢产物中微量复杂化合物的分离纯化和结构鉴定提供了保障。色谱技术的发展极大地推动和加快了复杂天然产物的分离纯化进程,已成为天然产物化学研究中分离纯化的必要手段。天然产物的分离也从常规的溶剂分离、色谱分离向高效自动化方向发展，这不但极大地提高了分离效率，而且使以前难以分离的水溶性和大分子成分以及复杂样品中的微量成分的分离成为现实。同时，在天然产物结构鉴定中,耗时、费样品和复杂的化学方法已被快速、微量、简便的物理方法(波谱法)替代。目前，高效液相色谱(HPLC)、离心分配色谱(centrifu-gal partition chromatography ,CPC)、超临界流体萃取( supercritical fluid extraction, SFE)和超临界流体色谱(supereritical fluid chromatography, SFC)、高速逆流色谱(high speedcountercurrent chromatography, HSCCC)等色谱技术已得到广泛应用:用于结构分析的高分辨质谱(HRMS)、二维核磁共振谱(2D-NMR)及单晶X射线街射方法已日趋普及。这些技术的普及应用为微量(微克级)复杂天然产物和生物大分子的结构鉴定提供了高效率的研究手段。以最早研究的吗啡(morphine)为例，吗啡于1804~ 1806年被发现，1925年被提出正确结构,1952年被人工全合成，总共用了约150年时间:而利血平(reserpine)从1952年被发现,经结构确定到1956年完成人工全合成，只用了约5年时间。而对于分子量高达2680共含有64个不对称碳原子的沙海葵毒素(分子式为C129 H223N3O54)的庞大分子，从1974年分离得到纯品(60kg原料得到几毫克)到1981年确定其平面结构,前后才用了不到10年时间。
此外，色谱-波谱联用技术[气相色谱质谱(GC-MS)、液相色谱质谱(HPLC-MS)逆流色谱-质谱(HSCCC-MS)、液相色谱核磁共振(HPLC-NMR)等]的发展为复杂混合样品的快速在线分离、分析创造了条件。高通量活性筛选技术与现代分离纯化技术和结构鉴定技术相结合应用于天然产物化学研究，改变了传统的天然产物化学研究模式，加快了活性天然产物的研究步伐。
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