中药化学教研室

授课章节

第二章 中药化学成分的一般研究方法

授课学时

10

所属课程

中药化学

授课年级

2014级

授课专业

中药学

教学内容分析（依据教学大纲）

1、教学目标：知识、技能、学习态度与价值观

知识目标：

1. 掌握中药化学成分结构类型的名称和主要性质（主要指极性和酸碱性），熟悉其主要结构特点；
2. 掌握中药有效成分的溶剂提取法，熟悉超临界流体萃取法，了解其它提取方法；
3. 掌握中药有效成分分离精制的主要方法，包括两相溶剂萃取法、沉淀法、色谱分离法，熟悉其它方法；培养学生能够针对不同性质的成分选择合适的提取分离方法，设计合理的提取分离实验方案；
4. 掌握中药有效成分纯度检验的一般方法，包括纯度检验的操作步骤、方法选择和结果判断；
5. 熟悉中药有效成分化学结构的研究方法，包括研究的主要程序和常用的关键技术，特别是每种技术所能提供的结构信息；
6. 了解中药化学成分的主要生物合成途径。

技能目标：

1. 通过学习中药有效成分提取分离的一般方法，培养学生掌握中药提取分离方法的操作步骤、操作流程和注意事项，具有独立完成相关实验操作的能力；
2. 通过学习中药有效成分纯度检验的一般方法，培养学生具有对化合物纯度开展检验工作的一般能力，能够对检验结果进行分析判断；
3. 通过学习中药有效成分化学结构的研究方法，培养学生具有开展有效成分结构研究的一般能力，能够在鉴定过程的不同阶段选择正确的技术并从中获取化学结构的一般信息。

学习态度与价值观：

1. 本章包含许多陌生的专业术语，在学生已有知识水平和生活经验的基础上，建立与本章课程内容的有机联系，让学生从熟悉的知识逐步开始学习，消除学生的畏难情绪，帮助学生树立学好本门课程的信心；
2. 通过学习本章，学生会认识到中药化学成分类型的丰富和提取分离方法的多样，感受到本门课程的趣味性和生动性，培养学生学习本课程的兴趣；
3. 提供多个中药有效成分提取分离的实例分析，学生从中感受到每个有效成分的分离和发现都十分不易，从而培养学生严谨、端正的学习态度。
4. 通过介绍多种分离技术和结构鉴定技术的相关背景知识，让学生感受到不同学科交叉融合对中药化学学科所产生的推动作用，认识到学习发展的重要性，树立终身学习的观念。
5. 将中药的汤剂煎煮法与提取方法之一煎煮法进行类比，使学生认识到沿用至今的中药用法的科学内涵，加深学生对祖国传统医药学科的热爱。
6. 课间多与学生交流沟通，了解学生学习的困难，帮助学生找到问题根源，通过师生的良性互动营造良好的教学氛围。

2、教学内容和重点难点分析：

教学内容：

1. 学习中药化学成分主要类型的基本特点，每个类型各举1-2个例子，对比分析这些成分类型的极性和酸碱性等性质特点。
2. 学习一次代谢产物和二次代谢产物两个重要概念，学习中药化学成分主要生物合成途径，主要是每种途径的起始物质和最终合成成分的类型，了解以生合成途径为线索的中药成分分类关系，认识学习生物合成相关知识的意义。
3. 学习中药化学成分的提取分离的一般方法：

1. 学习中药有效成分的一般研究流程，使学生认识到提取分离是中药化学成分研究的主要环节，是开展结构研究、活性评价等工作的重要基础。
2. 学习中药有效成分的提取方法：主要是溶剂提取法和超临界流体萃取法，简要介绍其它方法。

1. 首先介绍“提取”的概念，即将有效组分尽可能地拿出来，而让无效组分尽可能地不被拿出来。
2. 溶剂提取法是最普遍采用的中药提取方法，围绕如何实现中药有效成分的高效提取这一问题，从提取溶剂的选择、提取方法的选择、影响提取效率的因素等方面学习，通过实例分析，加深学生对溶剂提取法知识要点的理解。将煎煮法与中药的汤剂煎煮法进行类比，从有效成分所受影响的角度分析“先煎”“后下”的含义。
3. 学习超临界流体萃取法，围绕超临界流体的概念、该法的工艺流程，适用范围及优缺点学习。
4. 比较溶剂提取法和超临界流体萃取法在提取时间、提取装置、提取介质、适用范围、提取成本、对操作人员的要求等方面的不同，加深对这两种提取方法的认识。

（3）学习中药有效成分的分离精制方法：包括两相溶剂萃取法、沉淀法和色谱分离法。

1. 学习“分离”的含义，包含两个层次的“分离”，第一层次是把提取物按照某种性质的不同分成不同的部位，所得依然是混合物，第二层次是把部位里的化学组分进一步分离，直至获得单体，两个层次的分离所采用的方法技术有所不同。
2. 学习分离精制方法：这部分教学内容多，为了让学生更好地学习分离精制的方法，按照原理的不同将分离精制方法进行归类。

根据有效成分溶解度的不同进行分离精制的方法：结晶法和沉淀法，学习方法的原理、操作流程、技术关键和实际应用。

根据有效成分在两相溶剂中分配系数的不同来进行分离的方法：萃取法，学习萃取法在中药有效成分分离中的应用，包括系统溶剂萃取法和pH梯度萃取法的工艺流程和分离效果。

根据有效成分对固定相和流动相作用力的不同分离的方法：色谱法，基于学生已有的知识基础，重点讲解各种色谱方法在分离中药有效成分的原理和应用范围。

吸附色谱是根据被分离化合物分子与吸附剂之间吸附能力的不同来进行分离的方法，常用吸附剂包括硅胶、氧化铝、聚酰胺、活性炭，通过比较分析这几种吸附剂与化合物分子的吸附原理的不同，学习它们各自的应用范围和分离规律。

分配色谱法是利用被分离成分在固定相和流动相之间分配系数的不同而分离，有正相色谱与反相色谱之分，对比两者的原理和应用范围的不同，认识分配色谱法在中药有效成分分离中发挥的作用。基于此原理的加压液相色谱因其良好的分离性能和分离速度，在中药化学成分分离中已成为常规分离手段，学习该法的分类和发展简况，拓宽学生的知识面。

依据分子筛原理将化合物按分子大小不同来进行分离的方法是凝胶滤过色谱法，学习该法的原理、分离规律、类型和常用葡聚糖凝胶材料的结构特点。学习大孔树脂色谱的分离原理、应用、操作流程及技术要点。

离子交换色谱法是基于被分离成分离子交换的程度不同而分离的色谱方法，学习离子交换树脂的种类及结构、特性和在中药有效成分分离中的作用。

    3） 在每种分离方法的介绍中列举实例，让学生充分认识各个分离方法在中药有效成分分离中的具体应用，学会针对不同性质的成分选择合适的分离方法，设计合理的分离方案。

4、学习中药有效成分结构研究的程序和不同波谱技术在结构鉴定中发挥的作用；

（1）学习检验纯度的步骤和方法；

（2）学习化学结构鉴定的一般步骤。

（3）学习波谱学方法（紫外光谱法、红外光谱法、核磁共振波谱法、质谱法）在中药有效成分结构鉴定中的具体应用，着重讲解每种波谱技术所提供的化学信息。

重点：中药化学成分的类型、各类成分的性质比较、一次代谢产物和二次代谢产物的概念、主要生物合成途径，主要提取方法溶剂提取法、主要分离精制方法（结晶法、沉淀法、萃取法、色谱法）在中药有效成分分离中的具体应用、有效成分纯度的检验方法，有效成分化学结构研究的步骤，波谱学方法在化学结构鉴定中的作用。

难点：主要生物合成途径、溶剂提取法在中药有效成分提取中的具体应用、色谱法在中药有效成分分离中的具体应用、核磁共振波谱法在有效成分结构鉴定中的作用

学情分析及教学预测：

学情分析：

1. 本课程的授课对象是中药学专业大学三年级学生，学生在大一、大二时已经学习了四大基础化学（无机化学、有机化学、分析化学、物理化学），有较扎实的化学基础知识，熟悉了化学基本操作技能，有利于本章的学习；
2. 本章是全书第二章，学生刚刚开始接触中药化学课程，对许多概念和方法较为陌生，需要从学生较为熟悉的生活实际或已有的知识基础引入，引导学生逐步加深理解。
3. 本章主要介绍提取分离结构鉴定的一般方法，内容有较强的实践性，而实验课程尚未开始，对部分实验方法工艺流程的理解有一定难度，应多结合实例开展讨论分析，加强学生对部分内容的认知。
4. 本章介绍的提取分离结构鉴定方法种类繁多，内容丰富，随着课堂教学的持续，学生可能会产生畏难情绪。

教学预测：

1. 学生对不同类型的中药化学成分认识可能会不清晰，可以着重比较不同类型化学成分的酸碱

性、极性；

1. 学生对提取方法的理解可能容易；
2. 学生对分离方法的掌握可能有点难度，可以从学生已有的知识基础入手，同时引导学生通过对比分析、综合分类的方式梳理各个分离方法的相关知识点，按照逻辑思维的顺序将它们串接起来，由不同学生讲述各自形成的记忆链，从而让学生对教学有更亲切的感受和体验；
3. 学生可能觉得结构鉴定方法抽象乏味，应重点讲解每种方法的具体应用，结合实例分析中药

有效成分结构鉴定的一般过程，与课堂讨论相结合。

1. 与学生的相处还处于磨合阶段，需要更多的沟通交流来增进感情。

教学策略与方法选择：

本章内容有很强的实践性，教学采用讲授法、讨论式、启发式、情境分析法、类比法、实例分析法和自主学习相结合的方式，教学手段以PPT为主、板书为辅；对于每种方法的学习，特别是重要方法的讲解，都应与生活实际联系，语言尽量形象生动，通俗易懂，对其中的关键问题由师生共同讨论分析，教师依据逻辑顺序和认知规律提出问题，引导学生思考讨论，在PPT中插入图片或动画等，创设真实情境，加强学生对操作方法和相关仪器的感性认知，同时对不同方法进行横向对比，通过师生互动的方式加深学生的记忆和理解。

通过列举较为常见的不同类型的中药化学成分导入课程，然后分析这些成分的性质（重点是酸碱性和极性），以这些成分是如何生成的，如何获得这些成分，如何分离这些成分，如何鉴定这些成分等问题为引导，激发学生的求知欲，充分调动学生的主观能动性，让学生积极思考，主动学习。授课过程以问题为导向，按照逻辑顺序，将不同的重要知识点串联起来。

整个课程的教学活动分为课前、课中和课后，课前引导学生预习课程内容，提出问题，课堂上的讨论分析让学生充分发挥主观能动性，课后布置自测题、学习资料、课外自主学习命题，为学生提供广阔的学习空间和自主学习平台。

学习资源：

• 教材：所用教材《中药化学》为全国高等中医药院校规划教材，主编匡海学 中国中医药出版社（本书为中药学专业学习的主要教材）
• 教学参考书：

天然药物化学                   吴立军等    北京：人民卫生出版社

（本书为药学专业学习的主要教材，内容有可借鉴性）

中药化学图表解                 匡海学等    北京：人民卫生出版社

（本书为辅导学习教材）

天然产物化学                   徐任生等    北京：科学出版社

（本书为天然产物化学领域的经典教材，可供学生拓展深入学习之用）

有机化合物结构鉴定与有机波谱学 宁永成等    北京：科学出版社

（本书为有机化合物结构解析的重要教材）

有机分子结构光谱鉴定           赵瑶兴等    北京：科学出版社

（本书为有机化合物结构解析的常用教材）

③ 网络学习资源：

通过建立QQ群作为师生网络交流的平台，将课程资料对学生开放，供学生自学时参考使用。

http://www.hljucm.net/web_cai/guojia/zyhx/index.htm 黑龙江中医药大学中药化学国家级精品课程

http://course.jingpinke.com/details/course_plains?uuid=8a833999-221c4794-0122-1c479511-0363&courseID=S0601119&resourceType=lessonplan 成都中医药大学中药化学省级精品课程

• 代表性论文：

[1] Gülbenk Anarat-Cappillino, Elizabeth S Sattely.The chemical logic of plant natural product biosynthesis. Current Opinion in Plant Biology, 2014, 19, 51–58.

[2] Wang J. Xia., Xiao X. H., Li G. K. Study of vacuum microwave-assisted extraction of polyphenolic compounds and pigment from Chinese herbs. J. Chromatography A, 2008, 1198–1199, 45-53.

[3] Li W., Yang L., Wang F., Zhou H., Yang X., Huang Y., Liu H., Magnetic molecularly imprinted polymers for improved extraction of tanshinones from herbs via integrated extraction and cleanup system. Biochemical Engineering Journal, 2013, 79, 206-213.

[4] 章弘扬，杨辉华，张敏. UPLC-MS 结合模式识别用于罗汉果不同部位化学成分的比较分析.

中草药，2013，44（1）：19-23.

[5] 姚舜，柳仁民，黄雪峰. 高速逆流色谱在天然产物分离中的方法学研究. 中国天然药物，

2008，6（1）：13-19.

[6] 屈晶，方唯硕，庾石山 新型结构活性天然产物的识别与获取新方法. 中国天然药物，2008，

6（1）：6-12.

[7] 孟永海，王秋红，杨炳友，杨志欣，王艳艳，王知斌，匡海学. 基于大鼠应激性胃溃疡寒

症模型的吴茱萸各性味组分的药性研究. 中国中药杂志，2014，39（3）：498-502.

[8] 王艳宏，王秋红，夏永刚，匡海学. 麻黄化学拆分组分的性味药理学评价——化学拆分组分的制备及其解热作用的研究. 中医药信息，2011，28（5）：7-10.

⑤ 多媒体课件：结合教学经验，制作图文并茂、生动活泼的PowerPoint多媒体课件，与教学过程充分融合，体现本学科学习特点。

课堂教学与媒体教学的结合：

黑板（白板）设计：

黑板左侧书写章节的大标题及小标题

• 学生讨论分析后，在黑板上按照化成

分酸、碱、两性及中性的不同对中药有效成分类型进行归类。

• 启发学生思考中药有效成分化学结构相似的原因之后，在黑板上画出丁香酚、七叶内酯和槲皮素的共有的结构骨架，接着画出桂皮酸、苯丙氨酸的结构，比较它们的相似之处。

• 画出一个包含不同结构单元的化学结构，由教师引导学生共同分析可能参与形成该化合物的生物合成途径。

• 画出表格，比较超临界流体萃取法和经典溶剂提取法的不同，教师引导学生讨论分析，共同完成表格的填写。

• 画出不同中药有效成分的化学结构，师生共同讨论如何进行分离。

例1：

例2：

    例3：

现代信息媒体设计：

• 利用PPT展示不同类型的中药有效成分的化学结构，每个类型举1-2个例子，对于它们结构上的突出特点在图片中用不同颜色强调，引导学生对不同类型的成分按照主要性质的不同进行归类分析。
• 以表格的形式比较不同类型的成分的极性大小，分为强极性成分、中等极性成分和弱极性成分。通过课堂讨论和自主学习的方式，由学生来完成表格，加深对不同类型有效成分极性的认知记忆。
• 以图片形式展示具有共同化学结构骨架的苯丙素类化合物和黄酮类化合物的代表丁香酚、七叶内酯和槲皮素，引导学生思考中药有效成分化学结构相似的原因，从而引出生物合成途径部分的讲授。
• 以动画形式逐步展示植物体内主要物质的生物合成过程，以不同颜色分别强调一次代谢产物和二层代谢产物，结合课堂讲授使学生充分认识到这两个概念的不同之处。
• 对生物合成途径的介绍突出起始物质和最终产物，强调复杂化合物与简单结构单元之间的相互关系。以不同颜色强调复杂化学结构中的简单结构单元，启发学生思考其与生物合成途径之间的联系。
• 以动画形式逐步展示中药化学成分研究的主要流程，结合讲授，强调提取分离在中药化学成分研究中的重要地位。
• 溶剂提取法的讲解主要从提取溶剂的选择、提取方法的选择、提取效率的影响因素等方面展开。借助PPT展示不同提取溶剂的特点，对亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂和水用不同颜色强调。以动画和图片结合的方式展示不同提取方法的简要操作流程，引导学生思考不同提取方法的优缺点和适用范围。
• 超临界流体萃取法的讲授从超临界流体的概念开始，在工艺流程部分用PPT动画演示，以课堂讨论的形式比较超临界流体萃取法与经典溶剂提取法的不同之处，加强学生对两个提取方法的理解和记忆。
• 结晶法、萃取法、沉淀法均为基础的化学实验，通过PPT图片展示和动画演示的方式让学生在较短时间内回忆这些实验的操作过程和基本原理，然后讲解这些方法在中药有效成分分离中的具体应用。应用过程主要以工艺流程的方式展现，对关键步骤和主要产物用不同颜色强调，结合讲授对每种分离方法的主要应用形式进行深入探讨。
• 以动画演示的方式展示薄层色谱实验和柱色谱实验的过程，让学生回忆已学过的色谱法的知识要点，然后讲解基于不同原理的色谱法，结合实例引导学生思考不同色谱法产生的分离效果，对不同成分的主要区别之处如极性、酸碱性和分子大小的不同用 “>”或“<”表示，对溶解性的不同用“+”表示能溶，“-”表示不溶。
• 分阶段、分步骤地用PPT演示中药有效成分结构研究的不同阶段，不同阶段所采用的主要方法也同步浮现，用不同的颜色强调其中的关键步骤和重要方法
• 波谱方法在中药有效成分结构研究中的应用要通过PPT展示相关谱图，并用箭头标示其中的关键信息，之后再浮现出分析结论和可能的结构图片。
• 最后重新展示中药化学成分研究的主要流程，与学生共同回顾本章内容的重点、难点，并梳理各个关键知识点，布置课后自测练习、学习资料、课外自主设计命题。

教学互动环节设计：

课上互动：

1、以几个不同类型的中药有效成分为例引入本章内容，如麻黄碱、大黄酸、青蒿素、薄荷醇、甘草甜素、三七氨酸、芦丁、七叶内酯等，引导学生分析这些有效成分化学结构特点，以课堂讨论和自主学习的方式，对这些成分的酸碱性、极性等理化性质进行比较，从而加深学生对不同类型中药化学成分的酸碱性、极性的认识。

2、讲到溶剂提取法时，以提取中药丹参的水溶性成分和脂溶性效成分为例，引导学生制定提取方案，然后与药典给出的提取方案进行对比，师生共同分析比较。

4、讲授完超临界流体萃取法，引导学生对超临界流体萃取法和经典溶剂提取法进行比较，从提取时间、适合提取的成分、提取溶剂、提取装置、提取成本、人员要求等方面进行对比，学生从中认识到这两个方法的区别和各自的特色之处。

5、讲授色谱法分离时，为了让学生更好地理解不同色谱方法产生的分离效果，以2个中药有效成分的分离精制为例，请学生自主讨论不同色谱法分离的先后顺序并给出结论，再由教师给予合理的点评并给出正确的结论。

6、以3组有效成分为实例进行分离方案的设计，教师引导学生分析不同有效成分的结构特点，并给予适当提示，安排学生分组选题讨论，之后学生代表在黑板上画出完整的分离流程，并进行分离原理的阐述，引导学生共同对分离流程进行分析总结。

7、展示中药化学成分研究的主要流程，以提问的方式，回顾在研究的不同阶段可以选择的方法和技术。

课下互动：

1. 课下自测：

1）中药有效成分的化学结构类型有哪些，各举出1-2个实例。

2）中药有效成分的提取方法有哪些？

3）中药有效成分的分离精制方法有哪些？

4）如何鉴定一个有效成分的纯度？

5）不同波谱方法可以提供中药有效成分化学结构的哪些信息？

2、利用QQ群作为网络交流平台，结合课堂所给出的学习资源，师生进行良性互动，由学生提出问题，教师对问题进行筛选，挑选其中部分问题进行课堂讨论。

课上互动与课下互动交叉进行，及时进行评价，在互动的过程中了解学生对不同知识点的掌握情况，并在后面的教学中进行必要的反馈。

课外自主学习设计：

通过建立QQ群作为课外自主学习平台，将课程资料在群共享中对学生开放，供学生自学时参考使用。

http://course.jingpinke.com/details/videos?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac9291aa-05c4&courseID=C040051&resourceType=coursevideo中药化学国家级精品课程，此平台供学生自主学习和自主评价。

结合中药化学学科的新进展、新成就，与中药学、方剂配伍、中药炮制、中药资源等相关学科相联系，设计综合性命题，由学生任选一题，分成不同的专题小组，指导学生查阅文献、整理资料、提出问题并分析，给出解决方案，挑选其中有价值的方向开展实验研究。

1、请选择一种本地道地药材，自行查阅资料，认识它的功效、有效成分，然后依据所学设计合理的提取分离方案；

2、高速逆流色谱法在中药有效成分分离中的应用；

3、基于中药药性理论的中药化学成分研究；

4、磁性分子印迹材料在中药有效成分提取中的应用；

5、色谱-波谱联用技术在活性成分筛选分离中的应用；

6、二维核磁共振波谱法在中药有效成分结构鉴定中的应用。

教学测量与评价：

1、从学生的出勤情况看，大多数学生都能按时到达教室，学生求知欲强，对本章的课程内容产生了较大的兴趣。

2、从学生听课的状态看，大多数学生能够认真听讲，积极思考、讨论和回答问题，有不懂的问题能够在合适的情况下及时提出，课堂气氛活跃，学生的积极性被调动起来，但对个别知识点的理解有困惑。

3、从学生在互动环节的表现看，大部分学生对相应的知识点能够很好地理解和掌握，能够正确地回答问题，给出合理的解释。少数学生自主学习能力欠缺，不能很好地解答问题。

4、从QQ群上的讨论情况看，有大部分学生积极参与，互动性强，对学习资料进行了讨论分析，提出了若干有意义的问题，表达了想开展中药化学方向毕业论文课题研究的意向。

5、从学生对知识点的回顾情况看，大部分学生已经掌握了本章的主要知识点，个别学生由于性格原因，未能适应课堂讨论的教学模式，还没有顺利地从课堂的接受者变为课堂的参与者，学习效果不佳。

6、从师生交流情况看，教师亲和力强，与学生能够平等交流，得到学生的尊重和喜爱。

7、从学生在课外自主学习的表现情况看，大部分学生热情参与，部分学生表现出优异的科研能力。

教学反思与改进：

1. 学生在课堂教学过程中出现注意力不集中、表现不积极等情况。特别是在讲授较难的知识点的环节。

解决办法：课堂上随时关注学生的听课情况，当学生表现不积极时，通过提问、举例等方式调动学生的情绪，使学生的注意力转回课堂；当学生出现困惑时，及时调整教学策略，适时控制课程内容的难度和深度，从学生更熟悉的实例或基础知识引入，帮助学生更好地理解相应的知识点。

1. 对生物合成途径知识点的学习，学生感到抽象和复杂。

解决办法：应突出强化对起始物质和最终产物的认知，淡化对生物合成过程的介绍，使学生明确本知识点的重点所在。

1. 部分学生基础知识不扎实，在相关课程中对色谱法、波谱方法的知识点掌握不到位，影响到本课程中分离精制方法和结构研究方法的学习。

解决办法：课下与部分学生进行交流，通过网络平台等方式帮助这部分学生复习相关知识。

1. 部分学生积极参与QQ群讨论交流，期望开展相关毕业课题的研究。

解决办法：与这部分学生进行沟通，帮助联系导师或自行指导其开展毕业课题研究。