天然药物化学知识点

第1页共41页第一题是非判断题（10小题，10分）第二题写出下列化合物的类型（10小题，20分）第三题单项选择题（15小题，30分）第四题名词解释（4小题，12分）第五题简答题（3小题，15分）第六题提取分离题（2小题，13分）第一章总论一、绪论1.天然药物化学定义：天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。2.天然药物化学研究内容：其研究内容包括各类天然药物的化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定等。此外，还将涉及主要类型化学成分的生物合成途径等方面。二、提取方法（一）常用溶剂的特点：环己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，乙醇，甲醇极性：小————大第2页共41页亲脂性：大————小亲水性：小————大比水重的有机溶剂：氯仿与水分层的有机溶剂：环己烷~正丁醇能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮~甲醇极性最大的有机溶剂：甲醇极性最小的有机溶剂：环己烷介电常数最小的有机溶剂：石油醚常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇溶解范围最广的有机溶剂：乙醇（二）各种提取方法：常见的提取方法有：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。其中，溶剂提取法应用最广。溶剂提取法（1）溶剂提取法的原理：根据相似者相溶原理，选择与化合物极性相当的溶剂将化合物从植物组织中溶解出来，同时，由于某些化合物的增溶或助溶作用，其极性与溶剂极性相差较大的化合物也可溶解出来。（2）水蒸气蒸馏法：适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破第3页共41页坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。（3）升华法：固体物质受热不经过熔融，直接变成蒸汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为升华。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。三、分离纯化方法（一）结晶及重结晶法利用不同温度可引起物质溶解度的改变的性质以分离物质。将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的操作称结晶；将不纯的结晶进一步精制成较纯的结晶的过程称重结晶。（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离1.常见方法有液-液萃取法、逆流分溶法(CCD)、液滴逆流色谱法(DCCC)、高速逆流色谱（HSCCC）、气液分配色谱（GC或GLC）及液-液分配色谱（LC或LLC）2.正相色谱：通常，分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物时，固定相多采用强极性溶剂，如水、缓冲溶液等，流动相则用氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂，称之为正相色谱3.反相分配色谱：分离脂溶性化合物，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等时，则两相可以颠倒，固定相可用液状石蜡，而流动相则用水或甲醇等强极性溶剂，故称之为反相分配色谱第4页共41页（三）根据物质的吸附性差别进行分离1.（1）物理吸附定义：物理吸附也叫表面吸附，是因构成溶液的分子（含溶质及溶剂）与吸附剂表面分子的分子间力的相互作用所引起。如硅胶、氧化铝、活性炭的吸附特点：无选择性、吸附解析可逆、可快速进行，故用的最广（2）化学吸附定义：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，或生物碱被酸性硅胶吸附等，因为具有选择性、吸附十分牢固、有时甚至不可逆、故用的较少。（3）半化学吸附：介于物理吸附与化学吸附之间（4）吸附过程三要素：吸附剂、溶质、溶剂（5）硅胶、氧化铝：极性吸附剂2.聚酰胺吸附色谱法（1）聚酰胺吸附属于氢键吸附（2）适用范围：极性物质与非极性物质均可适用，特别适合于酚类、醌类、黄酮类，对其吸附是可逆的（鞣质例外），分离效果好，此外，对生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等化合物也有广泛用途。因为对鞣质吸附特强，近乎不可逆，故用于植物粗提取物的脱鞣处理特别适宜（3）原理：一般认为是通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。吸附强弱取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。第5页共41页（4）规律：在含水溶剂中（1）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强（2）易形成分子内氢键者其在聚酰胺上的吸附即相应减弱（3）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强，反之，则减弱。（5）各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力顺序：水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液（四）根据物质分子大小差别进行分离凝胶种类：（1）葡聚糖凝胶（SephadexG）（2）羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）二者区别：SephadexG型只适用于在水中应用，SephadexLH-20分子中—OH总数虽无改变，但碳原子所占比例相对增加了，因此SephadexLH-20不仅可在水中应用，也可在极性有机溶剂或它们与水组成的混合溶剂中膨润使用。SephadexLH-20除保留有SephadexG-25原有的分子筛特性，可按分子量大小分离物质外，在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中常常起到反相分配色谱的效果，适用于不同类型有机物的分离。（五）根据物质离解程度不同进行分离1.离子交换法分离物质的原理：离子交换法系以离子交换树脂作为固定相，用水或含水溶剂装柱。当流动相流过交换柱时，溶液中的中性分子及不与离子交换树脂交换基团发生交换的化合物将通过柱子从柱底流出，而具有可交换的离子则与树脂上的交换基团进行离子交换并被吸附到柱上，随后改变条件，并用适当溶剂从柱上洗脱下来，即可实现物质分离。第6页共41页2.离子交换树脂根据交换基团的不同分为：阳离子交换树脂强酸性（—SO3-H+）弱酸性（—COO-H+）阴离子交换树脂强碱性（—N+（CH3）3Cl-）弱碱性（—NH2，NH，N）补充：1、用色谱法判断是否为单一化合物的原则：单一化合物在薄层色谱或纸色谱层析中经三种不同的溶剂系统展开，均为一个斑点者。2、一般化合物的极性按下列官能团的顺序增强：—CH2—CH2—，—CH2=CH2—，—OCH3，—COOR，C=O，—CHO，—NH2，—OH，—COOH3、溶剂的极性可大体根据介电常数的大小来判断。介电常数越大，则极性越大。一般溶剂的介电常数按下列顺序增大：环己烷（1.88），苯（2.29），无水乙醚（4.47），氯仿（5.20），乙酸乙酯（6.11），乙醇（26.0），甲醇（31.2），水（81.0）第二章糖和苷苷类定义：苷类亦称苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物，如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质（称为苷元或配基）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。一、单糖的立体化学3.端基碳：单糖成环后形成了一个新的手性碳原子（不对称碳原子），第7页共41页该碳原子称为端基碳，形成的一对异构体称为端基差向异构体。二、糖和苷的分类（一）单糖类1.氨基糖：当单糖上一个或几个醇羟基被氨基置换后，则该糖称为氨基糖2.去氧糖：单糖分子中的一个或几个羟基被氢原子取代的糖称为去氧糖3.糖醛酸：单糖中的伯羟基被氧化成羧基的化合物称糖醛酸（三）苷类根据苷在生物体内是原生的还是次生的可将苷分为原生苷和次生苷根据苷中含有的单糖基的个数可将苷分为单糖苷、双糖苷、叁糖苷。根据苷元上与糖连接位置的数目可将苷分为单糖链苷、双糖链苷。根据苷元化学结构的类型可将苷分为黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷、生物碱苷、三萜苷等。根据苷键原子可将苷分为氧苷、氮苷、硫苷、碳苷。分类情况见表。其中最常见的是O-苷。类别举例备注氧苷醇苷通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷酚苷通过酚羟基而成的苷腈苷主要指一类-羟腈的苷酯苷苷元以羧基和糖的端基相连第8页共41页吲哚苷硫苷糖端基羟基与苷元上巯基缩合而成的苷称为硫苷氮苷通过氮原子与糖的端基碳相连的苷碳苷糖基直接以C原子与苷元的C相连的苷类三、糖的化学性质2糠醛形成反应（呈紫色环）五碳醛糖——糠醛，甲基五碳醛糖——5-甲基糠醛，六碳醛糖——5-羟甲基糠醛，六碳糖醛酸——5-羧基糠醛Molish反应的试剂：浓硫酸和α-萘酚四、苷键的裂解分类：酸催化水解、碱催化水解、乙酰解、酶解、过碘酸裂解（一）酸催化水解1试剂：水或稀醇2催化剂：稀盐酸、稀硫酸、乙酸、甲酸等3反应机理：苷键原子先被质子化，然后苷键断裂形成糖基正离子或半椅式的中间体，该中间体再与水结合形成糖，并释放催化剂质子。4影响因素：（1）电子云密度（2）质子化难易5规律：第9页共41页（1）形成苷键的N、O、S、C四个原子中，水解难易程度：C-苷S-苷O-苷N-苷七、糖及苷的提取分离由于植物体内有水解酶共存，为了获得原生苷，必须采用适当的方法杀酶或抑制酶的活性。如采集新鲜材料，迅速加热干燥、冷冻保存、用沸水或醇提取、先用碳酸钙拌和后再用沸水提取等。中药EtOHEtOH提取物减压回收EtOH浓缩物石油醚提取石油醚部分残留物（多为油脂）Et2O或CHCl3提取Et2O或CHCl3残留物提取物（苷元）EtOAc提取EtOAc提取液残留物（含单糖苷或含糖较少的苷）n-BuOH提取n-BuOH提取液（含糖较多的苷）第10页共41页第三章醌类化合物一、分类：苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌（一）苯醌类对苯醌邻苯醌（二）萘醌类OOOO母核常见的取代基有-OH，-OCH3，-CH3或烃基侧链，多为黄色或橙色结晶。第11页共41页α-（1，4）萘醌β-（1，2）萘醌amphi-(2,6)萘醌（三）菲醌类邻菲醌对菲醌（四）蒽醌类包括蒽醌衍生物及其不同程度的还原产物，如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体。1、蒽醌衍生物蒽醌母核上有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基取代。根据羟基在蒽醌母核上的分布情况，可将羟基蒽醌衍生物分为两类。（1）大黄素型羟基分布在两侧的苯环上，多数化合物呈黄色。OOOOOOOOOOOO123456788a9a4a10a1，4，5，8位为α位2，3，6，7位为β位9，10位为meso位第12页共41页（2）茜草素型羟基分布在一侧的苯环上，颜色较深，多为橙黄至橙红。3、二蒽酮类衍生物（如：番泻叶苷）二、醌类化合物的理化性质1酸性：醌类化合物具有酸性，因分子中酚羟基的数目及位置不同，酸性表现显著差异。游离蒽醌类衍生物酸性强弱顺序：含—COOH含两个以上β-OH含OOOHOHR1R2OOOHR1R2R3OOHCOOHOCOOHOHHHO-glcO-glc多为C10-C10‘连接，不同于一般的C-C键，易于断裂。OOHOOOOH第13页共41页一个β-OH含两个α-OH含一个α-OH。故可从有机溶剂中依次用5%NaHCO3、5%Na2CO3、1%NaOH、5%NaOH水溶液进行梯度萃取，达到分离的目的。2颜色反应：怎样检测天然药物中是否含有蒽醌类？用碱性条件下的呈色反应检查天然药物中是否含有蒽醌类成分时，可取中草药粉末约0.1g，加10%硫酸水溶液5ml，置水浴上加热2至10分钟，冷却后加2ml乙醚振摇，静置后分取醚层溶液，加入1ml5%氢氧化钠水溶液，振摇。如有羟基蒽醌存在，醚层则由黄色褪为无色，而水层显红色。三、醌类化合物的提取分离羟基蒽醌的提取分离注意：一般蒽醌类衍生物及其相应的苷类在植物体内多通过酚羟基或羧基结合成镁、钾、钙、钠盐形式存在，为充分提取出蒽醌类衍生物，必须预先加酸酸化使之全部游离后再进行提取。2.蒽醌苷类的分离（1）pH梯度萃取法（游离羟基蒽醌的分离）OOOHOHOOOHOHOOOHOHOHCOOHABC第14页共41页C可溶于5%碳酸氢钠溶液，A可溶于5%碳酸钠溶液，B可溶于1%氢氧化钠溶液。（2）吸附硅胶层析（游离羟基蒽醌的分离）OOOHOOOCH3OOOHOHCH3OHCH3OHCH3OCH3OH（3）应用葡聚糖凝胶柱色谱分离蒽醌苷类成分主要依据分子大小的不同，大黄蒽醌苷类的分离依次得到二蒽酮苷、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单糖苷、游离苷元。是以分子量由大到小的顺序流出色谱柱的第15页共41页第16页共41页第四章黄酮类化合物一、概述1.定义：黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮类化合物，现在则是泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物。母