天然药物化学

1.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（主要是生理活性成分或药效成分）的一门学科。2.生物合成途径：醋酸－丙二酸途径(AA-MA)代谢产物：脂肪酸类、酚类、蒽醌类。甲戊二羟酸途径(MVA)代谢产物：萜类、甾体类化合物、胡萝卜素类。桂皮酸途径及莽草酸途径代谢产物：苯丙素类、黄酮类苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木质素、木脂体。氨基酸途径代谢产物：生物碱类。3.溶剂极性顺序：乙酸≥吡啶≥水≥乙腈≥甲醇≥乙醇≥丙酮≥正丁醇≥乙酸乙酯≥乙醚≥二氯甲烷≥氯仿≥苯≥三氯乙烷≥四氯化碳≥二硫化碳≥石油醚。4.分离因子β：表示分离的难易，A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值β≥100——仅作一次简单萃取就可实现基本分离100β≥10——需萃取10－12次β≤2——作100次以上萃取才能实现基本分离。5.液－滴逆流色谱（DCCC）：可使流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离，分配用的两相溶剂不必震荡，故不易乳化或产生泡沫，特别适用于皂苷类的分离。上行：流动相密度大。6.分离提纯：硅胶、氧化铝：极性吸附（硅胶：酸性，氧化铝：碱性），活性炭：非极性吸附在水中对溶质表现出较强的吸附能力。聚酰胺：氢键吸附（＋分配原理）极性非极性均适用，适合分离酚类、醌类、黄酮类（羟基、羰基多的、分子小的、芳香核共轭双键多的易被吸附，分子内氢键不易吸附），用不断提高浓度的含水醇洗脱。离子交换树脂：酸，阴离子交换树脂，碱洗脱；碱，阳离子交换树脂，酸洗脱。7.苷键的裂解：酸催化水解反应：水或稀醇溶液中，与稀酸共热催化水解，酸水解易难程度为：N-苷O-苷S-苷C-苷、呋喃糖苷吡喃糖苷、酮糖醛糖、去氧糖羟基糖氨基糖、芳香苷脂肪苷、苷元小基团苷键横键苷键竖键、苷元大基团苷键竖键苷键横键、N-处于酰胺时，N-苷也难水解，水解后生成糖和苷元。乙酰解反应：所用的试剂是醋酐和酸，其反应的机理与酸催化相似，但进攻的基团是乙酰基，而不是质子，反应生成乙酰化的低聚糖，保护苷元部分的羟基。碱催化水解：适用于酯键或类似具有酯键性质结构形式存在的苷键。酶催化水解反应：专属性高、条件温和。过碘酸裂解反应（Smith裂解法）：对苷元结构容易改变的苷以及C-苷的水解研究特别适宜；碳苷用Smith裂解获得的是连有一个醛基的苷元，不适用于苷元上也有1,2－二元醇结构的苷类。苷易溶于水，苷元难溶于水。8.苯丙素类：1.苯丙酸类：化学性质：苯丙酸类有—COOH，水溶性强，苯丙酸酯类的水溶性差，苯丙酸（醇）苷类的水溶性好。提取、分离：水提或者醇提。鉴定：UV法、FeCl3甲醇溶液、氨蒸气熏、Millon试剂。2.香豆素类：性状：结晶，芳香，挥发性，升华性，成苷后不表现以上性质，亲脂性，极性，荧光。内酯环：在稀碱液中水解溶解后酸化环合成游离香豆素沉淀析出，可用于内酯类化合物的鉴别和提取分离。异羟肟酸铁反应。提取、分离：系统溶剂法（常用石油醚、苯、乙醚、醋酸乙酯、丙酮和甲醇顺次提取）、水蒸气蒸馏法（小分子，挥发性）、碱溶酸沉法（内酯环开合，可用0.5％氢氧化钠水溶液加热提取，提取液冷却后先用乙醚萃取除去杂质，然后加酸调节到中性，适当浓缩，再酸化）、色谱分离法（硅胶、聚酰胺、中性酸性氧化铝）、3.木脂素类：结构：由2—4个苯丙素单元氧化聚合而成。理化性质：白色晶体，亲脂性，光学活性。提取、分离：乙醇、丙酮等亲水性溶剂提取（含水醇提取后，回收醇至无醇味后，用CHCl3、Et2O提取），二氧化碳超临界提取，吸附色谱分离。9.醌类化合物：1.结构：苯醌类：对苯醌，2,6-二甲氧基苯醌。蒽醌类：胡桃醌。菲醌类：4.蒽醌类：1,4,5,8位为α位，2,3,6,7位为β位9,10位为meso位β-ph-OH酸性强于α-ph-OH（与C=O成氢键），衍生物：大黄素型、茜草素型--色较深（助色团集中），蒽酚、蒽酮为互变异构。2.理化性质：有色晶体，游离醌升华性，小分子挥发性，苷元极性小不溶于水，成苷后急性增加溶于热水，酸性－COOH2个β－OH1个β-OH2个α-OH一个α-OH。3.衍生物制备：甲基化反应：1）CH2N2/Et2O，-COOH、β-ph-OH、-CHO。2)CH2N2/Et2O+MeOH，-COOH、β-ph–OH两个α－ph－OH之一、－CHO。3)(CH3)2SO4+K2CO3+丙酮，β－ph－OH、α－ph－OH。4)CH3I＋Ag2O+CHCl3，-COOH、所有ph－OH,醇－OH、-CHO，羟基的酸性越强，甲基化反应越容易进行。乙酰化反应：1)冰HAC（少量乙酰氯），冷置，醇-OH。2)醋酐，加热短时间，醇-OH、β－ph－OH；醋酐，加热长时间，醇-OH、β－ph－OH、两个a－ph－OH之一。3)醋酐＋硼酸，冷置，醇-OH、β－ph－OH。4)醋酐＋浓硫酸，室温或放置过夜，醇-OH、β－ph－OH、a－ph－OH。5)醋酐＋吡啶，室温或放置过夜。醇-OH、烯醇式－OH、a和β－ph－OH。醋酐－硼酸保护α－OH形成硼酸酯。4.提取：游离醌：有机溶剂提取法（醇提，回收至无醇味，CHCl3萃取—苷与苷元的分离）、碱提酸沉法（带游离ph-OH的醌类化合物）、水蒸气蒸馏法（挥发性）、超临界流体萃取法、超声波提取法、微波萃取法。5.分离：pH梯度萃取法、层析法（硅胶、聚酰胺）。6.蒽醌苷类的分离：铅盐法（Pb(AC)2，沉淀，水洗涤，H2S脱铅，层析）、溶剂法（正丁醇）、层析法（葡聚糖凝胶柱＋反相硅胶柱）。10.黄酮类化合物：1.理化性质：多数晶体，少数粉末，交叉共轭显颜色，苷元难溶于水（非平面分子溶解度稍大），苷可溶于碱水溶液，具有ph-OH显酸性,，酸性强弱C7.4’-(-OH)2C7或C4’－OH一般ph-OHC5-OH，碱性遇浓酸不稳定。2.提取：溶剂提取法（乙醇或含水乙醇）、碱溶酸沉法（同香豆素，酸碱不宜过强）、炭粉吸附法（非极性吸附）、大孔树脂吸附法、超临界流体萃取法。3.分离：两相溶剂萃取法（水、亲脂性有机溶剂）、梯度pH萃取法、官能团（铅盐、硼酸络合）、柱色谱法（硅胶、聚酰胺）、葡聚糖凝胶层析（分子筛+氢键吸附）。11.萜类化合物：1.物理性质：亲脂性，难溶于水，含-OH的萜类成苷后能溶于水，旋光性，小分子挥发性（小分子的：香豆素、苯丙酸、生物碱、醌类（苯醌、萘醌）和单萜、倍半萜及其含氧衍生物）。2.化学性质：1）双键加成：溴、亚硝酰氯。2）羰基加成：亚硫酸氢钠、硝基苯肼、吉拉德试剂（鉴别萜类），产物水溶性。3）氧化反应：酪酸、高锰酸钾。4）脱氢反应。5）分子重排反应。3.萜类的提取：水蒸汽蒸馏（单萜、倍半萜）、有机溶剂（总萜类，石油醚、乙酸乙酯、甲醇、乙醇，反复抽提或冷浸）4.苷类提取：溶剂提取法（甲醇/乙醇提取，减压浓缩，水洗涤过滤，乙醚/石油醚除杂质，水层继续正丁醇萃取，正丁醇层减压浓缩，粗总苷）、活性炭吸附法、大孔树脂吸附法。5.萜类的分离：柱色谱分离（硅胶、氧化铝）、结晶法。12.挥发油：1.化学组成：萜类化合物（单萜、倍半萜和他们的含氧衍生物）、脂肪族化合物（小分子）、芳香族化合物、其他类。2.理化性质：无色淡黄色油状液体，易挥发，有特殊臭气，低温结晶析出“脑”，难溶于水，易溶于有机溶剂，比重比水轻（除丁香油、桂皮油），光学活性，不稳定性（光、空气）。3.提取：共水蒸馏法、水蒸气蒸馏法（油水分层，溶解度稍大的用盐析法）、溶剂提取法（药材，石油醚30～60℃回流或冷浸，减压浓缩，热乙醇溶解，冷却，过滤，减压浓缩，得到净油）、油脂吸收法、冷压法、超临界流体萃取法、4.分离：冷冻法（含量较高组分）、分馏法、化学法（碱性成分：先将挥发油溶于乙醚中，再用10％盐酸或硫酸萃取，分取酸水层，碱化后用乙醚萃取，蒸去乙醚即得碱性成分。酸性成分：羧酸性和酚酸性成分，可分别用5％碳酸氢钠溶液和2％氢氧化钠溶液从其乙醚中萃取，分出碱水液，加稀酸酸化后，用乙醚萃取，蒸去乙醚即得酸性成分。羰基化合物：亚硫酸氢钠法、Girard试剂法）、色谱法（硅胶、氧化铝，石油醚、醋酸乙酯洗脱）。5.鉴定：（一）物理常数的测定：相对密度、比旋度、折光率和凝固点。（二）化学常数的测定：酸值、皂化值、酯值。（三）特征官能团的鉴定：1.羰基化合物，与2,4－二硝基苯肼产生结晶性衍生物沉淀，有醛或酮类化合物存在。2.不饱和化合物和奥类衍生物＋Br2氯仿液/KMnO4液，褪色。3.酚类：挥发油的乙醇液中加入三氯化铁的乙醇溶液，产生蓝色、蓝紫或绿色反应挥发油中有酚类物质存在。4.内酯类化合物，挥发油的吡啶溶液中加入亚硝酰氰化钠及氢氧化钠溶液，出现红色并逐渐消失，油中有α,β不饱和内酯。（四）色谱法的应用：薄层层析、气相色谱。13.三萜类及其苷：主要前体--（角）鲨烯（C30），关键酶--鲨烯环化酶、环氧鲨烯酶。1.理化性质：结晶，溶于有机溶剂，不溶于水，苷相反用正丁醇提取，表面活性（发泡，加热与蛋白质区分），溶血作用（与红细胞壁胆甾醇结合），沉淀反应（铅盐、钡盐、铜盐）。2.三萜类化合物提取、分离：1、醇类溶剂提取后直接分离。2、醇类溶剂提取后分步分离，三萜成分主要从氯仿部位中获得。3、制成衍生物再分离：如乙醚提取后先制成甲酯衍生物或乙酰化衍生物，再分离。4、水解后再萃取、分离：因许多三萜化合物在植物体中是以皂苷形式存在，水解产物用氯仿等溶剂萃取，再分离。反复硅胶吸附柱色谱分离。3.三萜类皂苷提取、：醇类溶剂提取（如皂苷含有羟基、羧基极性基团较多，用稀醇提取，提取液减压浓缩后，先用石油醚等亲脂性溶剂萃取，除去亲脂性杂质，然后用正丁醇萃取，得粗制总皂苷--皂苷提取的通法）、醇提取液减压回收醇后通过大孔树脂（先用少量水洗去糖和其他水溶性成分，后改用30％－80％甲醇或乙醇梯度洗脱，洗脱液减压蒸干，得粗制总皂苷）、精制（三萜皂苷先溶于少量第一种溶剂，然后滴加适量第二种溶剂，混合均匀，皂苷即可析出。反复数次，可提高纯度，再进行分离。第一种溶剂中易溶，如甲醇、乙醇，第二种溶剂中难溶，如乙醚、丙酮）。4.三萜皂苷的分离：分配柱色谱（硅胶）、制备薄层色谱（效果较好）、反向色谱、葡聚糖凝胶色谱。14.甾体及其苷类：1.甾体化合物：C21甾苷类化合物具有甾类皂苷的性质，分子中除含有2－羟基糖外，有时还有2－去氧糖的存在，因之能呈K-K颜色反应。2位去氧糖--加拿大麻糖，分子中结构有2,6－二去氧糖时，考虑可能为强心苷和C21甾体苷，没有发现有游离的2,6－二去氧糖存在。15.强心苷1.理化性质：R为五元或六元内酯环。（1）溶解性：苷溶于水苷元不溶于水（苷溶解度与苷元中-OH的数目有关，C21甾体苷和强心苷如果苷元相同，一般糖基数多，水溶性大，但糖为2,6—二去氧糖时，增加一个这样的糖，分子中仅增加一个-OH，如果为加拿大麻糖，则增加一个这样的糖-OH并没有增加，所以分子的水溶性并不增加）。（2）内酯环性质：用醇性苛性碱溶液处理，内酯环异构化，甲型强心苷双键转位，形成活性次甲基，乙型强心苷在醇性苛性碱溶液中，内酯环开环成酯，再脱水生成异构化物。2.苷键的水解：温和的酸水解（可水解去氧糖的苷键,即苷元与α—去氧糖和α—去氧糖与α—去氧糖之间的键断裂，产物为苷元、α—去氧糖和末端寡糖，α—羟基糖的苷，在此条件下，不易断裂，2,6—二去氧糖与α—羟基糖之间的苷键不断）。强烈酸水解（三萜皂苷和甾体皂苷（多为α—羟基糖）难水解，此时必须用强烈酸水解）。盐酸丙酮法、酶水解（选择性，乙型强心苷较甲型强心苷易被酶水解）。3.不饱和内酯环反应原理：甲型强心苷的不饱和五元内酯环，在碱性溶液中，双键转位能形成活性次甲基，从而能够与某些试剂反应而显色。反应物在可见光区往往具有特殊最大吸收，可用于试管显色反应，还用于定量。也可以作为薄层层析和纸层析的显色剂。乙型强心苷在碱性溶液中不能产生活性次甲基，故无此类反应。4.提取、分离：（一）、提取：溶解度，原生苷—易溶于水而难溶于亲脂性溶剂，次级苷—易溶于亲脂性溶剂而难溶于水。（二）、纯化：溶剂法：路线一：先脱脂、后提取（原料如