天然药化纲要

天然药物化学：是一门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，研究内容包括各类天然产物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型，物理化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。

单体： 即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质 。 有效成分：具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。

有效部位：在天然药物化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。 有效部位群：含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。

一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。

二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。 正相色谱：固定相极性大于流动相极性，用于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

反相色谱：固定相极性小于流动相极性，用于分离脂溶性成分

苷类又称配糖体(glycoside)，是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。

苷化位移：糖与醇（苷元）结合形成糖苷时，苷元的醇碳（ “a碳”）和它的邻位碳（b碳）的化学位移值发生变化，糖的端基碳的化学位移也发生改变，但与糖苷键距离远的碳的化学位移值基本不发生变化。这样的化学位移值的改变称为苷化位移

丙素是天然存在的一类含有一个或几个C6-C3基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等

醌类化合物：是指分子内具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的天然有机化合物。

黄酮：指两个苯环（A环与B环）通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物

萜类：凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5H8 )n 通式的衍生物均称为萜类化合物。 挥发油：又称精油， 是一类具有芳香气味的油状液体的总称。 生物碱：是含负氧态氮原子，存在于生物有机体中的环状化合物。 二、天然药物化学成分生物合成途径

（一） 乙酸-丙二酸（AA-MA）途径（脂肪酸类、酚类、醌类等） （二） 甲戊二羟酸（MVA）途径（萜类、甾类）

(三)桂皮酸及莽草酸途径（ C6-C3、C6-C1 、 C6-C3 -C6） (四) 氨基酸途径（生物碱）

(五)复合途径：许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成。即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生。如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的A环和B环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生成，再在各种酶作用下生成黄酮。一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸-丙二酸途径。

（一）糖及苷类

糖：单糖（五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲基五碳糖 、支碳链糖 、氨基糖、去氧糖、糖醛酸 ）；

低聚糖（寡糖）；多糖 （二）苯丙素类

苯丙酸

香豆素（简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类）

木脂素 （二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、四氢呋喃、马并双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂素）；新木脂素；降木脂素，杂类木脂素

（三）醌类

苯醌；萘醌；菲醌；蒽醌

蒽醌（大黄素型、茜草素型）蒽酚蒽酮衍生物，二蒽酮类衍生物

（四）黄酮类（黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷-3-醇、黄烷-3、4-二醇等） （五）萜类

单贴（链状、单环、双环、三环、罩酚酮、环烯醚萜等） 倍半萜；二萜；二倍半萜，三萜，四萜等 （六）三萜

四环三萜 （达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型 、楝烷型）

五环三萜（齐墩果烷型( Oleananes ）、乌苏烷型（Ursanes）、羽扇豆烷型（Lupanes）、木栓烷型（Friedelanes）

黄酮类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物碱类结构式为重点，应记住。

(如：请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类型三萜的母核结构)

四、天然药物化学成分在提取过程的状态及溶剂选择 溶剂选择的依据：“相似者相溶”

常见溶剂的极性：水(H2O)＞甲醇(MeOH)＞乙醇(EtOH)＞丙酮（Me2CO）＞正丁醇(n-BuOH)＞乙酸乙酯(EtOAc)＞乙醚(Et2O) ＞氯仿(CHCl3 ) ＞ CH2Cl2 ＞苯（C6H6)＞四氯化碳(CCl4)＞正己烷≈石油醚 水类还包括酸水、碱水；亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙酮 苷类：醇、水提（杀酶） 苷元：有机溶剂（利用酶） 苯丙素类：原形态（有机溶剂）；成盐（水、弱碱水提） 醌类：原形态（有机溶剂）；成盐（水、碱水提） 黄酮类：原形态（有机溶剂）；成盐（水、碱水提） 萜类：原形态（有机溶剂）；成苷（水提） 挥发油：有机溶剂、水蒸气蒸馏

三萜皂苷：中药有效成分，提苷（醇、水提） 甾体皂苷：提苷元酶解后有机溶剂提

生物碱：水或酸水（醇、酸水；碱化）-有机溶剂提

溶剂法的分类：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法、超临界流体萃取、超声波提取技术等 特殊成分的提取：

水蒸气蒸馏法（挥发油等） 升华法（樟脑、咖啡因等） 五、分离与精制

（一）根据物质溶解度差别进行分离 1、利用温度不同引起溶解度的改变： 结晶法和重结晶

2、改变溶剂极性分离（醇/水法、水/醇法） 3、酸碱沉淀法 4、专属试剂沉淀法

二）根据物质在两相中的分配比不同进行分离（萃取法、 pH梯度萃取法、逆流分溶法、液-液萃取与纸色谱、液-液分配柱色谱、液滴逆流色谱、高速逆流色谱） 纸色谱中的固定相是什么？

（三）根据物质吸附性差别进行分离（硅胶、氧化铝柱色谱、活性炭、聚酰胺柱色谱、大孔吸附树脂等）

基团极性规律（P28表1-3）

溶剂的极性大小可据介电常数的大小判定P29表1-5 极性吸附剂（硅胶、氧化铝）特点：

1.对极性物质亲和力强，极性强的溶质优先吸附

2.溶剂极性弱，吸附剂对溶质表现出强的吸附力，溶剂极性增强，吸附剂对溶质的吸附力减弱 3.溶质被即使被硅胶、氧化铝吸附，但一旦加入极性较强的溶剂，又可被后者置换洗脱下来。 4.非极性吸附剂（如活性炭则相反）

硅胶、氧化铝柱色谱：二者均为最常用的 吸附剂。

硅胶是一种中等极性的酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的层析。

氧化铝有弱碱性，主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离，如生物碱、甾体、萜类等成分；对于生物碱类的分离颇为理想。但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。

吸附柱色谱用于物质分离的注意事项

1.吸附剂的用量一般为试样量的30-60倍，试样极性小、难以分离者，可提高至100-200倍。吸附剂细的颗粒，分离效果好。

2.硅胶、氧化铝吸附柱色谱，应尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解试样，以利试样在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。如试样在所选溶剂中不溶，可加极性较大溶剂溶解后，再用吸附剂吸收拌匀，60 ℃加热挥尽溶剂，干燥研粉后再上柱。

3.洗脱用溶剂的极性宜逐步增加，但跳跃不能太大。混合溶剂中强极性溶剂的影响较大，不可随意将记性差别很大的两种溶剂混合在一起使用。

4.为避免发生化学吸附，酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝进行分离。分离酸性（碱性）物质时，洗脱溶剂中可加入适量乙酸（氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾、促进分离。

5.吸附柱色谱也可用加压方式进行，溶剂系统可通过TLC进行筛选，一般TLC的Rf为0.2-0.3时为柱色谱分离该组分的最佳溶剂系统

聚酰胺柱色谱：其与化合物间主要为氢键吸附。主要用于酚类、醌类如蒽醌类、黄酮类、鞣质类等成分的分离。

聚酰胺为高分子聚合物，不溶于水及常用有机溶剂，対碱稳定，对酸不稳定。

吸附原理：酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，酰胺键上游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。

聚酰胺在含水溶剂中对一般化合物的吸附的规律：

1. 化合物中能形成氢键的基团（酚羟基、羧基、羰基）多，吸附强； 2. 能形成氢键的基团数目相同，处于对位和间位的吸附力强于邻位的。 3. 芳香环和双键多，吸附力强

大孔吸附树脂特性：

1. 理化性质稳定，不容于酸、碱及有机溶剂。 2. 对有机物选择性较好。 3. 吸附速度快。 4. 再生处理方便。 吸附原理：（吸附性和分子筛性结合）

1. 吸附性：大孔吸附树脂本身具有吸附性，是由范德华力或氢键吸附的结果。

2. 分子筛性原理：是由大孔吸附树脂本身的多孔性所决定的。通过孔径的化合物根据分子量的大小的不同具有一定的选择性

用途：苷和糖类的分离、生物碱的精制、多糖、黄酮、三萜类化合物分离 四）根据物质分子大小进行分离 1.膜分离【微滤（ ≥ 0.1um）、超滤（10-100nm）、纳滤（1-10nm）、反渗透（ ≤ 1nm）】 2.透析法

3.超速离心法 4.凝胶过滤法

（五）根据物质离解程度不同进行分离（离子交换树脂） （六）常见化学成分的分离方法

1.苷类：沉淀法、离子交换色谱、纤维素柱色谱、凝胶柱色谱、制备性区域电泳 2.苯丙素类：（柱色谱、制备TLC） 3.醌类（蒽醌类）：pH梯度萃取法、柱色谱

4.黄酮类：柱色谱（硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶）、 pH梯度萃取法 5.萜类：结晶法、柱色谱、结构中所含特殊官能团 挥发油：冷冻处理（析脑）、分馏、化学方法（酸碱性能、官能团特性分离） 6.三萜：吸附柱色谱 三萜苷类：分配柱色谱

7.强心苷：两相溶剂萃取法、逆流分配法、色谱分离

8.生物碱：碱性差异、生物碱及盐的溶解度差异、色谱法、生物碱中官能团特性分离 可用pH梯度萃取法的成分： 蒽醌类、黄酮类、生物碱类

（七）几类化学成分酸碱性大小判断

五、几组化合物（群）的化学或光谱方法鉴别 （一）苷和苷元

（二） 2-羰基芳基四氢萘类木脂素和3-羰基芳基四氢萘类木脂素 （三）蒽醌与蒽酮或蒽酚母核（对亚硝基二甲基苯胺反应） （四）苯、萘醌与蒽醌（无色亚甲蓝）

（五） 3-OH、4-羰基黄酮与5-OH、4-羰基黄酮（锆盐、枸橼酸反应） （六）甲、乙型强心苷

（七）螺甾烷醇类与异螺甾烷醇类

（三）黄酮类化合物的颜色反应 1.盐酸-镁粉（或锌粉）反应：

多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物显橙红~紫红色，少数显紫~蓝色。查耳酮、橙酮、儿茶素类不显色。异黄酮类一般不显色。 2. 四氢硼钠（钾）反应：

NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂。与二氢黄酮类化合物产生红~紫色。其它黄酮类化合物均不显色。 3.铝盐：

生成的络合物多为黄色（?max=415nm），并有荧光，可用于定性及定量分析。常用试剂为1%三氯化铝或硝酸铝溶液。 4. 铅盐：

常用1%醋酸铅及碱式醋酸铅水溶液，碱式醋酸铅反应能力更强，可生成黄~红色沉淀。 5. 锆盐：

多用2%二氯氧化锆（ZrOCl2）甲醇溶液。黄酮类化合物分子中有游离的3-或5-OH存在时，均可反应生成黄色的锆络合物。

3-OH，4-酮基络合物的稳定性?5-OH，4-酮基络合物（仅二氢黄酮醇除外）。〖当反应液中接着加入枸橼酸后，5-羟基黄酮的黄色溶液显著褪色，而3-羟基黄酮溶液仍呈鲜黄色（锆—枸橼酸反应）〗。 6.镁盐：

二氢黄酮、二氢黄酮醇类与醋酸镁的甲醇溶液，加热可显天蓝色荧光，若具有C5-OH，色泽更为明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类等则显黄~橙黄~褐色。 7.氯化锶（SrCl2）：

在氨性甲醇溶液中，可与分子中具有邻二酚羟基结构的黄酮类化合物生成绿色~棕色乃至黑色沉淀。

8.三氯化铁反应：

多数黄酮类化合物因分子中含有游离酚羟基，与三氯化铁水溶液或醇溶液可产生正反应，呈现颜色；当含有氢键缔合的酚羟基时，颜色更明显。 9.硼酸显色反应 ：

在无机酸或有机酸存在条件下，5-羟基黄酮及2-羟基查耳酮可与硼酸反应，呈亮黄色。 10.碱性试剂显色反应：

在日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用氨蒸气和其他碱性试剂处理后的色变深的情况。当分子中有邻二酚羟基取代或3,4’-二羟基取代时，在碱液中很快氧化，最后生成绿棕色沉淀。 （四）三萜化合物的颜色反应

三萜化合物（苷元和苷）在无水条件下，与强酸、三氯乙酸或Lewis酸（氯化锌、三氯化铝、三氯化锑）作用，会产生颜色变化或荧光。但全饱和、且3位又无羟基或羰基的化合物呈阴性反应： 1.醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应） 将样品溶于醋酐中，加硫酸-醋酐（1：20），可产生黄→红→紫→蓝等颜色变化，最后褪色。 2.氯化锑反应（Kahlenberg反应） 将样品氯仿或醇溶液点于滤纸上，喷以20%五氯化锑的氯仿溶液，干燥后60~70℃加热，显蓝色、灰蓝色，灰紫色等多种颜色斑点。

3.三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）

将样品溶液滴在滤纸上，喷25%三氯醋酸乙醇溶液，加热至100℃，生成红色渐变为紫色。 4.氯仿-浓硫酸反应（Salkowski反应）

样品溶于氯仿，加入浓硫酸后，在氯仿层呈现红色或蓝色，氯仿层有绿色荧光出现。 5.冰醋酸-乙酰氯反应（Tschugaeff反应）

样品溶于冰醋酸中，加乙酰氯数滴及氯化锌结晶数粒，稍加热，则呈现淡红色或紫红色。

（六）皂苷颜色反应

1. 醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应）甾体皂苷最后 变为绿色，三萜皂苷最后 变为红色 2.三氯醋酸反应（Rosen-Heimer反应）

甾体皂苷60℃发生颜色变化，三萜皂苷100 ℃发生颜色变化（区分三萜、甾体皂苷）

3.F环裂解对E（盐酸二甲氨基苯甲醛试剂） 试剂显红色，对A（茴香醛试剂）试剂显黄色 F环闭合对E 试剂不显色，对A 试剂显黄色（区分两类甾体皂苷） (七）生物碱沉淀反应

1．在酸性环境中进行。

2．检识时，至少用三种以上试剂同时进行。

碘化铋钾试剂 ：桔红色沉淀 碘化汞钾 ：类白色沉淀 碘—碘化钾：红棕色沉淀

磷钼酸试剂：白色或黄褐色沉淀 硅钨酸试剂：淡黄或灰白色沉淀 苦味酸试剂：黄色结晶 硫氰酸铬钾（雷氏铵盐）：红色沉淀或结晶

八、波谱解析

黄酮类加入诊断试剂后UV光谱图的变化

香豆素、黄酮类的1H-NMR;黄酮类母核的13C-NMR

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