天然药物化学研究复习题汇编.pdf

天然药物化学复习题 1、 天然药物化学研究的内容包括各类天然药物的化学成分(主要是重量活性成分或药效成分) 的结构特征、理化性质，提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定等。 2、天然药物主要来自于植物、动物、矿物、微生物和海洋生物，以植物来源为主，种类繁 多。 3、通常把具有生理活性，能用分子式和结构式表示并具有一定的物理常数(如溶点、沸点、 旋光度、溶解度等)的单体化合物，称为有效成分。 4、如果尚未提纯为单体化合物含有效成分的混合物，一般称为有效部分或有效部位。 5、无效成分：没有生物活性和防病治病作用的化学成分。 6、有效成分和无效成分的关系：二者的划分也是相对的。 7、有效成分在植物体中会随生长季节、时间的变化而变化。 溶剂可分为：水、亲水性和亲脂性有机溶剂。 亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精） 、甲醇（木 精） 、丙酮等，以乙醇最常用。 亲脂性的有机溶剂：也就是一般所说的与水不能混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙 醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。 常用的溶剂提取方法有哪些？简要说明这些方法。 A 冷提法 (1).浸渍法：是用水或醇浸渍药材一定时间，然后合并提取液，并将其减压浓缩的方法。适 用于遇热易破坏成分以及含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质等多糖成分的药材，多用水、乙 醇用溶剂。 (2).渗漉法：适用于以水、稀醇为溶剂，是将药材装入渗漉筒中，先用水或醇浸渍数小时， 然后从渗漉筒的下口使提取液流出，上口不断地加入新的溶剂。 B 热提法 (3).煎煮法：是将药材用水加热煮沸提取，在提取过程当中大部分成分可被不同程度的提取 出来，但是对于挥发性成分及加热易被破坏的成分不宜使用。 (4).回流提取法：回流提取法：是用有机溶剂作为提取溶剂，在回流装置中对药材进行加热 回流提取，该方法提取效率较高，但因为长时间加热，所以不适合受热易破坏分解的成分。 (5).连续回流提取法：应用连续回流装置，提取中草药有效成分的一种方法，由于提取成分 受热时间较长，遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法。 (6) 超声波提取法：是应用超声波作为辅助手段来提取有效成分的一种方法，该方法具有提 取时间短、提取效率高、无须加热等优点，但此法对容器壁的厚薄及放置要求较高，目前还 只是小规模使用。 什么是溶剂提取法？溶剂提取效率的因素有哪些？提取有效成分时如何选择溶剂？ 答： 溶剂提取法是根据天然药物中各种化学成分在溶剂中的溶解性能差异， 选用对有效成分 溶解度大、对无效成分溶解度小的溶剂将有效成分从药材组织中尽可能多地溶解出来的方 法。 影响溶剂提取效率的因素有：(1)药材粉碎度；(2)温度；(3)浓度差；(4)时间；(5)溶剂性 能。 选择适当的溶剂是提取的关键， 溶剂的选择主要从溶解度方面考虑， 同时要注意到溶剂易回 收、安全、低毒等因素。一般物质(成分、溶剂)的结构与水的结构相似，其亲水性大；与油 的结构相似则亲脂性强。水具有分子小、含羟基、极性大的结构特点。油的结构特点恰好与 水相反，分子较大，以酯键代替羟基，极性小。单糖与苷、甲醇与乙醇结构相比，前者与水 结构更相似，故前者亲水性大于后者。 大多数溶剂的极性与它们的亲水性是一致的。 极性大的溶剂在水路的溶解度大； 极性小的溶 剂在水中的溶解度小。常用溶剂的极性大小顺序为：水甲醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚 (含水)氯仿二氯甲烷苯甲苯四氯化碳环已烷石油醚。 水蒸汽蒸馏法：适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏、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。适用于能随水蒸气蒸馏而不被破 坏的中草药成分的提取。 溶剂分离法：一般是将上述总提取物，选用 37 种不同极性的溶剂，由低极性到高极性分步 进行提取分离。 萃取法： 两相溶剂提取又简称萃取法， 是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配 系数的不同而达到分离的方法。 萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。 如果在水提取液中的有效成分是亲脂性的物质，一般多用亲脂性有机溶剂，如苯、氯仿或乙 醚进行两相萃取，如果有效成分是偏于亲水性的物质，在亲脂性溶剂中难溶解，就需要改用 弱亲脂性的溶剂，例如乙酸乙酯、丁醇等。 沉淀法：在天然药物提取中，加入某些试剂使产生沉淀，通过过滤将成分分离的方法。包括 酸碱沉淀法、铅盐沉淀法和试剂沉淀法。 盐析法：盐析法是在中草药的水提液中、加入无机盐至一定浓度，或达到饱和状态，可使某 些成分在水中的溶解度降低沉淀析出，而与水溶性大的杂质分离。 透析法： 透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜， 而大分子物质不能通过半透膜的 性质，达到分离的方法。 分馏法：是利用各成分沸点的差异进行提取分离的方法，用于分离液体混合物。 超临界流体萃取技术：是一种利用超临界流体对天然药物中有效成分进行萃取分离的技术。 结晶方法是利用混合物中各成分在溶剂中溶解度不同达到分离的方法。 结晶的关键是选择最佳的结晶条件，包括样品纯度、溶剂类型、溶液浓度、结晶温度与速度 等。 常用的色谱分离方法包括吸附色谱法、分配色谱法、离子交换色谱法、大孔吸附色谱法、凝 胶色谱法高效液相色谱法和气相色谱法。 目前，结构测定中常用的波谱有紫外光谱、红外光谱、核磁共振和质谱常称为四大谱。 苷是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质（苷元）脱水形成的一类化合物。苷 中的非糖部分称为苷元或配基。 糖类分为单糖、低聚糖和多聚糖三类。 多糖：由 10 个以上的单糖聚合而成，分子量很大。有植物多糖、动物多糖和真菌多糖。 苷键：苷中的苷元与糖之间的化学键称为苷键。 苷原子：苷元上形成苷键以连接糖的原子，称为苷键原子，也称为苷原子。苷键原子通常是 氧原子，也有硫原子、氮原子 根据苷键原子的不同，苷类可以分为氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。 碳苷的溶解性较为特殊，和一般苷类不同，无论是在水还是在其它溶剂中，碳苷的溶解度一 般都较小。 多数苷呈左旋。苷类水解后由于生成的糖是右旋的，因而使混合物呈右旋。 游离香豆素多有较好的结晶，且大多数有香味。分子量小的有挥发性，能随水蒸气蒸馏，并 能升华。 香豆素苷则多数无香味和挥发性，也不能升华。 游离香豆素难溶于水，可溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚和苯。 香豆素苷则能溶于水、甲醇、乙醇、难溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂。 酸碱分离法应用的原理： 1.具酚羟基的香豆素类溶于碱液加酸后可析出。 2.香豆素的内酯环性质，在碱液中皂化成盐而加酸后恢复成内酯析出。 注意以下几点： 1.碱液水解开环时，要注意碱液的浓度和加热时间，否则将引起降解反应而使香豆素破坏， 或者使香豆素开环而不能合环。 2.对酸碱敏感的香豆素用此法可能得到次生产物。 木脂素溶解性：游离型偏亲脂性，易溶于有机溶剂。少数与糖结合成苷，水溶性增大。 旋光性：大部分具有旋光性。 天然醌类主要有四种类型:苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。 游离蒽醌：极性较小，易溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，基本不溶于水。 蒽醌苷：极性较大，易溶于甲醇、乙醇、热水当中，几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等极性小的 有机溶剂。 1.苯醌和萘醌醌核上的羟基的酸性类似于羧酸，酸性较强。 2. 萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性：-羟基 -羟基。 游离蒽醌衍生物酸性强弱排序为：含-COOH含 2 个以上-OH 含 1 个 -OH 含 2 个-OH含 1 个-OH。可依次用 5% NaHCO3、5% Na2CO3、1% NaOH 及 5% NaOH 水 溶液进行梯度萃取。 黄酮类化合物多为晶状固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。 旋光性：苷元中，二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇具有手性碳，具旋光性，其余黄酮 类无旋光性。苷类结构中含糖，故均有旋光性，且多为左旋。 黄酮、 黄酮醇及其苷类多显灰黄黄色， 查耳酮为黄-橙黄色， 异黄酮类显微黄色， 二氢黄酮、 二氢黄酮醇不显色。 一般来说，游离苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、醋酸乙酯、乙醚等有机溶剂及稀 碱液中。 黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面性强的分子，难溶于水;而二氢黄酮及二氢黄酮醇等易溶于水。 黄酮苷类，水溶性比相应苷元大；糖链越长，则水溶度越大，一般易溶于水、甲醇、乙醇等 强极性溶剂中，但难溶或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。 黄酮类化合物因分子中多含有游离酚羟基，故显酸性，可溶于碱性溶液中。 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阳性反应， 呈现颜色；当含有氢键缔合的酚羟基时，颜色更明显。 大多数黄酮苷元宜用用氯仿、乙醚、醋酸乙酯等中极性溶剂提取，而对多甲氧基黄酮类游离 苷元，甚至可用苯等低极性溶剂进行提取。 利用黄酮类化合物与混入的杂质极性不同，选用不同溶剂进行地萃取可达到精制纯化目的。 例如植物叶子的醇浸液，可用石油醚处理，以便除去叶绿素、胡萝卜素等脂溶性色素。而某 些药料水溶液则可加入多倍量浓醇，以沉淀除去蛋白质、多糖类等水溶性杂质。 石油醚(叶绿素、胡萝卜素等脂溶性色素)；氯仿(极性小的苷元)；乙酸乙酯(极性大的苷元)； 正丁醇(黄酮苷类) 单萜和倍半萜类多为具有特殊香气的油状液体，在常温下可以挥发，或为低熔点的固体。可 利用此沸点的规律性，采用分馏的方法将它们分离开来。二萜和二倍半萜多为结晶性固体。 旋光性 大多数萜类具有不对称碳原子，具有光学活性。 萜类化合物亲脂性强，易溶于醇及脂溶性有机溶剂，难溶于水。随着含氧功能团的增加或具 有苷的萜类，则水溶性增加。具有内酯结构的萜类化合物能溶于碱水，酸化后，又自水中析 出，此性质用于具内酯结构的萜类的分离与纯化。 萜类化合物对高热、光和酸碱较为敏感, 或氧化, 或重排, 引起结构的改变。在提取分离或 氧化铝柱层析分离时，应慎重考虑。 环烯醚萜多以单糖苷的形式存在，苷元的分子较小，且多具有羟基，所以亲水较强，多用甲 醇或乙醇为溶剂进行提取。 非苷形式的萜类化合物具有较强的亲脂性，一般用有机溶剂提取，或甲醇或乙醇提取后，再 用亲脂性有机溶剂萃取。 萜类化合物，尤其是倍半萜内酯类化合物容易发生结构的重排，二萜类易聚合而树脂化，引 起结构的变化，所以宜选用新鲜药材或迅速晾干的药材，并尽可能避免酸、碱的处理。 含苷类成分时，则要避免接触酸，以防在提取过程中发生水解，而且应按提取苷类成分的常 法事先破坏酶的活性。 溶剂提取法: 苷类化合物的提取： 用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，经减压浓缩后转溶于水 中，滤除水不溶性杂质，继用乙醚或石油醚萃取，除去残留的树脂类等脂溶性杂质，水液再 用正丁醇萃取，减压回收正丁醇后即得粗总苷。 非苷类化合物的提取：用甲醇或乙醇为溶剂进行提取，减压回收醇液至无醇味，残留液再用 乙酸乙酯萃取， 回收溶剂得总萜类提取物； 或用不同极性的有机溶剂按极性递增的方法依次 分别萃取，得不同极性的萜类提取物，再行分离。 倍半萜主要分布在植物界和微生物界， 多以挥发油的形式存在， 是挥发油高沸程部分的主要 组成成分。 挥发油又称精油， 是一类具有芳香气味的油状液体的总称。在常温下能挥发，可随水蒸气 蒸馏与水不相混溶。 挥发油多具有祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解热、镇痛、抗菌消炎作用。 挥发油的成分大体可分 4 类: 1.萜类化合物 (主要是单萜、倍半萜和它们含氧衍生物) 、2. 芳香族化合物、3. 脂肪族化合物、4.其它类化合物。 表面活性：因三萜皂苷多溶于水，振摇后可生成胶体溶液，并有持久性似肥皂溶液的泡沫， 故有此名。 性状：苷元有较好晶型，皂苷多为无定形粉末。气味：皂苷多数具有苦而辛辣味，其粉末对 人体黏膜具有强烈刺激性。 溶解度 皂苷：可溶于水，易溶于热水，溶于含水醇（甲醇、乙醇、丁醇、戊醇等） ，溶于热甲醇、 乙醇；几不溶于乙醚、苯、丙酮等有机溶剂。 皂苷在提取的过程中会产生次级苷，水溶性下降，溶于中等极性有机溶剂（醇，乙酸乙酯） 。 皂苷元：不溶于水，易溶于石油醚、苯、CHCl3、Et2O。 皂苷水溶液能与红细胞壁上的胆甾醇结合， 生成不溶于水的分子复合物， 破坏了红细胞的正 常渗透，使细胞内渗透压增加而发生崩解，从而导致溶血现象，故皂苷又称为皂毒素。 浓 H2SO4-醋酐反应：样品溶于冰醋酸，加浓硫酸-醋酐(1:20)，产生黄红 紫 蓝等颜 色变化，最后褪色。 甾体皂苷也有此反应，但颜色变化快，在颜色变化的最后呈现污绿色； 而三萜皂苷颜色变化稍慢，且不出现污绿色。 三氯化锑或五氯化锑反应：将样品醇溶液点于滤纸上，喷以 20%三氯化锑（或五氯化锑） 氯仿溶液（不应含乙醇和水）干燥后，60-70 加热，显黄色、灰蓝色、灰紫色斑点，在紫 外灯下显蓝紫色荧光（甾体皂苷则显黄色荧光） 。 总皂苷常用的提取方法：甲醇或乙醇提取，石油醚等脱脂，正丁醇萃取。 强心苷是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物， 由强心苷元和糖缩合而产生的一类 苷。 构成强心苷的糖数目和种类不同，对强心苷活性影响不同。乙型强心苷元的毒性相应的甲 型强心苷元。 强心苷多为无色结晶或无定形粉末，中性物质，有旋光性。 强心苷的溶解性与所连糖的种类和数目有关， 一般可溶于水、 甲醇、 乙醇、 丙酮等极性溶剂； 难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。 温和酸水解：用稀酸（0.02-0.05mol/L） 的盐酸或硫酸在含水醇中经短时间（半小时至数小 时）加热回流，可使型强心苷水解成苷元和糖。 强心苷的苷键为缩醛结构，可被酸或酶水解，而不被碱水解。碱试剂主要使分子中的酰基水 解、内酯环裂开。 因酸碱可使强心苷发生水解、脱水和异构化，故提取分离时应注意控制酸碱性。 原生苷:抑制酶的活性(冷冻干燥、快速提取、快速干燥)MeOH、70%EtOH 提取。次生苷:利 用酶的活性,EtOH、EtOAc 提取。 强心苷为心脏兴奋剂，主要作用是延长传导时间，兴奋心肌。其强心作用主要取决于苷元部 分，但糖部分可增加强心苷对心肌的亲和力，故对强心苷的生理活性也有影响。 甾体皂苷：具有螺甾烷类化合物结构母核的一类皂苷。 甾体皂苷元有较好晶形。皂苷多为无定形粉末，味苦而辛辣，对人体黏膜有强烈的刺激性； 皂苷多具旋光性，且多为左旋。 甾体皂苷元能溶于亲脂性溶剂；不溶于水。皂苷一般可溶于水,易溶于热水、稀醇，难溶于 石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。 甾体皂苷元能溶于亲脂性溶剂；不溶于水。皂苷一般可溶于水,易溶于热水、稀醇，难溶于 石油醚、苯、乙醚等亲脂性溶剂。 颜色反应 甾体皂苷在无水条件下， 遇某些酸类可产生与三萜皂苷相类似的颜色反应。 甾体皂苷与醋酐 硫酸的颜色反应， 最后出现绿色； 三萜皂苷最后出现红色。 三萜皂苷三氯醋酸加热到 100 显色，而甾体皂苷加热到 60就显色。 甾体皂苷的提取分离：方法与基本与三萜皂苷相似，只是甾体皂苷一般不含羧基，呈中性， 亲水性较弱。甲醇或乙醇提取正丁醇萃取。 甾体皂苷元的提取：1.在植物组织中将皂苷水解，然后用低极性溶剂提取皂苷元。2.先用极 性溶剂如甲醇、乙醇、丁醇将皂苷提出，再加酸加热水解，滤出水解物，然后用低极性溶剂 提取皂苷元。 生物碱的定义：指天然产的一类含氮的有机化合物；多数具有碱性且能和酸结合生成盐；大 部分为杂环化合物且氮原子在杂环内；多数有较强的生理活性。 下列除外，不属于生物碱：低分子胺类：甲胺、乙胺；氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核 酸、核苷酸、卟啉类、维生素； 生物碱的存在形式：1.游离碱：碱性极弱，以游离的形式存在。2.盐 类：与其成盐的有机 酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等；无机酸：硫酸、盐酸等。3. 苷类：以苷的形式存在于植物中。4.酰胺：如秋水仙碱、喜树碱等。5.N-氧化物：植物体中 的氮氧化物约一百余种。 性状：1.形态多为结晶固体，少为粉末。少数常温下液体；2.颜色多为无