天然药物化学.docx

第一章 绪论一、二次代谢的生物合成途径（1）醋酸丙二酸途径，合成脂肪酸类、酚类、蒽酮、蒽醌类（2）甲戊二羟酸途径（MVA 途径）合成萜类、甾体类（3）桂皮酸莽草酸途径，合成木脂素类、黄酮类（4）氨基酸途径，合成生物碱类（5）复合途径主要有：醋酸-丙二酸-莽草酸途径； 醋酸-丙二酸甲羟戊酸途径； 氨基酸 甲羟戊酸途径； 氨基酸醋酸-丙二酸途径； 氨基酸莽草酸途径。二、中草药有效成分的提取：溶剂提取法，水蒸气蒸馏法，升华法1、溶剂提取法（1）原理:根据天然药物中各种成分在溶剂中的溶解性质,选用对有效成分溶解度大，而对不需要溶出成分溶解度小的溶剂将有效成分从药材组织内溶解出来的方法（2）溶剂的选择： 相似相溶，沸点较低容易回收，环保（3）常用溶剂的性质：水，亲水性有机溶剂，亲脂性有机溶剂（4）常用溶剂极性大小顺序：石油醚苯乙醚乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇O-苷S-苷C-苷原因：N最易接受质子，而C上无未共享电子对，不能质子化。2、当N处于酰胺或嘧啶位置时，N-苷也难于用酸水解。原因：吸电子共轭效应，减小了N上的电子云密度。3、芳香属苷（如酚苷）因苷元部分有供电子结构，水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷等）容易得多。某些酚苷，如蒽醌苷、香豆素苷不用酸，只加热也可能水解。即芳香苷脂肪苷4、2-去氧糖2-羟基糖2-氨基糖原因：糖上取代基，一般说取代基增多，水解难度增大；同时，取代基的性质不同也将直接影响其水解难易(吸电子基诱导效应降低电子云密度,不利于水解)5、呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。原因：呋喃环平面性，各键重叠，张力大。6、酮糖较醛糖易水解。原因：酮糖多呋喃环结构，且端基上接大基团-CH2 OH 。7、吡喃糖苷中，吡喃环C5的取代基越大越难水解，五碳糖甲基五碳糖六碳糖七碳糖5位接-COOH的糖。 原因：吡喃环C5上的取代基对质子进攻有立体阻碍8、苷元为小基团者，苷键横键的比苷键竖键的易于水解，因为横键上原子易于质子化；苷元为大基团者，苷键竖键的比苷键横键的易于水解。原因：小苷元在竖键时，环对质子进攻有立体阻碍。（二）、乙酰解反应试剂：乙酸酐与不同酸的混合液，常用的酸有硫酸、高氯酸或Lewis酸(如氯化锌、三氟化硼等)。乙酰解的反应机理与酸催化水解相似，它是以CH3 CO+为进攻基团。乙酰解速率：1-6苷键（易）1-3 1-4 12（难）。（三）、碱催化水解：酯苷、酚苷、氰苷、烯醇苷和-吸电子基取代的苷易为碱所水解,（四）、酶催化水解酶水解的优点: 专属性高,条件温和. 目前使用的多为未提纯的混合酶。转化糖酶-水解-果糖苷键 麦芽糖酶-水解-葡萄糖苷键杏仁苷酶-水解-葡萄糖苷键,专属性较低 纤维素酶-水解-葡萄糖苷键（五）、过碘酸裂解反应用过碘酸氧化1,2-二元醇的反应可以用于苷键的解,称为Smith裂解,是一种温和的水解方法.适用的情况:苷元结构不稳定, C-苷不适用的情况: 苷元上也有1,2-二元醇四、糖及苷类的提取和分离（一）提取植物体内，苷类常与水解苷类的酶共存，因此在提取时，必须抑制酶的活性，常用的方法是在中药中加入CaCO3,或用甲醇、乙醇或沸水提取（二）分离方法1 季铵盐沉淀法2 分级沉淀或分级分分溶法3 离子交换色谱4 纤维柱色谱5 凝胶柱色谱6 制备性区域电泳第三章 苯丙素类1、苯丙素分为苯丙酸类、香豆素、木脂素三类成分2、根据香豆素的基本母核上的取代基不同，将其分四类：（1）简单香豆素:苯环上有取代基的香豆素类。（2）呋喃香豆素线型（6 、7呋喃骈香豆素型） 角形（7、8呋喃骈香豆素型），白芷内酯型（3）吡喃香豆素线型（6，7吡喃骈香豆素）吡喃环结构。 角型（7，8吡喃骈香豆素）（4）其它香豆素3、香豆素的理化性质（1）性状：天然的香豆素多有完好的结晶，大多具香味。小分子的香豆素有挥发性，能随水蒸气蒸出，并能升华。 但香豆素的苷则多无香味和挥发性，亦不能升华。 （2）溶解度：游离香豆素一般不溶或难溶于水，可溶于沸水，易溶于苯、乙醚、氯仿和乙醇等有机溶剂。香豆素苷能溶于水、醇，难溶于乙醚、苯等低极性有机溶剂（3）内酯性质：香豆素的吡喃酮环具有不饱和内酯性质，在稀碱液中会开环生成顺邻羟桂皮酸的盐，而顺邻羟桂皮酸不易游离存在，其盐的水溶液经酸化即闭环恢复成内酯。香豆素如果和碱液长时间加热，水解产物顺邻羟桂皮酸衍生物则发生异构化，转变成反邻羟桂皮酸的盐，再经酸化也不再发生内酯化闭环反应（4）显色反应异羟肟酸铁反应- 内酯的显色反应碱性条件下，香豆素内酯开环，与盐酸羟胺缩合成异羟肟酸，再在酸性条件下与三价铁离子成盐而显红色。与酚类试剂的反应具有酚羟基，可与FeCl3试剂产生颜色反应；若酚羟基的对位未被取代，或 6-位上没有取代，其酯环碱化开环后，可与 Gibb试剂、 Emerson 试剂反应。4、香豆素的提取分离1 系统溶剂法：常用PE, 苯,EtOAc,乙醚 EtOAc 丙酮和甲醇依次萃取。2 水蒸气蒸馏法：适用于具有挥发性的小分子香豆素。3 碱溶酸沉法：香豆素类化合物多呈中性或弱酸性，所以常与中性、弱酸性杂质混在一起。可利用内酯遇碱能开环溶解，加酸又环合沉淀的特性加以分离。4 色谱分离法：香豆素一般用硅胶吸附层析、氧化铝层析和聚酰胺层析5 香豆素的生物活性：植物生长调节作用 光敏作用 抗菌、抗病毒作用 平滑肌松弛作用 抗凝血作用肝毒性第四章 醌类化合物一、醌类化合物的结构类型天然醌类有四种类型:苯醌（邻苯醌及对苯醌;萘醌;菲醌（邻醌及对醌）;蒽醌（蒽酚、蒽酮、二蒽酮）二、醌类化合物的理化性质（一）物理性质1、性状：多为有色晶体。随着酚羟基等助色团引入越多，颜色越深。2、升华性 ：游离醌类多具有升华性。即常压下加热可升华而不分解，3、溶解度游离醌： 溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，难溶于水。 苷类： 易溶于甲醇、乙醇，溶于热水，不溶于乙醚、苯、氯仿。温度随酸性增强而升高（二）颜色反应1、Feigl反应: 醌类衍生物在碱性条件下加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应生成紫色化合物。2、无色亚甲蓝显色试验 - 可区别蒽醌与苯醌萘醌，试样在白色背景上作为蓝色斑点出现3、Borntrager反应: 羟基蒽醌类遇碱显红紫红色。 4、与活性次甲基试剂的反应：可区别蒽醌与苯醌萘醌5、醋酸镁反应：羟基蒽醌和0.5% 醋酸镁的甲醇或乙醇液生成稳定的橙红色或紫色络合物三、醌类化合物的提取分离（一）游离醌类成分的提取分离方法 有机溶剂提取法;碱提酸沉法：适于具酚羟基的醌类成分;水蒸气蒸馏法：适于分子量较小的苯醌及萘醌类（二）蒽醌类成分的分离：游离蒽醌衍生物的分离5%NaHCO3 液含COOH 或两个以上-酚OH ?5%Na2CO3 - 含一个-OH 蒽醌类1%NaOH - 含两个 a-酚OH 蒽醌类 5% NaOH - 含一个 -a-酚OH蒽醌类四、结构鉴定1. 紫外光谱（1）苯醌类的紫外吸收特征：240 nm强峰；285 nm中强峰 ；400 nm弱峰（2）萘醌类的紫外吸收特征引入助色团（如-OH，-OMe，使相应吸收峰 红移醌环上引入助色团影响 257nm-红移（不影响苯环引起的吸收）苯环上引入-OH影响 335nm红移427nm（3）萘醌类的紫外吸收特征第 峰-230 nm 左右（母核的强吸收峰） 第 峰-240 -260 nm（苯样结构引起）第 峰-262 295 nm（醌样结构引起） 第 峰305 389 nm(苯样结构引起）第 峰 400 nm 2、醌类化合物的红外光谱羟基蒽醌类化合物的红外区域有：V VC=O C=1675 1653 cm cm-1 （羰基的伸缩振动）； VOH 3600 3130 cm cm-1（羟基的伸缩振动）V 芳环 1600 1480 cm cm-1 （苯核的骨架振动）；母核上无取代：两个C=O只给出一个吸收峰1675 ；芳环上引入-OH时，给出两个C=O吸收峰3、醌类化合物的核磁共振光谱（1）醌环上的质子：只有苯醌及萘醌在醌环上有质子，在无取代时化学位移分别为6.72（s）（p-苯醌）及6.95（s）（1，4-萘醌）（2）芳环质子（3）取代基 甲基2.1-2.9ppm 2.9ppm（s) 甲氧基4.0-4.5ppm(s) 羟甲基4.6ppm(d) 羧基11-12ppm第五章 黄酮类化合物FLAVONOIDS第一节 黄酮类化合物的理化性质及颜色反应一、性状1. 多为结晶性固体，少为（如黄酮苷类）无定形粉末。2. 旋光性：游离苷元中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷、黄烷醇及双黄酮有旋光外，其余无旋光性。苷类由于结构中引入糖的分子，均有旋光性，且多为左旋。3. 颜色：与 分子中是否存在交叉共轭体系 助色团的数目及 取代基的位置有关。色原酮部分原本无色，但在2位引入苯环后，即形成交叉共轭体系，且通过电子的转移，重排，使共轭链延长，而表现出颜色。黄酮、黄酮醇及苷类-灰黄-黄色；查耳酮-黄-橙黄色；二氢黄酮、二氢黄酮醇-无色；异黄酮-微黄色。其中，黄酮、黄酮醇及苷类、查耳酮等因分子中存在交叉共轭体系，在7,4位引入-OH, OCH3等供电子基团则促进电子移位、重排，使化合物颜色加深。花色苷及其苷元的颜色随pH的不同而改变：呈现红（pH8.5） 二、溶解度1. 游离苷元难溶或不溶于水，易溶于MeOH, EtOH, EtOAc, Et2O。黄酮、黄酮醇及查耳酮是平面型分子，分子堆砌紧密，分子间引力较大，更难溶于水。二氢黄酮、二氢黄酮醇是非平面型分子，分子排列不紧密，分子间引力降低，对水的溶解度较大。花色苷元（花青素）类虽系平面型分子，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水溶度较大。黄酮苷元引入羟基越多，水溶性越强，羟基甲基化后，则增加在有机溶剂中的溶解度。如一般黄酮类化合物不溶于石油醚中，可与脂溶性杂质分开，但川陈皮素（5,6,7,8,3,4-六甲氧基黄酮）却可溶于石油醚。2. 黄酮类化合物的羟基苷化后，水溶性相应增大，而在有机溶剂中的溶解度相应减小。黄酮苷一般易溶于H2O, MeOH, EtOH等，难溶或不溶于苯，氯仿等。三、酸碱性1. 酸性：黄酮类化合物多具有酚羟基而呈酸性，可溶于碱性水液，吡啶，甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性强弱顺序：7, 4-二羟基 7, 或4羟基 一般酚羟基5-羟基。此性质可用于提取、分离及鉴定工作。2. 碱性：¡-吡喃酮上的1-位氧原子上有未共用电子对，表性微弱的碱性，可与强无机酸如浓硫酸，盐酸生成洋盐，但极不稳定，加水即可分解。黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的洋盐常表性特殊的颜色，可用于鉴别。四、显色反应（一）还原反应1. 盐酸-镁粉（盐酸-锌粉）反应：鉴定黄酮类化合物黄酮、黄酮醇及二氢黄酮、二氢黄酮醇类多显橙红-紫红色，少数兰-紫色，B环有-OH或OCH3取代时，颜色随之加深，查耳酮、橙酮、儿茶素类则不反应。花色素及部分查耳酮、橙酮等在浓盐酸酸性条件下也会发生色变，故须先做一空白对照。 2. 四氢硼钠反应：NaBH是对二氢黄酮醇类专属性较高的还原剂。与该类化合物产红-紫色。（二）金属盐类试剂的络合反应黄酮类化合物分子结构中多有3-OH, 4=O; 5-OH, 4=O; 邻二酚羟基，常可与铝盐、铅盐、锆盐、镁盐等试剂生成有色络合物。1. 铝盐：1%AlCl3或Al(NO3)3：生成络合物为黄色(lmax=415nm)，并有荧光。2. 铅盐：1%PbAc2或碱式醋酸铅水液。生成黄-红色沉淀。醋酸铅可沉淀具有邻二酚羟基或兼有3-OH, 4=O或5-OH, 4=O者。碱式醋酸铅可沉淀具有一般酚类化合物3. 锆盐: 2%氯氧化锆甲醇液 4. 镁盐：醋酸镁甲醇液作显色剂，可在纸上进行。二氢黄酮（醇）类显天蓝色荧光，若具有C5-OH，色泽更明显。而黄酮、黄酮醇及异黄酮类则显黄-橙黄-褐色。5. 氯化锶(SrCl2)：使具有邻二酚羟基的黄酮显绿-棕色-黑色沉淀。6. 氯化铁(FeCl3)：检查酚羟基。（三）硼酸显色反应条件：具有下列结构（5-羟基黄酮，2-羟基查耳酮）； 有无机酸或有机酸存在，在草酸存在下，显黄色并带绿色荧光。在枸橼酸丙酮存在条件下，只显黄色而无荧光。 （四）碱性试剂显色反应日光及紫外光下，通过纸斑反应，观察样品用碱性试剂处理后的色变情况。1. 二氢黄酮类易在碱液中开环，转变成相应异构体查耳酮类化合物，显橙-红色。2. 黄酮醇类在碱液中先呈黄色，通入空气后变为棕色，据此可与黄酮类区别。3. 黄酮类化合物当分子中有邻二酚羟基取代或3,4-二羟基取代时，在碱液中不安定，很快氧化，由黄色®深红色®绿棕色沉淀。（五）Wessely-Moser重排第二节 黄酮类化合物的提取与分离一、提取1 溶剂萃取法去杂n 石油醚：除去叶绿素、胡罗卜素等脂溶性色素n 水溶醇沉：除去蛋白质、多糖、大分子水溶性物质n 逆流分配：水-乙酸乙酯，正丁醇-石油醚n 在萃取除杂的同时，可使不同极性或极性相差较大者分离，如极性不同的苷和苷元，极性苷元和非极性苷元。2 碱水提酸沉淀法 适用于含酚羟基的化合物，如槐米中芦丁的提取。注意事项：酸碱度不宜过大邻二酚羟基的保护：碱性条件下，邻二酚羟基易被氧化，加硼砂保护石灰乳的加入可除去果胶、粘液等水溶性酸性杂质3 炭粉吸附法n 适用于苷类的精制工作。n 植物的甲醇提取液加活性炭至吸附完全，过滤得吸附苷的活性炭粉末。n 依次用沸甲醇、沸水、7%酚/水、15%酚/醇洗脱，分步收集、检查、合并。n 大部分苷类用7%酚/水洗下，经减压浓缩至小体积，乙醚除酚，余下水层经减压浓缩得较纯黄酮苷。二、分离1. 极性大小不同，利用吸附或分配原理进行分离；常用吸附剂有聚酰胺、硅胶、纤维素粉。）聚酰胺层析：主要有聚己内酰胺型(Perlon)、六次甲基二胺已二酸盐(Nylon)型、聚乙烯吡咯烷酮(Polyclar)型三种。其原理是酰胺羰基与黄酮酚羟基形成氢键缔合而吸附，吸附能力与酚羟基多少、位置及氢键缔合力大小有关。各种溶剂在聚酰胺柱上洗脱能力由弱至强依次为： 水，甲醇，丙酮，氢氧化钠水溶液，甲酰胺，二甲基甲酰胺，脲素水溶液。黄酮类化合物从聚酰胺柱洗脱时有下列规律：苷元相同，洗脱先后顺序一般为：三糖苷双糖苷单糖苷苷元 母核上增加羟基，洗脱速度相应减慢；羟基位置的影响：具有邻位羟基黄酮具有对位（或间位）羟基黄酮 不同类型的黄酮类化合物，先后流出顺序一般是：异黄酮二氢黄酮醇黄酮黄酮醇 分子中芳香核、共轭双键多者吸附力强，故查耳酮往往较相应的二氢黄酮难于洗脱。）硅胶层析2. 利用分子大小不同，用葡聚糖凝胶分子筛分离主要用两种型号的凝胶 Sephadex-G型和Sephadex-LH20型。分离游离黄酮主要是吸附作用，极性小®大洗脱。分离黄酮苷类，主要是分子筛作用，分子大®小洗脱。总的洗脱顺序：糖多的苷®糖少的苷®游离苷元（极性小®大）。常用洗脱剂：碱性水溶液，含盐水溶液 醇及含水醇