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天然药物化学总结第一章“总论”小结 第一节 绪论：要求掌握天然药物化学的概念，天然药物化学的研究内容。一、天然药物化学(natural pharmaceutical chemistry)：是运用现代科学理论、方法与技术，研究天然药物中化学成分的一门实验学科。二、研究内容：各类天然药物中具有生物活性或具有防病治病作用的化学成分即有效成分的结构特征、理化性质、提取分离方法、结构测定，及生物合成途径和必要的化学结构修饰或改造。结构特征：每类成分所具有的结构的一些特点理化性质：溶解度、极性、酸碱性，鉴别反应等有效成分提取分离方法：提取方法：溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法等分离方法：萃取、pH梯度萃取法、色谱法等有效成分的结构鉴定：理化方法：颜色反应、理化常数衍生物制备波谱法：UV、IR、NMR、MS等第2节 生物合成：要求熟悉天然药物化学成分的主要的生物合成途径.主要的生物合成途径1、醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway, AA-MA途径）以乙酰辅酶A、丙酰辅酶A、异丁酰辅酶A等为起始物，丙二酸单酰辅酶A起到延伸碳链的作用。这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚酮类等化合物。醌类和聚酮类化合物合成示意图：上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。 2、甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway, MVA途径）该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。 起始物质为MVA，在ATP作用下，按如下路线合成。 3、桂皮酸途径（cinnamic acid pathway）莽草酸途径（shikimic acid pathway）该途径由苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂皮酸，进而生成具有C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木脂素类。以香豆素生合成简图示意本途径如下：莽草酸通过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂皮酸的前体物质，所以过去一直把桂皮酸途径命名为莽草酸途径。但是由于莽草酸同时又是酪氨酸、色氨酸等芳香酸类的前体，它们与生物碱的生物合成又密切相关，所以若命名为莽草酸途径将无法限定仅由桂皮酸而来的苯丙素类化合物。所以现在已重新更名为桂皮酸途径。4、氨基酸途径（amino acid pathway）该途径就是氨基酸脱羧成为胺类，再经过甲基化、氧化、还原、重排等一系列化学反应转变为生物碱的过程。大多数生物碱类成分由此途径生成。 5、复合途径许多二次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。 常见的复合生成途径有以下几种： 1. 醋酸-丙二酸-莽草酸途径 2. 醋酸-丙二酸-甲羟戊酸途径 3. 氨基酸-甲羟戊酸途径 4. 氨基酸-醋酸丙二酸途径 5.氨基酸-莽草酸途径第三节 提取分离方法：重点掌握提取分离的各种方法和原理。经典提取方法 （一）溶剂提取法 （二）水蒸汽蒸馏法 （三）升华法现代提取方法： （四）超临界流体萃取技术 （五）超声波提取技术 （六）微波提取技术 （七）仿生提取技术 （八）酶法提取技术 （九）固相微萃取技术（一）溶剂提取法1、原理及溶剂简介是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中溶解出来的方法。原理：在渗透、扩散作用下，溶剂穿透入药材粉末的细胞膜，溶解溶质，形成胞内外溶质浓度差，使溶质渗出细胞膜，达到提取目的。溶剂的选择：理想溶剂：有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与植物成分不起化学反应，安全，成本低。2、常用的溶剂提取法冷提法（1）浸渍法（2）渗漉法热提法（3）煎煮法（4）回流提取法（5）连续回流提取法冷提法（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。 适合：挥发性成分及受热易分解成分的提取。 缺点：提取的时间较长，效率低。用水浸提时还要注意提取液的防腐问题。（2）渗漉法：中草药粗粉用溶剂湿润膨胀后，装入渗漉筒中，不断添加新溶剂，使其渗透过药粉，自上而下从渗漉筒下端出口流出浸出液的方法。 优点：适合提取热不稳定化合物，杂质少。 缺点：提取时间较长，溶剂用量大。过程：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，此方法因为药材与溶剂之间能够始终保持较大的浓度差，因此提取效率较高。该法同样适用于挥发性及受热易破坏分解的成分的提取。但是有溶剂耗费量较大的缺点。热提法（3）煎煮法：传统方法。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。不适宜挥发性成分及加热易被破坏的成分。（4）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：是回流提取法的发展，具有消耗溶剂量更小，提取效率更高的优点。常用索氏提取器或连续回流装置。 优点：溶剂消耗量小，提取效率高，操作简便。缺点：不适合提取挥发性及不稳定物质。二、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。这类成分有挥发性，在100时有一定的蒸汽压，当水沸腾时，成分随水蒸汽带出，再用油水分离器或有机溶剂萃取法将这类成分自馏出液中分离。方法：直接蒸馏：药材与水共热 简接蒸馏：水蒸气蒸馏三、升华法固体物质受热不经过熔融，直接汽化，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。主要分离方法1.简单的液-液萃取法2.逆流分溶法（CCD）3.液滴逆流色谱法（DCCC）4.高速逆流色谱法（HSCCC）5.纸色谱法（PC）6.气-液分配柱色谱法（GLC）7.液-液分配柱色谱法（LLC）纸色谱法支持剂：纤维素固定相：纤维素上吸附的水展开剂：与水不相混溶的有机溶剂或水饱 和的有机溶剂Rf值：极性大， Rf值小；极性小， Rf值大。应用：适合于亲水性较强的物质。液-液分配柱色谱法柱色谱：在色谱管中完成的化合物之 间的分离过程称为柱色谱。柱色谱分：常压柱色谱、加压柱色谱载体（支持剂）：硅胶、硅藻土及纤 维素等按洗脱顺序分：正相色谱、反相色谱。正相色谱： 固定相：水、缓冲溶液 流动相：氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂 洗脱顺序：极性小的化合物先出柱，极 性大的后出柱。应用：适用于水溶性或极性较大的化合 物，如生物碱、苷、糖类、有机酸等。反相色谱： 固定相：石蜡油，化学键合相（如十八烷基硅胶键合相） 流动相：水、甲醇、乙腈等强极性有机溶剂 洗脱顺序：极性大，先出柱；极性小，后出柱。 应用：适合于脂溶性成分，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等目前液-液分配柱色谱中的固定相主要为化学键合相。反相液-液分配柱色谱法是当前应用最为广泛的一种柱色谱分离、分析方法。 三、根据物质的吸附性差别进行分离固-液吸附应用的最多吸附类型：1.物理吸附（溶液分子与吸附剂表面分子的分子间作用力）：硅胶、氧化铝及活性炭为吸附剂的吸附色谱。2.化学吸附：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，生物碱被酸性硅胶吸附等。3.半化学吸附：如聚酰胺与黄酮类、蒽醌类等化合物之间的氢键吸附。介于物理吸附与化学吸附之间。第四节 结构研究方法：重点掌握波谱法测定天然药物化学成分结构的一般原理和方法。 结构研究中采用的主要方法1.确定分子式，计算不饱和度 a.元素定量分析配合分子量测定 元素定性分析，如钠融法，分析化合物中含有几种元素。 元素定量分析确定各元素百分含量，根据倍比定律确定分子中的原子比 分子量测定：冰点下降法、沸点上升法、粘度法、凝胶滤过法及质谱法。2.质谱法 常用的质谱有：电子轰击质谱（ EI - MS）、场解析电离质谱（FD-MS）、快原子轰击质谱（FAB-MS）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）等。 质谱常用于确定分子量，并可求算分子式和提供其它结构信息。3.红外光谱 利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在4000625cm-1红外区域引起的吸收，而测得的吸收图谱。 包括特征频率区和指纹区 可用于鉴别羟基、氨基、双键、芳环等特征官能团以及芳环取代类型。4.紫外-可见吸收光谱 由电子能级跃迁产生的吸收图谱，在200700nm范围内 含有共轭双键、发色团及具有共轭体系的助色团分子的化合物具有紫外-可见吸收。 主要用来推断化合物的骨架类型。5.核磁共振波谱（NMR）核磁共振波谱是化合物分子在磁场中受到另一射频磁场的照射，当照射场的频率等于原子核在外磁场的回旋频率时，有磁距的原子核就会吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所得到的图谱。 第二章“糖和苷”小结第一节 单糖的立体化学掌握单糖的结构式的三种表示方法：Fischer、Haworth、优势构象式，以及Fischer和Haworth之间的转变关系。掌握糖的绝对构型D、L，端基差向异构、的判断方法，以及糖的优势构象式的表示方法。一、单糖结构式的表示方法 Fischer Haworth 优势构象式 三、糖的绝对构型 Fischer投影式距离羰基最远的手性碳原子上的羟基在右侧的称为D型糖，在左侧的称为L型糖。 D-葡萄糖 L-鼠李糖 四、糖的端基差向异构 单糖成环后形成了一个新的手性碳原子，该碳原子为端基碳（anomeric carbon），形成一对异构体为端基差向异构体（anomer），有、两种构型。 Fischer投影式：新形成的羟基与距离羰基最远的手性碳原子上的羟基在同侧时为构型，在异侧时为构型。五碳吡喃型糖： C4-OH与端基碳上的羟基在同侧的为型，在异侧为型。五碳呋喃型糖： C4-R与端基羟基在同侧为型，异侧为型。甲基五碳、六碳吡喃型糖： C5-R与端基羟基在同侧为构型，异侧为构型。甲基五碳呋喃型糖和六碳呋喃型糖： C5-OH的写法无约定俗成的规定，无法判断绝对构型。第二节 糖和苷的分类重点掌握单糖、低聚糖、多糖的主要类型及结构特点，在苷的分类当中，同学们要掌握按照苷键的分类方法，以及各种类型苷的结构特点及主要代表化合物。 第三节 糖的化学性质重点掌握Molish反应。第四节 苷键的裂解重点掌握影响酸催化水解的因素，掌握乙酰解及过碘酸裂解的方式和应用。第五节 糖及苷的提取分离重点掌握糖的一般提取方法，以及凝胶柱色谱分离糖的方法。 第六节糖的核磁共振性质重点掌握各种糖的端基质子的化学位移特点、以及不同构型2位质子和端基质子的偶合常数特点，苷化位移在糖和苷的结构鉴定中的应用。 第七节 糖链的结构测定熟悉质谱法测定单糖和低聚糖分子量的一般方法；PC,TLC,GC在单糖鉴定中的应用；熟悉单糖连接顺序和连接位置测定所采用的一般方法。 第一章练习1、简述中药有效成分常用的提取、分离方法2、超临界CO2萃取法使用于哪些成分的提取？有何有点？为什么？3、吸附色谱分离化学成分的原理是什么？简述硅胶、氧化铝、