天然药物化学复习题及答案

天然药物化学复习题及答案一、选择题1.下列溶剂中极性最强的是（）A.乙醚B.乙酸乙酯C.氯仿D.正丁醇E.甲醇答案：E。解析：常用溶剂的极性大小顺序为：水＞甲醇＞乙醇＞丙酮＞正丁醇＞乙酸乙酯＞氯仿＞乙醚＞苯＞石油醚。甲醇在这些选项中极性最强。2.提取挥发油时宜用（）A.煎煮法B.分馏法C.水蒸气蒸馏法D.盐析法E.冷冻法答案：C。解析：挥发油具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，且在水中溶解度较小，所以水蒸气蒸馏法是提取挥发油最常用的方法。煎煮法会使挥发油挥发损失；分馏法主要用于分离挥发油中的不同成分；盐析法一般用于蛋白质等的分离；冷冻法常用于除去挥发油中的某些固体成分。3.可用于区别3-羟基黄酮和5-羟基黄酮的显色反应是（）A.盐酸-镁粉反应B.锆盐-枸橼酸反应C.三氯化铝反应D.氨性氯化锶反应E.四氢硼钠反应答案：B。解析：锆盐-枸橼酸反应可用于区别3-羟基黄酮和5-羟基黄酮。加入二氯氧化锆甲醇溶液后，两者均可生成黄色锆络合物，再加入枸橼酸，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。盐酸-镁粉反应是鉴别黄酮类化合物的通用显色反应；三氯化铝反应可与黄酮类化合物生成黄色络合物，但不能区分3-羟基和5-羟基；氨性氯化锶反应用于检测黄酮类化合物中的邻二酚羟基；四氢硼钠反应是鉴别二氢黄酮类化合物的专属反应。4.下列生物碱中碱性最强的是（）A.莨菪碱B.东莨菪碱C.山莨菪碱D.去甲莨菪碱E.樟柳碱答案：A。解析：莨菪碱、东莨菪碱、山莨菪碱、去甲莨菪碱和樟柳碱均属于莨菪烷类生物碱。莨菪碱的碱性最强，因为东莨菪碱、樟柳碱由于6，7位有氧环，对氮原子上的孤电子对产生显著的空间位阻，使其碱性减弱；山莨菪碱分子中6位有羟基，对氮原子上的孤电子对也有一定的空间位阻，碱性较莨菪碱弱；去甲莨菪碱由于氮原子上的甲基被氢原子取代，诱导效应使其碱性降低。5.甾体皂苷元的基本母核是（）A.螺甾烷醇类B.异螺甾烷醇类C.呋甾烷醇类D.变形螺甾烷醇类E.以上都是答案：E。解析：甾体皂苷元的基本母核主要有螺甾烷醇类、异螺甾烷醇类、呋甾烷醇类和变形螺甾烷醇类。螺甾烷醇类和异螺甾烷醇类是最常见的类型，呋甾烷醇类是螺甾烷醇类的生源前体，变形螺甾烷醇类是一种特殊结构的甾体皂苷元。二、填空题1.天然药物化学成分的提取方法有______、______和______。答案：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。解析：溶剂提取法是根据天然药物中化学成分的溶解性能，选择合适的溶剂将其从药材中提取出来；水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏且在水中溶解度较小的成分，如挥发油；升华法是利用某些成分具有升华的性质，直接从药材中提取出来，如樟脑。2.黄酮类化合物的基本母核是______，根据其结构中三碳链的氧化程度、B环连接位置和三碳链是否成环等不同，可将黄酮类化合物分为______、______、______等多种类型。答案：2-苯基色原酮；黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类。解析：2-苯基色原酮是黄酮类化合物的基本骨架。根据三碳链的氧化程度，若C3位有羟基则为黄酮醇类；若三碳链的双键被氢化则为二氢黄酮类等。常见的还有异黄酮类、查耳酮类、花色素类等。3.生物碱的碱性强弱与______、______、______和______等因素有关。答案：氮原子的杂化方式、电子效应、空间效应、氢键效应。解析：氮原子的杂化方式中，sp3杂化的氮原子碱性较强，sp2杂化次之，sp杂化最弱；电子效应包括诱导效应、共轭效应等，供电子诱导效应使碱性增强，吸电子诱导效应使碱性减弱，共轭效应若使氮原子上的电子云密度降低则碱性减弱；空间效应中，若氮原子周围的空间位阻大，接受质子的能力减弱，碱性降低；氢键效应中，若形成分子内氢键，使共轭酸稳定性增加，碱性增强。4.苷类化合物根据苷键原子的不同可分为______、______、______和______等。答案：氧苷、氮苷、硫苷、碳苷。解析：氧苷是最常见的苷类，根据苷元上形成苷键的羟基类型不同，又可分为醇苷、酚苷、氰苷、酯苷等；氮苷是苷元上的氮原子与糖的端基碳原子相连而成的苷，如腺苷；硫苷是苷元上的巯基与糖的端基碳原子相连而成的苷，如萝卜苷；碳苷是苷元的碳原子与糖的端基碳原子直接相连而成的苷，如芦荟苷。5.萜类化合物是由______衍生而成，分子式符合______通式的化合物及其衍生物。答案：异戊二烯；（C5H8）n。解析：萜类化合物在生源上是由异戊二烯单位首尾相连或相互聚合而成的，其分子式符合（C5H8）n通式，n表示异戊二烯单位的数目。根据n值的不同，可分为单萜（n=2）、倍半萜（n=3）、二萜（n=4）等。三、名词解释1.有效成分答案：有效成分是指具有显著生理活性和药理作用，能够代表天然药物临床疗效的单一化合物。例如，麻黄中的麻黄碱具有平喘作用，麻黄碱就是麻黄的有效成分；青蒿中的青蒿素具有抗疟作用，青蒿素就是青蒿的有效成分。有效成分是天然药物化学研究的重点对象，通过对有效成分的提取、分离、结构鉴定和活性研究，有助于开发新的药物。2.二次代谢产物答案：二次代谢产物是指生物在其生命周期中，在一定的生长阶段以一次代谢产物为原料，经过复杂的代谢过程生成的一类特殊的化学物质。一次代谢产物是生物生存所必需的物质，如糖类、蛋白质、脂肪等。而二次代谢产物不是生物生长发育所必需的，主要包括萜类、生物碱、黄酮类、醌类等。二次代谢产物具有多种生理活性，在医药、农药、香料等领域有重要的应用价值。3.苷化位移答案：苷化位移是指当糖与苷元成苷后，苷元的α-C、β-C和糖的端基碳的化学位移值均发生了改变，这种改变称为苷化位移。一般来说，苷元的α-C的化学位移向高场移动（δ值减小），β-C的化学位移向低场移动（δ值增大），糖的端基碳的化学位移也会发生一定的变化。苷化位移在确定苷类化合物的结构，尤其是苷键的连接位置和糖的连接顺序等方面具有重要的意义。4.吸附色谱答案：吸附色谱是利用吸附剂对不同成分的吸附能力差异而进行分离的一种色谱方法。吸附剂是具有吸附活性的固体物质，如硅胶、氧化铝、活性炭等。被分离的混合物随着流动相通过吸附剂时，由于各成分在吸附剂表面的吸附和解吸附能力不同，从而实现分离。极性大的成分在吸附剂上的吸附力较强，移动速度较慢；极性小的成分吸附力较弱，移动速度较快。吸附色谱在天然药物化学成分的分离和纯化中应用广泛。四、简答题1.简述溶剂提取法的原理及常用溶剂的分类。答案：溶剂提取法的原理是根据天然药物中各种化学成分在不同溶剂中的溶解性能不同，选择合适的溶剂将所需成分从药材中溶解出来。相似相溶原理是其理论基础，即极性成分易溶于极性溶剂，非极性成分易溶于非极性溶剂。常用溶剂可分为以下几类：（1）水：是一种强极性溶剂，能溶解糖类、氨基酸、蛋白质、无机盐等极性成分。水价廉易得，安全无毒，但提取液易发霉变质，且杂质较多。（2）亲水性有机溶剂：如甲醇、乙醇、丙酮等。这类溶剂既能与水混溶，又能溶解一些中等极性的成分，如苷类、生物碱盐等。乙醇是最常用的亲水性有机溶剂，其提取效率高，毒性小，可回收利用。（3）亲脂性有机溶剂：如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯等。这类溶剂极性较小，能溶解油脂、蜡、挥发油、游离甾体等非极性或弱极性成分。但这类溶剂多数易燃、有毒，价格较贵。2.简述黄酮类化合物的显色反应及其应用。答案：黄酮类化合物的显色反应主要有以下几种：（1）盐酸-镁粉反应：是鉴别黄酮类化合物最常用的显色反应。多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物在加入盐酸-镁粉后，溶液呈橙红色至紫红色。该反应可用于初步判断样品中是否含有黄酮类化合物。（2）四氢硼钠反应：是鉴别二氢黄酮类化合物的专属反应。在二氢黄酮类化合物的甲醇溶液中加入四氢硼钠，再加入盐酸，溶液呈紫红色至紫色。可用于区分二氢黄酮类与其他黄酮类化合物。（3）锆盐-枸橼酸反应：用于区别3-羟基黄酮和5-羟基黄酮。加入二氯氧化锆甲醇溶液后，两者均可生成黄色锆络合物，再加入枸橼酸，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。（4）氨性氯化锶反应：用于检测黄酮类化合物中的邻二酚羟基。当黄酮类化合物分子中有邻二酚羟基时，加入氨性氯化锶溶液，会产生绿色至棕色乃至黑色沉淀。（5）三氯化铝反应：黄酮类化合物与三氯化铝反应可生成黄色络合物，该反应可用于黄酮类化合物的定性和定量分析。这些显色反应在黄酮类化合物的结构鉴定、质量控制和含量测定等方面具有重要的应用价值。3.简述生物碱的沉淀反应及其应用。答案：生物碱的沉淀反应是指生物碱在酸性水溶液中，能与一些沉淀试剂反应生成难溶性的复合物或盐类。常用的沉淀试剂有碘化铋钾试剂、碘化汞钾试剂、碘-碘化钾试剂、硅钨酸试剂等。沉淀反应的应用主要有以下几个方面：（1）检识生物碱：在中药的提取液中加入沉淀试剂，若产生沉淀，则可能含有生物碱。但需要注意的是，一些非生物碱类成分如蛋白质、多肽、鞣质等也可能与沉淀试剂产生沉淀，因此需要进行进一步的鉴别。（2）生物碱的分离和纯化：利用沉淀反应可以将生物碱从提取液中沉淀出来，然后通过过滤、洗涤等操作进行分离和纯化。例如，在生物碱的酸水提取液中加入碘化铋钾试剂，使生物碱生成沉淀，过滤后用适当的方法将沉淀中的生物碱重新溶解出来。（3）生物碱的含量测定：可以利用沉淀反应进行生物碱的定量分析。例如，采用重量法，将生物碱与沉淀试剂反应生成的沉淀过滤、干燥后称重，从而计算出生物碱的含量。4.简述甾体皂苷的结构特点和理化性质。答案：甾体皂苷的结构特点：（1）甾体皂苷元的基本母核是螺甾烷及其异构体异螺甾烷，由27个碳原子组成，分子中含有A、B、C、D、E、F六个环，其中A、B、C、D环为甾体母核，E、F环以螺缩酮形式相连。（2）甾体皂苷元的C3位多有羟基取代，可与糖结合成苷。（3）甾体皂苷元的C17位侧链为含8个碳原子的螺缩酮结构。甾体皂苷的理化性质：（1）性状：甾体皂苷多为白色或无色的无定形粉末，具有吸湿性，多数皂苷有苦味和辛辣味。（2）溶解性：甾体皂苷可溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂，难溶于乙醚、苯等非极性溶剂。其水溶液经强烈振摇能产生持久性的泡沫。（3）表面活性：甾体皂苷具有降低水溶液表面张力的作用，其水溶液具有乳化、去污等表面活性。（4）显色反应：甾体皂苷可与多种显色试剂反应，如醋酐-浓硫酸反应（Liebermann-Burchard反应），样品在醋酐中加入浓硫酸，颜色由黄-红-紫-蓝，最后褪色；三氯醋酸反应，将样品溶液滴在滤纸上，喷以三氯醋酸试剂，加热至60℃，甾体皂苷显红色，继续加热至100℃，颜色加深。（5）水解反应：甾体皂苷可在酸或酶的作用下水解，生成皂苷元和糖。酸水解时需要注意控制条件，以免皂苷元发生结构改变。五、论述题1.论述天然药物化学在新药研发中的作用。答案：天然药物化学在新药研发中具有至关重要的作用，主要体现在以下几个方面：（1）提供先导化合物天然药物中含有丰富的化学成分，这些成分具有多种多样的化学结构和生物活性。通过对天然药物的研究，可以从中发现具有潜在治疗价值的先导化合物。例如，青蒿素是从中药青蒿中发现的抗疟有效成分，它的发现为抗疟药物的研发提供了新的先导结构。基于青蒿素的结构，科研人员通过结构修饰和改造，开发出了蒿甲醚、青蒿琥酯等一系列疗效更好、副作用更小的抗疟药物。许多其他类型的药物，如抗癌药物紫杉醇、抗菌药物黄连素等，最初也是从天然药物中发现的先导化合物，经过进一步的研究和开发而成为临床应用的药物。（2）阐明药物作用机制天然药物化学可以对天然药物中的活性成分进行分离、纯化和结构鉴定，明确其化学结构和性质。在此基础上，通过细胞实验、动物实验等手段，研究活性成分的作用靶点和作用机制。例如，研究发现一些黄酮类化合物具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性，其作用机制可能与调节细胞信号通路、抑制酶的活性、诱导细胞凋亡等有关。了解药物的作用机制有助于深入认识疾病的发生发展过程，为新药的设计和研发提供理论依据。（3）指导中药现代化中药是我国传统医学的瑰宝，但中药的成分复杂，药效物质基础不明确，质量控制困难等问题制约了中药的现代化发展。天然药物化学可以运用现代科学技术和方法，对中药进行系统的研究，明确中药中的有效成分和药效物质基础，建立科学的质量控制体系。例如，通过对中药复方的研究，揭示其君臣佐使的配伍规律和作用机制，开发出质量稳定、疗效确切的现代中药制剂。同时，天然药物化学还可以为中药的炮制、提取、分离等工艺提供科学依据，提高中药的质量和疗效。（4）发现新的药用资源地球上存在着丰富的天然植物、动物和微生物资源，其中许多尚未被充分开发和利用。天然药物化学可以通过对这些资源的研究，发现新的药用植物、动物和微生物，从中寻找新的活性成分和药物。例如，海洋生物是一个巨大的药物资源宝库，海洋中的藻类、海绵、珊瑚等生物含有许多结构独特、活性显著的化学成分，具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等多种生物活性。对海洋生物资源的研究和开发，为新药研发开辟了新的途径。（5）药物的结构修饰和改造在发现先导化合物后，天然药物化学可以通过对其结构进行修饰和改造，提高药物的活性、降低毒性、改善药代动力学性质等。例如，对生物碱类化合物进行结构改造，改变其取代基的种类和位置，可能会增强其对特定靶点的亲和力，提高药物的疗效。同时，通过结构修饰还可以改善药物的溶解性、稳定性等物理化学性质，提高药物的生物利用度。综上所述，天然药物化学在新药研发中具有不可替代的作用，它为新药的发现、设计和开发提供了丰富的资源和科学的方法，是新药研发的重要基础和源泉。2.论述影响生物碱碱性强弱的因素，并举例说明。答案：生物碱的碱性强弱与多种因素有关，主要包括以下几个方面：（1）氮原子的杂化方式氮原子的杂化方式有sp3、sp2和sp三种。一般来说，sp3杂化的氮原子碱性较强，sp2杂化次之，sp杂化最弱。例如，脂肪胺中的氮原子为sp3杂化，其碱性较强，如甲胺（CH3NH2），能与酸形成稳定的盐；吡啶中的氮原子为sp2杂化，其碱性较弱，吡啶的pKa约为5.2；而腈类化合物中的氮原子为sp杂化，几乎不显碱性，如乙腈（CH3CN）。（2）电子效应-诱导效应：供电子诱导效应使氮原子上的电子云密度增加，碱性增强；吸电子