天然产物化学绪论

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：02一

.天然药物化学的内涵1.定义：2.《天然药物化学》是一门运用现代化科

学理论与方法研究天然药物中化学成分

的一门学科。第一章

总

论第

一

节

绪

论(2)主要内容围绕天然物中的二次代谢产物，研究：●化学成分类型；●化学成分结构特征；●化学成分的理化性质；●各类化学成分提取分离方法；●化学成分的结构鉴定；●主要化学成分类型的生物合成途径添加标题海洋生物、微

生物添加标题天然产物添加标题草添加标题植物、动物、

矿

物

、添加标题物添加标题药添加标题天添加标题然添加标题中草药添加标题药添加标题药添加标题中(3)相关概念(4)相关词汇和定义天然药物化学：Themedicinalchemistryof

natural

product中药化学：The

chemistry

of

traditional

chinese

medicine植物化学：Phytochemistry一次代谢产物(植物营养物质):植物生物化学二次代谢产物：天然药物化学、中药化学、中草药成分化

学、天然产物化学、植物药品化学、天然有机化学...(5)相关术语有效成分有效部位标记成分无效成分杂

质单击此处添加副标题●

本草：●中

药(chinese

traditional

medicine):依据中医学理论

和临床经验应用于医疗保健的药物。包括中药材和中成药。●草

药(herbal

medicine):指草医用以治病或地区性口碑

相传的民间药，其中也有本草记载的药物。●民族药(nationalmedicine):●中草药(chineseherbalmedicine):生

药(crude

drug):一般指取自生物的药物，兼有生货原药之意。如采用药用植物的全草或部分、分泌物或渗出

物或药用动物的全体或部分、分泌物经一定方式的简单加

工而得，实际指中药材。在国外生药一般不包括矿物药，

但我国包含有矿物药。天然药物(natural

drug):

广义上讲，中药材、草药或生药

都是得自自然界的天然药物。(6)天然药物化学的地位和作用寻找新药添加标题寻找活性先导化合物整理、发掘祖国医药宝库添加标题植物化学分类学的研究添

加

标

题发展和丰富天然有机化学理论添加标题二、天然药化的研究对象及其任务CONTENT单击添加标题单击此处添加正文单击添加标题

单击此处添加正文主要研究对象02●新药物研究●功能性食品及相关

产品●中药现代化研究(二)主要任务三

、天然药物化学的发展简史△古代发达与文明的发祥地Nile尼罗河Tigris--Euphrates底格里斯--

幼发拉底河YellowRiver黄河Indus印度河埃及巴比伦中

国印度(一)历史对比●

1575年李梃(明)《医学入门》记载发酵法从五倍子中得到没食子酸；●

1170年洪遵(宋)《集验方》记载樟脑●

1578年李时珍(明)《本草纲目》详尽记载樟脑纯化过程●

1769年从酒石中制备酒石酸●

1786年制得没食子酸●

18世纪下半叶欧洲分离樟脑纯品天然药物化学的建立与形成●

“植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成”。●

吗啡(Morphine)

为第一个从天然界分离的生物活性成分，生物碱的研究是天然药物化学发

展的开端。天然有机合成化学的建立与形成天然药物化学的兴衰●

合成药工业化生产制约了天然药物化学研究、药害震惊全球、大量特殊生物活性天然物质的发

现

。(二)国际发展史(三)国内发展史1、古代“本草化学”的实践经验和发现阶段2、“本草化学”实践阶段炼丹术与

升

华

药

物

的

实

践

发

现

、汞

齐

法

技

术

的

实践、黑火药的配伍实践、酶解、酸解、碱解及氧化

制品的实践、提取分离纯化方法制取纯成分的实践3、

创建阶段·20世纪20年代：点燃了天然药物化学的星星之火。·20世纪40年代：做了大量而艰苦的工作，但少有突破。

·

20世纪50年代以后：有了长足的发展。★我国目前的天然药物化学水平，已在世界天然药

物研究中占有不可低估的地位。四

、天然药物化学的发展趋势(1)科技进步带动天然药化发展01吗啡(morphine)1804年发现-1925年结构确认-

1952年人工合成；(148年)利血平(reserpine)1952

年发现-

1956年确认结构、人工合成。(4年)1852～1952年发现生物碱950个；1952～1962年发现生物碱1107个；1962～1972年发现生物碱3443个。02030405●

蚕蛾醇(bombykol)50

万只蚕蛾得

12mg●

蜕皮激素(ecdyson)500kg

蚕蛹得

到25mg沙海葵毒素(palytoxin)

分子量2680,分子式C129H223N3O54,64

个不对称碳原子，

1974年分离纯品，1981年发表平面结构。微量成分

复杂成分添加标题研究热点向微量、水溶性、

大分子成分转变添加标题由单味中药研究向复方中药

研究转变添加标题由单纯化学研究向生物活性

成分研究转变添加标题生物活性筛选由整体动物向

分子水平、基因水平转变(

2

)

研

究方向的重大转变(4)结构改造和仿生合成●解决植物活性成分含量偏少●合理保护药用资源(3)组织培养厂第二节

生物合成Biosynthesis一次代谢及其代谢产物●

一次代谢o维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。●一次代谢产物(primarymetabolites)o

糖类蛋白质脂质

核酸●一次代谢产物的作用o

植物的营养物质，人类赖以生存的物质基础。一、植物代谢及其代谢产物CO₂+H₂Ohu/

叶绿素葡萄糖代谢磷酸烯醇式丙酮酸

赤藻糖4-磷酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶δ-氨基乙酰丙酸脂肪酸类植物一次代谢与生物合成过程丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸单酰

辅酶A甲戊二羟酸三羧酸循环(TCA)丁酮二酸α-酮戊二酸丁二酸莽草酸

苯丙素类(二)二次代谢及其代谢产物二次代谢以一次代谢产物为原料(或前体),经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。二次代谢产物

(secondary

metabolites)产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化学物质。二次代谢产物的作用维持植物的特性与特征，重要的药物资源。鞣酸类苯丙素类香豆素、木

脂

(

质

)

素黄酮类生物碱类肽

类含氮化合物核苷核苷酸类胆

碱卟啉类醌

类CO₂

H₂Oh07

叶绿素葡萄糖代谢磷酸希醇式丙酮酸

赤藻糖4-磷酸脂肪酸类脂肪族及芳香前列腺素类

族聚酮类植物二次代谢与生物合成程丙酮酸乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶A-甲戊二羟酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶ō-氨基乙酰丙酸三羧酸循环(TCA)丁酮二酸α-酮戊二酸丁二酸萜

类甾

醇胡萝卜素类莽草酸油

脂苯丙素类黄酮类

醌

类

鞣

质植物甾醇强心苷皂

苷单

萜

倍半萜

二

萜

二倍半萜·

萜C

一

多

萜酸性物质碱性物质中性物质脂肪族萜

类芳香酚类脂肪族芳香族生物碱

N族甾

族萜

类苷

类非苷类(苷元)挥发油二次代谢产物归类香豆素类木脂素类

木质素类二次代谢产

物一次代谢及二次代谢

二次代谢一次代谢二次代谢产物的意义添

加

标

题二次代谢产物对

维持植物生命活

动不起重要作用；添

加

标

题二次代谢产物不

少具有明显的生

理

活

性

；添

加

标

题二次代谢产物结

构富于变化，瑰

丽多彩；添

加

标

题二次代谢过程并非所有植物均发

生

；添

加

标

题二次代谢产物是

天然药物化学主

要研究对象。添

加

标

题二次代谢产物对维持植物性状特

征十分重要；二、“植物亲缘相关性学说”●同科同属植物往往含有骨架相同或结构类似的化学成分。“植物化学分类学”四、主

要

的生物合成途径01020304051

、

醋酸-丙二酸途径

(AA-MA)脂肪酸类、酚类、蒽酮类2

、甲戊二羟酸途径(

MVA)萜类3、

桂皮酸及莽草酸途径苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体、黄酮4、氨基酸途径生物碱类5、复合途径二酚酸、查耳酮、二氢黄酮、复杂天然化合物●有利于天然化合物的结构分类；●有利于天然化合物的结构推测；五、生物合成的意义●指导植物化学分类学；●指导仿生合成；●指导组织培养生物活性物质；●定向寻找生物活性成分；●生物调控，提高活性成分的含量。第三节

提取分离方法Methods

of

概述

天然药物化学成分的提取ExtractionandIsolation

天然药物化学成分的分离与精制

提取与分离天然药物化学成分注意事项(一)天然药物化学成分的构成特点●同种植物含有多种结构类

型的化学成分●总成分含量少、种类多●

有效成分含量低一

、概

述(二)提取分离前的文献调研了解前人的

研究工作立题着眼点原药材鉴定P4压榨法常用提取方法升华法蒸馏法溶剂法二、天然药物化学成分的提取●常用溶剂极性大小顺序●天然药物各类成分的极性

与溶剂的关系●选择溶剂注意点●常见的溶剂提取方法(

二)

溶剂提取法●常用溶剂的性质三、天然药物化学成分的分离与精制1.根据物质溶解度差别进行分离●

原理●

方法●原理：利用两种互不相溶

的溶剂中分配系数的o

不同达到分离●分配系数(K

值)与萃取

次数的关系●分离因子(β值)与分离

难易的关系根据物质分配系数的不同进行分离必物理吸附>

基本规律：“相似者易于吸附”>

基本特点：无选择性、可逆吸附、快速物理吸附(Physicaladsorption)化学吸附(Chemicaladsorption)半化学吸附(Semi-chemical

adsorption)(三)根据物质吸附能力差异进行分离必吸附层析的种类固

—

液

吸附物理吸附原理：吸附与解吸附的循环往复

基本要素：吸附剂、

被分离物质、溶剂弱强被分离物质

强吸附剂溶

剂强

弱单击此处输入你的正文01

添加标题吸附剂(adsorbents)

的要求0

3

被分离物质极性判断单击此处添加小标题常见的吸附剂单击此处添加小标题04

溶剂的极性单击此处添加小标题01基本特点03适用范围04注意事项02基本原理化学吸附●基本特点●基本原理●常用的吸附剂●应用范围半化学吸附分离原理单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请营简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。应用范围单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请营简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。常用方法●

透析法(dialysis)●

凝胶过滤法(gelfiltration)●

超滤法(ultrafiltration)●

超速离心法(ultracentrifugation)●

膜分离法(membrane

separation)(四)根据物质分子大小差异进行分离凝胶层析利用分子筛的原理分离物质·

分子筛层析

(molecular

sieve

filtration

chromatography)·

排阻层析

(exclusion

chromatography)·

凝胶过滤层析(gel

filtration

chromatography)·

常用凝胶的种类及性质葡聚糖凝胶(Sephadex

G)系列：G-10,15,20,25,50,75,1

00,200...Sephadex

G系列只适于在水中应用。●羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex

LH)系列：●LH-20...●

Sephadex

LH-20即能在水中也能在有机

溶剂中以及水组成的混合溶剂中应用。(五)根据物质解离度差异进行分离常用方法●电泳技术(electrophoreticmethod)●离子交换法(ion-exchange

chromatography)

o

原理●天然有机化合物中，具有酸性、碱性及两性基团分子在水中多呈解离

状态而与离子交换树脂上的交换基团发生交换被吸附。添加标题光照的影响添加标题酸碱的影响添加标题温度的影响添加标题溶剂的影响添加标题层析的影响四、提取与分离注意事项第四节结构研究方法ldentification

MethodsofStructures(天然化学成分结构研究方法)物化学成

分研究的目的结构研究的目的第

章文献调研化合物纯度的测定物理常数测定三、结构研究

步骤与方法分子量的测定(

四

)

S法测定分子量MASS341.2293348.2268349.228835023853302421

3220

31

120I/BASE0.51%1.41%0.68%110%DIFF-3.5-5.9

-3.2

3.654PEAKO3865388143894390HR-MS

法测定分子量△

1H、13C-NMR法PEAK

I/BASE

MASSDIFFO386

0.51%341.2293-3.55(五)分子式的测定△元素分析法(EA)△质谱法—

HR-MS、

同位素丰度法33

0242132020311348.2268349.22881.41%0.68%-5.9-3.23.638814389A1H-

NMR13C-NMR添加标题不饱和度的计算添加标题波谱特征添加标题分子骨架的测定添加标题部分合成添加标题亲缘相关性添加标题化学降解添加标题专属显色反应(八)功能团的判断化学法△光谱法(九)光谱分析UVcirnaaylBandL300-400TLenZoylBand

目，

220

-

28

0nmC=0苯环苷键甲基IR1H-NMR3000

260o

2000150o100050o1H-H

COSY1C=0C=0=C-H13C-NMR

&

DEPTCH2

CH2

CH213C-H

COSY1892082311356981

109122147161

257272

41169480100120140160180200220240260280300320340360380400420MSRDAA-amyrinHOC₃₀

H₅₀O=42620310050426RCAHOHOM?m/z426b,m/z208a.m/z218(100)a1.m/z203b-19,m/z189b-1,m/z207

b-18,m/z190

a²,m/z189Ac0AcO1241(M+Na-HOAC)1309(M+K-H₂O)501289(M+H)755FDMS100331OAc957533M=764390374HO

OH

OH504634100

782(M+NH₄

522(M+NH₄-2糖)652(M+NH₄-1糖

)130(单糖)164(内酯环)278(2糖+NH₄)408(M+NH₄-3

糖)

764(M)50148(单糖+NH₄)390(3糖)504(M-2

糖)260(2糖)

634(M-

单糖)100200300

400

500600700800FABMS结

构

研

究

实

例

今由某药材中分离得到一种成分，并测得下列数据：无色针晶，mp154~156℃,[a]-59°(EtOH)易溶于MeOH,Et

OH,H20,难溶于CHCl3,Et20Molish反应(+),FeCl3反应(一)IR(cm-1):3250~3500,1610,1590,1575,1075,1045,1020,1010,860,830。MS(m/z):286(M+),163,145,127,124(100%);其乙酰物m/z

496(M+)添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题2单击此处添加大标题内容单击此处可添加副标题●苦杏仁酶水解后得一个溶于乙醚的针晶及D-葡萄糖●酶水解后所得针晶测得下列数据：●

mp112~115℃●

EA:C,67.4%

H,6.50%●

Gibb’s

反应(一)●

FeCl3

反应(+)●

MS(m/z):124(M+)●1H-NMR(δ):3.97(1H,t,D2O

交换消失)

(2H,d)78,7.18(4H,AA'BB’

系统)(1H,s,D2O

交换消失)●写出该化合物的化学结构式，说明理由。究第法结构研化合物的纯度检验H

P

L

C

(两种

色

谱

条

件

下

单

峰

)G

C

(适用于

能

气

化

并

不

被

分

解T

L

C

P

C

(

三

种

展

开

系

统

下

斑熔点敏锐的

物

质

)晶

型

单

一点

单

一)OOOO结构研究的主要步骤单击此处可添加副标题判断化合物类型○

不同pH、不同溶剂中的溶解及色谱行为、化学定性反

应

等

；测定分子式、计算不饱和度元素分析、分子量测定(元素分析仪、质谱)

确定官能团、结构片断、基本骨架官能团定性、定量、解析谱学数据

(UV

、IR、MS

、NMR

等)确定分子的平面结构综合分析谱学数据及官能团结果、与已知化合物比较

或化学沟通(化学降解、衍生化、人工合成)确定分子的立体结构(构型、构象)测定CD

谱、ORD

谱、NOE

谱、2D-NMR谱、X-射线衍射、人工合成第四节

结构研究法

一、质谱●

EI-MS电子轰击质谱●ESI-MS

电喷雾电离质谱●

FAB-MS

快速原子轰击电离质谱●

FD-MS场解析电离质谱2.红外光谱

(IR)分子振动能级谱o3300~3000弱吸收烯氢、芳氢、C=N强吸收

O-H、N-Ho

3000~2700

饱和C-Ho

2400~2100不饱和三键o

1900~1650

C=0

及其衍生物o1680~1500

C=C

及芳香核骨架震动、C=N

等o1500~1300饱和C-H面内弯曲振动o1000~650

不饱和C-H面外弯曲振动三.紫外可见吸收光谱

(UV)o

电子跃迁而产生的电子能级谱o解决不饱和共轭体系化合物的问题o

近UV200~400

nm远UV<200nm四

.核磁共振光谱(Nuclear

Magnetic

Resonance,NMR)

o

原子核在磁场中吸收一定频率的无线电波而发生核自旋能级跃迁的现象，称为核磁共振。—1(一)氢核磁共振光谱(PMR)●

提示：由下图谱中能得到什麽?

为什麽?i

innn099明·

m

i

s

m

nll.U9

5.FC阻D阿9r

号

4

座1.8面e门i4

.

医4.ME器

.

跳

体他相

施4他

*·t5整m0的49-x-

Sle0-1前

武9.8dt3977.45

7.40735

720I'r23b).'H

TR(302Hz.CDCJj

spectrumof

anglin

frem

Psaraieanurtrois7.15

PIMII一

.化学位移δ

(chemical

shift)●(以四甲基硅烷TMS

为内标物，将其化学位移定为0,测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值称为化

学位移)o

一般δ1-10ppmosp3δ1~2

sp2δ6~8o

一般来说

δ烯氢>δ炔氢>δ烷氢二.偶合常数J

(couplingconstant)●

偕

偶J=16Hz

左右●邻

偶

J=6~8Hz●远程偶合

J=1~3Hz●因偶合使信号发生分裂，表现出不同的裂分，如s

(单峰),d

(二重峰),t

(三重峰),q

(四重峰)等。三

.积分曲线也称积分面积，与分子中的总质子数相

当。t

:

tdo

6

⑧

面(二)碳核磁共振光谱(CMR)●

1

化学位移δ(1)范围为δ1~250ppm,分辨率高(2)影响化学位移的因素A

C杂化方式(sp3、sp2、sp)一

般

δsp₂>δsp>δsp₃B

取代基不同导致电子云密度不同(键结合方式；电子流向电负性强方

向移动)一般电子云密度越小，化学位移越大；电子云密度越大，则化学位移

越

小

。二

.积分曲线●

与碳的个数成比例，与碳的种类(伯、

仲、叔、季)有关二

.偶合常数J●

一般认为不存在，因13C自然界丰度比为

1.1%,13C

相连机遇极小，偶合小，埋

在噪音中，J几乎观察不到。(一)一维图谱一

.噪音去偶谱：也叫全氢去偶(COM)或宽带

去

偶

，BBD)●给一射频覆盖全部氢的共振频率，氢对碳的

偶合全部消失，所有13C

信号均作单峰出现，

因照射1H后产生的NOE

效应，连有1H的