中国医科大学2025年7月考试《天然药物化学》考查课试题

中国医科大学2025年7月考试《天然药物化学》考查课试题考试须知1.本试卷满分100分，考试时间XX分钟。2.请在答题纸指定位置填写姓名、学号等信息。3.所有答案请书写在答题纸指定区域内，超出区域的答案无效。4.字迹工整，卷面整洁，答案清晰可辨。一、名词解释(每题3分，共15分)1.天然药物化学2.有效成分3.苷类4.pH梯度萃取法5.生源的异戊二烯法则二、简答题(每题8分，共40分)1.简述天然药物有效成分提取过程中，常用的溶剂提取法有哪些？并比较各主要溶剂的极性大小顺序。2.简要说明薄层色谱（TLC）在天然药物化学成分研究中的主要应用。3.中药化学对照品（标准品）在天然药物化学研究中有何作用？4.试述黄酮类化合物的基本母核结构，并列举至少三种不同类型黄酮类化合物的结构特点。5.简述天然药物化学成分结构鉴定的一般程序和常用方法。三、分析论述题(每题15分，共30分)1.试论生物碱类化合物的主要理化性质，并举例说明这些性质在生物碱提取分离中的应用。2.某中药中含有多种类型的三萜皂苷，请设计一套合理的实验方案，包括该中药中总皂苷的提取、初步纯化以及各单体皂苷的分离思路，并简述理由。四、案例分析与应用题(15分)某研究团队从一种民间常用抗炎草药中得到一极性中等的提取物，该提取物经初步药理实验显示具有显著的抗炎活性。已知该草药中可能含有蒽醌类、香豆素类、黄酮类及少量生物碱成分。请回答下列问题：1.请设计至少两种不同的化学显色反应，用于初步判断该活性提取物中可能含有上述哪类成分，并简述各反应的原理和预期阳性结果。（6分）2.若想进一步确认该活性提取物中主要活性成分类别，并尽可能获得单体化合物，请设计后续的分离纯化及结构鉴定的关键步骤和方法。（9分）---参考答案及评分标准（仅供阅卷参考）一、名词解释(每题3分，共15分)1.天然药物化学：是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科（1分），主要研究其化学成分的结构特点、理化性质、提取分离方法、结构鉴定、生物合成途径及生物活性等（2分）。2.有效成分：指天然药物中具有一定生理活性、能够防病治病的单体化合物（3分）。3.苷类：是糖或糖的衍生物（如氨基糖、糖醛酸等）与另一非糖物质（称为苷元或配基）通过糖的端基碳原子连接而成的化合物（3分）。4.pH梯度萃取法：是根据混合物中各成分酸碱性的差异（1分），利用不同pH值的缓冲溶液或酸碱性溶液，按照pH值由低到高（或由高到低）的顺序依次萃取，从而使各成分得以分离的方法（2分）。常用于酸性、碱性及两性成分的分离。5.生源的异戊二烯法则：认为自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯单位以头-尾相连或其他方式连接而成的（2分），是阐明萜类化合物生物合成途径的重要理论（1分）。二、简答题(每题8分，共40分)1.常用溶剂提取法包括：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法。（每个方法1分，共5分）溶剂极性大小顺序（由小到大）：石油醚<环己烷<四氯化碳<三氯甲烷<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水。（至少答出8种，按顺序正确给3分，部分正确酌情给分）2.薄层色谱（TLC）的主要应用：*化学成分的鉴别：通过与已知对照品在同一板上展开，比较Rf值和斑点颜色（在可见光、紫外光及显色后）是否一致进行鉴别。（2分）*化学反应监测：监测化学反应进程，如合成、水解等反应。（1分）*提取分离过程的跟踪：在天然药物化学成分的提取、分离过程中，用于检查目标成分是否存在及分离效果。（2分）*柱色谱分离条件的筛选：为柱色谱选择合适的固定相和流动相提供参考。（2分）*化学成分的定量分析：采用薄层扫描法可进行定量。（1分）3.中药化学对照品的作用：*鉴别作用：作为已知物，用于鉴别天然药物中未知成分。（2分）*纯度检查：用于检查所分离得到的化合物的纯度。（2分）*含量测定：作为标准品用于天然药物中相应成分的含量测定。（2分）*质量控制：是中药及其制剂质量控制的重要依据。（2分）4.黄酮类化合物的基本母核为2-苯基色原酮（2-苯基苯并γ-吡喃酮）结构。（2分，画出基本结构亦可）结构类型及特点（至少列举3种）：*黄酮：母核的3位无羟基取代。（2分）*黄酮醇：母核的3位有羟基取代。（2分）*二氢黄酮：母核C2-C3位为单键。（2分）*异黄酮：母核的B环连接在C3位上。（2分）*查耳酮：母核为1,3-二苯基丙烯酮结构（C环开环）。（2分）（注：以上结构类型任答3种即可，每种2分，需准确描述结构特点）5.结构鉴定的一般程序和方法：*纯度检查：通过外观、熔点、TLC、HPLC等方法判断化合物是否为单一成分。（2分）*确定分子式：采用元素分析、高分辨质谱（HR-MS）等方法。（2分）*推断结构式（平面结构和立体结构）：*化学方法：化学降解、衍生物制备、显色反应等。（1分）*波谱方法：UV（判断共轭系统）、IR（判断官能团）、NMR（1H-NMR,13C-NMR,DEPT,2D-NMR如COSY,HSQC,HMBC等，提供氢、碳连接方式和空间关系）、MS（提供分子量、碎片信息，推断结构片段）。（3分，每种主要波谱方法及其作用简述）三、分析论述题(每题15分，共30分)1.生物碱类化合物的主要理化性质及其在提取分离中的应用：*碱性：生物碱分子中氮原子上的孤对电子能接受质子而显碱性。（2分）应用：是生物碱提取分离的重要依据。可利用生物碱碱性强弱的差异，采用pH梯度萃取法进行分离。例如，总生物碱溶于三氯甲烷，用不同pH值的缓冲液由低到高依次萃取，碱性由弱到强的生物碱可依次被萃取出。（3分）*溶解性：*游离生物碱：脂溶性生物碱易溶于亲脂性有机溶剂，难溶于水；水溶性生物碱易溶于水、甲醇、乙醇等。（1.5分）*生物碱盐：一般易溶于水和极性有机溶剂，难溶于亲脂性有机溶剂。（1.5分）应用：是选择溶剂进行提取和纯化的基础。例如，水或酸水提取法就是利用生物碱盐的水溶性，而有机溶剂萃取法则利用游离生物碱的脂溶性。（2分）*沉淀反应：生物碱在酸性条件下可与某些沉淀试剂（如碘化铋钾、碘化汞钾等）生成难溶性复盐或络合物沉淀。（2分）应用：可用于生物碱的鉴别、分离纯化（如雷氏铵盐沉淀法分离季铵碱）以及提取过程中是否提取完全的检查。（2分）*显色反应：某些生物碱与特定显色剂反应呈现不同颜色。（1分）应用：主要用于生物碱的鉴别。（1分）（论述清晰、有条理，举例恰当可酌情加分）2.三萜皂苷的提取、纯化及分离方案设计：*总皂苷的提取：方法：由于皂苷多具有一定极性，可采用甲醇或70-80%乙醇进行回流提取或渗漉提取，能较好地溶解皂苷类成分。（2分）理由：甲醇/乙醇对皂苷的溶解度大，同时能抑制酶的活性，防止皂苷水解。（1分）后续处理：提取液减压浓缩至无醇味，得到浓缩液。（1分）*初步纯化：方法1（大孔吸附树脂法）：将浓缩液上样于大孔吸附树脂柱，先用水洗脱除去水溶性杂质（如糖、氨基酸等），再用30-70%乙醇洗脱，收集乙醇洗脱部分，减压浓缩即得较纯的总皂苷。（2分）理由：大孔树脂能吸附皂苷，而对水溶性杂质吸附较弱，可有效分离。（1分）方法2（正丁醇萃取法）：浓缩水液用适量水稀释，加入等体积正丁醇振摇萃取，分取正丁醇层，减压浓缩得总皂苷。（2分）理由：皂苷类成分在正丁醇中溶解度较大，而水溶性杂质留在水相，可达到初步分离目的。（1分）*单体皂苷的分离：方法1（硅胶柱色谱）：以三氯甲烷-甲醇-水（或其他适当比例溶剂系统）为洗脱剂进行梯度洗脱。（2分）理由：硅胶为常用吸附剂，利用皂苷极性差异进行分离。（1分）方法2（反相柱色谱，如ODS）：以甲醇-水或乙腈-水为洗脱剂进行梯度洗脱。（2分）理由：对于极性较大的皂苷，反相色谱效果较好，分离机制主要为分配色谱。（1分）辅助手段：在柱色谱分离过程中，结合TLC进行跟踪检测，合并相同流分。对于结构相似的皂苷，可考虑使用制备型HPLC。（1分）（方案设计合理，步骤清晰，理由充分即可酌情给分）四、案例分析与应用题(15分)1.化学显色反应设计：*针对蒽醌类成分：反应名称：Bornträger反应。（1分）原理：羟基蒽醌类化合物遇碱性溶液（如氢氧化钠溶液）显红色或紫红色。（1分）预期阳性结果：若提取物中含羟基蒽醌，则加入氢氧化钠试液后，溶液显红色。（1分）*针对香豆素类成分：反应名称：异羟肟酸铁反应。（1分）原理：香豆素具有内酯环结构，在碱性条件下开环，与盐酸羟胺缩合生成异羟肟酸，再与三氯化铁络合显红色。（1分）预期阳性结果：若提取物中含香豆素类，则反应后溶液显红色。（1分）*针对黄酮类成分：反应名称：盐酸-镁粉（或锌粉）反应。（1分）原理：多数黄酮、黄酮醇、二氢黄酮及二氢黄酮醇类化合物在盐酸存在下，与镁粉（或锌粉）作用生成红色至紫红色络合物。（1分）预期阳性结果：若提取物中含上述黄酮类，则反应后溶液显红色至紫红色。（1分）*针对生物碱类成分：反应名称：碘化铋钾反应（Dragendorff反应）。（1分）原理：生物碱在酸性条件下与碘化铋钾试剂反应生成橘红色或红棕色沉淀。（1分）预期阳性结果：若提取物中含生物碱，则反应后产生橘红色或红棕色沉淀。（1分）（注：任答2类成分的显色反应即可，每种反应原理、名称、预期结果各1分，共6分）2.后续分离纯化及结构鉴定关键步骤和方法：*分离纯化关键步骤：1.初步分离（类别分离）：将提取物进行初步分组，以确定活性成分所在部位。例如，采用溶剂萃取法，将提取物混悬于水中，依次用石油醚（或环己烷）、三氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取，得到不同极性部位。结合初步药理活性筛选，确定活性部位。（2分）2.色谱分离：*柱色谱：对活性部位，可先采用硅胶柱色谱进行粗分，选用适当溶剂系统（如三氯甲烷-甲醇梯度）洗脱，TLC检测，合并相似流分。（2分）*进一步细分：对于硅胶柱色谱得到的各流分，可根据其极性大小和化合物类型，选用反相柱色谱（如ODS，甲醇-水梯度洗脱）、凝胶柱色谱（如SephadexLH-20，常用甲醇或水-甲醇洗脱，根据分子量差异分离）等方法进一步分离纯化。（2分）*制备型TLC或HPLC：对于少量难以分离的成分，可采用制备薄层色谱或制备高效液相色谱进行分离，以获得单体化合物。（1分）*结构鉴定关键方法：1.纯度检查：通过测定熔点、TLC（三种以上不同展开系统）、HPLC等方法确证化合物纯度。（1分）2.结构测定：*获取理化常数：如熔点、旋光度（若为手性化合物）。（0.5分）*波谱分