1、1第一章 总论(6 学时)掌握:1.常用的天然化学成分的提取、分离、纯化方法溶剂提取法 提取 水蒸气蒸馏法(适用于具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、且难溶或不溶于水的成分)升华法溶剂法离子交换树脂法沉淀法分离纯化 结晶法色谱法超临界流体萃取超滤法、透析法、分馏法天然药物化学成分按其生物合成途径划分:一级代谢物(糖类、蛋白质等) 这类物质是每种药物都含有,是维持生物体正常生存的必需物质二级代谢物(生物碱、黄酮、皂甙等)这些物质不是每种药物都有,是生物体通过各自特殊代谢途径产生,反映科、属、种的特性物质2.溶剂提取法与水蒸气蒸馏法的原理、操作及其特点溶剂提取法根据被提取成分的性质和溶剂性质浸
2、渍法渗漉法煎煮法提取方法 回流提取法连续回流提取法超临界流体萃取法超声波提取法微波提取法溶剂极性由弱到强的顺序如下:石油醚(低沸点高沸点) B,当通过弱碱性离子树脂柱时,哪个先洗脱?B适用于分离酸性、碱性及两性基团的分子葡聚糖凝胶分子筛原理生成的凝胶颗粒网孔大小取决于所用交联剂的数量及反应条件。只适合在水中应用,且不同规格适合分离不同分子量的物质溶剂分配法分配系数差系统分离法(先极性小的溶剂):石油醚Et2OEtOAcEtOH 水。正相正相分配柱色谱:固定相的极性流动相,极性小的先流出,适合极性大的物质。基本结构单位:C2 单位(醋酸单位):如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类化合物;C5 单位(异戊
3、烯单位):如萜类、甾类等 ;3C6 单位:如香豆素、木脂素等苯丙素类化合物;氨基酸单位:如生物碱类化合物;复合单位:由上述单位复合构成;熟悉:1.天然药物化学的发展史、研究内容及其与其它课程的关系2.天然药物化学成分主要的生物合成途径和结构研究的主要程序及采用的主要方法. 生物合成途径途径 生成物醋酸-丙二酸途径(AA-MA) 脂肪酸类、酚类、蒽酮类等甲戊二羟酸途径( MVA ) 萜类等桂皮酸及莽草酸途径 苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体、黄酮类 等氨基酸途径 生物碱类复合途径结构测定的程序 方法纯度鉴定1、外观、颜色、形态是否均一; 2、测定各种物理常数,例熔点、沸点等3、若可能是已知物
4、,对照品对照测定或测共熔点,也可对照文献报导值(注意各种测定条件的一致性)4、薄层层析(三种展开系统和三种显色方法)5、高效液相层析推测母体结构类型、功能基情况分子量分子式的确定1、元素定量分析配合分子量测定(钠融法、质谱法)2、同位素丰度比法3、高分辨质谱(HRMS)法4、计算不饱和度 U=/2 + /2 + 1波谱、化学方法推测出结构式人工合成进行确认化学方法辅助手段与特定试剂产生各种颜色或沉淀生物碱类大都能和生物碱沉淀试剂产生沉淀羟基葸醌类遇碱呈红色许多黄酮类化合物与盐酸一镁粉试剂呈色鉴别功能基的化学反应三氯化铁反应、三氯化铝反应等利用在酸水或碱水中的溶解度情况(碱性功能基或酸性功能基的
5、存在以及有无内酯、内酰胺结构)为一价原子(如H、D、X)为三价原子(如 N、P)为四价原子(如 C、Si )4化学降解法复杂分子氧化、还原等化学反应几个结构简单、稳定的小分子化合物通过对降解产物的结构鉴定,再按降解机理合理地推导出原来可能的化学结构式特点:需用化合物量大; 反应剧烈;主要产物得率少又费时;现在较少应用,仅保留一些比较简单规律性又较强的降解反应衍生物制备- 一种常用手段,对结构推定有一定意义波谱方法主要手段作用 特点紫外光谱波长 200400nm 之间提供基本骨架信息;样品中杂质的测定定量分析液态样品才能测定;常规紫外光谱仪价格低廉;样品用量少(只需 5-10 g)红外光谱波数
6、6004000cm -1 之间,其中 1600cm-1 以上为化合物的特征基团区,1000-500cm-1 为指纹区三要素:位置、强度、峰形主要用于定性分析,功能基的确认,芳环取代类型的判断等任何气态、液态、固态样品均可测定;每种化合物都有红外吸收;常规红外光谱仪价格低廉;样品用量少(只需 5-10 g)氢核磁共振(1H-NMR)谱:化学位移范围:在 020 ppm三大要素:化学位移(H)、偶合常数(J) 及峰面积。灵敏度高,样品用量少(1-5 mg),测试时间短碳核磁共振(13C-NMR)谱:化学位移范围:在 0250 ppm要素:化学位移(C) 灵敏度较低,样品用量较多(5-20 mg),
7、测试时间长质谱用于确定分子量;求算分子式;提供其他的结构信息适宜测定极性偏小和中等极性的化合物;常规质谱仪价格比较便宜,一些特殊质谱仪很昂贵;样品用量少(只需 5-10 g)生色团:产生紫外吸收的不饱和基团,如 C=C, C=O, O=N=O 等;助色团:其本身是饱和基团(常含有杂原子),它连到生色团上时,能使后者吸收波长变长或吸收强度增加,如-OH, -NH2, -Cl 等红外光谱(IR) 分子振动能级谱33003000 弱吸收 烯氢、芳氢、C=N ;强吸收 O-H、N-H30002700 饱和 C-H24002100 不饱和三键19001650 C=O 及其衍生物16801500 C=C
8、及芳香核骨架震动、C=N 等15001300 饱和 C-H 面内弯曲振动1000650 不饱和 C-H 面外弯曲振动氢核磁共振光谱化学位移 (以四甲基硅烷 TMS 为内标物, 一般 1-10ppm旋光光谱(ORD 谱)与圆二色光谱(CD谱)用于解决手性问题:立体构象、构型。5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)sp3 12 sp2 68一般来说 烯氢 炔氢 烷氢偕偶 J=16Hz 左右邻偶 J=68Hz远程偶合 J=13HzJ 邻 = 610HzJ 间 = 03Hz芳环J 对 = 01HzJ 顺 = 711 Hz环己烷Jaa 1013Hz ( =18
9、0)Jae 25Hz ( =60)Jee 25Hz ( =60)偶合常数 J双键J 反 = 1218 Hz了解:天然化合物分子结构测定的一般方法。第二章 糖和苷(6 学时)掌握:1.掌握苷键的定义和苷的结构特征、苷的分类苷类又称配糖体(glycosides),是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通过其端基碳原子联接而成的化合物。Fischer 式:(C1 与 C5 的相对构型)C1-OH 与原 C5 或 C4-OH,顺式为 ,反式为 。Haworth 式:C1-OH 与 C5(或 C4) ,同侧为 ,异侧为 。葡萄糖 Glc glucose 半乳糖 Gal galactose 甘露糖 Man m
10、annose 鼠李糖 Rha rhamnose 木 糖 Xyl xylose 果 糖 Fru fructose 低聚糖:根据是否含有游离的醛基或酮基可分为还原糖和非还原糖。具有游离醛基或酮基的糖称为还原糖。6阿拉伯糖 Ara arabinose 苷元(配基):非糖的物质,常见的有黄酮,蒽醌,三萜等苷类 苷键:将二者连接起来的化学键,可通过 O,N,S 等原子或直接通过 C-C 键相连。 糖(或其衍生物,如氨基糖,糖醛酸等)苷类化合物的分类:根据生物体内的存在形式:分为原生苷、次级苷。根据连接单糖基的个数:单糖苷、二糖苷、三糖苷。根据苷元连接糖基的位置数:单糖链苷、二糖链苷。根据苷元化学结构的类
11、型:黄酮苷、蒽醌苷、生物碱苷、三萜苷。根据苷键原子的不同:氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。 醇苷 醇羟基与糖端基脱水而成的苷比较常见,如皂苷、强心苷均属此类。例:红景天苷酚苷 苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见,如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。例:天麻苷氰苷 主要是指 -羟基腈的苷例:苦杏仁苷水解生成的苷元很不稳定,很快分解成醛或酮和氢氰酸。酯苷苷元的羧基与糖端基脱水而成的苷酯苷的特点:苷键既有缩醛的性质,又有酯的性质,易为稀酸和稀碱水解。例:山慈菇苷氧苷苷元与糖基通过氧原子相连天麻苷吲哚苷 指吲哚醇和糖形成的苷粗制靛蓝,民间用以外涂治疗腮腺炎,有抗病毒作用硫苷 是糖的端基 OH 与苷元上巯基缩合而成
12、的苷如萝卜中的萝卜苷氮苷 糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷是生物化学领域中的重要物质。如核苷类化合物碳苷 是一类糖基和苷元直接相连的苷,在各类溶剂中溶解度均小,难于水解获得苷元。组成碳苷的苷元多为酚性化合物,如黄酮、查耳酮、色酮、蒽醌和没食子酸等。尤其以黄酮碳苷最为常见Klyne 法将苷和苷元的分子旋光差与组成该苷的糖的一对甲苷的分子旋光度进行比较,数值上相接近的一个便是与之有相同苷键的一个。2.掌握苷的一般性状、溶解度和旋光性溶解性 味觉糖小分子极性大,水溶性好聚合度增高 水溶性下降。单糖低聚糖甜味。O OHCH2OHOglc7多糖难溶于冷水,或溶于热水成胶体溶液。 多糖无甜味(聚合度
13、增高 甜味减小)苷亲水性(与连接糖的数目、位置有关)苷元亲脂性苷类苦(人参皂苷) 、甜(甜菊苷)等旋光性及其在构型测定中的应用多数苷类呈左旋。利用旋光性 测定苷键构型(即 、 苷键)3.掌握苷键的酸催化水解法和酶催化水解法苷键断裂方法:酸催化水解反应 乙酰解反应 碱催化水解和 消除反应 酶催化水解反应 氧化开裂法(Smith 降解法) 酸催化水解反应(苷键属于缩醛结构,易为稀酸催化水解)反应机制:苷键原子 断键阳碳离子或半椅型的中间体 糖酸水解的规律:苷原子不同,酸水解难易顺序: C S O N(C-苷最难水解,从碱度比较亦如此)呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解。 (因五元呋喃环的颊性使各取代基处在重
14、叠位置,形成水解中间体可使张力减小,故有利于水解)酮糖较醛糖易水解(酮糖多为呋喃结构,而且酮糖端基碳原子上有-CH2OH 大基团取代,水解反应可使张力减小)吡喃糖苷中:吡喃环 C5-R 越大越难水解,水解速度为:五碳糖 甲基五碳糖 六碳糖 七碳糖 C5 上有-COOH 取代时,最难水解(因诱导使苷原子电子密度降低)氨基取代的糖较-OH 糖难水解,-OH 糖又较去氧糖难水解。2,6-二去氧糖 2-去氧糖 3-去氧糖 羟基糖 2-氨基糖N-苷易接受质子,但当 N 处于酰胺或嘧啶位置时,N-苷也难于用矿酸水解。(吸电子共轭效应,减小了 N 上的电子云密度)芳香属苷较脂肪属苷易水解。如:酚苷 萜苷、甾
15、苷(因苷元部分有供电结构,而脂肪属苷元无供电结构)苷元为小基团时:苷键横键比竖键易水解( e a )(横键易质子化)苷元为大基团时:苷键竖键比横键易水解( a e )(苷的不稳定性促使其易水解) 酶催化水解反应(可获得原苷元)质子化 在水中溶剂化8 氧化开裂法(Smith 降解法)可得到原苷元(除酶解外,其它方法可能得到的是次级苷元)试剂:过碘酸(HIO4)、四氢硼钠(NaBH4) 、稀酸适用于苷元不稳定的苷和碳苷的裂解苦杏仁酶 -六碳醛糖苷键纤维素酶 -D-葡萄糖苷键麦芽糖酶 -D-葡萄糖苷键转化糖酶 -果糖苷键蜗牛酶 -苷键 乙酰解反应常用试剂 醋酐 + 酸【H 2SO4、HClO4、CF
16、3COOH 或 Lewis 酸(ZnCl2、BF 3)等】反应条件 一般是在室温放置数天反应机理 与酸催化水解相似,以 CH3CO+(乙酰基,Ac)为进攻基团反应速率 苷键邻位有电负性强的基团(如环氧基)可使反应变慢。-苷键的葡萄糖双糖的反应速率:(乙酰解易难程度)(16)(14)(13) (12)用途 酰化可以保护苷元上的-OH,使苷元增加亲脂性,可用于提纯和鉴定。乙酰解法可以开裂一部分苷键而保留另一部分苷键。乙酰解反应易发生糖的端基异构化。 碱催化水解和 消除反应反应机理 用途碱催化水解(酯苷、酚苷、烯醇苷、-吸电子基取代的苷)C1-OH 与 C2-OH:反式易水解,其产物为1,6-葡萄糖
17、酐;顺式产物为正常的糖。例:4-羟基香豆素苷、水杨苷、海菲菜苷等利用水解产物可判断苷键构型 消除反应(苷键的 -位有吸电子基团者,使 -位氢活化,在碱液中与苷键起消除反应而开裂,例:蜀黍苷)多糖还原端的单糖逐个被剥落,对非还原端则无影响。3-O-代的糖可形成3- 脱氧糖酸4-O-代的糖可形成3- 脱氧-2-羟甲基糖酸二个以上取代的还原糖难生成糖酸可从多糖剥落反应生成的糖酸中了解还原糖的取代方式。 糖的化学性质:原理 作用Molisch 反应糠醛形成反应紫环反应样品 + 浓 H2SO4 + -萘酚 棕色环【丙酮、甲酸、乳酸、草酸、没食子酸、苯三酚、-萘酚和葡萄糖醛酸 以及各种醛糖衍生物均能发生
18、molish 反应。 】1、鉴定单糖的存在。单糖、双糖、多糖一般都发生molish 反应,但氨基糖除外。2、Molisch 反应为阴性可以确定无糖的存在,如果为阳性则仅为有糖存在的可能性。过碘酸反应(过碘酸与邻二醇羟基形成五元环状酯的中间体,然后再将醇羟基氧化成羰基)作用于邻二醇、-氨基醇、 - 羟基醛(酮) 、邻二酮和某些活性次甲基等结构反应特点:反应定量进行(基本是 1:1) ;必须在水溶液中进行,或有水溶液;酸性或中性介质中速率:顺式 反式在异边而无扭转余地的邻二醇不反应推测糖中邻二-OH 多少;同一分子式的糖,推测是吡喃糖还是呋喃糖; 推测低聚糖和多聚糖的聚合度;推测 1,3 连接还是
19、 1,4 连接(糖与糖连接的位置)反应活性:半缩醛羟基(C1-OH) 伯醇基(C6-OH) 仲醇(伯醇因其处于末端的空间,对反应有利,因此活性高于仲醇)9缩酮和缩醛化反应:酮或醛在脱水剂如矿酸、无水 ZnCl2、无水 CuSO4等存在下可与多元醇的二个有适当空间位置的羟基易形成环状缩酮和缩醛。酮类易与顺邻-OH 生成 五元环状物醛类易与 1,3-双-OH 生成 六元环状物应用:保护-OH羟基反应糖的-OH 反应醚化、酯化和缩醛(酮)化及硼酸络合反应 硼酸络合反应:糖 + 硼酸 络合物(酸性增加、可离子化)(H3BO3 是接受电子对的 Lewis 酸)应用:络合后,中性可变为酸性,因此可进行酸碱
20、中和滴定;可进行离子交换法分离;可进行电泳鉴定;在混有硼砂缓冲液的硅胶薄层上层析。熟悉:1.熟悉苷类化合物的提取方法、苷类化合物的检识方法提取方法主要为溶剂法水、稀醇(单糖、低聚糖、多糖)破坏或抑制植物体内酶的方法:迅速加热干燥采集新鲜材料 冷冻保存用沸水或醇提取先用碳酸钙绊和后再用沸水提取2.熟悉苷键的碱催化水解法和氧化开裂法3.熟悉苷类化合物中常见糖的种类、结构、色谱鉴定法、苷类化合物中糖的种类和比例、糖与苷元的连接位置、糖的连接顺序及位置及苷键构型的测定方法糖链结构的测定主要解决的问题单糖的组成、糖之间的连接位置和顺序、苷键构型纯度测定 超离心法、高压电泳法、凝胶柱色谱法、旋光测定法分子
21、量的测定 质谱法单糖的组成低聚糖、多糖的结构分析:单糖类型比例一般是将苷键全水解,用 PC 检出单糖的种类,经显色后用薄层扫描仪求得各种糖的分子比;也可用 GC 或 HPLC 对单糖定性定量;GC 常以甘露醇或肌醇为内标,用已知单糖作标准。单糖绝对构型的测定 GC 法、HPLC 法、手性柱色谱法、手性检测器法、旋光比较法单糖之间连接位置的决定将糖链全甲基化水解甲基化单糖的定性和定量(气相层析)(甲基化单糖中游离-OH 的部位就是连接位置)13C-NMR 测定:主要归属各碳信号,以确定产生苷化位移的碳 糖链连接顺序的决定 缓和水解法:将糖链水解成较小片段分析低聚糖的连接顺序质谱分析1、分子旋光差
22、(klyne 法) 3、1H-NMR 苷键构型的决定2、酶催化水解方法 4、红外法了解:1.了解羟基的醚化、酰化和缩酮及缩醛化反应,邻二羟基的硼酸络合反应;2.了解铅盐沉淀法、离子交换层析、凝胶过滤法和蛋白质去除法。10第三章 苯丙素类 (3 学时) 定义:一类含有一个或几个 C6-C3 单位的天然成分。包括:苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩酯、香豆素、木脂素、黄酮、木质素等。生物合成途径:11掌握:1.掌握香豆素基本母核的结构特征、类型、性状和溶解性香豆素母核为苯骈 -吡喃酮 。环上常有取代基。其中被药典收载的有秦皮、白芷、独活、前胡、菌陈、补骨脂等通常将香豆素分为四类:简单香豆素类只有苯环上有
23、取代基的香豆素 取代基:羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等7-羟香豆素香豆素类成分的母体C3、C6、C8 位电负性较高,易于烷基化(其中 C3 位烷基化属于第四类)环合反应的形成 体内过程由酶主宰反应体外实验碱性条件(OH-)呋喃环;酸性条件(H+ ) 吡喃环呋喃香豆素类吡喃香豆素类这一类天然产物并不多见其他类 指 -吡喃酮环上有取代基的香豆素类。还包括二聚体和三聚体。C3、C4 上常有取代基:苯基、羟基、异戊烯基等。 香豆素理化性质游离状态 成苷结晶形固体,有一定熔点 粉末状大多具有香气;具有升华性质 大多无香味;不能升华分子量小的有挥发性(可随水蒸汽蒸出) 无挥发性性状UV 下显蓝色荧光,碱液
24、中荧光增强溶解性 能溶于沸水,不溶或难溶冷水可溶 MeOH、EtOH、CHCl3 和乙醚等溶剂 溶于 H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH 等难溶极性小的有机溶剂内酯的性质(重点) 显色反应12长时间放在碱液中 (溶于水)或紫外光照射(再酸化就不会合环)异羟肟酸铁反应(识别内酯)碱性条件下,香豆素内酯开环,并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络合成盐而显红色。与酚类试剂的反应酚羟基FeCl 3 试剂颜色反应;若酚羟基的对位未被取代或 6-位上无取代,其内酯环碱化开环后,可与 Gibbs 试剂、Emerson 试剂反应。(蓝色) (红色)2.掌握香豆素酸碱作用下开环、闭环
25、原理3.掌握简单香豆素的 1H-NMR 谱特征4.掌握木脂素的结构类型一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物。通常指其二聚物,少数为三聚物和四聚物。组成木脂素的单位有四种:桂皮醇 桂皮酸丙烯基酚 烯丙基酚二苄基丁烷类C8-C8,其他木脂素的生源前体。芳基萘类有芳基萘、芳基二氢萘、芳基四氢萘,例鬼臼毒素(抗肿瘤)联苯环辛烯类 (生物活性最强)二苄基丁内酯类 四氢呋喃类 双四氢呋喃类熟悉:1.熟悉苯丙酸类成分的结构、性质、紫外光谱特征及生理活性苯丙酸类基本结构酚羟基取代的芳香环与丙烯酸;多具有 C6-C3 结构的苯丙酸类绿原酸是金银花抗菌、利胆的有效成分。实例: 丹参治疗冠心病的有效成分 丹参素甲、乙
26、和丙乙酸钠 紫移紫外光谱鉴定乙醇钠 红移五味子素(保肝、抗氧化)132.熟悉香豆素的提取分离方法3.熟悉木脂素的理化性质游离 成苷形态 多呈无色晶形,新木脂素不易结晶溶解性 亲脂性,难溶水,溶苯、氯仿等 水溶性增大挥发性 多数不挥发,少数有升华性质旋光性 大多有光学活性,遇酸易异构化了解:1.了解香豆素类的生物活性毒性肝毒性,黄曲霉素;抗病毒作用canolide A 抗艾滋病毒,例:蛇床子素抑制乙肝表面抗原光敏作用可引起皮肤色素沉着;补骨脂内酯治白斑病2.了解苯丙酸类化合物的结构和鉴定3.了解木脂素的提取分离方法第四章 醌类化合物(3 学时)识记 蒽醌的化学结构、化学性质与呈色反应及其提取分离
27、方法。领会 蒽醌的鉴别及提取分离原理。掌握: 1.掌握苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌类化合物的基本结构及分类苯醌类有邻苯醌和对苯醌两种,天然的多为对苯醌萘醌(有三种可能结构,但天然的萘醌仅有 -萘醌)胡桃醌:抗癌、抗菌及中枢神经镇静作用紫草素及维生素 K 类化合物属于萘醌菲醌中药丹参根中所含多种化合物都是菲醌的衍生物,包括邻菲醌和对菲醌。抗菌及扩张冠状动;治疗冠心病、心肌梗塞蒽醌衍生物(常见 9,10-蒽醌)1,4,5,8 位为 位 2,3,6,7 位为 位 9,10 位为 meso 位,又叫中位大黄素型羟基分布于两侧苯环上大黄、决明致泻茜草素型羟基分布于一侧苯环上茜草止血、活血、治风湿丹参新醌甲14
28、蒽酚和蒽酮衍生物:一般存在于新鲜植物中,因为该类成分可以缓缓被氧化成蒽醌类成分。大黄素型化合物的酸性大小:大黄酸大黄素芦荟大黄素大黄素甲醚大黄酚R1 H CH3 H CH3 CH3R2 COOH OH CH2OH OCH3 H2.掌握蒽醌类化合物的颜色、升华性、溶解性及与结构的关系、酸性及酸性强弱与结构的关系、显色反应及其应用如果母核上无酚羟基取代,基本上无色随着助色团的存在,有黄、橙、棕红色以至紫红色等性状苯(萘)醌多以游离态存在,蒽醌一般以苷形式存在游离蒽醌具有升华性,常压下加热可升华而不分解升华性一般升华温度随酸性的增强而升高苷元:通常可(易)溶于苯、乙醚、氯仿,在碱性有机溶剂如吡啶 、
29、N- 二甲基甲酰胺中溶解度也较大,可溶于丙酮、甲醇及乙醇,不溶或难溶于水蒽苷:极性较大,易溶于甲醇及乙醇,也能溶解于水,在热水中更易溶解,但在冷水中溶解度较小,几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等溶剂溶解度蒽醌的碳苷:在水中的溶解度很小,难溶于亲脂性有机溶剂而易溶于吡啶中酸性(醌类化合物因分子中酚羟基的数目及位置不同,酸性强弱有一定差别。 )(1) 苯醌和萘醌的醌核上的羟基酸性类似于羧基;(2) 萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性:- 羟基 -羟基-羟基蒽醌的酸性较一般酚类要强能溶于 Na2CO3 溶液中,尤其是热溶液中-羟基因与 CO 基形成氢键缔合酸性很弱,弱于苯酚和碳酸第二步解离的酸性因此不能溶解于碳酸
30、氢钠和碳酸钠溶液中。羟基数目增多,酸性也增强。羟基蒽醌的酸性随羟基数目的增加而增加(-位或 -位均是)因此,游离蒽醌的酸性强弱顺序为:含 COOH 含 2 个以上 -羟基 含 1 个 - 羟基 含 2 个以上 -羟基 含 1 个 -羟基可溶于 Na2HCO3 可溶于 Na2CO3 可溶于 1%NaOH 可溶于 5%NaOH颜色反应(取决于其氧化还原性质以及分子中的酚羟基的性质)Feigl 反应(醌的通性)在碱性条件下经加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应紫色无色亚甲蓝显色试验 苯醌和萘醌(醌核上有活泼质子)而蒽醌无此反应 蓝色与活性次甲基试剂的反应 苯醌和萘醌-醌环上有未被取代的位置而蒽醌无此反应
31、蓝绿色或蓝紫色与碱的反应(Borntrger 反应)含羟基的蒽醌与蒽酚衍生物 氧化但蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物则需颜色加深,多呈橙、红、紫红及蓝色15与金属离子的反应 -酚羟基或邻二酚羟基蒽醌与 Pb2+、Mg2+等形成络合物而显色。3.掌握蒽醌类化合物的一般提取方法碱提取-酸沉淀法 有机溶剂提取法:苯、氯仿等水蒸气蒸馏法(适用于分子量小的苯醌及萘醌类化合物)游离醌类的提取方法其它方法:超临界流体萃取法和超声波提取法等一般选用甲醇或乙醇为溶剂游离态和成苷的蒽醌类化合物浓缩后再依次用有机溶剂提取(多用索氏提取法) ,极性大小初步分离总醌类提取法 对于多羟基蒽醌或具有羧基的蒽醌(如大黄酸) ,在植
32、物体内多以盐的形式存在,难以被有机溶剂溶出,提取前应先酸化使之游离。4.掌握蒽醌类化合物的 UV、IR 光谱特征及其应用5.掌握 pH 梯度法应用于蒽醌化合物的分离熟悉: 1.熟悉蒽醌的分离方法。2.熟悉蒽醌类化合物的 NMR 波谱特征了解: 1.了解蒽醌的 MS 裂解规律、生物活性;泻下作用 番泻苷类的泻下作用是通过其代谢产物大黄酸蒽酮而起作用抗菌作用:抗细菌、霉菌 其它作用:抗癌、抗病毒、抗真菌等2.了解大黄、丹参中所含主要蒽醌类化合物的化学结构、理化性质、提取分离、鉴定方法和生物活性.第五章 黄酮类化合物(9 学时)掌握:1.掌握黄酮类化合物的基本母核、结构分类和代表化合物、黄酮类化合物
33、颜色、旋光性、溶解性的特征及与结构之间的关系黄酮(C3-位无 OH) 二氢黄酮黄酮醇(C3-位有 OH) C2,C3 饱和 二氢黄酮醇两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳相互连接而成异黄酮(B 环连在 C3 位) 查耳酮(C 环开环)黄烷类(C 环还原) 花色素类多以苷存在:O-苷和 C-苷 ;旋光性:多为左旋16糖的种类 单糖:D- 葡萄糖, D-半乳糖, D-木糖,L-鼠李糖,L-阿拉伯糖,D- 葡萄糖醛酸双糖:槐糖,龙胆二糖,芸香糖(Rha16Glc) ,新橙皮糖(Rha12Glc)等三糖:龙胆三糖,槐三糖酰化糖:2-乙酰葡萄糖,咖啡酰基葡萄糖性状 多为结晶,少数为无定形粉末黄酮(醇)及其苷
34、类呈灰黄-黄色 查耳酮:黄-橙色二氢黄酮(醇):无色 异黄酮:微黄色颜色(交叉共轭系统) 花色素及花色苷:红色(pH8.5)游离苷元 难溶于水,易溶于甲醇,乙醇,乙酸乙酯,乙醚等有机溶剂中溶解度苷 溶于水、乙醇、甲醇中,难溶于苯、氯仿水溶度 苷元 7- 或 4-OH 一般 OH 5-OH碱性 -吡喃环上的 1-位氧原子,有未共用的电子对,表现微弱的碱性,可与强无机酸,如浓硫酸、盐酸等生成氧盐。3.掌握黄酮类化合物的显色反应及与结构之间的关系和应用。黄酮(醇) 、二氢黄酮(醇)及苷 (+) 橙红- 紫红查耳酮、橙酮、儿茶素类(黄烷醇类) ()异黄酮 () (少数显色)HCl-Mg 反应假阳性:花
35、青素及部分橙酮、查耳酮 仅加浓盐酸呈色二氢黄酮 (+) 紫- 紫红色还原反应四氢硼钠反应 其他黄酮类 ()锆盐 2%二氯氧化锆(ZrOCl2) 黄色锆-枸橼酸反应:鉴别黄酮中 3-OH 或 5-OH (3 或 5-OH 黄酮) 枸橼酸 黄色褪色(只有 5-OH)样品+ ZrOCl2 黄色黄色不褪(有 3-OH)铝盐 1%AlCl3 或 Al(NO3)3 黄色, 并有荧光铅盐 1%醋酸铅及碱式醋酸铅 黄红色沉淀氯化锶(SrCl2) 氨性甲醇溶液 具有邻二酚羟基 绿色棕色黑色沉淀二氢黄酮(醇) 显天蓝色荧光络合反应镁盐 醋酸镁甲醇溶液 黄酮(醇) 、异黄酮显黄橙黄褐色棉黄素水溶度:3-O-葡萄糖苷
36、7-O-葡萄糖苷17黄色、荧光(草酸)硼酸显色反应鉴别 5-OH 黄酮(在酸存在下)5-羟基黄酮,2-羟基查耳酮 黄色(枸橼酸)二氢黄酮遇碱开环查耳酮 橙黄色碱性试剂(NH3 蒸气可逆;Na2CO3 水溶液 不可逆) 邻二酚羟基或 3,4-二羟基黄色深红色绿棕色沉淀4.掌握黄酮类化合物的一般提取方法(醇提取法、水提取法和碱溶酸沉淀法) 、分离方法(溶剂萃取法、pH 梯度法、聚酰胺柱色谱法、硅胶柱色谱法和凝胶过滤法)的原理以及它们与结构之间的关系苷元: 用氯仿、乙醚、乙酸乙酯等回流提取提取与粗分苷及极性大的苷元 用丙酮、乙酸乙酯、乙醇、甲醇、醇-水加热提取溶剂萃取法 极性不同 醇水水石油醚氯仿乙
37、酸乙酯正丁醇碱提取酸沉淀法酚羟基与碱成盐,溶于水;加酸后析出常用 Ca(OH)2优点:含 COOH 杂质(如果胶、粘液质等)沉淀注意:碱性不宜过强,以免破坏黄酮母核;酸化时,酸性不宜过强,pH34 即可,以免成盐溶解炭粉吸附法 活性炭吸附黄酮苷 用于精制黄酮苷柱色谱法硅胶色谱 按极性大小分离,主要分离极性小和中等极性的化合物,可用CC,PTLC聚酰胺色谱原理:氢键吸附洗脱顺序规律: (先后)(1)苷元相同:三糖苷双糖苷单糖苷苷元(2)母核上羟基增加,洗脱速度减慢(3)羟基数目相同:有缔合羟基无缔合羟基(4)不同类型:异黄酮二氢黄酮(醇)查耳酮黄酮黄酮醇芳香核、共轭双键多者吸附力强 葡聚糖凝胶
38、游离黄酮吸附作用游离酚羟基数目黄酮苷分子筛分子量由大到小流出苷元的羟基数 越难洗脱苷的分子量、糖越易洗脱.习题:下列黄酮化合物, (1)用聚酰胺柱色谱,含水甲醇梯度洗脱18(2)用硅胶柱色谱分离,氯仿-甲醇梯度洗脱,分别写出洗脱顺序。梯度 pH 萃取法(适合于分离酸性强弱不同的黄酮苷元)酸性大小 7,4 -OH 7-或 4-OH 一般 OH 5-OH溶于 NaHCO3 中 溶于 Na2CO3中溶于不同浓度的 NaOH 中根据分子中某些官能团进行分离醋酸铅沉淀法 具有邻二酚羟基,可被醋酸铅沉淀; 不具有邻二酚羟基碱式醋酸铅硼酸沉淀法 邻二酚羟基可与硼酸络合,生成物溶于水习题:从某植物中分离出四种
39、化合物,其结构如下:A R1=R2=H 3,7,4-OHB R1=H, R2=Rha 3,4-OH, 7-RhaC R1=Glc, R2=H 7,4-OH, 3-GlcD R1=Glc, R2=Rha 4-OH, 3-Glc, 7-Rha试比较四种化合物的酸性,极性大小比较它们的 Rf 值大小顺序:1)硅胶 TLC,展开剂 CHCl3-MeOH(9:2)2)聚酰胺 TLC,60%MeOH/H2O酸性 ACBD; 极性 DCBARf :ABCDDBCA5.掌握黄酮类化合物色谱鉴定法(硅胶薄层色谱法、纸色谱法、聚酰胺薄层色谱法)的原理和应用硅胶 TLC 用于分离与鉴定弱极性黄酮类化合物聚酰胺 TL
40、C 适用范围广,特别适用于分离含游离酚羟基的黄酮及其苷类第一向展开剂:醇性溶剂,分配作用Rf:苷元单糖苷 双糖苷,一般 苷元0.7 ,苷0.5, 糖链越长,Rf 越大;(2)苷元:黄酮(醇),查耳酮 (Rf26000 种), 结构复杂, 生物活性多样药物的重要来源:青蒿素蒿甲醚(倍半萜) 紫杉醇(二萜)经验的异戊二烯法则Wallach 1887 年提出 异戊二烯法则n=1 半萜 2 单萜(挥发油) 3 倍半萜(挥发油) 4 二萜(苦味素、植物醇)5 二倍半萜(海洋生物) 6 三萜(皂苷、树脂) 8 四萜(植物胡萝卜素)8 多聚萜(橡胶)生源的异戊二烯法则Ruzicka 提出 前体物是 活性的异
41、戊二烯后由 Lynen 和 Folkers 得到证实经 甲戊二羟酸途径衍生萜类化合物的生物合成途径2.掌握卓酚酮类的理化性质、环烯醚萜苷的结构特点、分类和主要性质单萜2 个异戊二烯单位、含 10 个 C 的化合物类群,挥发油的主要组分。分子量小,脂溶性其含氧衍生物多具有较强的生物活性和香气,是医药、化妆品和食品工业的重要原料分类:链状型和环状型(单环、双环 、三环等)成苷时,不具挥发性,不能随水蒸气蒸馏香叶醇 l-薄荷醇 d-龙脑 樟脑20卓酚酮类:变形单萜,其碳架不符合异戊二烯规则,具有抗菌活性,但同时多有毒性1、酸性 2、酚羟基易甲基化,不易酰化3、羰基不能和一般羰基试剂反应 4、能与多种
42、金属离子络合显颜色用于鉴别环烯醚萜【为蚁臭二醛的缩醛衍生物,含有环戊烷结构单元】两种基本骨架 理化性质取代环戊烷环烯醚萜环戊烷开裂的裂环环烯醚萜苷大多为白色结晶或粉末,多具旋光性,味苦;苷易溶水和甲醇,可溶乙醇、丙酮和正丁醇;苷难溶于氯仿、苯等亲酯性有机溶剂;其苷易水解,苷元为半缩醛结构,易聚合,难得结晶苷元苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸能变色,与皮肤接触会变蓝(玄参-玄参苷;地黄 -梓醇)苷元在冰醋酸溶液中,加少量铜离子,加热显蓝色生物合成途径A、环烯醚萜苷类 (10 个碳) B、4去甲环烯醚萜苷(9 个碳)栀子苷 京尼平苷(泻下、利胆)梓醇(地黄中降血糖主要成分)C、裂环环烯醚萜苷:苦味
43、苷龙胆苦苷,当药苷,当药苦苷,绣球内酯苦苷等倍半萜 通式: (C5H8)3 分布:挥发油高沸点部分。海洋低等动物(海藻、软体动物等) 、昆虫中也有发现存在形式:挥发油,醇、酮、内酯或苷,生物碱。含氧衍生物多具有香气和生物活性骨架繁杂,超过 200 余种无环倍半萜(金合欢烯、橙花叔醇) 单环倍半萜21双环倍半萜(绵酚) 青蒿素倍半萜过氧化物,抗恶性疟疾改善青蒿素在水及油中的难溶性化学修饰双氢青蒿素衍生化油溶性的蒿甲醚及水溶性的青蒿琥珀酸单酯用于临床三环倍半萜(环桉醇)薁衍生物【特殊的倍半萜,五元环+七元环骈合的非苯环芳烃化合物】Sabety 反应 可与溴-氯仿溶液产生蓝色或绿色沸点高,挥发油分馏
44、时可见美丽的蓝、紫、绿色现象时,示有薁类存在分子结构中具有高度的共轭体系。多具有抑菌、抗肿瘤、杀虫等生物活性二萜【由 4 个异戊二烯单位构成、含 20 个 C 的化合物类群】分布:植物界广泛,植物分泌的乳汁、树脂等均以二萜类衍生物为主,松柏科最多,菌类代谢产物,海洋生物;生物活性强链状二萜(植物醇) 四环二萜(甜叶菊)单环二萜(维生素 A)三环二萜(雷公藤甲素、紫杉醇抗癌)双环二萜(穿心莲内酯、银杏内酯)穿心莲内酯:抗菌消炎活性成分,临床治疗急性菌痢、胃肠炎、咽喉炎等,穿心莲内酯磺酸钠(水溶性注射剂)银杏内酯:治疗心脑血管疾病二倍半萜(由 5 个异戊二烯单位构成、含 25 个 C)萜类化合物的
45、理化性质单萜和倍半萜 :油状液体,可挥发,或为低熔点固体。单萜的沸点比倍半萜低,两者随分子量和双键的增加、功能键的增多,挥发性降低,熔点和沸点相应增高分馏形态二萜和二倍半萜:结晶性固体味 苦味,或极苦,又称苦味素;但甜菊苷例外性状旋光性 具有光学活性溶解性 亲脂性强,萜类的苷有一定的亲水性。 具内酯结构萜可用碱溶酸沉法分离纯化。萜类对高热、光、和酸碱敏感。加成反应22双键加成反应(了解)羰基加成反应A 与亚硫酸氢钠加成含羰基的萜类化合物+亚硫酸氢钠结晶性加成物,+酸 / 碱分解原来的反应产物反应时间过长或温度过高双键加成,不可逆B 与硝基苯肼加成C 与吉拉德试剂加成分离含有羰基的萜类化合物常采
46、用吉拉德试剂,使亲脂性的羰基亲水性的加成物分离吉拉德试剂是一类带有季铵基团的酰肼,常用的为 Girard reagent T 和 Girard reagent P氧化反应(氧化剂:O3,CrO3,KMnO4,SeO2 等)脱氢反应分子重排反应(WagnerMeerwein 重排,-蒎烯合成樟脑)3.掌握挥发油的定义、通性、化学组成、提取分离方法(水蒸汽蒸馏法、超临界萃取法)挥发油:又称精油,一类具有芳香气味的油状液体的总称。 性状:常温能挥发,可随水蒸气蒸馏。 分布:种子植物,尤其是芳香植物。菊科(菊) 、芸香科 (花椒、橙)、伞形科( 茴香) 存在:油滴状,或与树脂、粘液质共存,少数成苷。
47、生物活性:祛痰、止咳、平喘、驱风、健胃、解 热、镇痛、抗菌消炎作用。薄荷油、茉莉花油、樟脑、冰片、丁香酚;成分十分复杂,几十 上百个组份分类1)萜类化合物:单萜(低沸点)、倍半萜( 高沸点)及其含氧衍生物,如薄荷油、樟脑等;2)芳香族化合物:萜源性化合物以及苯丙素类(C6-C3) ,如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等;3)脂肪族化合物:如正癸烷和小分子醇、醛及酸类化合物(如正壬醇) ;4)其它类化合物:挥发油样物质,如大蒜油等,液态小分子生物碱:川芎嗪( 生物碱类)性状颜色:无色或微黄气味:香气或特异气味形态:常温透明液体挥发性: 可挥发,不留痕迹(与脂肪油的本质区别)溶解度:不溶于水,易溶于有机溶剂
48、 物理常数: 沸点在 70300,随水蒸气蒸馏,比水轻,具光学活性和强折光性稳定性: 易氧化,应存于棕色瓶,阴凉低温保存。提取(一)水蒸汽蒸馏药材 + H2O 馏出液 盐析 萃取 分液 挥发油(二)溶剂法1、2、吸收:油脂(高级脂肪烃)3、二氧化碳超临界流体萃取法;(三) 冷压法:含量高,但杂质多分离23(一) 冷冻法 低温可结晶 含量高 析脑(薄荷) (二) 分馏法:减压(三) 化学方法 (四) 色谱分离法(AgNO3 柱色谱)羰基化合物:NaHSO3,羰基试剂 醇类:成脂,皂化,乙醚提挥发油母液(除去酚、酸)水洗至中性+无水硫酸钠干燥亚硫酸氢钠饱和液振摇,分出水层或加成物结晶酸或碱水解加成物乙醚萃取醛或酮挥发油+吉拉德试剂 T 或 P回流 1h水溶性缩合物+乙醚除去不具有羰基的组分+酸羰基化合物挥发油+邻苯二甲酸酐成酯溶于碳酸钠洗去未作用的挥发油(乙醚)+碱液皂化+乙醚(