1、天然药物的化学成分,植物代谢及其代谢产物,(一) 一次代谢及其代谢产物 1. 一次代谢 维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。 2. 一次代谢产物 (primary metabolites) 糖类 蛋白质 脂质 核酸 3. 一次代谢产物的作用 1）植物的营养物质 2）人类赖以生存的物质基础,二、植物代谢及其代谢产物,(二) 二次代谢及其代谢产物 1. 二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物 (secondary metabolites) 3. 二次代谢产物的作用 1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源,植 物 化
2、 学 成 分,生药的化学成份分类表,D-木糖 D-葡萄糖 甘露糖 半乳糖,D-果糖 -鼠李糖 D-洋地黄毒糖,一、糖类单糖、低聚糖、多聚糖,2-氨基-2-去氧-D葡萄糖 D-葡萄糖醛酸 山梨醇 甘露醇,鉴别方法： 1、Fehling试验：Fehling试液（碱性酒石酸酮试液甲、乙，临用时等量混合）；产生砖红色沉淀；检测化合物类型：还原性糖类，非还原性多糖需水解后呈阳性反应。 2、Molish试验：a-萘酚试液，沿管壁滴加浓硫酸；二液层交界处成紫色环；检测化合物类型：所有糖类、苷类。 3、色谱法：纸色谱、薄层色谱；展开剂：正丁醇-醋酸-水（4：1：5 上层）；多种显色剂黑色斑点。 4、GC、GC
3、-MS分析：糖类化合物可以制成甲醚、乙酰化、三甲基硅烷化衍生物，采用 GC、GC-MS方法，进行定性、定量分析。,低聚糖类 由29个单糖基通过苷键键合而成的直糖链或支糖链的聚糖称为低聚糖(oligosaccharide)。,多聚糖类 动物多糖 （1）肝素(heparin) 肝素是分子量约500015000的高度硫酸酯化的右旋酸性粘多糖。由A、B两种二糖单元组成。此外肝素的糖链上常接有丝氨酸或小分子肽。肝素具有很强的抗凝血作用，临床用于预防和治疗血栓的形成。,A B 硫酸软骨素（chondroitin sulfate),（2）硫酸软骨素(chondroitin sulfate) 硫酸软骨素是保持
4、动物组织水分和弹性的一类酸性粘多糖，是鱼类和哺乳动物软骨的主要成分，主要有软骨素A、B、C等数种。硫酸软骨素C是由D-葡萄糖醛酸1b3和D-半乳糖1b4相间连接而成的直链分子，在半乳糖羟基的C6-羟基上有硫酸酯化。一般在生物体内与蛋白质结合成粘多糖-蛋白复合体(proteoglycan)而存在。硫酸软骨素临床上用于治疗神经痛、风湿痛，并具有降低血脂，改善动脉粥样硬化症状的作用。 （3）甲壳素 (chitin) 甲壳素主要存在于昆虫、甲壳类动物的外壳和大多数真菌的细胞壁中。由N-乙酰葡萄糖胺以1b4反向连接的直链结构多糖。甲壳素对酸、碱稳定。甲壳素的水解产物葡萄糖胺是重要的合成原料。 （4）透明
5、质酸(hyaluronic acid) 为一类存在于动物结合组织、眼球和皮肤的酸性粘多糖，具有润滑剂和防止微生物侵害作用。由D-葡萄糖醛酸1b3连接N-乙酰氨基葡萄糖形成的重复二糖单位，每一个重复二糖单位彼此以1b4键结合而成。现在作为化妆品的基质使用。,植物多糖,淀粉（starch） 纤维素(cellulose) 果聚糖(fmctans) 半纤维素（hemicellulose) 树胶(gum) 粘液质(mucilage)和粘胶质(pecticsubstance),人参、黄芪、枸杞、刺五加、当归、猕猴桃、灵芝、银耳、茯苓、猴头菌、裂褶菌、褐藻等中含有的多糖有抗肿瘤、增强免疫、降血脂、降血糖、抗
6、肝炎、抗衰老等广泛的生物活性。它们中既有均多糖，也有杂多糖，结构各异。,苷的结构和分类,苷的含义配糖体，糖和糖的衍生物（氨基糖、糖醛酸等）与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连结而成的一类化合物。以葡萄糖为例。,苷的结构分类,按苷键原子分类：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。 1、氧苷依苷元羟基的类型分为 ： 醇苷 通过苷元上醇羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物称醇苷。红景天苷酚苷 通过苷元上酚羟基与糖或糖的衍生物的半缩醛或半缩酮羟基脱一分子水缩合而成的化合物称醇苷。天麻苷、白藜芦醇苷酯苷 通过苷元上的羧基与糖或糖的衍生物的半缩醛(半缩酮)羟基脱一分子水缩合而成的化合物称酯苷
7、或酰苷。 山慈姑苷A、B氰苷 具有-羟基腈的苷类。有毒，苦杏仁苷 吲哚苷 苷元吲哚醇中的羟基和糖缩和而成的苷。靛苷,红景天苷 天麻苷 毛茛苷 （rhodioloside) (gastrodin) (ranunculin),1含义 存在于植物界的一类结构复杂的苷类化合物。它的水溶液易引起肥皂样泡沫，多数具有溶血等特性。 2分布 （1）甾体皂苷：百合科、薯蓣科、玄参科、石蒜科。 （2）三萜皂苷：伞形科、五加科、豆科、桔梗科、远志科、毛茛科。,二、皂苷类,防治心脑血管疾病 抗肿瘤 降血糖 免疫调节等作用。,皂苷的生物活性多样：,（一）三萜皂苷 1、五环三萜皂苷,2、四环三萜皂苷,达玛烷 羊毛脂烷 甘
8、遂烷,环阿屯烷 葫芦烷 楝烷,3、甾体皂苷,螺甾烷 螺甾烷醇 异螺甾烷醇,呋甾烷醇 变形螺甾烷醇,Liebermann反应：皂苷在无水条件下与leweis酸作用产生颜色变化或荧光。 生药的70%乙醇提取液，加浓硫酸-醋酐（1：20），三萜皂苷产生黄-红-紫-兰等颜色变化；甾体皂苷最后呈绿色。 取1g中药粉末，加水10ml，煮沸10min后过滤，取滤液振摇，产生持久性的泡沫（15min以上）呈阳性。含蛋白质和粘液质的水溶液虽也能产生泡沫，但不能持久，很快消失，以此可区别二者。 甾体皂苷和三萜皂苷的鉴别 （2）取2支试管，分别加入0.1mol/L HCl和0.1mol/L NaOH各5ml，再各滴
9、加3滴中药水提取液，振摇1min，如两管形成泡沫持久相同，说明该中药含三萜皂苷；如碱液管的泡沫较酸液管泡沫保持时间长几倍，则证明含有甾体皂苷。,皂苷的鉴别,强心苷类是生药中具有强心作用的甾体苷类化合物。地高辛、西地兰、毛地黄毒苷等化合物的制剂已广泛应用于临床，于用于治疗充血型心力衰竭及节律障碍等心脏病。 该类化合物主要分布于夹竹桃科、玄参科、百合科、十字花科、毛茛科、萝摩科、卫茅科等植物中。,甲型（强心甾型） 乙型（海葱甾型）,三、强心苷类,苷中的2，6-二去氧糖，2，6-二去氧糖甲醚，其他糖类有六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚。,L-夹竹桃糖R=H D-地支糖R=H D-毛地黄毒糖 R=
10、H D-鸡纳糖 L-黄花夹竹桃唐R=OH D-毛地黄糖R=OH D-加拿大麻塘R=CH3,强心苷结合的糖类,四、生 物 碱,生物碱（alkaloids）是一类存在于天然生物界中含氮原子的碱性有机化合物。 生物碱广泛分布于植物界约100余科的植物中，如粗榧科、毛茛科、小檗科、防己科、罂粟科、豆科、马钱科、夹竹桃科、茄科、菊科、百合科和石蒜科等植物多含有大量的生物碱。 生物碱在生物体中的存在形式，根据分子中氮原子所处的状态分为六类：游离碱、盐类、酰胺类、N-氧化物、氮杂缩醛类和其他类（亚胺、烯胺等）。 大多数生物碱一般与有机酸（草酸、柠檬酸、苹果酸、枸橼酸、酒石酸等）结合成盐的形式存在于液泡中，有
11、的结合成苷。 在生物体内，除以酰胺形式存在的生物碱外，仅少数碱性极弱的生物碱以游离状态存在，如秋水仙碱、咖啡碱(caffeine)和那可丁(narcotine)。,生物碱是生药中一类重要的有效成分，已有80余种用于临床。 如麻黄中的麻黄碱（ephedrine）具有松弛支气管平滑肌，收缩血管，兴奋中枢神经作用，临床用于治疗哮喘 小檗碱（berberine）分布于黄连、黄柏和十大功劳、三棵针中，具有抗菌、消炎作用，用于治疗肠道感染、菌痢、眼结膜炎、化脓性中耳炎等。 丽江山慈姑中的秋水仙碱(colchicine)临床用于抗肿瘤、抗痛风。 夹竹桃科植物长春花的长春碱(vinblastine)、长春新碱
12、(vincristine)具有抗肿瘤作用。 芸香科植物毛果芸香中的毛果芸香碱(pilocapine)具有兴奋胆碱反应系统、缩瞳、收缩平滑肌作用，用于青光眼的治疗。,红古豆碱 野百合碱 东莨菪碱 胡椒碱,一叶萩碱 苦参碱 奎宁 冉特可林酮 麻黄碱,哌劳亭 去甲乌药碱 小檗碱 三尖杉酯碱,石蒜碱 l-吐根碱 蟾酥碱 麦角新碱,长春新碱 秦艽甲碱 石斛碱 乌头碱,环氧黄杨木己碱 浙贝甲素,生物碱的定性鉴别主要利用生物碱的沉淀反应和显色反应。 沉淀反应是生物碱在酸性条件下与沉淀试剂生成弱酸不溶性盐或络合物沉淀。常用的沉淀试剂有碘化铋钾试剂(Dragedorffs reagent)、改良碘化铋钾试剂、碘
13、碘化钾试剂(Wangeers reagent)、碘化汞钾试剂(Mayers reagent)等。 薄层色谱最常用的显色剂是改良的碘化铋钾试剂。,生物碱的鉴别,五、醌类化合物,醌类化合物主主要包括:苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌四种类型基本母核。,2，6-甲氧基苯醌（对苯醌）,分为对苯醌和邻苯醌,以对苯醌常见,邻苯醌（不稳定）,1.苯醌:,2,6-二甲氧基苯醌 信筒子醌 辅酶Q10,胡桃醌（-萘醌）,2.萘醌类,-萘醌,amphi - 萘醌,3.菲醌类,天然菲醌(Phenanthraquinone)分为邻菲醌及对菲醌两种类型。,邻菲醌 对菲醌,从中药丹参根中分离得到的多种菲醌衍生物，具有抗菌和扩张冠状动
14、脉作用，均属于邻菲醌类（丹参醌）和对菲醌类（丹参新醌甲、乙、丙）化合物。,丹参醌A R=CH3丹参醌B R=CH2OH,4.蒽醌类,蒽醌 蒽酮 蒽酚 氧化蒽酚,番泻叶苷A（反式） 番泻叶苷C（反式）番泻叶苷B（顺式） 番泻叶苷D（顺式）,（三）蒽醌类化合物的生物活性,1泻下作用 番泻叶、生大黄等常作为泻药应用于临床，泻下作用的主要活性成分是蒽醌类，经研究分析大黄中各种蒽醌成分的泻下作用，具有二蒽酮结构的番泻苷类泻下作用最强。 2抗菌作用 蒽酮类成分大多有抗菌活性，且苷元作用大于蒽醌苷类。在常见苷元中，大黄酸的抗菌作用最强。 3抗肿瘤作用 蒽醌类化合物有一定的抗肿瘤活性。,鉴别 1、Borntr
15、agers 反应 取生药粉末约0.1g，加10%硫酸水溶液5ml，置水浴上加热2-10分钟，冷却后加2ml乙醚振摇，静置后分取乙醚溶液，加入1ml5%氢氧化钠水溶液，振摇。如有羟基蒽醌存在，醚层由黄色褪为无色，水层显红色。,a-羟基蒽醌 红色,b-羟基蒽醌 红色该反应主要鉴别羟基蒽醌及具有游离羟基的蒽醌苷类化合物，而蒽酚、蒽酮、二蒽酮类化合物需要氧化成羟基蒽醌后才能呈色。,2与金属离子的反应,蒽醌类化合物如果含有a-酚羟基或邻位二酚羟基结构时，可与Pb+、Mg2+等金属离子形成络合物 与Pb+形成的络合物在一定的pH值下可析出沉淀，可用于精制该类化合物。 如果母核上有1个a-羟基或1个b-羟基
16、，或二个OH不在同环时，显橙黄-橙色； 如已有1个a-OH，并有另一个OH在邻位时，显蓝色-蓝紫色，若在间位时显橙红-红色，在对位时则显紫红色-紫色。 试验时可将羟基蒽醌衍生物的醇溶液滴在滤纸上，干燥后喷以0.5%的醋酸镁甲醇溶液，90加热5分钟即可显色。,六、香 豆 素 类,香豆素类化合物是苯丙素类化合物的一种衍生物，由苯丙酸经氧化、环合生成。 母核结构有:简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素类三种类型，后两种有直线型和角型构造化合物。,香 豆 素,简单香豆素 呋喃香豆素 吡喃香豆素 其他香豆素,香豆素类主要分布在伞形科、豆科、菊科、芸香科、茄科、瑞香科、兰科等植物中。 如补骨脂内酯(ps
17、olalen)具有光敏活性作用，用于治疗白斑病。 奥斯脑(osthole)来源于蛇床子和毛当归具有抑制乙型肝炎表面抗原(HBsAg)的药理活性。 海棠果内酯(callophylloide)具有很强的抗凝血作用。 滨蒿内酯(scoparon)是生药茵陈蒿平肝利胆、松弛平滑肌的主要活性成分。,奥斯脑 补骨脂内酯 海棠果内酯,香豆素类的鉴别 取生药的乙醇提取液（0.2g5 ml），置于紫外灯下观察(365nm)，溶液呈兰兰紫色荧光。,七、黄酮类化合物,黄酮类化合物指具有2-苯基色原酮（2-phenyl-chromone）结构的化合物。 目前此类化合物已远远超过这个范围，主要是指两个苯环中央通过三碳链
18、连接形成C6-C3-C6基本骨架的一类化合物的总称。,色原酮 2-苯基色原酮 C6-C3-C6,根据中央三碳链的氧化程度，B-环连接位置（2-或3-位）以及三碳链是否构成环状等特点，将主要的天然黄酮类化合物分类如下：,黄酮类 黄酮醇类 二氢黄酮类 二氢黄酮醇类 花色素类 双苯吡酮类 (flavones) (flavonol) (flavanones) (flavanonols) (anthocyanidins) (xanthones),黄烷-3-醇类 异黄酮类 二氢异黄酮 查耳酮类 二氢查耳酮 橙酮类 (flavan-3-ols) (isoflavones) (isoflavanones) (
19、chalcones) (dihydrochalcones) (aurones),黄酮、黄酮醇及其苷类呈灰黄黄色，查耳酮为黄橙黄色，二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类因不存在共轭体系或共轭很少而不显色。黄酮类化合物主要分布于高等植物的水龙骨科、银杏科、小檗科、豆科、芸香科、唇形科、菊科和鸢尾科等植物中，在菌类、藻类、地衣类等低等植物中少见。许多黄酮类化合物具有极强的生物活性。银杏双黄酮(ginkgetin)、槲皮素、葛根黄素(puerarin)、等均具有扩张血管作用，用于治疗冠心病。,芦丁、橙皮苷(hesperidin)具有维生素P样作用，能降低血管脆性，用于防治高血压、脑血管破裂和动脉硬化的辅助治
20、疗剂。 山楂黄酮、山奈酚(kaempferol)等具有降低血脂及胆固醇作用。异甘草苷元(isoliquiritigenin)及大豆素（daidzein）具有解除平滑肌痉挛作用。 黄芩苷(baicalin)、水飞蓟素(silybin)有很强的保肝作用，用于治疗急、慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤。,芦丁 水飞蓟素,黄酮类化合物的鉴别：,1.盐酸-镁粉还原反应 取生药粉末少许置于试管中，用乙醇或甲醇数毫升温浸，滤液加镁粉少许振摇，滴加数滴浓盐酸。黄酮类、二氢黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮醇类显红紫红色，异黄酮类、查耳酮类、花色素类及部分橙酮不显色。本反应机理为生成阳碳离子所致。 2金属盐类试剂的络合反
21、应 具有下列结构单元的黄酮类化合物与铝盐、镁盐、铅盐、锆盐等试剂反应，生成有色络合物。 常用的试剂有三氯化铝、醋酸铅、醋酸镁、二氯氧化锆等。,八、萜类和挥发油,（一）萜类 萜类化合物(terpenoids)是以异戊二烯(isoprene)为基本单位的聚合体及其衍生物。凡是由甲戊二羟酸(mevalonic acid)作为前体物生合成的，分子式的通式为(C5H8)n的衍生物均称为萜类化合物。萜类化合物种类繁多，自然界已经发现约22000种。,香茅醇 香叶醛 l-薄荷醇 薄荷酮 樟脑 l-龙脑 斑毛素,龙脑生药称为冰片，具有发汗、兴奋、镇痉和防止虫蛀蚀等作用，它和苏合香脂配合制成苏冰滴丸代替冠心苏合
22、丸治疗心绞痛、冠心病。 樟脑有局部刺激作用和防腐作用，可用于神经痛、炎症、跌打损伤的擦剂和强心剂。 斑蝥素可作为皮肤发赤、发泡和生发剂，其半合成产物N-羟基斑蝥胺(N-hydroxycantharidimide)具有抗癌活性。,青蒿素 双氢青蒿素 a-山道年,从黄花蒿Artemisia annua L.中分离到的青蒿素(qinghaosu, arteannin, artemisinin)具有很强的抗疟原虫的生物活性，临床上用于治疗恶性疟疾。 其经结构改造的半合成衍生物双氢青蒿素(dihydroqinghaosu)、蒿甲醚(artemether)、青蒿琥珀酸单酯(artesunate)等具有抗疟
23、效价高、原虫转阴快、速效、低毒等特点，现已制成多种制剂应用于临床。 从菊科植物茴蒿Artemisia cina Berg.分离到的-山道年(-santonin)具有强力驱蛔虫作用，但服用过量可产生黄视疟毒性，已被临床淘汰。,紫杉醇 银杏内酯A,紫杉醇(taxol)是从红豆杉等植物中分离到的抗肿瘤化合物，临床上用于治疗卵巢癌、乳腺癌和肺癌。 银杏内酯类化合物具有抑制血小板活化因子的药理作用。,（二）挥发油类,挥发油(volatile oils)又称精油(essential oils)，是一种常温下具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相混溶的油状液体。大多数挥发油具有芳香气味。 挥发油主要分布于松科
24、、柏科、马兜铃科、木兰科、樟科、芸香科、蔷薇科、瑞香科、桃金娘科、伞形科、唇形科、菊科、姜科等植物中。存在于腺毛、油室、油细胞或油管中。 挥发油所含成分复杂，主要由萜类（单萜、倍半萜）、芳香族化合物、脂肪族化合物等组成。,挥发油具有发散解表、芳香开窍、理气止痛、驱风除湿、活血化瘀、温里祛寒、清热解毒、抗菌消炎、止咳祛痰作用。 薄荷油具有清凉、驱风、消炎、局麻作用； 柴胡油解热； 当归油镇痛； 丁香油有局部麻醉、止痛作用； 香柠檬油抑菌； 茉莉花油具有兴奋作用。,九、其他成分,（一）木脂素类木脂素(lignans)是由苯丙素氧化聚合形成的一类化合物，有二聚物、三聚物或四聚物。母核主要有以下构造：
25、,五味子素甲R=CH3 厚朴酚五味子酚 R=H,生药五味子中含有的五味子素甲(schisantherin A)及其同系物是一类联苯环辛烯类木脂素，具有保肝、降低血清谷丙转氨酶的药理作用，临床上用于治疗慢性肝炎。五味子酚(schisanhenol)具有抗脂质过氧化和清除氧自游基作用，五味子素醇甲具有中枢神经镇静作用。 厚朴酚(magnolol)和和厚朴酚(honokiol)具有镇静和肌肉松弛作用。,环烯醚萜骨架 裂环环烯醚萜骨架 京尼平苷 梓醇,（二）环烯醚萜类,环烯醚萜(iridoids)是具有环戊烷环烯醚萜(iridoid)和环戊烷开裂的环烯醚萜(secoiridoid)两种基本骨架的单萜类
26、化合物。 生药山栀子主要成分栀子苷(gardenoside)和京尼平苷(geniposide)具有显著的生物活性，京尼平苷具有泻下作用和促进胆汁分泌的利胆作用。 地黄的降血糖的活性成分为梓醇，该化合物还具有利尿和缓下功效。,泽兰苦内酯 大苞雪莲内酯,（三）薁类衍生物,薁类是具有五元环与七元环并合形成的芳环骨架的倍半萜类化合物。植物中的倍半萜薁类化合物主要是其氢化衍生物。 新疆雪莲Saussurea involucrate含有的大苞雪莲内酯(involucratolactone)，圆叶泽兰Eupatorium rotundifolium中的抗癌活性成分泽兰苦内酯(euparotin)等都属于薁类衍生物。,（四）其他 除了以上介绍的生药主要活性成分类型外，还有一些其他类成分，如有机酸类、蛋白质、氨基酸、肽类、脂质类、芳香族化合物、鞣质和一些无机微量成分等。请参阅有关天然药物化学的专业书籍。,
