天然药物化学远程复习练习.ppt

1、天然药物化学复习与练习,徐娟华,学习和练习的过程要领,认真听讲课件所述内容； 系统学习和复习相关教材知识（国家级规划教材天然药物化学（第五版）共十一章435页，其中第一 五章只有214页-?）； 积极练习课件及有关作业或学习指导（上述教材的配套练习）书中的相关习题； 全面学习，不断比较、联系和巩固所学知识。 理解题意，灵活应对不同题型的题目。,学习和复习的思路,学习： 已学内容：总论糖苷类苯丙素类醌类黄酮类萜类和挥发油三萜类甾体类生物碱。； 每一章节：序言结构性质提取分离鉴定生物活性衍生物制备。（结构主要认识母核类型；性质又分理化性状酸碱性溶解度鉴别反应等；提取和分离分别有溶剂法色谱法沉淀法等

2、；色谱法分为吸附色谱分配色谱分子筛色谱离子交换色谱等；鉴定方法有红外光谱紫外光谱核磁共振光谱质谱等。） 复习： 首先“纵向”学好各章内容，把握重点，而后进行练习和提炼。 各章节的差异点和相同点或相似点进行“横向”比较和串联，哪些可以共用，哪些不能串用等。,复习第一 五章内容,学习过程中特别需要总结和关注的内容： 名词解释和基本概念 主要性质和化学反应及其应用 基本材料和重点成分及其功效 色谱原理和对应应用 光谱方法和基本应用 衍生物制备 习题分析及解答举例,一、名词解释和基本概念,天然药物化学，天然药物，天然产物，有效成分（或活性成分，效应成分等），单体化合物； 苷类，苯丙素类，木脂素，黄酮类

3、，醌类，萜类，挥发油，强心苷，皂苷，生物碱； 有机溶剂（亲脂性，亲水性）； 吸附色谱，分配色谱，凝胶色谱，离子交换色谱；HPLC，DCCC，HSCCC，GC-MS； 紫外光谱，红外光谱，核磁共振（1H-NMR，13H-NMR，DEPT），质谱。,二、主要性质和化学反应及其应用,1. 酸碱性：酸性黄酮，蒽醌，香豆素；碱性生物碱；中性萜类，皂苷，强心苷；两性少数化合物； 2. 溶解度：遵守“相似相溶”原则，苷类亲水性，易溶于水醇类溶剂；苷元视亲脂性强弱，易溶于不同的有机溶剂中；一些化合物成盐后易溶于水，游离型不溶于水。,二、主要性质和化学反应及其应用,3. 鉴别反应： 苷类：Molish反应；香豆

4、素类：异羟肟酸铁反应；醌类：Bontragers反应，菲格尔反应；黄酮类：盐酸-镁粉反应，四氢硼钠反应，三氯化铝反应，醋酸镁反应，锆盐-枸橼酸反应等。 用于区别不同类别的成分，以及同一类成分不同结构的成分。,二、主要性质和化学反应及其应用,4. 水解反应： 酸水解：一般N-苷、O-苷，S-苷均能水解；不同结构的苷水解的难易程度不一样；两相酸水解相对比较缓和。 碱水解：具有酯键结构或类似酯键性质的O-苷均能水解； 酶水解：专属酶水解，条件比较缓和； 过碘酸氧化（Smith）水解：水解糖结构中具有邻二醇羟基结构的N-苷、O-苷，S-苷和C苷均能水解。,1. 酸碱性应用举例,提取：黄酮类，醌类，香豆

5、素碱溶酸沉法；生物碱酸溶碱沉法； 如：石灰乳调节溶液pH的方法提取芦丁。（P182） 其它羟基黄酮均适用。 分离：pH梯度萃取法。主要是不同酸性强度的羟基蒽醌类和黄酮类，以及不同碱性强度的生物碱类。 如：不同碱性的碳酸氢钠和碳酸钠等溶液萃提大黄酸和大黄素类等成分。（P153） 其它许多醌类或黄酮也适用，只要酸性强度有差异。,分离举例：大黄中几种游离醌类成分的分离,P153 （第五版教材）,大黄酸,大黄素,大黄素甲醚 芦荟大黄素,苷类等极性较大的成分,2. 溶解度应用举例,甲醇、乙醇、含水醇等：溶解范围较宽，一般苷和苷元或游离型和成盐型均能溶解。 可用于提取。 水：极性大或较大的苷类及成盐型化合

6、物等能溶解。 亲脂性有机溶剂：极性较小或（和）游离性化合物较易溶解。 可用于分离。 如：水乙酸乙酯萃取系统，用于分离芦丁和槲皮素；水乙醚萃取系统，用于分离番泻苷类与大黄素（苷元）类。,2. 溶解度应用举例：,水乙酸乙酯系统萃取： 水层中主要为芦丁，乙酸乙酯层中主要为槲皮素，分别回收溶剂和重结晶，可得两者的纯品。 扩展应用：苷元和苷类（单糖苷，双糖苷，多糖苷等）的分离，只是乙酸乙酯或乙醚等亲脂性有机溶剂的选择需根据苷元结构的不同，以“相似相溶”原则合理选择。,槲皮素,芦丁,3. 鉴别反应应用举例：, Molish反应： 先用适量醇类溶剂分别溶解两个成分（于两个试管中）； 分别加入-萘酚试剂，摇匀

7、； 在分别沿管壁慢慢加入浓硫酸（不能摇）； 结果观察：两液交界面出现紫红色环的样品为芦丁（含糖结构），无紫红色环的样品为槲皮素。,槲皮素,芦丁,Molish反应：扩展应用,用于鉴别苷类和苷元： 天麻素，天麻苷； 七叶内酯，七叶内酯苷； 大黄素，大黄素苷；大黄酸，大黄酸苷等； 大豆素，大豆苷；甘草素，甘草素苷；芹菜素，芹菜素苷；木犀草素，木犀草素苷；陈皮素，陈皮苷等； 夹竹桃苷及其苷元等。,鉴别反应应用举例：, 二氢黄酮类反应： 二氢木犀草素，陈皮素等均为二氢黄酮类化合物； 均可用二氢黄酮类的专属性反应来检查四氢硼钠反应或者醋酸镁反应； 四氢硼钠反应：样品液中加入四氢硼钠试剂和盐酸液，应变为红色

8、； 醋酸镁反应：薄层或滤纸上进行点滴反应，在紫外灯下应呈现天蓝色荧光。,二氢木犀草素,陈皮素,四氢硼钠反应和醋酸镁反应的扩展应用,用于检查所有像二氢木犀草素，陈皮素、水飞蓟素等母核为二氢黄酮类的化合物； 两个反应的区别： 四氢硼钠反应：试管反应，直接观察颜色变化。 醋酸镁反应：薄层或滤纸上点滴反应，在紫外灯下观察天蓝色荧光。,水飞蓟素,4. 水解反应应用举例：,不同水解方法的一般水解条件和水解产物； 各种结构的苷一般的水解难易程度规律。 如人参皂苷在强酸（硫酸）条件、弱酸（醋酸）条件和Smith条件下的反应水解结果？,二、主要性质和化学反应及其应用,4. 理化性状：挥发性，升华性等。 挥发性：

9、小分子的苯丙素、醌类、萜类和生物碱。 挥发油组成：单萜、倍半萜及其含氧衍生物，芳香族类衍生物，脂肪族类衍生物，其它含S、N等化合物。 升华性：游离醌类成分。如大黄素，大黄酸等。,三、基本材料和重点成分及其功效或用途,1. 重点中药及主要成分： 人参（皂苷，挥发油，多糖）； 槐米（黄酮类芦丁，槲皮素苷，槲皮素）； 秦皮（七叶内酯及七叶内酯苷）； 补骨脂（香豆素补骨脂内酯）； 天麻（天麻素及其苷，多糖）； 大黄，虎杖，决明子，何首乌，番泻叶（醌类大黄酸，大黄素等苷元及其苷类）； 黄花夹竹桃（强心苷类）； 甘草（皂苷，黄酮），银杏（双黄酮，二萜内酯），葛根，大豆（黄酮类）。 黄连，黄柏，元胡，柴胡，

10、酸枣仁，冬虫夏草，杜仲，厚朴，五味子。,三、基本材料和重点成分及其功效或用途,2. 常用溶剂及其性质、应用 常用溶剂种类及其性质（极性大小，毒性大小，沸点高低等）： 水，甲醇，乙醇，丙酮，正丁醇，乙酸乙酯，乙醚，氯仿，苯，四氯化碳，石油醚等； 亲脂性有机溶剂，亲水性有机溶剂； 极性大小顺序？如何根据成分特性选择溶剂？ 沸点高低？何时需特别关注？ 毒性大小？主要副作用？,三、基本材料和重点成分及其功效或用途,3. 色谱材料及其应用 常用色谱材料及适宜分离物质： 硅胶，氧化铝，活性炭，聚酰胺；纤维素，反相硅胶（C2，C8，C18）；磺酸型阳离子交换树脂，铵型阴离子交换树脂；葡聚糖凝胶（Sephad

11、ex G，Sephadex LH-20等）。,四、色谱技术应用及其分离原理,吸附色谱 分配色谱 分子筛色谱 离子交换色谱, 吸附色谱：硅胶层析，氧化铝层析极性吸附原理适于分离极性大小不同的化合物。；聚酰胺层析氢键吸附适于分离具有酚羟基和共轭体系的化合物。,四、色谱技术应用及其分离原理, 分配色谱：两相溶剂萃取，高压液相色谱（HPLC），液滴逆流色谱（DCCC），高速逆流色谱（HSCCC）主要分配原理（依照极性大小的“相似相似”原则）适于分离极性大小各不同的化合物。 高压液相色谱（HPLC） 。 液滴逆流色谱（DCCC）。 高速逆流色谱（HSCCC）。,四、色谱技术应用及其分离原理, 凝胶色谱：

12、葡聚糖凝胶，羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH20）分子筛原理（分子大，先洗下；分子小，后洗脱）适于分离分子大小相差较大的化合物。 分子大小相近时，还能按照氢键吸附原理分离。,四、色谱技术应用及其分离原理, 离子交换色谱：阳离子色谱，阴离子色谱离子交换原理适于分离带有酸性、碱性或酸碱两性化合物。 阳离子色谱主要分离生物碱。 阴离子色谱主要分离有机酸或带有酸性基团的化合物,四、色谱技术应用及其分离原理,色谱分离应用举例：, 硅胶色谱：遵守“吸附”原理。 极性顺序：芦丁 槲皮素 吸附牢度：芦丁 槲皮素 薄层实验结果：Rf值大小芦丁 槲皮素； 柱层析实验结果：槲皮素先下，芦丁后下。,槲皮素,芦

13、丁,色谱分离应用举例：, 聚酰胺色谱：“H键吸附”原理。 母核相同，共轭体系上的酚羟基数（C3位羟基有类似性质）不同，酚羟基数多，吸附牢；母核和酚羟基数相同，分子大的吸附不牢。 吸附牢度：芦丁槲皮素； 柱层析结果：芦丁先下，槲皮素后下。,槲皮素,芦丁,色谱分离应用举例：, 纸色谱：“分配”原理正相分配和反相分配。固定相：水。 极性大小：芦丁槲皮素； 正相分配：BAW等有机溶剂相做移动相；层析结果： Rf值大小芦丁槲皮素。,槲皮素,芦丁,色谱分离应用举例：, HPLC色谱正相柱和反相柱；“分配”原理 极性大小：芦丁槲皮素； 反相柱以18柱为主：洗脱溶剂以甲醇（或乙腈）与水（或水溶液）系统做移动相

14、； 层析结果：芦丁先下，槲皮素后下。,槲皮素,芦丁,色谱分离应用举例：, DCCC法“分配”原理；有上行法和下行法。 极性大小：芦丁槲皮素； 溶剂系统：以氯仿甲醇水（6：1：4）为系统，则上层液为水为主，下层液也以氯仿为主。 上行法结果：以比重较小（轻）的水层为移动相，则芦丁先下，槲皮素后下。 下行法结果：以比重较大（中）的氯仿层为移动相，则槲皮素先下，芦丁后下。,槲皮素,芦丁,色谱分析应用举例：, 葡聚糖凝胶色谱：“分子筛”原理。（Sephadex LH-20） 分子大小：芦丁槲皮素。 柱层析：芦丁先下，槲皮素后下。 注：所选溶剂以能够溶解化合物即可。,槲皮素,芦丁,五、光谱方法和基本应用,

15、紫外光谱，红外光谱，核磁共振，质谱； 吸收波长（nm），红移，紫移；诊断试剂； 波数（cm-1）； 化学位移，高场，低场；峰面积，偶合常数（Hz），峰的裂分； 分子离子峰，碎片峰，质荷比（m/z）。 上述各种光谱技术的主要特点及其应用； 重点化合物：桂皮酸乙酯，紫罗兰酮；伞形花内酯，补骨脂内酯；苯醌，萘醌，大黄素，芦荟大黄素；芦丁，槲皮素，芹菜素，甘草素等类似物。,五、光谱方法和基本应用,1. 紫外光谱 主要反应化合物的共轭体系大小。共轭体系越大，紫外吸收波长越长。 如：藏茴香酮，香豆素，醌类，黄酮类。,紫外光谱应用,藏茴香酮： ,-不饱和酮。max：235.5 nm。 香豆素：苯骈-吡喃酮环

16、。 max：270，310 nm。 醌类：均具有一个醌核的苯醌，萘醌和蒽醌，一般分别有主要的3、4、5个吸收峰。 max：。 黄酮类：两个苯环通过中央三碳链相连。 max：200 280，320 （350） 380 nm。；各不同诊断试剂的应用与黄酮化合物结构的关系。,紫外光谱应用举例：,槲皮素 max：254，374 nm,芦丁 max：259，359 nm 加甲醇钠，醋酸钠，硼酸，三氯化铝及盐酸等试剂后的结果及解析？,五、光谱方法和基本应用,2. 红外光谱 分为特征区和指纹区。 特征区：羰基峰出现在1650 1750cm-1范围内；双键峰：2900 3000 cm-1 ；OH峰：3400

17、cm-1 ；苯环：。 。 指纹区：应各化合物而异。（了解）,五、光谱方法和基本应用,3. 核磁共振有1H-NMR、13C-NMR、DEPT等，二维核磁共振有cosy，nosy等。 1H-NMR：测定化合物H的数量、种类等存在情况（-CH3，-CH2-，-CH=等）； 13C-NMR ：测定化合物C架（以C的数量为主，兼顾C的种类，如烯碳，季碳，羰基等）； DEPT：测定化合物C架（C的数量，种类，如甲基，亚甲基，次甲基和烯碳，季碳等）； cosy，nosy等：测定不同基团间的相互关系、相对位置等。,五、光谱方法和基本应用,4. 质谱 主要用于检测和核对化合物的分子量，及预测主要碎片结构。 分子

18、离子峰： M ，求化合物的分子量）； 碎片峰：推测特定基团和结构碎片。,某具升华性的化合物，C15H10O4，Borntragers反应及醋酸镁反应均为阳性，mp196196.5。 UV max nm（log）：EtOH 225（4.48），255（4.30），277（4.01），287（4.03），429（4.03） IR： maxKBrcm1：1718（m0，1679（m），1622（s），1560（m），1478（s），1450（s），1369（s） MS m/z：254（）：254M（100）、239（3.12）、237（4.2）、226（12.8）、225（5.2）、198（7.2）

19、 HNMR（CDCl3，TMS，ppm）：12.09（1H），7.81（1H，dd，J1.75Hz，7.32Hz），7.64（1H，dd，J7.32Hz，7.91Hz），7.65（1H，ds），7.28（1H，dd，J1.75Hz，7.91Hz），7.08（1H，ds），2.46（3H，S）。 试判断该化合物的可能结构。,波谱分析举例, 基本理化性质分析： 升华性，Borntragers反应，醋酸镁反应，均为羟基蒽醌类的典型性质， Mp：196196.5 ，符合一般蒽醌类化合物沸点较高的特点。 分子式：C15H10O4 。蒽醌类的母核由14个C组成，可能母核上还连有一个甲基。,波谱分析举例,

20、紫外光谱分析 UV max nm（log）：EtOH 225（4.48），255（4.30），277（4.01），287（4.03），429（4.03） 对照醌类的紫外吸收特征，一般有5个最大吸收峰 ，分别在： 230 nm左右，240 260 nm（由苯样结构引起）， 262 295 nm （由醌样结构引起）， 305 389 nm （由苯样结构引起） ， 400 nm （由醌样结构中C=O引起） 。,波谱分析举例, 红外光谱分析（P 157） IR： max KBr cm1：1718（m），1679（m），1622（s），1560（m），1478（s），1450（s），1369（s） 参考

21、P 157表4-3 羰基在1600 1730 和芳环在1600 1480 波段内出现几个吸收峰。 （了解）,波谱分析举例, 质谱分析 （第五版 P 161） MS m/z：254（）：254 M （100）、 239 （3.12）、237（4.2）、226（12.8）、225（5.2）、198（7.2） 解析结果： 分子离子峰M ：254，即为此化合物的分子量。 其它各碎片离子结构（参照书上）及其质荷比关系： 239： M -CH3； 237： M -CH3 -2H ；226： M - C=O；225： M - C=O H；198： M - C=O - C=O。,波谱分析举例, 核磁共振分析

22、H NMR（CDCl3，TMS，ppm）： 12.09（2H）：此峰处于相当低的化学位移处，应为两个-OH的H； 7.81（1H，dd，J 1.75 Hz，7.32 Hz），7.64（1H，dd，J 7.32 Hz，7.91 Hz），7.28（1H，dd，J 1.75 Hz，7.91 Hz）：左侧苯环上5,6,7三位上的3个H，分别收到邻位和间位的偶合，均以两个双峰（dd）出现，间位偶合时的偶合常数为1.75，邻位偶合时偶合常数为7.32或7.91，因此，7.81处C5上的H， 7.64处应为C6上的H， 7.28处为C7位上的H。 7.65（1H，ds）， 7.08（1H，ds）：右侧苯环上

23、2，4位的两个间位H之间的偶合，各以两个单峰出现，7.65处相对低场，应为4位上的H，因受到羰基的负屏蔽作用，7.08处因为2位上的H，离羰基较远，且受到邻位OH的吸电子效应。 2.46（3H，S）：甲基上的3个H。,波谱分析举例,六、衍生物制备,1. 甲基化衍生物 2. 乙酰化衍生物,六、衍生物制备,1. 甲基化反应 反应的难易及作用位置主要取决于醌类化合物苯环上羟基的类型与化学环境以及甲基化试剂的种类及反应条件。 甲基化反应按难易顺序依次为：醇羟基 -酚羟基 -酚羟基羧基等，即羟基的酸性越强，则甲基化反应越容易进行。 不同试剂甲基化能力：CH3I+Ag2O+CHCl3最强，CH2N2/Et

24、2O液最弱，其它介于中间。,（一）甲基化反应,表4-7 甲基化试剂与反应官能团的关系,（二）乙酰化反应,常用的乙酰化试剂按乙酰化能力强弱顺序排列为： CH3COCl(CH3CO)2OCH3COORCH3COOH 醌类化合物中羟基的乙酰化易难程度: 醇羟基-酚羟基-酚羟基烯醇基等。,（二）乙酰化反应,表4-8 乙酰化试剂和反应条件及作用位置,衍生反应举例,乙酰化结果？醋酐+硼酸，冷置：醇OH， -酚OH ？,甲基化反应：,七、习题分析及解答举例,综合分离题 相同题意不同题型 。,1、综合分离题（10分） 现有某天然药物含有挥发油（A）、多糖（B）、皂苷（C）、芦丁（D）、槲皮素（E）等化学成分，

25、若采用下列流程进行分离，试将各成分填入适宜的括号内，并简述其理由。,药材粗粉 水蒸汽蒸馏 蒸馏液 水煎液 药渣 （ ） 浓缩 加4倍量乙醇，过滤 沉淀 滤液 （ ） 回收乙醇，通过聚酰胺柱 分别用水、含水乙醇梯度洗脱 水洗液 稀醇洗脱液 较浓醇洗脱液 水饱和的 ( ) ( ) n-BuOH萃取 水层 正丁醇层 ( ),结果解析, 挥发油：具有挥发性，能随水蒸汽蒸馏。 水蒸汽蒸馏法提取。 多糖：为亲水性极强的化合物，易溶于水，不溶于乙醇。 水提醇沉法提取精制。 苷和苷元：芦丁和槲皮素分别为苷和苷元，在甲醇、乙醇或含水醇中溶解度均较大。 可用甲醇、乙醇或含水醇提取。,结果解析, 皂苷与黄酮类、黄酮

26、类苷与苷元的分离： 黄酮类成分不管是苷或苷元，一般都有酚羟基和较大共轭体系，因此均能吸附在聚酰胺上； 皂苷因没有酚羟基或共轭体系而不被吸附，故水洗即最先下，芦丁为槲皮素的二糖苷，吸附较弱，槲皮素吸附较强，芦丁被低浓度乙醇洗下，槲皮素被高浓度乙醇洗下。 皂苷一般都易溶于水，为了与水中可能存在的其它大分子水溶性成分的分离，萃取皂苷的最常用溶剂即为正丁醇。,相同问题的其它出现形式,简答题 应用题 填空题 选择题 鉴别题 分离题,2. 现有某天然药物含有挥发油（A）、多糖（B）、皂苷（C）、芦丁（D）、槲皮素（E）等化学成分，请回答下列问题：（28分）, 现需单独提取A成分，问选用什么方法和条件？写出简单过程。（4分） 其中的多糖应选用什么方法可有效提取？如何获得高纯度的多糖？（4分） 写出芦丁和槲皮素的化学结构。（4分） 选用什么方法可有效提取芦丁和槲皮素的混合物（不含皂苷）？请简述其原理、提取注意点及其原因。（10分） 将提取A成分后的残渣，再用95%乙醇提取，提取液经浓缩后，用水-乙酸乙酯两相溶剂法进行萃取分离，问这时的水层中主要有什么成分？乙酸乙酯层中