天然药物化学教案

PAGE1PAGE6天然药物化学教案山东大学药学院天然药物化学教研室天然药物化学为药学专业的专业课，根据教学大纲的要求及学校的安排，课堂讲课54学时，实验54学时，共108学时。天然药物化学内容分为总论和各论两部分。总论主要阐述了研究天然药物有效成分常用的各种色谱分离方法和各种结构鉴定方法。各论是本课程的重点，在讨论了糖和苷的一般性质和结构研究法基础上，将所有的天然产物按照其结构母核分为苯丙素类、蒽醌类、黄酮类、萜类和挥发油、三萜及其苷类、甾体及其苷类、生物碱等七个部分，详细论述了它们的结构特点、理化性质、提取分离和结构鉴定，并结合生物活性及临床应用介绍了一些有代表性的化合物。现将每章节教学的目的要求、教学时数、教学重点和难点、思考题等方面的内容具体安排如下：第一章总论目的要求：1．了解天然药物化学的发展及其重要性。2．了解天然药物的几个主要生合成途径。3．掌握天然药物有效成分的提取及各种分离方法，掌握色谱技术中洗脱剂选择的原则。4．熟悉化合物结构研究的主要程序及主要方法。教学时数：6学时。教学重点和难点：（主要部分）重点、难点、疑难解析一、中药有效成分的提取（一）常用溶剂的特点：环己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，乙醇，甲醇极性：小————大亲脂性：大————小亲水性：小————大比水重的有机溶剂：氯仿与水分层的有机溶剂：环己烷~正丁醇能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮~甲醇极性最大的有机溶剂：甲醇极性最小的有机溶剂：环己烷介电常数最小的有机溶剂：石油醚常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇溶解范围最广的有机溶剂：乙醇（二）各种提取方法：常见的提取方法有：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法。其中，溶剂提取法应用最广。溶剂提取法（1）溶剂提取法的原理：根据相似者相溶原理，选择与化合物极性相当的溶剂将化合物从植物组织中溶解出来，同时，由于某些化合物的增溶或助溶作用，其极性与溶剂极性相差较大的化合物也可溶解出来。（2）各种溶剂提取法溶剂提取法一般包括浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续回流提取法等，其使用范围及特点见下表。提取方法溶剂操作提取效率使用范围备注浸渍法水或有机溶剂不加热效率低各类成分，尤遇热不稳定成分出膏率低，易发霉，需加防腐剂渗漉法有机溶剂不加热—脂溶性成分消耗溶剂量大，费时长煎煮法水直火加热—水溶性成分易挥发、热不稳定不宜用回流提取法有机溶剂水浴加热—脂溶性成分热不稳定不宜用，溶剂量大连续回流提取法有机溶剂水浴加热节省溶剂、效率最高亲脂性较强成分用索氏提取器，时间长（2）水蒸气蒸馏法：适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。（3）升华法：固体物质受热不经过熔融，直接变成蒸汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为升华。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。二、分离与精制：（一）根据物质溶解度差别进行分离结晶及重结晶法利用不同温度可引起物质溶解度的改变的性质以分离物质。将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的操作称结晶；将不纯的结晶进一步精制成较纯的结晶的过程称重结晶。（1）溶剂选择的一般原则：不反应；冷时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大；对杂质溶解度很大或很小；沸点低，易挥发；无毒或毒性小。若无理想的单一溶剂时，可以考虑使用混合溶剂。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。（2）结晶操作：结晶操作实际是进一步分离纯化过程，一般是应用适量的溶剂在加热至沸点的情况下将化合物溶解，制成过饱和溶液，趁热过滤去除不溶性杂质，放置冷处，以析晶。（3）结晶纯度的判定：结晶形态和色泽：单一化合物的结晶具有结晶形状均一和均匀的色泽。熔点和熔距：单一化合物具有一定的熔点和较小的熔距，结晶前后的熔点应一致，熔距很窄，在1℃2℃的范围内。但要注意双熔点，如汉防己乙素、芫花素及一些与糖结合的苷类化合物。色谱法：单一化合物在薄层色谱或纸色谱层析中经三种不同的溶剂系统展开，均为一个斑点者。2．溶剂分离法：（1）在中草药提取液中加入另一种溶剂以改变混合物溶剂的极性，使一部分物质沉淀析出，从而实现分离。如：水—醇法除多糖、蛋白质等水溶性杂质；醇—水法除树脂、叶绿素等水不溶性杂质；醇—醚法或醇—丙酮法使苷类成分，而脂溶性树脂等杂质则存留在母液中。（2）对酸性、碱性或两性有机化合物来说，通常通过加入酸、碱以调节溶液的pH，以改变分子的存在状态（游离型或解离型），从而改变溶解度而实现分离。如：酸提碱沉法，碱提酸沉法等。（3）沉淀法：酸性或碱性化合物还可通过加入某种沉淀试剂使之生成水不溶性的盐类沉淀等析出。如加入铅盐、雷氏铵盐等。（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离。1．两相溶剂萃取法（1）原理：利用混合物中各成分在两相互不相溶的溶剂中分配系数的不同而实现分离。萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。=1\*GB3①分配系数K值（即分配比）：溶质在两相溶剂中的分配比（K）在一定温度及压力下为一常数=2\*GB3②分离难易与分离因子：分离因子可以表示分离的难易。分离因子可定义为A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。一般情况下，≥100，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；但100≥≥10时，则需萃取10~12次；≤2时，要实现基本分离，需作100次以上萃取才能完成。≌1时，则KA≌KB，意味着两者性质及其相似，即使作任意次分配也无法实现分离。实际工作中，尽量选择分离因子值大的溶剂系统，以求简化分离过程，提高分离效率。=3\*GB3③分配比与pH：对酸性、碱性及两性化合物来说，分配比还受溶剂系统的影响。因为pH的变化可以改变它们的存在状态（游离型或解离型），从而影响在溶剂系统中的分配比。酚类化合物的pKa值一般为9.2~10.8，羧酸类化合物的pKa值约为5。一般pH3时，酸性物质多呈非解离状态（HA）、碱性物质则呈解离状态（BH+）存在；但pH12，则酸性物质多呈解离状态（A—）、碱性物质则呈非解离状态（B）存在。据此，可采用在不同pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法，使酸性、碱性、中性及两性物质的以分离。（2）各种萃取方法：=1\*GB3①简单萃取：利用分液漏斗进行两相溶剂萃取。=2\*GB3②逆流连续萃取法：是一种连续的两相溶剂萃取法。其装置可具有一根、数根或更多根的萃取管。=3\*GB3③逆流分配法（CCD）：又称逆流分溶法、逆流分布法或反流分布法，与两相溶剂逆流萃取法原理一致，对于分离具有非常相似性质的混合物效果较好。=4\*GB3④液滴逆流分配法（DCCC）：本法必须选用能生成液滴的溶剂系统，且对高分子化合物的分离效果较差，处理样品量小，并要有一定的设备，操作较繁琐。一般50时，简单萃取即可分离，50时，则易采用逆流分溶法。2．纸色谱（PPC）：纸色谱的原理与液—液萃取法基本相同。原理：分配原理支持剂：纤维素固定相：水流动相：水饱和的有机溶剂Rf值：化合物极性越小，Rf值越大；反之，化合物极性越大，Rf值越小。应用：用作微量分析，特别适合于亲水性较强的成分，其层析效果往往比吸附薄层色谱效果好。但纸层析一般需要较长的时间。3．液—液分配柱色谱：原理：分配原理支持剂：硅胶、硅藻土、纤维素粉等正相分配色谱：固定相：水、缓冲溶液流动相：固定相饱和的氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂洗脱顺序：化合物极性越小，越先出柱；反之，化合物极性越大，越后出柱。应用：通常用于分离水溶性或极性较大的成分，如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物。反相分配色谱：固定相：石蜡油、化学键合固定相流动相：固定相饱和的水或甲醇等强极性有机溶剂洗脱顺序：化合物极性越大，越先出柱；反之，化合物极性越小，越后出柱。应用：适合于分离脂溶性化合物，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等。4．液—液分配薄层色谱法：液—液分配色谱法也可在硅胶薄层色谱上进行。因此，液—液分配柱色谱的最佳分离条件可以根据相应的薄层色谱结果（正相柱用正相薄层色谱，反相柱用反相薄层色谱）进行选定。5．化学键合固定相：常用反相硅胶薄层色谱及柱色谱的填料是普通硅胶经下列方式进行化学修饰，键合上长度不同的烃基（R）、形成亲油表面而成。其中以硅烷化键合型最为常用，其根据烃基（R）长度（—C2H5、—C8H17、—C18H37、）分别命名为：RP—2、RP—8、RP—18。三者亲脂性强弱顺序如下：RP—18RP—8RP—2。键合固定相的作用并非只是分配，也有一定的吸附作用。5．加压相色谱法：加压相色谱法又分为：快速柱色谱（约2.02105Pa），Lobar低压柱色谱（5.05105Pa），中压柱色谱（5.0520.2105Pa），分析用HPLC，制备用HPLC（20.2105Pa）。固定相：RP—2、RP—8或RP—18流动相：水—甲醇或水—乙腈洗脱顺序：化合物极性越大，越先出柱；反之，化合物极性越小，越后出柱。应用：通常用于分离水溶性或极性较大的成分，如苷类、酚性化合物等。（三）根据物质的吸附性差别进行分离其中以固—液吸附用的最多，并有物理吸附（硅胶、氧化铝、活性炭为吸附剂进行的吸附色谱）、化学吸附（黄酮等酚酸性物质被氧化铝吸附、生物碱被酸性硅胶吸附等）及半化学吸附（聚酰胺与黄酮类、醌类等酚性化合物之间的氢键吸附，吸附力较弱，介于物理吸附与化学吸附之间）之分。1．物质的吸附规律：（1）物理吸附过程一般无选择性，但吸附强弱大体遵循“相似者易于吸附”的经验规律。（2）被分离的物质与吸附剂、洗脱剂共同构成吸附层析的三要素，彼此紧密相连。常用的极性吸附剂：硅胶、氧化铝。硅胶显微酸性，适于分离酸性和中性化合物，分离生物碱时需在流动相中加入适量的有机碱；氧化铝呈碱性，适于分离生物碱等碱性成分，不宜用于分离有机酸、酚性等酸性成分。均为极性吸附剂，故有以下特点：=1\*GB3①被分离物质极性越强，吸附力越强。强极性溶质将优先被吸附。=2\*GB3②溶剂极性越弱，则吸附剂对溶质的吸附能力越强。随溶剂极性的增强，则吸附剂对溶质的吸附力将减弱。=3\*GB3③当加入极性较强的溶剂后，先前被硅胶或氧化铝所吸附的溶质可被置换而洗脱出来。常用的非极性吸附剂：活性炭。对非极性物质具有较强的亲和力，在水中对溶质表现出强的吸附能力。从活性炭上洗脱被吸附的物质时，溶剂的极性越小，洗脱能力越强。2．极性及其强弱判断：（1）一般化合物的极性按下列官能团的顺序增强：—CH2—CH2—，—CH2=CH2—，—OCH3，—COOR，>C=O，—CHO，—NH2，—OH，—COOH（2）溶剂的极性可大体根据介电常数的大小来判断。介电常数越大，则极性越大。一般溶剂的介电常数按下列顺序增大：环己烷（1.88），苯（2.29），无水乙醚（4.47），氯仿（5.20），乙酸乙酯（6.11），乙醇（26.0），甲醇（31.2），水（81.0）3．吸附柱色谱法用于物质的分离：以硅胶或氧化铝为吸附剂进行柱色谱分离时：（1）尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解样品，或用极性稍大的溶剂溶解样品后，以少量吸附剂拌匀挥干，上柱。（2）一般以TLC展开时使组分Rf值达到0.2~0.3的溶剂系统作为最佳溶剂系统进行洗脱。实践中多用混合的有机溶剂系统。（3）为避免化学吸附，酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝作为吸附剂进行分离。通常在分离酸性（或碱性）物质时，洗脱溶剂中常加入适量的醋酸（或氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾、使斑点集中。5．聚酰胺吸附色谱法：（1）原理：氢键吸附。一般认为系通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。吸附强弱取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。（2）吸附能力的强弱通常化合物在水溶剂中大致有以下规律：=1\*GB3①形成氢键的基团数目越多，则能力越强。=2\*GB3②成键位置对吸附能力也有影响。易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附响应减弱。=3\*GB3③分子中芳香化程度高这，则吸附性增强；反之，则减弱。一般情况下，各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱致强的大致顺序如下：水—甲醇—乙醇—氢氧化钠水溶液—甲酰胺—二甲基甲酰胺—尿素水溶液其中，最常应用的洗脱系统是：乙醇—水（3）应用：=1\*GB3①特别适合于酚类、黄酮类化合物的制备和分离。=2\*GB3②脱鞣质处理=3\*GB3③对生物碱、萜类、甾类、糖类、氨基酸等其他极性与非极性化合物的分离也有着广泛的用途。6．大孔吸附树脂：通常分为极性和非极性两类。（1）原理：吸附性和分子筛性相结合。吸附性是由范德华引力或氢键引起的。分子筛是由于其本身多孔性结构产生的。（2）影响因素：=1\*GB3①一般非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附，极性化合物在水中易被极性树脂吸附。糖是极性水溶性化合物，与D型非极性树脂吸附作用很弱。=2\*GB3②物质在溶剂中的溶解度大，树脂对此物质的吸附力就小，反之就大。（3）应用：广泛应用于化合物的分离与富集工作中。如：苷类与糖类的分离，生物碱的精制，多糖、黄酮、三萜类化合物的分离等。（4）洗脱液的选择：洗脱液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。最常用的是乙醇—水。（四）根据物质分子大小进行分离1．凝胶过滤法：（1）原理：分子筛原理。即利用凝胶的三维网状结构的分子筛的过滤作用将化合物按分子量大小不同进行分离。（2）出柱顺序：按分子由大到小顺序先后流出并得到分离。（3）常用的溶剂：=1\*GB3①碱性水溶液（0.1mol/LNH4OH）含盐水溶液（0.5mol/LNaCl等）=2\*GB3②醇及含水醇，如甲醇、甲醇—水=3\*GB3③其他溶剂：如含水丙酮，甲醇-氯仿（4）凝胶的种类与性质：种类很多，常用的有以下两种：=1\*GB3①Sephadex-G：只适用于水中应用，且不同规格适合分离不同分子量的物质。=2\*GB3②SephadexLH-20：为SephadexG-25经羟丙基化后得到的产物，具有以下两个特点：具有分子筛特性，可按分子量大小分离物质；在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中常常起到反相分配色谱的作用，适合于不同类型有机物的分离。应用最广。2．膜过滤法：（1）概念：膜过滤法是一种用天然或人工合成的膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯或富集的方法。（2）分类：膜过滤技术主要包括渗透、反渗透、超滤、电渗析、液膜技术等。3．透析法：透析法是膜过滤法中的一种。（1）原理：透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜、而大分子物质不能透过半透膜的性质，以达到分离的目的，本质上是一种分子筛作用。（2）应用：对于生物大分子，一般可以通过透析法进行浓缩和精制。如药用酶的精制。分离和纯化皂苷、蛋白质、多肽、多糖等大分子物质，可将其留在半透膜内，而将如无机盐、单糖、双糖等小分子的物质透过半透膜，进入膜外的溶液中，而加以分离精制。应用：（五）根据物质解离程度不同进行分离具有酸性、碱性、两性基团的化合物在水中多呈解离状态，据此可用离子交换法进行分离。原理：离子交换原理固定相：离子交换树脂流动相：水或含水溶剂洗脱液：强酸性阳离子交换树脂（H型）——稀氨水洗脱强碱性阴离子交换树脂（OH型）——稀氢氧化钠洗脱1．分类：根据交换基团不同分为：=1\*GB3①阳离子交换树脂强酸性（—SO3-H+）弱减性（—COO-H+）=2\*GB3②阴离子交换树脂强碱性[—N+（CH3）3Cl]弱减性（—NH2及仲胺、叔胺基）2．应用：=1\*GB3①用于不同电荷离子的分离，如水提取物中的酸性、碱性、两性化合物的分离。=2\*GB3②用于相同电荷离子的分离，如同为生物碱，但碱性强弱不同，仍可用离子交换树脂分离。（六）根据物质的沸点进行分离——分馏法1．概念：分馏法是利用中药中各成分沸点的差别进行提取分离的方法。一般情况下，液体混合物沸点相差100℃以上时，可用反复蒸馏法；沸点相差25℃以下时，需用分馏柱；沸点相差越小，则需要的分馏装置越精细。2．应用：挥发油、一些液体生物碱的提取分离常采用分馏法。三、结构研究法思考题：1．中草药有效成分的提取方法有哪些？其各自的使用范围及其优缺点是什么？分离中草药成分常用的色谱方法有哪些？他们分别适用于哪些类别化合物的分离？各自最常用的洗脱剂及洗脱顺序是什么？化合物在进行结构鉴定前应注意什么问题？进行结构鉴定常用哪些方法？这些方法可以解决结构式中的什么问题？第二章糖和苷目的要求：1．熟悉糖的结构类型，掌握糖Haworth式的端基碳构型、构象及糖的理化性质。2．熟悉苷的结构类型，掌握苷的一般性质、苷键的裂解方法及其裂解规律。3．熟悉糖和苷的提取分离方法。4．掌握苷元和糖、糖和糖之间连接位置、连接顺序以及苷键构型的确定方法。教学时数：8学时。重点和难点：一、苷类化合物的结构特征、分类及苷和苷键的定义（一）苷和苷键的定义苷类，又称配糖体，是糖或糖的衍生物（如氨基糖、糖醛酸等）与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。其中非糖部分称为苷元或配基，其连接的键则称为苷键。（二）苷类化合物中常见糖的种类、结构1．单糖构型：其绝对构型分为D型或L型；其端基碳有两种构型：构型和构型2．苷键的构型：苷键本质上都是缩醛键，其构型也有、之分，与成苷键的糖端基碳原子的构型一致。但须注意-D-糖苷与-L-糖苷的端基碳原子的绝对构型是相同的。3．常见的单糖和二糖（1）单糖：五碳醛糖——D-木糖，L-阿拉伯糖，D-核糖甲基五碳醛糖——L-鼠李糖，D-呋糖，D-鸡纳糖，D-果糖六碳醛糖——D-葡萄糖，D-甘露糖，D-半乳糖糖醛酸——D-葡萄糖醛酸，D-鼠李糖醛酸（2）二糖：芸香糖，龙胆二糖，槐糖，新橙皮糖，麦芽糖，昆布二糖，冬绿糖，蚕豆糖。（三）苷类化合物的结构特征和分类苷有不同的分类方式，如以苷元的化学结构、苷类在植物体内的存在状况、苷键原子等为依据对苷类化合物进行分类。其中按苷键原子分类是最常见的苷类分类方式。1．根据苷键原子的不同，可分为O-苷、S-苷、N-苷和C-苷，分类情况见表。其中最常见的是O-苷。类别举例备注氧苷醇苷红景天苷，毛茛苷，獐牙菜苦苷通过醇羟基与糖端基羟基脱水而成的苷酚苷天麻苷、水杨苷通过酚羟基而成的苷腈苷苦杏仁苷，垂盆草苷，异垂盆草主要指一类-羟腈的苷酯苷山慈姑苷A，土槿甲酸，土槿乙酸苷元以羧基和糖的端基相连吲哚苷靛苷（青黛）硫苷萝卜苷、黑芥子苷，芥子苷糖端基羟基与苷元上巯基缩合而成的苷称为硫苷氮苷巴豆苷，腺苷、鸟苷、胞苷、尿苷通过氮原子与糖的端基碳相连的苷碳苷黄酮碳苷（木荆素）、蒽醌碳苷（芦荟苷）糖基直接以C原子与苷元的C相连的苷类2．其它分类方法=1\*GB3①以连接的单糖基的个数分为单糖苷、二糖苷等；=2\*GB3②以苷元上连接糖链的数目可分为单糖苷链、二糖苷链等；=3\*GB3③以糖的种类可分为核糖苷、葡萄糖苷等；=4\*GB3④以生理作用分类，如强心苷等；=5\*GB3⑤以其特殊性质分类，如皂苷。二、苷类化合物的一般性状、溶解度、旋光性及显色反应（一）一般性状1．形态：苷类多为固体，其中糖基少的可结晶，糖基多的如皂苷，则多呈具有吸湿性的无定形粉末。2．味：一般无味。但有的具苦味，如穿心莲新苷；有很少的苷具甜味，如甜菊苷。（二）溶解度苷类的溶解度与糖基的数目有密切的关系，其亲水性常随糖基数目的增多而增大。糖基少的可溶于低级性有机溶剂，若糖基增多，则在水中的溶解度也增加，因此，用不同极性的溶剂顺次提取时，各提取部位都有发现苷的可能。（三）旋光性多数苷类呈左旋，但水解生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。（四）显色反应Molish反应：糖在浓硫酸、-萘酚的作用下生成糠醛衍生物而显色，可用于糖和苷类化合物的检识。三、苷键的裂解（一）酸催化水解1．原理：苷键具有缩醛结构，易为稀酸催化水解。反应一般在水或稀醇溶液中进行。常用的酸有盐酸、硫酸、乙酸、甲酸等。其机制是苷原子先质子化，然后断键生成阳碳离子或半椅型中间体，在水中溶剂化而成糖。2．水解难易：苷键水解的难易与苷键原子的电子云密度及其空间环境有密切的关系，只要有利于苷键原子的质子化就有利于水解，因此水解难易的规律可以从苷键原子、糖、苷元三方面来讨论。（1）按苷键原子不同，酸水解的难易顺序为：N－苷>O－苷>S－苷>C－苷。N易接受质子，最易水解，而C上无未共享电子对，不能质子化，很难水解。（2）按糖的不同=1\*GB3①呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解；=2\*GB3②酮糖较醛糖易水解；=3\*GB3③吡喃糖苷中吡喃环的C－5上取代基越大越难水解，因此五碳糖最易水解，其顺序为五碳糖>六碳糖>七碳糖，如果接有－COOH,则最难水解；=4\*GB3④氨基糖较羟基糖难水解，羟基糖又较去氧糖难水解，尤其是C－2上取代氨基的糖更难。（3）按苷元不同=1\*GB3①芳香属苷水解比脂肪属苷（如萜苷、甾苷）容易得多。某些酚苷（如蒽醌苷、香豆素苷）不用酸，只加热也可能水解成苷元。=2\*GB3②苷元为小基团者。苷键横键的比苷键竖键的易于水解。3．二相水解法在酸水解反应液中加入与水不相混容的有机溶剂，使苷元生成后立即溶于水不相混溶的有机溶剂中，以避免苷元与酸长时间接触而脱水生成次生苷元。（二）酸催化甲醇解在酸的甲醇溶液中进行甲醇解，多糖或苷可生成一对保持环形的甲基糖苷的异构体。应用：=1\*GB3①甲基糖苷在呋喃糖环和吡喃糖环的区别判断；=2\*GB3②糖链中单糖之间的连接位置确定；=3\*GB3③苷键构型的判定。（三）碱催化水解一般的苷键对稀碱是稳定的，不易被碱催化水解，故苷类多数是用稀酸水解的，很少用碱水解，仅酯苷、酚苷、稀醇苷和β－吸电子基取代的苷等才易为碱所水解，如藏红花苦苷、靛苷、蜀黍苷等。但有时水解后得到的是脱水苷元，如藏红花苦苷。（四）酶催化水解酶催化反应具有专属性高，条件温和的特点。应用：=1\*GB3①可以获知苷键的构型；=2\*GB3②可以保持苷元结构不变；=3\*GB3③还可以保留部分苷键得到次级苷或低聚糖，以便获知苷元和糖、糖和糖之间的连接方式。常用的酶有：=1\*GB3①转化酶（水解β－果糖苷键）。=2\*GB3②麦芽糖酶（水解α－葡萄糖苷键）。=3\*GB3③杏仁酶（水解β－葡萄糖苷和有关六碳醛糖苷），专属性较低；纤维素酶（水解β－葡萄糖苷）。此外蜗牛酶、高峰氏糖化酶、柑橘苷酶等也常用于苷键水解。pH条件对酶水解反应是十分重要的，例如芥子苷酶水解芥子苷，在pH7时生成异硫氰酸酯，在pH3~4时生成腈和硫磺。（五）氧化开裂法（Smith裂解）优点：=1\*GB3①可得到完整的苷元；=2\*GB3②从降解得到的多元醇，还可确定苷中糖的类型；=3\*GB3③对苷元结构容易改变的苷以及C－苷水解研究特别适宜。步骤：第一步在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室温条件下将糖氧化裂解为二元醛；第二步将二元醛用NaBH4还原为醇，以防醛与醛进一步缩合而使水解困难，第三步调节pH2左右，室温放置让其水解。注意：此法显然不适用于苷元上也有1，2－二醇结构的苷类。四、苷类化合物的提取方法一般都是采用水或醇从植物中提取苷类化合物。若提取的是原生苷，需抑制或破坏酶的活性；若提取的是次生苷或苷元，需利用酶的活性将其部分水解或全水解。抑制或破坏酶活性的方法：=1\*GB3①在中药中加入一定量的碳酸钙；=2\*GB3②采用甲醇、乙醇或沸水提取；=3\*GB3③在提取过程中还须尽量勿与酸和碱接触。否则，得到的不是原生苷，而是已水解失去一部分糖的次生苷，甚至是苷元。五、苷类化合物的结构测定（一）糖的鉴定糖的鉴定可采用纸色谱法、薄层色谱法、气相色谱法、离子交换色谱法、液相色谱法等。其中纸色谱最简单、适用。在纸色谱法中，展开系统：水饱和的有机溶剂，如BAW，BEW，BBPW，水饱和的酚。如要增加Rf值，需在其中加入乙酸、吡啶、或乙醇等以增加它的含水量。展开方法：上行法，下行法。Rf值规律：单糖中，=1\*GB3①碳原子数目少的糖碳原子数目多的糖；=2\*GB3②碳原子数目相同时，去氧糖酮糖醛糖；=3\*GB3③分子组成相同的糖，构象式中竖键羟基多的糖横键羟基多的糖。显色剂：苯胺-邻苯二甲酸盐试剂等。（显色剂适当，=1\*GB3①可区别糖的类型，如五碳糖和六碳糖、醛糖和酮糖等；=2\*GB3②薄层扫描进行定量。）（二）糖链的结构测定1．分子量的测定：大多采用质谱法，通过FD、FAB、ESI获得[M+H]+、[M+Na]+等准分子离子峰。2．单糖的鉴定：一般将苷键全部酸水解，然后用纸色谱检出单糖的种类，显色后用薄层扫描法求得各种糖的分子比。3．单糖之间连接位置的确定：=1\*GB3①将苷全甲基化，然后水解苷键，鉴定所有获得的甲基化甲苷，其中游离羟基的部位即为连接位置；=2\*GB3②可用糖或苷元13C-NMR苷化位移来确定；=3\*GB3③利用2D-NMR如HMBC谱中的远程相关关系确定糖与糖或糖与苷元的连接位置。4．糖链连接顺序的确定=1\*GB3①早期主要是缓和酸水解法；=2\*GB3②近年质谱分析用的较多（FD、FAB、ESI）；=3\*GB3③利用2D-NMR如HMBC谱中的远程相关关系。（三）苷键构型的确定1．酶催化水解法：麦芽糖酶能水解的为-苷键，而苦杏仁能酶解的为-苷键。2．克分子旋光差法（Klyne法）：先测定未知苷键构型的苷及其水解所得苷元的旋光度，计算其比旋值之差，再与一对甲苷的分子比旋相比较，数值近似者其苷键构型一致。3．利用NMR进行测定：=1\*GB3①根据C1-H和C2-H的偶合常数（J值）来判断苷键构型，如葡萄糖等；=2\*GB3②根据端基碳和端基质子间的偶合常数1JC1-H1值来判断，端基为横键质子（-苷键），1JC1-H1为170Hz；端基为竖键质子（-苷键），1JC1-H1为160Hz，如鼠李糖、甘露糖等；=3\*GB3③利用端基碳的化学位移值判断苷键构型，通常-构型的C1比-构型的C1信号在较高场，如葡萄糖；=4\*GB3④单葡萄糖苷可根据IR振动峰（-构型的C1在770、780cm-1处有较强的吸收峰）区别；=5\*GB3⑤葡萄糖苷乙酰化物的质谱中，m/z331这一碎片峰-苷要比-苷强的多。六、糖链结构研究实例`思考题：1．苷键裂解常用哪些方法？其各具有哪些优缺点？各适用于哪些类别的化合物？2．进行酸水解催化时，各类化合物水解的难易程度如何？3．简述苷类化合物中糖链的鉴定方法。第三章苯丙素类目的要求：1．了解苯丙素类化合物的结构特点。熟悉苯丙酸类的结构特点及特性。2．掌握香豆素的结构特点和分类情况，熟悉香豆素类化合物的提取分离方法。3．掌握香豆素类化合物的理化性质及其波谱学特性。4．了解木脂素的结构类型、理化性质及结构鉴定方法教学学时：4学时。教学重点和难点：一、概述概念：天然成分中有一类苯环和3个直链碳连在一起为单位（C6-C3）构成的化合物，统称苯丙素类（phenylpropanoids）。类别：包括苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其缩脂、香豆素、木脂素、木质素。生源途径：莽草酸途径（莽草酸为桂皮酸的前体，但同时也是酪氨酸、色氨酸的前体，后两者与生物碱的合成密切相关，命名为莽草酸途径将无法限定为仅由桂皮酸而来的苯丙素类化合物，故现多称为桂皮酸途径）TAL在植物界的分布远比PAL有限，基本可忽略不计。二、苯丙酸类具有C6-C3结构的芳香羧酸。结构特点是苯环有羟基取代，数目、排列方式、甲基化程度有所不同，常与不同的醇、氨基酸、糖、有机酸结合成酯存在。如绿原酸（咖啡酸与奎宁酸结合成的酯），具有抗菌、保肝活性。绿原酸分离：苯丙酸类及其衍生物大多具有一定水溶性，常与其它一些酚酸、鞣质、黄酮苷等混在一起，一般要经纤维素、硅胶、大孔树脂、聚酰胺等反复层析才能纯化。鉴别：利用酚羟基的性质（1）1-2%的FeCl3甲醇溶液或铁氰化钾-三氯化铁试剂。（2）紫外光下呈兰色荧光，氨水处理后呈兰色或绿色荧光。（酚羟基解离）紫外光谱的测定有利于苯丙酸类的鉴定。中性溶液中，游离的苯丙酸的UV与其酯或苷相似，碱性溶剂中，酚酸的谱带与它的酯光谱有明显差别。结构鉴定：例1：丹参素甲的波谱特征丹参素甲三氯化铁呈黄绿色，红外显示羧基（1732，2750-2550）和羟基（3450-3150）的存在。1HNMR数据如下：例2：三个芳香质子7.02，1H，d,J=1.5Hz7.23,1H,d,J=7.9Hz6.91,1H,dd,J=7.9,1.5Hz两个亚甲基质子3.04，2H，t,J=7.5Hz2.84,2H,t,J=7.5Hz三、香豆素（coumarins）1、概念：邻羟基桂皮酸的内酯，具有芳香气味。2、生理活性植物生长调节剂：低浓度刺激植物发芽、生长；高浓度抑制植物发芽、生长光敏作用：治疗白斑病抗菌、抗病毒作用：秦皮中的七叶内酯及其苷治疗痢疾；蛇床子中的奥斯脑可抑制乙肝表面抗原。平滑肌松弛作用：冠状动脉扩张和解痉利胆抗凝血作用：防止血栓形成肝毒性：黄曲霉素致肝癌。3、香豆素的结构类型香豆素是由苯丙酸经氧化、环合而成，异戊烯基活泼双键结合位置不同，氧化情况不同而产生了不同的氧环结构，根据其取代基和连接方式的不同可分为以下几类：（1）简单香豆素类只在苯环有取代的香豆素，取代基包括羟基、甲氧基、亚甲二氧基、异戊烯基。（2）呋喃香豆素香豆素核上的异戊烯基与邻位酚羟基环合成呋喃环者称为呋喃香豆素。分为角型和线型。（3）吡喃香豆素香豆素核上的异戊烯基与邻位酚羟基环合成2，2-二甲基-α-吡喃环者称为呋喃香豆素。分为角型和线型。（4）其它香豆素类α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类。4、香豆素的化学性质（1）内酯性质和碱水解反应一般顺邻羟桂皮酸不易获得，长时间碱液放置或UV照射，可转变为稳定的反邻羟桂皮酸。某些具有特殊结构的香豆素，如C8取代基的适当位置上有羰基、双键、环氧等结构者，和水解新生成的酚羟基发生缔合、加成等作用，可阻碍内酯的恢复，保留了顺邻羟桂皮酸的结构。（2）酸的反应①环合反应异戊烯基与相邻酚羟基成氧环。②烯醇醚键开裂③双键加水反应（3）显色反应①异羟戊酸铁反应（鉴别内酯结构）异羟戊酸铁试剂（盐酸羟胺甲醇液+氢氧化钾甲醇液+三氯化铁甲醇液），红色②Gibb’s反应和Emerson反应（酚羟基对位即6位无取代者）Gibb’s试剂2，6二溴苯醌氯亚胺的乙醇液+1%氢氧化钾乙醇液，呈深兰色。Emerson试剂2%4-氨基安替匹林乙醇液+8%铁氰化钾水液，呈红色。5、香豆素的分离方法（1）酸碱分离法原理：利用内酯加碱皂化，加酸恢复的性质分离香豆素。方法：乙醚萃取液先以NaHCO3去除酸性成分，再以稀和冷的NaOH抽出酚性成分（包括酚性香豆素），剩余中性部分碱水解后，以乙醚抽去不水解的中性成分，碱液中和，再以乙醚抽出香豆素内酯成分。缺点：对酸碱敏感的香豆素，拿不到原存物质。（2）层析方法硅胶、氧化铝（酸性、中性）层析最为常用。洗脱剂己烷-乙醚，乙醚-乙酸乙酯。6、香豆素的波谱学特性（1）紫外光谱紫外光下出现兰色荧光，7位引入羟基，荧光增强，羟基醚化荧光减弱。紫外图谱在274nm（苯环）和311nm（α-吡喃酮环）呈现两个吸收峰，引入烷基最大吸收值改变甚微，当母核引入含氧取代基时，最大吸收向红位移。（2）红外光谱（3）核磁共振谱①特点：1HNMR中，香豆素母核上的质子由于受内酯羰基吸电子共扼效应影响，3，6，8位质子信号位于较高场；4，5，7位质子信号位于较低场。C3、C4未取代的香豆素在芳香质子区可见一对双峰，分别位于芳香质子区的两端，C3-Hδ6.1-6.4，C4-Hδ7.5-8.3，J3，4为9.5Hz。迫位效应：若分子中两个迫位质子之一被取代（如香豆素母核的4，5位质子），将对另一迫位质子产生较大的去屏蔽，使其向低场位移，即迫位效应。如5位被取代，4位H向低场位移约0.3。②简单香豆素③呋喃香豆素④吡喃香豆素⑤碳谱：母核的9个碳原子，多数在100—160区域内，取代基效应明显。四、木脂素（lignans）1、木脂素的结构类型木脂素是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然产物，通常所指是其二聚物，少数为三聚物和四聚物。定义：两分子苯丙素以侧链中β（8-8’）碳原子相连而成的化合物称为木脂素。许多木脂素并非以β碳原子相连，称为新木脂素。木脂素还有一些新的类型（1）苯丙素低聚体，包括三聚体和四聚体，三聚体常称为倍半木脂素，四聚体称为二木脂素；（2）杂木脂素，系由一分子苯丙素与黄酮、香豆素或萜类等结合而成的天然化合物，根据结合分子的不同称为黄酮木脂素、香豆素木脂素。（3）去甲木脂素，基本母核只有16—17个碳原子，比一般木脂素少1—2个。木脂素的组成单体主要有四种：肉桂醇肉桂酸丙烯基酚烯丙基酚木脂素由双分子苯丙素缩合成各种碳架后，侧链γ碳原子上的含氧官能团如羟基、羰基、羧基等相互脱水缩合，再形成半缩醛、内酯、四氢呋喃等环状结构，使木脂素的结构类型更加多样。常见下列类型：①二芳基丁烷类②二芳基丁内酯类③芳基萘类芳基萘芳基二氢萘芳基四氢萘芳基萘类木脂素常以氧化的γ碳原子缩合形成内酯，以内酯环合方向分上向和下向1-苯代萘内酯4-苯代萘内酯④四氢呋喃类⑤双四氢呋喃类⑥联苯环辛烯类⑦苯骈呋喃类⑧双环辛烷类⑨苯骈二氧六环类⑩螺二烯酮类联苯类倍半木脂素2、木脂素的理化性质多为无色结晶，新木脂素难结晶。多呈游离型，脂溶性，能溶于苯、氯仿、乙酸乙酯、乙醚、乙醇等。有多个不对称因素，显光学活性，遇酸异构化。无共同特征反应，一些非特征性试剂可用于薄层层析显色，如5%磷钼酸乙醇液，30%硫酸乙醇液，有亚甲二氧基可用变色酸-浓硫酸显色。3、木脂素的提取分离（1）提取木脂素多呈游离型，在植物体内常与大量树脂状物共存，本身在处理过程中也易树脂化。游离木脂素易溶于氯仿、乙醚，在石油醚、苯中溶解度较小。（2）分离吸附层析：硅胶吸附，石油醚-乙酸乙酯，石油醚-乙醚，苯-乙酸乙酯，氯仿-甲醇梯度洗脱。分配层析：纸层析水饱和的硅藻土，乙酸乙酯-水分配4、木脂素的结构鉴定（1）化学反应费米盐氧化：费米盐（亚硝基亚硫酸钾）可将对位有氢原子的酚羟基氧化成对醌。（2）紫外光谱芳环为发色团，两个取代芳环是两个孤立的发色团，两者紫外吸收位置相近，吸收强度是两者之和，立体构型对紫外光谱没有影响。紫外光谱可用于区别芳基四氢萘、芳基二氢萘和芳基萘型木脂素，还可确定芳基二氢萘B环上的双键位置，通过鉴定失水物双键位置，还可确定B环上取代羟基的位置。α-失水苦鬼臼脂素β-失水苦鬼臼脂素λmaxnm311λmaxnm290γ-失水苦鬼臼脂素去氢鬼臼毒素λmaxnm245.5，350λmaxnm266，263，323，356（3）核磁共振谱氢谱对于芳基萘类和联苯环辛烯类木脂素的氢谱信号与结构间的关系，已获知一些规律。芳基萘类木脂素可区别内酯环的上向和下向。2-羰基化合物3-羰基化合物2-羰基对H-1和CH3O-1的去屏蔽作用使它们化学位移移向低场；2-羰基内酯环-CH2-则受4-芳基的屏蔽，与3-羰基化合物相比处于相对高场，以此可区别内酯环取向。思考题：4~5个1、苯丙素类化合物包括哪些类别？2、常用于鉴别香豆素类化合物的试剂有哪些？3、香豆素类化合物的核磁共振氢谱信号有哪些特点？4、芳基萘类木脂素的氢谱信号与结构间的关系有什么规律？第四章醌类化合物目的要求：1．掌握醌类化合物的基本结构及分类。2．掌握醌类化合物的理化性质及其衍生物的制备。3．掌握醌类化合物的提取分离及结构鉴定方法。4．了解2DNMR谱及MS在结构鉴定中的应用。教学时数：4学时。教学重点和难点：一、醌类化合物的结构类型母核常见的取代基有-OH，-OCH3母核常见的取代基有-OH，-OCH3，-CH3或烃基侧链，多为黄色或橙色结晶。对苯醌邻苯醌（二）萘醌类α-（1，4）萘醌β-（1，2）萘醌amphi-(2,6)萘醌（三）菲醌类邻菲醌对菲醌（四）蒽醌类1，4，5，8位为α1，4，5，8位为α位2，3，6，7位为β位9，10位为meso位蒽醌氧化蒽酚蒽酮蒽酚1、蒽醌衍生物蒽醌母核上有羟基、羟甲基、甲氧基和羧基取代。根据羟基在蒽醌母核上的分布情况，可将羟基蒽醌衍生物分为两类。大黄酚R1=CH3R2=H大黄酚R1=CH3R2=H大黄素R1=CH3R2=OH大黄素甲醚R1=CH3R2=OCH3芦荟大黄素R1=HR2=CH2OH大黄酸R1=HR2=COOH茜草素茜草素R1=OHR2=HR3=H羟基茜草素R1=OHR2=HR3=OH伪羟基茜草素R1=OHR2=COOHR3=OH2、蒽酚或蒽酮衍生物存在于新鲜植物中，该类成分可慢慢氧化成蒽醌类成分。3、二蒽酮类衍生物多为C10多为C10-C10‘连接，不同于一般的C-C键，易于断裂。二、醌类化合物的理化性质（一）物理性质1、性状醌类化合物母核无酚羟基取代时，无色，引入酚羟基等助色团，表现一定的颜色，取代越多，颜色越深。2、升华性游离的醌类化合物具升华性。3、溶解度游离醌类极性较小，一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿。成苷后极性增大，易溶于乙醇、甲醇。（二）化学性质1、酸性醌类化合物具有酸性，因分子中酚羟基的数目及位置不同，酸性表现显著差异。含COOH>含2个以上β-OH>含1个β-OH>含2个α-OH>含1个α-OH2、颜色反应（1）Feigl反应：醌类衍生物在碱性条件下经加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应生成紫色化合物。（2）无色亚甲蓝显色实验：用于PPC和TLC喷雾剂，是检出苯醌和萘醌的专用显色剂。（3）碱性条件下的呈色反应：羟基蒽醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深，多呈橙、红、紫红及兰色。（4）与活性次甲基试剂的反应：苯醌及萘醌类化合物当其醌环上有未被取代的位置时，可在氨碱性条件下与一些含有活性次甲基试剂的醇溶液反应，生成蓝绿色或蓝紫色。（5）与金属离子的反应：在醌类化合物中，如果有α-酚羟基或邻位二酚羟基结构时，则可与Pb2+、Mg2+等金属离子形成络合物。三、醌类化合物的提取分离（一）游离醌类的提取有机溶剂提取法碱提取-酸沉淀法：带游离酚前基的醌类水蒸气蒸馏法（二）游离羟基蒽醌的分离PH梯度萃取法ABCC可溶于5%碳酸氢钠溶液，A可溶于5%碳酸钠溶液，B可溶于1%氢氧化钠溶液。2、吸附硅胶层析（三）蒽醌苷类与蒽醌衍生物苷元的分离极性不同，在有机溶剂中的溶解度不同。（四）蒽醌苷类的分离主要应用层析法，一般用溶剂法或铅盐法处理粗提物，除去大部分杂质。铅盐法：醋酸铅与蒽醌苷成沉淀溶剂法：正丁醇萃取层析法：硅胶、葡聚糖凝胶LH-20、反相硅胶四、醌类化合物的结构鉴定（一）醌类化合物的紫外光谱1、苯醌和萘醌的紫外光谱苯醌有三个主要吸收峰：240（强），285（中强），400（弱）萘醌有四个吸收峰：245，251，335（苯样结构引起）；257（醌样结构引起）2、蒽醌的紫外光谱羟基蒽醌有五个主要吸收带Ⅰ：230左右；Ⅱ：240-260（苯样结构引起）；Ⅲ：262-295（醌样结构引起）,受β酚羟基影响；Ⅳ：305-389（苯样结构引起）；Ⅴ：>400(羰基引起)受α酚羟基影响（二）红外光谱主要为羰基吸收峰（1675-1653），羟基吸收峰（>3000），芳环（1500-1600）羰基的峰位与羟基的数目及位置有关。（三）醌类化合物的1HNMR1、醌环上的质子醌环引入供电取代基，使其它质子移向高场。2、芳环质子（四）醌类化合物的13C-NMR1、1，4萘醌类化合物的13C-NMR谱2、9，10蒽醌类化合物的13C-NMR谱（五）醌类化合物衍生物的制备1、甲基化反应甲基化试剂的组成反应官能团CH2N2/Et2OCH2N2/Et2O+MeOH(CH3)2SO4+K2CO3+丙酮CH3I+Ag2O+CHCl3-COOH,β酚OH,-CHO-COOH,β酚OH,两个α-OH之一,-CHOβ酚-OH,α-酚OH-COOH,所有的酚OH,醇OH,-CHO2、乙酰化反应试剂组成反应条件作用位置冰醋酸（加少量乙酰氯）醋酐醋酐+硼酸醋酐+浓硫酸醋酐+吡啶冷置加热短时间长时间冷置室温放置过夜室温放置过夜醇OH醇OH，β-酚OH醇OH，β-酚OH，两个α酚OH之一醇OH，β-酚OH醇OH，β-酚OH，α-酚OH醇OH，β-酚OH，烯醇式OH思考题：4~5个1、醌类化合物有哪些结构类型？各类型母核是什么？2、醌类化合物的鉴别反应有哪些，反应试剂及现象是什么？3、PH梯度萃取法分离蒽醌类化合物的原理是什么？4、蒽醌类化合物的核磁共振氢谱特征是什么？5、蒽醌类化合物常用的甲基化试剂有哪些？第五章黄酮类化合物目的要求：1．掌握黄酮类化合物的结构类型，了解其生物活性。2．掌握黄酮类化合物的理化性质及不同类型的化学鉴别方法。3．掌握黄酮类化合物的提取与分离方法和检识方法。4．掌握各种光谱在黄酮类化合物结构鉴定中的应用。教学时数：12学时。教学重点和难点：一、概述黄酮类化合物为一类植物色素，分布广，数量大，生理活性多样。（一）定义泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相互连接而成的一系列化合物，母核结构为：生源：三个丙二酰辅酶A和一个桂皮酰辅酶A生合成而产生。（二）结构分类及结构类别间的生物合成关系1.分类依据：中央三碳链的氧化程度、B环连接位置及三碳链是否成环。（1）黄酮类（2）黄酮醇（3）二氢黄酮类（4）二氢黄酮醇类（5）花色素类（6）黄烷3，4二醇类（7）黄烷-3-醇类（8）双苯吡酮类（9）异黄酮（10）二氢异黄酮类（11）查耳酮类（12）二氢查耳酮类（13）橙酮类（14）高异黄酮类此外，还有双黄酮类：由两分子黄酮或两分子二氢黄酮或一分子黄酮及一分子二氢黄酮以C-C或C-O-C键连接而成。黄酮木脂体类：水飞蓟素生物碱型黄酮2.各主要类别间的生物合成关系(三)存在形式天然黄酮类化合物多以苷类形式存在，包括氧苷与碳苷（例如葛根素），糖通常联在A环6，8位。组成黄酮苷的糖主要有：单糖类：D-葡萄糖，L-鼠李糖，D-半乳糖，D-葡萄糖醛酸双糖类：槐糖(glcβ1→2glc)，芸香糖（rhaα1→6glc）(四)黄酮类化合物的生理活性1.对心血管系统的作用(1)扩张冠脉：芦丁、葛根素黄酮片临床用于心绞痛、高血压。(2)Vip样作用：橙皮苷可降低血管脆性及异常通透性，用作高血压辅助治疗剂。(3)抑制血小板聚集作用：抑制ADP、胶原或凝血酶诱导的血小板聚集，从而防止血栓形成。(4)降低血胆甾醇作用：山楂总黄酮2.抗肝脏毒性作用水飞蓟素为二氢黄酮醇与苯丙素衍生物缩合而成，对肝细胞膜有稳定作用，能保护肝脏，改善肝功能，适用于急慢性肝炎、肝硬化、中毒性肝损伤。3.抗炎作用黄酮类化合物可抑制脂氧化酶，从而抑制前列腺素的生物合成，达到抗炎目的。4.雌性激素样作用大豆素己烯雌酚5.抗菌及抗病毒作用黄芩苷：抗菌山奈酚：抗病毒6.止咳平喘驱痰作用7.抗癌作用8.解痉作用二、黄酮类化合物的性质与呈色反应（一）性质各类黄酮类化合物的颜色、旋光性、溶解性类别性质黄酮、黄酮醇及其苷二氢黄酮、二氢黄酮醇及其苷异黄酮查耳酮花色素颜色灰黄～黄无色微黄黄～橙黄随PH不同而改变旋光性苷元：无苷：有苷元及苷均有苷元：无苷：有苷元：无苷：有苷元：无苷：有水溶性平面型分子，分子间引力大，溶解性差非平面分子，溶解性较黄酮类好溶解性一般较差溶解性较异黄酮好水溶性（二）酸碱性1.酸性黄酮类化合物母核上有酚羟基取代时化合物具有酸性，酸性与酚羟基取代的数目和位置有关，此性质可用于鉴别和分离。黄酮类化合物酸性强弱与结构间的关系羟基位置酸性溶解性7，4＇-二羟基7或4＇-羟基一般酚羟基5-羟基强弱溶于5%NaHCO3溶液溶于5%Na2CO3溶液溶于0.2%NaOH溶液溶于4%NaOH溶液2.碱性：1位氧原子有未共用电子对，表现微弱碱性，可与浓盐酸、硫酸成佯盐，极不稳定，遇水分解，佯盐黄色，可用于鉴别。（三）显色反应1.还原试验（1）盐酸-镁粉反应：黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇：橙红～紫红色查耳酮、橙酮、儿茶素：阴性异黄酮：个别阳性，大多阴性花色素，某些查耳酮，橙酮在盐酸作用下即可显色，为排除干扰，需做对照试验。（2）盐酸-锌粉反应：同盐酸-镁粉（3）四氢硼钠反应：二氢黄酮类阳性，专属性较高。2.金属盐类络合反应结构中具有3-羟基，4-酮基；5-羟基，4-酮基；邻二酚羟基时可与金属离子络合产生颜色反应。（1）铝盐：主要用1%三氯化铝乙醇溶液，络合物显黄色并有荧光。（2）铅盐：中性醋酸铅可沉淀具有邻二酚羟基结构的黄酮，碱式醋酸铅可沉淀具有酚羟基结构的黄酮，据此可用于分离。（3）锆盐：具有3-羟基和5-羟基的黄酮均可与2%二氯氧锆溶液反应生成黄色络合物，但3-羟基黄酮产生的络合物稳定性大于5-羟基黄酮，加酸后3-羟基黄酮产生的络合物黄色不褪，而5-羟基黄酮产生的络合物黄色褪去，据此可用于区别两类黄酮。（4）镁盐：样品溶液1滴滴于纸上，喷醋酸镁甲醇溶液，加热，紫外检视。二氢黄酮，二氢黄酮醇：天蓝色荧光异黄酮，黄酮：黄～橙黄～褐色（5）锶盐：具有邻二酚羟基的黄酮可与氯化锶甲醇溶液反应生成绿～棕～黑色沉淀，用于鉴别。（6）铁盐：具有酚羟基的黄酮即可显色。3.硼酸显色反应在无机酸或有机酸存在条件下，5-羟基黄酮或2‘-羟基查耳酮可与硼酸反应生成亮黄色。4.碱性试剂显色反应NH3,Na2CO3等碱性试剂处理点有样品的滤纸，可用于鉴别。（1）二氢黄酮查耳酮（2）黄酮醇遇碱呈黄色，通入空气变棕（3）具有邻二酚羟基或3，4‘-二羟基取代时，在碱液中由黄-深红-绿棕。三.黄酮类化合物的提取与分离（一）粗提物的制备苷元可选择乙醚、乙酸乙酯、氯仿等中强极性溶剂，苷类可选择甲醇、乙醇、丙酮等溶剂提取。（二）对粗提物进行精制1、溶剂萃取法：被分离物质与混入的杂质性质不同，选用不同极性溶剂萃取达到去杂质目的。例如：醇提液用石油醚萃取可除去油脂、蜡、叶绿素；水提液加醇沉淀可去除蛋白、多糖等水溶性杂质。2、碱提取酸沉淀法3、碳粉吸附法适于苷类精制。甲醇提取液加入活性炭至上清液无黄酮反应，吸附了黄酮苷的碳粉依次用沸甲醇、沸水、7%酚-水、15%酚-醇洗，7%酚-水洗下的基本为黄酮苷类。（三）分离依据：极性不同—硅胶、氧化铝分离（极性吸附）酚羟基数目、位置不同—聚酰胺分离（氢键吸附）酸性不同—PH梯度萃取分子量不同—凝胶层析特殊结构—化学分离1、硅胶柱层析：适用于苷元的分离。2、聚酰胺柱层析：适用于分离醌、酚、黄酮。（1）性质：聚酰胺为高聚物，常用的为锦纶-6（己内酰胺聚合而成）和锦纶-66（己二酸与己二胺聚合而成），不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等常用溶剂，对碱稳定，可溶于浓盐酸、冰醋酸、甲酸。（2）分离原理：聚酰胺分子中具有酰胺羰基，可与酚羟基形成氢键，主要依据与被分离物质成氢键能力不同进行分离。（3）洗脱剂：水-乙醇-甲醇-丙酮-氢氧化钠水溶液（或氨水）-甲酰胺-二甲基甲酰胺-尿素水溶液（洗脱能力依次增强）常用洗脱剂为水-乙醇，水可洗下非黄酮体水溶性成分及少数黄酮体苷；10%-30%醇可洗下黄酮苷；50-95%乙醇可洗下黄酮苷元。（4）洗脱规律①叁糖苷>双糖苷>单糖苷>苷元。②母核酚羟基数目越多,洗脱越慢;酚羟基数目相同,易成分子内氢键者吸附弱。③异黄酮>二氢黄酮醇>黄酮>黄酮醇。④芳香核多,共轭程度高，难洗脱。3、葡聚糖凝胶层析常用SephadexG（适用于水溶性成分分离）和SephadexLH-20（可用于亲脂性成分分离）原理：苷类—分子筛；苷元：凝胶非完全惰性，有一定吸附力，这种吸附力来自分子间的氢键。例如：5，7，4‘-羟基黄酮，3，5，7，3’，4‘-黄酮，3，5，7，3’，4‘，5’-羟基黄酮洗脱顺序为5，7，4‘-羟基黄酮>3，5，7，3’，4‘-黄酮>3，5，7，3’，4‘，5’-羟基黄酮4.PH梯度萃取法样品的乙酸乙酯溶液分别用5%碳酸氢钠溶液，5%碳酸钠溶液，0.2%氢氧化钠溶液，4%氢氧化钠溶液萃取，依次得到7，4‘-二羟基黄酮，7或4‘-羟基黄酮，一般酚羟基黄酮，5-羟基黄酮。5.特定功能团分离（1）铅盐法：可分离含邻二酚羟基和不含邻二酚羟基的化合物。（2）硼酸络合法：含邻二酚羟基的化合物可与硼酸络合生成可溶于水的产物，据此可用于分离。四.黄酮类化合物的鉴定与结构测定（一）层析在黄酮类鉴定中的应用1.纸层析苷元：分配层析。流动相：BAW系统。苷：双向纸层析。第一向：醇性溶剂展开，例如BAW系统，化合物极性大，吸附强。第二向：水类溶剂展开，例如2-6%醋酸水，化合物极性大，吸附弱。Rf与结构的关系：（1）水类溶剂展开时，平面型分子（黄酮、黄酮醇、查耳酮）几乎停留原点不动，非平面型分子（二氢黄酮、二氢查耳酮）Rf较大。（2）醇性溶剂展开时，同一类型苷元，羟基越多，Rf越小。（3）醇性溶剂展开时，羟基被甲氧基取代，Rf增大。（4）醇性溶剂展开时，羟基糖苷化，极性增大，Rf下降。（2）（3）（4）用酸水展开时，上述顺序颠倒。2.TLC：主要指吸附薄层，常用硅胶TLC，聚酰胺TLC。硅胶TLC：鉴定弱极性化合物。聚酰胺TLC：分离大多数黄酮及苷类，适用范围广，分离效果好。（二）紫外光谱在黄酮类结构鉴定中的应用苯甲酰基桂皮酰基主要包含A环的苯甲酰基和主要包含B环的桂皮酰基组成了黄酮类化合物的交叉共轭体系，使黄酮类主要有两个紫外吸收带，带Ⅰ（300-400nm）--由桂皮酰基系统引起，主要反应B环取代情况；带Ⅱ（220-280nm）--由苯甲酰基系统引起，主要反应A环取代情况。通常测定样品在甲醇溶液中的紫外光谱后测定加入诊断试剂后的紫外光谱，以了解样品的羟基取代情况，常用诊断试剂有：甲醇钠、醋酸钠、醋酸钠/硼酸、三氯化铝及三氯化铝/盐酸。1.甲醇溶液中的紫外光谱（1）黄酮、黄酮醇：在200-400nm之间出现两个主要吸收峰，二者峰形相似，但带Ⅰ位置不同，可据此进行分类。在黄酮及黄酮醇母核上，如7-及4‘位引入羟基、甲氧基等供电基，将促进结构重排，引起相应吸收带红移，通常，整个母核上氧取代程度越高，带Ⅰ越向长波方向位移。带Ⅱ的峰位主要受A-环氧取代程度的影响，B-环的取代基对其峰位影响甚微，但可影响它的形状。当B环有3‘，4‘-二氧取代时，带Ⅱ将为双峰。（2）查耳酮及橙酮类：共同特征是带Ⅰ很强，为主峰；带Ⅱ较弱，为次强峰。查耳酮中，带Ⅱ位于220～270nm，带Ⅰ位于340～390nm；橙酮中，常显现3～4个吸收峰，但主要吸收峰一般位于370～430nm。（3）异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇这三类化合物中，除有由A-环苯甲酰系统引起的带Ⅱ吸收外，因B环不与吡喃酮环上的羰基共轭（或共轭很弱），故带Ⅰ很弱。2.加入诊断试剂后引起的位移及在结构测定中的意义（1）甲醇钠：是一种强碱，使黄酮母核上的所有羟基产生某种程度的离子化，对黄酮及黄酮醇紫外光谱的影响用来检查游离的3及4‘-羟基。如加入甲醇钠后带Ⅰ红移40～60nm，强度不降，示有4’-羟基；红移50～60nm，强度下降，示有3-羟基，但无4‘-羟基；若吸收谱随时间延长而衰退，示有对碱敏感的取代图式。（2）醋酸钠：市售醋酸钠因含微量醋酸，碱性较弱，只能使黄酮母核上酸性较强的7-羟基离解，并影响峰带红移。如加入醋酸钠（未熔融）后带Ⅱ红移5～20nm，示有7-羟基。（3）醋酸钠/硼酸：在醋酸钠的碱性存在下，硼酸可与分子中的邻二酚羟基络合，引起相应吸收带红移。醋酸钠/硼酸谱带Ⅰ红移12～30nm，示B环有邻二酚羟基；带Ⅱ红移5～10nm，示A环有邻二酚羟基。（4）三氯化铝/盐酸：分子中有邻二酚羟基、3-羟基-4-酮基或5-羟基-4-酮基时，可与三氯化铝络合，引起相应吸收带红移；邻二酚羟基与三氯化铝形成的络合物很不稳定，加入少量酸水即可分解。若三氯化铝/盐酸谱=三氯化铝谱，示结构中无邻二酚羟基；若三氯化铝/盐酸谱≠三氯化铝谱，示结构中可能有邻二酚羟基，带Ⅰ紫移30～40nm，示B环有邻二酚羟基，紫移50～65nm，示A、B环均可能有邻二酚羟基；三氯化铝/盐酸谱=甲醇谱，示无3或5羟基。三氯化铝/盐酸谱较甲醇谱带Ⅰ红移35～55nm，示只有5-羟基，红移Ⅰ红移60nm，示只有3-羟基，红移50～60nm，示可能同时有3及5羟基。（三）黄酮类化合物的1HNMR谱特征：C环质子信号可用于判断母核结构，二氢黄酮类化合物2，3位之间为单键，质子信号处于较高场（化学位移值小）；苯环质子如处于邻位，偶合常数较大，为9.0Hz左右，如处于间位，偶合常数较小，为2.5Hz左右。1、A环质子（1）5，7-二羟基取代：H-6和H-8分别作为二重峰(d)出现，J=2.5Hz，δ5.70～6.90ppm（2）7-羟基取代：H-5，二重峰(d)，J=9.0Hz，δ8.0ppm左右；H-6，双二重峰(dd)，J=9.0，2.5Hz，δ6.40～7.10ppmH-8，二重峰(d)，J=2.5Hz，δ6.30～7.00ppm2、B环质子（1）4’-氧取代：H-3’，H-5’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ6.50～7.10ppmH-2’，H-6’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ6.50～7.10ppm（2）3’，4’-二氧取代：H-5’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ6.70～7.10ppmH-2’，二重峰(d)，J=2.5Hz，δ7.20～7.90ppmH-6’，双二重峰(dd)，J=2.5，8.5Hz，δ7.20～7.90ppm3、C环质子（1）黄酮类：H-3，尖锐单峰(s)，δ6.30ppm（2）二氢黄酮C环质子：H-2，双二重峰(dd)，J=5.0，11.0Hz，δ5.20ppmH-3，两组双二重峰，偶合常数分别为5.0，17.0Hz和11.0，17.0Hz，中心位于δ2.80ppm。二氢黄酮醇C环质子：H-2，二重峰(d)，J=11.0Hz，δ4.90ppmH-3，二重峰(d)，J=11.0Hz，δ4.30ppm（3）异黄酮类：H-2，单峰（s），δ7.60～7.80ppm（4）查耳酮及橙酮类：查耳酮中，H-α和H-β：δ6.70～7.40ppm（H-α）和δ7.30～7.70ppm（H-β），J=17Hz。4、糖上的质子：糖的端基氢较其它糖区质子位于较低磁场区。（四）黄酮类化合物的13C-NMR谱特征1、黄酮类化合物的骨架类型的判断类型C-2C-3C=O黄酮类黄酮醇类异黄酮类二氢黄酮类二氢黄酮醇类160.5～163.2（s）147.9（s）149.8～155.4（d)75.0～80.3（d）82.7（d）104.7～111.8（d)136.0（s）122.3～125.9（s）42.8～44.6（t）71.2（d）174.5～184.0188.0～197.0(s）2、黄酮类化合物取代图式的确定（1）取代基位移的影响：黄酮母核上引入羟基或甲氧基取代时，将使α碳信号大幅度向低场位移，邻、对位向高场位移，间位也向低场位移，但幅度较小；通常，A环上引入取代基，位移效应只影响A环，B环上引入取代基，位移效应只影响B环。3、黄酮类化合物O-糖苷中糖的连接位置（1）糖的苷化位移及端基碳的信号：酚性苷中，糖上端基碳的苷化位移约为+4.0～+6.0。（2）苷元的苷化位移：苷元糖苷化后Ispo-碳原子向高场位移，其邻位及对位碳原子则向低场位移，且对位碳原子的位移幅度大且恒定。（五）质谱在黄酮类结构测定中的应用途径Ⅰ途径Ⅱ思考题：1、黄酮类化合物的结构类型有哪些？分类依据是什么？2、黄酮类化合物的主要鉴别反应有哪些？3、聚酰胺层析法分离黄酮类化合物的原理是什么？常用洗脱剂、洗脱规律是什么？4、黄酮类化合物核磁共振氢谱特征有哪些？5、怎样应用紫外光谱法鉴定黄酮类化合物？6、黄酮类化合物的质谱裂解规律有哪些？第六章萜类和挥发油目的要求：1．掌握萜的定义、主要分类方法，了解萜的生源途径。2．掌握卓酚酮、环烯醚萜苷、薁类的结构特点和主要性质。3．掌握萜类化合物的理化性质及提取分离方法。4．了解萜类化合物的检识与结构鉴定方法。5．掌握挥发油的定义、通性、化学组成及提取分离方法6．了解挥发油成分的鉴定方法。教学时数：4学时。教学重点和难点：一、萜的定义和分类定义：凡是由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合（C5H8）n通式的衍生物均称为萜类化合物，其烃类化合物常称之为萜烯。特点：（1）开链萜烯具有（C5H8）n通式，碳原子数一般为5的倍数，而氢的比例多数不是8的倍数。（2）绝大多数萜类化合物为含氧衍生物，包括醇、醚、酮、酸、酯、内酯、亚甲二氧基等含氧基团。（3）有的萜类化合物以苷的形式存在，如环烯醚萜苷类成分；有的萜类化合物分子中含有氮原子，称为萜类生物碱，如乌头碱。3．分布：萜类化合物在自然界分布十分广泛，种类繁多，是各类天然物质中最多的一类成分。据统计，1970年有萜类化合物10000余种，至1991年已超过22000种。4．生物活性：萜类化合物的生物活性也十分重要。如穿心莲；青蒿，龙胆，紫杉，人参，柴胡等。5．分类：（1）萜类化合物主要还是沿用经验异戊二烯法则分类，即按照异戊二烯的数目进行分类。（2）同时根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少，进一步分为：链萜、单环萜、双环萜、三环萜、四环萜等。（3）萜类多是含氧衍生物，所以萜类化合物又可分为醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜类。二、萜类的生源途径1．经验异戊二烯法则：天然界中萜类化合物的结构研究发现，绝大多数萜类物质可以看作是由异戊二烯首尾相连形成的聚合体。1887年Wallach提出：自然界存在的萜类化合物是由异戊二烯衍生而成首尾相连的聚合体及其衍生物。这就是日后长期沿用的经验异戊二烯法则。2．生源异戊二烯法则：后来很多学者对萜类化学深入研究的结果表明，很难在植物界发现游离的异戊二烯存在，而且有些萜类化合物液无法划分出异戊二烯的基本单元。于是德国学者Ruzicka于1938年提出了生源异戊二烯法则。生源异戊二烯法则的基本理论是：萜类化合物的形成起源于生物代谢的最基本的物质葡萄糖；葡萄糖在酶的作用下产生乙酸，三分子的乙酸经生物合成产生甲戊二羟酸（MVA），甲戊二羟酸被认为是萜类形成的真正的基本单元；甲戊二羟酸经高能的三磷酸腺苷（ATP）作用生成甲戊二羟酸焦磷酸酯，再经脱羧、脱水形成焦磷酸异戊烯酯，焦磷酸异戊烯酯可互变异构化为焦磷酸、-二甲基丙烯酯，这两个化合物被认为是萜类成分在生物体内形成的真正前体，即生物体内的“活性异戊二烯法则”物质。根据生源异戊二烯法则，各类萜类化合物的生物合成途径如下：三、萜类的结构类型及重要代表物（一）单萜单萜类是由2个异戊二烯单位构成、含10个碳原子的化合物及其衍生物，典型单萜的分子式为C10H16，有3个不饱和度。可形成链状单萜、单环单萜、双环单萜等结构。分布：广泛分布于高等植物的腺体、油室和树脂道等分泌组织中，是植物挥发油的主要组成成分，在昆虫激素及海洋生物中也有存在。1．链状单萜香叶醇：抗菌2．环状单萜薄荷酮：平喘、止咳、抗菌龙脑（俗：冰片）：发汗、兴奋、镇静、驱虫3.卓酚酮卓酚酮类化合物是一类变形的单萜，它们的碳架不符合异戊二烯法则，具有如下的特性：卓酚酮具有芳香化合物性质，具有酚的通性，也显酸性，其酸性介于酚类和羧酸之间，即酚卓酚酮羧酸。分子中的酚羟基易于甲基化，但不易酰化。分子中的羰基类似于羧酸中的羰基的性质，但不能和一般的羰基试剂反应。IR：羰基（1600-1650cm-1）、羟基（3100-3200cm-1）较一般的化合物中的羰基略有区别。能于多种金属离子形成络和物结晶体，并显示不同颜色，以资区别。如铜络和物为绿色结晶，铁络和物为赤红色结晶分布：真菌的代谢产物；柏科的心材。