天然化学产物讲解.docx

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天然化学产物讲解

A天然产物化学是运用现代科学的理论与方法研究天然产物中化学成分的一门学科。

B研究天然产物的一般方法和程序：

①天然药物有效成分的提取

②天然药物有效成分的分离和纯化

③天然药物有效成分的分子结构鉴定

④天然产物有效成分毒理学、药效学评价

C提取分离方法

一、提取方法

（1）溶剂提取法

1、理想溶剂：

有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与有效成分不起化学反应；安全、成本低；

2、常用溶剂;水

亲水性有机溶剂：

甲醇、乙醇、丙酮

亲脂性有机溶剂：

石油醚、饱和烷烃

Ps.若要提取不同极性的成分，可选择极性递增的溶剂依次提取。

3、提取方法：

浸渍法，渗漉法，煎煮法，回流提取法

（2）水蒸气蒸馏法：

适用于具挥发性，可随水蒸汽蒸馏而不被破坏的成分

（3）升华法

（4）超临界流体提取法：

利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进行提取。

Ps.流体：

与液体相近的密度和溶解度；与气体相近的粘度和扩散系数

二、分离方法

（1）传统分离方法

1、根据溶解度：

结晶与重结晶；改变混合溶剂极性；改变溶液pH值；加入沉淀试剂

2、分馏法3、透析法4、盐析法5、吸附法等

（二）色谱分离方法：

利用混合物中各组分之间的理化性质差别，在流动相与固定相两相中具有不同的分配系数而被分离

Ps.分离的基础是组分的向前差速迁移。

D结构研究方法

1、纯度鉴定

物理常数：

mp，[α]D

TLC（PC）：

三种展开系统均为单一斑点

GC，HPLC

2、结构研究的主要程序

1.初步推断化合物类型（测定物理常数，进行鉴别反应，文献调研）

2.测定分子式（元素分析，分子量测定）

3.结构分析（UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS）

4.结构验证（综合分析，化学沟通）

5.确定分子主体结构（CD、ORD、2D-NMR、X-射线衍射）

E.端基差向异构体

单糖成环后形成一个新的手性碳原子称为端基碳（原来的羰基碳），形成的一对异构体称为端基差向异构体，有α和β两种构型。

α和β并不是对映体，其表示的仅是端基碳的相对构型。

判定α和β方法：

（1）Fisher投影式：

以距C=O最远的手性C-OH与端基C-OH的关系判断。

同侧为α型，异侧为β型

（2）Haworth式：

看C1-OH和C5（六碳吡喃糖）或C4（五碳呋喃糖）上大取代基的关系。

同侧为β型；异侧为α型。

F苷键的裂解（重点：

了解苷键的裂解方法，掌握裂解特点和规律）

1、酸催化裂解

1.原则：

苷原子碱性越强越易水解断裂.

中间体越稳定越易水解断裂.

2.裂解规律；①氮苷〉氧苷〉硫苷〉碳苷

水解由易到难，碱性强易水解

②去氧糖〉羟基糖〉氨基糖，水解由易到难

（氨基、羟基等与苷原子竞争质子化）

③呋喃糖苷较吡喃糖苷易水解

（呋喃表面取代基拥挤）

④ 酮糖较醛糖易水解

（呋喃糖苷接大基团）

⑤五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖>糖醛酸（C5-R位阻）

⑥芳香苷〉脂肪苷

（芳环有供电作用）

⑦苷的氮原子在酰胺或嘧啶环上时难水解

（氮的碱性大大减弱）

⑧苷元为小基团者，苷键横键比竖键易于水解（横键上原子易于质子化）

苷元为大基团者，苷键竖键比横键易于水解（苷的不稳定性促进水解）

3、碱催化裂解

主要水解酯苷键

酚苷、有羰基共轭的烯醇苷、苷键β位有负性取代基时，苷键遇碱易水解。

对于酚苷和酯苷，当糖的C2-OH与苷键反式时较顺式易水解。

可判断苷键的构型

4、酶催化裂解

特点：

条件温和，选择性高

可保持苷元结构不变

可得到次级苷或低聚糖，从而判断

苷元和糖及糖和糖之间的连接关系

可用以判断苷键构型

五、  过碘酸裂解（Smith裂解）

适用于苷元不稳定苷和难水解的碳苷；但不适于苷元上也有邻二醇羟基和易被氧化的基团的苷类；

碳苷很难水裂解，但Smith裂解可得多一个醛基的苷元。

（有一道例题）

G糖链结构鉴定

一、纯度鉴别

多糖为高分子化合物，其纯度不能用小分子化合物的标准判断，即使是一种多糖纯品，其微观也并不均一。

1、超离心法

2、高压电泳法：

中性多糖形成硼酸络合物

3、凝胶柱色谱法

4、旋光测定法：

用不同浓度乙醇沉淀，比较沉淀的比旋度

5、其他方法

Ps.通常要确定一种多糖的均一性，至少要有两种以上的方法

二..苷键的鉴别（立体构型）

1、NMR法

2、酶水解法

3、分子旋光差法（Klyne法）

分子旋光=（旋光度×分子量）/100

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，数值上相接近的便是与之有相同苷键的一个。

4、红外法

三．分离（简答题，六个方法）

（一）季铵盐沉淀法：

季铵盐及其氢氧化物可与酸性糖形成不溶性沉淀，可用于酸性糖的分离；通常不与中性糖沉淀，当溶液pH增加或加入硼砂缓冲液使糖的酸性增加时也可用于中性糖的分离；通过控制盐浓度可分离各种不同的酸性多糖

（二）分级沉淀法：

随着聚合度的增加，多糖的醇（丙酮）溶性降低；使醇（丙酮）浓度梯度增加，收集不同浓度下的沉淀；适用于溶解度差别大的糖。

（三）离子交换色谱法：

阴离子交换纤维素特别适用于分离酸性、中性多糖和粘多糖；多糖分子中酸性基团多则吸附力大；对于线状分子，分子量大的易吸附；直链的较分枝的易吸附

（四）纤维素柱色谱法：

既有吸附性质又有分配性质；以递减浓度的稀醇逐步洗脱；水溶性大的先出柱

（五）制备性区域电泳：

分子大小、形状及所负电荷不同的多糖在电场作用下迁移速率不同

（六）凝胶柱色谱法：

按多糖分子大小和形状不同分离；各溶质随分子量由大到小依次流出；分离多糖时，先用小孔隙的凝胶脱去小分子化合物，再用大孔隙的凝胶进行分离

不适用于粘多糖

H.生物碱的定义

含负氧化态氮原子；

存在于生物有机体中的环状化合物。

I.沉淀反应（鉴别）

用途：

鉴别——试管、TLC或PPC显色剂；

提取分离——检查是否提取完全。

1.沉淀试剂

金属盐类：

碘-碘化钾（Wagner）KI-I2棕褐色沉淀

碘化铋钾（Dragendoff）BiI3×KI红棕色沉淀

碘化汞钾（Mayer试剂）HgI2×2KI类白色沉淀

氯化金（3%）（Suricchloride）HAuCl4黄色晶形沉淀

酸类：

硅钨酸（Bertrand试剂）SiO2×12WO3乳白色

酚酸类：

苦味酸（Hager试剂）黄色

复盐：

雷氏铵盐硫氰酸铬铵试剂

生成难溶性复盐紫红色

2.沉淀反应条件

（1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；

（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）

（2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量>50%；

（当醇含量>50%时可使沉淀溶解）

（3）沉淀试剂不易加入过量。

3.结果判断

（1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；

（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同）

（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则

阳性结果——不能判定Alk的存在

阴性结果可判断无Alk存在

J.影响生物碱碱性强弱的因素（6个）

（1）杂化方式：

（2）诱导效应：

连接供电基团则使碱性增强；氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。

（3）诱导—场效应：

碱性降低

（4）共轭效应;氮原子孤电子对处于p~p共轭体系时，碱性减弱。

（5）空间效应

（6）分子内氢键;若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。

供电---碱性变大

共轭，诱导效应----碱性变小

空间效应与诱导效应共存时，前者居主导地位；

诱导效应与共轭效应共存时，后者影响较大。

K.提取分离

1、提取

1.酸水提取法

（离子交换树脂法、沉淀法）

2.醇类溶剂提取法

3.与水不相混溶的有机溶剂提取法

后面加的：

1.酸水提取法：

冷提法（渗漉法、冷浸法）

酸性水—（0.5%~1%）H2SO4、HCl、HOAc等

L黄酮类化合物显色反应

黄酮类化合物的颜色反应与分子中的Ar-OH和γ–吡喃环相关。

（一）还原试验

1、盐酸-镁粉（或锌粉）反应

方法：

查耳酮、橙酮、儿茶素、异黄酮（少数例外）类则无此显色反应。

2、四氢硼钠（钾）反应：

NaBH4是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种还原剂（红~紫色）；

其它黄酮类不发生颜色变化。

（二）金属盐类试剂的络合反应

1、铝盐

试剂：

1%AlCl3或Al（NO）3溶液

络合物多为黄色（415nm），并有荧光

4΄-羟基黄酮醇或7,4΄-二羟基黄酮醇可显示天蓝色荧光

2、铅盐

试剂：

1%醋酸铅及碱式醋酸铅溶液

可生成黄~红色沉淀，沉淀色泽与羟基数目、位置有关

醋酸铅只能与分子中具有A、B、C三种结构的化合物生成沉淀

碱式醋酸铅则可与一般酚类化合物生成沉淀

3、锆盐

试剂：

2%ZrOCl2/MeOH溶液

要求：

黄酮类化合物分子中具有游离的

3-或5-OH

生成黄色的锆络合物

3-羟基,4-羰基络合物的稳定性大于5-羟

基,4-羰基络合物（仅二氢黄酮醇除外）

锆-枸橼酸反应：

4、镁盐

试剂:

（CH3COO）2Mg/MeOH溶液

（常用做显色剂）

二氢黄酮、二氢黄酮醇类可显天蓝色荧光

黄酮、黄酮醇、异黄酮等则显黄色荧光

可用于鉴别二氢黄酮、二氢黄酮醇

5、氯化锶

试剂：

SrCl2/MeOH溶液（氨性甲醇环境）

要求：

具有邻二酚羟基的黄酮类化合物

生成绿~棕色甚至黑色沉淀

（三）硼酸显色反应

结构要求：

（四）碱性试剂显色反应

1、二氢黄酮类易在碱液中开环，转变成相应的异构体（查耳酮类），显橙~黄色

2、黄酮醇类

可与其它黄酮类区别

3、黄酮类化合物分子中具有邻二酚羟基取代或3,4΄-二羟基取代时，在碱中易氧化。

M提取分离

一、提取

（一）溶剂萃取法

（二）碱提酸沉法

（三）炭粉吸附法

二、分离

（一）柱色谱法

（二）梯度pH萃取法

（三）根据官能团分离

碱提酸沉法

依据：

黄酮类化合物多具有Ar-OH，显示弱酸性

注意事项：

碱液浓度不宜过高（以免破坏黄酮母核）

酸化时酸性也不能太强（生成盐）

碱水常用石灰水、Na2CO3、稀NaOH等

（1）其中，石灰水使用较多，可使很多酸性的水溶性杂质生成钙盐沉淀，用于精制纯化；

（2）石灰水的浸出效果不如NaOH，且有些黄酮类化合物能与钙结合生成不溶性沉淀；

（3）稀NaOH浸出能力强，但是所得杂质多

吸附法吸附规律：

吸附规律：

（1）酚羟基数目越多则吸附越强

2）酚羟基易于形成分子内氢键则吸附力减弱

（3）酚羟基数目相同时

具有对位（或间位）羟基黄酮>邻位羟基黄酮

（4）分子内共轭双键越多，则吸附力越强；

查耳酮>二氢黄酮；黄酮>二氢黄酮

（5）对于不同类型黄酮类化合物，吸附力强弱：

黄酮醇>黄酮>二氢黄酮醇>异黄酮

（6）苷元相同时

苷元>单糖苷>双糖苷>叁糖苷

（7）与溶剂介质有关

溶剂与聚酰胺或黄酮形成氢键的能力越强，则聚酰胺对黄酮类的吸附力越弱

UV光谱

加入位移试剂，根据光谱变化，可以推测酚羟基等取代基的位置和数目。

以黄酮、黄酮醇为例。

甲醇钠可推测有无4’—OH或3’—OH，乙醇钠可推测7—OH，乙醇钠—硼酸可确定有无邻二酚羟基，三氯化铝加盐酸光谱与甲醇光谱对比可确定有无5—OH或3—OH等。

此外，邻二酚羟基还可以通过氯化锶反应加以区别，3—OH或5—OH可借助锆—枸椽酸反应进行区别。

第六章

1.挥发油属于哪一类？

单萜、倍半萜

2.薄荷醇属于哪类？

单环单萜

3.青蒿素属于哪类？

单环倍半萜

4.分离—硝酸银色谱法？

分离的方法：

1.结晶法2.柱色谱法：

（1）吸附柱色谱法（）硝酸银色谱法

硝酸银色谱法：

依据：

化合物中双键与AgNO3形成络合物；

应用：

分离具有不同双键的化合物；

分离顺反异构体。

吸附规律：

双键>叁键；

双键越多，吸附力越强；

末端双键>顺式>反式；

环外双键>环内双键。

第七章

强心苷类定义、结构和分类：

3．强心苷的提取分离

提取

溶剂法（相似者相溶原则）：

原生苷甲醇、乙醇

次生苷乙醚、氯仿、氯仿-甲醇混合溶剂

常用提取溶剂:

甲醇、70%乙醇（提取效率高；能使酶破坏失活）

分离

两相溶剂萃取法：

依分配系数差异（K）

逆流分流法：

依分配系数差异（K）

液滴逆流分溶法（DCCC）:

依分配系数差异（K）

色谱分离法：

对亲脂性苷（单糖苷、次生苷、苷元）：

吸附原理

对弱亲脂性苷（原生苷）：

分配原理

甾体皂苷的分类：

糖苷的定义：

又称配糖体，是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等与另一类非糖物质通过糖的端基碳原子（糖的半缩醛或半缩酮羟基）连接而成的化合物。

第八章

醌类化学性质：

酸性：

1.酸性

Ar-OH的存在——显酸性——用于碱提酸沉

分子中Ar-OH的数目、位置不同则酸性强弱有差异

举例：

以游离蒽醌类衍生物为例，酸性强弱将按下列顺序排列：

含-COOH>2个以上β-OH>1个β-OH>2个α-OH>1个α-OH

5%NaHCO35%Na2CO31%NaOH5%NaOH

————————可用于提取分离——————————

区别苯醌、萘醌和蒽醌：

由于蒽醌苷类水溶性较强，分离精制较困难，故现多用柱色谱进行分离。

柱层析载体常用有：

硅胶、聚酰胺、葡萄糖凝胶、纤维素等

分离前，多进行预处理——除部分杂质。

预处理方法：

1.铅盐法2.溶剂法

第九章

香豆素定义

香豆素母核为苯并α-吡喃酮。

环上常有取代基

分类：

㈠简单香豆素类

只有苯环上有取代基的香豆素。

㈡呋喃香豆素类（furocoumarins）

（线型和角型）

香豆素核上的异戊烯基常与邻位酚羟基（7-羟基）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。

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

㈢吡喃香豆素类（pyranocoumarins）

（线型和角型）

香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-α-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。

这一类天然产物并不多见。

少数为5,6-吡喃骈香豆素

㈣其他香豆素类

指α-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

木脂素（lignans）定义：

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。