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天然药物化学笔记

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天然药物化学笔记_第1页
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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→Et2O→EtOAc→EtOH →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,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(HR-MS)法4、计算不饱和度 U=Ⅳ-Ⅰ/2 + Ⅲ/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存在以及有无内酯、内酰胺结构)Ⅰ为一价原子(如H、D、X)Ⅲ为三价原子(如 N、P)Ⅳ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 200~400nm 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 µg)红外光谱波数 600~4000cm -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 µg)氢核磁共振(1H-NMR)谱:化学位移范围:在 0~20 ppm三大要素:化学位移(δH)、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 0~250 ppm要素:化学位移(δC) 灵敏度较低,样品用量较多(5-20 mg),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 µg)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3300~3000 弱吸收 烯氢、芳氢、C=N ;强吸收 O-H、N-H3000~2700 饱和 C-H2400~2100 不饱和三键1900~1650 C=O 及其衍生物1680~1500 C=C 及芳香核骨架震动、C=N 等1500~1300 饱和 C-H 面内弯曲振动1000~650 不饱和 C-H 面外弯曲振动氢核磁共振光谱化学位移 δ(以四甲基硅烷 TMS 为内标物, 一般 δ1-10ppm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 δ 1~2 sp2 δ 6~8一般来说 δ 烯氢 >δ 炔氢 >δ 烷氢偕偶 J=16Hz 左右邻偶 J=6~8Hz远程偶合 J=1~3HzJ 邻 = 6~10HzJ 间 = 0~3Hz芳环J 对 = 0~1HzJ 顺 = 7~11 Hz环己烷Jaa 10~13Hz ( θ=180°)Jae 2~5Hz ( θ=60°)Jee 2~5Hz ( θ=60°)偶合常数 J双键J 反 = 12~18 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 α,反式为 βHaworth 式:C1-OH 与 C5(或 C4) ,同侧为 β,异侧为 α葡萄糖 Glc glucose 半乳糖 Gal galactose 甘露糖 Man mannose 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 α-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 OHºì¾°ÌìÜÕCH2OHOglc7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 α、β 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 β 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:⑴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)⑵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叠位置,形成水解中间体可使张力减小,故有利于水解)⑶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)⑷吡喃糖苷中:①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 ②C5 上有-COOH 取代时,最难水解(因诱导使苷原子电子密度降低)⑸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⑹N-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)⑺芳香属苷较脂肪属苷易水解如:酚苷 > 萜苷、甾苷(因苷元部分有供电结构,而脂肪属苷元无供电结构)⑻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 β-六碳醛糖苷键纤维素酶 β-D-葡萄糖苷键麦芽糖酶 α-D-葡萄糖苷键转化糖酶 β-果糖苷键蜗牛酶 β-苷键△ 乙酰解反应常用试剂 醋酐 + 酸【H 2SO4、HClO4、CF3COOH 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 ⑴苷键邻位有电负性强的基团(如环氧基)可使反应变慢。

⑵β-苷键的葡萄糖双糖的反应速率:(乙酰解易难程度)(1→6)>>(1→4)>>(1→3)>> (1→2)用途 ⑴酰化可以保护苷元上的-OH,使苷。

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