课程名称： 天然药物化学
教师所属教学院部：生物工程 教师姓名：马丹
一、 教材、参考书及网络教学资源
1. 教材：《天然药物化学》，裴月湖编著，人民卫生出版社2016年第7版
2. 参考书：《天然药物化学》，吴立军编著，人民卫生出版社2011年第5版
二、重点难点章节及重点难点基本内容
第一章 绪论
（一）基本概念
天然药物化学定义：天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。
天然药物化学研究内容：其研究内容包括各类天然药物的化学成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定等。此外，还将涉及主要类型化学成分的生物合成途径等途径。
有效成分、活性成分、有效部位三个概念的区别。
（二）提取分离方法
1、正相色谱：通常，分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物时，固定相多采用强极性溶剂，如水、缓冲溶液等，流动相则用氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂，称之为正相色谱
2、反相分配色谱：分离脂溶性化合物，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等时，则两相可以颠倒，固定相可用液状石蜡，而流动相则用水或甲醇等强极性溶剂，故称之为反相分配色谱
3、物理吸附定义：物理吸附也叫表面吸附，是因构成溶液的分子（含溶质及溶剂）与吸附剂表面分子的分子间力的相互作用所引起。如硅胶、氧化铝、活性炭的吸附
特点：无选择性、吸附解析可逆、可快速进行，故用的最广
4、化学吸附定义：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，或生物碱被酸性硅胶吸附等，因为具有选择性、吸附十分牢固、有时甚至不可逆、故用的较少。
5、半化学吸附：介于物理吸附与化学吸附之间
6、聚酰胺吸附色谱法
（1）聚酰胺吸附属于氢键吸附
（2）适用范围：极性物质与非极性物质均可适用，特别适合于酚类、醌类、黄酮类，对其吸附是可逆的（鞣质例外），分离效果好，此外，对生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等化合物也有广泛用途。因为对鞣质吸附特强，近乎不可逆，故用于植物粗提取物的脱鞣处理特别适宜
（3）原理：一般认为是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、脂肪羧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。
（4）规律：在含水溶剂中（1）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强（2）易形成分子内氢键者其在聚酰胺上的吸附即相应减弱（3）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强，反之，则减弱。
（5）各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力顺序：
水<甲醇<丙酮<氢氧化钠水溶液<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素水溶液
7.根据物质分子大小差别进行分离
凝胶种类：（1）葡聚糖凝胶（Sephadex G） （2）羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20）
以Sephadex G-25为例，G为凝胶（Gel），后附数字=吸水量*10，故G-25示该葡聚糖凝胶吸水量为2.5ml/g
二者区别：Sephadex G型只适用于在水中应用，Sephadex LH-20分子中—OH总数虽无改变，但碳原子所占比例相对增加了，因此Sephadex LH-20不仅可在水中应用，也可在极性有机溶剂或它们与水组成的混合溶剂中膨润使用。Sephadex LH-20除保留有Sephadex G-25原有的分子筛特性，可按分子量大小分离物质外，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效果，适用于不同类型有机物的分离。
8、离子交换法分离物质的原理：离子交换法系以离子交换树脂作为固定相，用水或含水溶剂装柱。当流动相流过交换柱时，溶液中的中性分子及不与离子交换树脂交换基团发生交换的化合物将通过柱子从柱底流出，而具有可交换的离子则与树脂上的交换基团进行离子交换并被吸附到柱上，随后改变条件，并用适当溶剂从柱上洗脱下来，即可实现物质分离。
离子交换树脂根据交换基团的不同分为：
阳离子交换树脂 强酸性（—SO3-H+）
弱酸性（—COO-H+）
阴离子交换树脂 强碱性（—N+（CH3）3Cl-）
弱碱性（—NH2， NH， N）
第二章 糖和苷
苷类定义：苷类亦称苷或配糖体，是由糖或糖的衍生物，如氨基酸、糖醛酸等与另一非糖物质（称为苷元或配基）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。
一、 单糖的立体化学
1.单糖结构式的三种表示方法：（1）Fischer投影式 （2）Haworth投影式 （3）优势构象式
2.绝对构型：
相对构型：
3.端基碳：单糖成环后形成了一个新的手性碳原子（不对称碳原子），该碳原子称为端基碳，形成的一对异构体称为端基差向异构体。
4.会判断S/R D/L α/β见P62
二、糖和苷的分类
（一）单糖类
1.氨基糖：当单糖上一个或几个醇羟基被氨基置换后，则该糖称为氨基糖
2.去氧糖：单糖分子中的一个或几个羟基被氢原子取代的糖称为去氧糖
3.糖醛酸：单糖中的伯羟基被氧化成羧基的化合物称糖醛酸
(二)低聚糖类
1.低聚糖：由2~9个单糖通过苷键结合而成的直链或支链聚糖称为低聚糖
2.根据是否含有游离的醛基或酮基又可将其分为还原糖和非还原糖。
（1）还原糖：具有游离醛基或酮基的糖称为还原糖
（2）非还原糖：如果两个单糖都以半缩醛或半缩酮上的羟基通过脱水缩合而成的聚糖就没有还原性，称为非还原糖
（三）苷类
根据苷在生物体内是原生的还是次生的可将苷分为原生苷和次生苷
根据苷中含有的单糖基的个数可将苷分为单糖苷、双糖苷、叁糖苷。
根据苷元上与糖连接位置的数目可将苷分为单糖链苷、双糖链苷。
根据苷元化学结构的类型可将苷分为黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷、生物碱苷、三萜苷等。
根据苷键原子可将苷分为氧苷、氮苷、硫苷、碳苷。
1.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。
2.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或酰苷。
3.硫苷：通过苷元上的巯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硫苷。
4.氮苷：通过苷元上的胺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氮苷。
5.碳苷：通过苷元碳上的氢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碳苷。
三、糖的化学性质
1氧化反应
过碘酸氧化作用机理：过碘酸与邻二醇羟基形成五元环状酯的中间体，然后再将醇羟基氧化成羰基。
酸性或中性条件下，对顺式邻二醇羟基的氧化比反式的快
碱性条件下，对顺式和反式的反应速度相同
2糖醛形成反应（呈紫色环）
五碳醛糖——糠醛，
甲基五碳醛糖——5-甲基糠醛，
六碳醛糖——5-羟甲基糠醛，
六碳糖醛酸——5-羧基糠醛
Molish反应的试剂：浓硫酸和α-萘酚
3与硼酸的络合反应
（1）针对具有邻二羟基的化合物
（2）对于糖及其苷类化合物其络合能力：呋喃糖苷>单糖>吡喃糖苷
五碳醛糖>六碳醛糖（形成呋喃环的位阻较大）
（3）多羟基类化合物与硼酸络合后，使原来的中性变为酸性，可采用中和滴定法进行含量测定
（4）由于羟基所处的位置及空间结构不同，与硼酸形成配合物的能力就不同，故可以通过离子交换、硅胶、电泳等色谱方法进行分离鉴定。糖自动分析仪对糖的检测其原理就是制成硼酸配合物后进行离子交换色谱分离。
四、苷键的裂解
分类：酸催化水解、碱催化水解、乙酰解、酶解、过碘酸裂解
第三章 苯丙素类
定义：天然成分中有一类苯环与三个直链碳连在一起为单元（C6—C3）构成的化合物，统称为苯丙素类。
分类：苯丙酸类、香豆素、木脂素
一、 香豆素类
1. 定义：香豆素类化合物是邻羟基桂皮酸内酯类成分的总称。
2 母核、基本骨架：苯骈α-吡喃酮
3 结构特点：除35个香豆素类化合物外，其他香豆素类都具有在7位连接含氧官能团的特点。环上常常有羟基、烷氧基、苯基和异戊烯基等取代基，其中异戊烯基的活泼双键与苯环上的邻位羟基可以形成呋喃环或吡喃环的结构。
4 分类：根据香豆素结构中取代基的类型和位置分成四类：
（1）简单香豆素
（2）呋喃香豆素 是指其母核的7位羟基与6位或者8位取代异戊烯基缩合形成呋喃环的一系列化合物。
（3）吡喃香豆素 是指其母核的7位羟基与6位或者8位取代异戊烯基缩合形成吡喃环的一系列化合物及双吡喃香豆素。
（4）其他香豆素
5 理化性质
（1）性状：游离香豆素多有完好的结晶，常常是淡黄色或是无色，并且具有香味，小分子的游离香豆素有挥发性，能升华。成甘后无此些性质。香豆素衍生物在紫外光照射下呈现蓝色或紫色荧光，在碱性溶液中荧光增强。
（2）内酯的性质：遇到稀碱溶液可以开环，形成溶于水的顺式邻羟基桂皮酸盐，酸化后又立即开环，形成不溶于水的香豆素类成分。
第四章 醌类化合物
一、分类：苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌
（一） 苯醌类
天然存在的苯醌化合物大多数为对苯醌的衍生物。
（二） 蒽醌类
母核、编号如下：P147
1蒽醌衍生物
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：
（1）大黄素型 羟基分布在两侧的苯环上，呈黄色 P147
（2）茜草素型 羟基分布在一侧的苯环上
2蒽酚（或蒽酮）衍生物
蒽酚（或蒽酮）的羟基衍生物一般存在于新鲜植物中。
3二蒽酮类衍生物
大黄及番泻叶中致泻的主要有效成分番泻苷A、B、C、D等皆为二蒽酮类衍生物
番泻苷A是黄色片状结晶，被酸水解后生成两分子葡萄糖和一分子番泻苷元A。番泻苷元A是两分子的大黄酸蒽酮通过C10-C10相互结合而成的二蒽酮类衍生物，其C10-C10为反式连接。番泻苷B水解后生成番泻苷元B，其C10-C10为顺式连接，是番泻苷元A的异构体。番泻苷C是一分子的大黄酸蒽酮与一分子芦荟大黄素蒽酮通过C10-C10反式连接而形成的二蒽酮二葡萄糖苷。番泻苷D为番泻苷C的异构体，其C10-C10为顺式连接。
二、醌类化合物的理化性质
1酸性
2-羟基苯醌或在萘醌的醌环上有羟基时表现出与羧基相似的酸性，可溶于NaHCO3水溶液，萘醌及蒽醌苯环上的β-位羟基的酸性次之，可溶于Na2CO3水溶液中，而α-位上的羟基因与C=O基形成氢键缔合，表现出更弱的酸性，只能溶于NaOH水溶液
游离蒽醌类衍生物酸性强弱顺序：含—COOH>含两个以上β-OH>含一个β-OH >含两个α-OH >含一个α-OH。故可从有机溶剂中依次用5% NaHCO3、5% Na2CO3、1%NaOH、5%NaOH水溶液进行梯度萃取，达到分离的目的。
2颜色反应
怎样检测天然药物中是否含有蒽醌类？
用碱性条件下的呈色反应检查天然药物中是否含有蒽醌类成分时，可取中草药粉末约0.1g，加10%硫酸水溶液5ml，置水浴上加热2至10分钟，冷却后加2ml乙醚振摇，静置后分取醚层溶液，加入1ml5%氢氧化钠水溶液，振摇。如有羟基蒽醌存在，醚层则由黄色褪为无色，而水层显红色。
三、醌类化合物的提取分离
1. P157羟基蒽醌的提取分离（考填空）
注意 ：一般蒽醌类衍生物及其相应的苷类在植物体内多通过酚羟基或羧基结合成镁、钾、钙、钠盐形式存在，为充分提取出蒽醌类衍生物，必须预先加酸酸化使之全部游离后再进行提取。
2.蒽醌苷类的分离
应用葡聚糖凝胶柱色谱分离蒽醌苷类成分主要依据分子大小的不同，大黄蒽醌苷类的分离依次得到二蒽酮苷、蒽醌二葡萄糖苷、蒽醌单糖苷、游离苷元。是以分子量由大到小的顺序流出色谱柱的
第五章 黄酮类化合物
一、概述
1.定义：黄酮类化合物主要是指基本母核为2-苯基色原酮类化合物，现在则是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。
2.分类：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可将主要天然黄酮类化合物分类：
黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、异黄酮类、鱼藤酮类、紫檀素类、二氢黄酮醇类、花色素类、查耳酮类、二氢查耳酮类等
二、理化性质
1.性状：游离的各种苷元母核中，除二氢黄酮、二氢黄酮醇、黄烷及黄烷醇有旋光性外，其余则无光学活性。苷类由于在结构中引入糖的分子，故均有旋光性，且多为左旋。
2.颜色：黄酮、黄酮醇及其苷类多显灰色~黄色，查耳酮为黄~橙黄色，而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类，因不具有交叉共轭体系或共轭链短，故不显色（二氢黄酮及二氢黄酮醇）或显微黄色（异黄酮）
是否显色与分子中是否存在交叉共轭体系及助色团的种类、数目及取代位置有关
3.溶解性：一般游离苷元难容或不溶于水 原因：黄酮、黄酮醇、查耳酮等平面性强的分子，因分子与分子间排列紧密，分子间引力较大，故更难溶于水；二氢黄酮及二氢黄酮醇等因系非平面性分子，故分子与分子间排列不紧密，分子间引力降低，有利于水分子进入，溶解性稍大；花色苷元（花青素）类虽也为平面性结构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故亲水性较强，水溶度较大。
4.酸性：以黄酮为例，其酚羟基酸性强弱顺序依次为：7，4′-二OH>7-或4′-OH>一般酚OH>5-OH>3-OH可依次用5%NaHCO3 5%NaCO3 0.2%NaOH 4%NaOH提取
三、提取与分离
聚酰胺柱色谱 聚酰胺吸附强度主要取决于黄酮类化合物分子中羟基的数目与位置及溶剂与黄酮类化合物或与聚酰胺之间形成氢键缔合能力的大小。
黄酮类化合物从聚酰胺柱上洗脱时的规律：
1. 苷元相同，洗脱先后顺序一般是叁糖苷、双糖苷、单糖苷、苷元
2. 母核上增加羟基，洗脱速度即相应减慢，当分子中羟基数目相同时，洗脱顺序为邻位羟基黄酮>对位羟基黄酮
3. 不同类型黄酮化合物洗脱顺序一般是异黄酮、二氢黄酮醇、黄酮、黄酮醇
4. 分子中芳香核、共轭双键多者易被吸附，故查耳酮比相应的二氢黄酮难洗脱
葡聚糖凝胶分离黄酮类化合物的机制：
分离游离黄酮时主要靠吸附作用，凝胶对黄酮类化合物的吸附程度取决于游离酚羟基的数目，分离黄酮苷时则分子筛的性质起主要作用。黄酮苷类分子量大的先流出柱体，分子量小的后流出。
第九章 生物碱
生物碱：生物碱是天然产的一类含氮有机化合物，大多数具有氮杂环结构，呈碱性并有较强的生物活性。
三、导读基本要求
1.学生自学笔记要求：
自学笔记包括：第一章的溶剂提取法的原理，方法分类，常用溶剂极性顺序，常见官能团的极性强弱，硅胶吸附色谱，聚酰胺色谱的原理；第二章糖和苷的定义，苷键的分类和性质，糠醛反应，molish反应的原理和试剂；第四章醌类化合物的结构，理化性质，提取分离方法；第五章黄酮类化合物的结构、理化性质和提取分离方法；第九章生物碱的定义，影响碱性的5大因素。
自学笔记字数要求：1000字左右。
在教材上针对上述重点章节内容做好批注。
2.辅导答疑安排：第16周的双休日集中辅导答疑。
四、作业题（不少于60大题）
1、什么是有效成分？
2、液-液萃取分离原理？
3、选择填空
备选答案：生物碱、挥发油、叶绿素、苷、氨基酸、多糖。
①含氮溶于水的成分 。
②能随水蒸气蒸馏的成分 。
③非糖和糖结合的成分 。
④分子大、难溶于醇的成分 。
⑤显碱性可溶于氯仿的成分 。
⑥在植物中与蛋白质结合存在，可被含甲醇的石油醚溶出的成分 。
4、吸附柱层析分离原理？
5、化合物结构测定中，UV光谱、IR光谱的数据提供了何种信息？
6、聚酰胺吸附色谱法的原理为？
7、两相溶剂萃取法的原理？
8、溶剂提取法提取天然药物化学成分的操作方法有？
9、Molisch反应的原理和常用试剂。
10、什么是苷？
11、苷键的性质？
12、分析比较题，并简要说明理由
A B C D
酸催化水解的难→易程度： > > >
理由：
13、香豆素的母核结构是什么？（4种名称）
14、香豆素的理化性质。
15、醌类化合物的结构和分类。
16、新鲜大黄中含有什么化学成分较多，在贮存过程中发生什么变化？
17、从大黄中提取游离蒽醌，常将药材先用一定浓度的硫酸加热，目的是？
18、大黄中主要蒽醌类化合物有哪些？
19、无色亚甲蓝试验用于鉴别什么？
20、羟基蒽醌类化合物的酸性强弱顺序是什么？
21、某中药主要含有大黄酸、大黄素、大黄素甲醚，三种成分的氧苷试完成下列问题。
（1）如何鉴定药材中含有该类成分？
（2）试设计从该中药中提取、分离三种苷元的流程
22、某中药中含有下列成分，试提取并分离出其中的蒽醌类成分
（1） （2） （3）
（4）树胶 （5）蛋白质 （6）淀粉 （7）氨基酸
23、黄酮类化合物的结构和分类。
24、黄酮类化合物颜色与结构的关系。
25、黄酮类化合物多具酚羟基，故显一定酸性，其酸性强弱顺序？
26、可与多种金属盐试剂反应生成有色物质的黄酮需要满足什么结构要求？
27、锆-枸橼酸反应的原理和作用？
28、黄酮类化合物常用提取方法有？
29、聚酰胺色谱法分离黄酮类化合物的规律。
30、说说芸香苷的结构。
31、盐酸-镁粉反应是鉴定黄酮类化合物最常用的方法，黄酮（醇）、二氢黄酮(醇)还原后显____色；____和____不呈色。____试剂反应是二氢黄酮(醇)类专属性较高的一种试剂，反应后呈____色，可用于与其它黄酮类区别。
32、实验中提取芸香苷时，加0.4％硼砂的目的是：___________,________,_______。
33、用pH梯度萃取法分离游离蒽醌衍生物，可溶于5％NaHCO3溶液的成分结构中应有 基团；可溶于5％Na2CO3溶液的成分结构中应有 基团；可溶于5%NaOH溶液的成分结构中应有 基团。
34、鉴别羟基蒽酮类常用的试剂是 。
35、羟基蒽醌苷及苷元,因具有 基, 可溶于 溶液中,加酸酸化又可重新沉淀析出，这一性质常用于提取分离。
36、黄酮类化合物的基本母核是_______。现泛指两个苯环(A与B环)，通过______相互联结，具有______基本骨架的一系列化合物。
37、黄酮类化合物结构中的色原酮部分是无色的，但当__________，即形成交叉共轭体系，而表现出颜色，一般黄酮及其苷显____；查耳酮显____；而二氢黄酮不组成____，故不显色。
38、游离黄酮类化合物一般难溶或不溶于水，易溶于____，____，____，____等有机溶剂中；分子中羟基数目多则____增加，羟基甲基化后，则____降低而____增加。因分子中含有____，故都溶于碱性溶液中。
39、黄酮类化合物多具酚羟基，故显一定酸性，其酸性强弱顺序依次为________大于_________大于______大于____，此性质可用于提取分离。黄酮7，4/上有羟基，因处于____对位，在_______的影响下，使酸性增强；而C5位羟基，因与C4羰基形成______，故酸性最弱。
40、二次代谢
41、反相分配色谱
42、苷类
43、呋喃香豆素
44、生物碱
45、一次代谢
46、正相分配色谱
47、低聚糖
48、吡喃香豆素
49、黄酮类化合物
50、吸附色谱法常选用的吸附剂有 、 、 、 等。
51、苷类又称 ，是糖或糖衍生物与另一非糖物质通过糖的 连接而成的化合物。
52、香豆素及其苷在 条件下，能与盐酸羟胺作用生成 ，在 条件下，再与 三氯化铁试剂反应，生成为 色配合物，此性质可用于鉴别或分离。
53、大黄中主要游离蒽醌类化合物有 、 、 、 、 。
54、锆-枸橼酸反应常用于区别____和____羟基黄酮，加入2％氯氧化锆甲醇溶液，均可生成 锆配合物，再加入2％枸橼酸甲醇液后， 颜色渐褪去，而 仍呈原色。
55、下列溶剂与水不能完全混溶的是（ ）
A甲醇 B正丁醇 C丙醇 D丙酮 E乙醇
56、在大黄总蒽醌的提取液中，若要分离大黄酸、大黄酚、大黄素、芦荟大黄素、大黄 素甲醚，采用哪种分离方法最佳（ ）
A pH梯度萃取法 B氧化铝柱色谱法 C分步结晶法
D碱溶酸沉法 E pH梯度萃取法与硅胶柱色谱结合法
57、异羟肟酸铁反应的作用基团是 （ ）
A亚甲二氧基 B内酯环 C芳环 D酚羟基 E酚羟基对位的活泼氢
58、比水重的亲脂性有机溶剂是（ ）
A石油醚 B氯仿 C苯 D乙醚 E乙酸乙酯
59、提取挥发油时宜用 （ ）
A煎煮法 B分馏法 C水蒸气蒸馏法 D盐析法 E冷冻法
60、用水提取含挥发性成分的药材时，宜采用的方法是 （ ）
A回流提取法 B煎煮法 C浸渍法 D水蒸气蒸馏后再渗漉法 E水蒸气蒸馏后再煎煮法