1、天然药物化学复习（第五版）药学教研室 赵子剑 一、基本概念 天然药物化学；有效成分；有效部位；单天然药物化学；有效成分；有效部位；单体；有效部位群；一次代谢产物；二次代体；有效部位群；一次代谢产物；二次代谢过程；正相色谱；反向色谱；苷化位移；谢过程；正相色谱；反向色谱；苷化位移；苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、挥发油、生物碱的定义挥发油、生物碱的定义 天然药物化学天然药物化学：是一门运用现代科学理论与方法研究天然药：是一门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，研究内容包括各类天然产物的化物中化学成分的一门学科，研究内容包括各类天然产物的
2、化学成分学成分(主要是生理活性成分或药效成分主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型，物理的结构类型，物理化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。单体：单体：即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数即化合物。指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质和确定的化学结构式的化学物质。有效成分：有效成分：具有生物活性、能起防病治病作用的
3、化学成分。具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分。有效部位：有效部位：在天然药物化学中，常将含有一种主要有效成在天然药物化学中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分，称为有效部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。有效部位群：有效部位群：含有两类或两类以上有效部位的中药提取或含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。分离部分。一次代谢产物一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。对植物机体生命
4、活动来说不可缺少的物质。二次代谢过程二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。用的过程。正相色谱：正相色谱：固定相极性大于流动相极性，用固定相极性大于流动相极性，用于分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、于分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等苷类、糖类、有机酸等 反相色谱反相色谱：固定相极性小于流动相极性，用：固定相极性小于流动相极性，用于分离脂溶性成分于分离脂溶性成分 苷类又称配糖体苷类又称配糖体(glycoside)，是由糖或糖，是由糖或糖的衍生物等与另一非糖物质通
5、过其端基碳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。原子联接而成的化合物。苷化位移：苷化位移：糖与醇（苷元）结合形成糖苷糖与醇（苷元）结合形成糖苷时，苷元的醇碳（时，苷元的醇碳（“a a碳碳”）和它的邻位”）和它的邻位碳（碳（b b碳碳）的化学位移值发生变化，糖的）的化学位移值发生变化，糖的端端基碳基碳的化学位移也发生改变，但与糖苷键的化学位移也发生改变，但与糖苷键距离远的碳的化学位移值基本不发生变化。距离远的碳的化学位移值基本不发生变化。这样的化学位移值的改变称为苷化位移这样的化学位移值的改变称为苷化位移 苯丙素苯丙素是天然存在的一类含有一个或几个是天然存在的一类含有一个或几
6、个C6-C3基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙基团的酚性物质。常见的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等酸、香豆素、木脂素等 醌类化合物醌类化合物：是指分子内具有不饱和环二酮：是指分子内具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的天然有机化合物。天然有机化合物。黄酮黄酮：指两个苯环（：指两个苯环（A A环与环与B B环）通过中央环）通过中央三碳链相互联结而成的一系列化合物三碳链相互联结而成的一系列化合物 萜类萜类：凡由甲戊二羟酸衍生：凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符且分子式符合合（C5H8)n 通式的衍生物均称为萜类化合通式的衍生物均称为萜类化合物
7、物。挥发油：挥发油：又称精油，又称精油，是一类具有芳香气味的是一类具有芳香气味的油状液体的总称。油状液体的总称。生物碱：生物碱：是含负氧态氮原子，存在于生物有是含负氧态氮原子，存在于生物有机体中的环状化合物。机体中的环状化合物。二、天然药物化学成分生物合成途径 （一）（一）乙酸乙酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途径（）途径（脂肪酸类、脂肪酸类、酚类、醌类等）酚类、醌类等）（二）（二）甲戊二羟酸（甲戊二羟酸（MVA）途径（途径（萜类、甾类萜类、甾类）(三三)桂皮酸及桂皮酸及莽草酸途径（莽草酸途径（C6-C3、C6-C1、C6-C3-C6）(四四)氨基酸途径（生物碱）氨基酸途径（生物碱）(五五)复
8、合途径复合途径：许多二级代谢产物由上述生物合成许多二级代谢产物由上述生物合成的复合途径生成的复合途径生成。即分子中各个部分由不同的生物即分子中各个部分由不同的生物合成途径产生合成途径产生。如查耳酮类如查耳酮类、二氢黄酮类化合物的二氢黄酮类化合物的A A环和环和B B环分别由乙酸环分别由乙酸-丙二酸途径和莽草酸途径生丙二酸途径和莽草酸途径生成成，再在各种酶作用下生成黄酮再在各种酶作用下生成黄酮。一些萜类生物碱一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸分别来自甲戊二羟酸途径及莽草酸途径或乙酸-丙丙二酸途径二酸途径。三、化学成分的结构及分类三、化学成分的结构及分类 （一）糖及苷类 糖糖：
9、单糖（五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲五碳醛糖、六碳醛糖、六碳酮糖、甲基五碳糖基五碳糖、支碳链糖支碳链糖、氨基糖、去氧糖、糖醛氨基糖、去氧糖、糖醛酸酸）；低聚糖（寡糖）；低聚糖（寡糖）；多糖多糖 （二）苯丙素类苯丙素类 苯丙酸苯丙酸 香豆素（简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类）香豆素（简单、呋喃、吡喃、其他香豆素类）木脂素木脂素（二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、（二苄基丁烷、二苄基丁内酯、芳基萘类、四氢呋喃、四氢呋喃、马并马并双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂双四氢呋喃、联苯环辛烯类木脂素）；新木脂素；降木脂素，杂类木脂素素）；新木脂素；降木脂素，杂类木脂素 （三）醌类醌类 苯醌；萘醌；菲醌；蒽醌苯
10、醌；萘醌；菲醌；蒽醌 蒽醌（大黄素型、茜草素型）蒽酚蒽酮衍生物，二蒽醌（大黄素型、茜草素型）蒽酚蒽酮衍生物，二蒽酮类衍生物蒽酮类衍生物 （四）黄酮类（黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄黄酮类（黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮、二氢查尔酮、橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷橙酮类、异橙酮类、高异黄酮类、花色素、黄烷-3-醇、黄烷醇、黄烷-3、4-二醇等）二醇等）（五）萜类萜类 单贴（链状、单环、双环、三环、单贴（链状、单环、双环、三环、罩酚酮、环烯醚罩酚酮、环烯醚萜等）萜等）倍半萜；二萜；二倍半萜，三萜，四萜等倍半萜
11、；二萜；二倍半萜，三萜，四萜等 （六）三萜三萜 四环三萜四环三萜（达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型烷型、环阿屯烷型、葫芦烷型、楝烷型）、楝烷型）302726252423222120191817161514131211109876543212928LanostanesLanostanesH HH HH H302726252423222120191817161514131211109876543212928TirucallanesTirucallanesH HH HH H30272625242322212019181716151413121110987
12、6543212928CycloartanesCycloartanesH HH HHHHdammarane H HH HH HH HCucurbitanesCucurbitanes2829123456789101112131415161718192021222324252627308H HH HH H9MeliacanesMeliacanes 五环三萜五环三萜（齐墩果烷型（齐墩果烷型(Oleananes）、乌、乌苏烷型（苏烷型（Ursanes）、羽扇豆烷型、羽扇豆烷型（Lupanes）、木栓烷型（、木栓烷型（Friedelanes）OleananesOleananes30292827262524
13、2322212019181716151413121110987654321H HH HH HH HH HH HH HH H123456789101112131415161718192021222324252627282930UrsanesUrsanesLupanesLupanes3029282726252423222120191871H HH HH HH HH HH HH H232425262728FriedelanesFriedelanes（七）甾体及其苷类 强心苷（甲、乙型强心苷）R RO OH HH HO OH HO OO O2122232420R RO OH HH HO OH HO O
14、O O232220甲型甲型乙型乙型 甾体皂苷（螺甾烷醇螺甾烷醇Spirostanols:C25为为S构型、异螺构型、异螺甾烷醇甾烷醇Isospirostanols:C25为为R构型、呋甾烷醇类构型、呋甾烷醇类furostanols:F环为开链式、变形螺甾烷醇类（环为开链式、变形螺甾烷醇类（pseudo-spirostanols）：）：F环四环四 氢呋喃环氢呋喃环)O OO OH HO O1013172220262527螺甾烷醇螺甾烷醇O OO OH HO O异螺甾烷醇异螺甾烷醇25O OH HO OO OH HO OH H252726呋甾烷醇呋甾烷醇O OH HO OO OC CH H2 2O
15、 OH H252627变形螺甾烷醇变形螺甾烷醇（八）生物碱（有生物碱（有25种类型，种类型，常见氮杂环类生常见氮杂环类生物碱基本母核类型：物碱基本母核类型：）NHNHNNHNNNH吡咯吡咯pyrrole 四氢吡咯四氢吡咯 咪唑咪唑 吡咯里西啶吡咯里西啶 吲哚里西啶吲哚里西啶 吲哚吲哚 NNNNHHCH3NNNNNH蒎啶蒎啶 吡啶吡啶 吡嗪吡嗪 莨菪烷莨菪烷 喹喏里西啶喹喏里西啶 嘌呤类嘌呤类 NHNNNONN噻嗪类噻嗪类 丫啶酮类丫啶酮类 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 NN吗啡烷类吗啡烷类 苄基异喹啉苄基异喹啉 原小檗碱型原小檗碱型 小檗碱型小檗碱型 NN 黄酮类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物黄酮
16、类、蒽醌类、香豆素类、三萜类、生物碱类结构式为重点，应记住。碱类结构式为重点，应记住。如：请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、如：请写出三种类型黄酮、大黄素型蒽醌、二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类二种类型香豆素、三种类型生物碱、二种类型三萜的母核结构型三萜的母核结构 四、天然药物化学成分在提取过程四、天然药物化学成分在提取过程的状态及溶剂选择的状态及溶剂选择 溶剂选择的依据：“相似者相溶”溶剂选择的依据：“相似者相溶”常见溶剂的极性常见溶剂的极性：水水(H2O)甲醇甲醇(MeOH)乙醇乙醇(EtOH)丙酮（丙酮（Me2CO）正丁醇）正丁醇(n-BuOH)乙酸乙酯乙酸乙酯(EtOAc)乙醚乙醚(Et2O)氯仿氯仿(CHCl3)CH2Cl2 苯（苯（C6H6)四氯化碳四氯化碳(CCl4)正己烷正己烷石油醚石油醚 水类还包括酸水水类还包括酸水、碱水；碱水；亲水性有机溶剂包括甲醇亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇乙醇、丙酮；丙酮；苷类：醇、水提（杀酶）苷类：醇、水提（杀酶）苷元：有机溶剂（利用酶）苷元：有机溶剂（利用酶）苯丙素类：原形态（有机溶剂）；成盐（水、苯丙素类：原形态（有机溶剂）；成盐（