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关于总论,苯丙素类,甾体及其苷类,醌类化合物的思维导图,生物合成的基本构建单元有C1、C2、C5、C6C3、C4N、C5N、C6C2N和吲哚C2N,希望对你有所帮助~
编辑于2023-09-24 11:18:04 山东省天然药物化学
总论 第1章
绪论
有效成分——单体化合物 无效成分(叶绿素) 生物活性成分 中药有效部位
天然化合物的生物合成
一次代谢产物
糖、蛋白质、脂质、核酸…
二次代谢产物
生物碱,萜类…
生物合成的基本构建单元
C1、C2、C5、C6C3、C4N、C5N、C6C2N和吲哚C2N
生物合成途径
醋酸-丙二酸途径 甲戊二羟酸途径 莽草酸途径 氨基酸途径 复合途径
天然药物有效成分
提取
溶剂法
原理:相似相溶原理
溶剂极性
溶剂分类
溶剂法分类
冷提
浸渍法,渗漉法
优点:适合提取热不稳定化合物,杂质少 缺点:溶剂用量大,提取时间长
热提
煎煮法,回流提取法,连续回流提取法
优点:提取效率高(连续回流) 缺点:不适于提取挥发性及热不稳定物质
超临界流体萃取法(SFE)
超临界流体(SF)常用
CO2
超声波提取技术 微波提取法
水蒸气蒸馏法 升华法(s→g)
分离与精制
按物质 溶解度 差别进行分离
按物质在两相溶剂中的 分配比 不同进行分离
液-液萃取的分离因子β
β≥2可萃取 β≌1,无法分离
分配比受pH影响 (pH变化改变它们存在状态(游离型或离解型))
用纸色谱(PC)设计液-液萃取分离物质的最佳方案
液-液分配柱色谱
正相色谱
固定相极性>流动相极性
洗脱顺序:极性小的先被洗脱
用来分离水溶性或极性较大的成分:生物碱、苷类、糖类
反相色谱
洗脱顺序:极性大的先被洗脱
按物质的 吸附性 差别进行分离
物理吸附
三要素
溶质、溶剂
吸附剂(固定相)
极性吸附剂
硅胶、氧化铝
非极性吸附剂
活性炭
应用
黄酮、生物碱的富集糖的分离、脱色等
吸附力与结构的关系: 分子量大者>分子量小 者芳香族>脂肪族 含OH,COOH,NH2多者>少者
正相色谱
被分离物质极性小 ,吸附弱,洗脱易,Rf大
反相色谱相反
官能团极性
化学吸附
半化学吸附
聚酰胺吸附色谱法
应用范围
酚类、醌类、黄酮类化合物生物碱、萜类、甾体 糖类、aa、蛋白质的分离
分离原理
酰胺与酚、酸、醌等形成氢键
影响因素 (必考P31)
溶质的影响
溶剂的影响
溶剂洗脱能力: 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
大孔吸附树脂
原理
吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料
应用
除多糖及水溶性色素、富集苷类
按物质 分子的大小 差别进行分离
透析法 凝胶过滤法 超滤法 超速离心法
按物质的 离解程度 不同进行分离
离子交换法
原理
样品中能与树脂上的交换基团发生离子交换的化合物将被吸附,中性及不能发生交换的化合物将不被色谱柱吸附
应用
相同电荷离子分离
碱性大,洗脱慢
结构研究法
化合物的纯度测定
按化合物的结晶形状、色泽和熔点进行判断 薄层色谱法——展开剂均一斑点 气相色谱(GC)或高效液相色谱(HPLC)法
主要谱学方法
紫外-可见光谱(UV-vis)法 红外光谱(IR)法 核磁共振(NMR)法(H/C/2D(二维)) 质谱法 旋光光谱ORD和圆二色谱CD 单晶X衍射技术
苯丙素类 第3章
C6-C3的化合物
苯丙酸类
结构
酚羟基取代的芳香羧酸
或 ≥2分子通过 酯键 聚合的形式存在
典型化合物
桂皮酸,绿原酸,丹参乙酸镁
香豆素类
邻羟基桂皮酸内酯类成分的总称
母核
苯骈α-吡喃酮
母体
7-羟基香豆素(伞形花内酯)
结构类型
简单香豆素类
仅在苯环上有取代基 且C7-OH与C6或C8不成环的香豆素
七叶内酯
呋喃香豆素类
母核上的异戊烯基常与邻位酚羟基(7-羟基)环合成呋喃环
根据呋喃环、苯环和α-吡喃酮环是否在一条直线上
线型
补骨脂素
角型
吡喃香豆素类
香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基(C-5或C-7羟基)环合而成吡喃环结构
根据吡喃环、苯环和α-吡喃酮环是否在一条直线上
线型
角型
其他香豆素类
α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类 及香豆素的二聚体和三聚体
亮菌甲素
理化性质
性状
游离有香味,成苷无香味
溶解性
游离的能溶于沸水
游离+成苷的均易溶于乙醇,甲醇
内酯的性质
溶于碱性溶液
显色反应
有酚羟基对位H
Gibbs试剂
蓝色
Emerson试剂
红色
内酯
异羟肟酸铁反应
鉴别香豆素首选显色反应
提取
溶剂法
不易用
水蒸气蒸馏法
有挥发性,温度高,化合物结构易破坏
碱溶酸沉法
内酯性质,条件难控制
分离
层析法
谱学特征
紫外光谱
UV下显蓝色荧光
苯环、α-吡喃酮环、含氧取代基
母核上无含氧官能团取代时: 274 nm——苯环311 nm——α-吡喃酮环
母核上有含氧取代时:最大吸收红移 有羟基取代时:在碱性溶液中,最大吸收红移
红外光谱、质谱、核磁共振
木脂素类
苯丙素氧化聚合而成
结构类型
二苄基丁烷类
二苄基丁内酯类
芳基萘类
鬼臼毒(抗肿瘤)
半合成类似物
依托泊苷(抗癌药)
联苯环辛烯类
联苯双脂
治肝炎
五味子丙素中间体
醌类化合物 第4章
定义
醌类化合物是一类具有 环二酮结构或易转变为这种结构 的天然有机化学成分
结构类型
苯醌类
分类
天然的多为对苯醌
常见取代基:-OH、-OCH3、-CH3
多为黄色或橙黄色结晶
萘醌类
按羰基取代位置分类
α-(1,4),β-(1,2),amphi-(2,6)萘醌
天然多为α-萘醌类衍生物
菲醌类
邻菲醌,对菲醌
蒽醌类
蒽醌
蒽醌衍生物
大黄素型——OH在两侧苯环 茜草素型——OH在一侧苯环
蒽菲(蒽酮)衍生物
存在于新鲜植物中
蒽酮类衍生物
二蒽酮类
两分子蒽酮通过碳-碳键结合而成的化合物
如:大黄和番泻叶中致泻的有效成分 ——番泻苷A、B、C、D等
番泻苷A
C10-C10'连接
致泻作用:番泻苷→大黄酸蒽酮
理化性质
性状
无Ar-OH为无色,取代基↑颜色↑ 存在状态:苯/萘 醌 游离态存在 蒽醌类化合物糖苷形式存在
升华性及挥发性 溶解度 光稳定性
酸性
Ar-OH和羧基的存在——显酸性——用于碱提酸沉 分子内有氢键,酸性↓
含-COOH>2个以上β-OH>1个β-OH>2个α-OH>1个α-OH
显色反应
Feigl反应:醌类衍生物
无色亚甲蓝试验:苯醌和萘醌
Borntrager反应:羟基蒽醌
与活性次甲基试剂反应:苯醌、萘醌(醌环上无取代基) ( Kesting-Craven法)
与金属离子的反应:蒽醌类
提取
醇提取法 有机溶剂提取法(氯仿,苯) 碱提酸沉法(含-COOH、-Ar-OH的醌类化合物) 水蒸气蒸馏法(小分子的苯醌及萘醌类化合物)
分离
游离蒽醌的分离
pH梯度萃取法P137
适于酸性差别大的游离羟基蒽醌类化合物
色谱法
分离羟基苯醌类化合物最有效方法
色谱吸附剂
硅胶 聚酰胺(酚羟基-氢键)
蒽醌苷类与蒽醌苷元的分离
蒽醌苷类的分离
硅胶柱色谱 葡聚糖凝胶柱色谱
生物活性
泻下作用 抗菌,抗炎,抗病毒作用 抗氧化,抗肿瘤作用
甾体及其苷类 第8章
概述
甾体母核
环戊烷骈多氢菲
甾类成分
1. Liebermann-Burchard反应 2.三氯化锑或五氯化锑反应 3.Rosen-Heim反应: 样品十25%三氯醋酸/乙醇溶液,红色至紫红色 4.Salkowski反应(氯仿一浓硫酸反应): 氯仿层显血红色或青色,硫酸层显绿色荧光
强心苷类
强心苷
植物中强心作用的甾体苷类化合物
结构组成
强心苷元+糖
结构特点
A/B环顺、反二种稠合方式,B/C环反式,C/D环顺式. C3-OH(a-,β-)两种构型,C14位β-OH C10多有β-CH存在,C13-CH3。 C17位侧链为不饱和内酯,五元环的不饱和内酯,称为甲型强心苷元;六元环的不饱和内酯,称为乙型强心苷元,都属于β-构型(个别为a-构型,命名时标以17β-H)
命名
甲型
以强心苷为母核
乙型
海葱甾或蟾酥甾为母核
分类
按组成苷的糖的种类
六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚和五碳醛糖; 2,6-二去氧糖,2,6-二去氧糖甲醚
按照连接糖的种类
I型:苷元-(去氧糖)x-(葡萄糖)y Ⅱ型:苷元-(去氧糖) Ⅲ型:苷元-(葡萄糖)x
显色反应
不饱和内酯环(甲型强心苷类)
Legal反应 Kedde反应 Raymond反应 Baljet反应
2-去氧糖 (考一个)
Keller-Kilianni反应:蓝(绿)色 对二甲氨基苯甲醛反应:灰红色斑点 呫吨氢醇反应:红色 过碘酸-对硝基苯胺反应:黄色
提取
常用:甲醇和70%乙醇
纯化
溶剂法 吸附法(活性炭) 铅盐法(较有效)
分离
甾体皂苷类
甾体皂苷
螺甾烷类化合物与糖结合的寡聚糖
分类
螺甾烷醇类 异螺甾烷醇类
差向异构体
呋甾烷醇类
F环裂解的双糖链皂苷产生的显色反应: E试剂(盐酸二甲氨基苯甲醛试剂)显红色 A试剂(茴香醛试剂)显黄色 F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元: 只对A试剂显黄色,对E试剂不显色
变形螺甾烷醇
F环为五元四氢呋喃环
结构特点
不含羧基,显中性
天然药物化学
总论 第1章
绪论
有效成分——单体化合物 无效成分(叶绿素) 生物活性成分 中药有效部位
天然化合物的生物合成
一次代谢产物
糖、蛋白质、脂质、核酸…
二次代谢产物
生物碱,萜类…
生物合成的基本构建单元
C1、C2、C5、C6C3、C4N、C5N、C6C2N和吲哚C2N
生物合成途径
醋酸-丙二酸途径 甲戊二羟酸途径 莽草酸途径 氨基酸途径 复合途径
天然药物有效成分
提取
溶剂法
原理:相似相溶原理
溶剂极性
溶剂分类
溶剂法分类
冷提
浸渍法,渗漉法
优点:适合提取热不稳定化合物,杂质少 缺点:溶剂用量大,提取时间长
热提
煎煮法,回流提取法,连续回流提取法
优点:提取效率高(连续回流) 缺点:不适于提取挥发性及热不稳定物质
超临界流体萃取法(SFE)
超临界流体(SF)常用
CO2
超声波提取技术 微波提取法
水蒸气蒸馏法 升华法(s→g)
分离与精制
按物质 溶解度 差别进行分离
按物质在两相溶剂中的 分配比 不同进行分离
液-液萃取的分离因子β
β≥2可萃取 β≌1,无法分离
分配比受pH影响 (pH变化改变它们存在状态(游离型或离解型))
用纸色谱(PC)设计液-液萃取分离物质的最佳方案
液-液分配柱色谱
正相色谱
固定相极性>流动相极性
洗脱顺序:极性小的先被洗脱
用来分离水溶性或极性较大的成分:生物碱、苷类、糖类
反相色谱
洗脱顺序:极性大的先被洗脱
按物质的 吸附性 差别进行分离
物理吸附
三要素
溶质、溶剂
吸附剂(固定相)
极性吸附剂
硅胶、氧化铝
非极性吸附剂
活性炭
应用
黄酮、生物碱的富集糖的分离、脱色等
吸附力与结构的关系: 分子量大者>分子量小 者芳香族>脂肪族 含OH,COOH,NH2多者>少者
正相色谱
被分离物质极性小 ,吸附弱,洗脱易,Rf大
反相色谱相反
官能团极性
化学吸附
半化学吸附
聚酰胺吸附色谱法
应用范围
酚类、醌类、黄酮类化合物生物碱、萜类、甾体 糖类、aa、蛋白质的分离
分离原理
酰胺与酚、酸、醌等形成氢键
影响因素 (必考P31)
溶质的影响
溶剂的影响
溶剂洗脱能力: 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
大孔吸附树脂
原理
吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料
应用
除多糖及水溶性色素、富集苷类
按物质 分子的大小 差别进行分离
透析法 凝胶过滤法 超滤法 超速离心法
按物质的 离解程度 不同进行分离
离子交换法
原理
样品中能与树脂上的交换基团发生离子交换的化合物将被吸附,中性及不能发生交换的化合物将不被色谱柱吸附
应用
相同电荷离子分离
碱性大,洗脱慢
结构研究法
化合物的纯度测定
按化合物的结晶形状、色泽和熔点进行判断 薄层色谱法——展开剂均一斑点 气相色谱(GC)或高效液相色谱(HPLC)法
主要谱学方法
紫外-可见光谱(UV-vis)法 红外光谱(IR)法 核磁共振(NMR)法(H/C/2D(二维)) 质谱法 旋光光谱ORD和圆二色谱CD 单晶X衍射技术
苯丙素类 第3章
C6-C3的化合物
苯丙酸类
结构
酚羟基取代的芳香羧酸
或 ≥2分子通过 酯键 聚合的形式存在
典型化合物
桂皮酸,绿原酸,丹参乙酸镁
香豆素类
邻羟基桂皮酸内酯类成分的总称
母核
苯骈α-吡喃酮
母体
7-羟基香豆素(伞形花内酯)
结构类型
简单香豆素类
仅在苯环上有取代基 且C7-OH与C6或C8不成环的香豆素
七叶内酯
呋喃香豆素类
母核上的异戊烯基常与邻位酚羟基(7-羟基)环合成呋喃环
根据呋喃环、苯环和α-吡喃酮环是否在一条直线上
线型
补骨脂素
角型
吡喃香豆素类
香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基(C-5或C-7羟基)环合而成吡喃环结构
根据吡喃环、苯环和α-吡喃酮环是否在一条直线上
线型
角型
其他香豆素类
α-吡喃酮环上有取代基的香豆素类 及香豆素的二聚体和三聚体
亮菌甲素
理化性质
性状
游离有香味,成苷无香味
溶解性
游离的能溶于沸水
游离+成苷的均易溶于乙醇,甲醇
内酯的性质
溶于碱性溶液
显色反应
有酚羟基对位H
Gibbs试剂
蓝色
Emerson试剂
红色
内酯
异羟肟酸铁反应
鉴别香豆素首选显色反应
提取
溶剂法
不易用
水蒸气蒸馏法
有挥发性,温度高,化合物结构易破坏
碱溶酸沉法
内酯性质,条件难控制
分离
层析法
谱学特征
紫外光谱
UV下显蓝色荧光
苯环、α-吡喃酮环、含氧取代基
母核上无含氧官能团取代时: 274 nm——苯环311 nm——α-吡喃酮环
母核上有含氧取代时:最大吸收红移 有羟基取代时:在碱性溶液中,最大吸收红移
红外光谱、质谱、核磁共振
木脂素类
苯丙素氧化聚合而成
结构类型
二苄基丁烷类
二苄基丁内酯类
芳基萘类
鬼臼毒(抗肿瘤)
半合成类似物
依托泊苷(抗癌药)
联苯环辛烯类
联苯双脂
治肝炎
五味子丙素中间体
醌类化合物 第4章
定义
醌类化合物是一类具有 环二酮结构或易转变为这种结构 的天然有机化学成分
结构类型
苯醌类
分类
天然的多为对苯醌
常见取代基:-OH、-OCH3、-CH3
多为黄色或橙黄色结晶
萘醌类
按羰基取代位置分类
α-(1,4),β-(1,2),amphi-(2,6)萘醌
天然多为α-萘醌类衍生物
菲醌类
邻菲醌,对菲醌
蒽醌类
蒽醌
蒽醌衍生物
大黄素型——OH在两侧苯环 茜草素型——OH在一侧苯环
蒽菲(蒽酮)衍生物
存在于新鲜植物中
蒽酮类衍生物
二蒽酮类
两分子蒽酮通过碳-碳键结合而成的化合物
如:大黄和番泻叶中致泻的有效成分 ——番泻苷A、B、C、D等
番泻苷A
C10-C10'连接
致泻作用:番泻苷→大黄酸蒽酮
理化性质
性状
无Ar-OH为无色,取代基↑颜色↑ 存在状态:苯/萘 醌 游离态存在 蒽醌类化合物糖苷形式存在
升华性及挥发性 溶解度 光稳定性
酸性
Ar-OH和羧基的存在——显酸性——用于碱提酸沉 分子内有氢键,酸性↓
含-COOH>2个以上β-OH>1个β-OH>2个α-OH>1个α-OH
显色反应
Feigl反应:醌类衍生物
无色亚甲蓝试验:苯醌和萘醌
Borntrager反应:羟基蒽醌
与活性次甲基试剂反应:苯醌、萘醌(醌环上无取代基) ( Kesting-Craven法)
与金属离子的反应:蒽醌类
提取
醇提取法 有机溶剂提取法(氯仿,苯) 碱提酸沉法(含-COOH、-Ar-OH的醌类化合物) 水蒸气蒸馏法(小分子的苯醌及萘醌类化合物)
分离
游离蒽醌的分离
pH梯度萃取法P137
适于酸性差别大的游离羟基蒽醌类化合物
色谱法
分离羟基苯醌类化合物最有效方法
色谱吸附剂
硅胶 聚酰胺(酚羟基-氢键)
蒽醌苷类与蒽醌苷元的分离
蒽醌苷类的分离
硅胶柱色谱 葡聚糖凝胶柱色谱
生物活性
泻下作用 抗菌,抗炎,抗病毒作用 抗氧化,抗肿瘤作用
甾体及其苷类 第8章
概述
甾体母核
环戊烷骈多氢菲
甾类成分
1. Liebermann-Burchard反应 2.三氯化锑或五氯化锑反应 3.Rosen-Heim反应: 样品十25%三氯醋酸/乙醇溶液,红色至紫红色 4.Salkowski反应(氯仿一浓硫酸反应): 氯仿层显血红色或青色,硫酸层显绿色荧光
强心苷类
强心苷
植物中强心作用的甾体苷类化合物
结构组成
强心苷元+糖
结构特点
A/B环顺、反二种稠合方式,B/C环反式,C/D环顺式. C3-OH(a-,β-)两种构型,C14位β-OH C10多有β-CH存在,C13-CH3。 C17位侧链为不饱和内酯,五元环的不饱和内酯,称为甲型强心苷元;六元环的不饱和内酯,称为乙型强心苷元,都属于β-构型(个别为a-构型,命名时标以17β-H)
命名
甲型
以强心苷为母核
乙型
海葱甾或蟾酥甾为母核
分类
按组成苷的糖的种类
六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚和五碳醛糖; 2,6-二去氧糖,2,6-二去氧糖甲醚
按照连接糖的种类
I型:苷元-(去氧糖)x-(葡萄糖)y Ⅱ型:苷元-(去氧糖) Ⅲ型:苷元-(葡萄糖)x
显色反应
不饱和内酯环(甲型强心苷类)
Legal反应 Kedde反应 Raymond反应 Baljet反应
2-去氧糖 (考一个)
Keller-Kilianni反应:蓝(绿)色 对二甲氨基苯甲醛反应:灰红色斑点 呫吨氢醇反应:红色 过碘酸-对硝基苯胺反应:黄色
提取
常用:甲醇和70%乙醇
纯化
溶剂法 吸附法(活性炭) 铅盐法(较有效)
分离
甾体皂苷类
甾体皂苷
螺甾烷类化合物与糖结合的寡聚糖
分类
螺甾烷醇类 异螺甾烷醇类
差向异构体
呋甾烷醇类
F环裂解的双糖链皂苷产生的显色反应: E试剂(盐酸二甲氨基苯甲醛试剂)显红色 A试剂(茴香醛试剂)显黄色 F环闭环的单糖链皂苷和螺旋甾烷衍生皂苷元: 只对A试剂显黄色,对E试剂不显色
变形螺甾烷醇
F环为五元四氢呋喃环
结构特点
不含羧基,显中性