《天然药物化学》教案.docx

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《天然药物化学》教案

《天然药物化学》教案

一、总学时数、理论学时数、实验学时数、学分数：

（一）总学时数：

108学时

（二）理论学时数：

54学时

（三）讨论学时数：

6学时

（四）实验学时数：

48学时

（五）学分数：

6学分

二、承担课程教学的院、系、教研室名称

华中科技大学同济医学院

药学院中药系天然药物化学教研室

三、课程的性质和任务

天然药物化学是运用现代科学理论和方法研究天然药物中化学成分的一门学科。

天然药物化学是药学专业的必修专业课，学生在具备有机化学、分析化学、光谱解析、药用植物学基础知识后，通过本课程的教学，使学生系统掌握天然药物化学成分（主要是生物活性成分或药效成分）的结构特征、理化性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的生源途径、结构鉴定的基本理论和基本技能，培养学生具有从事天然药物的化学研究、新药开发和生产的能力，为继承、整理祖国传统医药学宝库和全面弘扬、提高祖国药学事业水平奠定基础。

四、所用教材和参考书

（一）所用教材：

国家级规划教材，吴立军主编，天然药物化学（第四版），人民卫生出版社。

（二）参考书：

1、吴寿金、赵泰、秦永琪主编《现代中草药成分化学》中国医药科技出版社。

2、徐任生主编《天然产物化学》科学出版社。

3、NakanishiK.NaturalProductsChemistry,AcademicPress,NewYork。

第一章绪论

一、学时数：

6学时

二、目的和要求

1、掌握天然药物化学的含义、研究对象、性质与任务；

2、掌握天然药物有效成分提取分离的一般原理及常用方法；

3、掌握层析分离法的分类及其原理、各种层析分离要素、相关因素及应用技术；

4、掌握天然化合物结构研究的一般步骤和常用方法；

5、熟悉不同的生物合成途径与各类二次代谢产物生成的相关性

6、了解天然药物化学的发展历史、近代研究成就及发展趋势；

7、了解天然药物化学与药学相关学科的关系；

8、了解天然药物化学在国民经济和药学专业中的作用和地位。

三、重点和难点

1、重点：

性质、任务、提取分离、结构鉴定。

2、难点：

提取分离原理。

四、讲授的基本内容和要点

（一）绪论

1、天然药物化学的内涵

2、天然药化的研究对象及其任务

3、天然药物化学的发展历史

4、天然药物化学的发展趋势

（二）生物合成

1、生物合成假说的提出

2、植物代谢及其代谢产物

3、“植物亲缘相关性学说”与“植物化学分类学”

4、生物合成途径

5、了解生物合成的意义

（三）提取分离方法

1、概述：

天然药物化学成分的构成特点、提取分离前的文献调研

2、天然药物有效成分的提取：

常用提取方法、溶剂提取法

3、天然药物有效成分的分离与精制：

根据物质溶解度差异、物质分配系数差异、物质吸附能力差异、物质分子大小差异、物质解离程度差异分离

4、提取与分离天然药物有效成分的注意事项：

光照、酸碱、温度、溶剂、层析的影响

（四）天然化合物结构研究方法

1、化学结构研究的目的与意义

2、结构研究步骤与方法：

查阅文献、纯度测定、物理常数测定、分子量测定（经典法、MS法）、分子式测定（EA法、HR-MS法、NMR法）

3、不饱度计算

4、分子结构骨架测定：

专属反应、植物亲缘相关性、光谱特征、部分合成、化学降解

5、功能团推断：

化学法、光谱法

6、光谱分析:

UV、IR、NMR、MS

（五）天然化合物结构研究实例

五、英语词汇

1、概念词汇：

ChemistryofConstituentsofChineseTraditionalandHerbalDrugs、Phytochemistry、ChemistryofNaturalProducts、ChemistryofNaturalOrganicCompounds

2、专业及术语词汇：

ActiveConstituents、ActiveCompounds、ActiveExtracts、ActiveFraction、InactiveConstituents、Biosynthesis、primarymetabolites、secondarymetabolites、acetate-malonatepathway、mevalonicacidpathway、cinnamicacid–shikimicacidpathway、aminoacidpathway、extraction、extracts、isolation、chromatography、CCD、countercurrentdistribution、DCCC、GC、LC、TLC、normalphase、reversephase、adsorption、adsorbent、partition、fraction、gelfiltration、exclusion、SephadexG、SephadexLH、mobile-phase、structuralidentification、structuralelucidation、spectralanalysis

六、复习思考题

1、天然药物化学的定义、研究对象、任务及其在药学专业中的作用？

2、何谓有效成分、有效部位和无效成分？

他们与中药新药研究开发的关系如何？

3、天然化合物生物合成的主要途径有哪些？

与主要成分间相关性如何？

4、分离天然化合物的主要依据有哪些？

5、不同的层析法分离天然化合物的要素是什么？

吸附薄层层析最佳条件的选择与哪些因素有关？

如何调整？

何谓边缘效应？

如何规避？

6、天然化合物结构鉴定的一般程序如何？

“四大”波谱分别提供化合物分子的何种结构信息？

第二章糖和苷

一、学时数：

6学时

二、目的和要求

1、掌握糖和苷的结构特征、分类及苷类化合物的含义；

2、掌握苷的溶解度与分子结构的内在联系，检识糖、苷类化合物反应机理与应用；

3、掌握苷键的裂解的反应机理及其应用；

4、掌握多糖和苷的提取通法及常用的分离方法。

5、掌握苷类化合物结构鉴定的程序和苷键构型的确定方法；

6、熟悉单糖立体化学及苷类化合物中的几个重要的名词、术语；

7、熟悉单糖结构中各类羟基的不同活性及作用于羟基的化学反应；

8、熟悉糖和苷的旋光性质及对结构研究的贡献；

9、了解糖和苷类化合物研究成就与最新研究进展。

三、重点和难点

1、重点：

分类、检识反应、苷键裂解、提取通法、糖链结构鉴定程序及苷键构型确定。

2、难点：

苷键裂解及苷键构型确定原理。

四、讲授的基本内容和要点

（一）单糖的立体化学；

1、单糖的绝对构型

2、单糖的差向异构体

3、单糖的氧环

4、单糖的构象

（二）糖和苷的分类

1、天然界常见的单糖

2、低聚糖

3、多聚糖

4、苷类：

定义、分类、

（三）糖的理化学性质

1、溶解性

2、氧化反应

3、糠醛形成反应

4、羟基反应

5、羰基反应

（四）苷键的裂解

1、酸催化水解

2、乙酰解

3、碱催化水解和β消除

4、酶催化水解

5、过碘酸裂解反应

（五）糖的核磁共振性质

1、苷类化合物中糖的1H-NMR特征

2、苷类化合物中糖的13C-NMR特征

3、糖的NMR特征在结构鉴定中的意义

（六）糖链的结构鉴定

1、研究糖链结构的顺序：

纯度鉴定、分子量测定、单糖种类鉴定、单糖间及糖与苷元间连接位置确定、糖链连接顺序确定、苷键构型的确定

2、糖链结构研究实例

（七）糖和苷的提取分离

1、酶对糖及其苷类提取的影响

2、提取糖及苷类溶剂的选择

3、糖及苷提取分离纯化的方法

五、专业及术语英语词汇

monosaccharides、anomeric-carbon、anomeric-proton、oligosaccharides、polysaccharides、glycosides、aglycone、genin、Cyanogenic、saccharides、Molishreaction、invertase、maltase、emulsin、glycosideshift

六、复习思考题

1、苷类化合物的含义及其结构特征是什么？

常见的分类方法及主要类型有哪些？

2、单糖的D、L系和α、β型的含义是什么？

如何判断？

3、何谓原生苷、次生苷、苷元？

提取时应注意什么？

4、苷键裂解的常用方法有哪些？

各有何优缺点？

酸水解的反应机理如何？

5、如何识别天然药物中可能存在糖和苷类成分？

Molish反应阳性说明一定是苷类成分存在吗？

6、简述糖链测定的一般程序，如何应用NMR确定苷键的构型？

第三章苯丙素类

一、学时数：

2学时

二、目的和要求

1、掌握苯丙酸类的结构类型；香豆素的理化性质。

2、熟悉香豆素结构类型。

3、了解木脂素的结构特征及结构类型。

三、重点和难点

1、重点：

结构类型、化学性质、波谱特征。

2、难点：

波谱特征。

四、讲授的基本内容和要点

（一）定义及生物合成途径

（二）香豆素类

1、定义

2、结构类型：

简单香豆素、呋喃香豆素、吡喃香豆素、其他香豆素、异香豆素、双香豆素

3、生理活性

4、物理化学性质：

溶解性、荧光性质、内酯性质和碱水解反应、Labat反应、Gibb’s反应、Emerson反应、异羟肟酸铁反应、酚羟基反应

5、提取分离：

系统溶剂法、真空升华或蒸馏法、色谱法、酸碱分离法

6、波谱鉴定：

UV法、1H-NMR法

（三）木脂素

1、概述

2、结构与分类：

简单木脂素、单环氧木脂素、木脂内酯、环木脂素、环木脂内酯、双环氧木脂素

五、专业及术语英语词汇

Phenylpropanoids、coumarins、lignan、

六、复习思考题

1、苯丙素的母核结构特征是什么？

常见的香豆素结构类型有哪些？

2、香豆素的内酯性质、Labat反应、Gibb’s反应、Emerson反应、异羟肟酸铁反应在香豆素类化合物的检识与结构信息中的意义如何？

3、香豆素的紫外特征是什么？

4、木脂素的结构特点是什么？

第四章醌类化合物

一、学时数：

4学时

二、目的和要求

1、掌握醌类衍生物的理化性质及呈色反应。

2、掌握醌类衍生物的结构特征及类型；

3、熟悉蒽醌衍生物提取分离的一般原则和方法；

4、熟悉蒽醌衍生物结构测定的化学方法。

5、了解醌类衍生物的生物活性。

三、重点和难点

1、重点：

结构类型、理化性质及呈色反应。

2、难点：

呈色反应。

四、讲授的基本内容和要点

（一）结构类型

1、苯醌类

2、萘醌类

3、菲醌类

4、蒽醌类：

蒽醌衍生物、蒽酚和蒽酮衍生物、二蒽酮类

（二）理化性质及呈色反应

1、物理性质：

性状、升华性、挥发性、溶解性、光稳定性

2、化学性质与呈色反应：

酸性、颜色反应（Feigl反应、无色亚甲兰显色试验、Kesting-Craven反应、Karius反应、Borntrager’s反应、醋酸镁反应）

（三）醌类化合物的提取分离

1、一般醌类成分的提取分离：

有机溶剂提取法、碱提酸沉法、水蒸气蒸馏法，吸附层析分离法

2、蒽醌类成分的提取分离：

游离蒽醌衍生物的分离、游离蒽衍生物与蒽苷类的分离、蒽醌苷类的分离

（四）结构测定

1、衍生物制备：

甲基化反应、乙酰化反应

2、波谱分析：

UV、IR

五、专业及术语英语词汇

Quinones、benzoquinones、naphthoquinones、phenanthraquinones、anthraquinones

六、复习思考题

1、醌类化合物的母核结构特征及其分类有哪些？

写出丹参酮ⅡA的结构；常见蒽醌的结构类型有哪些？

写出大黄酚、大黄酸结构。

2、蒽醌类化合物颜色反应的类型有哪些？

它们在蒽醌的检识与结构信息中有何意义？

3、以大黄中蒽醌系列化合物为例，排列PH梯度萃取酚酸性成分时碱的强弱顺序与化合物酸性强弱顺序。

4、蒽醌类化合物的UV、IR特征是什么？

第五章黄酮类化合物

一、学时数：

6学时

二、目的和要求

1、掌握黄酮类化合物的主要理化性质和鉴别反应；UV、NMR、MS在黄酮类化合物结构测定中的应用。

2、熟悉黄酮类化合物生物合成的基本途径；黄酮类化合物结构分类及其结构类别间的生物合成关系；黄酮类化合物提取分离原理及主要方法；聚酰胺层析法在黄酮类化合物分离中的应用；

3、了解化学法在黄酮类结构测定中的应用。

三、重点和难点

1、重点：

黄酮类化合物的主要理化性质和鉴别反应；UV、NMR、MS在黄酮类化合物结构测定中的应用。

2、难点：

黄酮类化合物提取分离原理及主要方法

四、讲授基本内容和要点

（一）概述

1、基本结构和分类

2、黄酮类化合物生物合成的基本途径

3、黄酮类化合物结构分类及其结构类别间的生物合成关系

4、重要黄酮类药物及生理活性成分

（二）黄酮类化合物的理化性质

1、性状

2、溶解度

3、酸碱性

4、显色反应

5、呈色反应与结构的关系

（三）黄酮类化合物的生物活性

（四）黄酮类化合物的提取分离

1、提取

2、精制

3、分离

（五）黄酮类化合物的检识与结构鉴定

1、层析的应用

2、紫外光谱的应用

3、1H-MR谱的应用；

4、13C-NMR谱的应用；

5、MS谱的应用；

6、结构研究实例

五、专业及术语英语词汇

flavone、flavonol、flavanone、flavanonol、chalcone、isoflavone、anthocyanidin、xanthane

六、复习思考题

1、试用电子理论解释为什么黄酮类多显黄色，而二氢黄酮（醇）多无色。

2、黄芩在贮存过程中为什么会变绿?

化学成分有何变化?

（用化学式表达）

3、就不同的黄酮类化合物的立体结构解释其在水中溶解度规律。

4、应用碱溶酸沉法提取黄酮类化合物时，应注意哪些问题?

5、为什么红花在开花中期为黄色，开花后期或采收干燥过程中颜色渐变为红色或深红色（写出可能的化学反应）?

第六章萜类和挥发油

一、学时数：

6学时

二、目的和要求

1、掌握萜类成分的结构特征和主要类型；主要类型萜类成分的结构、性质；萜类成分的生源途径；重要的理化性质。

2、了解有重要生物活性的萜类化合物。

三、重点与难点

1、重点：

萜类化合物的结构特征和主要类型；主要类型中重要代表物的结构和理化性质；萜类化合物的提取分离方法

2、难点：

萜类化合物的结构类型；检识与结构鉴定

四、讲授基本内容和要点

（一）概述

1、萜类化合物的含义和分类

2、生物活性及分布

3、萜类化合物的生源学说与生物合成途径

（二）萜类化合物的结构类型及其重要代表化合物

1、单萜

2、环烯醚萜

3、倍半萜

4、二萜

5、二萜半萜

（三）萜类化合物的理化性质

1、物理性质

2、化学性质

（四）萜类化合物的提取分离

1、萜类的提取

2、萜类的分离

3、提取分离实例

（五）萜类化合物的检识与结构鉴定

1、波谱法的应用（UV、IR、MS）

2、结构鉴定实例

（六）挥发油

1、概述（定义、分布、组成和分类、生物活性及应用）

2、挥发油的性质

3、挥发油的提取

4、挥发油的分离

5、挥发油的鉴定

五、专业、术语、重要化合物英语词汇

terpenoids、empiricalisoprenerule、monoterpenoids、geraniol、menthol、borneol、camphor、troponoides、iridoids、qinghaosu、artemisinin、a-santonin、azulenoids、diterpenoids、andrographolide、ginkgolides、taxol、curcumol、triptolide、tanshinoneⅡA、stevioside、guanfubaseA

六、复习思考题

1、何谓生源异戊二烯法则、挥发油、Girard试剂、萜类化合物、酸值、酯值、皂化值？

2、常见的重要单萜、倍半萜、二萜、二萜半萜的代表化合物及其生物活性是什么？

3、如何鉴定挥发油？

4、环烯醚萜的结构特点是什么？

稳定性如何？

第七章三萜及其苷类

一、学时数：

4学时

二、目的和要求

1、掌握三萜及其苷类化合物的理化性质与显色反应。

2、熟悉三萜皂苷类化合物的结构类型与特征；三萜及其皂苷的提取分离方法。

3、了解三萜皂苷键的裂解反应。

三、重点和难点

1、重点：

掌握三萜及其苷类化合物的理化性质与显色反应。

2、难点：

三萜皂苷类化合物的结构类型与特征。

四、基本内容

（一）概述

1、三萜的定义

2、三萜的分布

3、三萜的存在形式

4、三萜的研究进展

5、三萜的生物合成

（二）四环三萜

1、羊毛脂烷型

2、达玛烷型

3、甘遂烷型

4、环阿屯型

5、葫芦烷型

6、楝烷型

7、原萜烷型

（三）五环三萜

1、齐墩果烷型

2、乌苏烷型

3、羽扇豆烷型

4、木栓烷型

5、何伯烷型和异何伯烷型

（四）三萜类化合物的理化性质

1、性状

2、表面活性

3、溶解度

4、溶血作用

5、沉淀反应

6、显色反应

（五）三萜类化合物的提取与分离

1、苷元的提取与分离

2、三萜皂苷的提取与分离

（六）三萜类化合物的结构鉴定

1、常用的化学反应

2、三萜类化合物的波谱特征（UV、IR、MS、1H-NMR、13C-NMR）

3、结构测定实例

（七）三萜类化合物的生物活性

五、专业、术语、重要化合物英语词汇

triterpenes、tetracyclictriterpenoids、Triterpenoidsapogenins、Triterpenoidsaponins、ginsenosides、20（S）-protopanaxadiol、oleanane、oleanolicacid、glycyrrhizicacid、Glycyrrhetinicacid、α-amyrane、Ursolicacid、Liebermann-burchardreaction、toosendanin

六、复习思考题

1、简述三萜苷元的提取分离步骤。

2、简述四环三萜的分类和结构特征。

3、三萜皂苷的物理化学性质特点是什么？

第八章甾体及其苷类

一、学时数：

6学时

二、目的和要求

1、掌握甾体化合物的结构特征与分类；强心苷的理化性质；甾体皂苷的理化性质、提取分离方法。

2、熟悉C21甾体化合物的结构类型和海洋甾体化合物；甾体母核的显色反应及其与三萜的区别；强心苷的结构特征；区分甲、乙型强心苷的方法；甾体皂苷元的结构类型及区分方法。

3、了解强心苷的提取与分离方法。

三、重点和难点

1、重点：

甾体化合物的结构特征与分类；强心苷的理化性质；

2、难点：

甾体皂苷的理化性质、提取分离方法。

四、基本内容

（一）概述

1、甾体的定义

2、研究进展

3、基本结构和分类

4、甾体的立体化学

5、甾体的颜色反应

（二）甾体化合物

1、C21甾体化合物（定义、存在形式、结构特点、结构类型、理化性质）

2、海洋甾体化合物

（三）强心苷类化合物

1、定义

2、生物合成

3、化学结构和分类

4、强心苷的理化性质

5、强心苷的颜色反应

6、强心苷的提取分离

7、强心苷的波谱特征（UV、IR、MS、1H-NMR、13C-NMR）

8、强心苷的生理活性

（四）甾体皂苷

1、概述

2、甾体皂苷的化学结构及分类

3、甾体皂苷的理化性质

4、甾体皂苷元的波谱特征（UV、IR、MS、1H-NMR）

5、甾体皂苷的提取分离

五、专业、术语、重要化合物英语词汇

steroides、C21-steroides、cyclopentano-perhydrophenanthrene、Salkowskireaction、Rosenheimreaction、pregnane、Keller-Kilianireaction、cardiacglycosides、bufogenins、bufotoxins、digitoxigenin、cardenolide、scillanolide、bufanolide、Legalreaction、Keddereaction、Raymondreaction、Baljetreaction、xanthydrolreaction、steroidalsaponins、spirostane、spirostanols、isospirostanols、furostanols、pseudo-spirostanols

六、复习思考题

1、强心苷的结构特点及分类依据是什么？

其强心作用与结构关系如何？

2、强心苷类化合物的鉴别反应有哪些？

活性次甲基反应基本原理是什么？

3、甾体皂苷与三萜皂苷如何区别？

甾体皂苷元、C21甾与强心苷元结构上有何异同？

第九章生物碱

一、学时数：

8学时

二、目的和要求

1、掌握生物碱的概念、命名规则、分布及存在形式；生物碱呈色、溶解性及碱性与其分子结构的关系，及其影响生物碱碱性的诸因素；生物碱提取分离的原理；

2、了解生物碱的生物合成途径；主要生物碱的骨架及结构分类；生物碱常用的检识方法；生物碱的碱性在提制和结构研究上的意义；生物碱提取分离的诸种方法；生物碱结构测定中常用的降解反应机理和对测定结构的意义。

三、重点和难点

1、重点：

生物碱的定义和分类生物碱的分类和物理性质。

2、难点：

生物碱呈色、溶解性及碱性与其分子结构的关系，及其影响生物碱碱性的诸因素。

四、基本内容

（一）概述

1、定义

2、分布

3、积累和储藏

4、生物碱存在形式

（二）生物碱生物合成的基本原理

1、Schiffbase的形成

2、Mannishreaction

3、酚氧化偶连

4、亚胺盐次级环合反应

（三）生物碱的分类、生源及其分布

1、生物碱分类的主要方法

2、来源于鸟氨酸的生物碱

3、来源于赖氨酸的生物碱

4、来源于苯丙氨酸/酪氨酸的生物碱

5、来源于色氨酸的生物碱

6、来源于萜类的生物碱

7、来源于甾体的生物碱

（四）生物碱的理化性质

1、物理性质

2、生物碱的检识（生物碱的沉淀反应、生物碱的显色反应）

3、生物碱的化学性质（碱性、成盐、C-N键的裂解反应）

（五）生物碱的提取分离

1、总生物碱的提取

2、生物碱的分离

（六）生物碱的结构鉴定

1、波谱法在生物碱的结构鉴定与测定中的应用（UV、IR、MS、1H-NMR、13C-NMR）

2、生物碱类化合物结构鉴定实例

五、专业、术语、重要化合物英语词汇

alkaloid、Schiffbase、atropine、morphine、ephedrine、pseudoephedrine、berberine、palmatine、colchicines、reserpine、vinblastine、cinchonine、quinine、verticine、Dragendroff’sreagent、Hofmanndegradation、exhaustivemethylation、Emdedegradation、vonBraunternaryaminedegradation、Caffeine、Codeine、Cocaine

六、思考题

1、思考生物碱的简单定义与目前较确切的表述的关系。

2、生物碱主要有哪些存在形式？

3、莨菪碱与阿托品的关系如何?

如何由莨菪碱变成阿托品?

4、试论影响生物碱碱性的因素。

5、小檗碱有哪几种结构