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天然药物化学笔记
第二章糖和苷
第一节单糖的立体化学
1.1单糖结构表示方法:
Fischer式Haworth式优势构象
1.2糖在水溶液中的存在形式:
五元氧环糖称为呋喃型糖六元氧环糖称为吡喃型糖注意:
糖与糖结合或成苷形成缩醛或缩酮结构后就固定为一种结构。
2糖苷的分类
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。
按含单糖的个数分为二糖、三糖、四糖等。
还原糖——具有游离醛基或酮基的糖。
非还原糖——不具有游离醛基或酮基的糖,即其中每个单糖的半缩醛或半缩酮上的羟基都脱水缩合。
植物中的三糖四糖五糖都是由蔗糖基础上形成的,都是非还原糖。
原生苷——生物体内原生的苷。
?
次生苷——从原生苷中脱掉一个以上单糖的苷称次生苷或次级苷。
?
根据苷键原子可将苷分为氧苷、氮苷、硫苷、碳苷等。
3.氰苷具有α-羟腈的苷包括苦杏仁苷81
碳苷(C-苷)通过苷元碳上的氢与糖(或糖的衍生物)的半缩醛(半缩酮)羟基脱水而成的苷类。
难水解。
83
糠醛形成反应单糖在浓酸加热作用下,脱去三分子水,生成具有呋喃环结构的糠醛衍生物。
87
Molish反应——糖与浓硫酸和α-萘酚。
用于鉴别糖和苷。
苷键水解难易程度:
95、酶催化水解反应的特点:
根据所用酶的特点可确定苷键构型。
蜗牛酶→β-苷键
96、过碘酸裂解反应
所用试剂:
NaIO4和NaBH4
113、糖及苷的提取
石油醚萃取物极性小的化合物
氯仿、乙醚萃取物苷元
乙酸乙酯萃取物单糖苷
正丁醇萃取物低聚糖苷
水层糖和低聚糖
114、多糖中除去蛋白质的方法
(1)sevag法
(2)酶解法(3)三氟三氯乙烷法(4)三氯醋酸法
115、凝胶柱色谱
分离原理:
将多糖按分子大小和形状不同分离开来,常用的有葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等。
第三章苯丙素类
第2节香豆素类
126定义:
香豆素类化合物是邻羟基桂皮酸的内酯,具有芳甜香味。
它们都有苯骈α-吡喃酮母核的基本骨架。
7-羟基香豆素被认为是香豆素类化合物的母体
126通常将香豆素分为四类:
(一)简单香豆素类
(二)呋喃香豆素类
(三)吡喃香豆素类
(四)其他香豆素类小分子香豆素可以用水蒸汽蒸馏法提取。
128(三)内酯的性质香豆素类化合物具有内酯结构,具有内酯环的性质。
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,酸化后又立即和环形成不溶于水的香豆素类成分。
但长时间把香豆素类化合物放在碱液或紫外灯光照射下,顺势邻羟基桂皮酸盐就会转化成稳定的反式桂皮酸盐,再酸化也不和环。
129(四)显色反应
1.异羟肟酸铁反应(鉴别香豆素内酯环)
2.Gibbs试剂及Emerson试剂反应
条件:
具有游离酚羟基,且对位无取代
或者C-6无取代的香豆素
134第三节木脂素类考判定
第四章醌类化合物
第一节醌类化合物的结构类型
156定义:
醌类化合物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化合物。
分类:
按芳环的数目、骈合情况,分为四类,即苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。
菲醌类丹参醌。
蒽醌蒽醌衍生物有大黄素型茜草素型
第二节醌类化合物的理化性质
164四)酸性:
醌类化合物多具有酚羟基,故具有一定的酸性。
酸性强弱与是否存在羧基、以及酚羟基的数目、位置有关。
酸性强弱:
含-COOH>含2个以上β-OH>含1个β-OH>含2个α-OH>含1个α-OH
比较三种化合物的酸性?
茜草素R1=OHR2=HR3=H
羟基茜草素R1=OHR2=HR3=OH
伪羟基茜草素R1=OHR2=COOHR3=OH
165五)颜色反应
1.Feigl反应
醌类衍生物在碱性条件下经加热能迅速与醛类及邻二硝基苯反应,生成紫色化合物。
反应中,醌类只起到传递电子的作用。
2.无色亚甲蓝显色实验
苯醌类和萘醌类遇无色亚甲蓝溶液,显蓝色;是检出苯醌类及萘醌类的专用显色剂。
常用作TLC或PC的显色剂
3.碱性条件下的呈色反应
羟基醌类遇碱颜色加深,多呈橙、红、紫红及蓝色。
4.与活性次甲基试剂的反应(Kesting-Craven法)
苯醌及萘醌类当其醌环上有未被取代的位置时,可在氨碱性条件下与一些活性次甲基试剂反应,生成蓝绿色或蓝紫色。
活性次甲基试剂:
乙酰乙酸酯、丙二酸酯、丙二腈
5.与金属离子的反应
适用范围;α-酚羟基的蒽醌类,邻二酚羟基的蒽醌类
第3节醌类化合物的提取分离
2.碱提取-酸沉淀法
带游离AR-OH的醌类:
易溶于碱水溶液中,酸化后AR-OH被游离而沉淀析出。
167分离方法—游离羟基蒽醌的分离
(一)pH梯度萃取法
酸性强弱:
含-COOH>含2个以上β-OH>含1个β-OH>
5%NaHCO31%Na2CO35%Na2CO3
含2个α-OH>含1个α-OH
1%NaOH5%NaOH
根据酸性大小,采用pH不同的碱性水溶液进行萃取(碱性由小到大),再酸化得到沉淀。
第五章黄酮类化合物
第1节概述
三、合成途径及取代基
合成途径:
基本骨架是由三个丙二酰辅酶A(乙酸-丙二酸途径)和一个桂皮酰辅酶A(莽草酸途径)生物合成而产生。
第二节理化性质及显色反应
溶解性游离苷元
A.黄酮、黄酮醇、查尔酮→平面性分子,难溶于水;
194B.二氢黄酮、二氢黄酮醇→非平面性分子,溶解度稍大;
C.花色素→平面结构,但以离子形式存在,溶解度较大;
D.分子中引入羟基,在水中溶解度增加,而羟基甲基化后,则增加在有机溶剂中的溶解度。
195酸性
酚-OH酸性由强到弱顺序:
7,4′-二OH>7或4′-OH>一般酚-OH>5-OH>3-OH
溶于NaHCO3溶于Na2CO3溶于不同浓度的NaOH
196还原反应
2.NaBH4反应:
专属性:
对二氢黄酮类专属性较高的还原剂,其他黄酮类均为阴性。
颜色变化:
生成红~紫红色的物质,可用于其他黄酮类区别反应。
磷钼酸试剂:
二氢黄酮可与磷钼酸试剂反应呈现棕褐色,可作为二氢黄酮类的特征反应。
金属盐类试剂的络合反应
1.铝盐有荧光,可用于定性及定量
2.锆盐:
5-OH、4-酮基锆络合物稳定性,没有3-OH、4-酮基锆络合物稳定,容易被弱酸分解。
想溶液中继续加枸橼酸后,5-羟基黄铜的黄色溶液显著褪色而3-羟基黄铜溶液仍曾鲜黄色。
197碱性试剂显色反应
1.二氢黄酮类:
在碱液中开环→生成异构体-查耳酮类→显橙~黄色。
199碱提取酸沉淀法
原理:
黄酮苷易溶于碱性水、难溶于酸性水,故可以用碱性水提取,在将碱水提取液调成酸性,黄酮苷类即可沉淀出来。
200聚酰胺柱色谱
洗脱规律(先→后顺序):
(1)苷元相同:
叁糖苷→双糖苷→单糖苷→苷元
(3)不同类型黄酮:
异黄酮→二氢黄酮醇→黄酮→黄酮醇
201梯度pH萃取法
第六章萜类和挥发油
第1节概述
定义:
凡是由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合(C5HX)n通式的化合物及其衍生物,均称为萜类化合物。
分类依据:
根据分子结构中异戊二烯单元的数目进行分类;同时再根据各萜类分子结构中碳环的有无和数目的多少归类。
萜类的生源学说
233二)生源的异戊二烯法则
萜类化合物是经甲戊二羟酸途径衍生的一类化合物。
焦磷酸异戊烯酯(IPP)和焦磷酸γ,γ-二甲基烯丙酯(DMAPP)是生物体内“活性的异戊二烯”,在生物合成中起着烷基化和延长碳链的作用
第2节萜类的结构类型及重要代表物
一、单萜
链状单萜单环单萜双环单萜三环单萜卓酚酮(变形)
二、环烯醚萜
三、倍半萜
无环倍半萜单环倍半萜双环倍半萜三环倍半萜
四、二萜
链状二萜双环二萜三环二萜四环二萜
五、二倍半萜
单萜定义:
骨架由2个异戊二烯单位构成,含10个C原子的化
合物。
链状单萜中比较重要的化合物是一些含氧衍生物,
240环烯醚萜
环烯醚萜的理化性质:
1.性状:
环烯醚萜苷和裂环环烯醚萜苷大多数为白色晶体或
粉末,多具旋光性,味苦。
2.溶解性:
环烯醚萜苷类易溶于水和甲醇,可溶于乙醇、丙酮、
正丁醇,难溶于三氯甲烷、乙醚等有机溶剂。
3.环烯醚萜苷易被水解,生成的苷元为半缩醛结构,其化学性质活泼:
(1)苷元容易进一步聚合或分解。
(2)苷元遇酸、碱、羰基化合物和氨基酸等都能变色。
(3)苷元溶于冰乙酸中,加少量铜离子,加热显蓝色。
4.环烯醚萜多能产生吡喃衍生物的特征颜色反应,如:
车叶草苷与Shear试剂(浓盐酸:
苯胺=1:
15)反应,产生黄色→棕色→深绿色。
5.环烯醚萜苷分子中的环烯醚结构的双键性质活泼,在冷甲醇中。
易与溴发生反应,生成溴及甲氧基加成物。
青蒿素单环倍半萜
穿心莲内酯银杏内脂放防己内酯双环二萜
雷公藤甲素紫杉醇三环二萜
第3节萜类化合物的理化性质
256羰基加成反应
吉拉德试剂加成:
羰基与吉拉德试剂(Girard试剂,带有季铵基团的酰
肼)反应,使亲脂性的羰基转变为亲水性的加成产物。
第六节挥发油
264定义:
挥发油又称精油是一类具有芳香气味的油状液体的总称、在常温下能挥发、可随水蒸气蒸馏。
组成与分类:
萜类化合物芳香族化合物脂肪族化合物其他类化合物
1.萜类化合物:
主要是单萜、倍半萜和它们含氧衍生物,
而且含氧衍生物多半是生物活性较强或具有芳香气味的主
要组成成分。
2.芳香族化合物:
在挥发油中,芳香族化合物仅次于萜类,
存在也相当广泛。
3.脂肪族化合物:
一些小分子的脂肪族化合物(例如:
烷、醇、醛、酮及酸等)在挥发油中常存在
4.其他类化合物:
一些挥发油样物质,也能随水蒸气蒸馏,也称为“挥发油”。
芥子油、挥发杏仁油、
267挥发性:
挥发油在常温下可自行挥发而不留任何痕迹,这是挥发油与脂肪油的本质区别。
2.硝酸银-柱色谱/硝酸银-TLC
五、挥发油的鉴定
二)化学常数的测定
酸值、酯值和皂化值是重要的化学常数,标志着质量。
第七章三萜及其苷类
第三节四环三萜的结构类型
283四环三萜:
达玛烷型、羊毛脂烷型、甘遂烷型、环阿屯烷型、楝烷型由26个c组成、葫芦烷型
达玛烷型1.人参皂苷酸枣仁皂苷元/A/B枣皂苷ⅠⅡⅢ
环阿屯烷型:
中药黄氏黄氏苷I
楝烷型26个碳
第4节五环三萜的结构类型
五环三萜:
齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆烷型、木栓烷型
齐墩果烷型;甘草次酸和甘草酸柴胡,柴胡皂苷a、d等是柴胡的主要成分中药商陆中药远志
乌苏烷型:
地榆枇杷
羽扇豆烷型:
白头翁
第5节理化性质
302三萜化合物的颜色反应
溶血作用皂苷的水溶液大多数能破坏红血球而有溶血作用:
若将其水溶液注射入静脉中,毒性极大,低浓度水溶液就能产生溶血作用。
皂苷溶血作用机理:
多数皂苷能与胆甾醇(cholesterol)结合生成不溶性的分子复合物。
当皂苷水溶液与红细胞接触时,红细胞外膜上的胆甾醇与皂苷结合,生成不溶于水的复合物沉淀,破坏了血红细胞的正常渗透,使细胞内渗透压增加而发生崩解,从而导致溶血现象。
沉淀反应;皂苷的水溶液可以和一些金属盐类如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。
第八章甾体及其苷类
第一节
了解。
甾体化合物(甾体母核)的颜色反应:
反应原理:
与三萜化合物相似。
1.Libermann-Burchard反应(醋酐-浓硫酸反应)
样品/冰醋酸红→紫→蓝→绿→污绿→褪色
2.Salkowski反应(氯仿-浓硫酸反应)
样品/氯仿+浓硫酸→氯仿层显红或青色,硫酸层显绿色荧光
3.Rosenheim反应(三氯醋酸/乙醇溶液反应)
样品+25%三氯醋酸/乙醇→红或紫色
强心苷+25%三氯醋酸/乙醇和3%氯胺T→UV下显黄绿色、蓝色、灰蓝色荧光(可用于毛地黄强心苷的区别)
可用氧化苯甲酰、次氯酸钠、过氧化氢等代替氯胺T
4.三氯化锑或五氯化锑反应
样品/醇溶液+20%三氯化锑(五氯化锑)/氯仿→黄色、灰蓝色、紫色斑点
概述
第2节强心苷类
328定义:
强心苷(cardiacglycosides)是存在于植物中、具有强心作用的甾体苷类化合物
★强心苷的命名:
甲型强心苷以强心甾为母核命名。
乙型强心苷元则以海葱甾或蟾酥甾为母核命名。
2.糖部分:
强心苷中糖均与苷元3-OH结合形成苷,可多至5个单元,以直链连接。
(1)六碳醛糖、6-去氧糖、6-去氧糖甲醚、五碳醛糖等。
(个别糖基上还可能连有乙酰基和氨基)
2)2,6-二去氧糖、2,6-二去氧糖甲醚(仅存在于强心苷中)。
330G-毒毛旋花子苷:
并作为测定强心苷生物效价的标准品。
强心苷的理化性质C17内酯环的异构化C17β-内酯,在二甲基甲酰胺(DMF)中,与甲苯磺酸钠(NaOTs)和醋酸钠110℃加热24h,可异构化为17?
-内酯构型。
(了解)
335苷键的水解(了解)
显色反应
强心苷颜色反应的来源:
甾体母核,不饱和内酯环,2-去氧糖
由于不饱和内酯环产生的反应
反应名称
试剂
颜色
λmax(nm)
Legal反应
亚硝酰铁氰化钠
深红或蓝
470
Kedde反应
3,5-二硝基苯甲酸
深红或红
590
Raymond反应
间二硝基苯
紫红或蓝
620
Baljet反应
苦味酸
橙或橙红
490
反应原理:
甲型强心苷17-侧链上的不饱和五元内酯环,在碱性溶液中,双键转位能形成活性次甲基,从而能够与某些试剂反应而显色。
乙型强心苷无此类反应。
336由2-去氧糖产生的反应
反应名称
试剂
实验现象
Keller-Kiliani反应
Fe3+/浓硫酸
乙酸层蓝色/蓝绿色
对二甲氨基苯甲醛反应
对二甲氨基苯甲醛试剂
灰红色
占吨氢醇反应
占吨氢醇试剂
红色
过碘酸-对硝基苯胺反应
过碘酸/对硝基苯胺
黄色
第3节甾体皂苷
甾体皂苷的化学结构和实例
一)结构分类
甾体皂苷的皂苷元基本骨架属于螺甾烷的衍生物,根据C-25的构型和环F的环合状态,分为四种类型:
结构类型
C25的构型
螺甾烷醇类
S构型
异螺甾烷醇类
R构型
呋甾烷醇类
F环为开链衍生物
变形螺甾烷醇类
F环为五元四氢呋喃环
351F环裂解的双糖链皂苷性质:
(呋甾烷醇类)
1.显色反应:
E试剂——盐酸二甲氨基苯甲醛试剂(Ehrlich)显红色
A试剂——茴香醛(Anisaldehyde)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)
F环裂解的双糖链皂苷性质:
2.不具有某些皂苷的通性
1)没有溶血性2)不能与胆甾醇形成复合物
3)没有抗菌活性
353甾体皂苷在无水条件下,欲某些酸亦可以与三萜皂苷相类似的显色反应颜色反应(皂苷/元的通性)
醋酐-浓硫酸反应:
甾体皂苷最后出现绿色↔三萜皂苷最后出现红色
三氯醋酸反应:
甾体皂苷加热至60℃显色↔三萜皂苷加热至100℃显色
孕甾烷的两种构型
天然植物甾醇有4种构型:
谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜子甾醇。
第九章生物碱
375准确定义:
生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物有机体中的非初级代谢产物的一类化合物。
生物碱的存在形式(简答题)
生物碱在植物体中少数以游离型存在,绝大多数以盐的形式存在。
根据氮原子所处的状态主要分为6类:
1游离碱类:
少数碱性弱的生物碱。
盐类:
绝大多数生物碱以盐的形式存在。
主要的有机酸:
枸橼酸、酒石酸、主要的无机酸:
硫酸、盐酸等。
3.酰胺类:
4.N-氧化物类:
5.氮杂缩醛类:
6.其他类:
少数生物碱以亚胺、烯胺、苷、季铵碱、酯形式存在。
377生物碱的分类主要有三种方法:
(了解)
①按植物来源分类
鸦片生物碱、乌头生物碱、三尖杉生物碱、麻黄生物碱
②化学分类(氮原子存在的基本母核)
异喹啉类生物、吲哚类生物碱、萜类生物碱
③生源结合化学分类(主要)
生物碱的生源主要有两个途径:
一是来源于氨基酸途径,二是来源于甲戊二羟酸途径。
(来源于鸟氨酸的吡咯生物碱、来源于赖氨酸的吲哚里西啶类生物碱)
生物碱的碱性来源
(一)生物碱碱性的来源
分子中具有氮原子,氮原子上具有孤电子对,为电子的给与体,能接受质子,故而显碱性。
生物碱碱性强度的表示方法
为统一酸碱强度标准,碱性强度用pKa值表示。
◆碱性强度与pKa值关系:
pKa<2(极弱碱)、pKa2~7(弱碱)、pKa7~12(中强碱)、pKa>12(强碱)
◆碱性基团的pKa值大小顺序一般是:
胍基[-NH(C=NH)NH2]>季铵碱>脂肪(杂)胺>芳香(杂)胺>酰胺基
397三)生物碱碱性强弱与分子结构的关系
1.氮原子的杂化方式
电子效应2.诱导效应3.诱导-场效应4.共轭效应
5.空间效应6.分子内氢键形成
1.氮原子的杂化方式:
氮原子的孤电子对在形成有机胺分子时,杂化方式有三种:
即SP、SP2和SP3,P电子比例越大,越容易供给电子,碱性增强。
碱性强弱顺序为SP3>SP2>SP。
(1)诱导效应
供电基团使氮原子上电子云密度增大,碱性增强;供电基团:
烷基
共轭效应分子中氮原子孤电子对成P
-π共轭体系时,通常情况下,碱性减弱。
立体条件:
二者的p-电子轴共面P
-π共轭体系三种类型:
苯胺型、烯胺型和酰胺型。
苯胺型
氮原子上孤电子对与苯环π-电子成P
-π共轭体系
2)烯胺型
1.叔烯胺(R,Rˊ为烷基),形成季铵,碱性较强;
2.叔烯胺,N原子在桥头,不能形成季铵,双键只起诱导作用。
酰胺型
分子中氮孤电子对与酰胺羰基成P
-π共轭体系碱性很弱,几乎呈中性。
空间效应
N原子附近如果存在取代基,会阻碍N原子接受质子,使其碱性降低。
分子内氢键形成
一般地,形成分子内氢键,使其(形成季铵盐)更稳定,碱性增强。
碱性强弱规律总结:
1.碱性基团的碱性强弱规律:
供电效应、形成分子内氢键(N-H)→碱性增强
吸电效应、共轭效应、共轭-场效应、空间效应→碱性减弱
2.两种效应共存时:
空间效应和诱导效应共存,空间效应占主导地位
诱导效应和共轭效应共存,共轭效应占主导地位
402生物碱的检识
生物碱的检识、分离及结构鉴定,最常用的是沉淀反应和显色反应。
沉淀反应的条件
A.反应需要在酸水中进行,在稀醇或脂溶性溶剂中时,含水量需要大于50%。
B.苦味酸试剂和三硝基间苯二酚试剂也可在中性条件下进行。
402生物碱的检识假阳性反应排除方法:
除掉方法:
将酸水提取液碱化,以氯仿萃取,分取氯仿层,再用酸水萃取氯仿层,此酸水层除去了上述水溶性干扰物质,可作为沉淀反应用溶液。
改良的碘化铋钾常用于色谱显色剂。
三)亲脂性有机溶剂提取法
常用亲脂性溶剂:
三氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、甲苯等。
四)水溶性生物碱的提取
三种方法:
沉淀法(雷氏铵盐法、盐析法)、溶剂法、大孔吸附树脂
1.沉淀法:
(1)雷氏铵盐沉淀法
(2)盐析法
410生物碱的分离
五)利用色谱法分离
1.离子交换树脂法(阳离子交换树脂)
2.吸附色谱法分离
3.分配色谱法