天然药物化学离线作业

第一章总论

一、填空题

1、天然药物化学是指（运用科学理论与方法研究天然药物中化学成分）的一门学科，它的主要研究内容包括对各类天然药物的化学成分——主要是（特点）或（物理化学性质）的（结构特点）、（理化性质）、（提取）、（分离）及其生物合成途径等内容。

2. 天然药物是药物的个重要组成部分，它来源于（植物）、（动物）、（矿物）和（海洋生物），并以（中药）为主，品种繁多。

3、（）是我国药品质量控制遵照的典范，记载有关中药材及中成药质量控制的是（）部？

4、凝胶过滤色谱又称排阻色谱、（分子筛色谱），其分离原理主要是（分子筛作用），根据凝胶的（孔径大小）和被分离化合物分子的（孔径大小）而达到分离目的。

5、大孔树脂是一类具有（多孔结构），但没有（可解离基团）的不溶于水的固体高分子物质，它可以通过（物理吸附）有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。

6、正常1H-NMR谱技术能提供的结构信息参数，主要是质子的（化学位移）、（偶合常数）及（质子数目）。

7、中药二次代谢产物的主要生物合成途径为（乙酸-丙二酸途径）、（甲戊二羟酸途径）、（莽草酸途径）、（氨基酸途径）和复合途径。生活中常见的（糖类）、（氨基酸和蛋白质）、（脂类）等属于一次代谢产物；中药和天然药物中常见的（苯丙素类）、（醌类）、（黄酮类）、（萜类和挥发油）、（甾体类）、（生物碱类）等一般均属于来源于上述二次代谢途径的产物。

8、大孔树脂法分离皂苷，以乙醇-水为洗脱剂时，随着醇浓度的增大，洗脱能力（增强）。。

二、问答题

1、天然药物化学的基本概念？其研究对象、研究内容及研究意义是什么？

1、天然药物有效成分结构的鉴定及构效关系的研究：中国东北产植物中的有效成分的提取、

分离、结构鉴定及活性的研究。天然药物的合成及构效关系的研究。抗癌、抗病毒、治疗高血脂、心脑血管疾病药物的研2、天然药物化学成分及其生物活性的研究：以研究天然药物化学为主要目标，通过提取、分离、纯化得到单体化合物成分，利用波谱学及化学手段进行结构鉴定；发现有生物活性的先导化合物及有效部位；研究与开发创新药物。，3、中药化学成分及其生物活性的研究：研究内容包括中药中的有效成分提取、分离、结构鉴定等，重点在长白山道地药材新的药用部位及有效部位的化学成分研究。生物活性研究主要在抗癌、抑菌、治疗糖尿病、高血脂、心血管疾病等的预防与治疗方面进行研究。4、靶向药物系统研究：为使药物能更好地被吸收，提高药物生物利用度和达到最佳治疗效果，设计研究靶向药物系统，使药物通过与载体结合或被载体包埋，形成可在体内可动性的指向靶组织释药的给药体系，也就是利用载体药物释放系统改变药物的动力学过程，即主要改变药物的体内分布，仅使药物作用于病变部位的靶细胞，而避免对正常细胞的作用。使药物在特定时间内，以预定的速率在机体特定部位释放一种或多种药物，并且可控制药物的代谢速率。。5、天然药物的结构鉴定及构效关系的研究：以中国特有的中草药和天然产物为主要研究对象，综合运用化学（主要为波谱学技术）和生物学两大学科的最新理论和实验技术，研究发现可能开发成为新药的先导化合物，并开展相关的基础理论研究

2、基本概念和名词解释：

⑴天然药物化学：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：人类在自然界中发现并可直接共要用的植物，动物，或者矿物，一击基本布改变其物理，化学属性的加工品，“中药”“草药”和民族药除极少数为人工合成药外，绝大多数均同天然药物范畴

活性成分；对人体有益的、起作用的成分

⑵相似相溶原则，就是极性分子构成的溶质易溶解于极性分子构成的溶剂中，非极性

分子构成的溶质易溶解于非极性分子构成的溶剂中。

亲水性有机溶剂，具有亲水基团，也就是极性较大的基团的有机溶剂，在化学成分提取额方面，他们可以提取一些亲水性较强的物质，而且因为其有机物的特性，其交易出去亲执行的有机溶剂

亲脂性有机溶剂；

⑶浸渍法，浸渍法古称溻渍法，是把药物煎汤淋洗患部，使疮口洁净，祛除病

邪，从而达到治疗目的的一种治疗方法。

渗漉法：渗漉法是将适度粉碎的药材置渗漉筒中，由上部不断添加溶剂，溶剂渗过药材层向下流动过程中浸出药材成分的方法。，

煎煮法，是将药材加水将煮取汁的方法。该法最是早使用的一种简易浸出方法，至今仍是制备浸出制剂最常用的方法。由于浸出溶煤通常用水，故有时也称为“水煮法”或“水提法”。

回流法，回流法系指用乙醇等挥发性有机溶剂浸提药材成分，浸提液被加热，溶剂馏出后又被冷凝流回浸出器中浸提药材，这样周而复始，直至有效成分提取完全的方法。该法由于浸提液受热时间较长，故不适用于受热易破坏的药材成分的浸出

超临界流体萃取法，超临界流体（supercritic al fluid, SF）是指某种气体（液体）或气体（液体）混合物在操作压力和温度均高于临界点时，使其密度接近液体，而其扩散系数和黏度均接近气体，其性质介于气体和液体之间的流体。超临界流体萃取法（supercritic al fluid extrac tion, SFE）技术就是利用超临界流体为溶剂，从固体或液体中萃取出某些有效组分，并进行分离的一种技术超声提取法，定义：超声提取法是利用超声波增大物质分子运动频率和速度，增加溶剂穿透力，提高药物溶出速度和溶出次数，缩短提取时间的浸提方法。加压逆流提取法：此法是将若干提取装置串联，溶剂与药材逆流通过，并保持一定接触时间的方法。

微波提取法；

水蒸气蒸馏法。水蒸气蒸馏法系指将含有挥发性成分的药材与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方法。

⑷分配色谱、分配色谱系色谱法之一种，利用固定相与流动相之间对待分离组分

溶解度的差异来实现分离。

吸附色谱、吸附色谱系色谱法之一种，利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。

滤过色谱

⑸正相分配色谱，固定相极性大于流动相极性的色谱法称为正相色谱法

反相分配色谱，流动相极性大于固定相极性的色谱法称为反相色谱法

加压液相色谱，

高效液相色谱，高效液相色谱是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。

液滴逆流色谱

，高速逆流色谱；

⑹极性吸附剂，

非极性吸附剂

，聚酰胺，聚酰胺纤维俗称尼龙，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称

大孔树脂，大孔树脂(macroporous resin) 又称全多孔树脂，聚合物吸附剂，它是一类以吸附为特点，对有机物具有浓缩、分离作用的高分子聚合物。

阳离子交换树脂，含功能性阴离子基团、可与带阳离子的物质进行交换反应的一类高分子量不溶性多聚体。可用于阳离子交换层析。

阴离子交换树脂；带有正电的基团(如季铵盐类基团)、能结合带负电离子的离子交换树脂。

Sephadex LH-20；Sephadex LH20是一种价钱较高的填料，特点：1、适合用有机溶剂分离嗜脂性分子，可以非常经济地大规模制备各种天然产物2、结合凝胶过滤、分配色谱及吸附性层析于一身，分离结构非常相近的分子3、载量可高达300mg样品/ml凝胶，极少需要再生，分离效果可保持十几年不变。

超滤膜；膜状的超滤材料。

⑺红外光谱，一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率

或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。

紫外光谱，准确测定有机化合物的分子结构，对从分子水平去认识物质世界，推动近代有机化学的发展是十分重要的。采用现代仪器分析方法，可以快速、准确地测定有机化合物的分子结构

，核磁共振，具有磁距的原子核在高强度磁场作用下，可吸收适宜频率的电磁辐射，由低能态跃迁到高能态的现象。如1H、3H、13C、15N、19F、31P等原子核，都具有非零自旋而有磁距，能显示此现象。由核磁共振提供的信息，可以分析各种有机和无机物的分子结构。

质谱；质谱（又叫质谱法）是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术

1H-NMR，核磁共振氢谱

13C-NMR，13C核磁共振

2D-NMR；

EI-MS，

FAB-MS，

ESI-MS。

3、写出下列各种色谱的分离原理：正相分配色谱，反相分配色谱，硅胶色谱，聚酰胺色谱，

凝胶滤过色谱，离子交换色谱。

4、中药有效成分的提取方法有哪些？目前最常用的方法是什么？

5、中药有效成分的分离精制方法有哪些？最常用的方法是什么？

6、对天然药物化学进行研究过程中常用的有机溶剂有哪些？其极性大小顺序如何？什么溶

剂沸点特别低而需隔绝明火？什么溶剂毒性特别大？什么溶剂密度大于1？哪些是亲脂性溶剂？哪些是亲水性溶剂？

7、判断一个被分离得到的化合物的纯度，可选用哪些方法？

8、天然药物化学成分结构鉴定时常见有哪几种波谱技术？特有什么特点？

第二章糖和苷类化合物

一、填空题

1、糠醛形成反应是指具有糖类结构的成分在（）作用下脱水生产具有呋喃环结构的糠醛衍生物的一系列反应；糠醛衍生物则可以和许多（）、（）以及具有活性次甲基基团的化合物（）生成有色化合物。据此原理配制而成的Molish试剂就是有（）和（）组成，通常可以用来检查（）和（）成分，其阳性反应的结果现象为（）。

2、糖的绝对构型，在哈沃斯（Haworth）式中，只要看六碳吡喃糖的C5（五碳呋喃糖的C4）上取代基的取向，向上的为（）型，向下的为（）型。糖的相对构型是指端基碳原子C1羟基与六碳糖C5（五碳糖C4）取代基的相对关系，当C1羟基与六碳糖C5（五碳糖C4）上取代基在环的（）为β构型，在环的（）为α构型。

3、苷类又称为（），是（）与另一非糖物质通过（）连接而成的一类化合物。苷中的非糖部分称为（）或（）。按苷键原子分类，常将苷类分为（）、（）、（）和（）等。

4、苷类的溶解性与苷元和糖的结构均有关系。一般而言，苷元是（）物质而糖是（）物质，所以苷类分子的极性、亲水性随糖基数目的增加而（）。

5、苷类常用的水解方法有（）、（）、（）和（）等。对于某些在酸性条件下苷元结构不太稳定的苷类可选用（）、（）和Smith降解法等方法水解。

6、由于一般的苷键属缩醛结构，对烯碱较稳定，不易被碱催化水解。但（）、（）、（）和（）的苷类易为碱催化水解。

7、麦芽糖酶只能使（）水解；苦杏仁酶主要水解（）。

8、苷类成分和水解苷的酶往往（）于同一生物体内。

9、用质谱法测定苷类成分的分子量可以选用（）等，而不能选用（）等。

二、简答题

1、排出下列各化合物在酸水解时的难易程度，请按由易到难的顺序列出并简单说明理由。

N O

O

HO

OH

OH E

Glc

HO

CH 2C N S Glc

OSO 3K

D

CH 2

O

Glc B

OH

O OH OH

CH 2OH

O

C

OH

O

O A

2

、用指定的方法鉴别下列各组化合物 ⑴ 化学方法 ①

CH 2

O

Glc B

OH

CH

2

HO

OH

A

②

A

B

⑵ 波谱方法

① 1

H-NMR

O

H

H

HO

HO

H H

OR

H

OH

HOH 2C A

O

H

H

HO

HO

H H

H

OR

OH

HOH 2C B

3. 写出苷类成分常用的几种水解方法，并比较各方法的异同点。

4. 对于苷元结构不稳定的化合物，宜选用哪些方法进行水解？为什么？

第三章 苯丙素类化合物

一、填空题

1、广义的苯丙素类化合物包括（ ），（ ），（ ）和（ ），（ ）。

2、天然香豆素类化合物一般在（ ）上具有羟基，因此，（ ）可以认为是天然香豆素类化合物的母体；按其母核结构，可分为（ ）类，（ ）类，（ ）类，（ ）类。

3、香豆素因具有内酯结构，可以发生（ ）反应并显（ ）色而可以鉴别；并且，因在碱液中开环，酸液中闭环，而可以用（ ）法提取；小分子香豆素因具有（ ），可用水蒸汽蒸馏法提取。

4、香豆素在碱溶液中适当加热，则内酯环（ ），在经酸化后内酯环又（ ），利用此原理可用（ ）方法进行提取某些香豆素类成分。 二、简答题

1、写出下列化合物的结构式并写出成分母核类型 ⑴ 对羟基桂皮酸 ⑵ 伞形花内酯 ⑶ 补骨脂内酯 ⑷ 五味子素

2、写出下列化合物的化学结构，并比较下列已知条件下各化合物R f 值的大小顺序

样品：7-羟基香豆素、7，8-二羟基香豆素、7-O-葡萄糖基香豆素、7-甲氧基香豆素等4个化合物；层析条件：硅胶G 薄层板，以苯-丙酮（5:1）展开，紫外灯下观察荧光。 3、完成化学反应式

O

HO

O

-( )

( )

4、用指定的方法鉴别下列化合物，并写明实验条件和结果现象 ⑴ 化学方法

① 伞形花内酯、槲皮素、黄花夹竹桃苷元 ②

O O A

O O HO B

O O HO C

O

Glc

O O

HO D

HO

⑵ 波谱方法

① 1H-NMR ：线型呋喃香豆素与角型呋喃香豆素。 三、分析题

1、波谱综合解析题

在罗布麻叶的化学成分研究中，分离得到一棒状晶体，mp 203-205℃，175℃以上具有升华性；UV 灯下显蓝色荧光，异羟肟酸铁反应呈红色；测得波谱数据如下：

1

H-NMR （CDCl 3）δ: 3.96 (3H, s); 6.11 (1H, s, D 2O 交换消失)；6.26（1H ，d ，J = 10 Hz ）；6.38（1H ，s ）；6.90（1H ，s ）；7.60（1H ，d ，J = 10 Hz ）。 MS m/z: 192 (M +), 177, 164, 149, 121。 根据以上数据推断该化合物的结构式。

第四章 醌类化合物

一、填空题

1、醌类化合物在中药中主要分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四种类型。中药丹参中的丹参醌II A 属于（ ）类化合物，决明子中的主要泻下成分属于（ ）类化合物，紫草中的主要紫草素类属于（ ）类化合物。

2、大黄中游离蒽醌类成分主要有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。

3、醌类化合物结构中酸性最强的基团是（ ）和（ ），次强的是（ ），最弱的是（ ）。

4、用于检查所有醌类化合物的反应有（ ），只检查苯醌和萘醌的反应有（ ），一般羟基醌类都有的显色反应是（ ），专用于蒽酮类化合物的是（ ）。

5、（ ）醌类化合物一般都具有升华性，均可用升华法检查。

6、通常蒽醌的1H-NMR 中母核两侧苯环上的α质子常处于（ ），而其β质子则常位于（ ）。 二、简答题

1、写出大黄中最主要的五种羟基蒽醌类化合物（大黄素，大黄酸，大黄酚，大黄素甲醚和

芦荟大黄素）的结构式，并说明其酸性强弱情况。 2、判断下列各组已知结构化合物的酸性大小，并用pH 梯度萃取法予以分离。 ⑴

O

O OH H 3C

OH

OH A

O

O OH H 3C OH

OCH 3

B

O OH OH

COOH

C

⑵

O

O OH

A

O

O OH

OH

B

⑶

O

OH OH

A

O

OH B

3、判断下列各组化合物在硅胶薄层色谱并以Et 2O-EtOAc （2:1）展开时的R f 值大小顺序。 ⑴

O

O OH H 3C

OH

OH

A

O

O OH H 3C

OH

OCH 3

B

⑵ 大黄酸（A ）、大黄素（B ）、大黄素甲醚（C ）、芦荟大黄素（D ）、大黄酚（E ）。 4、完成化学反应式。 ⑴

O

O

OH OH OH COOH

222{ }

⑵

O OH

OH

CH 2OH

OH HO

Ac 2O 回流

20min

{ }

6、用化学方法鉴别下列各组化合物，写明反应条件和结果现象

⑴

O

O OH A

OH

CH 3

O

OH B

OH

CH 3

⑵ O

OH A

O CH 3

Glc

O

OH B

OH

CH 3

三、分析题

1、提取分离工艺题

大黄等蓼科植物药材中一般均含有下列4种化合物，现以如下提取分离工艺流程进行提取和初分。请问各化合物分别于什么部位得到? 请将各化合物按A 、B 、C 、D 代号，分别填于①、②、③、④中的合适部位，并简述其分离原理。

O

A

O OH OH

COOH

O

B O OH OH

CH 3

HO

O

C

OH OH

CH 2OH

O

D

O OH OH

3

H 3CO

药材粉末

CHCl3回流提取

CHCl3提取液

适当浓缩

浓缩液

层

中和、酸化

结晶、重结晶

①碱水层

中和、酸化

结晶、重结晶

②CHCl3层碱水层

③中和、酸化

结晶

④

分离原理：（请参照教科书内容，先按醌类化合物的酸性强弱功能基顺序排序，再用pH梯度萃取法予以叙述）

2、波谱综合解析题

某化合物橙红色针晶，具有升华性，分子量254，分子式为C15H10O4；与10%NaOH溶液反应呈红色；波谱数据如下。

UV λmax nm（lgε）：225（4.37），256（4.33），279（4.01），356（4.07），432（4.08）。

IR γmax cm-1：3100，1675，1621。

1H-NMR（CDCl

）δ：2.41（3H，br，s，W1/2=2.1Hz）；6.98（1H，br，s，W1/2=4.0Hz）；

3

7.23（1H，d，J=8.5Hz）；7.30（1H，br，s，W1/2=4.0Hz）；7.75（1H，d，J=8.5Hz）；7.51（1H，m）。

MS m/z：254，226，198。

综合所给条件，解析出该化合物结构式（要求解析全部有用的条件和数据）。

第五章黄酮类化合物

一、填空题

1、聚酰胺的吸附作用是通过聚酰胺分子上的（）和黄酮类化合物分子上的（）形成（）

而产生的。

2、葡聚糖凝胶柱色谱分离黄酮苷时的原理主要是（），分子量大的物质（）洗脱；分

离黄酮苷元时的原理是（），酚羟基数目多的物质（）洗脱。

二、简答题

1、写出下列化合物的结构式，指出其结构类型。

⑴芹菜素⑵木犀草素⑶山奈酚⑷槲皮素⑸杨梅素

⑹大豆素⑺甘草素⑻槲皮素苷⑼陈皮苷⑽芦丁

2、判断下列各组化合的Rf值大小或在色谱柱上的流出顺序。

⑴下列化合物进行硅胶薄层层析，以甲苯-氯仿-丙酮（8:5:5）展开，判断其Rf值大小：

A、芹菜素（5,7,4’-三羟基黄酮）

B、山奈酚(3,5,7,4’-四羟基黄酮)

C、槲皮素（3,5,7,3’,4’-五羟基黄酮）

D、桑色素（3,5,7,2’,4’-无羟基黄酮）

E、高良姜素（3,5,7-三羟基黄酮）

⑵下列化合物进行纸层析，以BA W系统（4:1:5,上层）展开，判断其Rf值大小：

A、木犀草素（5,7,3’,4’-四羟基黄酮）

B、刺槐素（5,7-二羟基，4’-甲氧基黄酮）

C、槲皮素

D、芹菜素

E、槲皮苷(槲皮素-3-O-鼠李糖苷)

F、.芦丁（槲皮素-3-O-芸香糖苷）

⑶下列化合物进行纸层析，以5%乙酸水溶液展开，判断其Rf值大小：

A、槲皮素

B、二氢槲皮素

C、异斛皮苷（槲皮素-3-O-葡萄糖苷）

D、芦丁

⑷下列化合物进行聚酰胺柱色谱分离，以含水乙醇梯度洗脱，判断其洗脱顺序：

A.

O

OH

OH O

OH

OH

B.

O

OH

OH

OH

C.

O

OH

OH O

OH

OH

D.

O

OH

OH O

OH

E.

O

OH

OH O

OH

O glc

F.

O

OH

O

OH

O Rha Glc

⑸用Sephadex LH-20柱色谱分离下列化合物，以甲醇洗脱，判断其洗脱顺序：

A、槲皮素-3-芸香糖苷

B、山奈酚-3-半乳糖鼠李糖-7-鼠李糖苷

C、槲皮素-3-鼠李糖苷

D、槲皮素

E、芹菜素

F、木犀草素

G、杨梅素（5,7,3’,4’,5’-五羟基黄酮醇）

三、综合提取分离题

设计从槐米中提取芦丁的工艺流程，说明提取原理、注意点和实验条件。

四、波谱综合解析题：

1、某化合物为黄色结晶，分子量316，分子式为C16H12O7；盐酸-镁粉反应呈红色，FeCl3反应呈蓝色，锆盐-枸橼酸反应，黄色不褪，Molish反应呈阴性；波谱数据如下。

UV λmax nm：MeOH 254，267sh，369；NaOMe 271，325，433；AlCl3264，300，364，428；NaOAc 276，324，393；NaOAc/H3BO3255，270sh，300sh，377。

1H-NMR ( DMSO-d

)：δ: 3.83 (3H, s)；6.20 (1H, d, J = 2.0 Hz)；6.48 (1H, d, J = 2.0 Hz)；

6

6.93 (1H, d, J = 8.2 Hz)；

7.68 ( 1H, dd, J = 1.8 &

8.2 Hz)；7.74 (1H, d, J = 1.8 Hz)；

9.45 (1H, s)；

9.77 (1H, s)；10.80 (1H, s)；12.45 (1H, s)。

EI-MS m/z (%)：316 (M+, 100)，301 (11)，153 (10)，151 (8)，123 (12)。

请综合解析以上各种条件和数据，并推断出该化合物的可能结构式。

2、有一黄色针状结晶，mp 285 ℃（Me2CO），FeCl3反应（＋），HCl-Mg反应（＋），Molish 反应（－），ZrOCl2反应黄色，加枸橼酸黄色消退，SrCl2反应（－）。EI-MS给出分子量284。其光谱数据如下，试推出该化合物的结构（简要写出推导过程），并将1H-NMR信号归属。

UV ( λmax nm ) ：MeOH 266.6，271.0，328.2；

MeONa 267.0（sh），276.0，365.0；

NaOAc 267.0（sh），275.8，293.8，362.6；

NaOAC/H3BO3 266.6，2761.6，331.0；

AlCl3267.0，276.0，302.0，340.0；

AlCl3/HCl 267.0，276.0，301.6，337.8

1H-NMR ( DMSO-d

) δ：12.91（1H，s，OH ）；10.85（1H，s，OH ）；8.03（2H，

6

d，J = 8.8 Hz ）；7.10（2H，d，J = 8.8 Hz ）；6.86（1H，s ）；6.47（1H，d，J = 1.8 Hz ）；

6.19（1H，d，J = 1.8 Hz ）；3.84（3H，s ）.