天然药物化学 教学大纲

天然药物化学教学大纲

课程编号：201123857

课程英文名：Natural Medicinal Chemistry

课程性质：必修课

课程类别：专业课

先修课程：有机化学、分析化学等

学分：3 学分

总学时数：54学时

周学时数：3

适用专业：药学院药学专业/中药学专业

适用学生类别：内、外招生

开课单位：药学院天然药物化学教研室、中药及天然药物研究所

一、教学目标及教学要求：

要求学生掌握天然药物中主要成分类别的结构特征、理化性质、提取、分离，精制及结构鉴定的基本理论和技能。了解天然药物化学成分结构测定的一般原则和方法，以及寻找中药有效成分的途径，为开发研究新药奠定基础。

二、本课程的重点和难点：

本课程的重点是天然药物活性成分的提取、分离和鉴定，尤其是某些著名天然药物活性化合物，如紫杉醇、小檗碱、芦丁、青蒿素等的分离和鉴定工作。难点多集中于天然药物化学成分的鉴定工作。

三、主要实践性教学环节及要求：

本课程的主要实践性教学环节为天然药物化学实验。通过实验教学巩固课堂教学的理论知识，帮助学生掌握天然药物化学研究的实验

操作技术，提高学生的应用能力。

具体说明请参阅《暨南大学本科实验教学大纲》。

四、教材和参考书：

1教材：

[1] 吴立军主编. 天然药物化学（第五版）. 北京：人民卫生出版

社, 2007.

[2]于荣敏主编. 天然药物化学实验指导书（第二版）. 广州：暨

南大学出版社印刷，2009.

2参考书：

[1] R. H. THOMSON. The Chemistry of Natural Products (Second

edition). Glasgow: Blakie Academic & Professional, an imprint of Chapman & Hall, 1993.

[2] Steven M. Colegate and Russell J. Molyneux. Bioactive Natural

Products----Detection, Isolation, and Structural Determination.

London: CRC Press, Inc., 1993.

[3] 姚新生主编. 天然药物化学（第三版）. 北京：人民卫生出版

社, 2001.

[4] 陆蕴如主编. 中药化学. 北京：学苑出版社，1995.

[5]《天然药物化学成分波谱解析》，中国医药科技出版社，2008：北

京(全国高等医药院校药学类教材)（于荣敏：主编）

[6]《天然药物化学成分生物合成概论》，暨南大学出版社，2011：广

州(暨南大学研究生教材)（于荣敏、黄璐琦：主编）

[7]《药学概论》，中国医药科技出版社，2008：北京(全国医药院校

教材)（于荣敏：副主编）

[8]《中药生物技术》，中国医药科技出版社，2005：北京(全国高等

医药院校药学类教材)（于荣敏：副主编）

[9]《生物技术制药》（第二版），高等教育出版社，2006：北京（面向21世纪课程教材）（于荣敏：编委）

五、考核形式与成绩计算：

考核形式：闭卷

成绩计算：总成绩（100％）＝期末考试成绩（70％）＋平时成绩（30％）

六、基本教学内容：

天然药物化学是一门运用现代化学科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，内容包括各类天然产物的化学成分（主要是生理活性成分或药效成分）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生物合成途径等。

学时分配表

第一章总论

[教学目标与要求]

要求学生掌握天然药物化学的定义、性质、任务。在已修课程的基础上，熟练掌握薄层色谱、各类柱色谱技术和UV, IR, MS, NMR等光谱方法在天然药物化学成分研究中的应用情况。了解各类天然药物化学成分的生物合成途径。

[本章重点与难点问题]

本章重点：是天然药物活性成分的提取、分离和鉴定的基本知识和方法；天然药物化学的定义、性质、任务；薄层色谱、各类柱色谱技术和UV, IR, MS, NMR等光谱方法在天然药物化学成分研究中的应用。

本章难点：天然药物化学成分的结构鉴定；各类化学成分的生物合成途径。

[教学时数]

6学时

[基本内容]

天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。有效成分与无效成分的概念。天然药物化学的发展简史及其与现代科学技术进步的关系。各类化合物化学成分简介。

植物体内的物质代谢过程与生物合成，一次代谢与二次代谢的概念，重要的一次代谢产物及二次代谢产物的关系。主要的生物合成途

径，如：醋酸-丙二酸途径（AA-AM途径）、甲戊二羟酸途径（MV A 途径）、桂皮酸途径（Cinnamiv Acid Pathway）及莽草酸途径（Shikinmic Acid Pathway）、氨基酸途径（Amino Acid Pathway）、复合途径等。

13C-NMR的基本概念及常见的13C-NMR谱的特征及解析方法，了解13C核的化学位移范围及影响化学位移的因素，以及各种取代基位移（如苯的取代基位移、苷化位移、酰化位移等）对结构测定的意义。

旋光光谱（ORD）基本概念、原理及测定意义。八区律应用于含有羰基化合物的判定方法。

第二章糖和苷类

[教学目标与要求]

掌握糖的主要化学性质、苷键的裂解规律、酶的种类及其催化水解的特点、糖的核磁共振谱学特征等。了解多糖的结构、提取分离方法和多糖的结构鉴定。

[本章重点与难点问题]

本章重点：常见单糖，如：D-Glc、D-Gal、L-Ara、D-Man、L-Rha、D-Xyl的结构特征; 糖的化学性质：过碘酸氧化及苷键裂解中的过碘酸裂解（Smith降解）；苷键裂解的反应机理及影响水解的因素；碱催化水解的特点；酶催化水解的特点；糖上的质子在1H-NMR谱和13C-NMR上出现的大致位置；根据J值判断多数糖苷端基碳原子型；

醇苷、酚苷及酯苷的苷化位移规律；糖苷结合位置的判断。

本章难点：重要单糖，如：D-Glc、D-Gal、L-Ara、D-Man、L-Rha、D-Xyl的立体结构特征; 过碘酸氧化及苷键裂解的反应机理及影响水解的因素；1H-NMR和13C-NMR谱在糖和苷类成分结构鉴定中的应用。

[教学时数]

6学时

[基本内容]

常见单糖，如：D-Gln、D-Gal、L-Ara、D-Man、L-Rha、D-Xyl 的结构特征；氨基糖、去氧糖、糖醛酸的结构特点。

糖的化学性质：过碘酸氧化及苷键裂解中的过碘酸裂解（Smith 降解），醚化反应（甲醚化、三甲基硅醚化、三苯甲醚化反应等），酰化反应（乙酰化和对甲苯磺酰化）、缩酮和缩醛化反应，以及硼酸络合反应的条件及在分离或分析、结构测定工作中的意义。

苷键的裂解：裂解的反应机理，影响水解的结构因素及环境因素等。

碱催化水解适合酯苷键（酚苷或与羰基共轭的烯苷类）。酶催化水解的特点。

糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在1H-NMR谱上出现的大致位置。糖上的碳原子信号在13C-NMR上出现的大致位置。根据J值判断多数糖苷端基碳原子型。醇苷、酚苷及酯苷的苷化位移规律。判断糖苷的结合位置。

多糖的结构，提取分离方法和多糖的结构鉴定。

第三章苯丙素类

[教学目标与要求]

掌握苯丙素类成分的结构分类特征；香豆素的化学性质；香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征；香豆素类化合物的提取方法。了解香豆素类成分的主要生理活性（抗菌、抗凝、光敏等）；了解木脂素的主要结构类型及其生理活性。

[本章重点与难点问题]

本章重点：香豆素类化合物的分类；与结构特征相关的香豆素类化合物的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解等；香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征，如NMR特征及MS裂解规律；香豆素类化合物的提取方法。

本章难点：香豆素类化合物的结构鉴定。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

香豆素类：

简单香豆素类化合物的基本母核、常见的取代基及取代图式，以及因异戊烯基的活泼双键与酚羟基环和形式不同构成的四种基本骨架的结构特点。

与结构特征相关的香豆素类化合物的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、C3-C4双键性质和加成、氧化及热解等反应。

香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征，NMR特征及MS裂解规律，以及在结构研究工作中的应用。

香豆素类化合物的提取方法，以及主要的生理活性（抗菌、抗凝、光敏等）。

木脂素类：

木脂素的结构类型。其主要构成单位：桂皮酸（偶为桂皮醛）、桂皮醇、丙烯苯及烯丙苯四种。由前两单位构成α-碳原子氧化型的新木脂素（neolignans）类，由后两单位构成γ-碳原子氧化型的木脂素（lignans）类。因侧链γ-碳原子上的含氧官能团构成多种不同骨架类型。

木脂素的理化性质，光学异构现象，构型与生理活性的关系，遇酸构型转变与生理活性的变化。

木脂素的结构测定方法，氧化裂解、UV及NMR等。

木脂素的生理活性。

第四章醌类化合物

[教学目标与要求]

掌握醌类化合物的基本结构类型、结构，重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义，羟基蒽醌类成分的波谱特征及结构

测定。了解苯醌、萘醌的主要理化性质及其提取、分离和鉴定的一般方法。

[本章重点与难点问题]

本章重点：醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、苯脂、菲醌及蒽醌），羟基蒽醌类成分的重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义；醌类衍生物的波谱特征及结构测定。

本章难点：羟基蒽醌类成分的波谱特征及结构测定。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、苯脂、菲醌及蒽醌）、结构及常见的取代基图式。

重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义。化学性质：酸性强弱与取代基位置的关系，以及重要的呈色反应，如Feigl 反应、Bormtrager反应、醋酸镁反应等。

醌类化合物的提取分离方法。

醌类衍生物的波谱特征及结构测定。

第五章黄酮类化合物

[教学目标与要求]

掌握黄酮类化合物的结构特征、分类、主要结构类型及代表性化

合物的生理活性；黄酮类化合物的主要性质：色泽、溶解度规律、酸性及羟基取代位置、数目的关系，呈色反应（如盐酸-镁粉反应、金属盐类试剂的络合反应）等，以及这些性质在提取分离、鉴别、结构测定工作中的意义；黄酮类化合物的提取分离原理；聚酰胺柱层析分析法；黄酮类化合物的检识与结构测定技术；黄酮类化合物的谱学特征及在结构测定中的应用。

了解主要黄酮体化合物的主要生理作用；黄酮类骨架的碱性降解、碳糖苷的三氯化铁氧化降解，以及Wessely-Moser重排的规律、反应条件及生成产物。

[本章重点与难点问题]

本章重点：黄酮类化合物的结构特征、分类、主要结构类型及代表性化合物的生理活性；黄酮类化合物的主要性质：色泽、溶解度规律、酸性及羟基取代位置、数目的关系，呈色反应等，以及这些性质在提取分离、鉴别、结构测定工作中的意义；黄酮类化合物的提取分离原理；聚酰胺柱层析分析法；黄酮类化合物的检识与结构测定技术；黄酮类化合物的谱学特征及在结构测定中的应用。

本章难点：黄酮类化合物的色泽、溶解度规律、酸性及羟基取代位置、数目的关系，呈色反应等，以及这些性质在提取分离、鉴别、结构测定工作中的意义；聚酰胺柱层析的原理及影响因素；黄酮类化合物的检识与结构测定技术；黄酮类化合物的谱学特征及在结构测定中的应用。

[教学时数]

8学时

[基本内容]

黄酮类化合物的结构特征、分类、主要结构类型及代表性的生理活性。

黄酮类化合物的主要性质：色泽、溶解度规律、酸性及羟基取代位置、数目的关系，呈色反应（如盐酸-镁粉反应、金属盐类试剂的络合反应）等，以及这些性质在提取分离、鉴别、结构测定工作中的意义。

黄酮类化合物的提取分离原理。聚酰胺柱层析分析法（酚类化合物的代表性分离方法）。梯度pH萃取法（酚类化合物的代表性分离方法）。铅盐沉淀法（分子中具有羧酸、邻二酚羟基及特殊络合结构的分离方法）。

黄酮类化合物的检识与结构测定技术。

黄酮类化合物的谱学特征，UV、1H-NMR、13C-NMR及MS规律及在结构测定中的重要意义。

黄酮类骨架的碱性降解、碳糖苷的三氯化铁氧化降解，以及Wessely-Moser重排的规律、反应条件及生成产物。

第六章萜类和挥发油

[教学目标与要求]

掌握萜类化合物的定义、分类原则及重要的代表性化合物、环烯

醚萜及卓酚酮类化合物的骨架特征；二萜类化合物的基本骨架特征及分类依据，挥发油的定义；挥发油的主要理化性质及其在提取分离中的应用；挥发油的定性和定量测定方法。

了解萜类化合物的生合成起源；单萜类化合物的基本骨架及重要的代表性化合物；倍半萜类化合物的代表性化合物（如青蒿素、棉酚、山道年及马桑毒素等）的结构及生理活性；愈创木内酯与蒽类化合物的基本骨架特征及其生理活性；硝酸银络合层析法及GC-MS法在挥发油类成分分离鉴定工作中的特殊应用；二萜类化合物的基本骨架特征及分类依据，代表性化合物的结构及生理活性。

[本章重点与难点问题]

本章重点：萜类化合物的定义、分类原则及重要的代表性化合物、环烯醚萜及卓酚酮类化合物的骨架特征；二萜类化合物的基本骨架特征及分类依据，挥发油的定义；挥发油的主要理化性质及其在提取分离中的应用；挥发油的定性和定量测定方法；硝酸银络合层析法及GC-MS法在挥发油类成分分离鉴定工作中的特殊应用。

本章难点：萜类化合物的分类原则及重要的代表性化合物；挥发油的定性和定量测定方法。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

萜类化合物的概念、分类原则及其生合成起源。

单萜类化合物的基本骨架及重要的代表性化合物、环烯醚萜及卓

酚酮类化合物的骨架特征。

倍半萜类化合物的基本骨架特征、分类依据，代表性化合物（如青蒿素、棉酚、山道年及马桑毒素等）的结构及生理活性，以及青蒿素的研究开发过程；愈创木内酯与蒽类化合物的基本骨架特征及其生理活性；挥发油的概念、性质、组成，及其基本的提取分离方法，以及硝酸银络合层析法及GC-MS法在挥发油类成分分离鉴定工作中的特殊应用。

二萜类化合物的基本骨架特征及分类依据，代表性化合物（如维生素A、穿心莲内酯、紫杉醇、银杏内酯、土槿酸、雷公藤甲素、甜菊苷、关附甲素类化合物）的结构及生理活性。

挥发油的定义；挥发油的主要理化性质及其在提取分离中的应用；挥发油的定性和定量测定方法。

第七章三萜及其苷类

[教学目标与要求]

掌握四环三萜及五环三萜类化合物的基本骨架特征和代表性的化合物的结构及生理活性；三萜类皂苷的提取分离方法；三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解，三萜类化合物的的MS及NMR谱的特征。

了解四环三萜及五环三萜类化合物的分布规律

[本章重点与难点问题]

本章重点：四环三萜及五环三萜类化合物的基本骨架特征和代表

性的化合物的结构及生理活性；三萜类皂苷的提取分离方法；三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解，三萜类化合物的的MS及NMR谱的特征。

本章难点：三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解和三萜类化合物的的MS及NMR谱的特征。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

四环三萜及五环三萜类化合物，如羊毛甾烷型、达玛烷型、齐墩果烷型、鸟苏烷型的基本骨架特征；代表性的化合物，如人参皂苷、甘草皂苷、柴胡皂苷的结构及生理活性。

三萜类皂苷的提取分离方法，分配层析，如各种中低压反向柱层析、高压液相层析（HPLC）、液滴逆液层析（DCCC）等。

三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解，三萜类化合物的MS及NMR 谱的特征。

第八章甾体及其苷类

[教学目标与要求]

掌握甾体类化合物的基本骨架类型；甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征及重要的强心苷类化合物，如洋地黄毒苷、地高辛等结构；利用UV及NMR特征区别甲、乙两型强心苷类；甾体皂苷类化合物

的理化性质及波谱特征，根据定性反应区别螺甾及呋甾类化合物；根据波谱的综合信息推测皂苷的结构。

了解甾核的稠合方式、分类根据及其生理活性。

[本章重点与难点问题]

本章重点：甾体类化合物的基本骨架类型；甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征及重要的强心苷类化合物；利用UV及NMR特征区别甲、乙两型强心苷类；甾体皂苷类化合物的理化性质及波谱特征；根据波谱的综合信息推测皂苷的结构。

本章难点：根据理化性质及谱学数据推测皂苷类成分的化学结构。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

甾体类化合物的基本骨架类型及甾核的稠合方式。

强心苷类：

甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征及重要的强心苷类化合物，如西地兰、洋地黄毒苷、地高辛、蟾力苏等结构。

强心苷的波谱特征，利用UV及NMR特征区别甲、乙两型强心苷类。

甾体皂苷：

四种类型甾体皂苷类化合物的结构特征。

甾体皂苷类化合物的理化性质及波谱特征，根据定性反应区别螺

甾及呋甾类化合物；根据IR、1H-NMR及13C-NMR特征识别螺甾的C25异构体、A/B环构型；根据MS、FD-MS及FAB-MS特征判断分子量、苷元结构特征，含糖类型及数目；根据波谱的综合信息推测皂苷的结构。

第九章生物碱类

[教学目标与要求]

掌握生物碱的概念；生物碱的主要物理化学性质、碱性强弱的影响因素；C-N键的裂解反应，Hofmann降解、Emde降解等；生物碱的提取分离方法原理，如离子交换技术；生物碱的分离技术，利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取的方法。

了解生物碱的在植物界中分布规律；生物碱生物合成的基本原理。

[本章重点与难点问题]

本章重点：生物碱的定义及其分类依据；各类生物碱的结构特征；生物碱的主要物理化学性质、碱性强弱的影响因素；C-N键的裂解反应，Hofmann降解和Emde降解等；生物碱的提取分离方法原理，利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取的方法。

本章难点：各类生物碱的结构特征；影响生物碱碱性强弱的主要因素；C-N键的裂解反应，Hofmann降解和Emde降解等。

[教学时数]

6学时

[基本内容]

生物碱的概念及其在植物界中分布规律。

生物碱生物合成的基本原理。

来源于氨基酸途径的生物碱类化合物，前体氨基酸结构的推测。

生物碱的主要物理化学性质、碱性强弱的影响因素及判断方法，不同类型生物碱成盐过程的特点，游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程，C-N键的裂解反应，Hofmann降解、Emde降解等。

生物碱的提取分离方法原理。离子交换技术及雷氏铵盐沉淀法。

生物碱的分离技术，利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取，分部沉淀或离子交换层析进行分离的方法。

生色团构成分子的整体结构（或整体结构）部分时，UV光谱特征对推测分子的骨架类型具有的重要（或辅助）作用。

IR光谱特征在识别是否为某已知生物碱或识别特征官能团的重要意义。

生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。

第十章海洋天然药物

[教学目标与要求]

了解海洋药物的概念及其分布规律；海洋药物的主要结构类型，如大环内酯类、聚醚类化合物、肽类化合物、C15乙酸原化合物、前列腺素类似物等；主要海洋药物的提取分离方法；各类海洋药物的主要物理化学性质；海洋药物化学成分的结构解析方法。

[本章重点与难点问题]

本章重点：海洋药物的概念及其主要结构类型；主要海洋药物的提取分离方法；各类海洋药物的主要物理化学性质；海洋药物化学成分的结构解析方法。

本章难点：海洋药物化学成分的结构解析。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

海洋药物的概念及其分布规律；海洋药物的主要结构类型，如大环内酯类、聚醚类化合物、肽类化合物、C15乙酸原化合物、前列腺素类似物等。

主要海洋药物的提取分离方法。

各类海洋药物的主要物理化学性质。

海洋药物化学成分的结构解析方法。

第十一章天然药物的研究开发

[教学目标与要求]

掌握天然药物的研究开发程序；天然药物中主要生物活性成分的研究方法。

[本章重点与难点问题]

天然药物的研究开发基本步骤；天然药物中主要生物活性成分的研究方法。

[教学时数]

4学时

[基本内容]

天然药物的研究开发程序；天然药物化学与天然药物新药的关系。

天然药物中主要生物活性成分的研究方法。

著名天然药物研究和开发实例介绍。

撰写人：于荣敏审核人：

撰写日期：2011年2月22日审核日期：