天然产物化学复习资料

天然产物: 广义的讲，自然界的所有物质都称为天然产物。

在化学学科内，天然产物专指由动物、植物及海洋生物和微生物体内分离出来的生物二次代谢产物及生物体内源性生理活性化合物。

天然产物化学：是以各类生物研究对象，以有机化学为基础，以化学和物理方法为手段，研究生物二次代谢产物的提取、分离、结构、功能、生物合成、化学合成与修饰及其用途的一门科学，是生物资源开发利用的基础研究。

一次代谢：指在植物、昆虫和微生物体内的生物细胞通过光合作用、碳水化合物代谢和柠檬酸代谢，生物体生存所必须的化合物如糖类，氨基酸等的代谢过程，这些化合物称为一次代谢产物。

二次代谢：从某些一次代谢产物作为起始原料，通过一系列特殊生物化学反应生成表面上看来似乎是无用的化合物，如萜类、生物碱等，二次代谢产物即天然产物。

苷类又称配糖体，是糖或糖的衍生物（如氨基糖、糖醛酸等）与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。

根据苷键的不同可分为O-苷（最常见）、S-苷、N-苷、C-苷。

生物碱为生物体内一类除蛋白质，肽类氨基酸及维生素B以外含氮化合物的总称，是结构复杂具有生理活性的植物碱。

黄酮类化合物主要是指基本母核为2－苯基色原酮的系列化合物。

萜类化合物：异戊二烯的聚合体及其含氧的饱和程度不等的衍生物。

醌类化合物：分子内具有不饱和环二酮结构或容易转变成这样结构的天然有机化合物。

二次代谢产物的生物合成途径①莽草酸②β-多酮③甲羟戊酸④氨基酸⑤混合途径。

常用溶剂的极性次序（从小到大）石油醚、环己烷、苯、二氯甲烷乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙醇乙醇、甲醇、水、含盐水。

亲脂性：大到小。

生物碱检验常用碘化铋钾，它与生物碱试液显浅棕黄色或橘红色沉淀。

黄酮检验是将乙醇液加Mg粉，滴入浓盐酸后振荡在泡沫处呈桃红色，或与1%AlCl3乙醇溶液呈有色荧光。

皂苷检验是在乙酐溶液中与浓硫酸反应后显各种红紫色。

内酯和香豆素是与异羟肟酸铁反应呈蓝色、紫色。

脱铅方法通常用硫化氢气体，使分解并转为不溶性硫化铅沉淀而除去，溶液中，多余的硫化氢气体可以通过通入二氧化碳或空气让气泡带出多余的硫化氢气体。

用透析法可以除去无机盐，单糖，双塘等杂质，常用的透析膜有动物膜，火棉胶膜，蛋白质胶膜，玻璃纸膜。

物理吸附规律：相似者易于吸附。

固液吸附时，吸附剂、溶质、溶剂三者统称为吸附过程中的三要素。

纸色谱法系以纸为载体，以纸上所含羟基或其他物质为固定相。

比移值R f=原点中心至斑点中心的距离/原点中心至展开剂前沿的距离。

薄层色谱法操作方法①薄层板的制备②点样③展开④显色和R f值⑤如果需要薄层扫描仪对色谱斑点作扫描检出。

糖类根据结构和性质，可以分为单糖，低聚糖和多糖。

单糖Fisher 投影式中羟基向右的为D型，向左的是L型。

Haworth式中向上的是D型，向下的为L型。

苷键裂解的方法①酸水解②乙酰解③碱水解④酶水解⑤氧化开裂法。

生物碱一般碱性强弱顺序（由大到小）季铵碱、脂仲氨碱，脂叔氨碱，芳叔氨碱，酰胺碱。

黄酮类化合物的三种形态：游离态黄酮，黄酮苷形式，与鞣酸形成酯的形式。

黄酮类化合物显色原因：因存在共轭体系和助色基团（羟基、甲氧基）而显色，多数呈黄色或淡黄色。

多数黄酮类化合物在240到400纳米范围有两个主要吸收带，吸收带Ⅰ在300到380纳米之间，是由B环桂皮酰基系统的电子越迁引起的吸收，吸收带Ⅱ在240到280纳米之间，是A环苯甲酰基系统的贡献。

甾体化合物基本母核为环戊稠多氢化菲，一般含有三个支链，其中R1，R2常为甲基，R3因化合物不同而异，其结构可由X-衍射晶体分析，四谱等方法确定。

甾体化合物性质：简单甾体化合物或甾体苷元多为结晶体，多数难溶或不溶于水易溶于石油醚，氯仿等有机溶剂。

苷类化合物则多为无定形粉末，一般可溶于水，甲醇等极性溶剂，难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。

强心苷是存在植物中具有强心作用的甾体苷类化合物。

是治疗心力衰竭不可缺少的重要药物。

强心苷的结构比较复杂，是由强心苷元和糖两部分构成的。

根据其在载体母核的C17位上连接和不饱和内酯环的不同，将强心苷分为两类，甲型强心苷（在200-217nm处呈现最大吸收）和乙型强心苷（在295-300nm处）。

提取强心苷通常用的溶剂是70%-80%的乙醇。

醌类化合物多为黄色至橙色的固体，取代的助色团如酚羟基等越多，颜色也就越深；多具有酚羟基，故具有一定的酸性。

醌类化合物的呈色反应：羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深；无色亚甲蓝溶液，是检出苯醌类及萘醌类的专用显色剂，白色背景上会有蓝色斑点；与金属离子反应；对亚硝基二甲基苯氨反应。

醌类化合物的红外光谱的主要特征是，羰基吸收峰以及双键和苯环的吸收峰。

苯丙素类是由醋酸或苯丙氨酸和酪氨酸衍生而成。

代表性含醌类天然产物1）大黄中的化学成分有蒽苷、芪苷、鞣苷，主要有蒽苷。

2）丹参含有多种菲醌衍生物。

3）虎杖中含有多种游离蒽醌化合物及其苷类。

香豆素和木脂素属于天然苯丙素类成分。

香豆素是邻羟桂皮酸内酯，具芳香甜味。

其结构母核为：苯并α-吡喃酮。

羟基香豆素类，在紫外光下大多能显出蓝色荧光，在碱溶液中荧光更为显著。

香豆素性质1）游离的香豆素多有完好的结晶形状，有一定的熔点，大多有香味。

分子量小的有挥发性，能随水蒸汽蒸出，具升华性。

香豆素苷无挥发性，也不能升华。

2）游离香豆素：不溶于冷水，溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂。

香豆素苷：溶于水、甲醇、乙醇，难溶于氯仿、乙醚。

根据香豆素的溶解性，在提取分离时可采用系统溶剂法。

香豆素的提取方法有水蒸气蒸馏法、碱溶酸沉法、系统溶剂提取法。

组成木脂素的单体有四种：(1)桂皮酸（2）桂皮醇（3）丙烯苯（4）烯丙苯。

鞣质又称为鞣酸或单宁，是存在植物界的一类结构比较复杂的多元酚化合物。

这类物质能与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀。

鞣质的分类：根据鞣质的化学结构及其是否被酸水解的性质，可分为可水解鞣质和综合鞣质。

可水解鞣质是由酚酸与多元醇通过苷键和酯键形成的化合物，可被酸、碱和酶催化水解。

根据可水解鞣质经水解后产生酚酸的种类，又可将其分为没食子酸鞣质和逆没食子酸鞣质。

凝胶过滤法分离物质的原理分子筛原理。

即利用凝胶的三维网状结构的分子筛的过滤作用将化合物按分子量大小不同进行分离。

分子量大的先流出，分子量小的后流出。

逆流色谱的分离原理是基于某一样品在两个互不混溶的溶剂之间的分配作用，溶质中的各个组份再通过两溶剂相的过程中按不同的分配系数得以分离。

黄酮类化合物的酸性强弱顺序：7,4´-二OH > 7-OH或4´-OH>一般位酚OH>3-OH, 5-OH。

超临界流体萃取技术的优点:萃取过程在较低温度范围内进行,特别适用于具有热敏性或易氧化的成分。

萃取介质通常选用二氧化碳,二氧化碳化学性质稳定,无腐蚀性、无毒性不易燃、不易爆,萃取后容易从分离成分中脱除,不会造成污染,适用于食品和医药行业，工艺条件容易控制,通过对温度和压力进行调节, 可以实现选择性萃取和分离，萃取产物的理化性质保持良好,产品质量好,且无溶剂残留问题,萃取介质循环利用,无环境污染问题。

缺点：超临界流体萃取需要冷媒和高压支持且生产量较小,操作成本大。

天然产物化学成分的一般鉴定方法（1）已知化合物鉴定的一般程序①定样品熔点，与已知值对照②测定样品与标准品的混溶点③将样品与标准品共薄层色谱或纸色谱④测样品的红外光谱或标准谱图进行比较。

（2）未知化合物的结构测定方法①测定样品的物理常数②进行检识反应，确定样品是哪个类型的化合物，如生物碱、黄酮、强心苷等③分子式的测定④结构分析⑤结构验证。

未知天然产物化学成分的结构研究程序①初步推断化合物类型②测定分子式并计算不饱和状态③确定分子中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架④推断并确定分子的平面结构⑤推断并确定分子的立体结构。

糖苷结构测定一般流程将苷用稀硫酸水解，水解液滤去难容的苷元，滤液再用氢氧化钡中和，滤除生成的硫酸钡沉淀，滤液经适当浓缩后供纸色谱或薄层色谱点样用，色谱时还要同时点取标准糖溶液以作对照，由色谱结果来分析判断糖的性质及种类。

糖苷生物碱沉淀反应：碘化汞钾试剂（Mayer试剂)：类白色沉淀，试剂过量沉淀消失。

碘化铋钾试剂(Dragendorff试剂) 红棕色沉淀。

硅钨酸试剂(Bertrand试剂)：灰白色沉淀。

磷钼酸试剂（Sonnenschein试剂）：棕黄色沉淀。

碘—碘化钾(Wagner)：棕色或褐色沉淀。

苦味酸试剂(Hager)：黄色结晶。

硫氰酸铬铵（雷氏铵盐）：红色沉淀或结晶。

糖苷生物碱显色反应（1）钼酸铵一浓硫酸溶液（Frohde试剂）1％钼酸钠或5%钼酸铵的浓硫酸溶液，遇乌头碱显黄棕色，吗啡碱紫色转棕色，可待因显暗绿色至淡黄色，黄连素显棕绿色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。

（2）矾酸铵一浓硫酸溶液（Mandelin试剂）1％矾酸铵的浓硫酸溶液。

遇阿托品显红色，可待因显红色至棕黄色，吗啡显橙色至紫色，士的宁显蓝紫色到红色。

黄铜化合物的分离原理①极性大小不同，利用吸附能力和分配原理进行分离②酸性强弱的不同，利用梯度pH萃取法进行分离③分子大小不同，利用葡聚糖凝胶分子筛进行分离④分子中某些特殊结构，利用与金属盐络合能力的不同进行分离。

黄酮类化合物分析的一般步骤：①与标品或文献对照熔点值，纸色谱或薄层色谱得到的R f值②分析对比，样品在甲醇溶液中，及加入酸碱和重金属盐类如三氯化铝等试剂后得到的紫外光谱③解析样品或其衍生物的核磁共振谱④进行质谱分析或进行必要的降解合成，以求最后确证。

黄酮类化合物的主要生理活性有哪些：（1）增强血管张力，增加冠脉流量（2）降低血脂和胆固醇（3）减少血栓形成，改善微循环（4）解肝毒，保护肝脏，并可治疗急性慢性肝炎、肝硬化及多种中毒性肝损伤；（5）提高免疫力（6）消炎、祛痰、解热、消肿（7）抗菌、抗病毒、抗真菌、抑制肿瘤（8）、抗氧化、抗衰老等等。

黄酮类化合物药品中的应用：黄酮类化合物，是临床上治疗心血管疾病的良药，有强心，扩张冠状血管、抗心律失常，降压、降低血胆固醇、降低毛细血管渗透性等作用，如橙皮苷。

许多黄酮类化合物，还具有抗癌作用，对一些致突剂和致癌物有拮抗作用，如芹菜素、槲皮素对黄曲霉素B1与DNA加合物的形成有抑制作用。

一些黄酮类化合物还具有有抗肝中毒和保肝作用。

醌类化合物的性质：醌类化合物多为黄色至橙色的固体，取代的助色团如酚羟基等越多，颜色也就越深。

游离的醌类化合物一般具有升华性。

小分子的苯醌类及萘醌类还具有挥发性，能随水蒸气蒸馏，可据此进行分离和纯化工作。

酸性：醌类化合物多具有酚羟基，故具有一定的酸性。

醌类化合物的显色反应（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。

（2）Borntrger反应：羟基醌类在碱性溶液中发生颜色改变，会使颜色加深。