第二章 第一節(jié) 中藥化學(xué)成分及生物合成簡介

章中藥化學(xué)成分的一般研究方法2021/10/101第一節(jié)中藥化學(xué)成分及生物合成途徑簡介第二節(jié)中藥有效成分的提取、分離方法第三節(jié)中藥有效成分化學(xué)結(jié)構(gòu)研究方法2021/10/102

[基本要求]

掌握主要中藥化學(xué)成分：生物堿、醌類、糖、苯丙素、黃酮、萜類、甾體等。了解中藥化學(xué)成分的主要生物合成途徑；結(jié)構(gòu)研究方法。2021/10/103第一節(jié)中藥化學(xué)成分及生物合成途徑簡介一、中藥化學(xué)成分類型二、各類中藥化學(xué)成分的主要生物合成途徑2021/10/104（一）生物堿（alkaloids）

是生物界除生物體必須的含氮化合物（如氨基酸、蛋白質(zhì)和B族維生素等）之外的一類含氮的堿性有機化合物，能與酸結(jié)合生成鹽。

結(jié)構(gòu)特征

生物堿大多由C、H、N、O元素組成，極少數(shù)分子中尚含有其他元素。2021/10/105麻黃堿

2021/10/106

益母草堿

2021/10/107

檳榔堿

2021/10/108

半邊蓮堿

2021/10/109掌葉防己堿

2021/10/1010

10－羥基喜樹堿

2021/10/1011長春新堿

2021/10/1012貝母堿2021/10/1013

三尖杉酯堿2021/10/1014山莨菪堿

2021/10/1015烏頭堿2021/10/1016

1、性狀

多數(shù)生物堿為結(jié)晶型固體，少數(shù)為無定形粉末。一些小分子生物堿為液體，如檳榔堿、煙堿等；液體狀的生物堿及個別小分子生物堿尚有揮發(fā)性，甚至升華性，如麻黃堿具有揮發(fā)性，咖啡因具有升華性等。一般生物堿為無色或白色。結(jié)構(gòu)中具有較長共軛體系，并有助色團的，可顯不同顏色。如小檗堿為黃色，味苦。2021/10/1017

2、堿性

胍基[-NH(C=NH)NH2]＞季胺堿＞N-烷雜環(huán)＞脂肪胺基>芳雜環(huán)（吡啶）>環(huán)酰胺堿性強的生物堿在植物體中多與一些植物酸結(jié)合成鹽堿性很弱的生物堿，則以游離狀態(tài)存在。2021/10/10183、溶解性

游離生物堿難溶于水，易溶于氯仿、苯、乙醚、丙酮及乙醇等有機溶劑，溶于稀酸溶液；生物堿鹽溶于水及乙醇，含有無機酸及小分子有機酸的生物堿鹽水溶性較大；季銨型生物堿、有氮氧配位鍵的生物堿易溶于水。2021/10/1019（二）糖類（saccharides）糖是多羥基的醛或酮及其衍生物聚合物的總稱。根據(jù)其分子水解反應(yīng)的情況，糖類可以分為：單糖類及其衍生物低聚糖類及其衍生物多聚糖類及其衍生物

2021/10/10201、單糖類化學(xué)通式為（CH2O）n，是多羥基的醛或酮。絕大多數(shù)天然存在的單糖n＝5～7，即五碳糖甲基五碳糖、六碳糖、七碳糖。單糖類多為結(jié)晶性，有甜味，易溶于水，可溶于稀醇，難溶于高濃度乙醇，不溶于乙醚、苯、氯仿等極性小的有機溶劑。具旋光性與還原性。2021/10/1021五碳醛糖2021/10/1022甲基五碳醛糖2021/10/1023六碳醛糖2021/10/1024糖醛酸2021/10/10252、低聚糖類（寡糖）

由2～9個單糖分子聚合而成。低聚糖具有與單糖類似的性質(zhì)：結(jié)晶性，有甜味，易溶于水，難溶或不溶于有機溶劑。2021/10/10262021/10/1027

3、多聚糖類（多糖）由10個以上單糖分子縮合而成。大多為無定形化合物，分子量較大，無甜味與還原性，難溶于水，有的與水加熱可形成糊狀或膠體溶液。不溶于有機溶劑。水解后生成單糖或低聚糖，可有旋光性與還原性。

淀粉、菊糖、樹膠、粘液、纖維素是中草藥中最常見的多糖類。2021/10/1028（三）苷類化合物（Glycosides）

糖或糖的衍生物與非糖物質(zhì)（苷元或配基）通過糖的端基碳原子連接而成的化合物，又稱為配糖體。無色的粉末，少數(shù)為晶體，多數(shù)苷可溶于水、甲醇、乙醇、含水正丁醇，有些苷可溶于乙酸乙酯與氯仿，難溶于乙醚、石油醚、苯等極性小的有機溶劑。2021/10/1029

人參二醇型皂苷元的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2021/10/1030（四）醌類化合物（quinones）

是一類分子中具有醌式結(jié)構(gòu)的化合物。分子中多具有酚羥基，有一定的酸性。游離醌類多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等，微溶或難溶于水。結(jié)合成苷后，極性增大，易溶于甲醇、乙醇和熱水。2021/10/10311、苯醌2021/10/1032

2、萘醌

2021/10/10333、菲醌2021/10/10344、蒽醌

2021/10/1035（五）苯丙素類化合物（phenylpropanoids）

是一類分子中以苯丙基為基本骨架單位（C6-C3）構(gòu)成的化合物。苯丙酸類香豆素類木脂素類2021/10/1036基本結(jié)構(gòu)——多具有酚羥基取代的芳香羧酸，

C6-C3結(jié)構(gòu)。常見的苯丙酸類：（一）苯丙酸類2021/10/1037

香豆素（香豆精coumarins

）是具有苯并-吡喃酮母核的一類化合物的總稱。環(huán)上常有-OH、-OCH3、異戊烯基等取代基。（二）香豆素類1、香豆素的基本母核

由于絕大多數(shù)香豆素在C7位都有含氧官能團存在，故7-羥香豆素可以認為是香豆素類成分的母體。2021/10/10382、香豆素的分類（1）簡單香豆素類（2）呋喃香豆素類(furocoumarins)(線型和角型)（3）吡喃香豆素類(pyranocoumarins)(線型和角型)（4）其它香豆素類2021/10/1039（1）簡單香豆素類（2）呋喃香豆素類(furocoumarins)

香豆素核上的異戊烯基常與鄰位酚羥基（7-羥基）環(huán)合成呋喃或吡喃環(huán)，前者稱為呋喃香豆素。呋喃香豆素類成分生物合成途徑：2021/10/10402021/10/1041

香豆素C-6或C-8異戊烯基與鄰酚羥基環(huán)合而成2,2-二甲基-α-吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)，形成吡喃香豆素。這一類天然產(chǎn)物并不多見。吡喃香豆素類成分的生物合成途徑：

（3）吡喃香豆素類(pyranocoumarins)2021/10/10422021/10/1043少數(shù)為5,6-吡喃駢香豆素，如：2021/10/1044（4）其它香豆素類

指α-吡喃酮環(huán)上有取代基的香豆素類。還包括二聚體和三聚體。C3、C4上常有取代基：苯基、羥基、異戊烯基等。2021/10/1045（1）性狀游離狀態(tài)——

結(jié)晶形固體，有一定熔點；大多具有香氣；具有升華性質(zhì)分子量小的有揮發(fā)性（可隨水蒸氣蒸出）

UV下顯藍色熒光成苷——大多無香味、無揮發(fā)性、不能升華。3、香豆素的理化性質(zhì)2021/10/1046（2）溶解性游離——

能溶于沸H2O，不溶或難溶冷H2O，可溶MeOH、EtOH、CHCl3和乙醚等溶劑。因含Ar-OH故可溶于堿水中。成苷——

溶于H2O、OH-/H2O、MeOH、EtOH等。難溶極性小的有機溶劑。2021/10/10471、定義及分類

木脂素（Lignans）:是一類由苯丙素雙分子氧化聚合而成的天然成分，即由二分子C6-C3單位氧化縮合而成的化合物。少數(shù)為三聚物和四聚物。木質(zhì)素（Lignins）:

是一類由幾十個C6-C3單位聚合而成的高分子化合物。（三）木脂素類2021/10/1048早期木脂素的定義：兩分子苯丙素以側(cè)鏈中碳原子（8-8’）連結(jié)而成的化合物——木脂素。非碳原子相連（如3-3’、8-3’）——新木脂素。2021/10/10492、理化性質(zhì)形態(tài)：多呈無色結(jié)晶，新木脂素不易結(jié)晶溶解性：游離——親脂性，難溶水，溶苯、氯仿等成苷——水溶性增大揮發(fā)性：多數(shù)不揮發(fā)，少數(shù)有升華性質(zhì)旋光性：大多有光學(xué)活性，遇酸易異構(gòu)化。2021/10/10502021/10/1051(六)黃酮類化合物（flavonoids）（一）定義：

黃酮類化合物是泛指兩個苯環(huán)通過三碳相互連接而成的一系列化合物。2021/10/1052(+)-兒茶素

R1=R2=H，大豆素

OHOOHOHOHOHHH2021/10/1053（二）一般性狀形態(tài)：多為結(jié)晶，少數(shù)為無定形粉末。顏色：結(jié)構(gòu)存在交叉共軛體系，因此化合物多有顏色。

黃酮（醇）及其苷：呈黃色-灰黃色

查耳酮：黃-橙色

二氫黃酮（醇）：無色

異黃酮：微黃色

花色素可隨著pH值的變化顏色有所不同：

紅色（pH<7），紫色(pH8.5)，藍色(pH>8.5)2021/10/1054

溶解度

苷元：難溶于水，易溶于乙酸乙酯，乙醚等有機溶劑中苷：易溶于水、乙醇、甲醇中，糖鏈越長水溶性越大。

2021/10/1055（三）酸堿性酸性：來源分子中的酚羥基；

可溶于堿性水溶液、吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺。酸性強弱的比較：取決于羥基的數(shù)目和位置：

7,4′-OH>7-或4′-OH>一般OH>5-OH2021/10/1056來源：1-位氧原子的未共用電子對，顯微弱的堿性，可與強酸生成（烊）鹽而溶于酸水中。

堿性：H+2021/10/1057

萜類化合物是天然物質(zhì)中最多的一類化合物。如：揮發(fā)油、橡膠、樹脂及胡蘿卜素等。親脂性強，難溶于水?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的萜類化合物已超過了22000多種。(七)萜類和揮發(fā)油2021/10/1058

是一類由甲戊二羥酸衍生的、具有

(C5H8)n

通式的碳氫化合物及其含氧的飽和程度不等的衍生物。它們的分子碳骨架可看作是異戊二烯的聚合體(Isoprenoids)。萜類化合物（terpenoids）含義2021/10/1059

萜的結(jié)構(gòu)分類分類

碳原子數(shù)通式(C5H8)n

存在半萜5n=1植物葉單萜10n=2揮發(fā)油倍半萜15n=3揮發(fā)油二萜20n=4樹脂、苦味質(zhì)、植物醇二倍半萜25n=5海綿、植物病菌，昆蟲代謝物三萜30n=6皂苷、樹脂、植物乳汁四萜40n=8植物胡蘿卜素多聚萜～7.5×103至~3×105(C5H8)n橡膠、硬橡膠2021/10/1060（一）單萜（monoterpenoids)

是植物揮發(fā)油的主要組成成分，含氧衍生物多具有較強的生物活性和香氣，其苷不具有揮發(fā)性，不能隨水蒸氣蒸餾出來。

1.鏈狀單萜：重要的是一些含氧衍生物,如萜醇、萜醛等香葉醇橙花醛2021/10/10612.環(huán)狀單萜薄荷醇l－龍腦

樟腦d－龍腦斑蝥素生毛劑

防治老年性癡呆

芍藥苷2021/10/1062(二)倍半萜（sesquiterpenoids）

由3個異戊二烯單位構(gòu)成、含15個碳原子。是揮發(fā)油高沸程部分的主要組成成分，多以醇、酮、內(nèi)酯或苷、或生物堿的形式存在，是萜類化合物中數(shù)目、骨架結(jié)構(gòu)類型最多的一類。

分無環(huán)、單環(huán)、雙環(huán)、三環(huán)、四環(huán)倍半萜等2021/10/10631.無環(huán)倍半萜farnesenefarnesol金合歡醇α－金合歡烯

β－金合歡烯2.環(huán)狀倍半萜青蒿素ArtemisiaannuaL.黃花蒿2021/10/1064

揮發(fā)油(volatileoils)又稱精油(essentialoils)，是一類可隨水蒸氣蒸餾、具有芳香氣味的油狀液體的總稱。在常溫下能揮發(fā)。

中草藥中主要存在種子植物中，尤其是菊科、蕓香科、傘形科、唇形科等植物。1.定義揮發(fā)油2021/10/10652.揮發(fā)油通性

（1）顏色常溫下多為無色或微帶淡黃色，其中的薁類化合物多顯藍色、藍綠色、紅色等。

（2）氣味揮發(fā)油大多數(shù)具有香氣或其它特異氣味，有辛辣燒灼的感覺，呈中性或酸性。揮發(fā)油的氣味，往往是其品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志。

2021/10/1066

（3）形態(tài)揮發(fā)油在常溫下為透明液體，有的在冷卻時其主要成分可能析出結(jié)晶。析出物習(xí)稱為“腦”，如薄荷腦、樟腦等。

（4）揮發(fā)性揮發(fā)油在常溫下可自行揮發(fā)而不留任何痕跡，這是揮發(fā)油與脂肪油的本質(zhì)區(qū)別。

（5）溶解度揮發(fā)油脂溶性很強，不溶于水，而易溶于各種有機溶劑，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高濃度的乙醇中能全部溶解，而在低濃度乙醇中只能部分溶解。2021/10/1067(八)甾體類化合物(steroids)

（一）定義：以環(huán)戊烷駢多氫菲為母核而衍生的產(chǎn)物。2021/10/1068

C21甾(C21-steroids)的基本骨架為孕甾烷(pregnane)是一類含有21個碳原子的甾體衍生物，具有抗炎、抗腫瘤、抗生育等生物活性。主要結(jié)構(gòu)類型有以下兩種，2021/10/1069

甲型乙型γαβδ五元環(huán)的不飽和內(nèi)酯－－甲型強心苷元；六元環(huán)的不飽和內(nèi)酯－－乙型強心苷元；

C17側(cè)鏈都屬于-構(gòu)型(個別為-構(gòu)型，命名時標(biāo)以17-H)。331410101413132021/10/1070甾體皂苷化學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：1）27個碳2）C-17側(cè)鏈---

構(gòu)型3）E、F環(huán)以螺縮酮形式相連2021/10/1071薯蕷皂苷元(diosgenin)，是制藥工業(yè)中重要原料。

化學(xué)名：△5-20，22，25螺旋甾烯-3-醇簡稱：△5-異螺旋甾烯-3--醇，25R2021/10/10721、三萜的定義（1）定義

由6個異戊二烯單位組成的30個碳原子的萜類化合物?？梢砸杂坞x狀態(tài)或苷的形式存在，其苷類化合物多數(shù)可溶于水，水溶液振搖后產(chǎn)生似肥皂水溶液樣泡沫，故被稱為三萜皂苷（triterpenoidsaponins）。

（2）生物活性

三萜及其皂苷廣泛分布于自然界，具有廣泛的生物活性，如溶血、抗癌、抗炎、抗菌、殺軟體動物、抗生育等活性。(九)三萜類化合物(triterpenoids)2021/10/1073齊墩果酸－－治療肝炎。甘草次酸琥珀酸半酯的鈉鹽－－－抗?jié)兯?。如：齊墩果酸甘草