天然藥物化學教案天然藥物化學為藥學專業的專業課，根據教學大綱的要求及學校的安排，課堂講課54學時，實驗54學時，共108學時。天然藥物化學內容分為總論和各論兩部分。總論主要闡述了研究天然藥物有效成分常用的各種色譜分離方法和各種結構鑒定方法。各論是本課程的重點，在討論了糖和苷的一般性質和結構研究法基礎上，將所有的天然產物按照其結構母核分為苯丙素類、蒽醌類、黃酮類、萜類和揮發油、三萜及其苷類、甾體及其苷類、生物堿等七個部分，詳細論述了它們的結構特點、理化性質、提取分離和結構鑒定，并結合生物活性及臨床應用介紹了一些有代表性的化合物。現將每章節教學的目的要求、教學時數、教學重點和難點、思考題等方面的內容具體安排如下：第一章總論目的要求：1．了解天然藥物化學的發展及其重要性。2．了解天然藥物的幾個主要生合成途徑。3．掌握天然藥物有效成分的提取及各種分離方法，掌握色譜技術中洗脫劑選擇的原則。4．熟悉化合物結構研究的主要程序及主要方法。教學時數：6學時。教學重點和難點：（主要部分）重點、難點、疑難解析一、中藥有效成分的提取（一）常用溶劑的特點：環己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，乙醇，甲醇，水極性：小————大親脂性：大————小親水性：小————大比水重的有機溶劑：氯仿與水分層的有機溶劑：環己烷~正丁醇能與水分層的極性最大的有機溶劑：正丁醇與水可以以任意比例混溶的有機溶劑：丙酮~甲醇極性最大的有機溶劑：甲醇極性最小的有機溶劑：環己烷介電常數最小的有機溶劑：石油醚常用來從水中萃取苷類、水溶性生物堿類成分的有機溶劑：正丁醇溶解范圍最廣的有機溶劑：乙醇（二）各種提取方法：常見的提取方法有：溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、升華法。其中，溶劑提取法應用最廣。溶劑提取法（1）溶劑提取法的原理：根據相似者相溶原理，選擇與化合物極性相當的溶劑將化合物從植物組織中溶解出來，同時，由于某些化合物的增溶或助溶作用，其極性與溶劑極性相差較大的化合物也可溶解出來。（2）各種溶劑提取法溶劑提取法一般包括浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法、連續回流提取法等，其使用范圍及特點見下表。提取方法溶劑操作提取效率使用范圍備注浸漬法水或有機溶劑不加熱效率低各類成分，尤遇熱不穩定成分出膏率低，易發霉，需加防腐劑滲漉法有機溶劑不加熱—脂溶性成分消耗溶劑量大，費時長煎煮法水直火加熱—水溶性成分易揮發、熱不穩定不宜用回流提取法有機溶劑水浴加熱—脂溶性成分熱不穩定不宜用，溶劑量大連續回流提取法有機溶劑水浴加熱節省溶劑、效率最高親脂性較強成分用索氏提取器，時間長（2）水蒸氣蒸餾法：適用于具有揮發性、能隨水蒸汽蒸餾而不被破壞、難溶或不溶于水的成分的提取，如揮發油、小分子的香豆素類、小分子的醌類成分。（3）升華法：固體物質受熱不經過熔融，直接變成蒸汽，遇冷后又凝固為固體化合物，稱為升華。中草藥中有一些成分具有升華的性質，可以利用升華法直接自中草藥中提取出來。如樟腦、咖啡因。二、分離與精制：（一）根據物質溶解度差別進行分離結晶及重結晶法利用不同溫度可引起物質溶解度的改變的性質以分離物質。將不是結晶狀態的固體物質處理成結晶狀態的操作稱結晶；將不純的結晶進一步精制成較純的結晶的過程稱重結晶。（1）溶劑選擇的一般原則：不反應；冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大；對雜質溶解度很大或很小；沸點低，易揮發；無毒或毒性小。若無理想的單一溶劑時，可以考慮使用混合溶劑。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。（2）結晶操作：結晶操作實際是進一步分離純化過程，一般是應用適量的溶劑在加熱至沸點的情況下將化合物溶解，制成過飽和溶液，趁熱過濾去除不溶性雜質，放置冷處，以析晶。（3）結晶純度的判定：結晶形態和色澤：單一化合物的結晶具有結晶形狀均一和均勻的色澤。熔點和熔距：單一化合物具有一定的熔點和較小的熔距，結晶前后的熔點應一致，熔距很窄，在1℃2℃的范圍內。但要注意雙熔點，如漢防己乙素、芫花素及一些與糖結合的苷類化合物。色譜法：單一化合物在薄層色譜或紙色譜層析中經三種不同的溶劑系統展開，均為一個斑點者。2．溶劑分離法：（1）在中草藥提取液中加入另一種溶劑以改變混合物溶劑的極性，使一部分物質沉淀析出，從而實現分離。如：水—醇法除多糖、蛋白質等水溶性雜質；醇—水法除樹脂、葉綠素等水不溶性雜質；醇—醚法或醇—丙酮法使苷類成分，而脂溶性樹脂等雜質則存留在母液中。（2）對酸性、堿性或兩性有機化合物來說，通常通過加入酸、堿以調節溶液的pH，以改變分子的存在狀態（游離型或解離型），從而改變溶解度而實現分離。如：酸提堿沉法，堿提酸沉法等。（3）沉淀法：酸性或堿性化合物還可通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類沉淀等析出。如加入鉛鹽、雷氏銨鹽等。（二）根據物質在兩相溶劑中的分配比不同進行分離。1．兩相溶劑萃取法（1）原理：利用混合物中各成分在兩相互不相溶的溶劑中分配系數的不同而實現分離。萃取時如果各成分在兩相溶劑中分配系數相差越大，則分離效率越高。=1\*GB3①分配系數K值（即分配比）：溶質在兩相溶劑中的分配比（K）在一定溫度及壓力下為一常數=2\*GB3②分離難易與分離因子：分離因子可以表示分離的難易。分離因子可定義為A、B兩種溶質在同一溶劑系統中分配系數的比值。一般情況下，≥100，僅作一次簡單萃取就可實現基本分離；但100≥≥10時，則需萃取10~12次；≤2時，要實現基本分離，需作100次以上萃取才能完成。≌1時，則KA≌KB，意味著兩者性質及其相似，即使作任意次分配也無法實現分離。實際工作中，盡量選擇分離因子值大的溶劑系統，以求簡化分離過程，提高分離效率。=3\*GB3③分配比與pH：對酸性、堿性及兩性化合物來說，分配比還受溶劑系統的影響。因為pH的變化可以改變它們的存在狀態（游離型或解離型），從而影響在溶劑系統中的分配比。酚類化合物的pKa值一般為9.2~10.8，羧酸類化合物的pKa值約為5。一般pH3時，酸性物質多呈非解離狀態（HA）、堿性物質則呈解離狀態（BH+）存在；但pH12，則酸性物質多呈解離狀態（A—）、堿性物質則呈非解離狀態（B）存在。據此，可采用在不同pH的緩沖溶液與有機溶劑中進行分配的方法，使酸性、堿性、中性及兩性物質的以分離。（2）各種萃取方法：=1\*GB3①簡單萃取：利用分液漏斗進行兩相溶劑萃取。=2\*GB3②逆流連續萃取法：是一種連續的兩相溶劑萃取法。其裝置可具有一根、數根或更多根的萃取管。=3\*GB3③逆流分配法（CCD）：又稱逆流分溶法、逆流分布法或反流分布法，與兩相溶劑逆流萃取法原理一致，對于分離具有非常相似性質的混合物效果較好。=4\*GB3④液滴逆流分配法（DCCC）：本法必須選用能生成液滴的溶劑系統，且對高分子化合物的分離效果較差，處理樣品量小，并要有一定的設備，操作較繁瑣。一般50時，簡單萃取即可分離，50時，則易采用逆流分溶法。2．紙色譜（PPC）：紙色譜的原理與液—液萃取法基本相同。原理：分配原理支持劑：纖維素固定相：水流動相：水飽和的有機溶劑Rf值：化合物極性越小，Rf值越大；反之，化合物極性越大，Rf值越小。應用：用作微量分析，特別適合于親水性較強的成分，其層析效果往往比吸附薄層色譜效果好。但紙層析一般需要較長的時間。3．液—液分配柱色譜：原理：分配原理支持劑：硅膠、硅藻土、纖維素粉等正相分配色譜：固定相：水、緩沖溶液流動相：固定相飽和的氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱極性有機溶劑洗脫順序：化合物極性越小，越先出柱；反之，化合物極性越大，越后出柱。應用：通常用于分離水溶性或極性較大的成分，如生物堿、苷類、糖類、有機酸等化合物。反相分配色譜：固定相：石蠟油、化學鍵合固定相流動相：固定相飽和的水或甲醇等強極性有機溶劑洗脫順序：化合物極性越大，越先出柱；反之，化合物極性越小，越后出柱。應用：適合于分離脂溶性化合物，如高級脂肪酸、油脂、游離甾體等。4．液—液分配薄層色譜法：液—液分配色譜法也可在硅膠薄層色譜上進行。因此，液—液分配柱色譜的最佳分離條件可以根據相應的薄層色譜結果（正相柱用正相薄層色譜，反相柱用反相薄層色譜）進行選定。5．化學鍵合固定相：常用反相硅膠薄層色譜及柱色譜的填料是普通硅膠經下列方式進行化學修飾，鍵合上長度不同的烴基（R）、形成親油表面而成。其中以硅烷化鍵合型最為常用，其根據烴基（R）長度（—C2H5、—C8H17、—C18H37、）分別命名為：RP—2、RP—8、RP—18。三者親脂性強弱順序如下：RP—18RP—8RP—2。鍵合固定相的作用并非只是分配，也有一定的吸附作用。5．加壓相色譜法：加壓相色譜法又分為：快速柱色譜（約2.02105Pa），Lobar低壓柱色譜（5.05105Pa），中壓柱色譜（5.0520.2105Pa），分析用HPLC，制備用HPLC（20.2105Pa）。固定相：RP—2、RP—8或RP—18流動相：水—甲醇或水—乙腈洗脫順序：化合物極性越大，越先出柱；反之，化合物極性越小，越后出柱。應用：通常用于分離水溶性或極性較大的成分，如苷類、酚性化合物等。（三）根據物質的吸附性差別進行分離其中以固—液吸附用的最多，并有物理吸附（硅膠、氧化鋁、活性炭為吸附劑進行的吸附色譜）、化學吸附（黃酮等酚酸性物質被氧化鋁吸附、生物堿被酸性硅膠吸附等）及半化學吸附（聚酰胺與黃酮類、醌類等酚性化合物之間的氫鍵吸附，吸附力較弱，介于物理吸附與化學吸附之間）之分。1．物質的吸附規律：（1）物理吸附過程一般無選擇性，但吸附強弱大體遵循“相似者易于吸附”的經驗規律。（2）被分離的物質與吸附劑、洗脫劑共同構成吸附層析的三要素，彼此緊密相連。常用的極性吸附劑：硅膠、氧化鋁。硅膠顯微酸性，適于分離酸性和中性化合物，分離生物堿時需在流動相中加入適量的有機堿；氧化鋁呈堿性，適于分離生物堿等堿性成分，不宜用于分離有機酸、酚性等酸性成分。均為極性吸附劑，故有以下特點：=1\*GB3①被分離物質極性越強，吸附力越強。強極性溶質將優先被吸附。=2\*GB3②溶劑極性越弱，則吸附劑對溶質的吸附能力越強。隨溶劑極性的增強，則吸附劑對溶質的吸附力將減弱。=3\*GB3③當加入極性較強的溶劑后，先前被硅膠或氧化鋁所吸附的溶質可被置換而洗脫出來。常用的非極性吸附劑：活性炭。對非極性物質具有較強的親和力，在水中對溶質表現出強的吸附能力。從活性炭上洗脫被吸附的物質時，溶劑的極性越小，洗脫能力越強。2．極性及其強弱判斷：（1）一般化合物的極性按下列官能團的順序增強：—CH2—CH2—，—CH2=CH2—，—OCH3，—COOR，>C=O，—CHO，—NH2，—OH，—COOH（2）溶劑的極性可大體根據介電常數的大小來判斷。介電常數越大，則極性越大。一般溶劑的介電常數按下列順序增大：環己烷（1.88），苯（2.29），無水乙醚（4.47），氯仿（5.20），乙酸乙酯（6.11），乙醇（26.0），甲醇（31.2），水（81.0）3．吸附柱色譜法用于物質的分離：以硅膠或氧化鋁為吸附劑進行柱色譜分離時：（1）盡可能選用極性小的溶劑裝柱和溶解樣品，或用極性稍大的溶劑溶解樣品后，以少量吸附劑拌勻揮干，上柱。（2）一般以TLC展開時使組分Rf值達到0.2~0.3的溶劑系統作為最佳溶劑系統進行洗脫。實踐中多用混合的有機溶劑系統。（3）為避免化學吸附，酸性物質宜用硅膠、堿性物質宜用氧化鋁作為吸附劑進行分離。通常在分離酸性（或堿性）物質時，洗脫溶劑中常加入適量的醋酸（或氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾、使斑點集中。5．聚酰胺吸附色譜法：（1）原理：氫鍵吸附。一般認為系通過分子中的酰胺羰基與酚類、黃酮類化合物的酚羥基，或酰胺鍵上的游離胺基與醌類、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產生吸附。吸附強弱取決于各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。（2）吸附能力的強弱通常化合物在水溶劑中大致有以下規律：=1\*GB3①形成氫鍵的基團數目越多，則能力越強。=2\*GB3②成鍵位置對吸附能力也有影響。易形成分子內氫鍵者，其在聚酰胺上的吸附響應減弱。=3\*GB3③分子中芳香化程度高這，則吸附性增強；反之，則減弱。一般情況下，各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱致強的大致順序如下：水—甲醇—乙醇—氫氧化鈉水溶液—甲酰胺—二甲基甲酰胺—尿素水溶液其中，最常應用的洗脫系統是：乙醇—水（3）應用：=1\*GB3①特別適合于酚類、黃酮類化合物的制備和分離。=2\*GB3②脫鞣質處理=3\*GB3③對生物堿、萜類、甾類、糖類、氨基酸等其他極性與非極性化合物的分離也有著廣泛的用途。6．大孔吸附樹脂：通常分為極性和非極性兩類。（1）原理：吸附性和分子篩性相結合。吸附性是由范德華引力或氫鍵引起的。分子篩是由于其本身多孔性結構產生的。（2）影響因素：=1\*GB3①一般非極性化合物在水中易被非極性樹脂吸附，極性化合物在水中易被極性樹脂吸附。糖是極性水溶性化合物，與D型非極性樹脂吸附作用很弱。=2\*GB3②物質在溶劑中的溶解度大，樹脂對此物質的吸附力就小，反之就大。（3）應用：廣泛應用于化合物的分離與富集工作中。如：苷類與糖類的分離，生物堿的精制，多糖、黃酮、三萜類化合物的分離等。（4）洗脫液的選擇：洗脫液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等。最常用的是乙醇—水。（四）根據物質分子大小進行分離1．凝膠過濾法：（1）原理：分子篩原理。即利用凝膠的三維網狀結構的分子篩的過濾作用將化合物按分子量大小不同進行分離。（2）出柱順序：按分子由大到小順序先后流出并得到分離。（3）常用的溶劑：=1\*GB3①堿性水溶液（0.1mol/LNH4OH）含鹽水溶液（0.5mol/LNaCl等）=2\*GB3②醇及含水醇，如甲醇、甲醇—水=3\*GB3③其他溶劑：如含水丙酮，甲醇-氯仿（4）凝膠的種類與性質：種類很多，常用的有以下兩種：=1\*GB3①Sephadex-G：只適用于水中應用，且不同規格適合分離不同分子量的物質。=2\*GB3②SephadexLH-20：為SephadexG-25經羥丙基化后得到的產物，具有以下兩個特點：具有分子篩特性，可按分子量大小分離物質；在由極性與非極性溶劑組成的混合溶劑中常常起到反相分配色譜的作用，適合于不同類型有機物的分離。應用最廣。2．膜過濾法：（1）概念：膜過濾法是一種用天然或人工合成的膜，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分的溶質和溶劑進行分離、分級、提純或富集的方法。（2）分類：膜過濾技術主要包括滲透、反滲透、超濾、電滲析、液膜技術等。3．透析法：透析法是膜過濾法中的一種。（1）原理：透析法是利用小分子物質在溶液中可通過半透膜、而大分子物質不能透過半透膜的性質，以達到分離的目的，本質上是一種分子篩作用。（2）應用：對于生物大分子，一般可以通過透析法進行濃縮和精制。如藥用酶的精制。分離和純化皂苷、蛋白質、多肽、多糖等大分子物質，可將其留在半透膜內，而將如無機鹽、單糖、雙糖等小分子的物質透過半透膜，進入膜外的溶液中，而加以分離精制。應用：（五）根據物質解離程度不同進行分離具有酸性、堿性、兩性基團的化合物在水中多呈解離狀態，據此可用離子交換法進行分離。原理：離子交換原理固定相：離子交換樹脂流動相：水或含水溶劑洗脫液：強酸性陽離子交換樹脂（H型）——稀氨水洗脫強堿性陰離子交換樹脂（OH型）——稀氫氧化鈉洗脫1．分類：根據交換基團不同分為：=1\*GB3①陽離子交換樹脂強酸性（—SO3-H+）弱減性（—COO-H+）=2\*GB3②陰離子交換樹脂強堿性[—N+（CH3）3Cl]弱減性（—NH2及仲胺、叔胺基）2．應用：=1\*GB3①用于不同電荷離子的分離，如水提取物中的酸性、堿性、兩性化合物的分離。=2\*GB3②用于相同電荷離子的分離，如同為生物堿，但堿性強弱不同，仍可用離子交換樹脂分離。（六）根據物質的沸點進行分離——分餾法1．概念：分餾法是利用中藥中各成分沸點的差別進行提取分離的方法。一般情況下，液體混合物沸點相差100℃以上時，可用反復蒸餾法；沸點相差252．應用：揮發油、一些液體生物堿的提取分離常采用分餾法。三、結構研究法思考題：1．中草藥有效成分的提取方法有哪些？其各自的使用范圍及其優缺點是什么？分離中草藥成分常用的色譜方法有哪些？他們分別適用于哪些類別化合物的分離？各自最常用的洗脫劑及洗脫順序是什么？化合物在進行結構鑒定前應注意什么問題？進行結構鑒定常用哪些方法？這些方法可以解決結構式中的什么問題？第二章糖和苷目的要求：1．熟悉糖的結構類型，掌握糖Haworth式的端基碳構型、構象及糖的理化性質。2．熟悉苷的結構類型，掌握苷的一般性質、苷鍵的裂解方法及其裂解規律。3．熟悉糖和苷的提取分離方法。4．掌握苷元和糖、糖和糖之間連接位置、連接順序以及苷鍵構型的確定方法。教學時數：8學時。重點和難點：一、苷類化合物的結構特征、分類及苷和苷鍵的定義（一）苷和苷鍵的定義苷類，又稱配糖體，是糖或糖的衍生物（如氨基糖、糖醛酸等）與另一非糖物質通過糖的端基碳原子連接而成的化合物。其中非糖部分稱為苷元或配基，其連接的鍵則稱為苷鍵。（二）苷類化合物中常見糖的種類、結構1．單糖構型：其絕對構型分為D型或L型；其端基碳有兩種構型：構型和構型2．苷鍵的構型：苷鍵本質上都是縮醛鍵，其構型也有、之分，與成苷鍵的糖端基碳原子的構型一致。但須注意-D-糖苷與-L-糖苷的端基碳原子的絕對構型是相同的。3．常見的單糖和二糖（1）單糖：五碳醛糖——D-木糖，L-阿拉伯糖，D-核糖甲基五碳醛糖——L-鼠李糖，D-呋糖，D-雞納糖，D-果糖六碳醛糖——D-葡萄糖，D-甘露糖，D-半乳糖糖醛酸——D-葡萄糖醛酸，D-鼠李糖醛酸（2）二糖：蕓香糖，龍膽二糖，槐糖，新橙皮糖，麥芽糖，昆布二糖，冬綠糖，蠶豆糖。（三）苷類化合物的結構特征和分類苷有不同的分類方式，如以苷元的化學結構、苷類在植物體內的存在狀況、苷鍵原子等為依據對苷類化合物進行分類。其中按苷鍵原子分類是最常見的苷類分類方式。1．根據苷鍵原子的不同，可分為O-苷、S-苷、N-苷和C-苷，分類情況見表。其中最常見的是O-苷。類別舉例備注氧苷醇苷紅景天苷，毛茛苷，獐牙菜苦苷通過醇羥基與糖端基羥基脫水而成的苷酚苷天麻苷、水楊苷通過酚羥基而成的苷腈苷苦杏仁苷，垂盆草苷，異垂盆草主要指一類-羥腈的苷酯苷山慈姑苷A，土槿甲酸，土槿乙酸苷元以羧基和糖的端基相連吲哚苷靛苷（青黛）硫苷蘿卜苷、黑芥子苷，芥子苷糖端基羥基與苷元上巰基縮合而成的苷稱為硫苷氮苷巴豆苷，腺苷、鳥苷、胞苷、尿苷通過氮原子與糖的端基碳相連的苷碳苷黃酮碳苷（木荊素）、蒽醌碳苷（蘆薈苷）糖基直接以C原子與苷元的C相連的苷類2．其它分類方法=1\*GB3①以連接的單糖基的個數分為單糖苷、二糖苷等；=2\*GB3②以苷元上連接糖鏈的數目可分為單糖苷鏈、二糖苷鏈等；=3\*GB3③以糖的種類可分為核糖苷、葡萄糖苷等；=4\*GB3④以生理作用分類，如強心苷等；=5\*GB3⑤以其特殊性質分類，如皂苷。二、苷類化合物的一般性狀、溶解度、旋光性及顯色反應（一）一般性狀1．形態：苷類多為固體，其中糖基少的可結晶，糖基多的如皂苷，則多呈具有吸濕性的無定形粉末。2．味：一般無味。但有的具苦味，如穿心蓮新苷；有很少的苷具甜味，如甜菊苷。（二）溶解度苷類的溶解度與糖基的數目有密切的關系，其親水性常隨糖基數目的增多而增大。糖基少的可溶于低級性有機溶劑，若糖基增多，則在水中的溶解度也增加，因此，用不同極性的溶劑順次提取時，各提取部位都有發現苷的可能。（三）旋光性多數苷類呈左旋，但水解生成的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。（四）顯色反應Molish反應：糖在濃硫酸、-萘酚的作用下生成糠醛衍生物而顯色，可用于糖和苷類化合物的檢識。三、苷鍵的裂解（一）酸催化水解1．原理：苷鍵具有縮醛結構，易為稀酸催化水解。反應一般在水或稀醇溶液中進行。常用的酸有鹽酸、硫酸、乙酸、甲酸等。其機制是苷原子先質子化，然后斷鍵生成陽碳離子或半椅型中間體，在水中溶劑化而成糖。2．水解難易：苷鍵水解的難易與苷鍵原子的電子云密度及其空間環境有密切的關系，只要有利于苷鍵原子的質子化就有利于水解，因此水解難易的規律可以從苷鍵原子、糖、苷元三方面來討論。（1）按苷鍵原子不同，酸水解的難易順序為：N－苷>O－苷>S－苷>C－苷。N易接受質子，最易水解，而C上無未共享電子對，不能質子化，很難水解。（2）按糖的不同=1\*GB3①呋喃糖苷較吡喃糖苷易水解；=2\*GB3②酮糖較醛糖易水解；=3\*GB3③吡喃糖苷中吡喃環的C－5上取代基越大越難水解，因此五碳糖最易水解，其順序為五碳糖>六碳糖>七碳糖，如果接有－COOH,則最難水解；=4\*GB3④氨基糖較羥基糖難水解，羥基糖又較去氧糖難水解，尤其是C－2上取代氨基的糖更難。（3）按苷元不同=1\*GB3①芳香屬苷水解比脂肪屬苷（如萜苷、甾苷）容易得多。某些酚苷（如蒽醌苷、香豆素苷）不用酸，只加熱也可能水解成苷元。=2\*GB3②苷元為小基團者。苷鍵橫鍵的比苷鍵豎鍵的易于水解。3．二相水解法在酸水解反應液中加入與水不相混容的有機溶劑，使苷元生成后立即溶于水不相混溶的有機溶劑中，以避免苷元與酸長時間接觸而脫水生成次生苷元。（二）酸催化甲醇解在酸的甲醇溶液中進行甲醇解，多糖或苷可生成一對保持環形的甲基糖苷的異構體。應用：=1\*GB3①甲基糖苷在呋喃糖環和吡喃糖環的區別判斷；=2\*GB3②糖鏈中單糖之間的連接位置確定；=3\*GB3③苷鍵構型的判定。（三）堿催化水解一般的苷鍵對稀堿是穩定的，不易被堿催化水解，故苷類多數是用稀酸水解的，很少用堿水解，僅酯苷、酚苷、稀醇苷和β－吸電子基取代的苷等才易為堿所水解，如藏紅花苦苷、靛苷、蜀黍苷等。但有時水解后得到的是脫水苷元，如藏紅花苦苷。（四）酶催化水解酶催化反應具有專屬性高，條件溫和的特點。應用：=1\*GB3①可以獲知苷鍵的構型；=2\*GB3②可以保持苷元結構不變；=3\*GB3③還可以保留部分苷鍵得到次級苷或低聚糖，以便獲知苷元和糖、糖和糖之間的連接方式。常用的酶有：=1\*GB3①轉化酶（水解β－果糖苷鍵）。=2\*GB3②麥芽糖酶（水解α－葡萄糖苷鍵）。=3\*GB3③杏仁酶（水解β－葡萄糖苷和有關六碳醛糖苷），專屬性較低；纖維素酶（水解β－葡萄糖苷）。此外蝸牛酶、高峰氏糖化酶、柑橘苷酶等也常用于苷鍵水解。pH條件對酶水解反應是十分重要的，例如芥子苷酶水解芥子苷，在pH7時生成異硫氰酸酯，在pH3~4時生成腈和硫磺。（五）氧化開裂法（Smith裂解）優點：=1\*GB3①可得到完整的苷元；=2\*GB3②從降解得到的多元醇，還可確定苷中糖的類型；=3\*GB3③對苷元結構容易改變的苷以及C－苷水解研究特別適宜。步驟：第一步在水或稀醇溶液中，用NaIO4在室溫條件下將糖氧化裂解為二元醛；第二步將二元醛用NaBH4還原為醇，以防醛與醛進一步縮合而使水解困難，第三步調節pH2左右，室溫放置讓其水解。注意：此法顯然不適用于苷元上也有1，2－二醇結構的苷類。四、苷類化合物的提取方法一般都是采用水或醇從植物中提取苷類化合物。若提取的是原生苷，需抑制或破壞酶的活性；若提取的是次生苷或苷元，需利用酶的活性將其部分水解或全水解。抑制或破壞酶活性的方法：=1\*GB3①在中藥中加入一定量的碳酸鈣；=2\*GB3②采用甲醇、乙醇或沸水提取；=3\*GB3③在提取過程中還須盡量勿與酸和堿接觸。否則，得到的不是原生苷，而是已水解失去一部分糖的次生苷，甚至是苷元。五、苷類化合物的結構測定（一）糖的鑒定糖的鑒定可采用紙色譜法、薄層色譜法、氣相色譜法、離子交換色譜法、液相色譜法等。其中紙色譜最簡單、適用。在紙色譜法中，展開系統：水飽和的有機溶劑，如BAW，BEW，BBPW，水飽和的酚。如要增加Rf值，需在其中加入乙酸、吡啶、或乙醇等以增加它的含水量。展開方法：上行法，下行法。Rf值規律：單糖中，=1\*GB3①碳原子數目少的糖碳原子數目多的糖；=2\*GB3②碳原子數目相同時，去氧糖酮糖醛糖；=3\*GB3③分子組成相同的糖，構象式中豎鍵羥基多的糖橫鍵羥基多的糖。顯色劑：苯胺-鄰苯二甲酸鹽試劑等。（顯色劑適當，=1\*GB3①可區別糖的類型，如五碳糖和六碳糖、醛糖和酮糖等；=2\*GB3②薄層掃描進行定量。）（二）糖鏈的結構測定1．分子量的測定：大多采用質譜法，通過FD、FAB、ESI獲得[M+H]+、[M+Na]+等準分子離子峰。2．單糖的鑒定：一般將苷鍵全部酸水解，然后用紙色譜檢出單糖的種類，顯色后用薄層掃描法求得各種糖的分子比。3．單糖之間連接位置的確定：=1\*GB3①將苷全甲基化，然后水解苷鍵，鑒定所有獲得的甲基化甲苷，其中游離羥基的部位即為連接位置；=2\*GB3②可用糖或苷元13C-NMR苷化位移來確定；=3\*GB3③利用2D-NMR如HMBC譜中的遠程相關關系確定糖與糖或糖與苷元的連接位置。4．糖鏈連接順序的確定=1\*GB3①早期主要是緩和酸水解法；=2\*GB3②近年質譜分析用的較多（FD、FAB、ESI）；=3\*GB3③利用2D-NMR如HMBC譜中的遠程相關關系。（三）苷鍵構型的確定1．酶催化水解法：麥芽糖酶能水解的為-苷鍵，而苦杏仁能酶解的為-苷鍵。2．克分子旋光差法（Klyne法）：先測定未知苷鍵構型的苷及其水解所得苷元的旋光度，計算其比旋值之差，再與一對甲苷的分子比旋相比較，數值近似者其苷鍵構型一致。3．利用NMR進行測定：=1\*GB3①根據C1-H和C2-H的偶合常數（J值）來判斷苷鍵構型，如葡萄糖等；=2\*GB3②根據端基碳和端基質子間的偶合常數1JC1-H1值來判斷，端基為橫鍵質子（-苷鍵），1JC1-H1為170Hz；端基為豎鍵質子（-苷鍵），1JC1-H1為160Hz，如鼠李糖、甘露糖等；=3\*GB3③利用端基碳的化學位移值判斷苷鍵構型，通常-構型的C1比-構型的C1信號在較高場，如葡萄糖；=4\*GB3④單葡萄糖苷可根據IR振動峰（-構型的C1在770、780cm-1處有較強的吸收峰）區別；=5\*GB3⑤葡萄糖苷乙酰化物的質譜中，m/z331這一碎片峰-苷要比-苷強的多。六、糖鏈結構研究實例`思考題：1．苷鍵裂解常用哪些方法？其各具有哪些優缺點？各適用于哪些類別的化合物？2．進行酸水解催化時，各類化合物水解的難易程度如何？3．簡述苷類化合物中糖鏈的鑒定方法。第三章苯丙素類目的要求：1．了解苯丙素類化合物的結構特點。熟悉苯丙酸類的結構特點及特性。2．掌握香豆素的結構特點和分類情況，熟悉香豆素類化合物的提取分離方法。3．掌握香豆素類化合物的理化性質及其波譜學特性。4．了解木脂素的結構類型、理化性質及結構鑒定方法教學學時：4學時。教學重點和難點：一、概述概念：天然成分中有一類苯環和3個直鏈碳連在一起為單位（C6-C3）構成的化合物，統稱苯丙素類（phenylpropanoids）。類別：包括苯丙烯、苯丙醇、苯丙酸及其縮脂、香豆素、木脂素、木質素。生源途徑：莽草酸途徑（莽草酸為桂皮酸的前體，但同時也是酪氨酸、色氨酸的前體，后兩者與生物堿的合成密切相關，命名為莽草酸途徑將無法限定為僅由桂皮酸而來的苯丙素類化合物，故現多稱為桂皮酸途徑）TAL在植物界的分布遠比PAL有限，基本可忽略不計。二、苯丙酸類具有C6-C3結構的芳香羧酸。結構特點是苯環有羥基取代，數目、排列方式、甲基化程度有所不同，常與不同的醇、氨基酸、糖、有機酸結合成酯存在。如綠原酸（咖啡酸與奎寧酸結合成的酯），具有抗菌、保肝活性。綠原酸分離：苯丙酸類及其衍生物大多具有一定水溶性，常與其它一些酚酸、鞣質、黃酮苷等混在一起，一般要經纖維素、硅膠、大孔樹脂、聚酰胺等反復層析才能純化。鑒別：利用酚羥基的性質（1）1-2%的FeCl3甲醇溶液或鐵氰化鉀-三氯化鐵試劑。（2）紫外光下呈蘭色熒光，氨水處理后呈蘭色或綠色熒光。（酚羥基解離）紫外光譜的測定有利于苯丙酸類的鑒定。中性溶液中，游離的苯丙酸的UV與其酯或苷相似，堿性溶劑中，酚酸的譜帶與它的酯光譜有明顯差別。結構鑒定：例1：丹參素甲的波譜特征丹參素甲三氯化鐵呈黃綠色，紅外顯示羧基（1732，2750-2550）和羥基（3450-3150）的存在。1HNMR數據如下：例2：三個芳香質子7.02，1H，d,J=1.5Hz7.23,1H,d,J=7.9Hz6.91,1H,dd,J=7.9,1.5Hz兩個亞甲基質子3.04，2H，t,J=7.5Hz2.84,2H,t,J=7.5Hz三、香豆素（coumarins）1、概念：鄰羥基桂皮酸的內酯，具有芳香氣味。2、生理活性植物生長調節劑：低濃度刺激植物發芽、生長；高濃度抑制植物發芽、生長光敏作用：治療白斑病抗菌、抗病毒作用：秦皮中的七葉內酯及其苷治療痢疾；蛇床子中的奧斯腦可抑制乙肝表面抗原。平滑肌松弛作用：冠狀動脈擴張和解痙利膽抗凝血作用：防止血栓形成肝毒性：黃曲霉素致肝癌。3、香豆素的結構類型香豆素是由苯丙酸經氧化、環合而成，異戊烯基活潑雙鍵結合位置不同，氧化情況不同而產生了不同的氧環結構，根據其取代基和連接方式的不同可分為以下幾類：（1）簡單香豆素類只在苯環有取代的香豆素，取代基包括羥基、甲氧基、亞甲二氧基、異戊烯基。（2）呋喃香豆素香豆素核上的異戊烯基與鄰位酚羥基環合成呋喃環者稱為呋喃香豆素。分為角型和線型。（3）吡喃香豆素香豆素核上的異戊烯基與鄰位酚羥基環合成2，2-二甲基-α-吡喃環者稱為呋喃香豆素。分為角型和線型。（4）其它香豆素類α-吡喃酮環上有取代基的香豆素類。4、香豆素的化學性質（1）內酯性質和堿水解反應一般順鄰羥桂皮酸不易獲得，長時間堿液放置或UV照射，可轉變為穩定的反鄰羥桂皮酸。某些具有特殊結構的香豆素，如C8取代基的適當位置上有羰基、雙鍵、環氧等結構者，和水解新生成的酚羥基發生締合、加成等作用，可阻礙內酯的恢復，保留了順鄰羥桂皮酸的結構。（2）酸的反應①環合反應異戊烯基與相鄰酚羥基成氧環。②烯醇醚鍵開裂③雙鍵加水反應（3）顯色反應①異羥戊酸鐵反應（鑒別內酯結構）異羥戊酸鐵試劑（鹽酸羥胺甲醇液+氫氧化鉀甲醇液+三氯化鐵甲醇液），紅色②Gibb’s反應和Emerson反應（酚羥基對位即6位無取代者）Gibb’s試劑2，6二溴苯醌氯亞胺的乙醇液+1%氫氧化鉀乙醇液，呈深蘭色。Emerson試劑2%4-氨基安替匹林乙醇液+8%鐵氰化鉀水液，呈紅色。5、香豆素的分離方法（1）酸堿分離法原理：利用內酯加堿皂化，加酸恢復的性質分離香豆素。方法：乙醚萃取液先以NaHCO3去除酸性成分，再以稀和冷的NaOH抽出酚性成分（包括酚性香豆素），剩余中性部分堿水解后，以乙醚抽去不水解的中性成分，堿液中和，再以乙醚抽出香豆素內酯成分。缺點：對酸堿敏感的香豆素，拿不到原存物質。（2）層析方法硅膠、氧化鋁（酸性、中性）層析最為常用。洗脫劑己烷-乙醚，乙醚-乙酸乙酯。6、香豆素的波譜學特性（1）紫外光譜紫外光下出現蘭色熒光，7位引入羥基，熒光增強，羥基醚化熒光減弱。紫外圖譜在274nm（苯環）和311nm（α-吡喃酮環）呈現兩個吸收峰，引入烷基最大吸收值改變甚微，當母核引入含氧取代基時，最大吸收向紅位移。（2）紅外光譜（3）核磁共振譜①特點：1HNMR中，香豆素母核上的質子由于受內酯羰基吸電子共扼效應影響，3，6，8位質子信號位于較高場；4，5，7位質子信號位于較低場。C3、C4未取代的香豆素在芳香質子區可見一對雙峰，分別位于芳香質子區的兩端，C3-Hδ6.1-6.4，C4-Hδ7.5-8.3，J3，4為9.5Hz。迫位效應：若分子中兩個迫位質子之一被取代（如香豆素母核的4，5位質子），將對另一迫位質子產生較大的去屏蔽，使其向低場位移，即迫位效應。如5位被取代，4位H向低場位移約0.3。②簡單香豆素③呋喃香豆素④吡喃香豆素⑤碳譜：母核的9個碳原子，多數在100—160區域內，取代基效應明顯。四、木脂素（lignans）1、木脂素的結構類型木脂素是一類由苯丙素氧化聚合而成的天然產物，通常所指是其二聚物，少數為三聚物和四聚物。定義：兩分子苯丙素以側鏈中β（8-8’）碳原子相連而成的化合物稱為木脂素。許多木脂素并非以β碳原子相連，稱為新木脂素。木脂素還有一些新的類型（1）苯丙素低聚體，包括三聚體和四聚體，三聚體常稱為倍半木脂素，四聚體稱為二木脂素；（2）雜木脂素，系由一分子苯丙素與黃酮、香豆素或萜類等結合而成的天然化合物，根據結合分子的不同稱為黃酮木脂素、香豆素木脂素。（3）去甲木脂素，基本母核只有16—17個碳原子，比一般木脂素少1—2個。木脂素的組成單體主要有四種：肉桂醇肉桂酸丙烯基酚烯丙基酚木脂素由雙分子苯丙素縮合成各種碳架后，側鏈γ碳原子上的含氧官能團如羥基、羰基、羧基等相互脫水縮合，再形成半縮醛、內酯、四氫呋喃等環狀結構，使木脂素的結構類型更加多樣。常見下列類型：①二芳基丁烷類②二芳基丁內酯類③芳基萘類芳基萘芳基二氫萘芳基四氫萘芳基萘類木脂素常以氧化的γ碳原子縮合形成內酯，以內酯環合方向分上向和下向1-苯代萘內酯4-苯代萘內酯④四氫呋喃類⑤雙四氫呋喃類⑥聯苯環辛烯類⑦苯駢呋喃類⑧雙環辛烷類⑨苯駢二氧六環類⑩螺二烯酮類聯苯類倍半木脂素2、木脂素的理化性質多為無色結晶，新木脂素難結晶。多呈游離型，脂溶性，能溶于苯、氯仿、乙酸乙酯、乙醚、乙醇等。有多個不對稱因素，顯光學活性，遇酸異構化。無共同特征反應，一些非特征性試劑可用于薄層層析顯色，如5%磷鉬酸乙醇液，30%硫酸乙醇液，有亞甲二氧基可用變色酸-濃硫酸顯色。3、木脂素的提取分離（1）提取木脂素多呈游離型，在植物體內常與大量樹脂狀物共存，本身在處理過程中也易樹脂化。游離木脂素易溶于氯仿、乙醚，在石油醚、苯中溶解度較小。（2）分離吸附層析：硅膠吸附，石油醚-乙酸乙酯，石油醚-乙醚，苯-乙酸乙酯，氯仿-甲醇梯度洗脫。分配層析：紙層析水飽和的硅藻土，乙酸乙酯-水分配4、木脂素的結構鑒定（1）化學反應費米鹽氧化：費米鹽（亞硝基亞硫酸鉀）可將對位有氫原子的酚羥基氧化成對醌。（2）紫外光譜芳環為發色團，兩個取代芳環是兩個孤立的發色團，兩者紫外吸收位置相近，吸收強度是兩者之和，立體構型對紫外光譜沒有影響。紫外光譜可用于區別芳基四氫萘、芳基二氫萘和芳基萘型木脂素，還可確定芳基二氫萘B環上的雙鍵位置，通過鑒定失水物雙鍵位置，還可確定B環上取代羥基的位置。α-失水苦鬼臼脂素β-失水苦鬼臼脂素λmaxnm311λmaxnm290γ-失水苦鬼臼脂素去氫鬼臼毒素λmaxnm245.5，350λmaxnm266，263，323，356（3）核磁共振譜氫譜對于芳基萘類和聯苯環辛烯類木脂素的氫譜信號與結構間的關系，已獲知一些規律。芳基萘類木脂素可區別內酯環的上向和下向。2-羰基化合物3-羰基化合物2-羰基對H-1和CH3O-1的去屏蔽作用使它們化學位移移向低場；2-羰基內酯環-CH2-則受4-芳基的屏蔽，與3-羰基化合物相比處于相對高場，以此可區別內酯環取向。思考題：4~5個1、苯丙素類化合物包括哪些類別？2、常用于鑒別香豆素類化合物的試劑有哪些？3、香豆素類化合物的核磁共振氫譜信號有哪些特點？4、芳基萘類木脂素的氫譜信號與結構間的關系有什么規律？第四章醌類化合物目的要求：1．掌握醌類化合物的基本結構及分類。2．掌握醌類化合物的理化性質及其衍生物的制備。3．掌握醌類化合物的提取分離及結構鑒定方法。4．了解2DNMR譜及MS在結構鑒定中的應用。教學時數：4學時。教學重點和難點：一、醌類化合物的結構類型母核常見的取代基有-OH，-OCH3母核常見的取代基有-OH，-OCH3，-CH3或烴基側鏈，多為黃色或橙色結晶。對苯醌鄰苯醌（二）萘醌類α-（1，4）萘醌β-（1，2）萘醌amphi-(2,6)萘醌（三）菲醌類鄰菲醌對菲醌（四）蒽醌類1，4，5，8位為α1，4，5，8位為α位2，3，6，7位為β位9，10位為meso位蒽醌氧化蒽酚蒽酮蒽酚1、蒽醌衍生物蒽醌母核上有羥基、羥甲基、甲氧基和羧基取代。根據羥基在蒽醌母核上的分布情況，可將羥基蒽醌衍生物分為兩類。大黃酚R1=CH3R2=H大黃酚R1=CH3R2=H大黃素R1=CH3R2=OH大黃素甲醚R1=CH3R2=OCH3蘆薈大黃素R1=HR2=CH2OH大黃酸R1=HR2=COOH茜草素茜草素R1=OHR2=HR3=H羥基茜草素R1=OHR2=HR3=OH偽羥基茜草素R1=OHR2=COOHR3=OH2、蒽酚或蒽酮衍生物存在于新鮮植物中，該類成分可慢慢氧化成蒽醌類成分。3、二蒽酮類衍生物多為C10多為C10-C10‘連接，不同于一般的C-C鍵，易于斷裂。二、醌類化合物的理化性質（一）物理性質1、性狀醌類化合物母核無酚羥基取代時，無色，引入酚羥基等助色團，表現一定的顏色，取代越多，顏色越深。2、升華性游離的醌類化合物具升華性。3、溶解度游離醌類極性較小，一般溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿。成苷后極性增大，易溶于乙醇、甲醇。（二）化學性質1、酸性醌類化合物具有酸性，因分子中酚羥基的數目及位置不同，酸性表現顯著差異。含COOH>含2個以上β-OH>含1個β-OH>含2個α-OH>含1個α-OH2、顏色反應（1）Feigl反應：醌類衍生物在堿性條件下經加熱能迅速與醛類及鄰二硝基苯反應生成紫色化合物。（2）無色亞甲藍顯色實驗：用于PPC和TLC噴霧劑，是檢出苯醌和萘醌的專用顯色劑。（3）堿性條件下的呈色反應：羥基蒽醌類在堿性溶液中發生顏色改變，會使顏色加深，多呈橙、紅、紫紅及蘭色。（4）與活性次甲基試劑的反應：苯醌及萘醌類化合物當其醌環上有未被取代的位置時，可在氨堿性條件下與一些含有活性次甲基試劑的醇溶液反應，生成藍綠色或藍紫色。（5）與金屬離子的反應：在醌類化合物中，如果有α-酚羥基或鄰位二酚羥基結構時，則可與Pb2+、Mg2+等金屬離子形成絡合物。三、醌類化合物的提取分離（一）游離醌類的提取有機溶劑提取法堿提取-酸沉淀法：帶游離酚前基的醌類水蒸氣蒸餾法（二）游離羥基蒽醌的分離PH梯度萃取法ABCC可溶于5%碳酸氫鈉溶液，A可溶于5%碳酸鈉溶液，B可溶于1%氫氧化鈉溶液。2、吸附硅膠層析（三）蒽醌苷類與蒽醌衍生物苷元的分離極性不同，在有機溶劑中的溶解度不同。（四）蒽醌苷類的分離主要應用層析法，一般用溶劑法或鉛鹽法處理粗提物，除去大部分雜質。鉛鹽法：醋酸鉛與蒽醌苷成沉淀溶劑法：正丁醇萃取層析法：硅膠、葡聚糖凝膠LH-20、反相硅膠四、醌類化合物的結構鑒定（一）醌類化合物的紫外光譜1、苯醌和萘醌的紫外光譜苯醌有三個主要吸收峰：240（強），285（中強），400（弱）萘醌有四個吸收峰：245，251，335（苯樣結構引起）；257（醌樣結構引起）2、蒽醌的紫外光譜羥基蒽醌有五個主要吸收帶Ⅰ：230左右；Ⅱ：240-260（苯樣結構引起）；Ⅲ：262-295（醌樣結構引起）,受β酚羥基影響；Ⅳ：305-389（苯樣結構引起）；Ⅴ：>400(羰基引起)受α酚羥基影響（二）紅外光譜主要為羰基吸收峰（1675-1653），羥基吸收峰（>3000），芳環（1500-1600）羰基的峰位與羥基的數目及位置有關。（三）醌類化合物的1HNMR1、醌環上的質子醌環引入供電取代基，使其它質子移向高場。2、芳環質子（四）醌類化合物的13C-NMR1、1，4萘醌類化合物的13C-NMR2、9，10蒽醌類化合物的13C-NMR譜（五）醌類化合物衍生物的制備1、甲基化反應甲基化試劑的組成反應官能團CH2N2/Et2OCH2N2/Et2O+MeOH(CH3)2SO4+K2CO3+丙酮CH3I+Ag2O+CHCl3-COOH,β酚OH,-CHO-COOH,β酚OH,兩個α-OH之一,-CHOβ酚-OH,α-酚OH-COOH,所有的酚OH,醇OH,-CHO2、乙酰化反應試劑組成反應條件作用位置冰醋酸（加少量乙酰氯）醋酐醋酐+硼酸醋酐+濃硫酸醋酐+吡啶冷置加熱短時間長時間冷置室溫放置過夜室溫放置過夜醇OH醇OH，β-酚OH醇OH，β-酚OH，兩個α酚OH之一醇OH，β-酚OH醇OH，β-酚OH，α-酚OH醇OH，β-酚OH，烯醇式OH思考題：4~5個1、醌類化合物有哪些結構類型？各類型母核是什么？2、醌類化合物的鑒別反應有哪些，反應試劑及現象是什么？3、PH梯度萃取法分離蒽醌類化合物的原理是什么？4、蒽醌類化合物的核磁共振氫譜特征是什么？5、蒽醌類化合物常用的甲基化試劑有哪些？第五章黃酮類化合物目的要求：1．掌握黃酮類化合物的結構類型，了解其生物活性。2．掌握黃酮類化合物的理化性質及不同類型的化學鑒別方法。3．掌握黃酮類化合物的提取與分離方法和檢識方法。4．掌握各種光譜在黃酮類化合物結構鑒定中的應用。教學時數：12學時。教學重點和難點：一、概述黃酮類化合物為一類植物色素，分布廣，數量大，生理活性多樣。（一）定義泛指兩個具有酚羥基的苯環通過中央三碳原子相互連接而成的一系列化合物，母核結構為：生源：三個丙二酰輔酶A和一個桂皮酰輔酶A生合成而產生。（二）結構分類及結構類別間的生物合成關系1.分類依據：中央三碳鏈的氧化程度、B環連接位置及三碳鏈是否成環。（1）黃酮類（2）黃酮醇（3）二氫黃酮類（4）二氫黃酮醇類（5）花色素類（6）黃烷3，4二醇類（7）黃烷-3-醇類（8）雙苯吡酮類（9）異黃酮（10）二氫異黃酮類（11）查耳酮類（12）二氫查耳酮類（13）橙酮類（14）高異黃酮類此外，還有雙黃酮類：由兩分子黃酮或兩分子二氫黃酮或一分子黃酮及一分子二氫黃酮以C-C或C-O-C鍵連接而成。黃酮木脂體類：水飛薊素生物堿型黃酮2.各主要類別間的生物合成關系(三)存在形式天然黃酮類化合物多以苷類形式存在，包括氧苷與碳苷（例如葛根素），糖通常聯在A環6，8位。組成黃酮苷的糖主要有：單糖類：D-葡萄糖，L-鼠李糖，D-半乳糖，D-葡萄糖醛酸雙糖類：槐糖(glcβ1→2glc)，蕓香糖（rhaα1→6glc）(四)黃酮類化合物的生理活性1.對心血管系統的作用(1)擴張冠脈：蘆丁、葛根素黃酮片臨床用于心絞痛、高血壓。(2)Vip樣作用：橙皮苷可降低血管脆性及異常通透性，用作高血壓輔助治療劑。(3)抑制血小板聚集作用：抑制ADP、膠原或凝血酶誘導的血小板聚集，從而防止血栓形成。(4)降低血膽甾醇作用：山楂總黃酮2.抗肝臟毒性作用水飛薊素為二氫黃酮醇與苯丙素衍生物縮合而成，對肝細胞膜有穩定作用，能保護肝臟，改善肝功能，適用于急慢性肝炎、肝硬化、中毒性肝損傷。3.抗炎作用黃酮類化合物可抑制脂氧化酶，從而抑制前列腺素的生物合成，達到抗炎目的。4.雌性激素樣作用大豆素己烯雌酚5.抗菌及抗病毒作用黃芩苷：抗菌山奈酚：抗病毒6.止咳平喘驅痰作用7.抗癌作用8.解痙作用二、黃酮類化合物的性質與呈色反應（一）性質各類黃酮類化合物的顏色、旋光性、溶解性類別性質黃酮、黃酮醇及其苷二氫黃酮、二氫黃酮醇及其苷異黃酮查耳酮花色素顏色灰黃～黃無色微黃黃～橙黃隨PH不同而改變旋光性苷元：無苷：有苷元及苷均有苷元：無苷：有苷元：無苷：有苷元：無苷：有水溶性平面型分子，分子間引力大，溶解性差非平面分子，溶解性較黃酮類好溶解性一般較差溶解性較異黃酮好水溶性（二）酸堿性1.酸性黃酮類化合物母核上有酚羥基取代時化合物具有酸性，酸性與酚羥基取代的數目和位置有關，此性質可用于鑒別和分離。黃酮類化合物酸性強弱與結構間的關系羥基位置酸性溶解性7，4＇-二羥基7或4＇-羥基一般酚羥基5-羥基強弱溶于5%NaHCO3溶液溶于5%Na2CO3溶液溶于0.2%NaOH溶液溶于4%NaOH溶液2.堿性：1位氧原子有未共用電子對，表現微弱堿性，可與濃鹽酸、硫酸成佯鹽，極不穩定，遇水分解，佯鹽黃色，可用于鑒別。（三）顯色反應1.還原試驗（1）鹽酸-鎂粉反應：黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、二氫黃酮醇：橙紅～紫紅色查耳酮、橙酮、兒茶素：陰性異黃酮：個別陽性，大多陰性花色素，某些查耳酮，橙酮在鹽酸作用下即可顯色，為排除干擾，需做對照試驗。（2）鹽酸-鋅粉反應：同鹽酸-鎂粉（3）四氫硼鈉反應：二氫黃酮類陽性，專屬性較高。2.金屬鹽類絡合反應結構中具有3-羥基，4-酮基；5-羥基，4-酮基；鄰二酚羥基時可與金屬離子絡合產生顏色反應。（1）鋁鹽：主要用1%三氯化鋁乙醇溶液，絡合物顯黃色并有熒光。（2）鉛鹽：中性醋酸鉛可沉淀具有鄰二酚羥基結構的黃酮，堿式醋酸鉛可沉淀具有酚羥基結構的黃酮，據此可用于分離。（3）鋯鹽：具有3-羥基和5-羥基的黃酮均可與2%二氯氧鋯溶液反應生成黃色絡合物，但3-羥基黃酮產生的絡合物穩定性大于5-羥基黃酮，加酸后3-羥基黃酮產生的絡合物黃色不褪，而5-羥基黃酮產生的絡合物黃色褪去，據此可用于區別兩類黃酮。（4）鎂鹽：樣品溶液1滴滴于紙上，噴醋酸鎂甲醇溶液，加熱，紫外檢視。二氫黃酮，二氫黃酮醇：天藍色熒光異黃酮，黃酮：黃～橙黃～褐色（5）鍶鹽：具有鄰二酚羥基的黃酮可與氯化鍶甲醇溶液反應生成綠～棕～黑色沉淀，用于鑒別。（6）鐵鹽：具有酚羥基的黃酮即可顯色。3.硼酸顯色反應在無機酸或有機酸存在條件下，5-羥基黃酮或2‘-羥基查耳酮可與硼酸反應生成亮黃色。4.堿性試劑顯色反應NH3,Na2CO3等堿性試劑處理點有樣品的濾紙，可用于鑒別。（1）二氫黃酮查耳酮（2）黃酮醇遇堿呈黃色，通入空氣變棕（3）具有鄰二酚羥基或3，4‘-二羥基取代時，在堿液中由黃-深紅-綠棕。三.黃酮類化合物的提取與分離（一）粗提物的制備苷元可選擇乙醚、乙酸乙酯、氯仿等中強極性溶劑，苷類可選擇甲醇、乙醇、丙酮等溶劑提取。（二）對粗提物進行精制1、溶劑萃取法：被分離物質與混入的雜質性質不同，選用不同極性溶劑萃取達到去雜質目的。例如：醇提液用石油醚萃取可除去油脂、蠟、葉綠素；水提液加醇沉淀可去除蛋白、多糖等水溶性雜質。2、堿提取酸沉淀法3、碳粉吸附法適于苷類精制。甲醇提取液加入活性炭至上清液無黃酮反應，吸附了黃酮苷的碳粉依次用沸甲醇、沸水、7%酚-水、15%酚-醇洗，7%酚-水洗下的基本為黃酮苷類。（三）分離依據：極性不同—硅膠、氧化鋁分離（極性吸附）酚羥基數目、位置不同—聚酰胺分離（氫鍵吸附）酸性不同—PH梯度萃取分子量不同—凝膠層析特殊結構—化學分離1、硅膠柱層析：適用于苷元的分離。2、聚酰胺柱層析：適用于分離醌、酚、黃酮。（1）性質：聚酰胺為高聚物，常用的為錦綸-6（己內酰胺聚合而成）和錦綸-66（己二酸與己二胺聚合而成），不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等常用溶劑，對堿穩定，可溶于濃鹽酸、冰醋酸、甲酸。（2）分離原理：聚酰胺分子中具有酰胺羰基，可與酚羥基形成氫鍵，主要依據與被分離物質成氫鍵能力不同進行分離。（3）洗脫劑：水-乙醇-甲醇-丙酮-氫氧化鈉水溶液（或氨水）-甲酰胺-二甲基甲酰胺-尿素水溶液（洗脫能力依次增強）常用洗脫劑為水-乙醇，水可洗下非黃酮體水溶性成分及少數黃酮體苷；10%-30%醇可洗下黃酮苷；50-95%乙醇可洗下黃酮苷元。（4）洗脫規律①叁糖苷>雙糖苷>單糖苷>苷元。②母核酚羥基數目越多,洗脫越慢;酚羥基數目相同,易成分子內氫鍵者吸附弱。③異黃酮>二氫黃酮醇>黃酮>黃酮醇。④芳香核多,共軛程度高，難洗脫。3、葡聚糖凝膠層析常用SephadexG（適用于水溶性成分分離）和SephadexLH-20（可用于親脂性成分分離）原理：苷類—分子篩；苷元：凝膠非完全惰性，有一定吸附力，這種吸附力來自分子間的氫鍵。例如：5，7，4‘-羥基黃酮，3，5，7，3’，4‘-黃酮，3，5，7，3’，4‘，5’-羥基黃酮洗脫順序為5，7，4‘-羥基黃酮>3，5，7，3’，4‘-黃酮>3，5，7，3’，4‘，5’-羥基黃酮4.PH梯度萃取法樣品的乙酸乙酯溶液分別用5%碳酸氫鈉溶液，5%碳酸鈉溶液，0.2%氫氧化鈉溶液，4%氫氧化鈉溶液萃取，依次得到7，4‘-二羥基黃酮，7或4‘-羥基黃酮，一般酚羥基黃酮，5-羥基黃酮。5.特定功能團分離（1）鉛鹽法：可分離含鄰二酚羥基和不含鄰二酚羥基的化合物。（2）硼酸絡合法：含鄰二酚羥基的化合物可與硼酸絡合生成可溶于水的產物，據此可用于分離。四.黃酮類化合物的鑒定與結構測定（一）層析在黃酮類鑒定中的應用1.紙層析苷元：分配層析。流動相：BAW系統。苷：雙向紙層析。第一向：醇性溶劑展開，例如BAW系統，化合物極性大，吸附強。第二向：水類溶劑展開，例如2-6%醋酸水，化合物極性大，吸附弱。Rf與結構的關系：（1）水類溶劑展開時，平面型分子（黃酮、黃酮醇、查耳酮）幾乎停留原點不動，非平面型分子（二氫黃酮、二氫查耳酮）Rf較大。（2）醇性溶劑展開時，同一類型苷元，羥基越多，Rf越小。（3）醇性溶劑展開時，羥基被甲氧基取代，Rf增大。（4）醇性溶劑展開時，羥基糖苷化，極性增大，Rf下降。（2）（3）（4）用酸水展開時，上述順序顛倒。2.TLC：主要指吸附薄層，常用硅膠TLC，聚酰胺TLC。硅膠TLC：鑒定弱極性化合物。聚酰胺TLC：分離大多數黃酮及苷類，適用范圍廣，分離效果好。（二）紫外光譜在黃酮類結構鑒定中的應用苯甲酰基桂皮酰基主要包含A環的苯甲酰基和主要包含B環的桂皮酰基組成了黃酮類化合物的交叉共軛體系，使黃酮類主要有兩個紫外吸收帶，帶Ⅰ（300-400nm）--由桂皮酰基系統引起，主要反應B環取代情況；帶Ⅱ（220-280nm）--由苯甲酰基系統引起，主要反應A環取代情況。通常測定樣品在甲醇溶液中的紫外光譜后測定加入診斷試劑后的紫外光譜，以了解樣品的羥基取代情況，常用診斷試劑有：甲醇鈉、醋酸鈉、醋酸鈉/硼酸、三氯化鋁及三氯化鋁/鹽酸。1.甲醇溶液中的紫外光譜（1）黃酮、黃酮醇：在200-400nm之間出現兩個主要吸收峰，二者峰形相似，但帶Ⅰ位置不同，可據此進行分類。在黃酮及黃酮醇母核上，如7-及4‘位引入羥基、甲氧基等供電基，將促進結構重排，引起相應吸收帶紅移，通常，整個母核上氧取代程度越高，帶Ⅰ越向長波方向位移。帶Ⅱ的峰位主要受A-環氧取代程度的影響，B-環的取代基對其峰位影響甚微，但可影響它的形狀。當B環有3‘，4‘-二氧取代時，帶Ⅱ將為雙峰。（2）查耳酮及橙酮類：共同特征是帶Ⅰ很強，為主峰；帶Ⅱ較弱，為次強峰。查耳酮中，帶Ⅱ位于220～270nm，帶Ⅰ位于340～390nm；橙酮中，常顯現3～4個吸收峰，但主要吸收峰一般位于370～430nm。（3）異黃酮、二氫黃酮及二氫黃酮醇這三類化合物中，除有由A-環苯甲酰系統引起的帶Ⅱ吸收外，因B環不與吡喃酮環上的羰基共軛（或共軛很弱），故帶Ⅰ很弱。2.加入診斷試劑后引起的位移及在結構測定中的意義（1）甲醇鈉：是一種強堿，使黃酮母核上的所有羥基產生某種程度的離子化，對黃酮及黃酮醇紫外光譜的影響用來檢查游離的3及4‘-羥基。如加入甲醇鈉后帶Ⅰ紅移40～60nm，強度不降，示有4’-羥基；紅移50～60nm，強度下降，示有3-羥基，但無4‘-羥基；若吸收譜隨時間延長而衰退，示有對堿敏感的取代圖式。（2）醋酸鈉：市售醋酸鈉因含微量醋酸，堿性較弱，只能使黃酮母核上酸性較強的7-羥基離解，并影響峰帶紅移。如加入醋酸鈉（未熔融）后帶Ⅱ紅移5～20nm，示有7-羥基。（3）醋酸鈉/硼酸：在醋酸鈉的堿性存在下，硼酸可與分子中的鄰二酚羥基絡合，引起相應吸收帶紅移。醋酸鈉/硼酸譜帶Ⅰ紅移12～30nm，示B環有鄰二酚羥基；帶Ⅱ紅移5～10nm，示A環有鄰二酚羥基。（4）三氯化鋁/鹽酸：分子中有鄰二酚羥基、3-羥基-4-酮基或5-羥基-4-酮基時，可與三氯化鋁絡合，引起相應吸收帶紅移；鄰二酚羥基與三氯化鋁形成的絡合物很不穩定，加入少量酸水即可分解。若三氯化鋁/鹽酸譜=三氯化鋁譜，示結構中無鄰二酚羥基；若三氯化鋁/鹽酸譜≠三氯化鋁譜，示結構中可能有鄰二酚羥基，帶Ⅰ紫移30～40nm，示B環有鄰二酚羥基，紫移50～65nm，示A、B環均可能有鄰二酚羥基；三氯化鋁/鹽酸譜=甲醇譜，示無3或5羥基。三氯化鋁/鹽酸譜較甲醇譜帶Ⅰ紅移35～55nm，示只有5-羥基，紅移Ⅰ紅移60nm，示只有3-羥基，紅移50～60nm，示可能同時有3及5羥基。（三）黃酮類化合物的1HNMR譜特征：C環質子信號可用于判斷母核結構，二氫黃酮類化合物2，3位之間為單鍵，質子信號處于較高場（化學位移值小）；苯環質子如處于鄰位，偶合常數較大，為9.0Hz左右，如處于間位，偶合常數較小，為2.5Hz左右。1、A環質子（1）5，7-二羥基取代：H-6和H-8分別作為二重峰(d)出現，J=2.5Hz，δ5.70～6.90ppm（2）7-羥基取代：H-5，二重峰(d)，J=9.0Hz，δ8.0ppm左右；H-6，雙二重峰(dd)，J=9.0，2.5Hz，δ6.40～7.10ppmH-8，二重峰(d)，J=2.5Hz，δ6.30～7.00ppm2、B環質子（1）4’-氧取代：H-3’，H-5’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ6.50～7.10ppmH-2’，H-6’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ（2）3’，4’-二氧取代：H-5’，二重峰(d)，J=8.5Hz，δ6.70～7.10ppmH-2’，二重峰(d)，J=2.5Hz，δ7.20～7.90H-6’，雙二重峰(dd)，J=2.5，8.5Hz，δ7.20～7.903、C環質子（1）黃酮類：H-3，尖銳單峰(s)，δ6.30ppm（2）二氫黃酮C環質子：H-2，雙二重峰(dd)，J=5.0，11.0Hz，δ5.20ppmH-3，兩組雙二重峰，偶合常數分別為5.0，17.0Hz和11.0，17.0Hz，中心位于δ2.80ppm。二氫黃酮醇C環質子：H-2，二重峰(d)，J=11.0Hz，δ4.90ppmH-3，二重峰(d)，J=11.0Hz，δ4.30ppm（3）異黃酮類：H-2，單峰（s），δ7.60～7.80ppm（4）查耳酮及橙酮類：查耳酮中，H-α和H-β：δ6.70～7.40ppm（H-α）和δ7.30～7.70ppm（H-β），J=17Hz。4、糖上的質子：糖的端基氫較其它糖區質子位于較低磁場區。（四）黃酮類化合物的13C-NMR譜特征1、黃酮類化合物的骨架類型的判斷類型C-2C-3C=O黃酮類黃酮醇類異黃酮類二氫黃酮類二氫黃酮醇類160.5～163.2（s）147.9（s）149.8～155.4（d)75.0～80.3（d）82.7（d）104.7～111.8（d)136.0（s）122.3～125.9（s）42.8～44.6（t）71.2（d）174.5～184.0188.0～197.0(s）2、黃酮類化合物取代圖式的確定（1）取代基位移的影響：黃酮母核上引入羥基或甲氧基取代時，將使α碳信號大幅度向低場位移，鄰、對位向高場位移，間位也向低場位移，但幅度較小；通常，A環上引入取代基，位移效應只影響A環，B環上引入取代基，位移效應只影響B環。3、黃酮類化合物O-糖苷中糖的連接位置（1）糖的苷化位移及端基碳的信號：酚性苷中，糖上端基碳的苷化位移約為+4.0～+6.0。（2）苷元的苷化位移：苷元糖苷化后Ispo-碳原子向高場位移，其鄰位及對位碳原子則向低場位移，且對位碳原子的位移幅度大且恒定。（五）質譜在黃酮類結構測定中的應用途徑Ⅰ途徑Ⅱ思考題：1、黃酮類化合物的結構類型有哪些？分類依據是什么？2、黃酮類化合物的主要鑒別反應有哪些？3、聚酰胺層析法分離黃酮類化合物的原理是什么？常用洗脫劑、洗脫規律是什么？4、黃酮類化合物核磁共振氫譜特征有哪些？5、怎樣應用紫外光譜法鑒定黃酮類化合物？6、黃酮類化合物的質譜裂解規律有哪些？第六章萜類和揮發油目的要求：1．掌握萜的定義、主要分類方法，了解萜的生源途徑。2．掌握卓酚酮、環烯醚萜苷、薁類的結構特點和主要性質。3．掌握萜類化合物的理化性質及提取分離方法。4．了解萜類化合物的檢識與結構鑒定方法。5．掌握揮發油的定義、通性、化學組成及提取分離方法6．了解揮發油成分的鑒定方法。教學時數：4學時。教學重點和難點：一、萜的定義和分類定義：凡是由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5H8）n通式的衍生物均稱為萜類化合物，其烴類化合物常稱之為萜烯。特點：（1）開鏈萜烯具有（C5H8）n通式，碳原子數一般為5的倍數，而氫的比例多數不是8的倍數。（2）絕大多數萜類化合物為含氧衍生物，包括醇、醚、酮、酸、酯、內酯、亞甲二氧基等含氧基團。（3）有的萜類化合物以苷的形式存在，如環烯醚萜苷類成分；有的萜類化合物分子中含有氮原子，稱為萜類生物堿，如烏頭堿。3．分布：萜類化合物在自然界分布十分廣泛，種類繁多，是各類天然物質中最多的一類成分。據統計，1970年有萜類化合物10000余種，至1991年已超過22000種。4．生物活性：萜類化合物的生物活性也十分重要。如穿心蓮；青蒿，龍膽，紫杉，人參，柴胡等。5．分類：（1）萜類化合物主要還是沿用經驗異戊二烯法則分類，即按照異戊二烯的數目進行分類。（2）同時根據各萜類分子結構中碳環的有無和數目的多少，進一步分為：鏈萜、單環萜、雙環萜、三環萜、四環萜等。（3）萜類多是含氧衍生物，所以萜類化合物又可分為醇、醛、酮、羧酸、酯及苷等萜類。二、萜類的生源途徑1．經驗異戊二烯法則：天然界中萜類化合物的結構研究發現，絕大多數萜類物質可以看作是由異戊二烯首尾相連形成的聚合體。1887年Wallach提出：自然界存在的萜類化合物是由異戊二烯衍生而成首尾相連的聚合體及其衍生物。這就是日后長期沿用的經驗異戊二烯法則。2．生源異戊二烯法則：后來很多學者對萜類化學深入研究的結果表明，很難在植物界發現游離的異戊二烯存在，而且有些萜類化合物液無法劃分出異戊二烯的基本單元。于是德國學者Ruzicka于1938年提出了生源異戊二烯法則。生源異戊二烯法則的基本理論是：萜類化合物的形成起源于生物代謝的最基本的物質葡萄糖；葡萄糖在酶的作用下產生乙酸，三分子的乙酸經生物合成產生甲戊二羥酸（MVA），甲戊二羥酸被認為是萜類形成的真正的基本單元；甲戊二羥酸經高能的三磷酸腺苷（ATP）作用生成甲戊二羥酸焦磷酸酯，再經脫羧、脫水形成焦磷酸異戊烯酯，焦磷酸異戊烯酯可互變異構化為焦磷酸、-二甲基丙烯酯，這兩個化合物被認為是萜類成分在生物體內形成的真正前體，即生物體內的“活性異戊二烯法則”物質。根據生源異戊二烯法則，各類萜類化合物的生物合成途徑如下：三、萜類的結構類型及重要代表物（一）單萜單萜類是由2個異戊二烯單位構成、含10個碳原子的化合物及其衍生物，典型單萜的分子式為C10H16，有3個不飽和度。可形成鏈狀單萜、單環單萜、雙環單萜等結構。分布：廣泛分布于高等植物的腺體、油室和樹脂道等分泌組織中，是植物揮發油的主要組成成分，在昆蟲激素及海洋生物中也有存在。1．鏈狀單萜香葉醇：抗菌2．環狀單萜薄荷酮：平喘、止咳、抗菌龍腦（俗：冰片）：發汗、興奮、鎮靜、驅蟲3.卓酚酮卓酚酮類化合物是一類變形的單萜，它們的碳架不符合異戊二烯法則，具有如下的特性：卓酚酮具有芳香化合物性質，具有酚的通性，也顯酸性，其酸性介于酚類和羧酸之間，即酚卓酚酮羧酸。分子中的酚羥基易于甲基化，但不易酰化。分子中的羰基類似于羧酸中的羰基的性質，但不能和一般的羰基試劑反應。IR：羰基（1600-1650cm-1）、羥基（3100-3200cm-1）較一般的化合物中的羰基略有區別。能于多種金屬離子形成絡和物結晶體，并顯示不同顏色，以資區別。如銅絡和物為綠色結晶，鐵絡和物為赤紅色結晶分布：真菌的代謝產物；柏科的心材。活性：抗真菌，但同時多有毒性。4．環烯醚萜環烯醚萜苷類屬于單萜類化合物，其基本母核的是環烯醚萜醇，根據其環戊烷結構部分