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各类中药化学成分的生物合成途径

2021-02-23 来源:好走旅游网
各类中药化学成分的主要生物合成途径

乙酸-丙二酸途径:脂肪酸类,酚类,醌类;甲戊二羟酸途径:萜类,甾类;莽草酸途径:即桂皮酸途径,苯丙素类,木脂素类,香豆素类;氨基酸途径 :生物碱类

溶剂提取法(常用溶剂及极性)

(1)溶剂按极性分类:三类,即亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂和水。溶剂按极性由弱到强的顺序如下:石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<甲醇(乙醇)<水。

甲醇(乙醇)是最常用的溶剂,能用水任意比例混合.

分子大,C多,极性小,反之,大..按相似相溶原理,极性大的溶剂提取极性大的化合物 提取方法

①煎煮法:挥发性及加热易破坏,多糖类不宜用。②浸渍法:不用加热,适用于遇热易破坏或挥发性成分,含淀粉或黏液质多的成分,但效率不高。③渗漉法:效率较高。④回流提取法:受热易破坏的成分不宜用。⑤连续回流提取法:有机溶剂,索氏提取器或连续回流装置。⑥水蒸气蒸馏法: 适于具挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被破坏的。挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等:⑥超临界萃取法:以CO2为溶剂.用于极性低的化合物,室温下工作,几乎不用有机溶剂,环保

分离方法

①吸附色谱:利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异,而实现分离的一类色谱。硅胶用于大多数中药成分;氧化铝用于碱性或中性亲脂性成分如生物碱、萜、甾;活性炭用于水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类;聚酰胺用于酚醌如黄酮、蒽醌及鞣质。②凝胶色谱:主要是分子筛作用,根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。③离子交换色谱:基于各成分解离度的不同而分离。主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。④大孔树脂色谱:一类没有可解离基团,具有多孔结构,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。是反相的性质,一般被分离物质极性越大,越先被洗脱下来,极性越小,越后洗脱下来。应用于中药有效部位或有效成分的分离富集。⑤分配色谱:利用物质在固定相和流动相之间分配系数不同而达到分离。正相色谱:固定相极性>流动相极性,用于分离极性和中等极性的成分。常用固定相:氰基或氨基键合相;常用流动相为有机溶剂。反相色谱:固定相极性<流动相极性,用于离非极性和中等极性的成分,常用C18或C8键合相。常用流动相为甲醇-水或乙腈-水。

糖和苷类化合物

糖:多羟基醛或多羟基酮及其衍生物、聚合物的总称

苷:糖或糖额衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成,又称配糖体

构型D,L,α,β : 向上D,向下L; 同侧:β异侧:α

苷键酸水解:苷键原子首先发生质子化,然后苷键断裂生成苷元和糖的阳碳离子中间体,在水中阳碳离子经溶剂化,再脱去氢离子形成糖分子。难易顺序:N-苷>O-苷>S-苷>C-苷。强酸水解:得到糖,苷元易破坏;弱酸水解:得到次级苷,确定糖的连接顺序;两相酸水解:保护苷元

酶水解:对难以水解或不稳定的苷,在酶水解条件温和,不会破坏苷元,可得到真正的苷元 显色反应

Molish反应:加入5%α-萘酚乙醇液,沿管壁缓慢滴入浓硫酸,在两层液面间会出现一个紫色环。又称α-萘酚反应.说明含有糖类或苷类. (但碳苷和糖醛酸例外,呈阴性.)

菲林和多伦反应:阳性,有还原糖.可以利用这两个反应来区别还原糖和非还原糖。

单糖:都是还原糖。双糖:麦芽糖、乳糖为还原糖。蔗糖为非还原糖 苷键构型的判断 糖苷的1H-NMR:成苷的端基质子H的耦合常在较低场。如:β构型JH1-H2=6~9Hz(8左右);α构型JH1-H2=2~3.5Hz (4左右)

醌类

酸性(规律) -COOH > 二个β-OH > 一个β-OH >二个 α- OH > 一个α –OH 可用PH梯度萃取分离。

其结果为①和 ②被5%碳酸氢钠溶液提出; ③被5%碳酸钠提出;④被1%氢氧化钠提出;⑤只能被5%氢氧化钠提出

可用PH梯度萃取分离。 颜色反应

1、Feigl反应:全部醌类均阳性。碱性条件加热,紫色

2、Borntrager’s反应:也叫碱液试验,羟基蒽醌阳性。——颜色变化与OH数目及位置有关,红-紫色. 3、醋酸镁反应:含α-酚羟基或邻二酚羟基的蒽醌类阳性。

4、与活性亚甲基试剂反应kesting-Craven和无色亚甲蓝显色反应: 苯醌和萘醌类的专属反应.在碱性条件下

5、对亚硝基-二甲苯胺反应: 蒽酮类的特异性反应.(唯一).蒽酮就是9或10位没有被取代的羟基蒽酮类.

醌类化合物的提取与分离 (大题,看书)

pH梯度萃取法 P82 例:大黄蒽醌苷类的分离

苯丙素类(一个或几个C6-C3)

香豆素:一般具有苯骈α-吡喃酮母核的天然产物 母核(画)

内酯性质和碱水解反应

碱性开环,酸性闭环。但长时间加热,异构化,不可恢复闭环.

显色反应 有荧光性质

1、Gibb’s反应: 试剂:2,6-二氯(溴)苯醌氯亚胺 C6位没取代,阳性,蓝色

2、Emerson反应 试剂:4-氨基安替比林,铁氰化钾反应 C6位没取代,阳性,红色 木脂素鉴识

Labat反应:具有亚甲二氧基的木脂素加浓硫酸后,再加没食子酸,可产生蓝绿色

黄酮(C6-C3-C6)

结构与基本骨架(芦丁,槲皮素,鼠李糖,葡萄糖的结构都要求会写)138页

经典结构是2-苯基色原酮,现在泛指两个苯环通过三个碳原子相互连接而成的一类化合物

黄酮类:以2-苯基色原酮为母核,且3位上无含氧基团取代的一类化合物 黄酮醇:在黄酮基本母核的3位上连有羟基或含氧基团

二氢黄酮:黄酮基本母核的2、3位双键被氢化而成

二氢黄酮醇:黄酮醇类的2、3位被氢化的基本母核

交叉共轭体系:黄酮结构中色原酮部分本身无色,但在2位上引入苯环后,即形成交叉共轭体系,通过电子转移、重排,使共轭链延长而显出颜色。在7位或4’位上引入-OH及-OCH3等助色团后,产生p-π共轭,使化合物颜色加深。

溶解度:游离黄酮一般难溶于水,易溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱水中。引入羟基增多,水溶性增大,脂溶性降低;而羟基被甲基化后,脂溶性增加。黄酮苷一般易溶于水、甲醇、乙醇等强极性溶剂中,但难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂中

平面型如黄酮、黄酮醇、查尔酮等溶解度较小,非平面型如二氢黄酮及二氢黄酮醇的溶解性较大,异黄酮的也较大

酸性:7,4’-二OH黄酮>7-或4’-OH黄酮>一般酚羟基>5-OH黄酮

显色反应:(1)HCl-Mg反应:样品溶于甲醇或乙醇1ml中,加入少许Mg,再加几滴浓HCl,一两分钟显红~紫红色。(2)AlCl3反应:样品的乙醇溶液和1%乙醇溶液AlCl3反应,生成黄色络合物。(3)锆盐-枸橼酸反应:可鉴别黄酮类化合物是否纯在3-或5-OH。样品的甲醇溶液加2%二氯氧锆甲醇溶液。黄色不褪,有3-OH或3,5-OH,如果减褪,无3-OH而有5-OH

pH梯度萃取法:5%NaHCO3可萃取7,4’-二羟基黄酮,5%NaCO3可萃取7-或4‘-羟基黄酮,2%NaOH可萃取一般酚羟基的黄酮,4%NaOH可以萃取5-羟基黄酮。 柱色谱分离

硅胶柱:利用极性差异,几乎适用于任何类型黄酮(主要分离异黄酮、二氢黄酮,二氢黄酮醇及高度驾机皇或乙酰化的黄酮及黄酮醇)

聚酰胺柱:通过酰胺羰基与黄酮类化合物分子上的酚羟基形成氢键缔合而产生。化合物结构与Rf值:酚羟基少>多;易形成分子内氢键>难;芳香化程度低>高;异黄酮>二氢黄酮醇>黄酮>黄酮醇;游离黄铜>单糖苷>双糖苷>叁糖苷(含水移动相做洗脱剂);有机溶剂做洗脱剂反之。洗脱能力由弱至强;水<甲醇或乙醇(浓度由低到高)<丙酮<稀氢氧化钠水溶液或氨水<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素水溶液 紫外

黄酮类型 带II(弱峰) 带I(强峰) 黄酮 250-280 304-350 黄酮醇(3-OH350-280 328-357 取代)

黄酮醇(3-OH250-280 358-385 游离) 异黄酮 245-270 310-330肩峰 二氢黄酮/醇 370-295 300-330 查耳酮 220-270低强度 340-390

氢谱:

黄酮或黄酮类H-3是一个尖锐的单峰出现在6.3处

邻位耦合:耦合常数为8Hz左右 间位耦合:2-3Hz

对位耦合:很弱,数值很小或没有

5,7-二OH黄酮δppm:H-6小于 H-8 . 7- OH黄酮: δppm:H-6 > H-8 6’ δ比较大,5’较小 同时还要看

单峰S,就没有邻,间位 双锋d说明有邻位或间位其中一个 双双锋dd就说明有邻,和间两个 试剂 对UV光谱 结构的确定 NaOMe 带I红移40~65,有4`-OH

强度不变或增加 带I红移50~60,有3-OH,但无强度减弱 4`-OH 320~330处有吸收 7-OH游离 有7-OH,但在7-OH结合成苷 320~330处无吸收 吸收待随测定时间3,4`-二OH 延长而衰退 NaOAc 带II红移5~20 有7-OH NaOAc引起的带I有4`-OH,7-OH唯一距离与NaOMe被取代 相同或稍大 吸收带随测定时间5,6,7-/ 5,7,8-延长而衰退 / 3,3`,4`-三OH或3,4`-二OH-3`-甲氧基 NaOAc/ 带I红移12~30 B环有邻二分羟H3BO3 基 带II红移5~10 A环有邻二分羟基(不包括5,6-邻二分羟基) AlCl3、 比MeOH谱带I红有5-OH而无3-AlCl3/ 移35~55 OH HCl 比MeOH谱带I红有6-氧代 移17~20 比MeOH谱带I红有3-或3-和5-移50~60 OH 比MeOH谱带I紫B环上有邻二分移30~40 羟基 比MeOH谱带I紫B环上有邻三分移20 羟基 萜类 生物合成途径

经验异戊二烯法则:基本碳架均是由异戊二烯以头-尾顺序或非头-尾顺序相连而成;生源异戊二烯法则:甲戊二羟酸是各种萜类化合物生物合成的关键前体

单萜:无环,单环,双环,三环,环烯醚。知道卓酚酮,环烯醚萜,薄荷醇,青蒿素的二级结构和性质

性质:萜类多具苦味,单萜及倍半萜可随水蒸气蒸馏,其沸点随其结构中的C5单位数、双键数、含氧基团数的升高而规律性升高

提取:挥发性萜可用水蒸气蒸馏法;一般萜可用甲醇或乙醇提取;萜内酯可先用提取萜的方法提取出总萜,然后利用内酯的特性,用碱水提取酸化沉淀的方法纯化;萜苷多用甲醇、乙醇或水提取

柱色谱:吸附剂多用硅胶。中性氧化铝。含双键者可用硝酸银络合柱色谱分离(利用硝酸银可与双键形成π络合物,而双键数目位置及立体构型不同的萜在络合程度及络合稳定性方面有一定差异)。洗脱剂多以石油醚、正己烷、环己烷分离萜烯,或混以不同比例的乙酸乙酯分离含氧萜 鉴识:卓酚酮类的检识 (硫酸铜反应:绿色结晶);环烯醚萜的检识(Weiggering法:蓝色/紫红色;Shear反应:黄变棕变深绿);薁类的检识(Ehrlich反应:蓝紫绿;对-二甲胺基苯甲醛) 挥发油

也称精油,是存在于植物体内的一类具有挥发性、可随水蒸气蒸馏、与水不相容的油状液体。分为:芳香族,萜类,脂肪族

检识:化学测定常数:酸值、酯值、皂化值

提取方法:①蒸馏法:提取挥发油最常用的方法,对热不稳定的挥发油不能用。②溶剂萃取法:脂溶性杂质较多。③吸收法:油脂吸收法,用于提取贵重挥发油。④压榨法:该方法可保持挥发油的原有新鲜香味,但可能溶出原料中的不挥发性物质。⑤二氧化碳超临界流体萃取法:有防止氧化热解及提高品质的突出优点,用于提取芳香挥发油 三萜

醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard) 红-紫 -蓝-绿色-褪色(甾体皂苷) 黄-红-紫 -蓝-褪色(三萜皂苷)

胆甾醇沉淀法:胆甾醇复合物——乙醚回流提取,去除胆甾醇,得皂苷。因为甾体皂苷比三萜皂苷形成的复合物稳定.

甾类 名称 C17取代基 植物甾醇 8-10个碳的脂肪烃 胆汁酸 戊酸 C21甾醇 C2H5

昆虫变态激素 8-10个碳的脂肪烃 强心苷 不饱和内酯环 蟾毒配基 六元不饱和内酯环 甾体皂苷 六元不饱和内酯环 强心苷 甾体母核的C-17位上均连一个不饱和内酯环。根据内酯环的不同:五元不饱和内酯环叫甲型强心苷元;六元不饱和内酯环叫乙型。 苷和糖连接的顺序分:

I型强心苷:苷元-(2,6-二去氧糖)x-(D-葡萄

糖)y (如紫花洋地黄苷A)

酸,5种重要成分

II型强心苷:苷元-(6-去氧糖)x-(D-葡萄糖)y(如黄花夹竹桃苷甲)

III型强心苷:苷元-(D-葡萄糖)y(如绿海葱苷)酸水解:

①温和酸水解:0.02-0.05mol/L HCl/H2SO4可水解I型2-去氧糖的苷键,水解为苷元和糖。2-羟基糖的苷不易断裂,且不引起苷元的脱水反应。 ②强酸水解:3~5% HCl,H2SO4 水解2-羟基糖的苷键,常引起苷元结构变化, 产生脱水苷元。 碱水解 试剂 裂解部分 NaHCO3/KHCO3 α-去氧糖上酰基水解 Ca(OH)2/Ba(OH)2 α-去氧糖、羟基糖、苷上酰基水解 NaOH/KOH水溶液 所有酰基水解,不饱和内酯环可逆开裂 NaOH/KOH醇溶液 所有酰基水解,不饱和内酯环不可逆开裂和异构化 C17位上不饱和内酯环颜色反应 Kedde反应:取样品的甲醇或乙醇溶液加入3,5-二硝基苯甲酸试剂,产生红色或紫红色 α-去氧糖颜色反应

K-K反应:FeCl3-冰HAc-H2SO4

只对游离2-去氧糖或2-去氧他糖与苷元直接连接的苷显色。能水解出2-去氧糖的强心苷才发生反应,乙酸层渐呈蓝色。未水解出的不显色。因此,阴性不一定没有2-去氧糖的存在。

甾体皂苷

结构特征: 骨架螺甾烷

依据皂苷元骨架螺甾烷结构中C25的构型和F环的环合状态,可将其分为以下四种类型。

1、螺甾烷醇类:C25为S构型(向上) 菝契皂苷元 2、异螺甾烷醇类:C25为R构型(平伏位) 3、呋甾烷醇:F环为开链衍生物

4、变形螺甾烷醇类:F环为五元四氢呋喃环,上面的是六元

醋酐-浓硫酸反应(Liebermann-Burchard) 红-紫 -蓝-绿色-褪色(甾体皂苷) 黄-红-紫 -蓝-褪色(三萜皂苷)

生物碱

定义:源于生物界的含氮有机化合物,多具有显著的生物活性

生物合成途径:1、环合反应:希夫碱形成反应,曼尼希氨甲基化反应,酚的氧化偶联反应。2、碳-氮键的裂解

生物碱的碱性大小与pKa的关系:pKa<2为极弱碱,pKa2~7为弱碱,pKa7~11为中强碱,pKa11以上为强碱

碱性集团的pKa:胍基>季铵碱>N-烷杂环>脂肪胺>芳香胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯

溶解度:1、游离生物碱:①亲脂性生物碱(叔胺碱和仲胺碱)一般能溶于有机溶剂,特别易溶于亲脂性有机溶剂入苯,乙醚,卤代烷,溶于酸水,不溶于水和碱水。②亲水性生物碱(季胺碱和含氮氧化物)可溶于水,甲醇,乙醇,难溶于亲脂性生物碱。③具特殊官能团的生物碱可溶于酸水和碱水,但在pH8~9最差,易沉淀。2生物碱盐:一般易溶于谁,可溶于醇,难溶于请执行有机溶剂

沉淀试剂 :①碘化铋钾试剂:橘红色至黄色无形沉淀。②碘化汞钾试剂:类白色沉淀,若加过量试剂,沉淀又被溶解。③碘-碘化钾试剂:棕红色无定形沉淀。④硅钨酸试剂:乳白色或淡黄色沉淀。⑤苦味酸试剂:黄色。⑥雷氏铵盐:与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶。

Hofmann反应条件:① N原子的β位具有氢;②β-H易被消除。( β-碳上烷基取代多--不易消除;β-碳上有芳环或其他吸电子基团--易消除;β-H与季氮反式比顺式易消除。)

代表重要

丹参:具有活血化瘀、养血安神、调经止痛、凉血消痈功效。现代研究表明其具有改善外周循环、提高机体的耐缺氧能力,有扩张杆状动脉与外周血管,增加冠脉血流量,改善心肌收缩力等,还具有抗菌抗肿瘤、镇定镇痛和保肝作用。其化学成分分为脂溶性和水溶性两种,脂溶性为菲醌衍生物,有丹参醌I/IIA/IIB、羟基丹参醌、隐丹参醌等,水溶性则有丹参素、原儿茶醛和原儿茶酸。

大黄:具有化积致泻,泻火凉血,活血化瘀,利胆退黄等功效。现代研究表明其具有泻下作用,抗菌作用,对革兰阳性菌有抑制作用,还可抗肿瘤、利胆保肝、利尿止血等作用。其主要含有大黄酚、大黄素、芦荟大黄素、大黄素甲醚和大黄

五味子:具有收敛固涩、益气生津、补肾宁心。其内含多重联苯环辛烯型木脂素以及挥发油、三萜类、甾醇及游离脂肪酸,而从中分离出五味子素、去氧五味子素、五味子醇、五味子酚、五味子脂素ABCD等等

细辛:具有祛风散寒、通窍止痛、温肺化饮等功效。其主要成分为挥发油,有顺甲基异丁香醇,甲基丁香酚、细辛醚、黄樟醚。此外还含木脂素类,其中1-细辛脂素和1芝麻脂素

槐米:主要含有芦丁,槲皮素,还含有少量皂苷类及多糖、粘液质。可用于治疗毛细血管脆性引起的出血症,并用作高血压辅助治疗剂

银杏叶:主要成分为黄酮类和萜内酯类化合物。黄酮类分为:单黄酮类(槲皮素、山奈酚、异鼠李素)双黄酮类(银杏双黄酮、异银杏双黄酮等)儿茶素类(儿茶素、表儿茶素、没食子酸儿茶素)

青蒿:具有除蒸截疟的功效,其中含有蒿酮、异蒿酮、桉油精、樟脑等单帖,青蒿素及青蒿甲乙丙素、青蒿酸等倍半萜,β-香树脂醋酸酯等三萜类,还含黄酮、香豆素和植物甾醇。

穿心莲:具有清热解毒、凉血消肿的功效,其中含多种内酯类化合物,有穿心莲内酯、新穿心莲内酯、去氧穿心莲内酯、脱水穿心莲内酯等

薄荷:具宣散风热、清头目、透疹等功效,其中含有薄荷油(薄荷素油)和薄荷脑(薄荷醇) 人参:具有大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津安神的功效,人参皂苷为主要成分

甘草:具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效。主要成分是甘草皂苷 麻黄:具有发汗、平喘、利水等作用。麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢神经作用,伪麻黄碱有升压、利尿作用,此外还有少量甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱、去甲基麻黄碱、去甲伪麻黄碱

延胡索:具有活血散瘀、利气止痛功效。主要含小檗碱型和原小檗碱型异喹啉类生物碱(延胡索乙素、紫堇碱、去氢紫堇碱、非洲防己胺),还有几种阿朴菲类叔胺碱(海罂粟碱、前荷牡碱、紫堇二酮)

洋金花:具有解痉止痛、止咳平喘功效。所含莨菪碱及其外消旋体阿托品有解痉镇痛,解有机磷中毒和散瞳作用;东莨菪碱还具有镇静麻醉作用。此外还有山莨菪碱、樟柳碱、N-去甲莨菪碱 苦参:具有清热燥湿、杀虫利水等功效。主要成分为苦参碱,氧化苦参碱,羟基苦参碱,N-甲基金雀花碱、安那吉碱。

乌头(附子):具有回阳救逆、补火救阳、逐风寒湿邪功效;主要含二萜类生物碱,属于四环或五环二萜类衍生物。此类生物碱有乌头碱、次乌头碱(海帕乌头碱)、美沙乌头碱。

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