中药化学成分及生物合成简介专家讲座.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,中药化学成份普通研究方法,中药化学成分及生物合成简介,第1页,第一节 中药化学成份及生物合成路径介绍,第二节 中药有效成份提取、分离方法,第三节 中药有效成份化学结构研究方法,中药化学成分及生物合成简介,第2页,基本要求,掌握主要中药化学成份：生物碱、醌类、糖、苯丙素、黄酮、萜类、甾体等。,了解中药化学成份主要生物合成路径；结构研究方法。,中药化学成分及生物合成简介,第3页,第一节 中药化学成份及生物合成路径介绍,一、中药化学成份类型,二、各类中药化学成份主要生物合成路径,中药化学成分及生物合成简介,第4页,（一）生物碱,（,alkaloids,）,是生物界除生物体必须含氮化合物（如氨基酸、蛋白质和,B,族维生素等）之外一类含氮,碱性有机化合物,，能与酸结合生成盐。,结构特征,生物碱大多由,C,、,H,、,N,、,O,元素组成，极少数分子中尚含有其它元素。,中药化学成分及生物合成简介,第5页,麻黄碱,中药化学成分及生物合成简介,第6页,益母草碱,中药化学成分及生物合成简介,第7页,槟榔碱,中药化学成分及生物合成简介,第8页,半边莲碱,中药化学成分及生物合成简介,第9页,掌叶防己碱,中药化学成分及生物合成简介,第10页,10,羟基喜树碱,中药化学成分及生物合成简介,第11页,长春新碱,中药化学成分及生物合成简介,第12页,贝母碱,中药化学成分及生物合成简介,第13页,三尖杉酯碱,中药化学成分及生物合成简介,第14页,山莨菪碱,中药化学成分及生物合成简介,第15页,乌头碱,中药化学成分及生物合成简介,第16页,1,、性状,多数生物碱为,结晶型,固体，少数为无定形粉末。一些小分子生物碱为液体，如槟榔碱、烟碱等；,液体状生物碱及个别小分子生物碱还有挥发性，甚至升华性，如麻黄碱含有挥发性，咖啡因含有升华性等。,普通生物碱为,无色或白色。,结构中含有较长共轭体系，并有助色团，可显不一样颜色。如小檗碱为黄色，味苦。,中药化学成分及生物合成简介,第17页,2,、碱性,胍基-NH(C=NH)NH,2,季胺碱N-烷杂环脂肪胺基,芳杂环（吡啶）,环酰胺,碱性强生物碱在植物体中多与一些植物酸结合成盐,碱性很弱生物碱，则以游离状态存在。,中药化学成分及生物合成简介,第18页,3,、溶解性,游离生物碱难溶于水，易溶于氯仿、苯、乙醚、丙酮及乙醇等有机溶剂，溶于稀酸溶液；,生物碱盐溶于水及乙醇，含有无机酸及小分子有机酸生物碱盐水溶性较大；,季铵型生物碱、有氮氧配位键生物碱易溶于水。,中药化学成分及生物合成简介,第19页,（二）,糖类,（saccharides）,糖是多羟基醛或酮及其衍生物聚合物总称。依据其分子水解反应情况，糖类能够分为：,单糖,类及其衍生物,低聚糖,类及其衍生物,多聚糖,类及其衍生物,中药化学成分及生物合成简介,第20页,1、单糖类,化学通式为,（CH,2,O）,n,，,是多羟基醛或酮。,绝大多数天然存在单糖n57，即五碳糖甲基五碳糖、六碳糖、七碳糖。,单糖类多为结晶性，有甜味，易溶于水，可溶于稀醇，难溶于高浓度乙醇，不溶于乙醚、苯、氯仿等极性小有机溶剂。具旋光性与还原性。,中药化学成分及生物合成简介,第21页,五碳醛糖,中药化学成分及生物合成简介,第22页,甲基五碳醛糖,中药化学成分及生物合成简介,第23页,六碳醛糖,中药化学成分及生物合成简介,第24页,糖醛酸,中药化学成分及生物合成简介,第25页,2、低聚糖类（寡糖）,由,29个,单糖分子聚合而成。,低聚糖含有与单糖类似性质：结晶性，有甜味，,易溶于水，,难溶或不溶于有机溶剂。,中药化学成分及生物合成简介,第26页,中药化学成分及生物合成简介,第27页,3、多聚糖类（多糖）,由,10个,以上单糖分子缩合而成。,大多为无定形化合物，分子量较大，无甜味与还原性，,难溶于水，,有与水加热可形成糊状或胶体溶液。不溶于有机溶剂。水解后生成单糖或低聚糖，可有旋光性与还原性。,淀粉、菊糖、树胶、粘液、纤维素,是中草药中最常见多糖类。,中药化学成分及生物合成简介,第28页,（三）苷类化合物（,Glycosides）,糖或糖衍生物与非糖物质（苷元或配基）经过糖端基碳原子连接而成化合物，又称为,配糖体。,无色粉末，少数为晶体，多数苷可溶于水、甲醇、乙醇、含水正丁醇，有些苷可溶于乙酸乙酯与氯仿，难溶于乙醚、石油醚、苯等极性小有机溶剂。,中药化学成分及生物合成简介,第29页,人参,二醇型皂苷元化学结构,中药化学成分及生物合成简介,第30页,（四）醌类化合物（,quinones,）,是一类分子中含有醌式结构化合物。分子中多含有酚羟基，有一定酸性。,游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等，微溶或难溶于水。结合成苷后，极性增大，易溶于甲醇、乙醇和热水。,中药化学成分及生物合成简介,第31页,1、苯醌,中药化学成分及生物合成简介,第32页,2、萘醌,中药化学成分及生物合成简介,第33页,3、菲醌,中药化学成分及生物合成简介,第34页,4、蒽醌,中药化学成分及生物合成简介,第35页,（五）苯丙素类化合物（,phenylpropanoids,）,是一类分子中以苯丙基为基本骨架单位（C6-C3）组成化合物。,苯丙酸类,香豆素类,木脂素类,中药化学成分及生物合成简介,第36页,基本结构,多含有酚羟基取代芳香羧酸，,C6-C3结构。,常见苯丙酸类：,（一）苯丙酸类,中药化学成分及生物合成简介,第37页,香豆素（香豆精,coumarins,）是含有苯并,-吡喃酮母核一类化合物总称。,环上常有-OH、-OCH,3,、异戊烯基等取代基。,（二）香豆素类,1、香豆素基本母核,因为绝大多数香豆素在C7位都有含氧官能团存在，故7-羟香豆素能够认为是香豆素类成份母体。,中药化学成分及生物合成简介,第38页,2、香豆素分类,（1）简单香豆素类,（2）呋喃香豆素类(furocoumarins),(线型和角型),（3）吡喃香豆素类(pyranocoumarins),(线型和角型),（4）其它香豆素类,中药化学成分及生物合成简介,第39页,（1）简单香豆素类,（2）呋喃香豆素类(furocoumarins),香豆素核上异戊烯基常与邻位酚羟基（7-羟基）环合成呋喃或吡喃环，前者称为呋喃香豆素。,呋喃香豆素类成份生物合成路径：,中药化学成分及生物合成简介,第40页,中药化学成分及生物合成简介,第41页,香豆素C-6或C-8异戊烯基与邻酚羟基环合而成2,2-二甲基-吡喃环结构，形成吡喃香豆素。这一类天然产物并不多见。,吡喃香豆素类成份生物合成路径：,（3）吡喃香豆素类(pyranocoumarins),中药化学成分及生物合成简介,第42页,中药化学成分及生物合成简介,第43页,少数为5,6-吡喃骈香豆素，如：,中药化学成分及生物合成简介,第44页,（4）其它香豆素类,指,-吡喃酮环上,有取代基香豆素类。还包含二聚体和三聚体。,C,3,、C,4,上常有取代基：,苯基、羟基、异戊烯基等。,中药化学成分及生物合成简介,第45页,（1）性状,游离状态,结晶形固体，有一定熔点；,大多含有香气；含有升华性质,分子量小有挥发性（可随水蒸气蒸出）,UV下显,蓝色荧光,成苷大多无香味、无挥发性、不能升华。,3、香豆素理化性质,中药化学成分及生物合成简介,第46页,（2）溶解性,游离,能溶于沸 H,2,O，不溶或难溶冷 H,2,O，,可溶MeOH、EtOH、CHCl,3,和乙醚等溶剂。,因含Ar-OH故可溶于碱水中。,成苷,溶于H,2,O、OH,-,/H,2,O、MeOH、EtOH等。,难溶极性小有机溶剂。,中药化学成分及生物合成简介,第47页,1、定义及分类,木脂素（Lignans）:,是一类由苯丙素双分子氧化聚合而成天然成份，即由二分子C6-C3单位氧化缩合而成化合物。少数为三聚物和四聚物。,木质素（Lignins）:,是一类由几十个C6-C3单位聚合而成高分子化合物。,（三）木脂素类,中药化学成分及生物合成简介,第48页,早期木脂素定义：,两分子苯丙素以侧链中,碳原子（8-8）连结而成化合物,木脂素,。,非,碳原子相连（如3-3、8-3）,新木脂素,。,中药化学成分及生物合成简介,第49页,2、理化性质,形 态：,多呈无色结晶，新木脂素不易结晶,溶解性：,游离亲脂性，难溶水，溶苯、氯仿等,成苷水溶性增大,挥发性：,多数不挥发，少数有升华性质,旋光性：,大多有光学活性，遇酸易异构化。,中药化学成分及生物合成简介,第50页,中药化学成分及生物合成简介,第51页,(六)黄酮类化合物（flavonoids）,（一）定义：,黄酮类化合物是泛指两个苯环经过三碳相互连接而成一系列化合物。,中药化学成分及生物合成简介,第52页,(+)-,儿茶素,R,1,=R,2,=H,，大豆素,O,H,O,O,H,O,H,O,H,O,H,H,H,中药化学成分及生物合成简介,第53页,（二）普通性状,形态：,多为结晶，少数为无定形粉末。,颜色：,结构存在交叉共轭体系，所以化合物多有颜色。,黄酮（醇）及其苷：,呈黄色-灰黄色,查耳酮：,黄-橙色,二氢黄酮（醇）：,无色,异黄酮：,微黄色,花色素可伴随pH值改变颜色有所不一样：,红色（pH8.5),中药化学成分及生物合成简介,第54页,溶解度,苷 元：,难溶于水，易溶于乙酸乙酯，乙,醚等有机溶剂中,苷：,易溶于水、乙醇、甲醇中，糖链,越长水溶性越大。,中药化学成分及生物合成简介,第55页,（三）酸碱性,酸性：,起源分子中酚羟基；,可溶于碱性水溶液、,吡啶、甲酰胺及二甲基甲酰胺。,酸性强弱比较：,取决于羟基数目和位置：,7,4-OH 7-或4 -OH 普通OH 5-OH,中药化学成分及生物合成简介,第56页,起源：1-位氧原子未共用电子对，显微弱碱性，可与强酸生成（烊）盐而溶于酸水中。,碱性：,H,+,中药化学成分及生物合成简介,第57页,萜类化合物是天然物质中最多一类化合物。,如：挥发油、橡胶、树脂及胡萝卜素等。,亲脂,性强，难溶于水。,现已发觉萜类化合物已超出了2各种。,(七)萜类和挥发油,中药化学成分及生物合成简介,第58页,是一类由甲戊二羟酸衍生、含有,(C,5,H,8,),n,通式碳氢化合物及其含氧饱和程度不等衍生物。它们分子碳骨架可看作是异戊二烯聚合体,(Isoprenoids)。,萜类化合物（,terpenoids,）含义,中药化学成分及生物合成简介,第59页,萜结构分类,分 类,碳原子数,通式,(C,5,H,8,)n,存 在,半 萜,5,n=1,植物叶,单 萜,10,n=2,挥发油,倍 半 萜,15,n=3,挥发油,二 萜,20,n=4,树脂、苦味质、植物醇,二倍半萜,25,n=5,海绵、植物病菌，昆虫代谢物,三 萜,30,n=6,皂苷、树脂、植物 乳汁,四 萜,40,n=8,植物胡萝卜素,多 聚 萜,7.5,10,3,至 3,10,5,(C,5,H,8,)n,橡胶、硬橡胶,中药化学成分及生物合成简介,第60页,（一）单萜（monoterpenoids),是植物挥发油主要组成成份，含氧衍生物多含有较强生物活性和香气，其苷不含有挥发性，不能随水蒸气蒸馏出来。,1.链状单萜,：主要是一些含氧衍生物,如萜醇、萜醛等,香叶醇,橙花醛,中药化学成分及生物合成简介,第61页,2.环状单萜,薄荷醇,l龙脑,樟 脑,d龙脑,斑蝥素,生毛剂,防治老年性痴呆,芍药苷,中药化学成分及生物合成简介,第62页,(二)倍半萜（,sesquiterpenoids,）,由3个异戊二烯单位组成、含15个碳原子。是挥发油高沸程部分主要组成成份，多以醇、酮、内酯或苷、或生物碱形式存在，是萜类化合物中数目、骨架结构类型最多一类。,分无环、单环、双环、三环、四环倍半萜等,中药化学成分及生物合成简介,第63页,1.无环倍半萜,farnesene,farnesol,金合欢醇,金合欢烯,金合欢烯,2.环状倍半萜,青蒿素,Artemisia,annua,L.,黄花蒿,中药化学成分及生物合成简介,第64页,挥发油(,volatile oils,)又称精油(,essential oils,)，是一类可随水蒸气蒸馏、含有芳香气味油状液体总称。在常温下能挥发。,中草药中主要存在种子植物中，尤其是菊科、芸香科、伞形科、唇形科等植物。,1.定义,挥发油,中药化学成分及生物合成简介,第65页,2.挥发油通性,（1）颜色,常温下多为无色或微带淡黄色，其中,薁类化合物多显蓝色、蓝绿色、红色等。,（2）气味,挥发油大多数含有香气或其它特异气味，有辛辣烧灼感觉，呈中性或酸性。,挥发油气味，往往是其品质优劣主要标志。,中药化学成分及生物合成简介,第66页,（3）形态,挥发油在常温下为透明液体，有在冷却时其主要成份可能析出结晶。,析出物习称为“脑”，如薄荷脑、樟脑等。,（4）挥发性,挥发油在常温下可自行挥发而不留任何痕迹，这是,挥发油与脂肪油本质区分。,（5）溶解度,挥发油脂溶性很强，不溶于水，而易溶于各种有机溶剂，如石油醚、乙醚、二硫化碳、油脂等。在高浓度乙醇中能全部溶解，而在低浓度乙醇中只能部分溶解。,中药化学成分及生物合成简介,第67页,(八)甾体类化合物(steroids),（一）定义：,以环戊烷骈多氢菲为母核而衍生产物。,中药化学成分及生物合成简介,第68页,C,21,甾(,C,21,-steroids,)基本骨架为孕甾烷,(,pregnane,),是一类含有21个碳原子甾体衍生物，,含有抗炎、抗肿瘤、抗生育等生物活性。主要结构类型有以下两种，,中药化学成分及生物合成简介,第69页,甲 型 乙 型,五元环不饱和内酯,甲型强心苷元,；,六元环不饱和内酯,乙型强心苷元；,C17侧链都属于,-构型(个别为,-构型，命名时标以17,-H)。,3,3,14,10,10,14,13,13,中药化学成分及生物合成简介,第70页,甾体皂苷,化学结构,结构特点：,1）27个碳,2）C-17侧链-,构型3）E、F环以螺缩酮形式相连,中药化学成分及生物合成简介,第71页,薯蓣皂苷元(diosgenin)，是制药工业中主要原料。,化学名：,5,-20,，22,，25,螺旋甾烯-3,-醇,简称：,5,-异螺旋甾烯-3-,-醇，,25 R,中药化学成分及生物合成简介,第72页,1、三萜定义,（1）定义,由6个异戊二烯单位组成 30个碳原子萜类化合物。,能够以游离状态或苷形式存在，其苷类化合物多数可溶于水，,水溶液振摇后产生似肥皂水溶液样泡沫，,故被称为三萜皂苷（triterpenoid saponins）。,（,2）生物活性,三萜及其皂苷广泛分布于自然界，含有广泛生物活性，如,溶血、抗癌、抗炎、抗菌、杀软体动物、抗生育,等活性。,(九)三萜类化合物(,triterpenoids),中药化学成分及生物合成简介,第73页,齐墩果酸,治疗肝炎。,甘草次酸,琥珀酸半酯钠盐抗溃疡药。,如：,齐墩果酸,甘草次酸,皂苷含有表面活性剂作用稳定剂、洗涤剂和起泡剂。,中药化学成分及生物合成简介,第74页,2、普通性质,（1）,苷元多有很好结晶，,易溶于石油醚、（Et）,2,O、CHCl,3,等有机溶剂。,（2）,皂苷多为无定形粉末，,易溶于稀醇、热MeOH和热EtOH，可溶于水，,含水丁醇或戊醇对皂苷溶解度很好，所以是提取和纯化皂苷时常采取溶剂。,（3）皂苷多含有苦、辛辣味，对人体粘膜有强烈刺激性。,中药化学成分及生物合成简介,第75页,二、生物合成,一次代谢产物,：,糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺乏物质。,二次代谢产物,：,生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类等对维持植物生命活动不起主要作用，且并非在 全部植物中都能产生。,由一次代谢产物产生，常为有效成份。,1、基本概念,中药化学成分及生物合成简介,第76页,醋酸-丙二酸路径(,AAMA路径）,合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类,甲戊二羟酸路径,（路径）,主要生成萜类、甾体类化合物,桂皮酸路径,和莽草酸路径,形成具,C6-C3,骨架化合物，如香豆素、木脂素、黄酮等。,2、天然化合物主要生物合成路径：,中药化学成分及生物合成简介,第77页,（4）氨基酸路径,（Amino Acid Pathway）,合成生物碱,（5）复合路径,醋酸-丙二酸-莽草酸路径,醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸路径,氨基酸-甲戊二羟酸路径,氨基酸-醋酸-丙二酸路径,氨基酸-莽草酸路径,中药化学成分及生物合成简介,第78页,3、,生物合成意义：,天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类学；仿生合成等。,中药化学成分及生物合成简介,第79页,