第6次课 生化 天然产物化学(结构改造)

天然产物化学复习资料天然产物化学复习资料1、天然产物化学是以各类⽣物为研究对象，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。

2、为了提⾼天然产物化学成分的提取效率，⽬前⼈们⼜提出了⼀些新的⽅法以强化溶剂提取率，这些新的⽅法有植物细胞膜真空破碎法，酶浸渍提取法，超声波强化提取法，微波加热提取法，超临界流体提取法等。

3、天然产物开发新药的思路：在天然产物中寻找有⽣理活性的化合物，从中筛选⽣理活性强、有典型结构的化合物作为模型，并依此模型通过结构改造合成出具有更好效果的药物或农药。

4、苷键构型的测定⽅法主要有酶⽔解法、Klyne经验公式计算法及核磁共振法。

5、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；3、分⼦式的测定；4、结构分析；5、结构验证。

6、茶碱和可可⾖碱的药理作⽤：茶碱有松弛滑肌、扩张⾎管和冠状动脉的作⽤，临床上可⽤于治疗⼼绞痛和哮喘等；可可⾖碱主要作⼼脏性⽔肿病的治疗，作利尿剂，作⽤持久，刺激性⼩。

7、⽤溶剂提取植物有效成分时，常⽤浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法和连续回流提取法。

8、苷类结构研究的⼀般程序及主要⽅法是什么？答：1、测定物理常数(熔点、旋光度等)；2、元素分析或⾼分辨质谱，测定分⼦量，推测出分⼦式；3、酸⽔解得到单糖和苷元；4、⾊谱法确定单糖种类及数量；5、酶解法、NMR法、旋光法确定苷键构型；6、全甲基化甲醇解法确定糖-糖、糖-苷元连接位置；7、缓和酸⽔解、酶⽔解及质谱法确定糖-糖连接顺序；8、化学法及光谱法确定苷元结构。

9、⽣物碱为⽣物内⼀类除蛋⽩质、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。

10、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。

天然产物化学课件全套PDF天然产物化学是一门研究自然界中有机化合物的来源、结构、性质、提取、分离、鉴定和应用的科学。

本课件全套PDF旨在为读者提供全面、系统的天然产物化学知识，使读者能够深入理解天然产物化学的基本原理和实际应用。

第一部分：引言天然产物化学是化学的一个重要分支，涉及天然有机化合物的提取、分离、鉴定和应用。

自然界中存在着丰富的有机化合物，其中许多具有独特的生物活性和药理作用。

因此，天然产物化学在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。

第二部分：天然产物的来源和分类1. 来源天然产物主要来源于植物、动物和微生物。

植物是自然界中最丰富的天然产物来源，其中包括了草本植物、灌木、树木等。

动物来源的天然产物包括海洋生物、昆虫、哺乳动物等。

微生物包括真菌、细菌等。

2. 分类天然产物可以根据其化学结构和生物活性进行分类。

化学结构分类包括糖类、脂类、蛋白质、核酸、生物碱、酚类等。

生物活性分类包括抗生素、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等。

第三部分：天然产物的提取和分离1. 提取提取是天然产物化学研究的基础步骤，目的是从天然原料中提取出目标化合物。

常用的提取方法包括溶剂提取、超声波提取、微波提取等。

2. 分离分离是将提取液中的目标化合物与其他杂质分离开来的过程。

常用的分离方法包括柱层析、薄层色谱、高效液相色谱等。

第四部分：天然产物的鉴定鉴定是对分离得到的化合物进行结构分析和生物活性测试的过程。

常用的鉴定方法包括质谱、核磁共振、红外光谱、紫外光谱等。

第五部分：天然产物的应用天然产物在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。

例如，许多抗生素、抗肿瘤药物、抗炎药物都是从天然产物中提取得到的。

此外，天然产物还可以用于食品添加剂、化妆品等方面。

第六部分：展望随着科学技术的不断发展，天然产物化学的研究将更加深入和广泛。

未来，天然产物化学的研究将更加注重于化合物的生物活性、作用机制和应用前景。

同时，新技术、新方法的应用也将为天然产物化学研究带来更多的机遇和挑战。

1．欲提取原生苷，必须抑制酶的活性，若欲提取次生苷，则要利用酶的活性。

2. 将总生物碱溶酸中，加入碱水调节pH值由低到高，则生物碱按碱性由弱到强依次被有机溶剂被萃取出来。

3. 萜类可看作异戊二烯的聚合体，其通式为 (C5H8)n 。

4．用酸碱法提取黄酮时，碱度不宜过大，以免黄酮母核结构被破坏，加酸也不宜过强，以免黄酮生成烊盐而最大溶解度使沉淀重新溶解，降低收率。

5．皂苷根据苷元的结构可分为甾体皂苷和三萜皂苷两大类。

6．生物碱常用的提取方法有酸水提取法、醇类溶剂提取法、碱化有机溶剂提取法。

7．吸附色谱法常用的吸附剂有活性炭、硅胶、氧化铝、聚酰胺等。

8.生物碱单体的分离可以利用碱性、溶解度、特殊官能团、极性的差异进行分离。

9.组成木脂素的单体有苯丙酸、苯丙醇、丙烯苯、烯丙苯10.根据苷键原子不同可将糖苷分为氧苷、氮苷、碳苷、硫苷。

11．在实际工作中对天然产物化学成分的预实验，通常是根据水可提取极性物质，石油醚可提取非极性物质，醇可提取大部分物质的特点，采用石油醚、水、 95%醇的三段法对天然产物化学成分进行粗分。

12．组成木脂素的单体有桂皮酸、桂皮醇、丙烯苯、烯丙苯。

13．皂苷按苷元化学结构可分为三萜皂苷、甾体皂苷两大类。

14. 黄酮类化合物的分类依据是三碳链的氧化程度、B环连接位置、三碳链是否成环。

15. 切断糖苷键的方法有酸水解、碱水解、酶水解、乙酰解、Smith裂解（氧化开裂等。

16．天然产物化学成分的水提取液，可用离子交换树脂将其分为碱性、酸性和中性三部分。

17．聚酰胺吸附色谱的原理是氢键吸附，适用于分离酚类、醌类、黄酮类等成分。

18．鞣质按化学结构可分为可水解鞣质、缩合鞣质两大类。

19.大孔吸附树脂是利用其分子筛作用和氢键吸附作用对天然产物化学成分进行分离的。

1．天然产物：生物体在一次代谢的基础上，以一次代谢产物为起始原料，通过一系列特殊的生物化学反应，生成的在表面上看起来对生物体的生长发育及新陈代谢无用的化合物，如萜类、甾族化合物等。

天然产物的提取分离技术摘要：本文综述了天然产物化学得发展以及当前我国天然产物有效成分提取和分离纯化技术的进展，对超声波提取技术、微波提取技术、双水相萃取技术、液膜分离和反胶团萃取、超临界C0提取技术、膜2分离技术、分子蒸馏技术、分子精馏和短程精馏、吸附分离技术和高效絮凝技术等进行了评述。

关键词：天然产物；分离；纯化1 简介天然产物是指从动物、植物及微生物中分离出来的生物二次代谢产物，自从发现来自天然界的有机化合物具有特殊的生理活性后，已经开发出许多具有治疗和保键作用的药物。

有的天然产物能作为先导化合物，通过适当的结构改造，成为新一代药物。

一些天然产物还具有重要的经济价值，如可作为食品添加剂、日化原料和其他精细化工产品等。

天然产物化学是以各类生物为研究对象，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(生物碱、酿类和葱衍生物、黄酮、菇类和挥发油、强心昔、幽体、皂昔、香豆素、木脂素、糖类、氨基酸和蛋白质、动植物激素、海洋天然有机物等)的提取、分离、结构、功能、生物合成，化学合成和用途的一门科学，是生物资源开发利用的基础。

天然产物化学的研究对整个有机化学的发展起着重要的推动作用，同时也为生物化学、药物化学和有机合成提供口益深化的研究内容。

1.1天然产物化学与药物开发由于大然药物往往含有结构、性质不同的多种成分，且有效成分的含量一般较低。

为了研究和开发天然药物，必须从复杂的中草药组成成分中提取、分离和鉴定出有活性的单体纯成分。

有时，为了增强疗效，克服毒副作用，通过改变有效成分的结构，如制备其类似物或衍牛物，以创制出更好更新的药物。

以中草药或动、植物，微生物和海洋生物等大然产物为主要研究目标的，已经成为中国寻找新药的重要研究途径。

许多有效药剂或其母体的发现基本源于天然产物，天然药物(包括它们的衍生物和类似物)占临床使用药物的50%以上，而来源于高等植物的约占25%。

由于天然产物研究所提供的活性物质结构新颖，疗效高，副作用小，所以它们始终是医药行业中新药的主要来源之一。

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的生理活性化合物。

天然产物化学：以各类生物为研究对象，研究生物样品中二次代谢产物的提取分离、理化性质、结构表征、生物活性、生物合成途径，化学合成与结构改造的一门学科，是生物资源开发利用的基础。

先导化合物：是指具有特征结构和生理活性可通过结构改造优化其生理活性的化合物。

二次代谢产物的生物合成途径：莽草酸途径、β-多酮途径、甲羟戊酸途径、氨基酸途径、混合途径（复杂的化合物）。

吸附色谱法常选用的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性碳、硅藻土等。

聚酰胺吸附色谱法的原理为通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或以酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。

适用于分离酚类、羧酸类和醌类等。

常用溶剂的亲水性或亲脂性的强弱顺序如何排列？哪些与水混溶？哪些与水不混溶？答：石油醚>苯>氯仿>乙醚>醋酸乙酯>正丁醇>丙酮>乙醇>甲醇>水。

一般定性实验可初步验证有无下述各类物质：生物碱：碘化铋钾与生物碱试剂显棕黄色或橘红色沉淀。

黄酮：将乙醇液加镁粉，滴入浓盐酸后振荡泡沫成桃红色，或与1%ALCl3乙醇液成有色荧光。

皂苷、强心苷、甾体：在乙酐溶液中与浓硫酸反应呈红紫色，皂苷水液振荡时产生大量泡沫。

氨基酸和肽：与茚三酮反应呈蓝紫色。

蛋白质：双缩脲反应显紫红色。

有机酸：与溴酚蓝反应呈黄色。

酚类：与FeCl3反应紫色、蓝色。

糖和苷：与菲林试剂作用有砖红色沉淀。

色谱分离方法：利用混合物中各成分在不同的两相中吸附、分配及其亲和力的差异而达到相互分离的方法。

凝胶色谱：凝胶色谱相当于分子筛的作用。

凝胶颗粒中有许多网眼，色谱过程中，小分子化合物可进入网眼；大分子化合物被阻滞在颗粒外，不能进入网孔，所受阻力小，移动速度快，随洗脱液先流出柱外；小分子进入凝胶颗粒内部，受阻力大，移动速度慢，后流出柱外。

1.吸附色谱法常选用的吸附法有氧化铝、硅胶、活性炭、聚酰胺等。

聚酰胺吸附色谱法的原理为以氢键的形式产生吸附，适用于分离酚类化合物、醌类化合物和黄酮类化合物等2.凝胶色谱法是以凝胶为固定相，利用混合物中个成分分子量大小的不同进行分离的方法。

其中分子量小的成分易于进入凝胶颗粒的网孔，柱色谱分离时后被洗脱；分子量大的成分不易进入凝胶颗粒的网孔，而先被洗脱3.超临界流体提取法是一种较新的技术，CO2作为超临界流体实际应用较多，适用于提取天然产物有效的成分4.生物碱单体的分离方法：利用碱性，溶解度，特殊功能基团或极性差异进行分离5.将生物碱总碱溶于酸中，加入碱水调节ph值，由低到高，则生物碱按碱性由强到弱依次被有机溶剂萃取出来；若将生物碱总碱溶于有机溶剂中，用ph值由高到低的缓冲依次萃取，生物碱按碱性由强到弱被萃取出来6黄酮类化合物强弱顺序依次为7,4’-二羟基大于7或4’羟基大于一般酚羟基大于5-羟基，此特性可用于分离提取。

因7-4’–oh处于4位羰基的对位，故酸性较强；而5-羟基与羰基形成分子内氢键，故酸性最弱7.下列酸性最强的是伪羟基茜草素D，属于本醌类是辅酶Q10A，属于萘醌类的是紫草素B，属于二蒽醌类衍生物是金丝桃素E。

8.香豆素是一类有苯并a-吡喃酮母核的内酯类化合物，他们的基本骨架。

香豆素基本构架中，环上常有羟基、烷基、苯基、异戊烯基等取代基。

根基取代基合并合环的情况，可将香豆素分为香豆素类、吡喃香豆素类、呋喃香豆素类、异香豆素类和其他香豆素类等5类。

9.木脂素是一类由2~4个c3~c6单元聚合而成的天然产物。

根据基本碳价及缩合情况可分为简单木脂素、单环木脂素、木脂内酯、环木脂素和环木脂内酯。

10Emerson试剂反应是将香豆素样品溶于碱性溶液中，加入2%的4-氨基安替比林溶液和8%的铁氰钾试剂，与酚羟基对位的活性氢反应生成红色化合物。

此反应可用于检识香豆素酚羟基对位或C6位有无取代基名词解释：1.可水解鞣质分子中有脂键和苷键，在酸、碱、酶的作用下，可水解成小分子酚酸类化合物和糖或多元醇。

化学合成中的生化合成和天然产物合成化学合成是人类通过化学手段合成各种物质的过程。

化学合成可以分为两种类型，一种是生化合成，另一种是天然产物合成。

生化合成生化合成是一种生物体内利用自身酶类催化产生生物分子的过程。

生化合成可以产生从生物大分子到低分子量的小分子有机分子。

它是通过生物体内代谢痕迹产生这些化合物，是自然代谢和许多药物的生物合成。

生化合成的一个例子是生物合成胡萝卜素的过程。

胡萝卜素是一种类胡萝卜素，是在植物中调节发育和抗氧化中心重要物质。

许多高等植物都可以自行生产胡萝卜素，而大部分动物则从食物中获取胡萝卜素。

天然产物合成天然产物合成是一种利用有机化学合成方法来合成天然产物的技术。

天然产物是由生物体内合成的化合物，包括植物，动物和微生物。

天然产物具有重要药物和农业应用，因此天然产物的化学合成是非常重要的。

天然产物合成可以通过三种方法进行：全合成，半合成和生物合成。

全合成通常涉及很多步骤和高度复杂的手工操作，因此很耗时和费用高昂。

为了克服这一问题，半合成从天然产物的结构中确定为合成的步骤，利用有机合成方法合成关键中间体来完成合成。

生物合成是利用细菌和真菌等微生物来产生复杂芳香化合物和自然产物的过程。

天然产物合成的一个例子是脾诺酮的合成。

脾诺酮是一种烯醇酮的天然产物，存在于植物和动物中，并被广泛用作降压和降血脂药物。

脾诺酮的全合成涉及多步反应，但已取得了一定的成功。

摩瑞金属催化氢化合成的方法已成功合成了去甲脾诺酮的不对称全合成。

因此，化学家们通过不断的尝试，持续地改进和改良天然产物合成的方法。

结论化学合成是促进人类发展的重要技术之一。

生化合成和天然产物合成分别是产生生物分子和天然产物的两种方法。

它们的发展使我们能够生产更多的有益物质，为人类的健康和生命质量作出贡献。

而这种持续发展需要我们在不断地尝试中不断发现新知识，改进和完善化学反应合成的方法。

第一章绪论天然产物是指在大自然界中生物体内存在的或由代谢产生的有机化合物。

天然产物化学是研究生物样品中有机分子的分离纯化、理化性质、结构表征、生源途径、生物活性、化学合成、结构修饰改造和构效关系的化学。

鸦片中镇痛成分研究——吗啡；金鸡纳树皮中抗疟成分——奎宁。

应用：医药业，农业、食品工业等先导化合物(Lead compound)，是指具有特征结构和生理活性并可通过结构改造优化其生理活性的化合物。

精密、准确的色谱分离方法用于天然产物的分离研究：柱色谱、快速色谱、逆流液滴分溶色谱、离心色谱、超临界流体层析、毛细管电泳、气相色谱、高效液相色谱等经典的结构研究：化学降解方法，再按照化学原理逻辑地推断其结构，最后经合成方法证明。

现代的结构研究：核磁共振二维技术，各种1H-1H与1H-13C相关谱等，质谱中的快原子轰击技术，次级电离质谱技术，场解吸质谱技术等，结合紫外与红外光谱，能很快地确定化合物的结构。

天然产物化学的研究成果已在农业和工业生产中得到运用，如除虫菊酯类系列化合物农药，昆虫保幼激素已用于蚕业增产，甜叶菊中的甜叶菊苷及其他天然甜味剂已开始逐步替代糖精，瓜豆中的一种瓜胶多糖已用于石油工业作压裂液等。

利用植物细胞组织培养方式来大量生产天然产物，这是一种可靠、有效、并值得研究开发的方法。

利用紫草细胞生产红色萘醌类的染料shikonin，后者可用作口红原料和治疗痔疮。

微生物及酶作为生物催化剂具有很高的催化功能、底物特异性和反应特异性。

仿生有机合成就是模拟生物体内的反应来进行有机合成，以制取人们需要的物质。

青蒿素-----作用部位主要是膜系结构，其抗疟作用机理认为是干扰了疟原虫的表膜——线粒体的功能。

第二章天然产物的提取分离和结构鉴定天然产物的分离提纯是有目的地单个分离提纯生物体内存在的天然产物或排泄出的代谢产物。

主要有生物碱、黄酮类、萜类、甾体等。

定性试验检测各种成分：生物碱—碘化铋钾，黄酮—乙醇+镁粉+盐酸，皂苷，强心苷，甾体—乙醇+浓硫酸，氨基酸，肽—印三酮，蛋白质—双缩脲，有机酸—溴酚蓝，酚类—氯化铁，糖和苷—菲林试剂（具体和分离流程图见书本P11-P13）提取分离主要有以下八种方法：(1) 溶剂法（小檗碱、细辛素、川楝素、七叶苷和七叶苷内酯、山道年）常见溶剂的极性度强弱顺序可表示如下：石油醚(低沸点~高沸点)＜二硫化碳＜四氯化碳＜三氯乙烷＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜乙腈＜水＜吡啶＜乙酸。

天然产物化学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 天然产物化学研究的主要对象是什么？A. 人工合成化合物B. 微生物代谢产物C. 植物次生代谢产物D. 动物源性化合物答案：C2. 下列哪项不是天然产物的提取方法？A. 溶剂提取法B. 蒸馏法C. 色谱法D. 酶解法答案：D3. 天然产物化学中，下列哪种化合物不属于生物碱类？A. 吗啡B. 咖啡因C. 阿司匹林D. 可待因答案：C4. 以下哪种技术常用于天然产物的结构鉴定？A. 核磁共振（NMR）B. 质谱（MS）C. 红外光谱（IR）D. 所有以上选项答案：D5. 天然产物中，哪种类型的化合物具有抗肿瘤活性？A. 多糖B. 多肽C. 萜类D. 以上都有可能答案：D6. 下列哪种化合物不是从植物中提取的？A. 银杏内酯B. 紫杉醇C. 红霉素D. 地塞米松答案：D7. 天然产物化学研究中，下列哪种技术用于分离纯化？A. 蒸馏B. 萃取C. 色谱D. 所有以上选项答案：D8. 天然产物化学中，下列哪种化合物属于黄酮类？A. 黄酮醇B. 异黄酮C. 黄酮D. 以上都是答案：D9. 下列哪种化合物不属于天然产物？A. 人参皂苷B. 地黄素C. 维生素CD. 阿司匹林答案：D10. 天然产物化学研究中，下列哪种化合物具有抗氧化活性？A. 维生素EB. 维生素CC. β-胡萝卜素D. 以上都是答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 天然产物化学研究的领域包括以下哪些？A. 植物化学B. 微生物化学C. 海洋生物化学D. 动物化学答案：ABCD2. 天然产物化学研究中常用的分析方法包括以下哪些？A. 高效液相色谱（HPLC）B. 质谱（MS）C. 核磁共振（NMR）D. 紫外-可见光谱（UV-Vis）答案：ABCD3. 下列哪些化合物是从海洋生物中提取的？A. 海葵毒素B. 珊瑚毒素C. 海参皂苷D. 红霉素答案：ABC4. 天然产物化学研究中，哪些因素会影响化合物的提取效率？A. 提取溶剂的选择B. 提取温度C. 提取时间D. 原料的新鲜度答案：ABCD5. 天然产物化学研究中，下列哪些化合物具有抗菌活性？A. 大黄素B. 黄连素C. 红霉素D. 地塞米松答案：ABC三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述天然产物化学研究的重要性。