生藥的化學(xué)成分及其生物合成自修全解

1、,第十章 生藥的化學(xué)成分及其生物合成,,第一節(jié)　生物的初生代謝與次生代謝　第二節(jié) 生藥的化學(xué)成分,第一節(jié)　生物的初生代謝與次生代謝1 代謝(metabolism) 植物為了維持生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、繁殖等生命活動(dòng)，必須不斷地與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，在此過程中所發(fā)生的物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)化和分解的化學(xué)變化。同化作用(assimilaiton)或合成(anabolism)；異化作用(disassimilation)或分解(cat

2、abolism 2 初生代謝(primary metabolism) 合成生命活動(dòng)必需物質(zhì)的代謝過程。所生成的物質(zhì)有蛋白質(zhì)類、氨基酸類、糖類、脂肪類、RNA、DNA等，這些產(chǎn)物稱為初生代謝產(chǎn)物(primary metabolites)。3 次生代謝(secondary metabolism) 利用初生代謝產(chǎn)物產(chǎn)生對(duì)植物本身無明顯作用的化合物，如：苷類、生物堿類、萜類、內(nèi)酯類、酚類化合物等，它們稱

3、為次生代謝產(chǎn)物(secondary metabolites)，這個(gè)代謝過程稱次生代謝。,一、糖類及苷類,二、皂苷 saponins,三、強(qiáng)心苷Cardiac glycoside,四、生物堿 Alkaloids,五、醌類quinones,六、香豆素類Coumarins,七、黃酮類 flavonoids,八、萜類和揮發(fā)油,第二節(jié) 生藥的化學(xué)成分,一、糖類及苷類,（一）糖類　　糖類(sugar,saccharides)又稱碳水化合物(

4、carbohydrates)，廣泛分布于生物體內(nèi)，為植物光合作用的初生產(chǎn)物。糖類不僅是植物體內(nèi)的貯藏養(yǎng)料，而且是生物合成其他有機(jī)化合物的前體。 糖類分為單糖、低聚糖和多糖三類。,(一) 單糖類　　單糖類(monosaccharides)通式(CH2O)n，是具有多羥基的醛(醛糖類aldoses)或酮(酮糖類ketoses)。n=3～8。　　1. 常見的單糖 ⑴ 五碳醛糖(aldopentoses)： L-阿拉伯

5、糖、 D-木糖、 D-核糖 　⑵六碳醛糖(aldohexoses)： D-葡萄糖(D-glucose)、 D-甘露糖 D-半乳糖　 ⑶六碳酮糖(ketohexose)： D-果糖(D-fructose)、 L-山梨糖　 ⑷甲基五碳醛糖： L-夫糖、 L-鼠李糖　　2. 特殊的單糖:α-去氧糖、氨基糖　3. 單糖衍生物：糖醛酸、糖醇,2．低聚糖類 oligosaccharides,(三) 多（聚）

6、糖類　　多（聚）糖類(polysaccharides)由10個(gè)以上單糖分子聚合而成，通常由幾百甚至幾千個(gè)單糖分子組成。分為均多糖 、雜多糖?！　?多糖性質(zhì)已大大不同于單糖，大多為無定形化合物，無甜味和還原性，難溶于水，在水中溶解度隨分子量增大而降低，多糖被酶或酸水解，可產(chǎn)生低聚糖或單糖。,常見的多糖化合物有以下幾種：1. 淀粉(starch) 為D-葡萄糖的高聚物，通式為(C6H10O5)n。　

7、 一類是膠淀粉(amylopectin)，又稱淀粉精。為支鏈淀粉。在熱水中膨脹成粘膠狀，遇碘液呈紫色或紅紫色。 另一類為糖淀粉(amylose)，又稱淀粉糖。為直鏈淀粉，可溶于熱水，遇碘液顯深藍(lán)色?！?. 菊糖(inulin) 約35個(gè)D-果糖以2ß →1連接而成，最后接D-葡萄糖。菊糖溶解于細(xì)胞液中。遇乙醇可形成球狀結(jié)晶析出。能溶于熱水，微溶或不溶于冷水，不溶于有機(jī)溶劑，遇碘液不顯色。

8、菊糖的形態(tài)結(jié)構(gòu)可作為生藥顯微鑒定的特征之一。3. 樹膠(gum) 　 　 樹膠在水中膨脹成膠體溶液，不溶于有機(jī)溶劑，與醋酸鉛或堿式醋酸鉛溶液產(chǎn)生沉淀。,4. 粘液質(zhì)(mucilage) 5. 粘膠質(zhì)(pectic substance) 6. 纖維素(cellulose)與半纖維素(semicellulose) 纖維素為β-1,4相連的直鏈葡聚糖，半纖維素為酸 性多糖，它們與木質(zhì)素共同組成細(xì)胞壁。7.

9、動(dòng)物多糖　(1) 肝糖元(glycogan)：　　(2) 甲殼素(chitin)：　(3) 肝素(heparin)：　　(4) 硫酸軟骨素(chondroitin sulgate)：　(5) 透明質(zhì)酸(hyaluronic acid)：,(四)糖類成分的鑒別1. Fehling試驗(yàn) 加Fehling試劑，于沸水浴加熱數(shù)分鐘，若有還原性糖類成分存在，則產(chǎn)生磚紅色氧化亞銅沉淀。若有非還原性低聚糖及多糖存在，則

10、必須加稀酸水解后，才能與Fehling試劑呈陽性反應(yīng)。 生藥的水浸液+堿性酒石酸銅 紅色氧化亞銅2. Molish試驗(yàn) 生藥水浸液，加a -萘酚試劑數(shù)滴，搖勻后沿管壁滴加濃硫酸，若有糖類成分與苷類存在，則二液面交界處出現(xiàn)紫紅色環(huán)。,,△,3. 成脎試驗(yàn) 生藥的水浸液+鹽酸苯肼 黃色結(jié)晶物 顯微鏡下?lián)Y(jié)晶的形狀可鑒定出糖的種類。4. 色譜法

11、 取生藥浸出液（多糖類需水解）與糖類對(duì)照品檢測(cè)。常用紙色譜法和薄層色譜法， 展開劑：正丁醇-乙酸-水（4 : 1 : 5上層） 顯色劑：氨化硝酸銀溶液（新配制） 還原糖形成黑色斑點(diǎn)。,,△,（二）苷類 glycosides,1、苷的概念 苷又稱甙、配糖體或糖雜體（heteroside） 是由糖或糖的衍生物與非糖化合物以苷鍵 方式結(jié)合而成的

12、一類化合物。 根據(jù)苷鍵原子的不同分為O-苷、S-苷、N-苷和C-苷等類型，最多的是O-苷。苷的非糖部分稱為苷元(aglycon)。,2、苷的類型,糖,1.氧苷（O－苷）（1）醇苷 化合物的醇羥基與糖端基羥基脫水而成的苷。在藻類、毛莨科、楊柳科、景天科、豆科植物中有分布。,苷元的酚羥基與糖結(jié)合而成的苷,（2）酚苷phenolicglycoside,（3）氰苷 Cyanogenic glycoside,由含氰基（-C≡N

13、）的氰醇衍生物和1～2個(gè)單糖結(jié)合而成。主要是指a -羥腈苷。主要分布于：薔薇科、毛茛科、豆科、大戟科等。,二、皂苷 saponins,皂苷(saponins)又稱皂素 是廣泛存在于植物界的一類特殊的苷類，它的水溶液振搖后可生產(chǎn)持久的肥皂樣的泡沫，因而得名。 三萜皂苷 甾體皂苷,,（一）分類1 三萜皂苷⑴五環(huán)三萜皂苷⑵四環(huán)三萜皂苷2 甾體皂苷⑴螺甾烷

14、醇類⑵異螺甾烷醇類⑶呋甾烷醇類⑷變形螺甾烷醇類,烏蘇烷型齊墩果烷型羽扇豆醇型,羊毛脂烷型達(dá)瑪烷型大戟烷型葫蘆烷型,五環(huán)三萜皂苷,四環(huán)三萜皂苷,三萜皂苷,,,,甾體皂苷,,螺甾烷醇類異螺甾烷醇類呋甾烷醇類變形螺甾烷醇類,四環(huán)三萜皂苷,,（二） 鑒別,①泡沫試驗(yàn)：是檢查皂苷的經(jīng)典方法。取中藥粉末1g，加水10ml，煮沸10min后過濾，將濾液于試管中強(qiáng)烈振搖，如產(chǎn)生持久性泡沫(15min以上)即為陽性反應(yīng)。不因加熱而消

15、失。中性皂苷的水溶液在堿性溶液中可形成較穩(wěn)定的泡沫，借此可與酸性皂苷相區(qū)別。②與強(qiáng)酸或leweis酸：加濃硫酸 –醋酐（1：20） 三萜皂苷產(chǎn)生黃 紅 紫 藍(lán)等顏色變化 甾體皂苷最后出現(xiàn)綠色③ 三氯醋酸反應(yīng)(Rosen-heimer反應(yīng)) 將樣品溶液滴于濾紙上，噴25％三氯醋酸乙醇溶液。 三萜皂苷加熱至100℃生成紅色漸變成紫色

16、 甾體皂苷加熱至60℃即發(fā)生顏色變化,,,,,,（三）分布,三萜皂苷分布于：五加科：人參、三七豆科：甘草、黃芪菊科：紫菀傘形科：柴胡薔薇科：地榆甾體皂苷分布于：薯蕷科、百合科等單子葉植物中,三 強(qiáng)心苷Cardiac glycoside,1、強(qiáng)心苷成分是一類對(duì)心肌有興奮作用，具有強(qiáng)心生理活性的甾體化合物?？捎糜诔溲孕牧λソ?。常用的有地高辛、洋地黃毒苷、西地蘭等。,（一）強(qiáng)心苷的分布強(qiáng)心苷主要分布于被子植物中。最為

17、常見的科是：夾竹桃科、蘿摩科。此外毛茛科、玄參科、百合科、十字花科及?？浦参镏幸灿蟹植?。,（二）鑒別,1.Kedde反應(yīng)：不飽和內(nèi)酯環(huán)的反應(yīng) 取供試品甲醇或乙醇液于試管中，加Kedde試劑（3，5-二硝基苯甲酸1g溶于50ml甲醇中，加入2N氫氧化鉀溶液50ml，用時(shí)新配）3～4滴 ，產(chǎn)生紅或紅紫色(λmax590nm)。 2.Keller-Kiliani反應(yīng)：2－去氧糖的顯色反應(yīng) 生藥粉末1g

18、，加70%乙醇，水浴回流30分鐘，濾過，濾液蒸干，殘?jiān)苡?ml 0.5% 三氯化鐵-冰醋酸溶液后傾入小試管中，再沿管壁加濃硫酸1ml。上層醋酸液呈藍(lán)至藍(lán)綠色，二液層交界處由于濃硫酸對(duì)強(qiáng)心苷元的作用而呈棕色（其顏色可隨苷元不同而異）。,（一）定義： 生物堿(alkaloid)是一類存在于生物界中含氮原子的堿性有機(jī)化合物。 （二）分類,四、生物堿 Alkaloids,（三）生物堿的鑒別1. 沉淀反應(yīng)

19、將水浸液精制。通常先選用3種以上不同的生物堿沉淀劑進(jìn)行試驗(yàn)，若均為負(fù)反應(yīng)，則肯定無生物堿存在；若呈正反應(yīng)，則必須精制后再試驗(yàn)，第二次再呈正反應(yīng)，才可確證存在生物堿。(1)碘化鉍鉀試劑(Dragendoff試劑，BiI3·KI) 在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成桔紅色沉淀。此反應(yīng)很靈敏。(2)碘-碘化鉀試劑(Wagner試劑，I2·KI) 在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成棕紅色沉淀。(3)

20、碘化汞鉀試劑(Mayer試劑，HgI2·KI) 在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成白色或黃白色沉淀。,(4)硅鎢酸試劑(Bertrand試劑，SiO2·I2WO3) 在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成灰白色沉淀。(5)磷鉬酸試劑 (Sonnenschein試劑，H3PO4·I2MoO3) 在中性或酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成鮮黃色或棕黃色沉淀。此反應(yīng)很靈敏。(6)苦

21、味酸試劑(Hager試劑) 在中性溶液中與生物堿生成淡黃色沉淀。(7)氯化金試劑(HAuCl4試劑) 在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成黃色晶形沉淀。由于不同生物堿產(chǎn)生的結(jié)晶形狀常不同，可用于鑒別。,2. 顯色反應(yīng) 對(duì)供試液進(jìn)行純化精制，純度愈高，顯色愈明顯。顯色劑大多數(shù)是由濃硫酸中加入少量其他化學(xué)試劑組成。 (1)礬酸銨-濃硫酸溶液(Mandelin試劑)： 為1%礬酸銨

22、的濃硫酸溶液。該試劑能與多數(shù)生物堿反應(yīng)，呈現(xiàn)不同的顏色，如與阿托品、東莨宕堿顯紅色，與馬錢子堿顯血紅色，與士的寧顯紫色，與奎寧顯淡橙色，與嗎啡顯棕色，與可待因顯藍(lán)色。(2)鉬酸銨（鈉）-濃硫酸溶液(Frobde 試劑)： 為1%鉬酸銨或鉬酸鈉的濃硫酸溶液。該試劑能與可待因顯黃色，與小檗堿顯棕綠色，與烏頭堿顯黃棕色，與阿托品及士的寧不顯色。在使用時(shí)應(yīng)注意，該試劑與蛋白質(zhì)也能顯色。,(3)甲醛-濃硫酸試劑(Marquis試

23、劑) 為30%甲醛溶液0.2ml與濃硫酸10ml的混合液。該試劑能與可待因顯藍(lán)色，與嗎啡顯紫紅色，與咖啡堿不顯色。(4)濃硫酸 該試劑能與烏頭堿顯紫色，與小檗堿顯綠色，與阿托品不顯色。(5)濃硝酸 該試劑能與小檗堿顯棕紅色，與秋水仙堿顯藍(lán)色，與烏頭堿顯紅棕色，與咖啡堿不顯色。,五 醌類quinones,(一) 分類 醌類化合物主要有四種基本母核苯醌 benzoqui

24、nes萘醌 naphthoquinones菲醌 phenanthraquinnes蒽苷 anthraquinone,（二）鑒別1. Bornträger反應(yīng)： 取生藥粉末約0.1g于試管中，加堿液數(shù)毫升浸出，濾液呈紅色，加鹽酸酸化，紅色轉(zhuǎn)為黃色，加2～3ml乙醚振搖醚層顯黃色。分取醚層，加堿液振搖，醚層由黃色變?yōu)闊o色，水層顯紅色。顯示游離羥基蒽醌類成分存在。,Borntrager反應(yīng)：

25、 堿液數(shù)毫升生藥粉末 振搖后過濾 紅色的濾液 鹽酸酸化 水層（紅色） 溶液轉(zhuǎn)為黃色 堿液 乙醚2ml

26、 乙醚層 醚層 黃色 水層棄去,,,,,,,,,,,與堿的顯色反應(yīng)：羥基蒽醌類能溶解于堿溶液中，而顯紅色或紫紅色，加酸后顏色消失，若再加堿又顯紅色。蒽酚、蒽酮、二蒽酮類必須被氧化成蒽醌后，才會(huì)呈陽性反應(yīng),2. 醋酸鎂反應(yīng)：取生藥粉末的乙醇浸出液于試管中，加入醋酸鎂甲醇液，加熱片刻，即可顯色.顯示含α-酚羥基或鄰位二酚羥

27、基的蒽醌類成分存在。,六、香豆素類Coumarins,（一）香豆素化合物為鄰羥基桂皮 酸的內(nèi)酯，具有芳香氣味。,（二）鑒定,取生藥的乙醇提取液（0.2g+5ml）,置于紫外燈下觀察（365nm），溶液呈藍(lán)～藍(lán)紫色熒光,七、黃酮類 flavonoids,黃酮，具有兩個(gè)芳香環(huán)的C6-C3-C6基本骨架的一類化合物的總稱。,,黃酮類化合物除少數(shù)游離外，大多數(shù)以苷的形式存在（O-苷或C-苷）。黃酮類化合物的顏色與分子中存在的交叉共軛體系

28、和助色團(tuán)的類型、數(shù)目及取代位置有關(guān)。黃酮、黃酮醇及其苷類呈灰黃～黃色，查耳酮為黃～橙黃色，二氫黃酮、二氫黃酮醇、異黃酮類因不存在共軛體系或共軛很少而不顯色。,,許多黃酮類化合物具有極強(qiáng)的生物活性。銀杏雙黃酮、槲皮素、葛根素(puerarin)、蘆丁(rutin)等均具有擴(kuò)張血管作用，用于治療冠心病。山楂黃酮、山萘酚等具有降低血脂及膽固醇作用。異甘草苷元(isoliquiritigenin)及大豆素具有解除平滑肌痙攣?zhàn)饔谩｜S芩苷(baic

29、alin)、水飛薊素(silybin)有很強(qiáng)的保肝作用，用于治療急、慢性肝炎、肝硬化及多種中毒性肝損傷。,（二）鑒別1.鹽酸－鎂粉還原反應(yīng) 取生藥粉末少許于試管中，用乙醇或甲醇數(shù)毫升溫浸提取，取提取液加鎂粉少許振搖，滴加幾滴濃鹽酸，1～2min內(nèi)即出現(xiàn)顏色。,,黃酮類、二氫黃酮類、黃酮醇、二氫黃酮醇類顯紅～紫紅色，異黃酮類、查耳酮類、花色素類及部分橙酮不顯色。本反應(yīng)機(jī)理為生成陽碳離子所致。,2.金屬鹽類試劑的絡(luò)合與鋁鹽生藥乙

30、醇或甲醇提取液，加1%三氯化鋁甲醇液，黃酮醇、5-羥基黃酮與Al3+絡(luò)合顯鮮黃色。其絡(luò)合物結(jié)構(gòu)如下,與鋯鹽絡(luò)合生藥乙醇或甲醇提取液，加2%二氯氧化鋯(ZrOCl2)甲醇液，5-羥基黃酮和黃酮醇類顯鮮黃色。顯色后，再加2%枸椽酸甲醇液，則5-羥基黃酮類可褪色。其絡(luò)合物結(jié)構(gòu)如下：,八、萜類和揮發(fā)油,（一）萜類 萜類(terpenes)是一類天然的烴類化合物，其分子中具有異戊二烯(isoprene)的基本單位。通式為(C5H8)

31、N。在揮發(fā)油中主要有單萜與倍半萜類化合物，少數(shù)為二萜類化合物。,1. 單萜類(monoterpenes) 分子式為C10H16，其分子中含2個(gè)異戊二烯單位。有時(shí)為含氧衍生物（醇類、醛類、酮類等），多具較強(qiáng)的香氣和生物活性。,2. 倍半萜類(sesquiterpenes) 分子式為C15H24，其分子中含3個(gè)異戊二烯單位。其含氧衍生物也常具較強(qiáng)的香氣和生物活性。該類成分有揮發(fā)性，通常分為直鏈型、單環(huán)型、二環(huán)型和三環(huán)型等。,3. 二萜類(d

32、iterpenes) 分子式為C20H22，其分子中含4個(gè)異戊二烯單位。二萜類成分僅少數(shù)存在于揮發(fā)油中，如樟油中的樟二萜烯(camphorene)，其結(jié)構(gòu)如下：,,廣泛分布于植物分泌的乳汁、樹脂中，松柏科植物多含有二萜類化合物，另外海洋生物、菌類代謝產(chǎn)物也分離到許多二萜類化合物。二萜的含氧衍生物具有多方面的生物活性，如維生素A(vitamin A) 是保持夜間正常視力的必須物質(zhì)。紫杉醇(taxol)是從紅豆杉等植物中分離到的抗腫瘤化合物

33、，臨床上用于治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌。銀杏內(nèi)酯類化合物具有抑制血小板活化因子的藥理作用。,（二） 揮發(fā)油類 Volatile oils,揮發(fā)油(volatile oils)又稱精油(essential oils)，是一類在常溫下具揮發(fā)性的、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混的油狀液體的總稱。大多數(shù)揮發(fā)油具有芳香氣味。,1.揮發(fā)油的化學(xué)組成（1） 脂肪族化合物 多存在于植物的果實(shí)和水果中，包括烴、醇、醛、酮和酯等，例如魚腥草中的甲基正壬酮(me

34、thyl-nonyl-ketone)、松節(jié)油中的正庚烷(n-keptane)、桂花中的正癸烷(dacane)等?！?（2）芳香族化合物 它們大多為苯的含氧或不含氧的衍生物、例如蘇合香油中的蘇合香烯(styrene)、丁香油中的丁香酚(eugenol)、八角茴香油中的茴香醚(anethole)及肉桂中的桂皮醛(cinnamic aldehyde)等。 （3）萜類化合物,甲基正壬酮,正庚烷,正癸烷,2.品質(zhì)評(píng)價(jià)

35、 通常首先測(cè)定 折光率，如折光率發(fā)生變化則其它物理常數(shù)測(cè)定意義不大。測(cè)定酸值、酯值和乙?；蟮孽ブ悼膳卸〒]發(fā)油中游離酸、酯類和游離醇的含量。對(duì)含揮發(fā)油的生藥，宜按藥典收載的“揮發(fā)油測(cè)定法”測(cè)定揮發(fā)油的含量。3.鑒別 遇香草醛硫酸試液顯各種顏色。 對(duì)揮發(fā)油中主要成分或特殊成分（如丁香羅勒油中的丁香酚、肉桂油中的桂皮醛、桉油中的桉油精等）可進(jìn)行定性鑒別和含量測(cè)定。,第三章 生藥的化學(xué)成分 1、 掌握苷類和生物