第二章生药的化学成分及其分析方法

生药的化学成分及其分析方法几个概念•初生代谢（primarymetabolism）：合成生命活动必需物质的代谢过程称初生代谢。初生代谢产物有：蛋白质类、氨基酸类、糖类、脂肪类、RNA、DNA等。•次生代谢（secondarymetabolism）：利用初生代谢产物产生对植物本身无明显作用的化合物的过程。次生代谢产物有：苷类、生物碱类、萜类、内酯类、酚类等。有效成分：具有显著生理活性和药理作用的成分，包括生物碱类、苷类、挥发油类等。辅成分：具有次要生理活性和药理作用的成分，如槟榔中的鞣质。无效成分：没有生理活性的成分，包括纤维素、木栓、角质、色素等。生药的化学成分一、苷类概念苷类(glycoside)，是由糖或糖的衍生物与苷元通过糖的端基碳原子连接而成的化合物。分类根据苷键原子的不同可分为：氧苷、硫苷、氮苷和碳苷，生药中的苷多为氧苷。1.氧苷：醇苷：是通过醇羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见，如皂苷，强心苷均属此类。酚苷：苷元的酚羟基与糖端基脱水而成的苷。较常见，如黄酮苷、蒽醌苷多属此类。CH2OHO-glc红景天苷天麻苷CH2CH2-O-glcOH氰苷：主要是指α-羟基腈的苷。•该类化合物多为水溶性，在酸或酶催化时易于水解。生成的苷元α-羟基腈很不稳定，立即分解为醛(酮)和氢氰酸。•芳香族氰苷，分解后生成苯甲醛（有典型的苦杏仁味）和氢氰酸，因而可以用于镇咳。如苦杏仁可用于镇咳，正是由于其中的苦杏仁苷分解后可释放少量HCN的结果。COOHOONOOOHCN+HO+OOO+CHOHCOOHNH4++NH3CH-OOCOOOO+OH-稀酸或酶浓酸稀酸苦杏仁苷酯苷：苷元的羧基与糖端基脱水而成的苷。郁金香中的山慈菇苷A(tuliposideA)，有抗真菌活性，放置日久，失去抗真菌活性。山慈茹苷水解后立即环合生成山慈茹内酯A(tulipalinA)。OOCH2OHCH2OOOCH2OHCH2OOOCH2H,OHglu+山慈菇苷山慈菇内酯A2.硫苷：是糖的端基OH与苷元上巯基缩合而成的苷。如萝卜中的萝卜苷。OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-RCNSOSO3glcKH2CCHCH2CNSOSO3glcK芥子苷通式黑芥子苷芥子苷是存在于十字花科植物中的一类硫苷，其通式如下，几乎都是以钾盐的形式存在。经其伴存的芥子酶水解，生成的芥子油含有异硫氰酸酯类、葡萄糖和硫酸盐，具有止痛和消炎作用。3.氮苷：糖的端基碳与苷元上氮原子相连的苷称氮苷，是生化领域中的重要物质。如核苷类化合物。ONNOOHOHOHNH2OOHOHOHNNNNNH2OH胞苷巴豆苷4.碳苷：是一类糖基和苷元直接相连的苷，如黄酮、芦荟苷和牡荆素等。OOHOHOO葛根素理化性质与鉴别1.水解或酶解除碳苷外，苷类能被稀酸、酶水解生成苷元和糖。2.溶解度多数苷类可溶于水，而苷元一般不溶于水，溶于有机溶剂。氰苷水溶解度较大，可用苦味酸钠试纸进行鉴别。3.显色反应Molish反应、Fehling反应。二、黄酮类概念黄酮类(flavonoids)，是具有两个芳香环的C6-C3-C6基本骨架的一类化合物的总称。结构特征与分类分布与活性黄酮类化合物主要分布于高等植物的水龙骨科、银杏科、小檗科、豆科、芸香科、唇形科、菊科和鸢尾科等植物中，主含黄酮类成分的生药有：槐花、葛根、石苇、淫羊藿、桑白皮、苍耳子、密蒙花、槲寄生等。黄酮类化合物具有保护心脑血管、抗氧化、抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗病毒等广谱的生理活性。存在方式黄酮类化合物除少数游离外，大多数以苷的形式存在（O-苷或C-苷）。溶解性苷：水、甲醇、乙醇、乙酸乙酯。苷元：甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等。酸碱性既具有酸性，又具有碱性。颜色与分子中存在的交叉共轭体系和助色团的类型、数目及取代位置有关。理化性质1.盐酸－镁粉还原反应取生药粉末少许于试管中，用乙醇或甲醇数毫升温浸提取，取提取液加镁粉少许振摇，滴加几滴浓盐酸，1～2min内即出现颜色。鉴别黄酮类、二氢黄酮类、黄酮醇、二氢黄酮醇类显红～紫红色，异黄酮类、查耳酮类、花色素类及部分橙酮不显色。本反应机理为生成阳碳离子所致。2.金属盐类试剂的络合具有以下结构单元的黄酮类化合物可与铝盐、镁盐、铅盐、锆盐等试剂形成有色络合物。OOHOOHOHOHO三、萜类结构特征萜类化合物(terpenes)是以异戊二烯(isoprene)为基本单位的聚合体及其衍生物。分子式的种类繁多，自然界已经发现约22000种。通式为(C5H8)n的衍生物均称为萜类化合物。分类与活性1.单萜类分子式为C10H16，其分子中含2个异戊二烯单位。其含氧衍生物（醇类、醛类、酮类等），多具较强的香气和生物活性。类型：直链、单环、双环2.倍半萜类分子式为C15H24，其分子中含3个异戊二烯单位，通常分为直链型、单环型、二环型和三环型等。其含氧衍生物也常具较强的香气和生物活性。该类成分有挥发性。OOOHHCH3HH3CCH3OOOOHHCH3HH3CCH3OH青蒿素双氢青蒿素3.二萜类分子中含4个异戊二烯单位。广泛分布于植物的乳汁和树脂中。NHOOOAcOOHOAcOOOOHOHOOOOOHHHOHHOHOO紫杉醇银杏内酯抑制血小板活化因子理化性质与鉴别亲脂性强、难溶于水；成苷后水溶性增加；具有内酯结构的萜类溶于碱水，酸化析出。萜类对高热、光和酸、碱较为敏感，或氧化，或重排而引起结构改变。定性鉴别：薄层色谱法，用香草醛—硫酸，香草醛—高氯酸溶液作显色剂。环烯醚萜骨架裂环环烯醚萜骨架OOHOOHHH四、环烯醚萜类概念环烯醚萜(iridoids)是具有环戊烷环烯醚萜和裂环环烯醚萜两种基本骨架的单萜类化合物。分布与活性主要分布于玄参科、龙胆科、茜草科、忍冬科等生药中。生药山栀子主要成分栀子苷和京尼平苷具有显著的生物活性，具有泻下作用和促进胆汁分泌的利胆作用。地黄的降血糖的活性成分为梓醇，该化合物还具有利尿和缓下功效。京尼平苷梓醇OHOH2COHCOOCH3HHOHOH2COHOHO理化性质与鉴别苷类多为无色结晶，味苦，有吸湿性。易溶于水、甲醇，可溶于乙醇、丙酮、正丁醇等。易水解，如地黄或玄参炮制后变黑。可与酸、碱、氨基酸等呈特殊颜色的反应。五、皂苷类概念皂苷(saponins)是广泛存在于植物界的一类特殊的苷类，它的水溶液振摇后可生产持久的肥皂样的泡沫，因而得名。结构特征与分类三萜皂苷甾体皂苷三萜皂苷三萜类化合物与糖结合而成的化合物，多含COOH。乌苏烷型齐墩果烷型羽扇豆醇型木栓烷型羊毛脂烷型达玛烷型大戟烷型葫芦烷型五环三萜皂苷四环三萜皂苷三萜皂苷五环三萜皂苷HHHHHHHHHHHHH齐墩果烷乌苏烷羽扇豆烷木栓烷四环三萜皂苷HHHHHHHHHHHHHHHH达玛烷羊毛脂烷干遂烷环阿屯烷葫芦烷楝烷甾体皂苷甾体皂苷的皂苷元由27个碳原子组成，其不含羧基，呈中性，故又称中性皂苷。分为4个类型：螺甾烷醇型异螺甾烷醇型呋甾烷醇型变形螺甾烷醇型HOOOHOOOHOOOHOHHOOOCH2OH螺甾烷醇异螺甾烷醇呋甾烷醇变形螺甾烷醇分布与活性三萜皂苷主要分布于双子叶植物，主含三萜皂苷的有人参、三七、西洋参、甘草、黄芪、柴胡、党参等。甾体皂苷主要分布于单子叶植物，主含甾体皂苷的有麦冬、天冬、重楼、知母、黄精、穿山龙等。皂苷能与红细胞膜上胆甾醇相互作用，渗透性增加，导致红细胞膜破裂，使血红蛋白流失而具有溶血作用。此外还有消炎、抗菌、抗肿瘤等活性。理化性质状态：白色无定形粉末溶解性：溶于水、稀醇等水解：酸、碱、酶溶血性：能破坏红细胞。鉴别泡沫试验：取中药粉末1g，加水10ml，煮沸10min后过滤，将滤液于试管中强烈振摇，如产生持久性泡沫(15min以上)即为阳性反应。溶血实验：生药水浸液1ml，加1.8%氯化钠溶液1ml及2%红细胞悬浮液1ml，摇匀后放置，数分钟后可见溶液变透明红色。显色反应：生药粉末1g，加10ml70%乙醇于水浴回流提取，过滤，滤液进行以下试验：①浓硫酸–醋酐反应②三氯醋酸反应③芳香醛-硫酸或高氯酸反应六、生物碱概念生物碱(alkaloid)是一类存在于生物界中含氮原子的碱性有机化合物。分类根据生物碱的生物合成途径和母核的基本结构分为60多个类型。来源生物碱类型生物碱来源于氨基酸鸟氨酸1.吡咯类(pyrrolines)2.吡咯里西啶类(pyrrolizidines)3.托品类(tropanes)千里光碱、红古豆碱野百合碱山莨菪碱、东莨菪碱赖氨酸4.哌啶类(piperidines)5.吲哚里西啶类(indolizidines)6.喹诺里西啶类(quinolizidines)胡椒碱、loberine一叶秋碱苦参碱、石松碱、金雀花碱邻氨基苯甲酸7.喹啉类(quinolines)8.吖啶酮类(acridone)奎宁、喜树碱冉特可林酮来源于氨基酸苯丙氨酸/酪氨酸9.苯丙胺类(phenylalkylamines)10．四氢异喹啉类(tetrahydroisoquinolines)11．苄基四氢异喹啉类(benzyltetrahydroisoquinolines)12．苯乙基四氢异喹啉类(phenethyltetrahydroisoquinolines)13．苄基苯乙胺类(benzylphenethylamines)14．吐根碱类(emetines)麻黄碱、为麻黄碱哌劳亭小檗碱、去甲乌药碱、罂粟碱秋水仙碱、三尖杉酯碱石蒜碱l-吐根碱色氨酸15．简单吲哚类(simpleindoles)16．简单β-咔波啉类(simpleβ–carbolines)17．半萜吲哚碱类(semiterpenoidindoles)18．单萜吲哚碱类(monotepenoidindoles)蟾酥碱、5-羟色胺harmanine麦角新碱、麦角胺士的宁、长春新碱、利血平来源于异戊烯来源于萜类19．单萜生物碱(monoterpenoidalkaloids)20．倍半萜生物碱(sesqueteerpenoidalkaloids)21．二萜生物碱(ditepenoidalkaloids)22．三萜生物碱(triterpenoidalkaloids)秦艽甲碱、猕猴桃碱石斛碱、萍蓬定乌头碱、粗茎乌甲碱交让木碱来源于甾体23．孕甾烷（C21）生物碱(alkaloidswiththeC21-carbonskeletonofpregnane)24．环孕甾烷（C24）生物碱(alkaloidswithcyclopregnaneskeleton)25．胆甾烷（C27）生物碱(alkaloidswiththeC27-carbonskeletonofcholestane)康斯生环氧黄杨木己碱茄定碱、浙贝甲素分布与活性分布广泛：100余科植物，如毛茛科、小檗科、防己科、夹竹桃科、豆科、罂粟科、茄科、菊科等。生物碱是生药中一类重要的有效成分，已有80余种用于临床。•麻黄碱临床用于治疗哮喘。•小檗碱用于抗菌消炎。•秋水仙碱临床用于抗肿瘤、抗痛风。•长春碱、长春新碱具有抗肿瘤作用。•毛果芸香碱用于青光眼的治疗。理化性质性状：多为结晶性固体颜色：一般为无色化合物旋光性：多具有旋光性碱性：溶解性：易溶于乙醇、氯仿、乙醚等。鉴别1.沉淀反应(1)碘化铋钾试剂(Dragendoff试剂，BiI3·KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀(2)碘-碘化钾试剂(Wagner试剂，I2·KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀(3)碘化汞钾试剂(Mayer试剂，HgI2·KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成白色或黄白色沉淀(4)硅钨酸试剂(Bertrand试剂，SiO2·I2WO3)在酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。(5)磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，PO4·I2MoO3)在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。此反应很灵敏。(6)苦味酸试剂(Hager试剂)在中性溶液中与生物碱生成淡黄色沉淀。2.显色反应(1)矾酸铵-浓硫酸溶液(Mandelin试剂)：阿托品、东莨宕碱显红色马钱子碱