天然化合物主要類型綜述

1、天然化合物主要類型綜述天然化合物主要類型綜述天然藥物化學(xué)概念 是藥物化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。是藥物化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科。 它主要用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)方法研究天它主要用現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)方法研究天然化學(xué)物質(zhì)。然化學(xué)物質(zhì)。 具體內(nèi)容包括主要類型的天然化學(xué)成分的具體內(nèi)容包括主要類型的天然化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)類型、提取分離方法、結(jié)構(gòu)測(cè)定等。結(jié)構(gòu)類型、提取分離方法、結(jié)構(gòu)測(cè)定等。天然藥物成分概述來(lái)源于植物的天然藥物通常含有下列成分：來(lái)源于植物的天然藥物通常含有下列成分： 糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、油脂、色素、有機(jī)酸、鞣質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、生物堿、苷類、萜類、黃酮糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、油脂、色素、有機(jī)酸、鞣質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、生物

2、堿、苷類、萜類、黃酮及揮發(fā)油等等。及揮發(fā)油等等。有效成分：從有效部位中分離、純化后得到的在藥理或者臨床上有效的單一成分，才是有效成有效成分：從有效部位中分離、純化后得到的在藥理或者臨床上有效的單一成分，才是有效成分。（有一定的分子式、結(jié)構(gòu)式、單一物理常數(shù)的）分。（有一定的分子式、結(jié)構(gòu)式、單一物理常數(shù)的）有效部位：由多個(gè)有效成分構(gòu)成的尚未分離的混合物，通常被稱為有效部位，要注意其與有效部位：由多個(gè)有效成分構(gòu)成的尚未分離的混合物，通常被稱為有效部位，要注意其與“有有效成分效成分”的區(qū)分。的區(qū)分。無(wú)效成分：一些在中藥中普遍存在的通常無(wú)生物活性的化學(xué)成分就是無(wú)效成分。無(wú)效成分：一些在中藥中普遍存在的通

3、常無(wú)生物活性的化學(xué)成分就是無(wú)效成分。有效成分與無(wú)效成分的辯證關(guān)系：二者共存，相互依存；今日的無(wú)效成分可能會(huì)成為明天的有有效成分與無(wú)效成分的辯證關(guān)系：二者共存，相互依存；今日的無(wú)效成分可能會(huì)成為明天的有效成分，單一藥效的成分可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新的功效。效成分，單一藥效的成分可能會(huì)發(fā)現(xiàn)新的功效。天然化合物主要類型 糖和苷糖和苷 苯丙素類苯丙素類 醌類化合物醌類化合物 黃酮類化合物黃酮類化合物 萜類和揮發(fā)油萜類和揮發(fā)油 甾體及其苷類甾體及其苷類 生物堿生物堿 海洋天然藥物海洋天然藥物 有機(jī)酸有機(jī)酸 無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽糖糖 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì) 核酸核酸小小 分分 子子 化化 合合 物物生生 物物 大大 分分 子子

4、一次代謝產(chǎn)物一次代謝產(chǎn)物二次代謝產(chǎn)物二次代謝產(chǎn)物糖 又稱作碳水化合物又稱作碳水化合物 (carbohydrates)苷苷又稱配糖體又稱配糖體(glycoside) 苷元苷元(配基配基)：非糖的物質(zhì)，常見(jiàn)的：非糖的物質(zhì)，常見(jiàn)的 有黃酮，蒽醌，有黃酮，蒽醌， 三三 萜等。萜等。糖糖: 或其衍生物，如氨基糖，糖醛或其衍生物，如氨基糖，糖醛 酸等酸等苷鍵：將二者連接起來(lái)的化學(xué)苷鍵：將二者連接起來(lái)的化學(xué) 鍵，可通過(guò)鍵，可通過(guò)O,N,S等原等原 子或直接通過(guò)子或直接通過(guò)N-N鍵相連。鍵相連。一、糖和苷一、糖和苷糖的分類CHOCCCCOHHHHOOHHOOH,OHOHOHOHH,OHOHHOHOOH,OHO

5、HOHHOH2CHOHCH2OHCH2OHHOH2CCHOH1、單糖、單糖: CHOCCCCH2OHOHHHHOHHOOOH,OHOHOHOHH,OHOHOHOHOH,OHOHOHHOH2C一、糖和苷一、糖和苷D-葡萄糖葡萄糖L-阿拉伯糖阿拉伯糖一、糖和苷一、糖和苷2、低聚糖、低聚糖(oligosaccharides，寡糖，寡糖)：由：由29個(gè)單糖組成個(gè)單糖組成OOOOOH,OHO櫻櫻 草草 糖糖primverose, 還原糖還原糖蔗蔗 糖糖sucrose, 非還原糖非還原糖3、多聚糖、多聚糖(polysaccharides, 多糖多糖) ：是：是由由10個(gè)以上的單糖組成個(gè)以上的單糖組成一、糖

6、和苷一、糖和苷水不溶的水不溶的，直糖鏈型，主要形成，直糖鏈型，主要形成 動(dòng)植物的支持組織。動(dòng)植物的支持組織。 ex. 纖維素，甲殼素纖維素，甲殼素 溶于熱水溶于熱水形成膠體溶液，多支形成膠體溶液，多支 鏈型，動(dòng)植物的貯存養(yǎng)料。鏈型，動(dòng)植物的貯存養(yǎng)料。 ex. 淀粉，肝糖元淀粉，肝糖元由一種單糖組成均多糖由一種單糖組成均多糖 (homosaccharide) 由二種以上單糖組成雜多糖由二種以上單糖組成雜多糖 (heterosaccharide)按組成分按組成分按功能分按功能分苷的分類 根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式：分為原生苷、根據(jù)生物體內(nèi)的存在形式：分為原生苷、次級(jí)苷。次級(jí)苷。 根據(jù)連接單糖基的個(gè)數(shù)：

7、單糖苷、二糖苷、根據(jù)連接單糖基的個(gè)數(shù)：?jiǎn)翁擒?、二糖苷、三糖苷三糖苷?根據(jù)苷元連接糖基的位置數(shù)：?jiǎn)翁擎溰?、根?jù)苷元連接糖基的位置數(shù)：?jiǎn)翁擎溰?、二糖鏈苷二糖鏈苷?根據(jù)苷鍵原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、根據(jù)苷鍵原子的不同：氧苷、硫苷、氮苷、碳苷。碳苷。一、糖和苷一、糖和苷OSCNCH2CH2CHCHSCH3OOSO3-OOHOHOOOCH2OHOHOHOOOCH2OHOHOHOHCOOOCH2OHOHOHOH蘿卜苷蘿卜苷葛根素葛根素(puerarin)甜菊苷甜菊苷(stevioside),一、糖和苷一、糖和苷二、苯丙素類二、苯丙素類 苯丙素苯丙素 是天然存在的一類含有一個(gè)或幾個(gè)是天然存在的一類含

8、有一個(gè)或幾個(gè)C6-C3基團(tuán)的酚性物質(zhì)。常見(jiàn)的有苯丙烯、苯丙基團(tuán)的酚性物質(zhì)。常見(jiàn)的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等，廣義的講，黃酮酸、香豆素、木脂素等，廣義的講，黃酮類也是苯丙素的衍生物。大多數(shù)的天然芳類也是苯丙素的衍生物。大多數(shù)的天然芳香化合物生源由此而來(lái)。香化合物生源由此而來(lái)。COOHOHR1R2OHOHOHOHOOCOHOHOC二、苯丙素類二、苯丙素類苯丙酸衍生物苯丙酸衍生物香豆素香豆素1 對(duì)羥基桂皮酸對(duì)羥基桂皮酸 R1= H R2=H （p-hydroxy cinnamic acid) 2 咖啡酸（咖啡酸（caffeic acid) OH H 3 阿魏酸阿魏酸 (ferulic aci

9、d) OCH3 H 4 芥子酸芥子酸 （sinapic acid) OCH3 OCH3綠原酸綠原酸具有苯駢具有苯駢-吡喃酮母核的一類化合物的總稱，在結(jié)構(gòu)上可看作吡喃酮母核的一類化合物的總稱，在結(jié)構(gòu)上可看作順式鄰羥基桂皮酸失水而成的內(nèi)酯。順式鄰羥基桂皮酸失水而成的內(nèi)酯。是一類由苯丙素氧化聚合而成的天然產(chǎn)物。是一類由苯丙素氧化聚合而成的天然產(chǎn)物。通常是指其二聚物，少數(shù)是三聚物和四聚物。通常是指其二聚物，少數(shù)是三聚物和四聚物。二聚物碳架多數(shù)是由二聚物碳架多數(shù)是由-碳原子碳原子(8-8)連接而成的。連接而成的。香豆素OHCOOHOO順鄰 羥 基桂皮 酸香 豆 素12345678OHOHOOOOHOOO

10、OHHOHOCH2OHEsculinEsculetinOOO補(bǔ) 骨 脂 內(nèi) 酯 psoralenOOOOOOOOC二、苯丙素類二、苯丙素類- H2O秦皮甲素秦皮甲素秦皮乙素秦皮乙素簡(jiǎn)單香豆素簡(jiǎn)單香豆素呋喃香豆素呋喃香豆素吡喃香豆素吡喃香豆素花椒內(nèi)酯花椒內(nèi)酯黃盔芹素黃盔芹素COOH組成木脂素的單體主要有四種： 桂皮酸 桂皮醇 丙烯苯 烯丙苯CH2OH二、苯丙素類二、苯丙素類木木 脂脂 素素新新 木木 脂脂 素素8833木脂素OOHHOHOHOMeOMe99884433CH2OHCH2OHH3COH3COOCH3OCH3OOOOOOOOHH二、苯丙素類二、苯丙素類OO1234O77 OOCH3OH

11、H3COHOOOOOHHOOO R1R2OH3C OO R4R3OH3C O三、 醌類化合物 OOOHOH(CH2)10CH3OOCH3O(CH2CH=C(CH3)CH2)CH3CH3OHOOCH3OHOMenembellincoenzymes QfumigatinOOOOOOOOOO (1,4) (1,2)amphi (2,6)OOCH3Hn 對(duì)苯醌對(duì)苯醌 鄰苯醌鄰苯醌苯醌苯醌萘醌萘醌蒽醌蒽醌維生素維生素K菲醌菲醌OOOROHOOCH2OH丹參 酮 IIA R=H丹參 酮 IIA 磺 酸 鈉 鹽 R=-SO3Na丹參 新 酮 甲OO124578910OOOHR1R2R3OOOHOOOHOHO

12、HOCH2OHOHOHO茜 草 素 OH H H羥 基茜 草素 OH H OH偽 羥 基茜 草素 OH COOH OH R1 R2 R3天然蒽醌以天然蒽醌以9,10-蒽醌最為常見(jiàn)蒽醌最為常見(jiàn)四、黃酮類化合物黃酮類化合物黃酮類化合物(flavonoids)主要是指基本母核主要是指基本母核2-苯基色原酮苯基色原酮(2-phenyl-chromone)類化合物，類化合物，現(xiàn)在則現(xiàn)在則是泛指兩個(gè)苯環(huán)（是泛指兩個(gè)苯環(huán)（A-A-與與B-B-環(huán)）通過(guò)中央三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合環(huán)）通過(guò)中央三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合物（物（C6-C3-C6C6-C3-C6結(jié)構(gòu)單元）。結(jié)構(gòu)單元）。OO12345678

13、OO12345678123456OO12345678123456色原酮2苯基色原酮C6C3C6根據(jù)中央三碳鏈的氧化程度、B-環(huán)聯(lián)接位置（ 2-或3-位）以及三碳鏈?zhǔn)欠駱?gòu)成環(huán)狀等特點(diǎn)，分類如下：OOOOOHOOOOOH四、黃酮類化合物四、黃酮類化合物黃酮類黃酮類 (flavones)黃酮醇黃酮醇(flavonol)二氫黃酮類二氫黃酮類(flavanones) 二氫黃酮醇類二氫黃酮醇類(flavanonols) OOH花色素類花色素類(anthocyanidins) OOHOH黃烷黃烷-3,4-二醇類二醇類(flavan-3,4-diols) OO雙苯吡酮類雙苯吡酮類( 酮類酮類) (xantho

14、nes) OOH黃烷黃烷-3-醇類醇類(flavan-3-ols)OO異黃酮類異黃酮類(isoflavones) OO二氫異黃酮類二氫異黃酮類(isoflavanones)OO H查耳酮類查耳酮類(chalcones)OHOOOCHO二氫查耳酮類二氫查耳酮類(dihydrochalcones) 橙酮類（噢橙酮類（噢 類）類） (aurones)高異黃酮類高異黃酮類(homoisoflavones)OrhaOglcHOOHOHOHOOOHHOOHOHOHOQuercetinQuercetinRutinRutin蘆丁蘆丁槲皮素槲皮素水飛薊素OOOHOOOHOCH3CH2OHOHHOHHNCH3NC

15、H3R2R1異榕堿榕堿 OOOHR1HOR2葛根黃素木糖甙 R xylose R H葛根黃素OC H2O RH OH OO HH OO HOO四、黃酮類化合物四、黃酮類化合物五、萜類和揮發(fā)油萜類化合物（萜類化合物（Terpenoids）從化學(xué)結(jié)構(gòu)看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個(gè)碳為基本單從化學(xué)結(jié)構(gòu)看，它是異戊二烯的聚合體及其衍生物，其骨架一般以五個(gè)碳為基本單位，少數(shù)也有例外。位，少數(shù)也有例外。一般認(rèn)為，凡由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（一般認(rèn)為，凡由甲戊二羥酸衍生、且分子式符合（C5H8 )n 通式的衍生物均稱為萜通式的衍生物均稱為萜類化合物。類化合物。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)中異戊二

16、烯單位的數(shù)目進(jìn)行分類，如單萜（根據(jù)分子結(jié)構(gòu)中異戊二烯單位的數(shù)目進(jìn)行分類，如單萜（2個(gè)單元個(gè)單元C10）、倍半萜）、倍半萜（3個(gè)單元個(gè)單元C15 ） 、二萜（、二萜（4個(gè)單元個(gè)單元C20 ）等）等C CH H2 2O OH HC CH H2 2O OH HC CH H2 2O OH HC CH HO OC CH HO OC CH HO O香葉醇 Geraniol 香葉醇 Geraniol 橙花醇 Nerol橙花醇 Nerol ? ?香茅醇 Citronellol香茅醇 Citronellol香葉醛 Geranial 香葉醛 Geranial 橙花醛 Neral橙花醛 Neral ? ?香茅醛 C

17、itronellal香茅醛 CitronellalO OH HH HH HH HO OH HH HH HH HH HO Ol-l-薄荷醇 l-menthol薄荷醇 l-menthold-d-新薄荷醇 d-neomenthol新薄荷醇 d-neomenthol薄荷酮 methone薄荷酮 methoneO OH HO OH HO Ol-龍腦 l-borneoll-龍腦 l-borneold-龍腦 d-borneold-龍腦 d-borneol樟腦 camphor樟腦 camphorO OO Og gl lc cO OC CH H2 2O OH HO OH HO OO Og gl lc cC CH

18、 H2 2O OH HO OH HH HH HO OH HC CO OO OC CH H2 2O OH HO Og gl lc cO OO O梓醇 catalpol梓醇 catalpol梓苷 catalposide梓苷 catalposide桃葉珊瑚苷 aucubin桃葉珊瑚苷 aucubin12345678910五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油開(kāi)鏈單萜開(kāi)鏈單萜環(huán)狀單萜環(huán)狀單萜環(huán)烯醚萜環(huán)烯醚萜五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油O OC CO OO OC CH H3 3C CO OO OH H14681012141618202122232425呋喃海綿素3呋喃海綿素3Furanospongin-3

19、Furanospongin-3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H2 2O OH HC CH H3 3C CH H3 3O OH HC CH H3 3金合歡烯金合歡烯橙花醇橙花醇-farnesene-farnesene-farnesene-farneseneFarnesolFarnesolNerolidolNerolidol金合歡烯金合歡烯金合歡醇金合歡醇O OOOCH3OOO OOOOOOHOH青蒿素青蒿素青蒿素甲醚青蒿素甲醚鷹爪甲素鷹爪甲素ArtemisininArtemisininArtemetherArtemetherYingzhaosu

20、YingzhaosuC CH H2 2O OH H植物醇植物醇PhytolPhytolC CH H2 2O OH H維生素 A維生素 AVitamin AVitamin A無(wú)環(huán)倍半萜無(wú)環(huán)倍半萜環(huán)狀倍半萜環(huán)狀倍半萜鏈狀二萜鏈狀二萜環(huán)狀二萜環(huán)狀二萜CH2OHHOHOOOOOOHOAcOHHOBzOAcOPhOHNHBzO123479101323紫杉醇紫杉醇穿心蓮內(nèi)酯穿心蓮內(nèi)酯AndrographolideAndrographolideTaxolTaxol甲素關(guān)附Guan-fu base ANOAcOHHOAcOAcO二倍半萜二倍半萜302726252423222120191817161514131

21、211109876543212928LanostanesLanostanesH HH HH HH HH HH H123456789101112131415161718192021222324252627282930D Da am mm ma ar ra an ne es s302726252423222120191817161514131211109876543212928T Ti ir ru uc ca al ll la an ne es sH HH HH H302726252423222120191817161514131211109876543212928C Cy yc cl lo oa

22、 ar rt ta an ne es sH HH H五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油四環(huán)三萜四環(huán)三萜達(dá)瑪烷型達(dá)瑪烷型羊毛脂烷型羊毛脂烷型甘遂烷型甘遂烷型環(huán)阿屯烷型環(huán)阿屯烷型H HH HH HH HCucurbitanesCucurbitanes282912345678910111213141516171819202122232425262730葫蘆烷型葫蘆烷型8H HH HH H9M Me el li ia ac ca an ne es s楝烷型楝烷型五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油五環(huán)三萜五環(huán)三萜OleananesOleananes302928272625242322212019181716

23、151413121110987654321H HH HH HH HH HH HH HH H123456789101112131415161718192021222324252627282930UrsanesUrsanesLupanesLupanes3029282726252423222120191871H HH HH HH HH HH HH H232425262728FriedelanesFriedelanes齊墩果烷型齊墩果烷型烏蘇烷型烏蘇烷型羽扇豆烷型羽扇豆烷型木栓烷型木栓烷型揮發(fā)油（volatile oils）又稱精油（essential oils）， 是一類具有芳香氣味的油狀液體的總稱

24、。揮發(fā)油的成分大體可分揮發(fā)油的成分大體可分4類類:萜類化合物萜類化合物 揮發(fā)油中的萜類成分，主要是單萜、倍半萜和它們含氧衍生揮發(fā)油中的萜類成分，主要是單萜、倍半萜和它們含氧衍生 物，如薄荷油、樟腦等；物，如薄荷油、樟腦等；芳香族化合物芳香族化合物 如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；如桂皮醛、茴香醚、丁香酚等；脂肪族化合物脂肪族化合物 如正癸烷（如正癸烷（n-decane存在于桂花的頭香成分中）和小分子醇、存在于桂花的頭香成分中）和小分子醇、醛及醛及 酸類化合物（如正壬醇酸類化合物（如正壬醇n-nonyl alcohol，存在于陳皮揮發(fā)油，存在于陳皮揮發(fā)油中）；中）；其它類化合物其它類化合物 除上述三

25、述化合物外，還有一些揮發(fā)油樣物質(zhì)，如大蒜油除上述三述化合物外，還有一些揮發(fā)油樣物質(zhì)，如大蒜油 （mustark oil）等，也能隨水蒸餾，故也稱之為）等，也能隨水蒸餾，故也稱之為“揮發(fā)油揮發(fā)油”。五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油C CH H C CH HC CH HO OC CH H2 2C CH H C CH H2 2O OH HO OC CH H3 3C CH H C CH HC CH H3 3O OC CH H3 3桂皮醛桂皮醛丁香酚丁香酚茴香醚茴香醚CinamaldehydeCinamaldehydeeugenoleugenolanetholeanetholeC CH H3 3( (C

26、 CH H2 2) )8 8C CH H3 3C CH H3 3( (C CH H2 2) )7 7C CH H2 2O OH HC CH H2 2= =C CH HC CH H2 2S S S SC CH H2 2C CH HO O正癸烷（n-decane）正癸烷（n-decane）正壬醇正壬醇? ?大蒜辣素(allicin)大蒜辣素(allicin)n-nonyl alcoholn-nonyl alcohol = =C CH H2 2 五、萜類和揮發(fā)油五、萜類和揮發(fā)油揮發(fā)油揮發(fā)油六、甾體及其苷類 此類化合物有多種類型，它們結(jié)構(gòu)中都具此類化合物有多種類型，它們結(jié)構(gòu)中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲有環(huán)戊

27、烷駢多氫菲(cyclopentano-perhydrophenanthrene)的母核，的母核，C17側(cè)鏈不同?，F(xiàn)主要介紹以下三種：側(cè)鏈不同?，F(xiàn)主要介紹以下三種： C21甾類（側(cè)鏈為羥甲基衍生物）甾類（側(cè)鏈為羥甲基衍生物） 強(qiáng)心苷類（側(cè)鏈為不飽和內(nèi)酯環(huán)）強(qiáng)心苷類（側(cè)鏈為不飽和內(nèi)酯環(huán)） 甾體皂苷類（側(cè)鏈為含氧螺雜環(huán)）甾體皂苷類（側(cè)鏈為含氧螺雜環(huán)）六、甾體及其苷類六、甾體及其苷類C CC CH H3 3O OR R5 5R R3 3R R1 1R R2 2H HO OC CC CH H3 3R R3 3R R2 2R R1 1O OH HH HO OH HR R4 4H HI IIIIIR RO OH HH HO OH HO OO O2122232420R RO OH HH HO OH HO OO O232220甲型甲型乙型乙型O OH HO OO OO OR Rh ha a原海蔥苷A原海蔥苷AO OO OH HH HH HH HABCDEF螺旋甾烷螺旋甾烷O OO OH HO O101