《天然药物化学》教学大纲－药学
《天然药物化学》教学大纲
课程属性：本科限选课程
适用专业：药学专业本科
开课部门：药学院中药化学教研室
开设学期：三年级上或下学期
预备课程：无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析、药用植物学、生药学、药理学等。
总学时：96
学分：3
前 言
天然药物化学是—门运用现代化学科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，内容包括各类天然产物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型、物理化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。并根据已阐明结构的成分，按植物的亲缘关系在生物界探寻同类成分，以扩大药用资源，发掘新的有效成分，研究有效成分在植物体中随生长季节的变化规律，提高中药质量的方法。将对开发和创制新药，奠定基础。
通过本课程的课堂讲授及实验教学，要求学生掌握天然药物中的主要类型成分的结构特征、理化性质、提取、分离，精制及结构鉴定的基本理论和技能。了解天然药物化学成分结构测定的一般原则和方法，以及寻找中药有效成分的途径，为开发研究新药奠定基础。
教学目的要求和内容
第一章 总论
【目的要求】
1、掌握天然化学成分的类型、一般理化性质、提取、分离的一般方法。
1、熟悉1H—NMR 、13C—NMR谱特征及其解析方法。
2、熟悉天然药物化学研究范围，课程的学习重点；各类化合物的生物合成途径。
3、了解ORD谱的应用范围及八区律使用方法。
【教学内容】
1、天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。有效成分与无效成分的概念。天然药物化学的发展简史及其与现代科学技术进步的关系。各类化合物化学成分简介。
2、植物体内的物质代谢过程与生物合成，一次代谢与二次代谢的概念，重要的一次代谢产物及二次代谢产物的关系。主要的生物合成途径，如：乙酸—丙二酸途径(AA—AM途径)、甲戊二羟酸途径(MVA途径)、桂皮(Cinnamiv Acid Pathway)及莽草酸途径(Shikinmic Acid Pathway)、氨基酸途径(Amino Acid Pathway)、复合途径等。
３、提取天然药物有效成分常用的方法：溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、升华法、超声波提取法及超临界流体萃取法等。
４、分离天然药物有效成分常用的方法：系统溶剂分离法、两相溶剂萃取法、 沉淀法、盐析法、分馏法、结晶法及各种色谱法等。
５、1H—NMR 、13C—NMR的基本概念及常见的13C—NMR谱的特征及解析方法，了解13C核的化学位移范围及影响化学位移的因素，以及各种取代基位移(如苯的取代基位移、苷化位移、酰化位移等)对结构测定的意义。
4、旋光光谱(ORD)基本概念、原理及测定意义。八区律应用于含有羰基化合物的判定方法。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第二章 糖和苷
【目的要求】
1、掌握苷的定义、分类、苷键的裂解规律和影响因素。
2、熟悉苷结构特征、分类和鉴别方法；糖苷的苷化位移规律。
３、熟悉糖和苷的提取方法。
４、了解多糖的提取分离方法和鉴定程序。
【教学内容】
1、常见的几种单糖，如：D-GIc、D-Gal、L—Ara、D—Man、L—Rha、D—Xyl的结构特征；氨基糖、去氧糖、糖醛酸的结构特点。
2、糖的化学性质：过碘酸氧化及苷键裂解中的过碘酸裂解(Smith降解)，醚化反应(甲醚化、三甲基硅醚化、三苯甲醚化反应等)，酰化反应(乙酰化和对甲苯磺酰化)、缩酮和缩醛化反应，以及硼酸络合反应的条件及在分离或分析、结构测定工作中的意义。
3、苷键的裂解：裂解的反应机理，影响水解的结构因素及环境因素等。
方法：苷键的裂解：酸催化水解、碱催化水解、酶催化水解、乙酰解反应、氧化开裂反应等。
4、碱催化水解适合酯苷键或类酯苷键(酚苷或与羰基共轭的烯苷类)。酶催化水解的特点。
5、糖和苷的提取、分离方法。
６、糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在1H—NMR谱上出现的大致位置。糖上的碳原子信号在13C—NMR上出现的大致位置。酚苷,醇苷及酯苷的苷化位移规律。判断糖苷的结合位置。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第三章 苯丙素类
【基本要求】
1、掌握香豆素类化合物的结构、理化性质、lH—NMR特征。
2. 掌握香豆素的提取、分离方法。
3、熟悉木脂素类化合物分类和结构鉴定方法。
4、了解苯丙素类化合物提取分离方法。
【教学内容】
1、香豆素类：
简单香豆索类化合物的基本母核、常见的取代基及取代图式，以及因异戊烯基的活泼双键与酚羟基环合形式不同构成的四种基本骨架的结构特点。与结构特征相关的香豆素类化合物的化学性质，如内酯性质、吡喃酮环的碱裂解、C3—C4双键性质和加成、氧化及热解、颜色反应等内容。香豆素类化合物的荧光性质及波谱特征，NMR特征及MS裂解规律，以及在结构研究工作中的应用。 香豆索类化合物的提取分离方法，以及主要的生理活性(抗菌、抗凝、光敏等)。
2、木脂素类：
木脂素的结构类型。其主要构成单位：桂皮酸(偶为桂皮醛)、桂皮醇、丙烯苯及烯丙苯四种。由前两单位构成α—碳原子氧化型的新木脂素(neolignans)类，由后两单位构成γ—碳原子氧化型的木脂素(lignans)类。因侧链γ—碳原子上的含氧官能团构成多种不同骨架类型。木脂素的理化性质，光学异构现象，构型与生理活性的关系，遇酸构型转变与生理活性的变化。木脂素的结构测定方法，氧化裂解、UV及NMR等。木脂素的生理活性。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第四章 醌类化合物
【目的要求】
1、掌握醌类化合物结构，分类、影响酸性大小的规律和鉴别方法。
2. 掌握蒽醌类化合物的提取、分离方法。
3、熟悉PH梯度萃取的原理和方法。
4、了解蒽醌类化合物谱学特征。
【教学内容】
1、醌类化合物的基本结构类型(如苯醌、萘醌、菲醌及蒽醌)、结构及常见的取代基图式。 重要物理化学性质及其在提取分离与结构测定中的意义。
2、化学性质：酸性强弱与取代基位置的关系，以及重要的呈色反应，如Feigl反应、Borntrager反应、醋酸镁反应等。
3、醌类化合物的提取分离方法。
4、醌类衍生物的波谱特征及结构测定。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第五章 黄酮类化台物
【基本要求】
1、掌握黄酮类化合物结构分类、酸性判别及影响因素、鉴别反应、紫外光谱和1H—MNR、13C—NMR。
2、熟悉酚酸类化合物提取分离方法的原理和应用。
3、了解黄酮类化合物结构鉴定方法和谱学特征。
【基本内容】
1、黄酮类化合物的结构特征、分类、主要结构类型及代表性的生理活性。
2、黄酮类化合物的主要性质：色泽、溶解度规律、酸性及羟基取代位置、数目的关系，呈色反应(如盐酸—镁粉反应、金属盐类试剂的络合反应)等，以及这些性质在提取分离、鉴别、结构测定工作中的意义。
3、黄酮类化合物的提取分离原理。聚酰胺柱层分析法(酚类化合物的代表性分离方法)。梯度PH萃取法(酚类化合物的代表性分离方法)。铅盐沉淀法(分子中具有羧酸、邻二酚羟基及特殊络合结构的分离方法)。
4、 黄酮类化合物的检识与结构测定技术。黄酮类化合物的谱学特征，UV、1H—MNR、13C—NMR及MS规律及在结构测定中的重要意义。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第六章 萜类和挥发油
【目的要求】
1、掌握萜类化合物的分类依据，异戊二烯规则和环烯醚萜骨架特征。
2、熟悉挥发油的提取分离方法。
3、了解常见的二萜类化合物的结构及生理活性。
【教学内容】
1、萜类化合物的概念、分类原则及它们的生合成起源。
2、单萜类化合物的基本骨架及重要的代表性化合物，环烯醚萜及卓酚酮类化合物的骨架特征。
3、倍半萜类化合物的基本骨架特征、分类依据，代表性的化合物，如青蒿素、棉酚、山道年及马桑毒素等的结构及生理活性，以及青蒿素的研究开发过程；愈创木内酯与奥类化合物的基本骨架特征及其生理活性；
4、挥发油的概念、性质、组成，其基本的提取分离方法，以及硝酸银络合层析法及GC—MS法在挥发油类成分分离及鉴定工作中的特殊应用。二萜类化合物的基本骨架特征及分类依据，代表性的化合物，如维生素A、穿心莲内酯、紫杉醇、银杏内酯、土槿酸、雷公藤、甜菊苷、关附甲素类化合物的结构及生理活性。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第七章 三萜及其苷类
【目的要求】
1、掌握四环三萜和五环三萜的结构特征，分类。
2、熟悉三萜类提取分离方法。
3、了解三萜类化合物MS及NMR谱的特征。
【教学内容】
1、四环三萜及五环三萜类化合物，如羊毛甾烷型、达玛烷型、齐墩果烷型、乌苏烷型的基本骨架特征；代表性的化合物，如人参皂苷、甘草皂苷、柴胡皂苷的结构及生理活性。
2、三萜类皂苷的提取分离方法，分配层析，如各种中低压反相柱层析、高压液相层析(HPLC)、液滴逆液层析(DCCC)等。
3、三萜皂苷类结构研究中的苷键裂解，三萜类化合物的MS及NMR谱的特征。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第八章 甾体及其苷类
【目的要求】
1、掌握甾体及其苷类的结构特征、分类依据。
2、熟悉甾休皂苷化合物的波谱特征，强心苷的鉴别方法。
【教学内容】
1、甾体类化合物的基本骨架类型及甾核的稠合方式。
2、强心苷类：甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征及重要的强心苷类化合物，如西地兰、洋地黄毒苷、地高辛、蟾稣等结构。强心苷的波谱特征，利用UV及NMR特征区别甲、乙两型强心苷类。
3、甾体皂苷：四种类型甾体皂苷类化合物的结构特征。甾体皂苷类化合物的理化性质及波谱特征，根据定性反应区别螺甾及呋甾类化合物；根据IR、lH—NMR及13C—NMR特征识别螺甾的C25异构体、A／B环构型；根据MS、FD—MS及FAB--MS特征判断分子量、苷元结构特征、含糖类型及数目；根据波谱的综合信息推测皂苷的结构。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第九章 生物碱类
【目的要求】
1、掌握生物碱的定义、碱性大小影响因素，生物碱的鉴别方法和离子交换层析原理。
2、 熟悉生物碱成盐过程特点。
3、熟悉生物碱的提取分离方法。
4、了解生物碱的结构鉴定方法。
【教学内容】
1、生物碱的概念及其在植物界中分布规律。生物碱生物合成的基本原理。 来源于氨基酸途径的生物碱类化合物，前体氨基酸结构的推测。
2、生物碱的主要物理化学性质，碱性强弱的影响因素及判断方法、不同类型生物碱成盐过程的特点、游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程，C—N键的裂解反应，Hofmann降解、Emde降解等。
3、生物碱的提取分离方法原理。离子交换技术及雷氏铵盐沉淀法。
4、生物碱的分离技术。利用碱性差异或盐的溶解度差异采用PH梯度萃取、分部沉淀或离子交换层析进行分离的方法。
5、若生色团构成分子的整体结构(或主体结构)部分时，UV光谱特征对推测分子的骨架类型具有的重要(或辅助)作用。IR光谱特征在识别是否为某已知生物碱或识别特征官能团的重要意义。
6、生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第十章 海洋天然药物
【目的要求】
了解海洋天然药物的结构类型
了解海洋天然药物的生理活性
【教学内容】
海洋天然药物的化学结构类型
海洋天然药物的生理活性
海洋天然药物研究实例
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
第十一章 天然药物的开发
【目的要求】
天然药物的开发程序
天然生物活性成分的分离、研究方法
天然化合物的化学修饰或结构改造
【教学内容】
了解天然药物的开发程序过程
了解天然生物活性成分的分离途径及注意事项
了解天然化合物的化学修饰的实用意义
【教学方法】
课堂讲授、多媒体。
学时分配
|
章 |
教 学 内 容 |
学时数 |
|
第一章 |
总论 |
6 |
|
第二章 |
糖和苷类 |
4 |
|
第三章 |
苯丙素类 |
5 |
|
第四章 |
醌类化合物 |
4 |
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第五章 |
黄酮类化合物 |
7 |
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第六章 |
萜类和挥发油 |
5 |
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第七章 |
三萜及其苷类 |
5 |
|
第八章 |
甾体及其苷类 |
5 |
|
第九章 |
生物碱类 |
7 |
|
第十章 |
海洋天然药物 |
自学1 |
|
第十一章 |
天然药物的开发 |
自学1 |
|
总计 |
|
48 |
