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天然药物化学离线作业20120213完整题目及答案

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第一章 总论

一、填空题 必做:

1、天然药物化学是指( 运用现代科学技术和理论方法研究天然药物中化学成分)的一门学科,它的主要研究内容包括对各类天然药物的化学成分——主要是(生理活性成分 )或( 药效成分 )的( 结构特点 )、( 理化性质 )、( 提取分离 )、( 结构鉴定 )及其生物合成途径等内容。 2. 天然药物是药物的一个重要组成部分,它来源于( 动物 )、( 植物 )、(矿物 )和( 基本不改变其理化学属性的加工品 ),并以( 植物药 )为主,品种繁多。

3、大孔树脂法分离皂苷,以乙醇-水为洗脱剂时,随着醇浓度的增大,洗脱能力( 增强 )。 4、凝胶过滤色谱又称排阻色谱、( 分子筛色谱 ),其分离原理主要是(分子筛作用 ),根据凝胶的( 孔径 )和被分离化合物分子的(大小 )而达到分离目的。

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5、正常H-NMR谱技术能提供的结构信息参数,主要是质子的( 化学位移 )、(偶合常数 )及( 质子数目 )。 选作: 1、( 中华人民共和国药典 )是我国药品质量控制遵照的典范,记载有关中药材及中成药质量控制的是( 一部(中药版) )部?

2、大孔树脂是一类具有( 多孔结构 ),但没有( 可解离基团 )的不溶于水的固体高分子物质,它可以通过( 物理吸附 )有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。 3、中药和天然药物中常见的( 糖类 )、( 氨基酸和蛋白质 )、( 脂类 )等属于一次代谢产物,而天然药物化学中最常见的(苯丙素类(简单苯丙素类,香豆素类,木脂素类) )、( 醌类(苯醌,萘醌,蒽醌,菲醌类) )、( 黄酮类(黄酮,黄酮醇,二氢黄酮,异黄酮,查尔酮,橙酮,儿茶素) )、( 萜类和挥发油 )、( 甾体类(强心苷,皂苷) )、( 生物碱类 )等几类化合物一般均属于二次代谢产物,主要来源于来源于( 乙酸-丙二酸途径 )、( 甲戊二羟酸途径 )、( 莽草酸途径 )、( 氨基酸途径 )和复合途径等主要生物合成途径。

4. 具有C6-C3骨架的( 苯丙素类 )、( 香豆素类 )和( 木脂素类 )以及C6-C3- C6骨架的(黄酮类成分 ),在生源途径上均来源于( 莽草酸 )途径。

5、涡流色谱是一种在线( 萃取 )技术,可以实现生物样品的在线( 处理 )并直接用于( 分析检验 ),可大大缩短处理过程,是当前处理生物样品较为先进的一种技术。其处理的原理是利用( 大粒径 )的填料使流动相在( 高流速 )下产生的涡流状态,从而对生物样品进行( 净化 )和( 富集 )。

二、问答题 必做:

1、天然药物化学的基本概念?其研究对象、研究内容及研究意义是什么?

答:天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物化学成分的一门学科,研究对象是各类天然药物的化学成分(主要是生物活性或药效成分);内容包括研究对象的结构特点,物理化学性质,提取分离方法,结构鉴定及其生物合成途径等类容;研究的意义:为发现,改造,利用天然药物资源,创造新药及临床应用提供科学依据,为人类的保健事业做出更大贡献。

2、基本概念和名词解释:

⑴ 天然药物化学,天然药物,活性成分;

天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科.

天然药物:它是药物的一个重要组成部分,是人类在自然界中发现的并且可供药用的来源于动物 、 植物 、微生物、矿物 和基本不改变其药理化学属性的加工品,并以植物药为主,品种繁多。包括中药,民间药和民族药.

活性成分: 它是经过不同程度药效实验或生物活性实验,包括体外(in vitro)和体内(in vivo)实验,证明对机体具有一定药理火星的成分.

⑵ 相似相溶原则,亲水性有机溶剂,亲脂性有机溶剂;

相似相溶原则:指物质容易溶解在与其化学结构相似的溶剂中的规则,同类分子或官能团相似彼此互溶.

亲水性有机溶剂:亲水性有机溶剂指该有机溶剂能与水按任何比例混溶.这是因为它含有较多亲水集团,如-OH,-COOH,-NH2等等,极性大,使得他宜溶于水.常见的有丙酮,乙醇,甲醇.

亲脂性有机溶剂:一般是与水不能混溶的有机溶剂,因为它极性基团较少,极性小.具有疏水性和亲脂性. ⑶ 分配色谱、吸附色谱、滤过色谱、离子色谱;

分配色谱:根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离的色谱法.分配色谱利用固定相与流动相之间对待分离组分溶解度的差异来实现分离。分配色谱的固定相一般为液相的溶剂,依靠图布、键合、吸附等手段分布于色谱柱或者担体表面。分配色谱过程本质上是组分分子在固定想和流动相之间不断达到溶解平衡的过程。

吸附色谱:根据物质的吸附性差别进行分离.吸附色谱利用固定相吸附中心对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离,吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程

滤过色谱:根据物质分子大小差别进行分离.原理比较特殊,类似于分子筛。待分离组分在进入凝胶色谱后,会依据分子量的不同,进入或者不进入固定相凝胶的孔隙中,不能进入凝胶孔隙的分子会很快随流动相洗脱,而能够进入凝胶孔隙的分子则需要更长时间的冲洗才能够流出固定相,从而实现了根据分子量差异对各组分的分离。调整固定相使用的凝胶的交联度可以调整凝胶孔隙的大小;改变流动相的溶剂组成会改变固定相凝胶的溶涨状态,进而改变孔隙的大小,获得不同的分离效果。

离子色谱:根据物质的解离程度的不同进行分离.离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂,树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心,待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换,形成离子交换平衡,从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心,并随着流动相的运动而运动,最终实现分离。

⑷ 正相分配色谱,反相分配色谱,加压液相色谱,高效液相色谱,液滴逆流色谱,高速逆流色谱;

正相分配色谱:是液-液分配色柱色谱法的一种,通常用来分离极性或中等极性物质,如生物碱,苷类,糖,有机酸等化合物.固相(用水,缓冲溶液等)极性大于流动相(三氯甲烷,乙酸乙酯丁醇等),极性小组份先流出,极端大组份后流出.

反相分配色谱是液-液分配色柱色谱法的一种,通常用来分离(脂溶性)小极性物质,如高级脂肪酸,油脂,游离甾体等化合物.固相(可用石蜡油)极性小于流动相(用水或甲醇),极性大组份先流出,极性小组份后流出. 高效液相色谱:(HPLC)是目前应用最多的色谱分析方法.它使用粒径更细的固定相填充色谱柱,提高色谱柱的塔板数,以高压驱动流动相,使得经典液相色谱需要数日乃至数月完成的分离工作得以在几个小时甚至几十分钟内完成。

液滴逆流色谱: (DCCC)装臵可使流动相呈上升或下降,通过固定相的液柱,实现物质的逆流色谱分离.分配用的两相溶剂不必振荡,故不易乳化或产生泡沫,特别适用于皂苷类的分离.

高速逆流色谱:(HSCCC)与DCCC的原理类似,该装臵依靠聚四氟乙烯(PTFE)蛇形管的方向性及特定的高速行星式旋转产生的离心力场作用,使载体支持的固定相稳定的保留在蛇形管内,并使流动相单向,低速通过固定相,实现连续逆流萃取分离物质的目的.

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⑸ 红外光谱,紫外光谱,核磁共振,质谱;H-NMR,C-NMR,2D-NMR;EI-MS,FAB-MS,ESI-MS。

红外光谱利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸收,形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱,据此可以对分子进行结构分析和鉴定。

紫外光谱许多有机分子中的价电子跃迁,须吸收波长在200~1000 nm范围内的光,恰好落在紫外-可见光区域。因此,紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的,也可以称它为电子光谱。以此准确测定有机化合物的分子结构.

核磁共振 具有磁距的原子核在高强度磁场作用下,可吸收适宜频率的电磁辐射,由低能态跃迁到高能态的现象。如1H、3H、13C、15N、19F、31P等原子核,都具有非零自旋而有磁距,能显示此现象。由核磁共振提供的信息,可以分析各种有机和无机物的分子结构。

质谱 (又叫质谱法)是一种与光谱并列的谱学方法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息,将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、

质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 1

H-NMR nuclear Magnetic Resonance 是侦测质子是一种以高强度磁场激发原子核,待原子核由高能阶状态回落到低能阶状态时,收集释放出来的能量,用傅立叶转换方程式换算求得物质特徵图谱的一种判别分子结构

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的技术.H-NMR 是侦测质子.质子的浓度比较高,所以比较快速可以获得图谱. 1311313

C-NMR 原理同上H-NMR,但它是侦测目标是碳的同位素C.自然存在C浓度很低,所以需要让装样品的tube

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在probe中扫描很久才能累出足够强度的图谱供判读C-NMR 可以获得如高分子或单体碳链较长分子的

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特徵图谱,有些会比H-NMR更具判读价值.

2D-NMR 二维核磁共振,其产生二维化学位移相关谱,比一维共振更容易分辨信号,便于识别信号之间的偶合关系和连接顺序,获得良好的效果.

EI-MS(electron-impact ionization ,EI) (mass spectra,MS)一般MS测定采用电子轰击法,故称电子轰击质谱

FAB-MS (fast atom bombardment,FAB)快速原子轰击电离质谱. ESI-MS(electron spray ionization , ESI),电喷雾电离.

3、写出下列各种色谱的分离原理:正相分配色谱,反相分配色谱,硅胶色谱,聚酰胺色谱,凝胶滤过色谱,

离子交换色谱。参看名词解释(3),(4)

4、中药有效成分的提取方法有哪些?其中最常用的方法是什么?从具体操作上大致与可分为哪几种方法? 答:中药有效成分的提取方法有:⑴ 溶剂提取法;⑵ 水蒸气蒸馏法;⑶ 升华法;⑷ 超临界流体萃取

法;⑸ 组织破碎提取法;⑹ 压榨法;⑺ 超声提取法;⑻ 微波提取法等。其中溶剂提取法最为常用。

5、对天然药物化学进行研究过程中常用的有机溶剂有哪些?其极性大小顺序如何?什么溶剂沸点特别低而

需隔绝明火?什么溶剂毒性特别大?什么溶剂密度大于1?哪些是亲脂性溶剂?哪些是亲水性溶剂? 答:中药有效成分的分离精制方法有:⑴ 溶剂法;⑵ 沉淀法; ⑶ 分馏法;⑷ 膜分离法;⑸ 升华法;⑹ 结晶法;⑺ 色谱法。最常用的方法是溶剂法和色谱法。

6、根据物质在两相溶剂中的分配比的不同进行分离的方法有哪些?各有什么特点?

答:溶剂种类及其极性大小顺序,以及属于亲脂性溶剂和亲水性溶解请见课件或教材教材相关内容。沸点特 别低而需隔绝明火的溶剂:乙醚,石油醚。毒性特别大的溶剂:苯,氯仿,甲醇。密度大于1(比水重)的溶剂是三氯甲烷(氯仿)和二氯甲烷。

7、天然药物化学成分结构鉴定时常见有哪几种波谱技术?特有什么特点?

答:各波谱技术名称和特点:⑴ 红外光谱:主要用于检查功能基;⑵ 紫外光谱:主要用于检查共轭体系或不饱和体系大小;⑶ 核磁共振光谱:主要用来提供分子中有关氢及碳原子的类型、数目、互相连接方式、周围化学环境,以及构型、构象的结构信息等;⑷ 质谱:主要用于检测和确证化合物分子量及主要结构碎片。

选作:

1、基本概念和名词解释:

⑴ 浸渍法,渗漉法,煎煮法,回流法,超临界流体萃取法,超声提取法,微波提取法;水蒸气蒸馏法。 ⑵ 极性吸附剂,非极性吸附剂,聚酰胺,大孔树脂,阳离子交换树脂,阴离子交换树脂;Sephadex LH-20;超滤膜;

2、中药有效成分的分离精制方法有哪些?最常用的方法是什么? 3、判断一个被分离得到的化合物的纯度,可选用哪些方法? 4、简答有关涡流色谱的含义、原理和技术优缺点。

5.、简答离子对色谱的的分离原理及其在高效液相色谱中的应用。 6、比较分析下列化合物的Rf值大小顺序,并说明理由。

(1)吸附剂:Ⅲ级中性氧化铝(小于160号筛孔) (2)展开剂:氯仿—甲醇(99∶1) (3)显色剂:Kedde试剂。

Rf值大→小顺序: 黄夹次苷丁 > 黄夹次苷丙 > 黄夹次苷甲 > 黄夹次苷乙 > 单乙酰黄夹次苷乙

OOROH

名称 R R1 黄夹次苷甲 CHO H 黄夹次苷乙 CH3 H 黄夹次苷丙 CH2OH H 黄夹次苷丁 COOH H 单乙酰黄夹次苷乙 CH3 COCH3

OR1OOCH3OHOCH3

第二章 糖和苷类化合物

一、填空题 必做:

1、糖的绝对构型,在哈沃斯(Haworth)式中,只要看六碳吡喃糖的C5(五碳呋喃糖的C4)上取代基的取向,向上的为( D )型,向下的为( L)型。糖的相对构型是指端基碳原子C1羟基与六碳糖C5(五碳糖C4)取代基的相对关系,当C1羟基与六碳糖C5(五碳糖C4)上取代基在环的(同侧)为β构型,在环的(异侧)为α构型。

2、苷类又称为( 配糖体),是(糖或糖的衍生物)与另一非糖物质通过( 糖的端基碳原子)连接而成的一类化合物。苷中的非糖部分称为( 苷元 )或(配基)。按苷键原子分类,常将苷类分为(N-苷)、(O-苷)、(S-苷)和(C-苷)等。

3、苷类的溶解性与苷元和糖的结构均有关系。一般而言,苷元是(亲脂性)物质而糖是(亲水性)物质,所以苷类分子的极性、亲水性随糖基数目的增加而( 增大)。 4、苷类常用的水解方法有(酸水解)、(碱水解)、(酶水解)和(Smith水解)等。对于某些在酸性条件下苷元结构不太稳定的苷类可选用(两相酸水解)、(酶水解)和Smith降解法等方法水解。 5、麦芽糖酶只能使(α-葡萄糖苷)水解;苦杏仁酶主要水解(β-葡萄糖苷)。

选作:

1、糠醛形成反应是指具有糖类结构的成分在( 强酸)作用下脱水生产具有呋喃环结构的糠醛衍生物的一系列反应;糠醛衍生物则可以和许多( 芳胺 )、( 酚类)以及具有活性次甲基基团 的化合物(缩合)生成有色化合物。据此原理配制而成的Molish试剂就是有( 浓硫酸)和(α-萘酚)组成,通常可以用来检查(糖类)和(苷类)成分,其阳性反应的结果现象为(两液交界面出现紫红色环)。 2、由于一般的苷键属缩醛结构,对烯碱较稳定,不易被碱催化水解。但(酯苷)、(酚苷)、(烯醇苷)和(β位有吸电子基团)的苷类易为碱催化水解。

3、苷类成分和水解苷的酶往往(共存)于同一生物体内。

4、用质谱法测定苷类成分的分子量可以选用( ESI-MS(或FAB-MS,或HR-MS等))等,而不能选用(EI—MS)等。

5、多糖根据其单糖的组成一般可分为( 均多糖 )和(杂物多糖)。存在于植物中的多糖大多具有(抗衰老)或(增强免疫力)等生物活性,其种类可分为(淀粉 )、(纤维素)、(果聚糖)、(半纤维素)、(树胶)、(黏液质)等。动物多糖则主要分为(糖原 )、( 甲壳素)、(肝素)、(硫酸软骨素)和(透明质酸)等。 二、简答题 必做:

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