《天然产物化学》课程教学大纲

天然产物化学课程教学大纲课程编号：0235223 课程名称：天然产物化学总学时数：32实验或上机学时：0先修课及后续课：分析化学，有机化学，无机化学，生物仪器分析，生物制药工艺学一、 说明部分1. 课程性质 专业课，必修 2. 教学目的及意义天然产物化学是一门运用现代化科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科，其目的是探索安全高效的天然产物及衍生物的新化合物。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。为开发和创制新药奠定基础。 3. 教学内容及教学要求 教学内容包括：要求掌握各类天然产物的化学成分（主要是生理活性成分和药效成分）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。要求学生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。4. 教学重点、难点要求学生掌握的教学重点：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。难点：化学成分的生物合成和波谱解析。5. 教学方法和手段 教学过程中以课堂讲授、作业、撰写综述等作为主要教学方法和手段。其中，课堂讲授教学方法及手段主要包括：课堂教学中的观看相关影像资料，提问、回答和总结。6. 教材和主要参考书（作者、书名、出版社、出版日期等。）1 吴立军. 天然药物化学 北京：人民卫生出版社 2008（教材）2 徐任生. 天然产物化学 北京：科学出版社 20043 陆蕴如. 中药化学 北京：学苑出版社 19954 孙文基. 天然药物成分提取分离与制备北京：中国医药科技出版社 2006 7. 其他二、正文部分 第一章 总论一、 教学要求 了解天然产物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。天然药物化学的发展史及其与现代科学技术进步的关系。了解 ORD 谱的应用范围及八区律使用方法。熟悉天然药物化学的研究范围，课程的学习重点；各类化合物的生物合成途径。掌握有效成分与无效成分的概念。各类化合物化学成分简介。掌握 13C-NMR 谱特征及其解析方法。二、 教学内容 第一节 天然产物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。知识要点有效成分与无效成分的概念。天然药物化学的发展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。 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：醋酸 - 丙二酸途径（ AA-AM 途径）、甲戊二羟酸途径（ MVA 途径）、桂皮（ Cinnamic Acid Pathway ）及莽草酸途径（ Shikinmic Acid Pathway ）、氨基酸途径（ Amino Acid Pathway ）、复合途径等。第二节 天然产物化学成分的波谱解析知识要点13 C-NMR 的基本概念及常见的 13 C-NMR 谱的特征及解析方法，了解 13 C 核的化学位移范围及影响化学位移的因素。 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。三、 本章学时数 4 第二章 糖和苷类一、 教学要求 掌握苷键的裂解规律和影响因素。 了解苷结构特征、分类和鉴别方法；糖苷的苷化位移规律。二、 教学内容 第一节 糖和苷类的结构与性质知识要点常见的几种单糖的结构特征；氨基糖、去氧糖、糖醛酸的结构特点。 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，酰化反应、缩酮和缩醛反应，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。苷键的裂解。 碱催化水解酯苷和类酯苷键。酶催化水解的特点。 第二节 糖和苷类的波谱解析知识要点糖的核磁共振谱学特征：糖上的质子在 1 H-NMR 谱上出现的大致位置。糖上的碳原子信号在 13 C-NMR 上出现的大致位置。根据 J 值判断多数糖苷端基碳原子构型。醇苷、酚苷基酯苷的苷化位移规律。三、 本章学时数 4第三章 苯丙素类一、 教学要求 掌握香豆素类化合物的结构、性质、 1 H-NMR 特征。 熟悉木脂素类化合物分类和结构鉴定方法。 了解苯丙素类化合物提取分离方法。二、 教学内容 第一节香豆素类知识要点简单香豆素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和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、 C 3 -C 4 双键性质和加成、氧化及热解等反应。 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。 香豆素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）。 第二节 木脂素类： 知识要点木脂素的结构类型。其主要的构成单位：桂皮酸（偶为桂皮醛）、桂皮醇、丙烯苯及烯丙苯等四种。由前两单位构成 - 碳原子氧化型的新木脂素类，有后两单位构成 - 碳原子氧化型的木脂素类。 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。三、 本章学时数4第四章 醌类化合物一、 教学要求 了解蒽醌类化合物谱学特征。熟悉缓冲纸层析设备 PH 梯度萃取的原理和方法。掌握醌类化合物结构，影响酸性大小的规律和鉴别方法。二、 教学内容 第一节 醌类化合物知识要点醌类化合物的基本结构类型（如苯醌、萘酯、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。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、 Bormtrager 反应、醋酸镁反应等。 醌类化合物的提取分离方法。 醌类衍生物的波谱特征及结构测定。三、 本章学时数 4第五章 黄酮类化合物一、 教学要求 了解黄酮类化合物结构鉴定方法和谱学特征。熟悉酚酸类化合物提取分离方法的原理和应用。掌握黄酮类化合物结构分类，酸性判别及鉴别方法。二、 教学内容 第一节 黄酮类化合物的结构性质知识要点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。 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。 黄酮类化合物的提取分离原理。聚酰胺柱色谱分析法（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）。 第二节 黄酮类化合物的检识与结构测定技术。知识要点黄酮类化合物的谱学特征， UV 、 1 H-NMR 、 13 C-NMR 及 MS 规律及在结构测定中的重要意义。三、 本章学时数 6第六章 甾体及其苷类一、 教学要求 掌握甾体及其苷类的结构特征、分类依据。 熟悉甾体皂苷化合物的波谱特征，强心苷的鉴别方法。二、 教学内容 第一节 强心苷知识要点甾体类化合物的基本骨架类型及甾核的稠合方式。甲、乙两型强心苷类化合物的骨架特征。 强心苷的波谱特征，利用 UV 及 NMR 特征区别甲、乙型强心苷类。 第二节 甾体皂苷知识要点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 、 1H-NMR 及 13C-NMR 特征识别螺甾的 C 25 异构体；根据 MS、FD-MS、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。三、 本章学时数4 第七章 生物碱一、 教学要求 了解生物碱的结构鉴定方法。熟悉生物碱成盐过程特点。掌握生物碱碱性大小影响因素，生物碱的鉴别方法和离子交换色谱原理。二、 教学内容 第一节 生物碱的概念及其在植物界中分布规律知识要点生物碱生物合成的基本原理。 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、游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程及 C-N 键的裂解反应。 第二节 生物碱的分离与鉴定知识要点生物碱的提取分离方法原理。 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、分步沉淀或离子交换色谱进行分离的方法。 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所具有的重要（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。 生物碱的 NMR 特征因骨架类型不同所具有的较大差异。三、 本章学时数 6 三、教研室：生物技术 执笔人：徐 涛 系主任审核签名： - 6 -