什么天然产物提取物

    天然产物是指动物、植物提取物(简称植提)或昆虫、海洋生物和微生物体内的组成成分或其代谢产物以及人和动物体内许许多多内源性的化学成分统称。来源于植物界的有效成分主要有黄酮类、生物碱类、多糖类、挥发油类、醌类、萜类、木脂素类、香豆素类、皂苷类、强心苷类、酚酸类及氨基酸与酶等。现将主要成分简介如下:

  •  黄酮类化合物

    黄酮类化合物(flavonoids),又称生物类黄酮(bioflavonoids),广泛分布于植物界中,是一大类重要的天然化合物。黄酮类化合物大多具有颜色,其不同的颜色为天然色素家族添加了更多的色彩。黄酮类化合物在植物体内大部分与糖结合成苷,一部分以游离形式存在。在高等植物体中常以游离态或与糖成苷的形式存在,在花、叶、果实等组织中多为苷类,而在木质部组织中则多为游离的苷元。黄酮类化合物具有色酮环与苯环为基本结构的一类化合物的总称,是多酚类化合物中最大的一个亚类。其基本骨架具有C6-C3-C6的特点,即由两个芳香环AB,通过中央三碳链相互连结而成的一系列化合物。黄酮类化合物可以分为10多个类别,黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、二氢黄酮醇类、异黄酮类、二氢异黄酮类、查耳酮、二氢查耳酮类、橙酮类及花色素类等。截止到2000年,黄酮类化合物总数已达到8000个,并以黄酮醇类最为常见,约占总数的三分之一,其次为黄酮类,占总数的四分之一以上。黄酮类化合物的溶解度因结构及存在状态不同而有很大差异。黄酮苷一般易溶于热水、甲醇、乙醇、吡啶、乙酸乙酯与稀碱液,难溶于冷水及苯、乙醚、氯仿中。一般游离苷元难溶或不溶于水,较易溶于有机溶剂(在乙酸乙酯中溶解度较大)与稀碱液。

  •  生物碱

    生物碱类(Alkaloids)大多存在于植物中,故又称为植物碱,是一类含氮的有机碱性化合物,有复杂的环状结构,氮素多包含在环内,分子中大多含有含氮杂环,如吡啶、吲哚、喹啉、嘌呤等,也有少数是胺类化合物。它们在植物中常与有机酸结合成盐而存在,还有少数以糖苷、有机酸酯和酰胺的形式存在。以未成盐碱(游离生物碱)形式存在的亲脂,以生物碱盐形式存在的亲水。能较好的溶解在氯仿、苯、乙醚、乙醇中,其显著的碱性,决定了它可以与各种酸(无机酸、有机酸)成盐。按照生物碱的基本结构,已可分为60类左右。主要类型:有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、吡咯烷类(古豆碱、千里光碱、野百合碱)、吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)、异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)、吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)、莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)、咪唑类(毛果芸香碱)、喹唑酮类(常山碱)、嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、二萜类(乌头碱、飞燕草碱)、其它类(加兰他敏、雷公藤碱)。含生物碱的中草药很多,如三尖杉、麻黄、黄连、乌头、延胡索、粉防已、颠茄、洋金花、萝芙木、贝母、槟榔、百部等,分布于100多科中,以双子叶植物最多,其次为单子叶植物,生物碱含量一般都较低,大多少于1%。目前已发现生物碱约6000种,并且仍以每年约100种的速度递增着。

  •  多糖类

    多糖(Polysaccharide)又称多聚糖(Polysaccharides),由单糖通过苷键连接而成,是聚合度大于10的极性复杂大分子,基本结构单元是葡聚糖,其分子量一般为数万甚至达数百万。广泛分布于动物、植物及微生物中,作为来自高等动植物细胞膜和微生物细胞壁的天然高分子化合物,是构成生命活动的4大基本物质之一。目前已发现的活性多糖有几百种,按其来源不同,可分为真菌多糖、高等植物多糖、藻类地衣多糖、动物多糖、细菌多糖5大类。

    植物多糖结构组成非常复杂,不同种的植物多糖的分子构成及分子量各不相同,植物的不同部位,因功能不同,多糖的种类和功能各不相同,生物活性也不同。多糖的结构与蛋白质一样也具有一、二、三、四级结构,植物多糖是由许多相同或不同的单糖以α一或β一糖苷键所组成的化合物,不同种的植物多糖的分子构成及分子量各不相同。淀粉、纤维素等多糖,大多为无定形化合物,无甜味和还原性,难溶于水;除淀粉、纤维素、果胶以外的具有生物活性的多聚糖,是一般,易溶于水,不溶于乙醇。

  •  挥发油类

    挥发油(Volatile oils)又称精油(Essential oils),是一类在常温下能挥发的、可随水蒸气蒸馏的、与水不相混的油状液体的总称。大多数挥发油具有芳香气味,在水中的溶解度很小,但能使水具有挥发油的特殊气味和生物活性,挥发油常存于植物组织表皮的腺毛、油室、油细胞或油管中,大多数成油滴状态存在。有时挥发油与树脂共存于树脂道内(如松茎),少数以甙的形式存在(如冬绿甙、其水解后的产物水杨酸甲酯为冬绿油的主成分)。

    挥发油在植物体内的分布有多种多样。有的全株植物都含有(荆芥、紫苏);有的则在根(当归)、根茎(姜)、花(丁香)、果(柑橘)、种子(豆蔻)等部分器官中含量较多。挥发油为多种类型成分的混合物,一种挥发油往往含有几十种到一、二百种成分,其中以某种或数种成分占较大的分量。其基本组成为脂肪族、芳香族和萜类化合物。挥发油中存在的萜类主要是单萜和倍半萜,通常它们含量较高,但无香气,不是挥发油的芳香成分。挥发油易溶于醚、氯仿、石油醚、二硫化碳和脂肪油等有机溶剂中,能完全溶于无水乙醇。

  •  醌类

    醌类化合物(Quinonoids)是植物中一类具有醌式结构的有色物质,在植物界分布较广泛,高等植物中大约有50多个科100余属的植物中含有醌类,集中分布于蓼科、茜草科、豆科、鼠李科、百合科、紫葳科等植物中。天然药物如大黄、虎杖、何首乌、决明子、丹参、番泻叶、芦荟、紫草中的有效成分都是醌类化合物。醌类化合物多数存在于植物的根、皮、叶及心材中,也有存在于茎、种子和果实中。

    醌类化合物包括醌类或容易转化为具有醌类性质的化合物,以及在生物合成方面与醌类有密切联系的化合物,醌类化合物基本上具有αβ-不饱和酮的结构,当其分子中连有OHOCH3等助色团时,多显示黄、红、紫等颜色。主要分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型,在中药中以蒽醌及其衍生物尤为重要。游离的醌类多具升华性,小分子的苯醌类及苯酮类具有挥发性,能随水蒸汽蒸馏,可因此进行提取、精制。游离醌类极性较小,一般溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂,不溶或难溶于水;与糖结合成苷后极性显著增大,易溶于甲醇、乙醇中,溶于热水,但在冷水中溶解度较小,几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等极性较小的有机溶剂中。

  •  萜类

    萜类化合物(Terpenoid)指具有(C5H8n通式以及其含氧和不同饱和程度的衍生物,可以看成是由异戊二烯或异戊烷以各种方式连结而成的一类天然化合物。在自然界中广泛存在,包括高等植物、真菌、微生物、昆虫以及海洋生物,均有萜类成分存在。萜类化合物多数具有不饱和键,其烯烃类常称为萜烯,开链萜烯的分子组成符合通式(C5H8n,随着分子中碳环数目的增加,其氢原子数的比例相应减少。萜类化合物除以萜烃的形式存在外,多数是以各种含氧衍生物,如醇、醛、酮、羧酸、酯类以及苷等的形式存在于自然界,也有少数是以含氧、硫的衍生物存在。一般根据其构成分子碳架的异戊二烯数目和碳环数目进行分类,有半萜、单萜、倍半萜,再根据各萜类化合物中碳环的有无和数目多少分,有开链萜(或无环萜)、单环萜、双环萜(以此类推)等。萜类化合物在植物界分布很广泛,最为丰富多样的还是种子植物,尤其是被子植物。它们经常与树脂、树胶并生,似乎与生物碱相排斥。

  •  木脂素类

    木脂素(lignan)又称木脂体,由两分子苯丙素衍生物(C6-C3)聚合而成,单体主要是肉桂酸和苯甲酸及其羟甲基衍生物。是一类植物小分子量次生代谢物,在体内大多呈游离状态,也有与糖结合成甙存在于植物的树脂状物质中。木脂素常见于夹竹桃科、爵床科、马兜铃科植物中,广泛分布于植物的根、根状茎、茎、叶、花、果实、种子以及木质部和树脂等部位。因为从木质部和树脂中发现较早,并且分布较多,故而得名木脂素。木脂素类化合物可分为两大类,即木脂素和新木脂素。木脂素类是指C6-C3单位通过边链的β位碳连接而成的化合物,常见的有芳基萘、二苄基丁内酯、四氢呋喃、二苄基丁烷和联苯环辛烯等类型。C6-C3单位不通过边链β位碳连接形成的聚合体被归为新木脂素。

    木脂素多数为无色或白色结晶(新木脂素除外),多数无挥发性,少数能升华,如去甲二氢愈创酸。游离木脂素偏亲脂性,难溶于水,能溶于苯、氯仿、乙醚、乙醇等。与糖结合成苷者水溶性增大,并易被酶或酸水解。木脂素分子结构中常含醇羟基、酚羟基、甲氧基、亚甲二氧基及内脂环等官能团,具有这些官能团所具有的化学性质。具有酚羟基的木脂素还可溶于碱性水溶液中。

  •  香豆素类

    香豆素类化合物(Coumarins)是邻羟基桂皮酸的内酯,具有芳香气味,广泛分布于高等植物中,尤其以芸香科和伞形科为多,少数发现于动物和微生物中。在植物体内,它们往往以游离状态或与糖结合成苷的形式存在。香豆素的母核为苯骈α-吡喃酮。该类化合物的母核结构有简单香豆素类、呋喃香豆素类、吡喃香豆素类三种类型,是生药中的一类重要的活性成分,主要分布在伞形科、豆科、菊科、芸香科、茄科、瑞香科、兰科等植物中。

    游离的香豆素多数有较好的结晶,且大多有香味。香豆素中分子量小的有挥发性,能随水蒸汽蒸馏,并能升华。香豆素苷多数无香味和挥发性,也不能升华。游离的香豆素能溶于沸水,难溶于冷水,易溶于甲醇、乙醇、叙情和乙醚;香豆素苷类能溶于水、甲醇和乙醇,而难溶于乙醇等极性小的有机溶剂。

  •  皂苷类

    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。是由甾体皂苷元或三萜皂苷元与糖或糖醛酸缩合而成的苷类化合物。广泛存在于植物界,在单子叶植物和双子叶植物中均有分布,尤以薯蓣科、玄参科、百合科、五加科、豆科、远志科、桔梗科、石竹科等植物中分布最普遍,含量也较高,例如薯蓣、人参、柴胡、甘草、知母、桔梗等都含有皂苷。此外在海洋生物如海参、海星和动物中亦有发现。按皂苷配基的结构分为两类:甾族皂苷,多存在于百合科和薯蓣科植物中;三萜皂苷,多存在于五加科和伞形科等植物中。根据水解后生成皂苷元的结构,皂苷可分为三萜皂苷与甾体皂苷两大类。

    皂苷大多为白色或乳白色的无定形粉末,味苦而辛辣,具吸湿性,能刺激粘膜而引起喷嚏,无明显的熔点。可溶于水,易溶于热水、热甲醇、热乙醇,不溶于乙醚、苯等极性小的有机溶剂。皂苷易溶于水饱和的丁醇或戊醇,因此常从水溶液中用丁醇或戊醇提取,借以与糖、蛋白质等亲水性成分分开。皂苷经酶或酸水解生成皂苷元为结晶状物质,可溶于丙酮、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂。

  •  强心苷类

    强心苷类(Cardiac glycosides)是指天然界存在的一类对心脏有显著生理活性的甾体苷类,可用于治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾患,由强心苷元及糖缩合而成,其苷元是甾体衍生物,所连接的糖有多种类型。强心苷的基本结构是由甾醇母核和连在C17位上的不饱和共轭内酯环构成苷元部分,然后通过甾醇母核C3位上的羟基和糖缩而合成。根据苷元部分C17位上连接的不饱和内酯环的类型分为甲型和乙型两类。甲型,是目前临床应用的强心苷及植物体中发现的绝大多数强心苷都是属于这一类型,如洋地黄、毛花洋黄、毒毛旋花、羊角拗、黄花夹竹桃、夹竹桃、福寿草、侧金盏花、北五加皮、铃兰、万年青等所含的强心苷。

    强心苷类成分多为无色结晶或无定形粉末,味苦,对黏膜有刺激性。可溶于水、丙酮及醇类等极性溶剂,略溶于醋酸乙酯、含醇三氯甲烷(2:13:1),几乎不溶于醚、苯、石油醚等非极性溶剂。它们在极性溶剂中的溶解性,随分子中糖数目增加而增加。苷元难溶于极性溶剂而易溶于三氯甲烷、醋酸乙酯中。强心苷的苷键可被酸、酶水解,分子中具有酯键结构的还能被碱水解。

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