駱航

摘 要：天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)特征和分類(lèi)是天然藥物化學(xué)課程教學(xué)中的重要內(nèi)容之一。天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)類(lèi)型繁多，掌握不易。通過(guò)探索結(jié)構(gòu)教學(xué)方法，把復(fù)雜和呆板的內(nèi)容簡(jiǎn)單化、趣味化，同時(shí)讓結(jié)構(gòu)和分類(lèi)的學(xué)習(xí)變得充滿奧妙和樂(lè)趣。

關(guān)鍵詞：天然藥物化學(xué)；結(jié)構(gòu)識(shí)別；教學(xué)方法

天然藥物化學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要包括各類(lèi)天然藥物的化學(xué)成分（主要是生理活性成分或藥效成分）的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、理化性質(zhì)、提取分離方法、主要類(lèi)型化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)鑒定和生物合成途徑等。天然藥物之所以能防治疾病，其物質(zhì)基礎(chǔ)就在于天然藥物所含有的化學(xué)成分即有效成分。其中，化合物的結(jié)構(gòu)起著主導(dǎo)作用。根據(jù)結(jié)構(gòu)決定化合物的理化性質(zhì)，而理化性質(zhì)又決定化合物的提取分離方法，提取分離的結(jié)果又需要闡明其化學(xué)結(jié)構(gòu)，從這一關(guān)系來(lái)看，對(duì)有效成分結(jié)構(gòu)特征的掌握是本課程的一項(xiàng)基本要求。因此，如何搞好天然藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)和分類(lèi)的教學(xué)也成為一項(xiàng)重要的教學(xué)研究?jī)?nèi)容。

一、掌握結(jié)構(gòu)識(shí)別的一般思路和分類(lèi)規(guī)律

天然藥物成分的一級(jí)結(jié)構(gòu)一般以基本母核分類(lèi)，二級(jí)結(jié)構(gòu)一般以取代基而分類(lèi)。講解結(jié)構(gòu)分類(lèi)時(shí)，務(wù)必先交代清楚分類(lèi)依據(jù)，再講具體類(lèi)型，以此最大限度地避免學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生混淆。

1.明確化合物定義

天然藥物化學(xué)成分按照其結(jié)構(gòu)類(lèi)型的不同分為糖及其苷、苯丙素類(lèi)、醌類(lèi)、黃酮類(lèi)、萜類(lèi)和揮發(fā)油、三萜及其苷類(lèi)、甾體及其苷類(lèi)、生物堿等八大類(lèi)，除萜類(lèi)化合物是直接根據(jù)生源途徑定義的外，大多數(shù)天然藥物化學(xué)成分根據(jù)其母核結(jié)構(gòu)來(lái)定義，如香豆素的苯駢α-吡喃酮結(jié)構(gòu)，黃酮的2-苯基色原酮，醌類(lèi)化合物的醌式結(jié)構(gòu)，甾體化合物的環(huán)戊烷駢多氫菲。所以，掌握每一類(lèi)化合物的定義對(duì)識(shí)別天然藥物化學(xué)成分的類(lèi)型有重要意義。

2.注意分類(lèi)依據(jù)的不同

如烏頭堿、紫杉醇即屬于生物堿又屬于萜類(lèi)，這種情況在其他某些類(lèi)型的化合物中與萜類(lèi)有交叉的現(xiàn)象。再如三萜、甾體皂苷、強(qiáng)心苷三類(lèi)化合物，有些教材將其分入皂苷類(lèi)和強(qiáng)心苷類(lèi)兩章中，而亦有將其分入三萜及其苷、甾體及其苷兩章中的。這就是分類(lèi)依據(jù)不同造成的差異，甾體皂苷從理化性質(zhì)上其水溶液與三萜皂苷有相似的起泡性，因此都屬于皂苷類(lèi)。

3.二級(jí)結(jié)構(gòu)掌握分類(lèi)規(guī)律，化繁為簡(jiǎn)

以黃酮為例，黃酮的二級(jí)結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為14小類(lèi)，各種黃酮二級(jí)結(jié)構(gòu)的區(qū)別就在于吡喃酮環(huán)的變化：B環(huán)苯基取代位置在2 位或3 位上為黃酮或異黃酮；吡喃酮環(huán)若開(kāi)環(huán)則為查耳酮；變成5元環(huán)則為橙酮；吡喃酮環(huán)的2，3 雙鍵變單鍵則為二氫類(lèi)的黃酮；吡喃酮環(huán)3位有羥基的為黃酮醇，4位羰基消失的是黃烷或花色素?？此茝?fù)雜的黃酮二級(jí)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，只要弄清了它們的分類(lèi)依據(jù)，問(wèn)題就變得簡(jiǎn)單了。

二、具體方法及應(yīng)用

1.骨架特征識(shí)別法

不同的天然藥物化學(xué)成分在植物體內(nèi)具有共同的前體物質(zhì)，經(jīng)由不同的生源途徑合成而來(lái)，因而同一類(lèi)型化合物往往具有共同的骨架結(jié)構(gòu)。骨架特征的識(shí)別對(duì)判斷化合物結(jié)構(gòu)類(lèi)型非常有用，筆者總結(jié)了基本化合物的類(lèi)型，并編寫(xiě)了識(shí)別歌訣：結(jié)構(gòu)先看糖苷環(huán)，看糖區(qū)分糖、苷元 ；看環(huán)辨別氮、氧、碳；氮雜環(huán)，生物堿；氧雜環(huán)：鄰香對(duì)黃C63；碳環(huán)四大類(lèi)：醌丙菲萜隨；環(huán)下三甲甾萜辨，同有多氫菲骨架；萜類(lèi)骨架無(wú)特征，C5H8是通式。

2.排除判斷法

天然藥物化學(xué)成分中只有生物堿含氮原子，因此判斷生物堿類(lèi)化合物最簡(jiǎn)單的方法，就是看是否含氮；如果某個(gè)化合物，結(jié)構(gòu)中不含氮，那么可以肯定此化合物不是生物堿。因此當(dāng)一個(gè)化合物較難劃歸結(jié)構(gòu)類(lèi)型時(shí)，不妨使用排除法，通過(guò)骨架特征一一排除后，剩下的一般就是萜類(lèi)化合物了。

3.數(shù)碳法

同有多氫菲結(jié)構(gòu)的幾類(lèi)多環(huán)苷類(lèi)化合物，如三萜皂苷、甾體皂苷、強(qiáng)心苷，有學(xué)生反映容易弄混，這幾類(lèi)的辨別不妨數(shù)一下苷元部分的原子。三萜皂苷的苷元屬于萜類(lèi)化合物，當(dāng)然是30個(gè)碳原子，甾體皂苷的苷元為27個(gè)碳原子，甲型強(qiáng)心苷23個(gè)碳，乙型強(qiáng)心苷24個(gè)碳。此方法對(duì)于萜類(lèi)化合的二級(jí)結(jié)構(gòu)判斷同樣適用。

4.形象記憶法

將抽象的化學(xué)結(jié)構(gòu)與漢字形象相結(jié)合，可以使學(xué)生對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的記憶變得容易和生動(dòng)。如甾體化合物的“甾”字就是一個(gè)象形文字，很形象地表現(xiàn)了這類(lèi)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。甾體結(jié)構(gòu)講述時(shí)不妨先對(duì)學(xué)生提問(wèn)：甾體基本結(jié)構(gòu)特征是什么？ 結(jié)構(gòu)中有幾環(huán)幾側(cè)鏈？ 然后教師對(duì)“甾” 字形進(jìn)行“說(shuō)文解字”“甾”上下結(jié)構(gòu)，下為田，分四塊，即含4個(gè)稠環(huán)（環(huán)戊烷駢多氫菲）。上為“巛”像田里長(zhǎng)出的三株植物，結(jié)構(gòu)上寓意甾體上連有3個(gè)支鏈取代（10、13位各有1個(gè)角甲基，17位有側(cè)鏈）。再由“甾” 字字形，編出順口溜：四環(huán)三側(cè)鏈，多氫菲駢環(huán)戊烷；山窩窩里兩根蔥，高山頂上一棵松；10、13，加17，步步登高去山峰。

5.口訣記憶法

口訣突出的特點(diǎn)：可將雜亂無(wú)章的知識(shí)，通過(guò)字、詞、數(shù)、字母等少量文字，概括出大量?jī)?nèi)容，進(jìn)行組合編串，使之韻律化和意義化，應(yīng)用時(shí)再經(jīng)過(guò)聯(lián)想、展開(kāi)，使知識(shí)再現(xiàn)。實(shí)踐證明，在天然藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)的識(shí)別和分類(lèi)中，口訣是一種行之有效的教學(xué)方法。下面僅舉幾例，供大家參考。

（1）生物堿的分類(lèi)口訣

“氮雜環(huán)類(lèi)生物堿，吡莨喹哚有機(jī)胺”。生物堿一般為含氮雜環(huán)類(lèi)化合物，其二級(jí)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型主要包括：吡啶類(lèi)、莨菪烷類(lèi)、 異喹啉類(lèi)、吲哚類(lèi)，及有機(jī)胺類(lèi)等。

（2）甾體類(lèi)化合物的類(lèi)型及區(qū)別口訣

強(qiáng)心苷：四環(huán)三側(cè)鏈， 17 內(nèi)酯環(huán)； 甲型 5元 乙 6元。甾體皂苷： 四環(huán)三側(cè)鏈， 17 變螺環(huán)；異螺25平伏D，螺甾烷醇L 站。甾體類(lèi)化合物包括強(qiáng)心苷和甾體皂苷。結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)都具有四個(gè)環(huán)和三側(cè)鏈的取代。兩者區(qū)別在17位取代類(lèi)型的不同，強(qiáng)心苷17 位取代基為內(nèi)酯環(huán)，其中五元內(nèi)酯環(huán)的為甲型強(qiáng)心苷，六元內(nèi)酯環(huán)的為乙型強(qiáng)心苷。而甾體皂苷的17 位接的是螺環(huán)，二級(jí)結(jié)構(gòu)看25位取代基的構(gòu)型，直立鍵（L型）為螺烷醇型，平伏鍵（D型）為異螺烷醇型。

（3）三萜及其苷的區(qū)別口訣

四環(huán)三萜：“側(cè)鏈同甾羊毛脂，碳8取代達(dá)瑪烷”。五環(huán)三萜：“偕二齊墩鄰烏蘇，五元羽扇有天線”。四環(huán)三萜中10、13、17有側(cè)鏈取代的為羊毛脂烷，而13的甲基移位到8位上時(shí)為達(dá)瑪烷型。五環(huán)三萜中20位有偕二甲基的是齊墩果烷型，29和30有鄰二甲基的是烏蘇烷型，羽扇豆烷型E環(huán)是五元環(huán)19位有一異丙基，就好像插了一根天線。

（4）環(huán)烯醚萜特征的概括口訣

“五六1 、4、 8， 1位羥基掛；環(huán)烯醚萜樣樣有，找啥就有啥；7、8容易斷，裂環(huán)開(kāi)了花；裂環(huán)內(nèi)酯多，另有4 去甲”。指環(huán)烯醚萜由五元環(huán)和六元環(huán)駢合而成，其中1 、4、 8有取代基，1位常為羥基取代。第二句話形容環(huán)烯醚萜結(jié)構(gòu)包含了環(huán)狀結(jié)構(gòu)、雙鍵、醚氧原子等。第三句說(shuō)7、8位碳碳鍵容易斷裂，開(kāi)裂后叫裂環(huán)環(huán)烯醚萜。最后一句說(shuō)的是環(huán)烯醚萜的其他一些類(lèi)型，如開(kāi)裂后7位與4位常縮合成內(nèi)酯，4 位的甲基也可降解脫掉。

好的教學(xué)方法總在實(shí)踐中摸索和總結(jié)出來(lái)。不同方法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用也因人而異，上述方法只是筆者在教學(xué)實(shí)踐中的一些總結(jié)，具體適用與否，還需廣大師生親自實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳立軍.天然藥物化學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008.

[2]趙素容，霍強(qiáng).天然藥物化學(xué)中化學(xué)結(jié)構(gòu)教學(xué)的探討[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)， 2010， 7（11）：101-102.