天然藥物化學中結構識別和分類的教學初探

駱航

摘 要：天然藥物化學成分的結構特征和分類是天然藥物化學課程教學中的重要內容之一。天然藥物化學成分的結構類型繁多，掌握不易。通過探索結構教學方法，把復雜和呆板的內容簡單化、趣味化，同時讓結構和分類的學習變得充滿奧妙和樂趣。

關鍵詞：天然藥物化學；結構識別；教學方法

天然藥物化學的研究內容主要包括各類天然藥物的化學成分（主要是生理活性成分或藥效成分）的結構特點、理化性質、提取分離方法、主要類型化學成分的結構鑒定和生物合成途徑等。天然藥物之所以能防治疾病，其物質基礎就在于天然藥物所含有的化學成分即有效成分。其中，化合物的結構起著主導作用。根據結構決定化合物的理化性質，而理化性質又決定化合物的提取分離方法，提取分離的結果又需要闡明其化學結構，從這一關系來看，對有效成分結構特征的掌握是本課程的一項基本要求。因此，如何搞好天然藥物化學結構和分類的教學也成為一項重要的教學研究內容。

一、掌握結構識別的一般思路和分類規律

天然藥物成分的一級結構一般以基本母核分類，二級結構一般以取代基而分類。講解結構分類時，務必先交代清楚分類依據，再講具體類型，以此最大限度地避免學生對結構產生混淆。

1.明確化合物定義

天然藥物化學成分按照其結構類型的不同分為糖及其苷、苯丙素類、醌類、黃酮類、萜類和揮發油、三萜及其苷類、甾體及其苷類、生物堿等八大類，除萜類化合物是直接根據生源途徑定義的外，大多數天然藥物化學成分根據其母核結構來定義，如香豆素的苯駢α-吡喃酮結構，黃酮的2-苯基色原酮，醌類化合物的醌式結構，甾體化合物的環戊烷駢多氫菲。所以，掌握每一類化合物的定義對識別天然藥物化學成分的類型有重要意義。

2.注意分類依據的不同

如烏頭堿、紫杉醇即屬于生物堿又屬于萜類，這種情況在其他某些類型的化合物中與萜類有交叉的現象。再如三萜、甾體皂苷、強心苷三類化合物，有些教材將其分入皂苷類和強心苷類兩章中，而亦有將其分入三萜及其苷、甾體及其苷兩章中的。這就是分類依據不同造成的差異，甾體皂苷從理化性質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。

3.二級結構掌握分類規律，化繁為簡

以黃酮為例，黃酮的二級結構類型可分為14小類，各種黃酮二級結構的區別就在于吡喃酮環的變化：B環苯基取代位置在2 位或3 位上為黃酮或異黃酮；吡喃酮環若開環則為查耳酮；變成5元環則為橙酮；吡喃酮環的2，3 雙鍵變單鍵則為二氫類的黃酮；吡喃酮環3位有羥基的為黃酮醇，4位羰基消失的是黃烷或花色素?？此茝碗s的黃酮二級結構分類，只要弄清了它們的分類依據，問題就變得簡單了。

二、具體方法及應用

1.骨架特征識別法

不同的天然藥物化學成分在植物體內具有共同的前體物質，經由不同的生源途徑合成而來，因而同一類型化合物往往具有共同的骨架結構。骨架特征的識別對判斷化合物結構類型非常有用，筆者總結了基本化合物的類型，并編寫了識別歌訣：結構先看糖苷環，看糖區分糖、苷元 ；看環辨別氮、氧、碳；氮雜環，生物堿；氧雜環：鄰香對黃C63；碳環四大類：醌丙菲萜隨；環下三甲甾萜辨，同有多氫菲骨架；萜類骨架無特征，C5H8是通式。

2.排除判斷法

天然藥物化學成分中只有生物堿含氮原子，因此判斷生物堿類化合物最簡單的方法，就是看是否含氮；如果某個化合物，結構中不含氮，那么可以肯定此化合物不是生物堿。因此當一個化合物較難劃歸結構類型時，不妨使用排除法，通過骨架特征一一排除后，剩下的一般就是萜類化合物了。

3.數碳法

同有多氫菲結構的幾類多環苷類化合物，如三萜皂苷、甾體皂苷、強心苷，有學生反映容易弄混，這幾類的辨別不妨數一下苷元部分的原子。三萜皂苷的苷元屬于萜類化合物，當然是30個碳原子，甾體皂苷的苷元為27個碳原子，甲型強心苷23個碳，乙型強心苷24個碳。此方法對于萜類化合的二級結構判斷同樣適用。

4.形象記憶法

將抽象的化學結構與漢字形象相結合，可以使學生對化學結構的記憶變得容易和生動。如甾體化合物的“甾”字就是一個象形文字，很形象地表現了這類化合物的化學結構。甾體結構講述時不妨先對學生提問：甾體基本結構特征是什么？ 結構中有幾環幾側鏈？ 然后教師對“甾” 字形進行“說文解字”“甾”上下結構，下為田，分四塊，即含4個稠環（環戊烷駢多氫菲）。上為“巛”像田里長出的三株植物，結構上寓意甾體上連有3個支鏈取代（10、13位各有1個角甲基，17位有側鏈）。再由“甾” 字字形，編出順口溜：四環三側鏈，多氫菲駢環戊烷；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：可將雜亂無章的知識，通過字、詞、數、字母等少量文字，概括出大量內容，進行組合編串，使之韻律化和意義化，應用時再經過聯想、展開，使知識再現。實踐證明，在天然藥物化學結構的識別和分類中，口訣是一種行之有效的教學方法。下面僅舉幾例，供大家參考。

（1）生物堿的分類口訣

“氮雜環類生物堿，吡莨喹哚有機胺”。生物堿一般為含氮雜環類化合物，其二級結構的類型主要包括：吡啶類、莨菪烷類、 異喹啉類、吲哚類，及有機胺類等。

（2）甾體類化合物的類型及區別口訣

強心苷：四環三側鏈， 17 內酯環； 甲型 5元 乙 6元。甾體皂苷： 四環三側鏈， 17 變螺環；異螺25平伏D，螺甾烷醇L 站。甾體類化合物包括強心苷和甾體皂苷。結構的共同點都具有四個環和三側鏈的取代。兩者區別在17位取代類型的不同，強心苷17 位取代基為內酯環，其中五元內酯環的為甲型強心苷，六元內酯環的為乙型強心苷。而甾體皂苷的17 位接的是螺環，二級結構看25位取代基的構型，直立鍵（L型）為螺烷醇型，平伏鍵（D型）為異螺烷醇型。

（3）三萜及其苷的區別口訣

四環三萜：“側鏈同甾羊毛脂，碳8取代達瑪烷”。五環三萜：“偕二齊墩鄰烏蘇，五元羽扇有天線”。四環三萜中10、13、17有側鏈取代的為羊毛脂烷，而13的甲基移位到8位上時為達瑪烷型。五環三萜中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環是五元環19位有一異丙基，就好像插了一根天線。

（4）環烯醚萜特征的概括口訣

“五六1 、4、 8， 1位羥基掛；環烯醚萜樣樣有，找啥就有啥；7、8容易斷，裂環開了花；裂環內酯多，另有4 去甲”。指環烯醚萜由五元環和六元環駢合而成，其中1 、4、 8有取代基，1位常為羥基取代。第二句話形容環烯醚萜結構包含了環狀結構、雙鍵、醚氧原子等。第三句說7、8位碳碳鍵容易斷裂，開裂后叫裂環環烯醚萜。最后一句說的是環烯醚萜的其他一些類型，如開裂后7位與4位?？s合成內酯，4 位的甲基也可降解脫掉。

好的教學方法總在實踐中摸索和總結出來。不同方法對學生學習效果的促進作用也因人而異，上述方法只是筆者在教學實踐中的一些總結，具體適用與否，還需廣大師生親自實踐。

參考文獻：

[1]吳立軍.天然藥物化學[M].北京：人民衛生出版社，2008.

[2]趙素容，霍強.天然藥物化學中化學結構教學的探討[J].中國醫藥導報， 2010， 7（11）：101-102.