第1章緒論1

1.1天然產物化學的研究內容1

1.2一次代謝與二次代謝1

1.3天然產物化學的發展簡史與諾貝爾獎2

1.3.1國內發展史2

1.3.2國際發展史3

1.3.3天然產物化學研究與諾貝爾獎4

1.4天然產物化學的研究意義10

1.5天然產物化學的研究發展趨勢11

1.5.1研究對像和內容的拓展11

1.5.2研究方法和手段的發展11

1.5.3多學科交叉融合的研究策略12

參考文獻12



第2章天然產物的提取、分離和結構鋻定14

2.1文獻檢索和預試驗14

2.2天然產物有效成分的提取16

2.2.1溶劑提取法16

2.2.2水蒸氣蒸餾法18

2.2.3升華法18

2.3天然產物有效成分的分離與精制18

2.3.1根據溶解度差異進行分離18

2.3.2根據分配比不同進行分離21

2.3.3根據吸附性差別進行分離24

2.3.4根據分子量大小進行分離29

2.3.5根據解離程度不同進行分離29

2.4色譜分離分析技術31

2.4.1薄層色譜32

2.4.2紙色譜35

2.4.3柱色譜35

2.4.4真空液相色譜法37

2.4.5加壓液相柱色譜37

2.4.6氣相色譜法39

2.4.7液滴逆流色譜39

2.5天然產物化學成分的結構鋻定方法40

2.5.1天然產物化學成分結構研究的一般程序40

2.5.2結構研究中的主要譜學方法40

參考文獻53



第3章糖和糖苷55

3.1單糖的立體化學56

3.1.1單糖結構式的表示方法56

3.1.2單糖的構型57

3.1.3單糖的相對構型57

3.1.4單糖的優勢構像58

3.2糖苷的分類58

3.2.1氧苷59

3.2.2硫苷61

3.2.3氮苷61

3.2.4碳苷61

3.3糖苷的性質62

3.3.1性狀62

3.3.2旋光性62

3.3.3溶解性62

3.3.4苷鍵的裂解62

3.3.5苷的顯色反應65

3.4糖苷的提取與分離65

3.5糖苷結構的測定66

3.5.1糖的鋻定66

3.5.2糖鏈的結構測定68

3.5.3苷鍵構型的測定69

參考文獻70



第4章生物堿72

4.1概述72

4.2生物堿的分類74

4.2.1有機胺類生物堿74

4.2.2吡咯烷生物堿74

4.2.3吡啶生物堿75

4.2.4托品烷生物堿75

4.2.5喹啉生物堿76

4.2.6異喹啉生物堿76

4.2.7菲啶生物堿78

4.2.8吖啶酮生物堿79

4.2.9吲哚生物堿79

4.2.10咪唑生物堿80

4.2.11喹唑酮生物堿80

4.2.12嘌呤生物堿80

4.2.13萜類生物堿80

4.2.14甾體類生物堿81

4.2.15大環類生物堿81

4.2.16胍類生物堿82

4.2.17其他類型生物堿82

4.3生物堿的性質83

4.3.1性狀83

4.3.2旋光性83

4.3.3溶解度83

4.3.4堿性83

4.3.5沉澱反應84

4.3.6顯色反應84

4.4生物堿的提取與分離85

4.4.1總生物堿的提取85

4.4.2生物堿單體的分離86

4.4.3生物堿提取與分離實例88

4.5生物堿的鋻定和結構測定89

4.5.1化學降解法89

4.5.2色譜分析法89

4.5.3譜學特征分析法89

4.5.4生物堿結構鋻定實例90

參考文獻96



第5章黃酮類化合物97

5.1黃酮類化合物的結構和分類98

5.1.1黃酮類化合物的基本結構98

5.1.2黃酮類化合物的分類98

5.1.3黃酮類化合物的存在形式102

5.1.4黃酮類化合物的構效關繫103

5.1.5黃酮類化合物的命名104

5.2黃酮類化合物的性質104

5.2.1性狀104

5.2.2旋光性105

5.2.3溶解度105

5.2.4酸堿性105

5.2.5顯色反應105

5.3黃酮類化合物的提取與分離108

5.3.1黃酮類化合物的提取108

5.3.2黃酮類化合物的分離108

5.3.3黃酮類化合物提取與分離實例110

5.4黃酮類化合物的結構鋻定110

5.4.1色譜法在黃酮類鋻定中的應用111

5.4.2紫外光譜111

5.4.3核磁共振氫譜114

5.4.4核磁共振碳譜117

5.4.5質譜118

5.4.6黃酮類化合物結構解析示例119

參考文獻122



第6章萜類化合物123

6.1概述123

6.2萜類化合物的分類125

6.2.1單萜125

6.2.2倍半萜128

6.2.3二萜129

6.2.4二倍半萜130

6.2.5三萜131

6.2.6四萜135

6.3萜類化合物的性質136

6.3.1性狀和旋光性136

6.3.2溶解度136

6.3.3顯色反應136

6.3.4三萜皂苷的理化性質137

6.3.5化學反應137

6.4萜類化合物的提取和分離139

6.4.1萜類化合物的提取139

6.4.2萜類化合物的分離140

6.4.3提取與分離實例140

6.5萜類化合物的結構鋻定141

6.5.1紫外光譜141

6.5.2紅外光譜142

6.5.3質譜142

6.5.4核磁共振譜142

6.5.5萜類化合物結構鋻定實例142

參考文獻144



第7章甾體及其苷類146

7.1概述146

7.1.1甾體化合物的結構146

7.1.2甾核的立體構型及表示方法146

7.1.3甾體化合物的命名147

7.1.4甾體化合物的分類148

7.1.5顯色反應148

7.2甾醇、甾體激素和膽汁酸148

7.2.1甾醇148

7.2.2甾體激素150

7.2.3膽汁酸152

7.3強心苷152

7.3.1概述152

7.3.2強心苷的結構與分類152

7.3.3強心苷的理化性質154

7.3.4強心苷的提取分離156

7.3.5強心苷的結構鋻定158

7.4甾體皂苷160

7.4.1甾的結構與分類160

7.4.2甾體皂苷的提取分離161

7.4.3的結構解析161

7.4.4甾體皂苷結構鋻定實例163

參考文獻164



第8章醌類化合物166

8.1概述166

8.1.1苯醌類166

8.1.2萘醌類167

8.1.3菲醌類168

8.1.4蒽醌類169

8.2醌類化合物的性質171

8.2.1一般性質171

8.2.2酸性172

8.2.3顯色反應172

8.3醌類化合物的提取與分離172

8.3.1醌類化合物的提取172

8.3.2醌類化合物的分離173

8.4醌類化合物的結構鋻定175

8.4.1紫外光譜175

8.4.2紅外光譜175

8.4.3核磁共振譜176

8.4.4質譜177

8.4.5醌類化合物的結構解析實例177

參考文獻179



第9章苯丙素類181

9.1簡單苯丙素類181

9.1.1苯丙烯類181

9.1.2苯丙醇類181

9.1.3苯丙醛類181

9.1.4苯丙酸類182

9.2香豆素182

9.2.1香豆素的分類183

9.2.2香豆素的理化性質185

9.2.3香豆素的提取與分離186

9.2.4香豆素的結構鋻定186

9.2.5香豆素結構解析示例188

9.3木脂素190

9.3.1木脂素的分類190

9.3.2木脂素的性質194

9.3.3木脂素的提取分離194

9.3.4木脂素的結構鋻定194

參考文獻196



第10章海洋天然產物198

10.1概述198

10.2海洋天然產物的結構類型201

10.2.1大環內酯類201

10.2.2聚醚類202

10.2.3海洋肽類204

10.2.4海洋生物堿類206

10.2.5C15乙酸原化合物210

10.2.6海洋萜類211

10.2.7海洋甾體類212

10.2.8前列腺素類215

10.2.9脂肪酸類216

10.2.10含硫大環化合物216

10.2.11海洋多糖217

10.3海洋天然產物研究實例218

10.3.1提取與分離218

10.3.2結構解析示例221

參考文獻231



第11章天然產物的化學合成和結構修飾233

11.1紫杉醇的合成234

11.1.1紫杉醇的半合成234

11.1.2紫杉醇的全合成236

11.2喜樹堿的合成238

11.3利血平的合成239

11.4鬼臼毒素的合成241

11.5Salinosporamide A的合成243

參考文獻245



第12章天然產物的生物合成247

12.1概述247

12.1.1天然產物的生物合成途徑248

12.1.2天然產物的組合生物合成251

12.2聚酮類化合物的生物合成253

12.2.1模塊化Ⅰ型 PKS254

12.2.2迭代Ⅱ型PKS256

12.2.3查爾酮Ⅲ型PKS256

12.3非核糖體多肽的生物合成257

12.4雜合PKS-NRPS的生物合成260

參考文獻262

天然產物是指從植物、動物、礦物、海洋生物及微生物體內分離出來的二次代謝產物及生物體內源性生理活性化學成分，是醫藥、化工原料、食品添加劑或農用化學品等的重要來源，與人類的生活密切相關，特別是在創新藥物的發現與研發方面的地位尤為顯著，是人類預防和治療疾病的重要物質來源。

天然產物化學是運用現代科學理論和技術方法研究各類生物中化學成分的提取、分離和結構鋻定的一門重要分支學科。在天然產物化學領域直接做出過傑出貢獻的獲諾貝爾化學獎、生理學或醫學獎的科學家已超過30位。隨著科學技術的迅猛發展和跨學科交叉融合，新技術、新方法層出不窮，天然產物的研究範疇大幅度拓寬，研究內容不斷深化，對傳統學科的反思使得人們對於天然產物化學有了新的認識，而《天然產物化學》一書的編寫正是順應了這一歷史潮流。

我國幅員遼闊，生物資源豐富，對天然產物的研究與開發具有得天獨厚的物質基礎。作者結合了多年的研究實踐和教學體會，參考近年來報道的一些研究成果，尤其是我國科學家自己的研究成果和研究實例，根據天然產物化學成分的結構類型進行內容選編和章節安排。本書共12章，第1章為緒論。第2章主要介紹了天然產物的提取分離與結構鋻定的一般方法。第3章～第9章主要介紹了糖和糖苷、生物堿、黃酮類化合物、萜類化合物、甾體及其苷類、醌類化合物、苯丙素類等天然產物，按照 “結構—性質—提取—分離—鋻定”的主線，從化學結構出發，闡明其理化性質，根據理化性質講授提取分離方法及檢識方法，注重理論聯繫實際，部分選用與生產實踐有關的提取分離工藝流程實例，並簡要介紹各類化合物的典型波譜共性及重要天然產物的波譜特征。本書對海洋天然產物的研究現狀和發展動態（第10章）進行了專門介紹，並結合實例講解天然產物的全合成、結構修飾（第11章）和生物合成在天然產物研究中的應用（第12章）。本書力求內容精練、把握前沿，使讀者能夠在有限的時間內對天然產物化學的基本理論和研究方法有一個較為清晰的理解和把握。該課程的講授曾榮獲第三屆全國高校青年教師教學競賽三等獎。本書既可作為高等院校化學、應用化學、化學工程、生物技術、生物化工、食品科學與工程、制藥工程和藥學等專業本科生和研究生的教材，也可供從事天然產物相關行業領域的工作人員自主學習。

本書由國家自然科學基金項目（81973229/81660584）、海南省自然科學基金高層次人纔項目（2019RC006）和海南省教育廳重點項目（Hnky2019ZD-6）共同資助出版，在此深表感謝！

本書的編寫在許多方面是一次嘗試，由於作者水平和經驗有限，書中疏漏之處在所難免，敬請各位同行和讀者予以批評指正，以使本書在再版時更加完善。



徐靜

2020年6月於東坡湖畔