天然產物化學(第三版)（簡體書）

本書概述了天然產物化學的研究內容及其研究開發意義，介紹了天然產物的提取分離與結構鑒定的一般方法，對各類天然產物的結構特徵、理化性質、提取分離、結構鑒定以及生理活性等進行了系統討論。最後介紹了生物轉化在天然產物研究中的應用，並簡述了天然產物全合成的方法和實例。全書共分12 章，每章新增了“學習目標”“案例”等，同時新增數字資源，既強化了主動學習的要求，又體現了個性學習之需求。書中附有習題和測試題，供檢驗學習效果之用。
本書可作為化學、應用化學、化學工程與工藝、製藥工程、環境工程、生物技術、生物工程、食品科學與工程和藥學等專業高年級本科生和研究生的教材，也可供其他相關專業師生及科技工作者參考。

劉湘，江南大學 化工學院，教授。
1．《具有工科特色的綜合化學實驗》，江南大學教改重點項目，江南大學教學成果一等獎。
2．《微波耦聯非水相酶催化合成食品添加劑的集成核技術》，863項目，在研。
3．《環氧水解酶的篩選、性能及在手性合成中的應用研究》，國家自然科學基金，結題。
4．《麵包酵母在芳香酮不對稱催化還原中的應用》，生物反應器工程國家重點實驗室開放課題，結題。

前言
《天然產物化學》教材自第二版出版使用已有數年，得到了兄弟院校同行的關心與支持，期間入選為“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材和江蘇省高等學校重點教材。近十多年來，天然產物化學及相關領域的研究不斷取得新進展，新技術、新方法不斷涌現；此外，將紙質教材和數字資源充分融合所形成的新形態教材得到廣泛使用。本次修訂結合了天然產物化學的發展態勢，以紙質教材為核心，輔之以數字化資源，結合使用本書的同行與讀者的意見和修改建議，對《天然產物化學》進行修訂再版。
作為國家級特色專業、國家級一流本科專業建設成果教材，本教材在繼續保持原教材的體系與特色的基礎上，主要修訂內容包括：
① 增加了提取分離、結構表征等方面的新技術、新方法以及實際應用案例，同時更新最新進展內容。
② 增加了提取分離與結構表征方面的習題，增加了綜合應用與文獻查閱習題，新增了部分科學家生平與貢獻等相關內容；天然產物化學基礎測試題也同步更新。
③ 新增數字化資源，主要包括與“案例”相關的拓展學習資料、科學家生平與貢獻、重要天然產物的發現與應用、天然產物提取與分離方面的實驗操作視頻等數字化資源，以及習題的數字化參考答案。將上述數字化資源通過二維碼技術，嵌入紙質教材中，旨在拓展與天然產物化學相關的學習資源，提高學生學習興趣以及解決複雜問題方面的能力。
④ 每章增加章前興趣引導和問題導向，明確學習目標；在正文中補充概念檢查，力求提高學生學以致用、分析解決問題的能力。
以紙質教材為核心，輔之以數字化資源，會使教材顯現出立體化，學生學習顯現個性化，從而在培養學生能力和科學素養等方面起到行穩至遠的作用。為進一步幫助學生強化對所學知識的理解與運用，作為新形態課程教材，本書還提供案例、拓展閱讀、習題/ 測試參考等數字化資源，正版驗證後（一書一碼）即可獲得（操作提示見封底）。
《天然產物化學》第三版是在第二版的基礎上編寫的，是江南大學應用化學和化學工程與工藝2 個國家級一流本科專業建設成果教材。本次修訂仍由江南大學劉湘教授和湖南大學汪秋安教授負責：第1 章、第2 章、第3 章、第9 章、第10 章和第12 章由汪秋安編寫，第4 章、第5 章、第6 章、第7 章、第8 章和第11 章由劉湘編寫。各章均附有習題，書後附有基礎測試題。
化學工業出版社編輯為本書的出版做了大量工作，使用本教材的廣大學生、江南大學和湖南大學老師，以及其他兄弟院校同行，對本書提出了許多有益的建議，編著者在此一並致以衷心的感謝！
盡管我們做了種種努力，但限於編著者的水平，對於本書的疏漏和不足之處，敬請廣大讀者和同行不吝指正。

編著者
2022 年8 月




第一版前言
天然產物是指從動物、植物及微生物中分離出來的生物二次代謝產物，自從發現來自天然界的有機化合物具有特殊的生理活性後，已經開發出許多具有治療和保健作用的藥物。有的天然產物能作為先導化合物，通過適當的結構改造，成為新一代藥物。一些天然產物還具有重要的經濟價值，如可作為食品添加劑、日化原料和其他精細化工產品等。
天然產物化學是以各類生物為研究物件，以有機化學為基礎，以化學和物理方法為手段，研究生物二次代謝產物（生物堿、醌類和蒽衍生物、黃酮、萜類和揮發油、強心苷、甾體、皂苷、香豆素、木脂素、糖類、氨基酸和蛋白質、動植物激素、海洋天然有機物等）的提取、分離、結構、功能、生物合成、化學合成和用途的一門科學，是生物資源開發利用的基礎。天然產物化學的研究對整個有機化學的發展起著重要的推動作用，同時也為生物化學、藥物化學和有機合成提供日益深化的研究內容。
天然產物化學是化學、化工、生物技術、食品工程和藥學等專業高年級本科生和研究生的一門重要課程。通過本課程的學習，要求學生掌握天然有機化合物主要類型成分的結構特徵、理化性質，提取、分離、精制、鑒定的基本理論和技能，初步掌握天然有機化合物結構測定的波譜學方法，了解天然有機化合物的合成和生物轉化的一般方法，熟悉具有代表性的天然有機化合物的生物活性。
全書共分12 章，其中：第1 章、第2 章、第3 章、第8 章、第10 章和第12 章由湖南大學汪秋安編寫；第4 章、第5 章、第6 章、第7 章、第9 章和第11 章由江南大學劉湘編寫。書後附有習題和測試題。
在本書編寫過程中，一方面要考慮到取材的深度和廣度；另一方面要避免篇幅上過於冗長，為此做了大量的選編工作，通過參考國內外最新的教材及有關文獻資料，盡可能將一些新的內容和例子寫入書中。因為天然產物化學是一門集基礎與應用於一體的課程，在使學生既獲得足夠的基本知識，又能不斷獲得擴展和運用這些知識的能力方面，我們還缺少更多的經驗，再加上編者水平有限，欠缺和不妥之處在所難免，懇請讀者指正。

編者
2004 年8 月




第二版前言
天然產物是指從動物、植物、海洋生物及微生物中分離出來的生物二次代謝產物，自從發現來自天然界的有機化合物具有特殊的生理活性後，已經開發出許多具有治療和保健作用的藥物。有的天然產物能作為先導化合物，通過適當的結構改造，成為新一代藥物。一些天然產物還具有重要的經濟價值，如可作為農藥、食品添加劑、日化原料和其他精細化工產品等。
天然產物化學是以各類生物為研究物件，以有機化學為基礎，以化學和物理方法為手段，研究生物二次代謝產物（如生物堿、黃酮類、萜類和揮發油、強心苷、甾體類、皂苷、醌類、香豆素、木脂素、糖類、氨基酸和蛋白質、動植物激素、海洋天然有機物等）的提取、分離、結構、功能、生物合成、化學合成和用途的一門科學，是生物資源開發利用的基礎。天然產物化學的研究對整個有機化學的發展起著重要的推動作用，並可導致從分子水平認識並揭示生命的奧秘，同時也為生物化學、藥物化學和有機合成提供日益深化的研究內容。
天然產物化學是化學、應用化學、化學工程與工藝、生物技術、生物工程、食品科學與工程、製藥工程和藥學等專業高年級本科生和研究生的一門重要課程。通過本課程的學習，要求學生掌握天然有機化合物主要類型成分的結構特徵、理化性質，提取、分離、精制、鑒定的基本理論和技能，初步掌握天然有機化合物結構測定的譜學方法，了解天然有機化合物的合成和生物轉化的一般方法，熟悉具有代表性的天然有機化合物的生物活性。
《天然產物化學》（第二版）是在第一版的基礎上編寫的，第二版全書共分12 章，其中：第1 章、第2 章、第3 章、第9 章、第10 章和第12 章由湖南大學汪秋安編寫；第4 章、第5 章、第6 章、第7 章、第8 章和第11 章由江南大學劉湘編寫。各章均附有習題，書後附有測試題和習題參考答案。
本書第一版出版以來，得到了兄弟院校同行的關心與支持。在第二版編寫過程中，根據我們在教學中的體會和各兄弟院校使用本教材中提出的寶貴意見和建議，我們對第一版進行了修訂：一方面從取材的深度和廣度上，繼承了第一版的長處，對某些章節進行了調整，每章新增了習題並附有參考答案；另一方面通過參考國內外最新的教材及有關文獻資料，編入了一些新的研究內容和成果。盡管我們做了種種努力，但因編者水平有限，欠缺和不妥之處在所難免，懇請廣大師生和讀者不吝指正。

編者
2009 年8 月

第1章　緒論 001
1.1　天然產物化學的研究內容 002
1.2　天然產物的生物合成 003
1.2.1　一次代謝與二次代謝 003
1.2.2　二次代謝產物的生源合成途徑 003
1.3　天然產物化學與藥物開發 004
1.4　天然產物化學發展動向 008
1.4.1　研究方法和手段向高、新方向發展 008
1.4.2　偏重資源開發的實用化 009
1.4.3　基於生物技術的天然產物化學研究 010
習題 013

第2章　天然產物的提取分離和結構鑒定 015
2.1　天然產物化學成分的預試驗與提取 016
2.1.1　天然產物化學成分的預試驗 017
2.1.2　天然產物化學成分的系統分離 018
2.1.3　提取天然產物的常用方法 020
2.1.4　天然產物的分離與精制 026
2.2　色譜分離分析方法 035
2.2.1　紙色譜法 035
2.2.2　薄層色譜法 036
2.2.3　柱色譜法 037
2.2.4　快速柱色譜法 038
2.2.5　真空液相色譜法 039
2.2.6　制備薄層色譜法 040
2.2.7　逆流色譜 041
2.2.8　高效毛細管電泳 041
2.2.9　高效液相色譜法 042
2.2.10　氣相色譜法 042
2.3　結晶和重結晶 042
2.4　天然產物化學成分的結構鑒定 044
2.4.1　天然產物化學成分的一般鑒定方法 045
2.4.2　結構研究中採用的主要方法 046
2.4.3　一些天然產物結構的光譜特徵 052
習題 054

第3章　糖和糖苷 057
3.1　單糖的立體化學 059
3.2　糖苷的分類 060
3.2.1　按苷元的化學結構分類 061
3.2.2　按苷類在植物體內的存在狀況分類 061
3.2.3　按苷鍵原子分類 061
3.3　糖苷的性質 064
3.3.1　一般形態和溶解度 064
3.3.2　旋光性 064
3.3.3　苷鍵的裂解 064
3.3.4　苷的顯色反應 065
3.4　糖苷的提取與分離 066
3.5　糖苷的結構測定 067
3.5.1　糖的種類和比例的測定 067
3.5.2　糖的連接位置的測定 069
3.5.3　糖的連接順序的測定 070
3.5.4　苷鍵構型的測定 070
習題 072

第4章　生物堿 075
4.1　概述 076
4.2　生物堿的分類 077
4.2.1　有機胺類生物堿 077
4.2.2　吡咯衍生物類生物堿 077
4.2.3　吡啶衍生物類生物堿 078
4.2.4　喹啉衍生物類生物堿 078
4.2.5　異喹啉衍生物類生物堿 079
4.2.6　吲哚衍生物類生物堿 079
4.2.7　嘌呤衍生物類生物堿 079
4.2.8　萜類生物堿 079
4.2.9　甾體類生物堿 080
4.2.10　大環類生物堿 080
4.3　生物堿的性質 081
4.3.1　性狀 081
4.3.2　旋光性 081
4.3.3　酸堿性 081
4.3.4　溶解度 082
4.3.5　沉澱反應 082
4.3.6　顯色反應 082
4.4　生物堿的提取與分離 083
4.4.1　生物堿的提取 083
4.4.2　生物堿的分離 083
4.5　生物堿的鑒定和結構測定 084
4.5.1　已知生物堿的鑒定 084
4.5.2　未知生物堿的結構測定 086
4.6　代表性生物堿 086
4.6.1　胡椒堿 086
4.6.2　菸堿 087
4.6.3　茶堿、可可豆堿和咖啡堿 088
4.6.4　小檗堿 088
4.6.5　三尖杉堿 089
4.6.6　嗎啡 089
4.6.7　利血平 090
4.6.8　莨菪堿 090
4.6.9　奎寧 090
4.6.10　喜樹堿 091
拓展閱讀 091
習題 092

第5章　黃酮類化合物 095
5.1　概述 096
5.1.1　基本結構和分類 096
5.1.2　黃酮苷的構成方式 098
5.2　黃酮類化合物的性質 099
5.2.1　一般性質 099
5.2.2　顯色反應 100
5.3　黃酮類化合物的提取與分離 102
5.3.1　黃酮類化合物的提取 102
5.3.2　黃酮類化合物的分離 103
5.3.3　提取分離實例 103
5.4　黃酮類化合物的結構分析 104
5.4.1　黃酮苷的水解 104
5.4.2　糖的分析 105
5.4.3　黃酮苷元的結構測定 105
5.4.4　黃酮類化合物結構解析示例 107
5.5　黃酮類化合物的應用 108
5.5.1　天然甜味劑 109
5.5.2　天然抗氧化劑 109
5.5.3　天然色素 110
5.5.4　藥品中的應用 111
習題 113

第6章　萜類化合物 115
6.1　概述 116
6.2　萜類化合物的性質 117
6.2.1　一般性質 117
6.2.2　溶解性 117
6.3　萜類化合物的提取與分離 117
6.3.1　萜類化合物的提取 117
6.3.2　萜類化合物的分離 118
6.3.3　提取分離實例 120
6.4　萜類化合物的結構測定 120
6.4.1　波譜法在萜類結構測定中的應用 120
6.4.2　結構測定實例 121
6.5　單萜化合物 122
6.5.1　分類和命名 122
6.5.2　幾類單萜 123
6.6　倍半萜、二萜和二倍半萜化合物 127
6.6.1　倍半萜化合物 127
6.6.2　二萜化合物 128
6.6.3　二倍半萜化合物 129
6.7　三萜化合物 130
6.7.1　重要三萜化合物 130
6.7.2　三萜皂苷 131
6.8　四萜化合物 133
6.8.1　類胡蘿卜素結構 134
6.8.2　類胡蘿卜素分類和順反異構 134
6.8.3　類胡蘿卜素的分離和鑒定 135
6.8.4　重要類胡蘿卜素 137
拓展閱讀 138
習題 138

第7章　甾體類化合物 141
7.1　概述 142
7.1.1　甾體化合物的結構 142
7.1.2　甾體化合物的命名 143
7.2　甾體化合物的性質 144
7.2.1　性狀與溶解性 144
7.2.2　顯色反應 144
7.2.3　苷鍵的水解 145
7.2.4　甾體化合物的一些反應 147
7.3　甾醇、甾體激素和膽汁酸 149
7.3.1　甾醇 149
7.3.2　甾體激素 152
7.3.3　膽汁酸 155
7.4　甾體皂苷 156
7.4.1　甾體皂苷的結構 156
7.4.2　甾體皂苷的提取分離 158
7.4.3　甾體皂苷的結構解析 158
7.5　強心苷 161
7.5.1　強心苷的結構 161
7.5.2　強心苷的提取分離 162
7.5.3　強心苷的結構鑒定 163
拓展閱讀 164
習題 164

第8章　醌類化合物 167
8.1　概述 168
8.1.1　苯醌類 168
8.1.2　萘醌類 169
8.1.3　菲醌類 169
8.1.4　蒽醌類 170
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 173
8.3.1　醌類化合物的提取 173
8.3.2　醌類化合物的分離 173
8.4　醌類化合物的結構測定 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 176
8.4.5　醌類化合物的結構解析實例 177
8.5　代表性醌類化合物 178
8.5.1　大黃 178
8.5.2　丹參 179
8.5.3　虎杖 180
拓展閱讀 180
習題 180

第9章　香豆素和木脂素 183
9.1　香豆素 184
9.1.1　香豆素的分類 185
9.1.2　香豆素類的理化性質 187
9.1.3　香豆素類的檢識 188
9.1.4　香豆素的提取分離 189
9.1.5　香豆素的結構鑒定方法 191
9.2　木脂素 192
9.2.1　木脂素的分類 193
9.2.2　木脂素的性質 195
9.2.3　木脂素的結構鑒定 195
習題 198

第10章　其他類型天然產物 201
10.1　有機酸 202 10.1.1　有機酸的類型 202
10.1.2　有機酸的提取分離 203
10.1.3　有機酸的檢識 204
10.1.4　有機酸提取分離實例 204
10.2　鞣質 206
10.2.1　鞣質的分類 206
10.2.2　鞣質的性質 208
10.2.3　鞣質的提取與分離 209
10.2.4　除鞣質的方法 209
10.3　氨基酸、蛋白質和酶 210
10.3.1　氨基酸 210
10.3.2　蛋白質 211
10.3.3　酶 211
10.4　植物激素、昆蟲信息素和農用天然產物 211
10.4.1　植物激素 212
10.4.2　昆蟲信息素 213
10.4.3　農用天然產物 215
10.5　海洋天然產物 217
拓展閱讀 220
習題 220

第11章　生物轉化在天然產物研究中的應用 223
11.1　概述 224
11.2　生物轉化應用於甾體藥物合成 225
11.2.1　甾體藥物與甾醇生物轉化 225
11.2.2　甾體側鏈的選擇性降解 228
11.2.3　甾體生物轉化的反應類型 229
11.3　生物催化不對稱合成 231
11.3.1　手性砌塊 231
11.3.2　生物催化水解反應 232
11.3.3　生物催化不對稱還原反應 234
11.3.4　生物催化不對稱氧化反應 237
習題 239

第12章　天然產物的化學合成 241
12.1　天然產物化學合成的意義 243
12.2　逆合成分析法 246
12.3　不對稱合成 247
12.4　托品酮的合成 249
12.5　利血平的合成 250
12.6　(+)-千金藤二胺的合成 252
12.7　β- 石竹烯的合成 256
12.8　紫杉醇的合成 258
拓展閱讀 261
習題 262

天然產物化學基礎測試題（一） 267
天然產物化學基礎測試題（二） 269
天然產物化學基礎測試題（三） 271

參考文獻 274