从杜仲中提取的化学成分按其结构可分为木脂素类、环烯醚萜类、黄酮类、苯丙素类、萜类、多糖类等几大类物质。
1 化学成分
20世纪50年代以来，国内外学者已从杜仲皮、叶、花和果实中提取获得化学成分多达134种。按其结构分为木脂素类、环烯醚萜类、黄酮类、苯丙素类、甾醇类及三萜类、多糖类、抗真菌蛋白和矿物元素等。
1.1木脂素类木脂素类化合物是杜仲中含量最丰富的活性物质。迄今分离得到的木脂素类化合物共32种，多为苷类（表1）。按其结构可分为双环氧木脂素、单环氧木脂素、环木脂素、新木脂素和倍半木脂素。其中松脂醇二葡萄糖苷是杜仲药材质控的重要指标（2000版《中国药典》）。
木脂素（lignan）又称木脂体、木酚素，是自然界植物中的一类植物雌激素，具有清除体内自由基，抗氧化的作用，木脂素能结合雌激素受体，并干扰癌促效应，可能对乳腺癌，前列腺癌和结肠癌等有防治作用。它是由苯丙素单位（C6-C3）聚合而成的一大类化合物，多数以二聚体的形式存在，也有少数的三聚体和四聚体，具有多样的结构和广泛的生物活性，在数百种植物的木质部、根、叶、花和果实中均发现有此类物质。木脂素的积累与物种的抗逆性息息相关，同时，木脂素还是植物的抗毒素和昆虫的拒食剂，具有植物毒性和细胞毒性，是植物防御病虫害的化学物质。此外，木脂素还参与植物的生长调控。
木脂素类为杜仲中主要活性成分，国内外学者对其进行了大量研究其中松脂醇二葡萄糖苦(PDG)有明确的降压功效且降压作用持续、平稳。杜仲中木脂素类成分是研究最多、成分最明确、结构最清晰的一类化合物。目前从杜仲中分离出的木质素成分有近30种。主要分为五类：双环氧木脂素类、倍半木脂素类、新木脂素类、单环氧木脂素类和环木脂素类。具体成分包括松脂素，中脂素，松脂素二葡萄苷、1-羟基松脂素，1-羟基松脂素二葡萄苷，1-羟基松脂素-4-葡萄糖苷，丁香脂素，丁香脂素葡萄糖苷、橄榄素、橄榄素二葡萄苷、橄榄素-4-葡萄苷、二氢脱氢松柏醇、柑桔素B、环橄榄素等。
《中国药典》2010年版一部杜仲项采用HPLC法测定杜仲中松脂醇二葡萄糖首的含量，
合量测定方法中紫外分光光度法成本低可用于总木质素类成分的测定:高效液相色谱法专属性好灵敏度高是木脂素类成分定性和定量分析的常用方法。但当前杜仲中木质素类含量测定侧重于松脂醇二葡萄糖苦的分析而忽略了其他组分，如丁香脂醇二葡萄糖苷具有降血压、抗癌和增强记忆力等多种药理活性，对木质素类成分进行综合分析有待进一步研究。
1.2环烯醚萜类现已从杜仲中分离得到29种环烯醚萜类化合物（表2）。研究最多的是京尼平苷酸、京尼平苷和桃叶珊瑚苷。
1.3黄酮类黄酮含量的高低是判断杜仲生药材及其产品质量的重要指标。现已从杜仲中分离鉴定18种黄酮类化合物（表3）。
1.4苯丙素类苯丙素类化合物是形成木脂素类的前体。广泛存在于杜仲叶和皮中。已经报道的杜仲苯丙素类化合物共14种（表4）。2005年《中国药典》将苯丙素类化合物中的绿原酸含量作为杜仲叶生药的主要有效成分和质量控制的标准。
1.5酚类酚类物质具有丰富的抗炎、抗氧化、抗肿瘤等活性。现已从杜仲中分离纯化出的酚类物质有10种（表5）。
1.6甾醇类及三萜类甾醇类及三萜类化合物在自然界中广泛存在。目前从杜仲中分离鉴定出的甾醇类及三萜类化合物共有10种（表6）
1.7多糖类杜仲多糖A是最早从杜仲中提取出的一种酸性多糖。它由L-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-葡萄糖、L-鼠李糖、D-半乳糖醛酸以摩尔比8∶6∶4∶5∶8组成。随后发现另一酸性多糖-杜仲多糖B，其由L-阿拉伯糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、D-半乳糖醛酸按摩尔比10∶5∶24∶24组成。
抗菌蛋白杜仲抗真菌蛋白（eucommiaan-tirungalprotein，EAFP）最早于1994年在杜仲皮中发现。现已分离获得3种亚型：EAFP1、EAFP2和EAFP3，它们都对植物病原真菌有较好的抑菌效果。
其他成分杜仲含16种氨基酸，必需氨基酸为氨基酸总量的30～40%。皮和叶中富含VE、β-类胡萝卜素和微量VB1、VB2。杜仲还含有微量元素及杜仲胶。
1.2杜仲的药理作用
1.2.1降压作用早在1948年，SalezhinskiaNW发现杜仲提取物具有降压作用。杜仲的降压作用可能与促进NO释放、抑制血管紧张素和环磷酸腺苷作用以及调控K+通道和间隙连接有关。
目前已确定的降压成分包括松脂醇二葡萄糖苷、丁香脂素二葡萄糖苷、柑属甙B、车叶草苷、京尼平苷酸、京尼平、芦丁、绿原酸、紫丁香苷、槲皮素、咖啡酸等。其中松脂醇二葡萄糖苷和丁香脂素二葡萄糖苷对血压均有双向调节作用。
1.2.2降血脂作用杜仲能够降低血浆甘油三酯、胆固醇、游离脂肪酸和低密度脂蛋白。其机制包括：
（1）抑制HMG-CoA还原酶和胆固醇酰基转移酶的活性，阻碍肝中脂肪酸和胆固醇的合成；
（2）提高载脂蛋白ApoⅠ水平；
（3）通过PPAＲ信号通路调节脂肪酸的氧化，尤其是β-氧化；
（4）促进载脂蛋白B分泌，增强溶酶体活性。
目前认为绿原酸、槲皮素、桃叶珊瑚苷和京尼平苷等与降脂作用有关
1.2.3降血糖作用杜仲在糖尿病治疗领域极具开发潜力，其主要降糖机制：
（1）抑制α-葡萄糖苷酶和淀粉酶的活性，抑制碳水化合物的分解；（2）增强糖酵解酶活性，减弱糖异生酶葡萄糖-6-磷酸酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）的活性；
（3）抑制糖基化，阻碍终末期糖基化产3ol-3-O-β-glucopyr-anosid）胡萝卜苷24物的生成，减少糖尿病并发症的发生；
（4）提高血浆中胰岛素水平，增强胰岛β细胞活性，改善胰岛素抵抗。槲皮素、黄芪苷、异槲皮素、槲皮素-3-O-α-L-吡喃阿拉伯糖-（1→2）-葡萄糖苷是已知的重要物质基础。
1.2.4抗肿瘤作用杜仲的抗肿瘤作用主要与增强宿主免疫力、促进肿瘤细胞凋亡有关。研究表明，桃叶珊瑚苷可使A549细胞周期停滞在G0/G1期，促使细胞凋亡，具有抑制非小细胞肺癌的潜能。杜仲所含山奈酚能上调p53，使MDA-MB-453细胞周期停滞在G2/M期，抑制乳腺癌的发展。杜仲多糖能够抑制大鼠Sarcomal180细胞的生长，其机制与清除氧自由基，增强抗氧化酶SOD、GSH活性及提高机体免疫力有关。
1.2.5抗菌抗病毒作用杜仲对多种细菌和病毒具有抑制作用。其所含的绿原酸可有效地抑制大肠杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌和金黄色葡萄球菌，以及柯萨奇B组3型、腺病毒7型、乙肝病毒等；桃叶珊瑚苷（AU）能抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的生长；AU与葡萄糖苷酶合用能够抑制革兰氏阴性菌和阳性菌，并能抑制乙肝病毒DNA的复制。咖啡酸能降低乙肝病毒表面抗原（HBsAg）和HBeAg的分泌。EAFP对木菌、黄曲霉菌等植物病原菌有较好的抑制作用。
此外，杜仲提取物还能够抑制HIVgp41六螺旋结构的形成，是潜在的HIV抑制剂。
1.2.6抗炎作用目前认为，桃叶珊瑚苷（AU）是杜仲抗炎作用的主要活性成分。其机制与抑制NF-κB的活性有关。NF-κB调控促炎因子TNF-а和IL-6的表达。AU能抑制IκB的降解，降低NF-κB的活性，引起TNF-а和IL-6的表达下调，抑制炎症反应。有研究认为，真正发挥抗炎作用的是AU的水解产物桃叶珊瑚苷元。
1.2.7抗氧化作用杜仲有较强的抗氧化活性，可以减轻氧化应激对机体的损伤。其机制包括：
（1）清除活性氧自由基，阻止其对DNA造成的损伤；
（2）增强SOD、CAT、GSH-Px活性，减少过氧化产物的生成，抑制脂质过氧化；
（3）螯合金属离子，减弱氧化应激对生物大分子的损伤；
（4）降低基质金属蛋白酶-1的生成及β-半乳糖苷酶的活性；
（5）阻碍凋亡蛋白酶caspases3、6、7和9的表达，抑制H2O2诱导的细胞死亡。
杜仲中所含的香豆酸、原儿茶酸、绿原酸、焦棓酸、桃叶珊瑚苷、芦丁、阿魏酸和咖啡酸被认为与上述作用有关。
1.2.8保肝作用杜仲能明显地改善CCl4对肝脏造成的损伤，其机制包括：增强肝脏SOD的活性，提高GSH、GSH-Px的水平；抑制脂质过氧化，降低过氧化产物MDA的生成；抑制NF-κB的活性，减轻肝脏的炎症反应；增强谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性。
杜仲中所含的原儿茶酸、松脂醇和桃叶珊瑚苷可能参与了上述过程。
1.2.9护肾作用杜仲可以保护镉对大鼠造成的肾损害，该作用与增强Na+、K+-ATPase、CAT和GSH的活性有关；杜仲可以改善单侧输尿管阻塞造成的大鼠肾间质纤维化，可能与下调а-SMA、fibronectin的表达有关。
杜仲木脂素能保护自发性高血压大鼠的肾损伤，并对单侧输尿管阻塞诱导大鼠肾间质纤维化有明显的改善作用。细胞实验表明，木脂素能有效地抑制AngⅡ诱导RMCs细胞增殖和细胞外基质的表达，该作用与木脂素抑制醛糖还原酶（AR）的表达有关。
1.2.10抗骨质疏松作用杜仲具有调节骨代谢、抗骨质疏松的作用。其主要机制：
（1）刺激成骨细胞增殖、分化和成熟并抑制破骨细胞生长；
（2）促进骨髓间充质细胞的增殖；
（3）促进矿物质化，增加骨密度，改善骨小梁微体结构。杜仲木脂素、桃叶珊瑚苷、京尼平苷、京尼平苷酸、山奈酚和杜仲籽葡萄糖苷与上述作用有关。
1.2.11其他作用除上述作用外，杜仲可以抗心血管重塑、神经保护、免疫调节、镇静催眠、增加胃液和胆汁的分泌、松弛子宫平滑肌和改善勃起功能。