药学导论-天然药物化学.ppt

姓 名: 谢 扬 工作部门：药学院药物化学系 职 称: 教 授 / 硕士研究生导师 研究方向: 天然药物活性成分筛选 电 话: 61648593(办),个人基本情况,第四章 天然药物化学 (Natural Medicinal Chemistry or Phytochemistry),第一节 天然药物化学的性质与任务 一、天然药物化学的性质 1、概念：“天然药物化学”是应用现代科学理论与方法研究天然药物中的化学成分的学科. 2、性质：“天然药物化学”是从分子水平研究天然药物的药效物质基础及其防治疾病规律的一门综合性学科。,“天然药物化学”是药学二级学科“药物化学” 下设置的三级学科. “天然药物化学”是药学类专业规定设置的 一们主要专业课程. 二、天然药物的主要来源 1、来源于植物的药物 植物举例,人 参,大 枣,枸 杞,灵 芝,（1）中药：中医理论指导下的用药 明代本草纲目1892种, 清代赵学敏本草纲目拾遗1021种 1994年我国已确认12807种,当 归,黄 芪,（2）草药：民间用药中疗效较好者（无统计）,2、来源于动物的药物：如地龙（蚯蚓）、牛黄、熊胆、蟾酥、阿胶等。, 牛黄: 牛科动物黄牛或水牛的胆囊结石, 熊胆 :为熊科动物黑熊或棕熊的胆囊, 蟾酥: 中华大蟾蜍的干燥分泌物, 阿胶: 驴皮经煎煮浓缩制成的固体胶.,3、来源于矿物质的药物, 石膏: CaSO4.2H2O（清热泻火）, 芒硝: Na2SO4.10H2O (泻热通便), 炉甘石: ZnCO3+ZnO(含量大于40%), （解毒、收湿与止痒）, 朱砂: HgS (安神解毒),4、来源于海洋生物的药物 珍珠: 含碳酸钙的矿物珠粒, 海马:头部像马，尾巴像猴，眼睛像变色龙， 还有一条鼻子，身体像有棱有角的木雕 （强身健体、补肾壮阳、舒筋活络等 ）, 紫菜: 海中互生藻类的统称,三、天然药物化学的任务 1、探明天然药物中作为药效物质基础的有效成分。 例如：中药麻黄草具有平喘、解茎作用的有效成分是左旋麻黄素。 又如：甘草根具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡等作用的有效成分是甘草酸。,2、研究对应中药临床功能主治的主要活性部位与活性成分 目的在于控制质量、开发二类中药乃至一类新药.,例如: 鸦片 吗啡 呱替定（度冷丁）,3.研究天然药物化学成分的类型、理化性质. 4.研究天然药物中主要类型化学成分的结构鉴定. 5探讨天然药物有效成分的生源途径与生物合成过程,第二节 天然药化在发扬祖国医药学中的作用,1、探讨中药防病治病的药效物质基础 2、改进传统药物剂型，提高临床疗效 3、控制中药材及其制剂的质量 4、为中药炮制提供科学依据 5、扩大药物新资源,即根据有效成分的结构 结合植物亲缘关系开辟药物资源。 6、新药创制,* 传统剂型缺点: 给药途径太少 服用剂量较大 临床疗效缓慢 有些剂型使用不便,* 现代中药要求： “三效” 高效、速效、长效 “三小” 剂量小、副作用小、毒性小 “五便” 服用方便、携带方便、 生产方便、运输方便、贮藏方便。,第三节 天然药物化学的内容 一、天然药物中主要的化学成分类型 1、脂类： （1）油脂 （2）蜡 （3）甾醇类 （4）磷脂 2、色素,3、萜类与挥发油 4、生物碱 5、苷类 6、鞣质 7、树脂 8、糖 9、氨基酸、蛋白质和酶 10、有机酸与无机成分等,第四节 天然药物化学成分 的提取分离方法 （一）常用提取方法 1.升华法:利用某些具有升华性质的化合物遇热汽化上升，遇冷后又凝固的性质从药材中提取该类成分。 例如：从茶叶中提取咖啡因、从樟木中提取樟脑。,升华装置,2.水蒸汽蒸馏法: 利用某些挥发性成分能随水蒸气蒸发的性质，从药材中提取该类化学成分。,3.溶剂法:利用天然药物化学成分在特定溶剂中的溶解性质，将其从药材中提取出来（多数情况下采用溶剂法） （二）溶剂提取法 1、原理：相似者相溶,2、常用溶剂：以亲水性增加的顺序排列 环己烷石油醚 苯乙醚 氯仿 乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水,3、溶剂法分类： （1）煎煮法 （2）浸渍法（浸泡法） （3）渗漉法 （4）连续回流提取法（索氏提取） （5）超声法 (6) 超临界流体萃取法 (7) 微波萃取法,（三）中草药有效成分的分离与纯化 1、两相溶剂萃取法 2、酸碱法 3、沉淀法 4、盐析法 5、制备衍生物法 6、透析法,7、分馏法 8、结晶法 9、吸附法 10、色谱法(按操作方法不同分类) （1）柱色谱法(如硅胶/氧化铝柱色谱) （2）薄层色谱(TLC) （3）纸色谱,柱色谱,薄层色谱(TLC),纸色谱, 色谱法按照原理分类 （1）吸附色谱:如硅胶色谱、聚酰胺色谱等 （2）分配色谱:纸色谱、HPLC （3）凝胶过滤色谱 葡聚糖凝胶 Sephadex G 羟丙基葡聚糖凝胶 Sephadex LH-20 （7）离子交换色谱 阴/阳离子交换树脂,第五节 天然药物化学结构鉴定法 一、化合物的纯度测定 （1）显微镜下观察晶形(均匀一致) （2）测熔点 纯化合物有明确、敏锐的熔点，且熔距窄（0.5左右）。 （3）于TLC上只显示一个斑点 需要使用三种不同展开系统 （4）HPLC检识(为一个对称峰形),二、结构研究的主要程序 1、确定化合物结构的程序 先推测被确定成分的结构类型 然后推测取代基类型、位置和分子式 最后确定结构式。,2、确定化合物结构常用的方法 化学法 波谱法（UV、IR、NMR、MS） 圆二色谱CD与旋光光谱ORD X-射线结晶衍射法等。,三、红外光谱（IR） 1、4000 1500cm-1为特征频率区 2、1500 600cm-1为指纹区 四、紫外-可见吸收光谱（UV） 含有共轭双键、发色团及具有共轭体系 的助色团分子在紫外-可见光区域(200-700nm) 可产生吸收.,间硝基苯酚的红外光谱图,五、质谱(MS) 1、横坐标是m/z，纵坐标是离子峰的相对强度 2、MS中常见的几种离子峰 分子离子峰 M 碎片离子峰 同位素离子峰 六、核磁共振谱（NMR） 1、氢核磁共振谱（1H NMR）,季戊四醇的质谱图,苯胺的核磁共振谱图（1HNMR）,（1）横坐标是化学位移（010ppm）; 纵坐标反映积分曲线的高度 （2）1HNMR 通过化学位移、谱线的积分面积 以及裂分情况提供化合物分子中1H的类型、 1H的数目及相邻原子或原子团的信息。 （3）化学位移 化学环境不同的1H核在NMR谱图中吸收位置 存在差异，其与原点之间的相对距离称为值,（4）峰面积: 与对应的质子数成正比 （5）信号的裂分及偶合常数J A、初级谱裂分峰的数目符合（n+1）规律. B、J反映裂分峰之间共振吸收位置之差 2、13C-NMR谱简介 (1) 13C-NMR谱比1HNMR谱作用更大。 (2) 13C-NMR谱图中没有积分曲线,间硝基苯酚的13CNMR谱图,(3)13C-NMR的化学位移比1H-NMR大得多 (4)常规13C-NMR谱线是分离的单峰 (5)13C-NMR谱常指噪声去偶谱与选择氢核去偶谱 3.二维核磁共振(2D-NMR),第六节 天然药物化学的发展史 1、国际发展史 (1)生物碱的研究是天然药物化学发展的开端 舍勒(K.W.Sheller) 1769年 酒石 酒石酸 1775年 安息香 苯甲酸 1778年 酸乳 乳酸 1785年 苹果 苹果酸, 德罗逊(Derosen)与斯托勒(Sertrner) 1804 吗啡 1818 士的宁碱 1820 咖啡因 1820 喹宁 1828 尼古丁 1831 阿托品 1833 乌头碱,(2)合成药物的工业化生产制约了天然药物 化学研究(1930-1950年代) 1930年代 磺胺药 、维生素问世 1940年代 盘尼西林 (3)合成药害震惊全球(1960年代) “反应停” 别名沙利度胺或太胺呱啶酮，引起数千例畸胎,（1）古代（医药化学源于中国） 1575年 五倍子 没食子酸 1711年 樟树 樟脑 (升华法) （2）近代: 引进和创建阶段 中药材麻黄大量出口,进口临床应麻黄素,(4)大规模寻找天然活性物质(1970年代起) 利血平、长春新碱、紫杉醇等 2、国内发展史,（3）现代: 建立和发展阶段 麻黄素、芦丁、西地兰 工业化生产 甾体激素类原料药（薯芋皂苷元） （4）近年 抗癌药 羟基喜树碱 抗白血病药 高三尖杉酯碱 缩曈和治疗青光眼药 包公藤甲素 用于中期孕妇引产 天花粉蛋白 新型男性不育药 棉酚,3、天然药物化学研究的发展趋势 （1）研究速度大大加快 例如: 吗啡: 150年; 利血平: 4年 （2）研究成果丰富 例如: 生物碱 1952年以前 总共950种 19521962年 1100种 19621972年 3443种 迄今 10000多种。,（3）研究工作进入微量与超微量水平 例如：从50万只蚕蛾中得到12mg有效成分蚕蛾醇.,又如: 从500kg蚕蛹中才分离出25mg结晶的蜕皮激素(1954).,（4）结构鉴定水平空