天然药物化学第一章绪论详解.ppt

天然药物化学,彭 亮,中药 = 天然药物,？,中 药：以传统中医药学理论阐述药理作用并指导临床应用、有独特的理论体系和使用形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。 天然药物：人类在自然界中发现并可直接供药用的植物、动物或矿物，以及基本不改变其物理、化学属性的加工品。,天然药物包含了中药，但并不等于是中药。,天然药物研究现状,全球约有80%的人以天然药物作为基本医疗保健手段，天然药物销售额约占全球医药销售总额的30%，且以每年10%的速度递增 ； 发达国家50%药品来源于天然药物； 美国上市药品25%来源于天然药物或其衍生物； 世界25种最畅销药品中12种为天然药物或其衍生物； 五十年来国际上50种以上的药品来源于天然药物及其衍生物； 近十年来，国际上正在研制有望成为创新药物的天然药物30-40种。,第一章 总 论,第一节 绪 论 第二节 生 物 合 成 第三节 提取分离方法 第四节 结构研究方法,第一节 绪 论,什么是天然药物化学？,运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。,主要化学 成分类型,结构特征,理化性质,提取分离,结构测定,生物合成,研究主要内容,相关的术语（补充）,1.有效成分（Active Constituents）,单体化合物，能用分子式和结构式表示，具有一定的理化常数，和生物活性。,2. 有效部位（Active Extracts）,具有生物活性，但是尚未提纯成单体的一大类化合物（药效成分群）。,天然药物化学在新药研发中的地位,药理、毒理作用,一定的剂型,质量标准,临床前新药,有效部位或有效成分,药理学、毒理学,药剂学,药物分析学,为什么要学习天然药物化学？,控制天然药物及其制剂的质量； 减低原植物毒性，并提高疗效； 扩大天然药物的资源； 进行新化合物的研究，进而对其化学合成或结构改造。,炼丹与无机合成药物的实践,世界上最早的无机合成化学药物： 水银 (Hg)、升丹(HgO)、朱砂(HgS)、轻粉(Hg2Cl2),炼丹术与升华药物的实践,炼丹术发展了升华法，如樟脑的精制： 始见于集验方(洪遵，1170年)，由马可波罗带到西方； 明朝本草纲目详细记载樟脑有关提炼和升华精制的操作。,我国天然药物化学发展,（一）古 代 篇,天然药物化学的发展历程,乌头碱制备：取新鲜草乌汁，经沉淀，过滤，清液置碗中日晒蒸发，至瓶口现“黑砂点子”；再放炉内低温蒸发，直到下层为稠膏，上层现白如砂糖状的结晶。此种“砂糖样”物质，“上箭最快，到身走数步即死”。这种极毒的砂糖样结晶即乌头碱，在欧洲1833年提出，1860年才制得结晶。,提取分离纯化方法制取纯成分的实践,关于“秋石”的制备中有煎熬、溶解、过滤、浓缩、升华、结晶等操作。,本草纲目拾遗 (1765年),本草纲目 (1518-1592),我国外藉院士、英国学者李约瑟在其巨著中国科学技术史中写道：,“现代人之所以更为优秀，是因为他们发现了印刷术、黑火药和磁罗盘，我们把它归功于中国人。要是没有这种贡献，就不可能有我们西方文明的整个发现历程。” 他指出“在欧洲十六世纪帕拉尔(Paracelsus, 1493-1541)将水银、锑、铋等矿物作药物的时候,存在着很大的争议,而中国在那时已使用矿物药有许多世纪。”,“ 中国药物化学从11世纪到17世纪处于一个灿烂的时期。”,二十年代 主要成就是麻黄碱的研究，同时还对闹羊 花、莽草、延胡索等开展了一些研究工作。,三十年代 进行了中药延胡索、防己、贝母、陈皮、 细辛、钩吻、洋金花、除虫菊、雷公藤、三七、广地龙、柴胡 中成分的分离工作。,（二）近 现 代 篇,四十年代,主要研究了常山的抗疟有效成分，定出了常山生物碱的分子式、母核，并和国外学者共同研究取得一定成绩。另对羊角拗。远志、前胡、丹参、射干、使君子等也做了许多工作。这三、四十年中，我国科学家虽然在有效成分及药理方面做了一些艰苦的工作，但在化学成分结构的研究上却较少突破，新成分的发现也较少。,五十年代以后,1）利用丰富药源生产药物:麻黄素、芦丁、洋地黄毒苷、咖啡 因、黄连素、粉防己碱、加兰他敏、山道年等。,2）减少进口、自给自足药物:地高辛、西地兰、麦角新碱、秋 水仙碱、阿托品、东茛菪碱、长春碱、长春新碱、薯蓣皂苷元等。,3）民间草药发掘药物:颅痛定、岩白菜素、天花粉素、川楝素、 黄藤素、鹤草酚、焊菜素、亮菌甲素、棉酚、羟基喜树碱等。,4）特色天然药物：如青蒿素、三尖杉酯碱、山茛菪碱、天麻 素、靛玉红、齐墩果酸、丁公藤碱II、高乌头碱、石杉碱甲、 川芎嗪等。,5）改构药物：如抗痫灵、常咯啉、联苯双酯等。,6）合成药物:如黄连素、延胡索乙素、山茛菪碱、天麻素、 咖啡因、靛玉红、川芎嗪、大蒜新素、罂粟碱等。,K. W. Sheller 1769 酒石酸(酒石) 1775 苯甲酸(安息香) 1778 乳酸(酸乳) 1785 苹果酸(苹果),Rouelle 1773 尿素 (脲),Sertrner 1805 吗啡(鸦片),1818 士的宁碱 1820 咖啡因 1820 喹宁 1828 尼古丁 1831 阿托品 1833 乌头碱,国外天然药物化学发展,1）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究,二十世纪：三十年代 维生素问世,四十年代 盘尼西林的使用,五十年代 形成了新药上市的黄金时代,2）药害震惊全球,Thalidomide,西德1956年出售镇静药 “反应停”肽胺哌啶酮 到1962年就引起数千例 畸胎。,美登木碱 (Maytansine),利血平 (Reserpine),紫杉醇 (Taxol),长春碱 (Vinblastine) 长春新碱 (Vincristine),3）大规模寻找天然活性物质,研究方向及发展趋势,研究方向的重大转变,病理模型 动物模型 离体器官 酶 水 平 分子水平 血清药理,粗总皂苷: 天 然 4.1 % 组织培养 21 %,薯蓣皂苷元: 天 然 1. 5 % 组织培养 2. 5 %,注重结构改造和仿生合成,解决植物活性成分含量偏少 合理保护药用资源,活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分 由单纯化学转向生物活性成分研究 由单味中药转向复方中药 生物活性检测转向分子水平,组织培养技术广泛应用,第二节 生物合成,一次代谢,定 义,维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。,代谢产物,糖类 蛋白质 脂质 核酸,一次代谢产物的作用,植物的营养物质,人类赖以生存的物质基础,二次代谢及其代谢产物,定 义,二次代谢产物 (secondary metabolites),产生结构千变万化、千奇百怪的化学物质。,二次代谢产物的作用,维持植物的特性与特征,重要的药物资源,以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。,植物体内的物质代谢与生物合成过程,三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸 -酮戊二酸 丁二酸,鞣酸类,CO2 H2O,h / 叶绿素,磷酸烯醇式丙酮酸,甲戊二羟酸,丙酮酸,乙酰辅酶A,丙二酸单酰辅酶A,赤藻糖4-磷酸,葡 萄 糖 代 谢,莽草酸,苯丙素类,芳香族氨基酸,脂肪族氨基酸,嘌呤、嘧啶,脂肪酸类,萜 类,甾 醇,胡萝卜素类,-氨基乙酰丙酸,核苷,核苷酸类,醌 类,胆 碱,卟啉类,前列腺素类,脂肪族及芳香族聚酮类,生物碱类,肽 类,含氮化合物,香豆素、木 脂（质）素,黄酮类,第三节 提取分离方法,天然药物化学成分的构成特点,同种植物含有多种结构类型的化学成分,总成分含量少而种类多,有效成分含量低,美登碱：千万分之二,中草药有效成分的提取,溶剂法,蒸馏法,原理：与水蒸气产生共沸点 范围：挥发油,升华法,原理：相似者相溶 范围：所有化学成分,原理：遇热挥发，遇冷凝固 范围：游离蒽醌,不同国家银杏叶提取物的质量标准,二次代谢产物归类,二次代谢 产 物,苷 类 非苷类 （苷元） + 糖 挥发油,脂 肪 族 芳香酚类,酸性物质 碱性物质 中性物质,脂肪族 芳香族,香豆素类 木脂素类,苯丙素类 黄 酮 类 醌 类 鞣 质,植物甾醇 强 心 苷 皂 苷,单 萜 倍 半 萜 二 萜 二倍半萜 三 萜 多 萜,甾 体 萜 类,生物碱 N 族,油 脂,石油醚环己烷苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水,常用溶剂及极性大小,选择溶剂注意点,对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小 不与化学成分起化学变化 经济、易得、使用安全,溶剂法分类,浸 渍 法 煎 煮 法 渗 漉 法 回流提取法 连续回流提取法 超临界流体萃取法 超声波提取技术 微波提取技术,适合于热不稳定物质或含大量淀粉、果胶、树胶、粘液质的中药提取，但出膏率低，水为溶剂时易霉变。,适合于对湿、热均稳定且不易挥发的物质的提取。,溶剂消耗较少，速度快，但提取不完全，对热不稳定性物质不适用。,溶剂消耗较少，速度快，提取完全，但受热时间长，对热不稳定性物质不适用。,萃取和分离合二为一