第二章 中药、生药与天然药物-(二)

药学概论,化工学院制药教研室,中药的起源与发展,2.1,天然药物化学,2.4,2,中药、生药与天然药物化学,2.4天然药物化学,2.4.1天然药物化学的性质和主要研究内容,天然药物化学是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。研究内容天然药物中化学成分（主要是生物活性成分或药效成分）的结构特点、理化性质、提取分离方法、结构鉴定及生合成途径。,2.4天然药物化学,2.4.1天然药物化学的性质和主要研究内容,增强免疫滋补,人参皂苷类,人参,2.4天然药物化学,2.4.2天然药物化学的任务,研究开发新药,（1）直接从天然药物中发现新药,2.4天然药物化学,2.4.2天然药物化学的任务,研究开发新药,（2）以天然药物中活性成分为先导化合物开发新药,（1）直接从天然药物中发现新药,2.4天然药物化学,2.4天然药物化学,2.4.2天然药物化学的任务,研究开发新药,（2）以天然药物中活性成分为先导化合物开发新药,（1）直接从天然药物中发现新药,（3）从有效部位中开发五类新药未在国内上市销售的从植物、动物、矿物等物质中提取的有效部位及其制剂。,例如：龙血通络胶囊龙血竭总黄酮类等有效部位,研究开发新药推进中药现代化进程，使中药早日进入国际医药主流市场,2.4天然药物化学,2.4.2天然药物化学的任务,中药现代化的机遇与挑战疾病谱和医学模式正在发生变化，“生物医学”向“生物心理社会医学”转变，单纯的“疾病治疗”向“预防保健治疗康复”模式转变。化学合成药开发周期长、费用高、副作用大、对疑难病症和慢性病尚无良好的治疗办法。天然物质制成的药品在世界药品市场上已占30，国际植物药市场已达300多亿美元。每年以10的速度增长。面临医药市场国际化和洋中药对我国中药产业的冲击，中药知识产权面临威胁。,2.4天然药物化学,2.4.3天然药物化学的发展历史和进展,1769年瑞典化学家，药师K.W.Schelle,1575年医学入门（李挺著），本草纲目,五倍子,没食子酸,1711年集验方（李遵著）樟脑的制备方法，由马可勃罗传到西方,我国是最早进行天然药物化学研究的国家,2.4天然药物化学,2.4.3天然药物化学的发展历史和进展,我国是最早进行天然药物化学研究的国家结构测定和发现新化合物的速度越来越快,时间发现的新生物碱1952年以前950个1952-1962年1107个相当于前100年的总数1962-1972年3443个相当于前10年的3倍1972-1989年6000个,2.4天然药物化学,2.4.3天然药物化学的发展历史和进展,我国是最早进行天然药物化学研究的国家结构测定和发现新化合物的速度越来越快向内源性生物活性成分、微量、水溶性、不稳定成分进军,蚕蛾醇(bombykol)10-10ug/ml具有明显的生物活性，从50万头雌蚕蛾中得到12mg,2.4天然药物化学,2.4.3天然药物化学的发展历史和进展,我国是最早进行天然药物化学研究的国家结构测定和发现新化合物的速度越来越快向内源性生物活性成分、微量、水溶性、不稳定成分进军向高分子化合物进军,人参多糖、猪苓多糖、黄芪多糖、天花粉等,2.4天然药物化学,2.4.3天然药物化学的发展历史和进展,我国是最早进行天然药物化学研究的国家结构测定和发现新化合物的速度越来越快向内源性生物活性成分、微量、水溶性、不稳定成分进军向高分子化合物进军有效成分和无效成分的概念在发生变化,过去认为小分子化合物才是有效成分生物碱、黄酮、蒽醌、皂苷、木脂素、香豆素、萜类、挥发油等,大分子化合物是无效成分多糖、蛋白质、鞣质等,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物化学成分分类,脂溶性杂质,水溶性杂质,相对于某一种疾病而显示无效的化学成分,无效成分（又叫杂质）,具有医疗效用或生理活性的单体化合物，能用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数。,活性成分（或有效成分）,按有无活性,非极性、中等极性、极性,按溶解性,酸性、碱性、中性,按酸碱性,生物碱、苷、蒽醌、甾、萜等,按化学结构类型,混合物“有效部分”或“有效部位”,2.4天然药物化学,需要注意的几个问题,(2)天然药物中真正搞清有效成分的并不多(3)许多中药中的活性成分并不代表整个中药的药效有些成分在某些中药中是有效成分，在另一些中药中则不是有效成分,(1)有效成分和活性成分的概念不同,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物化学成分分类,主要介绍,生物碱、黄酮、皂苷等,二次代谢产物,糖类、蛋白质的部分,一次代谢产物,按生合成途径,脂溶性杂质,水溶性杂质,相对于某一种疾病而显示无效的化学成分,无效成分（又叫杂质）,具有医疗效用或生理活性的单体化合物，能用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数。,活性成分（或有效成分）,按有无活性,非极性、中等极性、极性,按溶解性,酸性、碱性、中性,按酸碱性,生物碱、苷、蒽醌、甾、萜等,按化学结构类型,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,生物碱类（alkaloids）,一类存在于生物体内分子中含有氮原子的有机化合物的总称。大多有较复杂的环状结构，多呈碱性，可与酸成盐。游离生物碱具亲脂性；生物碱盐具亲水性。生物碱多具有显著而特殊的生物活性。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,黄连：小檗碱抗菌消炎,生物碱类（alkaloids）,麻黄：麻黄碱止咳平喘,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,糖或糖的衍生物与另一非糖物质通过糖的端基碳原子连接而成的一类化合物，又称为配糖体。苷中的非糖部分称为苷元（genin）或配基（aglycone）；缩醛的结合键称为苷键。苷具亲水性，苷元具亲脂性。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,黄芩苷,具有C6-C3-C6基本结构,黄酮类,根据苷元结构可分为五类：,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,大黄素苷,具有共轭二酮基本结构,蒽醌类,黄芩苷,具有C6-C3-C6基本结构,黄酮类,根据苷元结构可分为五类：,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,秦皮甲素,具有C6-C3基本结构,木脂素和香豆素类,大黄素苷,具有共轭二酮基本结构,蒽醌类,黄芩苷,具有C6-C3-C6基本结构,黄酮类,根据苷元结构可分为五类：,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,秦皮甲素,具有C6-C3基本结构,木脂素和香豆素类,大黄素苷,具有共轭二酮基本结构,蒽醌类,黄芩苷,具有C6-C3-C6基本结构,黄酮类,根据苷元结构可分为五类：,地高辛,具有强心作用的甾体结构,强心苷类,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,糖苷类（glycosides）,齐墩果酸,结构复杂，水溶液振摇后起泡沫,皂苷类,地高辛,具有强心作用的甾体结构,强心苷类,秦皮甲素,具有C6-C3基本结构,木脂素和香豆素类,大黄素苷,具有共轭二酮基本结构,蒽醌类,黄芩苷,具有C6-C3-C6基本结构,黄酮类,根据苷元结构可分为五类：,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,萜类（terpenes）和挥发油类（volatileoils）,萜类是具有(C5H8)n通式的碳氢化合物以其衍生物的总称，其分子的基本碳架可看作是异戊二烯的聚合物。依据异戊二烯的单位数，分为单萜、倍半萜、二萜、三萜等。,薄荷醇,C10H20O,两个异戊二烯,单萜,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,萜类（terpenes）和挥发油类（volatileoils）,萜类是具有(C5H8)n通式的碳氢化合物以其衍生物的总称，其分子的基本碳架可看作是异戊二烯的聚合物。依据异戊二烯的单位数，分为单萜、倍半萜、二萜、三萜等。,山道年,C15H18O3,三个异戊二烯,倍半萜,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,萜类（terpenes）和挥发油类（volatileoils）,挥发油是植物经水蒸气蒸馏得到的油状挥发性成分的总称，主要成分为单萜及倍半萜类化合物。,萜类是具有(C5H8)n通式的碳氢化合物以其衍生物的总称，其分子的基本碳架可看作是异戊二烯的聚合物。依据异戊二烯的单位数，分为单萜、倍半萜、二萜、三萜等。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（一）天然药物中主要有效成分化学结构类型简介,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,被提取成分的主要物理性质,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,溶剂提取法,提取原理根据化学成分与溶剂间“极性相似相溶”的原理，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，将所提成分从药材中溶解出来的方法。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,溶剂提取法,提取溶剂及溶剂的选择,【分类】非极性溶剂、中等极性溶剂、极性溶剂。【极性顺序】水甲醇乙醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚三氯甲烷二氯甲烷苯四氯化碳石油醚【选择原则】对所提取成分溶解度大；对杂质溶解度小。与所提取成分不起意外的化学变化。廉价、易得、安全。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,溶剂提取法,提取方法,（索氏提取器）克服了回流法需几次提取的缺点,连续回流提取法,效率高于渗滤法，但受热易被破坏的成分不适用,回流提取法,随时保持相当浓度差，效率高于浸渍法,渗滤法,适用于加热易被破坏、挥散成分,浸渍法,含挥发性成分及加热易被破坏的成分不宜,煎煮法,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,溶剂提取法,影响提取效率的因素,【药材粉碎度】药粉越细、表面积越大，提取效率越高。【提取温度】一般热提效率高，但有些成分温度高易破坏。【提取时间】通常提取时间长提出量大。但有溶解平衡。热水提以1/21h为宜，乙醇提1h为宜。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,水蒸气蒸馏法,水蒸气蒸馏法适于具有挥发性，在100度有一定蒸汽压，可随水蒸气带出而不被破坏，与水不反应、且与水分层的成分的提取。如挥发油、某些挥发性生物碱的提取。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,其他方法,升华法压榨法超临界流体萃取法（SFE）超临界流体（SF）指处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的、以流动形式存在的物质。可在低温下提取，“热敏性”成分尤其适用。,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,分离纯化,溶剂法,在逆流分布法基础上发展的一种高分离效能的逆流分布法,液滴逆流色谱法（DCCC）,液-液萃取反复进行数十次以上的分离方法,逆流分布法（CCD）,液-液萃取法,溶剂极性梯度分配法,极性大：正丁醇-水极性中等：乙酸乙酯-水极性小：三氯甲烷（或乙醚）-水,利用混合物中各组分在两相溶剂中分配系数差达到分离纯化,溶剂分配法,总提取物溶于有机溶剂（乙酸乙酯），用酸水、碱水萃取,酸碱溶剂法,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,分离纯化,沉淀法,2.4天然药物化学,2.4.4天然药物化学知识简介,（二）天然药物化学有效成分的提取、分离,分离纯化,色谱分离法,利用混合物中各成分，在固定相和流动相中不同平衡分配系数，进行分离纯化物质的一种方法。特点：试料用量少，分离效