天然药物化学.ppt

天然药物化学讲义,第一章总论,第一节,、概念：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的一门学科。研究内容：天然药物的化学成分（主要是有效成分）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。,相关的学科与概念,药物化学（MedicinalChemistry,合成药物、构效关系）植物药物（Phytochemistry)中草药成分化学天然药物：植物、动物、矿物、微生物等来源的药物中草药：中医使用的植物药中药：药典记载的中医用药草药：民间使用的植物药，包括中草药、藏药、印度第民族药有效成分：天然药物中具有一定生物活性、能起到治疗作用的单体化合物。,第一节绪论,二.要求：1掌握各类成分的结构特点、理化性质。如：黄酮一级分类（黄酮）、二级分类（黄酮醇、异黄酮）理化性质：黄酮：性状,酸性,鉴别反应（酚羟基：FeCl3反映等）,第一节绪论,2.掌握提取分离方法提取溶剂：水、有机溶剂.提取方法：溶剂提取法：水提醇沉法,煎煮法等水蒸气蒸馏法,升华法分离方法：沉淀法：酸提碱沉淀法（生物碱）色谱法：薄层色谱、柱色谱、高效液相色谱等3.结构鉴定方法化学反应：官能团，母核色谱法：TLC,PC,鉴别纯度,与标准品对照波谱法：UV,IR，MS,1H-NMR,13C-NMR,2D-NMR,ORD谱,第一节,三.目的和意义1.创制新药新药研制的途径：合成药物、天然药物有机化合物药理活性筛选临床试验,天然药物,药物（drug),天然产物,民间应用,三.目的和意义,1.创制新药特点：a.从天然药物中直接发现新药麻黄碱（麻黄），紫杉醇（taxol,紫杉，红豆杉b对天然药物有效成分进行结构改造、修饰如：青蒿素甲醚，青蒿琥酯C寻找先导化合物（leadcompound)吗啡度冷丁,三.目的和意义,2.去粗取精,降低毒性,提高疗效例：长春花,长春碱（高毒）和长春新碱（低毒).治疗小儿白血病,服用长春新碱1周,相当于原植物1.3.探索天然药物用药科学化,有效成分是天然药物的治病防病的物质基础.例：“麻沸散”，洋金花中主要含东莨菪碱（麻醉成分）和莨菪碱（具狂燥作用）4.改进剂型,控制质量传统剂型“丸散膏丹”，改成片剂,口服液等.复方丹参片制成复方丹参滴丸.,5.扩大药源,降低成本针对药源不足的药材,寻找代用品.小檗碱：黄连（根）黄柏三颗针紫杉醇：同种植物不同部分,栽培,组织培养,半合成6.合理炮制,采集,贮存中药材经炮制后,制成中药饮片.炮制后,降毒增效.如:乌头类药材乌头碱乌头原碱采集：随季节的不同,植物成分含量变化.如：菌陈、银杏叶,四.研究途径,1.调查a.原植物：品种,科,属,学名,来源,产地.b.文献：近源植物具有相似的成分.2.成分分离系统分离法,活性跟踪法3.成分鉴定理化性质,色谱方法,波谱方法4.结构改造发现新药,第二节各类成分简介,1.生物碱类:含N原子,多呈碱性.2.糖苷:糖:单糖,低聚糖,多糖苷:糖苷元:黄酮,香豆素,恩醌酸性皂苷:三萜皂苷,甾体皂苷,强心苷3.萜类:挥发油,中性成分.,4.杂类：（1）多糖：淀粉,不溶于水、有机溶剂,在热水中膨胀糊化,用乙醇使之沉淀.树胶,粘液质,溶于水,用乙醇沉淀.（2）氨基酸、蛋白质：溶于水,蛋白质可用生物碱沉淀试剂沉淀或醇沉.（3）有机酸：含COOH（4）鞣质：多分类化合物,不稳定,易氧化,具较强还原性,加热后聚合沉淀.具有收剑、止血作用、抗氧化作用.可用水、醇提取.制备针剂时易产生沉淀,需除鞣.,除鞣质方法,1.明胶沉淀法,水提取液,第二节各类成分简介,4.杂类：（5）树脂：萜类氧化物油树脂：挥发油与树脂混合物,如：松脂香树脂：安息香胶树脂：树胶和树脂的混合物,如：藤黄油胶树脂：和挥发油、树胶混合,如没药（6）色素：叶绿素：脂溶性色素,溶于石油醚、氯仿、醇,不溶于水;花色素：水溶性,属黄酮类,第三节生合成（Biosynthesis）,一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动来说不可缺少的物质.二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类等对维持植物生命活动不起重要作用,且并非在所有植物中都能产生.由一次代谢产物产生,常为有效成分.,主要生合成途径,1.醋酸丙二酸途径（AcotateMalontepathway，AA.MA途径）合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类2.甲戊二羟酸途径（MavalonicAcidPathway，MVA途径）主要生成萜类、甾体类化合物3.桂皮酸途径（CinnamicAcidPathway）和莽草酸途径形成具C6C3骨架的化合物，如香豆素、木脂素、黄酮.,4.氨基酸途径（AminoAcidPathway）生成生物碱5.复合途径（1）醋酸丙二酸莽草酸途径（2）醋酸丙二酸甲戊二羟酸途径（3）氨基酸甲戊二羟酸途径（5）氨基酸莽草酸途径生成的意义：天然化合物结构分类,结构推测;植物化学分类学;仿生合成,组织培养,第四节提取分离方法,、提取法：有三种基本方法：溶剂提取法,水蒸气蒸馏法,升华法.1.溶剂提取法1.1原理：相似相溶理想溶剂：对有效成分溶解度大,对无效成分溶解度小;与有效成分不起化学反应安全,成本低,易得.,1.溶剂提取法,1.2溶剂的选择（1）水：常用溶剂.可溶成分：生物碱盐,苷类,有机酸盐和氨基酸,蛋白质,糖类,鞣质.冷水提：脂杂少;易酶解,霉变,脂溶性成分提取不完全,体积大.热水提：易于脂溶性成分提取,防酶解、霉变,效率高;挥发性成分损失,热敏物质易破坏.,1.2溶剂的选择（2）亲水性有机溶剂：甲醇,乙醇,丙醇.工业常用乙醇.提取范围广（除多糖,蛋白质外）效率高不易酶解,极性可调节.（3）亲脂性有机溶剂:石油醚,苯,氯仿,乙醚,乙酸乙脂.选择性强,用于提取甾体,萜类,水杂少;易回收;有毒,易燃.常用溶剂极性大小顺序：水,甲醇,乙醇,丙酮,正丁醇,乙酸乙脂,氯仿,乙醚,苯,石油醚,1.溶剂提取法,1.4影响因素温度PH值:酸碱性成分粉碎度时间:一般1h3次;或2,1.5,1h.溶剂用量:药材装至容器的2/3处,溶剂没过药材;或8,6,6倍量.,溶剂提取法,1.3提取方式浸渍法：静态提取，冷提取法，适用于受热不稳定的成分；渗漉法:动态提取,效率高,冷提法煎煮法:水作溶剂回流提取法:有极溶剂连续回流提取法:沙(索)氏提取器,2.水蒸气蒸馏法提取具有挥发性,能随水蒸气蒸馏而不被坏的成分,如挥发油.3.升华法用于具有升华性的成分,如香豆素,蒽醌,樟脑等.,第四节提取分离法二.分离方法,1.根据溶剂度差别进行分离1.1结晶法(纯化时常用)条件:浓度;合适的溶剂;注意:A不同溶剂中结晶,其熔点、晶形可能不同;B干燥时温度不能过高;C结晶需防潮(真空干燥),1.2沉淀法:A溶剂沉淀法:改变极性,如水提醇沉法B酸碱沉淀法:改变PH,处理酸、碱、两性成分C沉淀试剂:如铅盐沉淀法,酸性、酚性成分加中性PbAc2,形成沉淀.,2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离2.1影响分离的因素分离因子,分配系数K=KA/KBKAKB，KA，KB为被分离物质A和B的K值KCU/CLCU，CL被分离物质在上相下相中浓度，根据值的大小决定分离的方法：100，一次萃取，可基本分离，液液萃取10010，10-12次萃取，可基本分离，CCD2，100次以上萃取，DCCC。,2.1影响分离的因素PH值对于酸性、碱性、两性化合物，分配比受PH值的影响，因为PH值可改变它们的存在状态（游离型和解离型）HA达到99解离时，PHPKa2HA达到99游离时，HPKa2酚类成分PKa9.210.8，PH7时为游离型，PH1213，为解离型：羧酸类成分PKa5，PH3时为游离型，PH7，为解离型。,2.1影响分离的因素纸色谱（PC）也叫纸分配色谱（PPCPaperPartionChromatography），用PC法求值，选择理想分离条件。Co有机相浓度Cw水相浓度纸色谱定数Rfa，Rfb为A，B两物质在PC上Rf值,2.2,酸碱性成分的分离PH梯度萃取法按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质，改变PH值使酸碱成分呈不同状态，解离型进入有机层。如：分离酸性不同的蒽醌化合物,2.3，逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱逆流分溶法（CCD）：连续液-液萃取分离过程。特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性不稳定物质的分离。对于极性过大或过小易乳化物质不适合。液滴逆流色谱（DCCC）是一种液-液分离色谱，流动相呈液滴形式垂直上或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。缺点：样品处理量小。,高速逆流色谱（HSCCC）装置依靠四氟乙烯蛇形管的方向性及特定的高速行星式旋转所产生的离心力场作用，使无载体支持的固定