天然药物化学绪论

1、天然药物化学天然药物化学第一章总论（Generation）一、天然药一、天然药物的来源及应用物的来源及应用。二、天然药物化学的学习内容。二、天然药物化学的学习内容。三、天然药物的物质基础三、天然药物的物质基础四、天然药物化学的发展。四、天然药物化学的发展。2 2五、学习天然药物化学的目的和意义及方法。五、学习天然药物化学的目的和意义及方法。 天然药物是指动物、植物、和矿物等自然天然药物是指动物、植物、和矿物等自然界中存在的有药理活性的天然产物。界中存在的有药理活性的天然产物。一、天然药物的来源及应用一、天然药物的来源及应用（如土鳖虫、地龙等）如土鳖虫、地龙等）天然药物天然药物植物植物 （为主）

2、（为主） 动物动物微生物微生物矿物矿物（如石膏（如石膏CaSOCaSO4 42H2H2 2O O） （如青霉菌、放线菌等）（如青霉菌、放线菌等）海洋生物海洋生物 （如芋螺等）（如芋螺等）神农本草经神农本草经列为上品，主列为上品，主补五脏，安精神，定魂魄，止补五脏，安精神，定魂魄，止惊悸，明目，开心益智，久服惊悸，明目，开心益智，久服有轻身延年之功效。有轻身延年之功效。 白果是银杏的俗称，被白果是银杏的俗称，被称作为是植物中的活化石。称作为是植物中的活化石。白果含白果醇、白果酸，具白果含白果醇、白果酸，具有杀菌功能，有化痰、止咳、有杀菌功能，有化痰、止咳、补肺、通经、止浊、利尿等补肺、通经、止浊

3、、利尿等疗效。疗效。 穿山甲为鲮鲤科穿山甲为鲮鲤科动物鲮鲤的鳞片，处动物鲮鲤的鳞片，处方名有炮山甲、醋山方名有炮山甲、醋山甲、炮甲珠或炒甲片甲、炮甲珠或炒甲片等。其味咸，性微寒，等。其味咸，性微寒，入肝、胃二经。入肝、胃二经。本本草纲目草纲目中记载穿山中记载穿山甲甲“除痰疟寒热，风除痰疟寒热，风痹强直疼痛，通经络，痹强直疼痛，通经络，下乳汁，消痈肿，排下乳汁，消痈肿，排脓血，通窍杀虫。脓血，通窍杀虫。” ” 雄黄，为硫化物类雄黄，为硫化物类矿物雄黄族雄黄，主含矿物雄黄族雄黄，主含二硫化二砷。归肝，大二硫化二砷。归肝，大肠经。有毒。解毒杀虫，肠经。有毒。解毒杀虫，燥湿祛痰，截疟。用于燥湿祛痰，截

4、疟。用于虫积腹痛，惊痫，疟疾，虫积腹痛，惊痫，疟疾，痈肿，疔疮，疥癣，蛇痈肿，疔疮，疥癣，蛇虫咬伤。常用量虫咬伤。常用量0.150.150.30.3克，入丸散用。外克，入丸散用。外用适量，研末撒或调敷用适量，研末撒或调敷患处。患处。 天然药物又称中草药、中药。中药是天然药物又称中草药、中药。中药是在中医在中医药理论指导下药理论指导下认识和使用的药物。认识和使用的药物。天然药物包括天然药物包括中药，但不等于中药。中药，但不等于中药。 神农本草经载药神农本草经载药365种（公元前种（公元前221年）年） 本草纲目载药本草纲目载药1892种（种（1596年）年） 本草纲目拾遗载药本草纲目拾遗载药26

5、08种（种（1765年）年） 据据1995年全国中药资源普查结果，我国天然中年全国中药资源普查结果，我国天然中草药有草药有12807种，其中植物药种，其中植物药11146种（占种（占87%），），动物药动物药1581种（占种（占12.3%），矿物药），矿物药80种。种。药理、毒理作用药理、毒理作用一定的剂型一定的剂型质量标准质量标准临床前新药临床前新药天然药物化学天然药物化学有效部位或有效成分有效部位或有效成分药理学药理学药剂学药剂学药物分析学药物分析学药物化学药物化学天然药物化学的地位天然药物化学的地位二、天然药物化学的内涵及研究内容二、天然药物化学的内涵及研究内容天然药物化学是运用天然药物

6、化学是运用现代科学理论与方法现代科学理论与方法研究天然药物中研究天然药物中化学成分化学成分的一门学科。的一门学科。定义：定义： 结构特点结构特点 物理化学性质物理化学性质 提取、分离、检识方法提取、分离、检识方法 主要类型化学成分的结构鉴定主要类型化学成分的结构鉴定研究内容：研究内容：天然药物中各类化学成分的天然药物中各类化学成分的天然药物化学成分的复杂性天然药物化学成分的复杂性 某一种天然药物可能含有几种类型的成分，某一种天然药物可能含有几种类型的成分，而每一个类型又可能含有少则几种、多则十几种、而每一个类型又可能含有少则几种、多则十几种、几十种化学成分。一种中药如此，复方中药就更几十种化学

7、成分。一种中药如此，复方中药就更复杂了。复杂了。 由于生源途径的关系，一种中药中往往存在由于生源途径的关系，一种中药中往往存在母核相同、取代基不同的同一类型成分，也有不母核相同、取代基不同的同一类型成分，也有不同类型的成分，例如人参、麻黄、甘草。同类型的成分，例如人参、麻黄、甘草。 中药人参中就含有中药人参中就含有2020余种三萜皂苷类成分，其都有相同余种三萜皂苷类成分，其都有相同或类似的母体，同时人参中又有黄酮类、多糖及挥发油等类或类似的母体，同时人参中又有黄酮类、多糖及挥发油等类成分。中药中成分的复杂性及多种中药的配伍应用，即构成成分。中药中成分的复杂性及多种中药的配伍应用，即构成了中药功

8、效的多样性了中药功效的多样性, ,是中药常具有多方面功效或多种药理作是中药常具有多方面功效或多种药理作用的物质基础。用的物质基础。 OOOHOHR1R2举例：大黄中的举例：大黄中的5种蒽醌苷元成分：种蒽醌苷元成分：苷元名称苷元名称 R1 R2 大黄酸大黄酸 -COOH H 大黄素大黄素 -CH3 -OH 芦荟大黄素芦荟大黄素 -CH2OH 大黄素甲醚大黄素甲醚 -CH3 -OCH3 大黄酚大黄酚 -CH3 H三、天然药物的物质基础及其有效成分三、天然药物的物质基础及其有效成分天然药物的物质基础天然药物的物质基础 在中草药及其天然药物中，真正搞清楚有效成在中草药及其天然药物中，真正搞清楚有效成分

9、的品种是不多的，更多的是一些有生理活性的分的品种是不多的，更多的是一些有生理活性的成分。有效与无效不能机械地理解。成分。有效与无效不能机械地理解。 通常把具有一定通常把具有一定生理活性生理活性，具有，具有治疗作用治疗作用，可以用分子式和结构式表示，并具有一定的物可以用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数（如熔点、沸点、旋光度、溶解度等）理常数（如熔点、沸点、旋光度、溶解度等）的的单体化合物单体化合物，称为有效成分或活性成分。，称为有效成分或活性成分。有效成分：有效成分：例如：甘草例如：甘草 甘草皂苷甘草皂苷 抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的作用抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的作用 黄连黄连 小檗碱小檗

10、碱 抗菌作用抗菌作用 尚未分离、提纯为单体化合物的尚未分离、提纯为单体化合物的有效成分混有效成分混合体合体。有效部分：有效部分：例如：人参总皂苷、银杏总黄酮等。例如：人参总皂苷、银杏总黄酮等。 与有效成分共存的其他成分。（杂质）。与有效成分共存的其他成分。（杂质）。无效成分：无效成分：例如：普通的蛋白质、碳水化合物、油脂、例如：普通的蛋白质、碳水化合物、油脂、树脂及叶绿素等。树脂及叶绿素等。相对性相对性多样性多样性可开发性可开发性有效成分的特点有效成分的特点有效成分与无效成分不能简有效成分与无效成分不能简单机械的理解。单机械的理解。有效成分具有：有效成分具有： 有效成分和无效成分的划分是相对的

11、，有效成分和无效成分的划分是相对的，不是绝对的。根据临床用途决定取舍。不是绝对的。根据临床用途决定取舍。相对性相对性A. 相同类型成分，在不同天然药物中作用不同。相同类型成分，在不同天然药物中作用不同。B. 原来视为无效成分，可能成为有效成分。原来视为无效成分，可能成为有效成分。C. 加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性成分。成分。多样性多样性例：阿片例：阿片吗啡：镇痛吗啡：镇痛可待因：止咳可待因：止咳罂粟碱：解痉罂粟碱：解痉 一种天然药物中含有多种有效成分、故一种天然药物中含有多种有效成分、故可有多种临床用途。可有多种临床用途。有效成分具有：有效成

12、分具有： 原本被认为是无效成分的化合物开发利用，原本被认为是无效成分的化合物开发利用，成为有效成分。如氨基酸、蛋白质、多糖等。成为有效成分。如氨基酸、蛋白质、多糖等。猪苓猪苓天花粉天花粉使君子使君子可可开发性开发性有效成分具有：有效成分具有：课堂互动：课堂互动：1 1、谈谈你认识的天然药物有哪些？天然药物、谈谈你认识的天然药物有哪些？天然药物为什么能够防病治病？为什么能够防病治病？2 2、不同的天然药物为什么会有不同的临床疗、不同的天然药物为什么会有不同的临床疗效？效？四、天然药物化学成分的主要类型：四、天然药物化学成分的主要类型：维持其生长的维持其生长的必须物质必须物质：为适应环境而产为适应

13、环境而产生的生的特殊成分特殊成分：糖类、蛋白质、酯类、色素、糖类、蛋白质、酯类、色素、无机盐、油脂等无机盐、油脂等生物碱、苷类、甾体、萜类、生物碱、苷类、甾体、萜类、挥发油、有机酸等挥发油、有机酸等（主要物质基础）（主要物质基础）（通常视为无效成分）（通常视为无效成分）NOOCH3OH（一）生物碱（一）生物碱 天然含氮有机化合物，主要分布在天然含氮有机化合物，主要分布在 植物界高等植物中，生物活性好植物界高等植物中，生物活性好溶解性溶解性游离生物碱游离生物碱三氯甲烷三氯甲烷乙醇、丙酮、乙醚乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂等有机溶剂生物碱盐生物碱盐易溶于水、乙醇易溶于水、乙醇麻黄麻黄黄连黄连OOOHO

14、HOOHGlc（二）黄酮类化合物（二）黄酮类化合物 由由C C6 6-C-C3 3-C-C6 6骨架构成，多数与骨架构成，多数与 糖类结合成苷，部分为游离糖类结合成苷，部分为游离 苷元，显酸性，数量位于天然酚性化苷元，显酸性，数量位于天然酚性化合物之首合物之首溶解性溶解性黄酮苷元黄酮苷元可溶于乙酸乙酯、甲可溶于乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚及碱醇、乙醇、乙醚及碱液液黄酮苷黄酮苷易溶于热水和亲水性有机溶剂易溶于热水和亲水性有机溶剂难溶于苯、乙醚、三氯甲烷难溶于苯、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂等有机溶剂( (三三) )蒽醌类化合物蒽醌类化合物 包括蒽醌衍生物及其氧化蒽醌、包括蒽醌衍生物及其氧化蒽醌、 蒽酚

15、、蒽酮及蒽酮的二聚体等不同蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚体等不同 程度的还原产物，显酸性，以游离程度的还原产物，显酸性，以游离 或苷的形式存在。或苷的形式存在。大黄素大黄素 OOOHHOOHCH3溶解性溶解性蒽醌苷元蒽醌苷元在吡啶、在吡啶、N-N-二甲基甲酰胺中溶解度较大二甲基甲酰胺中溶解度较大溶于苯、三氯甲烷、和乙醚溶于苯、三氯甲烷、和乙醚可溶于甲醇、乙醇、丙酮可溶于甲醇、乙醇、丙酮蒽醌苷蒽醌苷易溶于甲醇、乙醇、热水，几乎不溶于易溶于甲醇、乙醇、热水，几乎不溶于苯、三氯甲烷等有机溶剂苯、三氯甲烷等有机溶剂（四）香豆素和木脂素类（四）香豆素和木脂素类 香豆素类具有苯骈香豆素类具有苯骈-吡喃酮母吡喃酮母

16、核，结构上可看作是邻羟基桂皮核，结构上可看作是邻羟基桂皮酸失水而成的内酯酸失水而成的内酯OOOROH七叶内酯七叶内酯OHCOOH邻羟基桂皮酸邻羟基桂皮酸溶解性溶解性游离香豆素游离香豆素可溶于热水，易溶于甲醇、乙醇、三氯可溶于热水，易溶于甲醇、乙醇、三氯乙烷、苯和乙醚乙烷、苯和乙醚香豆素苷香豆素苷可溶于水、甲醇、乙醇，不溶于三氯乙可溶于水、甲醇、乙醇，不溶于三氯乙烷、苯和乙醚烷、苯和乙醚木脂素木脂素 是一类有苯丙素氧化聚合而成的天然产物，结是一类有苯丙素氧化聚合而成的天然产物，结构多样、复杂，多数呈游离状态，亲脂性较强。构多样、复杂，多数呈游离状态，亲脂性较强。溶解性溶解性游离木脂素素游离木脂素

17、素易溶于乙醚、乙酸乙酯三氯甲烷易溶于乙醚、乙酸乙酯三氯甲烷可溶于甲醇、乙醇，难溶于水可溶于甲醇、乙醇，难溶于水成苷后极性增大，水溶性增加成苷后极性增大，水溶性增加（五）萜类和挥发油（五）萜类和挥发油 由甲戊二羟酸衍生的分子式由甲戊二羟酸衍生的分子式符合（符合（C C5 5H H8 8）n n通式的衍生物通式的衍生物的总称，可分为单萜、倍半的总称，可分为单萜、倍半萜等。挥发油的主要成分是萜等。挥发油的主要成分是单萜、倍半萜及其衍生物，单萜、倍半萜及其衍生物，具有芳香性，油状。具有芳香性，油状。COOHCH2OHHOCH3甲戊二羟酸甲戊二羟酸异戊二烯异戊二烯溶解性溶解性不溶于水，可溶于大多数有机不

18、溶于水，可溶于大多数有机溶剂，高浓度乙醇中全部溶解溶剂，高浓度乙醇中全部溶解藿香藿香苍术苍术挥发油：又称精油，具有芳香气味，在常温常挥发油：又称精油，具有芳香气味，在常温常压下能挥发的油状液体。压下能挥发的油状液体。（六）强心苷（六）强心苷 具有强心作用的甾体苷类化合物具有强心作用的甾体苷类化合物溶解性溶解性强心苷强心苷可溶于甲醇、乙醇，难溶于乙醚、可溶于甲醇、乙醇，难溶于乙醚、苯、三氯甲烷等极性小的溶剂苯、三氯甲烷等极性小的溶剂溶于乙醚、乙酸乙酯三氯甲烷溶于乙醚、乙酸乙酯三氯甲烷苷元苷元（七）皂苷（七）皂苷 水溶液经振摇产生大量持久的肥皂样泡沫，大水溶液经振摇产生大量持久的肥皂样泡沫，大多数

19、皂苷极性较大。多数皂苷极性较大。溶解性溶解性皂苷皂苷易溶于热甲醇、乙醇，能溶于水易溶于热甲醇、乙醇，能溶于水难溶于乙醚、丙酮难溶于乙醚、丙酮在含水丁醇和戊醇中溶解度较好在含水丁醇和戊醇中溶解度较好次级苷次级苷易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯易溶于醇、丙酮、乙酸乙酯皂苷元皂苷元溶于石油醚、苯、乙醚、三氯甲烷溶于石油醚、苯、乙醚、三氯甲烷（八）鞣质（八）鞣质又称单宁或鞣酸，结构复杂，多元酚，极性较大。又称单宁或鞣酸，结构复杂，多元酚，极性较大。一般使用明胶溶液和重金属盐沉淀鞣质一般使用明胶溶液和重金属盐沉淀鞣质溶解性溶解性可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮可溶于乙酸乙酯、乙醚和乙醇的混合

20、溶剂可溶于乙酸乙酯、乙醚和乙醇的混合溶剂不溶于石油醚、二硫化碳、四氯化碳等亲脂性溶剂不溶于石油醚、二硫化碳、四氯化碳等亲脂性溶剂五倍子五倍子地榆地榆( (九九) )有机酸有机酸 结构中具有羧基（不包括氨基酸）的一类酸结构中具有羧基（不包括氨基酸）的一类酸性有机物，常见的有柠檬酸、苹果酸等。性有机物，常见的有柠檬酸、苹果酸等。溶解性溶解性低级脂肪酸低级脂肪酸易溶于水、乙醇易溶于水、乙醇高级级脂肪酸高级级脂肪酸易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂有机酸盐有机酸盐溶于水，难溶于有机溶剂溶于水，难溶于有机溶剂（十）多糖（十）多糖 由由1010个以上单糖通过糖苷键聚合而成的高个以上单糖通过糖苷键聚合而成的高分子

21、化合物，无一般单糖的性质。常见的有淀分子化合物，无一般单糖的性质。常见的有淀粉、菊糖、果胶、树胶等粉、菊糖、果胶、树胶等（十一）氨基酸、蛋白质和酶（十一）氨基酸、蛋白质和酶 分子中含有氨基和羧基的化合物成为氨基酸，构分子中含有氨基和羧基的化合物成为氨基酸，构成生物有机体蛋白质的氨基酸大多是成生物有机体蛋白质的氨基酸大多是-氨基酸氨基酸。 溶解性溶解性一般易溶于水，难溶于有机溶剂一般易溶于水，难溶于有机溶剂等电点时，水中溶解度最小等电点时，水中溶解度最小蛋白质是由蛋白质是由-氨基酸通过肽链结合而成的一类高分子化氨基酸通过肽链结合而成的一类高分子化合物，大多能溶于水成胶体溶液合物，大多能溶于水成胶

22、体溶液酶是生物体内具有催化能力的蛋白质，它的催化作用具酶是生物体内具有催化能力的蛋白质，它的催化作用具有专一性有专一性总结水溶性成分水溶性成分单糖及低聚糖，淀粉，粘液质，氨基酸，单糖及低聚糖，淀粉，粘液质，氨基酸，蛋白质，有机酸盐，无机成分蛋白质，有机酸盐，无机成分水、醇共溶成分水、醇共溶成分醇、脂共溶成分醇、脂共溶成分脂溶性成分脂溶性成分油脂、蜡、叶绿素油脂、蜡、叶绿素苷（苷（黄酮黄酮、蒽醌蒽醌、香豆素香豆素、木脂素、强心苷、木脂素、强心苷、皂苷）、生物碱盐、鞣质、低级脂肪酸皂苷）、生物碱盐、鞣质、低级脂肪酸苷元（黄酮、蒽醌、香豆素、木脂素、强心苷元（黄酮、蒽醌、香豆素、木脂素、强心苷）、游

23、离生物碱、部分高级脂肪酸、挥发苷）、游离生物碱、部分高级脂肪酸、挥发油、树脂油、树脂国内发展史：国内发展史： 15751575年年, ,明代李挺明代李挺医学入门医学入门，发酵法从五倍子中得到，发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。没食子酸的过程。 1518-15921518-1592，李时珍，李时珍本草纲目本草纲目，轻粉由汞，轻粉由汞 (Hg)(Hg)、白、白砂砂KH(SOKH(SO4 4) )2 2 、食盐、食盐(NaCl)(NaCl)配伍，经升华而得。配伍，经升华而得。 16371637年，宋应星年，宋应星天工开物天工开物，锌的冶炼和氧化锌，锌的冶炼和氧化锌( (亚铅亚铅华华) )的制备。的

24、制备。 17111711年，洪遵年，洪遵集验方集验方，升华法制备纯化樟脑过程。，升华法制备纯化樟脑过程。 评价：医药化学源于中国评价：医药化学源于中国国外学者的评价国外学者的评价 我国外藉院士、英国学者我国外藉院士、英国学者李约瑟李约瑟孜孜不倦研究中国古代孜孜不倦研究中国古代科技史五十余年，在其巨著科技史五十余年，在其巨著中国科学技术史中国科学技术史中写道：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

25、明的整个发现历程。献，就不可能有我们西方文明的整个发现历程。” “ “在欧洲十六世纪帕拉尔在欧洲十六世纪帕拉尔(Paracelsus, 14931541)(Paracelsus, 14931541)将水将水银、锑、铋等矿物作药物银、锑、铋等矿物作药物 ( (原来公认草药原来公认草药) ) 的时候，存在着的时候，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。很大的争议，而中国在那时已使用矿物药有许多世纪。” 中国药物化学从中国药物化学从1111世纪到世纪到1717世纪处于一个灿烂的世纪处于一个灿烂的时期。时期。国际发展史国际发展史1.1.天然药物化学的建立与形成天然药物化学的建立与形成1

26、769 1769 酒石酸酒石酸( (酒石酒石) )1975 1975 苯甲酸苯甲酸( (安息香安息香) )1778 1778 乳酸乳酸( (酸乳酸乳) )1785 1785 苹果酸苹果酸( (苹果苹果) )观点观点2: “2: “植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成成”1773 1773 尿素尿素 ( (脲脲) )舍勒舍勒 ( (K. W. Sheller) )柏格曼柏格曼 (Bargmann)(Bargmann)1822 1822 瑞香苷瑞香苷1830 1830 苦杏仁苷苦杏仁苷观点观点1: “1: “植物中只有酸性物质植物中只有酸性物质

27、”卢勒卢勒 (Rouelle)(Rouelle)1776 1776 尿酸尿酸 ( (脲脲) )观点观点3. “3. “生物碱的研究是天然生物碱的研究是天然 药物化学发展的开端。药物化学发展的开端。” 1803 1806吗啡吗啡( (鸦片鸦片) )德罗逊德罗逊 (Derosen)塞图尔塞图尔 (Sertrner)1818 1818 士的宁碱士的宁碱1820 1820 咖啡因咖啡因1820 1820 喹宁喹宁1828 1828 尼古丁尼古丁1831 1831 阿托品阿托品1833 1833 乌头碱乌头碱morphineNOCH3HOOH2.2.天然有机合成化学的建立与发展天然有机合成化学的建立与发展第一个天然活性成分发现新生物碱数发现新生物碱数1919世纪中期世纪中期-20-20世纪中期：世纪中期：950950种种1952-19621952-1962：11071107种种1962-19721962-1972：34433443种种目前总数：目前总数：1 1万多种万多种3.3.大规模寻找天然活性物质大规模寻找天然活性物质NNOCOHCH3OHCH3OCOHHOCH3OCH3