药学导论天然药物化学

第四章天然药物化学

(NaturalMedicinalChemistryorPhytochemistry)第1页/共69页第一页，共70页。

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。第2页/共69页第二页，共70页。◆“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◆植物举例第3页/共69页第三页，共70页。人参第4页/共69页第四页，共70页。大枣第5页/共69页第五页，共70页。枸杞第6页/共69页第六页，共70页。灵芝第7页/共69页第七页，共70页。（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种当归第8页/共69页第八页，共70页。黄芪第9页/共69页第九页，共70页。第10页/共69页第十页，共70页。（2）草药：民间用药中疗效较好者（无统计）第11页/共69页第十一页，共70页。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第12页/共69页第十二页，共70页。◆熊胆:为熊科动物黑熊或棕熊的胆囊第13页/共69页第十三页，共70页。◆蟾酥:中华大蟾蜍的干燥分泌物第14页/共69页第十四页，共70页。◆阿胶:驴皮经煎煮浓缩制成的固体胶.第15页/共69页第十五页，共70页。3、来源于矿物质的药物◆石膏:CaSO4.2H2O（清热泻火）第16页/共69页第十六页，共70页。◆芒硝:Na2SO4.10H2O(泻热通便)第17页/共69页第十七页，共70页。◆炉甘石:ZnCO3+ZnO(含量大于40%),

（解毒、收湿与止痒）第18页/共69页第十八页，共70页。◆朱砂:HgS(安神解毒)第19页/共69页第十九页，共70页。4、来源于海洋生物的药物◆珍珠:含碳酸钙的矿物珠粒

第20页/共69页第二十页，共70页。◆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）

第21页/共69页第二十一页，共70页。◆紫菜:海中互生藻类的统称第22页/共69页第二十二页，共70页。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。第23页/共69页第二十三页，共70页。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）

第24页/共69页第二十四页，共70页。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第25页/共69页第二十五页，共70页。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、新药创制第26页/共69页第二十六页，共70页。***传统剂型缺点:

①给药途径太少②服用剂量较大③临床疗效缓慢④有些剂型使用不便第27页/共69页第二十七页，共70页。***现代中药要求：①“三效”

—

高效、速效、长效②“三小”

—

剂量小、副作用小、毒性小③“五便”

—

服用方便、携带方便、生产方便、运输方便、贮藏方便。第28页/共69页第二十八页，共70页。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

第29页/共69页第二十九页，共70页。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30页/共69页第三十页，共70页。

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。

第31页/共69页第三十一页，共70页。升华装置第32页/共69页第三十二页，共70页。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。

第33页/共69页第三十三页，共70页。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→水第34页/共69页第三十四页，共70页。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)微波萃取法第35页/共69页第三十五页，共70页。第36页/共69页第三十六页，共70页。第37页/共69页第三十七页，共70页。第38页/共69页第三十八页，共70页。（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、透析法第39页/共69页第三十九页，共70页。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）纸色谱第40页/共69页第四十页，共70页。柱色谱第41页/共69页第四十一页，共70页。薄层色谱(TLC)第42页/共69页第四十二页，共70页。纸色谱第43页/共69页第四十三页，共70页。★★★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SephadexG◆羟丙基葡聚糖凝胶SephadexLH-20（7）离子交换色谱◆阴/阳离子交换树脂第44页/共69页第四十四页，共70页。第45页/共69页第四十五页，共70页。

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)第46页/共69页第四十六页，共70页。

二、结构研究的主要程序

1、确定化合物结构的程序①先推测被确定成分的结构类型②然后推测取代基类型、位置和分子式③最后确定结构式。第47页/共69页第四十七页，共70页。2、确定化合物结构常用的方法①化学法②波谱法（UV、IR、NMR、MS）③圆二色谱CD与旋光光谱ORD④X-射线结晶衍射法等。

第48页/共69页第四十八页，共70页。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.第49页/共69页第四十九页，共70页。间硝基苯酚的红外光谱图第50页/共69页第五十页，共70页。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

①分子离子峰M②碎片离子峰③同位素离子峰

六、核磁共振谱（NMR）

1、氢核磁共振谱（1HNMR）第51页/共69页第五十一页，共70页。季戊四醇的质谱图第52页/共69页第五十二页，共70页。苯胺的核磁共振谱图（1HNMR）第53页/共69页第五十三页，共70页。（1）横坐标是化学位移δ（0→10ppm）;

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δ

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δ值第54页/共69页第五十四页，共70页。（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JA、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第55页/共69页第五十五页，共70页。间硝基苯酚的13CNMR谱图第56页/共69页第五十六页，共70页。(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57页/共69页第五十七页，共70页。

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→

苹果酸第58页/共69页第五十八页，共70页。※德罗逊(Derosen)与斯托勒(Sertürner)1804—

吗啡

1818—

士的宁碱

1820—

咖啡因

1820—

喹宁

1828—

尼古丁

1831—

阿托品

1833—

乌头碱第59页/共69页第五十九页，共70页。(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，引起数千例畸胎第60页/共69页第六十页，共70页。（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、国内发展史第61页/共69页第六十一页，共70页。（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—

棉酚第62页/共69页第六十二页，共70页。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

1952～1962年1100种

1962～1972年3443种迄今10000多种。第63页/共69页第六十三页，共70页。（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