天然药物化学.ppt

1、药学院药物化学系天然药物化学，天然药物化学的研究内容，发展历史，天然药物化学成分的提取和分离方法，天然药物化学成分的结构研究方法，第1章，概述，中药=天然药物？药物-用于治疗和预防疾病的物质。中医按其来源可分为天然药物、化学合成药物和生物药物一个广义的概念，包括传统中医、民间医学(中草药)和民族医学。中药是指在全国范围内广泛使用并在中药市场上作为商品流通的天然药物及其加工产品，并被记载在中药典籍中。用中医理论阐述药理作用，指导临床应用，具有独特的理论体系和使用形式，加工加工相对标准化的天然药物及其炮制品。什么是天然药物？天然药物是自然界中发现的直接用于医疗目的的植物、动物或矿物质，以及基本上不

2、改变其物理和化学性质的加工产品。“中药”、“草药”和“民族药”属于天然药物的范畴，除了其中的少数几种(如黄丹等)。)是合成药物。天然药物包括中药，但它与中药不同。第一个课题，天然药物化学，是一门运用现代科学理论和方法研究天然药物化学成分的学科。研究内容：涉及各种天然药物化学成分(生理活性成分)的结构特征、理化性质、提取分离、结构鉴定和必要的结构转化；它还涉及中药有效成分的生物来源途径。天然药物化学在新药研发、药理毒理作用、特定剂型、质量标准、临床前新药、天然药物化学、有效部位或成分、药理学、药剂学、药物分析和药物化学中的地位。天然药物来自海洋中的植物、动物、矿物质、微生物和生物资源，其中大部分

3、是植物药物。现在，在酶、受体、细胞甚至基因调控的分子水平上建立的新的生物活性检测系统，将通过广泛的筛选发现更多新的天然药物。天然药物的物质基础天然药物的物质基础是它含有活性成分：活性成分：是具有一定生物活性的单体化合物，可以用结构式表示，并具有一定的物理常数。无效成分：其他成分与有效成分共存。杂质：一般指蛋白质、多糖、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素等。第一个主题，第一个主题，有效部位：在天然药物中，提取或分离出的含有主要有效成分或一组结构相似的有效成分的部位通常称为有效部位。未纯化的单体化合物或含有活性成分的混合物。(如总生物碱、总皂苷或总黄酮等。)有效部位组：中药提取或分离的含有两种或两种以上有

4、效部位的部分。天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步。吗啡利血平(在鸦片中，缓解疼痛)(在蛇木中，降低血压)，第一个主题，微量物质，水溶性物质，不稳定物质，海洋生理活性物质，生物体内内源性生理活性物质，第一个主题，研究方向和发展趋势，目的寻找新的化合物或新的骨架类型，IV。天然药物化学的发展前景近几十年来，随着对外开放政策的实施，天然药物化学是药学和化学领域与国外学者交流最频繁、学术交流最活跃的学科之一。目前，我国天然药物化学的研究步伐大大加快，研究水平大大提高，总体上接近发达国家水平。在第一部分，第二部分，生物合成是一个重要的了解生物合成知识不仅有助于对天然化合物的结构进行分类或推断，而

5、且对植物化学、分类学和仿生合成的发展具有重要的理论指导意义，对利用组织培养方法生产物质也具有实际指导意义。(1)初级代谢和次级代谢，(1)初级代谢过程和初级代谢产物，糖通过它们产生维持植物生物生命活动不可缺少的物质：三磷酸腺苷(ATP)、辅酶(NADPH)、丙酮酸、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)、赤藓糖醇-4-磷酸、核糖等。第2节：生物合成、初级和次级代谢，(1)初级代谢过程和初级代谢产物，它们存在于几乎所有的绿色植物中，是维持植物生命活动不可或缺的，通常被称为初级代谢过程。糖、蛋白质、脂质、核酸等。是植物生命活动不可缺少的，被称为初级代谢产物。(一级代谢物)，第二部分是生物合成、一级代谢和二级代

6、谢，以及(二)二级代谢和二级代谢物。在特定条件下，一些重要的初级代谢产物被用作原料或前体，并进一步经历不同的代谢过程以产生化合物，如生物碱和萜类化合物。由于这一过程不能在所有植物中发生，也不能在维持植物生命活动中发挥重要作用，所以称之为次生代谢过程。类黄酮、生物碱、萜类化合物和其他化合物被称为次生代谢物。次生代谢产物是天然药物化学的主要研究对象。第二部分是生物合成，第二部分是主要的生物合成途径。从自然界获得的化合物的总数非常大，它们的结构是不断变化的。常见的基本单元可分为以下类型：C2单元(乙酸单元):如聚酮化合物如脂肪酸、酚和苯醌。C5单位(异戊烯单位):如萜类和类固醇。C6单位：苯丙素类化

7、合物，如香豆素和木质素。氨基酸单位：如生物碱化合物。复合单元：由上述单元组成。第2节生物合成，(1)乙酸丙二酸途径(AA-MA途径)，产生：脂肪酸、酚类、蒽酮类、脂肪酸：乙酰辅酶a丙二酰辅酶a、丙酰辅酶a、异丁酰辅酶a-甲基丁酰辅酶a甲基丙二酰辅酶a、偶数饱和脂肪酸、奇数饱和脂肪酸、支链脂肪酸、还原、第二、主要生物合成途径、第二、主要生物合成途径，(1)丙二酸途径(AA-MA途径)，2。酚类，乙酰辅酶a，缩合，聚酮(中间体)，环化，各种酚类，特征：芳香环上的含氧取代基(-羟基，)，第2节：生物合成；2:主要生物合成途径；1:丙二酸乙酸酯途径；3:根据分子结构中乙酸单元的数量，蒽和聚酮化合物可被

8、命名为聚戊烯酮、聚氧乙烯酮和聚戊烯酮。聚酮化合物、多聚氧乙烯酮、多聚氧乙烯酮，第2节生物合成，(2)戊二酸途径(MVA途径)，2)主要生物合成途径，萜类化合物的生物合成基础来源：生物体中真正的异戊烯单元是二烯丙基焦磷酸盐(DMAPP)及其异构体异戊烯基焦磷酸盐(IPP)，它们都由戊二酸(MVA)，各种焦磷酸盐，相应的萜类化合物，反式角鲨烯，三萜和甾类化合物组成，第2节生物合成，(3)肉桂酸和莽草酸途径，以及2)主要生物合成途径木质素(苯丙素的二聚体和多聚体)C6-C3-C6另外，二氢黄酮类化合物(C6-C3-C6)可以通过与丙二酰辅酶a结合产生。两个苯丙素分子可以就地聚合得到木质素化合物。生物

9、合成途径：第2节生物合成，(4)氨基酸途径，和(2)主要生物合成途径，产生：生物碱成分，作为生物碱前体的氨基酸：脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸(由TCA循环和糖酵解途径中形成的酮酸还原胺化产生)芳香族：苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸(来自莽草酸)第2节生物合成，(5)复合途径，和(2)主要生物合成途径。所有天然化合物都来自两种以上不同的生物合成途径，即复杂的生物合成途径。常见的化合物生物合成途径：乙酸-丙二酸和肉桂酸途径乙酸-丙二酸和戊二酸途径氨基酸和乙酸-丙二酸途径氨基酸和肉桂酸途径，第2节生物合成和组织培养：在组织培养过程中添加关键前体可以提高目标物质的产量。例如，在人参的组织培养中，为了增加皂苷的含量

10、，加入了不同的生物合成前体。结果表明，添加乙酸、香叶醇和反式角鲨烯后，皂苷含量没有明显增加。然而，随着季戊四醇和法呢醇的加入，皂苷的含量增加了两倍。2.主要生物合成途径，第2节生物合成，第3节提取和分离。天然药物化学的研究始于活性成分或生理活性化合物的提取和分离。提取前，对药材进行如下检查：基源(学名)、产地、药用部位、采集时间和方法。为了充分理解和利用以前的经验，有必要系统地查阅文献。(同一品种的成分含量因不同的产地、取样地点、采集时间和储存条件而异。)首先，中草药有效成分的提取是天然产物研究中的重要一步。常用的方法包括溶剂萃取、蒸汽蒸馏和升华。溶剂萃取的萃取原理：根据化合物在极性相似的溶剂

11、中具有良好溶解性的原理，即“相似的人是相容的”。溶剂的提取过程是溶剂向药材组织细胞扩散、渗透和溶解的过程，直至药材组织细胞内外溶液中溶解的化学成分浓度达到平衡。溶剂选择原则：选择合适的溶剂是萃取步骤的关键。主要根据溶剂的极性、分离组分的性质以及其他共存组分(通常称为杂质)的性质。对萃取溶剂的要求：萃取组分溶解度高，杂质溶解度低，反之亦然；如果反应是可逆的，溶剂不能与提取的组分发生化学反应；经济易得，有一定的安全性；沸点适中，易于回收和再利用。(1)中草药有效成分的提取，天然产物的极性大致可分为三类：极性(亲水性)、非极性(亲脂性)和中等极性(亲水性和亲脂性)。亲脂性成分：可选择萜类、类固醇、脂

12、环族和芳香族成分，以及非极性溶剂如氯仿、乙醚和石油醚。亲水性成分：糖苷、氨基酸等。可以选择极性溶剂如水和含水醇。酸性、碱性和两性化合物：根据现有状态(游离或解离)。可以选择不同酸碱度的溶剂。1.中草药有效成分的提取，系统溶剂提取：是研究天然药物成分常用的初步提取和分离方法。使用极性从低到高的溶剂，一般顺序为石油醚、苯基醚、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇丙酮、乙醇、甲醇和水。这种方法的缺点：由于组分间的增溶作用，同一种组分往往分散在几个相邻的部分，这是一种常见的现象。尽管如此，系统溶剂法仍然是研究未知成分天然药物最常用的方法。(1)中草药有效成分的提取，影响因素：(1)选择合适的溶剂和方法；(2)在药材

13、提取过程中，药物细胞组织中的成分和溶剂之间发生扩散、渗透和溶解等物理效应。药材粉碎越细，中药粉末的表面积越大，提取效率越高。然而，破碎越细，表面吸附越强，这影响扩散速度并降低提取效率。另一方面，杂质的提取量也增加了。通常情况下，用有机溶剂提取时，最好过20目筛。用水提取时，使用粗粉末或薄片。(1)中草药有效成分的提取(3)温度一般来说，热提取效率较高，但杂质较多，而冷提取效率较低。加热温度不应超过100。在5060下提取，在不溶出过多杂质的情况下，保持了较好的提取率。4。时间和提取次数药材中有效成分的含量随着提取时间的延长而增加，直至药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡。在正常情况下，建议每次用

14、水煮沸12小时，共23次。1.中草药有效成分的提取，溶剂提取方法的分类，1。浸入法2。渗滤法3。煎煮方法4。回流提取法5。连续回流萃取法，超临界流体：当一种物质处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上的状态，形成既不是液体也不是气体的单相状态时，称为超临界流体特性：流体的密度与液体相似，粘度与气体相似，扩散力大于液体，介电常数随压力的增加而增加，渗透率优于液体。它比液体溶剂有更好的溶解能力，有利于溶质的提取。1.中草药有效成分的提取；6.超临界流体萃取技术。二氧化碳的优点：1)无残留有机溶剂，提取速度快，收率高，安全，不易燃烧，化学性质稳定。2)提取温度低，适用于热不稳定物质的提取。3)适用

15、于提取极性和分子量较大的物质。4)萃取介质可循环使用，无毒，成本低。5)可与红外、质谱等色谱技术相结合，高效、快速地分析中药及其制剂中的有效成分。1.中草药有效成分的提取；6.超临界流体萃取技术；6.超临界流体萃取技术。超临界萃取的局限性：1)溶解脂溶性成分的能力强，但溶解水溶性成分的能力弱。2)设备成本高，设备折旧率大。3)更换产品时很难清洁设备。1.中草药有效成分的提取；7.超声波提取技术，采用超声波辅助提取溶剂进行提取。超声波是一种频率约为20千赫和50兆赫的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体(介质)来传播。超声波在传播过程中会形成许多小孔，这些小孔瞬间闭合，可形成几千个大气压的压力，

16、同时，局部温度可达1000多度。这种现象称为空化现象，它使固体样品快速破碎，使溶液渗透到药材的细胞中，加速药材中的有效成分在溶剂中的溶解。1)不需要高温。不破坏中药材中一些热不稳定、易水解或氧化的活性成分。(2)常压提取安全性好，操作简单，维护方便。(3)提取效率高。提取充分，提取量是传统方法的两倍以上。(4)适用性广，大部分中药材可通过超声波提取。(5)超声提取与溶剂和目标提取物的性质(如极性)关系不大。因此，有许多种提取溶剂可供选择。(6)降低能耗。由于超声波提取不需要加热或加热温度低、提取时间短，能耗高原理：待分离物质在一定溶剂中，热时溶解度高，冷时溶解度低。就杂质而言，它在冷热两种情况下都是不溶或可溶的。(1)根据物质溶解度的不同进行分离；(2)向溶液中加入溶剂，改变混合溶剂的极性，使部分物质沉淀，达到分离的目的。醇/水法可以去除脂肪、树脂和叶绿素等不溶性杂质。醇/