天然药物化学1-5.ppt

1、中国医药科技出版社,天 然 药 物 化 学Medicinal Chemistry of Natural Products,第一章 总论 Pandect,Chapter 1 Pandect,Introduction,Extraction and isolation technology,structural research,1. Introduction,研究 内容,天然药物化学成分的结构特点、 物理化学性质、提取分离方法、 结构鉴定、结构修饰等。,来源,植物（为主）、动物、矿物、 海洋生物。,化学 成分,有效成分、无效成分（杂质）、主要成分、微量成分。,1. Introduction,Cha

2、pter 6 Chapter 7 saccharide Chapter 8 glucoside Chapter 9 phenylpropanoids Chapter 10 quinones Chapter 11 flavonoids Chapter 12 terpenoids Chapter 13 steroids Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,alkaloids,生物碱,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 Chapter 8 Chapter 9 phenylpr

3、opanoids Chapter 10 quinones Chapter 11 flavonoids Chapter 12 terpenoids Chapter 13 steroids Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,saccharide glucoside,糖类 苷类,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 saccharide Chapter 8 glucoside Chapter 9 Chapter 10 quinones Chapter 11 flavonoid

4、s Chapter 12 terpenoids Chapter 13 steroids Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,phenylpropanoids,苯丙素类,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 saccharide Chapter 8 glucoside Chapter 9 phenylpropanoids Chapter 10 Chapter 11 flavonoids Chapter 12 terpenoids Chapter 13 steroids Ch

5、apter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,醌类,quinones,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 saccharide Chapter 8 glucoside Chapter 9 phenylpropanoids Chapter 10 quinones Chapter 11 Chapter 12 terpenoids Chapter 13 steroids Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,flavono

6、ids,黄酮,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 saccharide Chapter 8 glucoside Chapter 9 phenylpropanoids Chapter 10 quinones Chapter 11 flavonoids Chapter 12 Chapter 13 steroids Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,terpenoids,萜类,1. Introduction,Chapter 6 alkaloids Chapter 7 sac

7、charide Chapter 8 glucoside Chapter 9 phenylpropanoids Chapter 10 quinones Chapter 11 flavonoids Chapter 12 terpenoids Chapter 13 Chapter 14 tannin Chapter 15 marine natural products,steroids,甾体,天然药物化学研究的意义：一、天然化合物是治疗疾病药物的重要来源： 自古以来，天然药物就是人类与疾病作斗争的有利武器。目前，天然来源的药物可分为：原始天然化合物、天然产物的半合成化合物、基于天然产物的全合成化合物

8、。美国的处方药中25%含有来源于植物的活性成分，13%和3%分别来源于微生物和动物。1991年最畅销的药物中有一半是天然化合物或其衍生物。尤其是对于威胁人类健康的几大杀手：癌症、心血管病、爱滋病和老年痴呆症的治疗中，天然化合物的作用非常突出。,1. Introduction,Morphine Papaver Somniferum L.止痛，麻醉,1. Introduction,l-ephedrine,Ephedra spp.平喘、解痉作用,1. Introduction,1. Introduction,Rutin 降低血管脆性，防高血压和动脉硬化的治疗辅助药.,CocaineFolium Co

9、coe,Procaine,1. Introduction,Camptothecin Camptotheca acuminata Decne. 抗肿瘤,1. Introduction,TaxolTaxus spp. 治疗肺癌、卵巢癌、乳腺癌,Qinghaosu Artemisia annua L.抗恶性疟疾,1. Introduction,1. Introduction,Guanfu base A Aconitum coreanum抗心律失常,二、天然活性化合物的合成、半合成及生物合成技术研究提供了不依赖自然资源的新药。 一些植物含有高活性的化合物，但含量极微，若开发利用，天然资源很块就会枯竭。

10、其合成、半合成及生物合成技术的研究是解决供需矛盾的途径之一，如抗癌药物紫杉醇的合成、半合成及生物合成技术的研究。,巴卡亭 R=Ac 去乙酰基巴卡亭 R=H,1. Introduction,三、传统中药的深入研究使其在新药开发中重新发挥重要作用。 一些过去未知的植物微量成分被发现，其中不乏具有较强生物活性的成分，如人参和三七中的环肽，可能是一类新型活性成分；大蒜水溶性成分的研究，可为动脉粥样硬化疾病的新药研究提供先导化合物。 此外，某些植物作为药用已有较长的历史，经研究发现了其化学成分的新活性，为这些植物增加了新的用途，如丹酚酸抗脂质过氧化、抗溃疡作用；苦楝楝烷化合物抗癌作用等。,1. Intr

11、oduction,1以创制新药为目标，加强基础研究是创制新药的关键。 2应用多学科的理论和技术，促进天然药物化学研究的深入。,1. Introduction,天然药物化学研究发展方向展望：,一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺少的过程，且几乎存在于所有的绿色植物中。 一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等这些对植物机体生命活动来说不可缺少的物质。 二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。 二次代谢产物：生物碱、萜类、苯丙素类成分。,天然产物化学成分的生物合成：,1. Introduction,植物生物合成过程P18,主要的生物合成途径 1、

12、醋酸-丙二酸途径（AA-MA） 脂肪酸类、酚类、蒽酮类等由此途径生成。 2、甲戊二羟酸途径（ MVA ） 萜类等 3、桂皮酸及莽草酸途径 苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体、黄酮类 等。 4、氨基酸途径 生物碱类 5、复合途径,1. Introduction,Chapter 1 Pandect,Introduction,Extraction and isolation technology,structural research,2.1 研究准备： 品种鉴定（学名）、产地；文献工作； 已知成分：结构类型，确定提取、分离路线； 未知成分：系统预试验，活性跟踪；,2. Extraction an

13、d isolation technology,2.2 中药活性成分的提取,溶剂提取法,相似相溶定律,2. Extraction and isolation technology,水蒸气蒸馏法,升华法,有机化合物分为三类:,水溶性,亲脂性,亲水性,苷类（黄酮、三萜、甾体 等与糖的结 合物）,糖类、氨基酸蛋白质、盐类,未成盐的生物碱，未成苷的黄酮、蒽醌、萜类、甾体。,2. Extraction and isolation technology,有机溶剂分为三类:,亲水性有机溶剂,水,与溶剂的结构有关，常见溶剂极性强弱顺序：(P34): 石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇、甲醇、

14、水,2. Extraction and isolation technology,亲脂性有机溶剂,溶剂的选择：,溶解度,化学性质稳定,安全、价廉、易回收,2. Extraction and isolation technology,2. Extraction and isolation technology,浸渍法 （冷浸）,煎煮法 （热提）,回流法 （有机溶剂）,连续提取法,渗漉法 （连续冷浸）,提取方法:,水蒸气 蒸馏法,2.2 分离精制常用方法原理:,2. Extraction and isolation technology,4.物质分子大小差异进行分离,3.物质的吸附性差别进行分离,

15、2.物质在两相溶剂中的分配比不 同进行分离,1.物质溶解度差别进行分离,2. Extraction and isolation technology,1. 利用溶解 度差别进 行分离:,2. 物质在两相溶剂中的分配比不同,A、液-液萃取法 B、逆流连续萃取法 C、逆流分配法（CCD） D、液滴逆流色谱法（DCCC） E、高速逆流色谱法（HSCCC） F、气液分配色谱（GC或GLC） G、液-液分配色谱（LC或LLC） LC分配色谱载体主要有-硅胶、硅藻土、纤维素等；有正反相之分；压力有低、中、高之分；载量有分析、制备之分。,2. Extraction and isolation technol

16、ogy,3. 物质的吸附性差别进行分离,2. Extraction and isolation technology,物理吸附,化学吸附,半化学吸附,在天然有机化合 物分离及精制工 作中，吸附现象 利用得十分广泛。 其中又以固-液 吸附用得最多， 分为：,A. 物理吸附,液-固物理吸附色谱 运用较多的一种方法，特别适用于很多中等分子量的样品（分子量小于1，000的低挥发性样品）的分离，尤其是脂溶性成分。一般不适用于高分子量样品如蛋白质、多糖或离子型亲水性化合物等的分离。,2. Extraction and isolation technology,吸附色谱的分离效果，决定于: 吸附剂(硅胶、氧

17、化铝、活性炭）、溶剂和 被分离化合物的性质这三个因素。,2. Extraction and isolation technology,硅胶是酸性吸附剂，适用于中性或酸性成分的色谱。同时硅胶也可吸附碱性化合物,色谱用硅胶为一多孔性物质，分子中具有硅氧烷的交链结构，同时在颗粒表面又有很多硅醇基。,吸附剂：硅胶 P58,吸附剂：氧化铝,2. Extraction and isolation technology,氧化铝带有碱性，对于分离一些碱性中草 药成分，如生物碱类的分离颇为理想。不宜用 于醛、酮、酸、内酯等类型的化合物分离。,吸附剂的特点:,对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质，极性强者将被

18、优先吸附。 溶剂极性越弱，则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力。溶剂极性增强，则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。 溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，但一旦加入极性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。,2. Extraction and isolation technology,洗脱溶剂的选择：,2. Extraction and isolation technology,须根据被分离物质与所选用的吸附剂性质这 两者结合起来加以考虑。,弱极性,强极性,洗脱剂极性,化合物的极性及其强弱判断,2. Extraction and isolation technology,官能团的种类、数目、排列方式,官

19、能团的极 性强弱,2. Extraction and isolation technology,大体上溶剂极性的大小可以根据介电常数的大小来判断。介电常数越大，极性越强。,溶剂的极性,2. Extraction and isolation technology,柱色谱（柱层析）,2. Extraction and isolation technology,实验室中最常应用的混合溶剂,洗脱用溶剂 的极性宜逐 步增加，跳 跃不能太大。,2. Extraction and isolation technology,聚酰胺吸附色谱法,聚酰胺（poliamide）吸附属于氢键吸附，是一种用途十分广泛的分

20、离方法，极性物质与非极性物质均可适用，但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。,2. Extraction and isolation technology,聚酰胺与酚类、醌类形成氢键缔合的能力在水中最强，在含水醇中随着醇浓度的 增高而减弱，在高浓度醇或其它有机溶剂中则几乎不缔合。,聚酰胺氢键吸附能力 大小,2. Extraction and isolation technology,各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强顺序：,水 甲醇 丙酮 氢氧化钠水溶液 甲酰胺 二甲基甲酰 胺 尿素水溶液,2. Extraction and isolation technology,大孔吸附树脂,2.

21、Extraction and isolation technology,吸附性：范德华引力或生成氢键的结果。 筛选原理：本身多孔性结构所决定。.,大孔吸附树脂是吸附性 和分子筛性原理相结合 的分离材料，根据吸附 力的不同及分子量的大 小，在大孔吸附脂上经 一定的溶剂洗脱而分开。,树脂洗脱液的选择,2. Extraction and isolation technology,对非极性大孔吸附树脂，洗脱剂极性越小，洗脱能力越强。对中等极性大孔树脂和极性较大的化合物来说，则用极性较大的洗脱剂为佳。,根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。为达到满意的效果，可通过几种洗脱剂浓度的比较来确定最佳洗脱浓度。

22、实际工作中甲醇、乙醇、丙酮应用较多。,4. 物质分子大小差异进行分离,凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography） 分子筛过滤（molecular sieve filtration） 排阻色谱 (exclusion chromatography）,2. Extraction and isolation technology,利用分子筛分离物质的一种方法。样品混合 物中各个成分因分子大小各异，渗入至凝胶颗粒 内部的程度也不尽相同，故在经历一段时间流动 并达到动态平衡后，即按分子由大到小顺序先后 流出并得到分离。,凝胶的种类与性质, 葡聚糖凝胶（Sephadex）

23、羟丙基葡聚糖凝胶（Sephadex LH-20） 丙烯酰胺凝胶（Bio-Gel P） 琼脂糖凝胶（Sepharose Bio-Gel A） 羧甲基交联葡聚糖凝胶（SP-Sephadex） 苯胺乙基交联葡聚糖凝胶（QAe-Sephadex）,2. Extraction and isolation technology,根据物质分子的大小进行分离-分子排阻法 如葡萄糖凝胶 (Sephadex G and LH-20) 过滤法等 OH OCH2CH2CH2OH 大分子化合物先滤出，小分子化合物后滤出。,2. Extraction and isolation technology,5.根据物质解离程度不同的分离法-离子交换法 强酸： -SO3H 强碱： -N+(CH3)3Cl- 弱酸： -CO2H 弱碱： -NH2(NH,N),2. Extraction and isolation technology,2. Extraction and isolation technology,引起人工产物的因素： 1）酶解影响 2）溶剂的