天然产物化学-绪论

天然药物化学
CHEMISTRY OF NATURAL PRODUCTS
第一章
总论
2020/6/11
一、参考书： 1、《天然药物化学》
人民卫生出版社 2、《中药化学》
上海科技出版社 3、《天然药物化学》
人民卫生出版社
吴立军主编 2019.4第四版 肖崇厚主编 2019.6第一版 王宪楷主编 1986.4第一版
(二) 二次代谢及其代谢产物
• 二次代谢 以一次代谢产物为原料（或前体），经不同途 径进一步合成的过程叫二次代谢。
• 二次代谢产物 (secondary metabolites) 产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化 学物质。
• 二次代谢产物的作用 维持植物的特性与特征,重要的药物资源。
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中国 印度
（一）历史对比
1575年 李梃（明）《医学入门》记载发 酵法从五倍子中得到没食子酸； 1170年 洪遵（宋）《集验方》记载樟脑 1578年李时珍（明）《本草纲目》详尽 记载樟脑纯化过程
1769年K.W.Schelle从酒石中制备酒石酸 1786年K.W.Schelle制得没食子酸 18世纪下半叶欧洲分离樟脑纯品
CO2 H2O
hυ / 叶绿素 葡萄糖代谢
磷酸烯醇式丙酮酸 赤藻糖4-磷酸
丙酮酸 乙酰辅酶A
丙二酸单酰辅酶A
甲戊二羟酸
三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸
α-酮戊二酸 丁二酸
莽草酸
芳香族氨基酸 脂肪族氨基酸
嘌呤、嘧啶 δ-氨基乙酰丙酸
萜类 甾醇 胡萝卜素类
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脂肪酸类
前列腺素类
脂肪族及芳香 族聚酮类
4、氨基酸途径 生物碱类
5、复合途径 二酚酸、查耳酮、二氢黄酮、复杂天然化合物
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五、生物合成的意义
• 有利于天然化合物的结构分类； • 有利于天然化合物的结构推测； • 指导植物化学分类学； • 指导仿生合成； • 指导组织培养生物活性物质； • 定向寻找生物活性成分； • 生物调控，提高活性成分的含量。
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二、“植物亲缘相关性学说”
• 同科同属植物往往含有骨架相同或结构 类似的化学成分。
三、 “植物化学分类学”
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四、主要的生物合成途径
1、醋酸-丙二酸途径（AA-MA） 脂肪酸类、酚类、蒽酮类
2、甲戊二羟酸途径（ MVA ） 萜类
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
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(二) 提取分离前的文献调研
• 立题着眼点 • 了解前人的研究工作 • 原药材鉴定
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二、天然药物化学成分的提取
(一) 常用提取方法 • 溶剂法 • 蒸馏法 • 升华法 • 压榨法
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(二) 溶剂提取法
• 常用溶剂的性质 • 常用溶剂极性大小顺序 • 天然药物各类成分的极性与溶剂的关系 • 选择溶剂注意点 • 常见的溶剂提取方法
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CO2 + H2O hυ / 叶绿素
葡萄糖代谢 磷酸烯醇式丙酮酸 赤藻糖4-磷酸
莽草酸 苯丙素类
丙酮酸 乙酰辅酶A
丙二酸单酰 辅酶A
甲戊二羟酸
三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸
α-酮戊二酸 丁二酸
芳香族氨基酸 脂肪族氨基酸
嘌呤、嘧啶 δ-氨基乙酰丙酸
脂肪酸类
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植物一次代谢与生物合成过程
(三) 根据物质吸附能力差异进行分离
❖吸附层析的种类
固—液 吸附
物理吸附(Physical adsorption) 化学吸附(Chemical adsorption) 半化学吸附(Semi-chemical adsorption)
❖物理吸附 ➢基本规律：“相似者易于吸附” ➢基本特点：无选择性、可逆吸附、快速
医学理论和临床经验应用于医疗保健的药物 。包括中药材和中成药。 草 药(herbal medicine)：指草医用以治病或 地区性口碑相传的民间药，其中也有本草记 载的药物。 民族药(national medicine)： 中草药(chinese herbal medicine)：
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（二）主要任务
• 新药物研究 • 功能性食品及相关产品 • 中药现代化研究
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三、天然药物化学的发展简史
▲古代发达与文明的发祥地
埃及
Nile
尼罗河
Yellow River
黄河
巴比伦
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Tigris-Euphrates
底格里斯-幼发拉底河
Indus
印度河
（2）研究方向的重大转变
• 研究热点向微量、水溶性、大分子成分转变 • 由单纯化学研究向生物活性成分研究转变 • 由单味中药研究向复方中药研究转变 • 生物活性筛选由整体动物向分子水平、基因
水平转变
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（3）组织培养
• 解决植物活性成分含量偏少 • 合理保护药用资源
（4）结构改造和仿生合成
一次代谢产物(植物营养物质)： 植物生物化学 二次代谢产物：天然药物化学、中药化学、中草药成分化
学、天然产物化学、植物药品化学、天然有机化学…
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（5）相关术语
• 有效成分 • 有效部位 • 标记成分 • 无效成分 •杂 质
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本草： 中 药(chinese traditional medicine)：依据中
醌类 鞣质
植物甾醇 强心苷 皂苷
单萜 倍半萜 二萜 二倍半萜 三萜 四多 萜
香豆素类 木脂素类 木质素类
一次代 谢
一 次 代 谢 及 二 次 代 谢
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二次代谢
二次代谢产物的意义
• ★ 二次代谢过程并非所有植物均发生； • ★二次代谢产物对维持植物生命活动不起重要作用； • ★二次代谢产物对维持植物性状特征十分重要； • ★二次代谢产物结构富于变化，瑰丽多彩； • ★二次代谢产物不少具有明显的生理活性； • ★二次代谢产物是天然药物化学主要研究对象。
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凝胶层析
利用分子筛的原理分离物质 • 分子筛层析 (molecular sieve filtration
chromatography) • 排阻层析 (exclusion chromatography) • 凝胶过滤层析 (gel filtration chromatography) • 常用凝胶的种类及性质 葡聚糖凝胶（Sephadex G)系列:G-10, 15, 20, 25, 50,
植物二次代谢与生物合成程
鞣酸类 苯丙素类
香豆素、木 脂（质）素
黄酮类
生物碱类 肽
含氮化类合物
核苷 核苷酸类
胆碱 卟啉类
醌类
二次代谢产物归类
苷类
二次代谢 产物
非苷类 （苷元）
+ 糖
挥发油
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酸性物质
碱性物质
中性物质
脂肪族 萜类 芳香酚类
脂肪族 芳香族 生物碱 N族 甾族
萜类
油
脂
苯丙素类 黄酮类
四、天然药物化学的发展趋势 （1）科技进步带动天然药化发展
吗啡（morphine）1804年发现－1925年 结构确认－1952年人工合成；（148年 ） 利血平（reserpine）1952年发现－1956 年确认结构、人工合成。（4年）
1852～1952年发现生物碱950个； 1952～1962年发现生物碱1107个； 1962～1972年发现生物碱3443个。
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半化学吸附
• 基本特点 • 基本原理 • 常用的吸附剂 • 应用范围
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(四) 根据物质分子大小差异进行分离
常用方法 • 透析法(dialysis) • 凝胶过滤法(gel filtration) • 超滤法(ultrafiltration) • 超速离心法(ultracentrifugation) • 膜分离法(membrane separation) 分离原理 应用范围
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三、天然药物化学成分的分离与精制
(一) 根据物质溶解度差别进行分离 • 原理 • 方法
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(二) 根据物质分配系数的不同进行分离
原理：利用两种互不相溶的溶剂中分配系数的 不同达到分离
• 分配系数（K值）与萃取次数的关系 • 分离因子（β值）与分离难易的关系
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惊全球、大量特殊生物活性天然物质的发现。
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（三）国内发展史
1、 古代“本草化学”的实践经验和发现阶段 2、“本草化学”实践阶段
炼丹术与升华药物的实践发现、汞齐法技术的实践 、黑火药的配伍实践、酶解、酸解、碱解及氧化制品的 实践、提取分离纯化方法制取纯成分的实践 3、创建阶段 • 20世纪20年代：点燃了天然药物化学的星星之火。 • 20世纪40年代：做了大量而艰苦的工作，但少有突破 。 • 20世纪50年代以后：有了长足的发展。 ★我国目前的天然药物化学水平，已在世界天然药物 研2究020/6/中11 占有不可低估的地位。
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第二节 生物合成
Biosynthesis
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一、植物代谢及其代谢产物
(一) 一次代谢及其代谢产物 • 一次代谢
维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。 • 一次代谢产物 (primary metabolites)
糖类 蛋白质 脂质 核酸 • 一次代谢产物的作用
植物的营养物质,人类赖以生存的物质基础。
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