天然药物化学 绪论

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生物碱:1952前100年,95个 1952-1962,1107个
1962-1972,3443个
(五)天然药化研究发展趋势
• 研究内容的重大转变 1. 活性成分研究转向微量、水溶性、大分子成分 2. 由单味中药转向复方中药 3. 生物活性检测转向分子水平 (动物 器官 组织 细胞 分子水平)血清药理学 血清化学 • 组织培养 1) 解决植物活性成分含量偏少 2) 合理保护药用资源 • 注重结构改造和仿生合成
胆经
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位
2.3 阐明中药复方配伍的科学内涵 单味药的有效成分研究 复方有效成分 ≠ 各单味药有效成分的简单加和 协同、拮抗作用 物理、化学作用 • 改变溶出度 柴胡 人参 人参皂苷增加柴胡皂苷的溶 出 甘草 甘遂 甘草皂苷增加甘遂甾萜类的 溶出 • 发生化学反应 四逆汤:附子、干姜、甘草等 乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀— —减毒
第二节 生物合成
1. 醋酸-丙二酸途径:脂肪酸、酚、 蒽酮类 2. 甲戊二羟酸途径:萜、甾体类 3. 桂皮酸途径: 苯丙素、香豆素、 木质素、木脂素、黄酮类 4. 氨基酸途径: 生物碱 5. 复合途径: 醋酸-丙二酸—莽草酸径 醋酸-丙二酸—甲戊二羟酸途径 氨基酸—甲戊二羟酸途径 氨基酸-醋酸-丙二酸途径 氨基酸—莽草酸径
(四)天然药物化学发展历史沿革和现状
• 特点二:波谱技术用于天然化合物的结构鉴定 IR: 1944,Pekin-Elmer公司,第一台红外光谱仪 MS: 20世纪,质谱仪 EI、CI,FD,FAB,ESI,MALDI ESI-TOF,MALDI-TOF NMR:1953,30MHZ的连续波核磁共振仪 70年代,脉冲傅立叶变换核磁共振仪 1D NMR——2D NMR 30—60—100—300MHz
中药甘草(Glycyrrhiza uralensis)中则含有甘草酸等 多种皂苷以及黄酮、淀粉、纤维素、草酸钙等成分。
• 生理活性成分:即经过不同程度药效试验或生物活性试验, 包括体外(in vitro)及体内(in vivo)试验,证明对机 体具有一定生理活性的成分。 成分的复杂性: 不同药物所含成分类型不同 ; 每种类型成分 的数目多。
What is…?
Supercritical Fluid Extraction (SFE)
第三节
提取分离方法
Phase Diagram
CO2
Pressure / Atm
Solid
Pc 73
Supercritical Liquid Fluid
Gas
Supercritical Point
Temperature / °C
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位
2.2 促进中药药性理论研究的深入
性:热性、温热药————去甲乌药碱 肾上腺素 味:辛味药(解表、理气)————挥发油 归经:同一归经药的相同、相似化学成分
有效成分的作用靶点:
麻黄碱————解痉——肺经 伪麻黄碱———利水——膀胱经 有效成分体内代谢动力学: 川芎——川芎嗪在肝脏、胆囊分布多——归肝、
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位
1. 寻找新药或活性先导化合物 *据1981年统计,建国以来研制新药104种,其中来自植物、动 物有效成分及改构共61种,占58.6% 。
2. 阐明中药的药效物质基础 2.1 探索中药防治疾病机理 麻黄 功效:发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿 物质基础: 麻黄碱—肾上腺素样作用收缩血管、兴奋中枢— 发汗 去甲麻黄碱—松弛支气管平滑肌————平喘 伪麻黄碱——升压、利尿———————消肿
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
• 有效成分:即药材中代表其功效的化学成分。 如左旋麻黄素(l-ephedrine)具有平喘、解痉作用;
HO C H C CH3
H
NHC H3
l-ephedrine 左旋麻黄素 (麻黄 Ephedra spp.中〕 平喘、解痉
甘草酸(glycyrrhizin)具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的作用, 分别被认为是麻黄及甘草中的代表性有效成分。
红豆杉 Taxus mairei
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
研究对象:化学成分 特别是生理活性成分或有效成分
• 化学成分: 天然药物中含有的各种化学物质,如生物碱、 黄酮化合物、皂苷、蒽醌、香豆素、挥发油等。 如中药麻黄(Ephedra spp.)中含有左旋麻黄素等多种生物 碱以及挥发油、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素、草酸钙等化 学成分;
400—500—600—800—900MHz
UV,X-ray,ORD(旋光),CD(圆二色光谱)等
(四)天然药物化学发展历史沿革和现状
• 特点三:研究深度、广度、速度发生了革命性的变化 深度、广度:机体内源活性物质 微量、水溶性、不稳定、大分子 速度:吗啡————1804-1925
利血平———1952-1956
(六) 学习《天然药物化学》方法
(一)基本骨架类型及其结构特征 1. 基本骨架 2. 主要活性化合物 (二)各类成分的理化性质 1. 共性 1) 鉴别反应: (1) 沉淀反应 2) 溶解性 3) 酸碱性 2. 特性 (三)各类成分的提取分离方法 1. 利用不同溶解度 2. 利用不同酸碱性 3. 利用层析分离法 (四)各类成分的结构测定方法 1. 各类成分的主要化学反应 2. 主要成分的波谱特征 特别注意:理论和实践并重
紫杉醇(taxol):今日抗癌之星
1963年美国化学家M.C. Wani和Monre E. Wall首次从太平洋杉(Pacific Yew)树 皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。 1971年,他们才通过x-射线分析确定了 该活性成份的化学结构——一种四环二 萜化合物,并把它命名为紫杉醇 (taxol)。它能使细胞分裂停止于有丝 分裂期,阻断了细胞的正常分裂。 通过 Ⅱ-Ⅲ临床研究,紫杉醇主要适用于卵巢 癌和乳腺癌,对肺癌、大肠癌、黑色素 瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一 定疗效。 07年,国内首次利用手性催化技术成功 合成出抗癌药物紫杉醇。
天然药物化学
Medicinal Chemistry of Natural Products
第一章
总 论
第一节 绪 论
(Baidu Nhomakorabea) 概念
1.天然药物的定义: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。 2.天然药物的来源:植物、动物、矿物、微生物、海洋天然产 物 3.中药: 中医药理论指导 (性味、归经、配伍等) 4.民族药、民间药 5.天然药物研究现状:
国际市场对天然药物的需求日益增大 2000年全球植物药销售额, 300亿美元,世界各地加强天然药物研发的投入 1983-1994年,上市522种新药,44%天然来源 1984-1995,FDA,31种抗癌新药,61%天然来源 93种抗感染新药,63%天然来源
Question: 内在本质?
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
• 特点一:以化学成分的发现和分离为主 1806, 阿片——————吗啡(morphine) 1820, 金鸡纳树皮———奎宁 (quinine) 1828, 烟草——————烟碱(nicotine) 1885, 麻黄——————麻黄碱(ephedrine) 吐根碱、士的宁、小檗碱,阿托品、可卡因等 • 特点二:结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应——推导结构 碎片合成、全合成————证明结构 • 特点三:生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别:萜类———MVA 生物碱——α -Aa 生源合成本质的揭示:生物细胞内多步酶促反应 有机反应理论来解释机制 生物合成物质用于结构确定
2.6 制剂工艺优化——有效成分的理化性质 2.7 制剂稳定性——有效成分的理化性质— —合适pH、适当包装
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位 2.8 先导化合物的发现
入世后化学药品受到专利保护,仿制须向创新 转轨,新的药品注册法,单纯改变剂型已不能按新 药申报创新药物研究的关键切入点:先导化合物 的发现。 从天然药物中发现先导物、创制新药——世界公认的 有效途径 从中药中发现先导物的优势:数千年临床实践——疗 效确切;丰富的资源——结构、活性的多样性
(2) 显色反应
第二节 生物合成
• 一次代谢: 对维持植物生命活动不可缺少的过程 几乎所有绿色植物中都存在 糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢 • 一次代谢产物 Primary metabolits 对机体生命活动不可缺少的物质 糖、 脂肪、蛋白质、核酸、氨基酸 • 二次代谢:对维持植物生命活动来说不起重要作 用 并非所有植物中都存在 • 二次代谢产物 Secondary metabolits 对机体生命活动并非不可缺少的物质 生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位 4. 功能性食品用及相关产品
功能食品 银耳、苦荞等
香料 natural perfume 美容化妆品 人参、珍珠、黄芪、当归、何首乌、白芷 天然色素 辣椒红色素 ----辣椒 叶黄素 ----万寿菊 紫草红----紫草根 姜黄素----姜黄
(四)天然药物化学发展历史沿革和现状
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位 3. 植物化学分类学的研究(Chemotaxonomy)
利用植物的亲缘相关性 —— 改变传统的形态分类方 法。
植物化学分类学:是利用化学特征来研究植物各类群间 的亲缘关系,探讨植物界的演化规律,也可说是从分子水平上来研 究植物分类和系统演化的一门学科。 植物化学分类学的主要研究任务:是探索各分类等级(如 门、纲、目、科、属和种等)所含化学成分的特征和合成途径;探索 和研究各化学成分在植物系统中的分布规律以及在经典分类学的基 础上,从植物化学组成所表现出来的特征,并结合其他有关学科, 来进一步研究植物的系统发育。
第三节
提取分离方法 (一) 中药有效成分的提取 • 水蒸气蒸馏法 适合具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不 被破坏、难溶或不溶于水的成分提取。
提取中药的挥发油、某些小分子生物碱如:麻 黄碱、烟碱、槟榔碱以及某些小分子的酚类如:牡 丹酚等。
第三节
提取分离方法
• 超临界流体萃取(supercritical fluid SFE)

无效成分 (相对性) 蛋白、多糖等
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
• 有效部位 active fraction 一种主要有效成分/一组结构相近的有效成分 如:总生物碱、总皂苷或总黄酮等。
Question: 何谓有效成分?举例说明。
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
天然药物化学的研究内容: • • • • • • • • • 结构特点 理化性质 提取分离方法 结构鉴定方法 生物合成 结构修饰 构效关系 生物转化 体内代谢过程等
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位
2.4 阐明中药炮制原理 炮制前后有效成分、有毒成分的变化 改进炮制工艺 制定炮制规范或标准
如:延胡索 ——醋炒—— 增加生物碱溶出——增效 乌头类——蒸煮——水解双酯型生物碱——减 毒
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位 2.5 剂型选择
——有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳 定性等 水溶性好——注射液 双黄连/参脉 口服液 生脉 颗粒剂 板蓝根 难溶于水——片、胶囊、滴丸等
(四)天然药物化学发展历史沿革和现状
学科迅速发展时期20世纪以来
• 特点一:色谱技术用于天然化合物的分离和纯化
1906,俄,Tsweet,碳酸钙为吸附剂,石油醚为洗脱剂, 1931,德,Kuhn and Lederer,氧化铝、碳酸钙为吸附剂,
1940,提出了液液色谱法,如逆流分配
1952,James and Martin,提出气液色谱理论 20世纪60年代,高效液相色谱出现
1.定义
天然药物化学:是运用现代科学理论与方法研究天然药物中 化学成分的一门学科。
研究内容:各类天然药物化学成分(主要是生理活性成分或 药效成分)的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及 主要类型化学成分的结构鉴定知识。此外,也涉及主要类型 化学成分的生物合成途径等内容。
(二)天然药物化学的定义、研究对象、研究内容 例:
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