植物化学课件第一章

课程论文：围绕课程知识点广泛阅读，自学研读。
课程教材：开放性体系，吸取现行教材的精华， 补充教学。

课程考试：学习过程评价与教学目标评价相结合。 课程教师：教学科研结合型 考核方式： 课程论文与课程考试结合 撰写课程论文一篇（自定题目） 学习方式： 课堂听课、团队合作


教学目的：知识、能力、素质综合发展 知识——掌握植物化学基本理论 能力——运用植物化学基本理论发现、提出、解决 植物化学问题的能力；获取知识、发展与创新知识的 能力 素质——将获取的知识、能力内化于身心，升华 为品质与素养

重点：植物化学成分提取、分离、纯化、结构鉴定 多讲实例，少讲植物属性 增加实验操作，提供动手机会 介绍国际、国内的研究进展，开发创新能力和科研敏感性， 讲授开展研究的方法 内容太多，应有所侧重 安排一个实验，可以让我们接触仪器 补充一些化学的基础知识 某些章节让学生讲，然后讨论 到中草药生产企业参观，带中草药标本进课堂 考查以考试为主，不必开卷 不必考试，提高课程论文要求，如：20篇外文文献 实行点名制，作为平时成绩，不然，成绩没有区分度。
O
3,4-methylenedioxymethamphetamine 3,4-亚甲基二氧甲基苯丙氨 或 3,4-亚甲基二氧甲基安非他明 化学名：1-(benzo[d][1,3]dioxol-5-yl)-N-methylpropan-2-amine
一般认为植物化学研究的仅是那些主要成分以外的、 含量较少并属于中小分子量（一千以下或一千左右）的物 质，如：甾体、生物碱和萜类等。
第一章 植物化学概论
需要解决3个问题： 1、植物与化学怎样联系在一起？ 2、植物中有哪些化合物？ 3、植物化学研究些什么？
第一节 植物化学的研究内容、意义和目的
一、植物化学的研究内容
定义： 植物化学——植物学与有机化学相结合而形成的一门交叉 学科；
天然有机化学和天然产物化学（natural product chemistry）的主要组成部分； 在分子水平上揭示植物奥秘。 狭义认为： 研究植物体内具有药用价值的生物或生理活性成分，亦 称研究药用植物的化学
合成药物 天然产物合成
青蒿素 薯蓣皂苷元
蒿甲醚 甾体药物
重要药用天然化合物
H3CH 2C N N O O OH O
喜树碱
抗肿瘤药
CH3COO H H HC C C CONH OH O O OH
O
OH H O OCOCH 3
紫杉醇
抗肿瘤
OCO
红豆杉
Taxus chinese
H3CO H3CO OCH 3
O O O O OH
青蒿素（I）
还原青蒿素（ II ）
抗癌活性比（I）高1倍
CH3OH
O O O O OCH3
蒿甲醚（III），活性高 于（I）14倍
蒿乙醚，活性高于（I） 31倍
H O O
O
HO
薯蓣皂甙元
AcO
黄体酮
雄激素 皮质激素 孕激素 孕酮
从药用植物中寻找新的天然药物，筛选生 理活性物质作为合成药物的先导化合物或目标 化合物，仍然是当今国际植物化学最引人注目 的主要研究内容之一。
治疗急性痢疾、 胃肠炎
穿心莲
O R2 O O H3C R1 O O O R3 tBu HO O
银杏根皮及叶 （银 杏内酯），治疗血小 板活化因子引起的休 克状障碍。
在天然活性成分基础上合成的药物
CH2O-B-Glc OH
COOH OOCCH3
水杨甙 柳树皮 解热、镇痛
阿司匹林 解热、镇痛
O O O O O NaBH4
植物的亲缘关系 属名 百合科 种名 大蒜 百合 卷丹 命名人 Allium sativum L. Lilium brownii F.E.Brown Lilium lancifolium Thunb.
属名 毛茛科
种名
命名人
黄连 乌头
草乌
Coptis chinensis Franch. Aconitum carmichaeli Debx. Aconitum kusnezoffii Reichx.
水杨酸
CH 3 CH 3 COOH
R：
R：HO
CH2
青霉素G
CH NH2
羟胺苄青霉素
去氧麻黄碱 冰毒
CH2 CH CH3 NHCH 3
CH OH
CH CH3 NHCH 3
甲基苯丙胺
麻黄碱
摇头丸：3,4-亚甲二氧基苯丙胺
安非他明（amphetamine）类衍生物
O O MDA CH2 CH CH3 O MDMA 分子式：C11H15NO2 NHCH3 CH2 CH CH3 NH2
O O
H3CO OCH 3
N OH
黄连素
抑菌，用于肠道 感染等
从毛茛科植物黄连中提出小檗碱 (黄连素)后，根据小檗碱的理化 特性，又发现小檗科、防己科和 芸香科的多种植物含有小檗碱， 从而为小檗碱提取的原料开辟了 广阔资源。
R2O OH
R1O
人参皂甙：
原人参二醇
原人参三醇
R2 O OH
HO OR 1
样品用量 化学方法 ≥ 100mg
结构鉴定 IR, UV 波谱学化学 ≤ 10mg
CNMR, HNMR MS CD, ORD X-ray
3、促进植物生理学和植物分类学的发展
同一植物因生长环境、采收季节和药用部位不同，有 效成分的存在和含量差异很大。
当人们掌握原植物在生长过程中各部位有效成分的变 化规律时，就能在最适宜的季节采集其有效成分含量最高 的部位。
O O O O O
青蒿素
7月中旬至8月中旬花 前盛叶期青蒿素含量 最高，采集青蒿以这 段时期为最佳。
不同的植物由于遗传基因不同，其次生代谢产物具 有个性。
外界条件改变，化学特征将发生缓慢改变 基团变化，如：氧化，甲基化，乙基化，苯甲酰化 受伤，产生愈伤组织 处于污染环境，聚积污染物
当从某一植物中分离出有效成分后，根据此成分的理 化特性，从亲缘科属植物甚至其它科属植物可能寻找到同 一成分或结构类似物，由此扩大了药源。
植 物 化 学 (phytochemistry)
教材（指定参考书）：
《植物化学成分》陈业高主编，化学工业出版社 计划课时：3学时/周，12周 教学方式：研究型 六要素： 课程讲授：核心的、最具迁移价值的知识点，深讲 ；把握学科的思维方式和研究方法；双向交流的过程。

课程作业：多做多练(强化科学训练）；综合开放的 题目；自我提出问题，自我设计综合性、开放性、设计 性的题目。
随着环境的恶化和人类自我保健意识的提高，人类要 求回归大自然的呼声日益高涨，以天然植物为原料的药物 在世界各国日益受到人们的青睐。
二、植物化学的研究意义
（一）促进相关学科的发展
植物化学建立在有机化学、植物学、分离科学和结构分
析等学科基础上，与其它学科是相互促进、互助发展的。
1、 促进有机化学的发展 早期有机化学的研究对象常常为天然产物，主要为 植物来源的成分。 植物化学的发展使化学家发明和创造了许多化学反应 和方法，大大丰富了有机化学的内容，促进了有机化学的 快速发展。
4、植物成分是药物发现的重要源泉 世界药物市场：
1997：20种销售最好的药物，40%来自天然 1992-1996：34%的新药来自天然 1989-1995：60%的抗肿瘤药和抗感染药来自天然
直接作药：三七粉、天麻片
天然药物
中成药：银翘解毒片、六味地黄丸 提取物：灯盏花注射液、雷公藤总片苷
单体药物：青蒿素、紫杉醇 基本有机化工原料合成
NHCOCH 3
秋水仙碱
O OCH 3
抗肿瘤药、抗痛风药
H N
O
NH2
石杉碱甲 治老年性痴呆
蛇足石松(千层塔)
O O
H3CO OCH 3
N OH
黄连素
抑菌，用于肠道 感染等
黄连、黄檗
CH N
HO
O
OH
吗啡
镇痛
N N H H3COOC
长春花碱, 抗肿瘤
O HO O
穿心莲内酯 HO CH 2OH
HO
O H H HO 吗啡 (Morphine)
CHOH H3CO N
N CH3
19世纪初对鸦片中的镇痛成分 吗啡与金鸡纳树皮中的抗疟成分 奎宁进行的研究，吸引了上百名 有机化学家先后经历几十年艰苦 卓绝的努力才得以阐明它们的化 学性质、结构、功能，并通过合 成加以证明。
从鸦片中提取生物碱吗啡已有近 两个世纪的历史
HO N N H H3COOC N H H3CO NH R HO OAc COOCH3 C2H5
长春碱 R= CH3 长春新碱 R= CHO
2、促进分离科学和波谱技术的发展
植物中有效成分的含量往往较低，难以得到。得到后由于量少也 难以准确鉴定其结构。这种现象促使科学家们研究和发明新的有效 的分离方法和结构鉴定手段，促进了分离科学和波谱分析方法的发 展。 反过来，由于各种层析分离方法和波谱解析技术的广泛应用，植 物化学的发展取得了显著的进步，研究工作速度大大加快，水平大 大提高，研究工作的深度和高度已今非昔比。许多过去令人望而生 畏、不敢涉足的领域，如微量、水溶性、不稳定以及大分子物质的 分离和鉴定不再困难。
这些大自然生物合成的化合物结构形式多样，而其中 有些化合物有较大的经济或药用价值，在医药、农药、食 品和日用化工等领域应用较多，有的可能对生命的起源和 生理活动的解释作出应有的贡献。尤其在药用方面，丰富 的植物来源，为筛选防治疾病的药用成分提供了人类无法 设计的不同化合物结构类型。实际上植物化学在很大程度 上就是研究植物体内有药用价值的生物或生理活性成分（ 称为有效成分）。
（二）植物化学成分在药物发现中的重要地位
植物化学成分是发现新药或药物活性先导化合物的重
要来源。 结构新颖、类型多，疗效高、不良反应少，筛选命中 率高。目前使用的很多药品都直接或间接地来源于天然产 物（主要为植物成分）。 目前，至少有119种抗癌化合物来自90多种植物，其中 77种是天然药物。 1983～1994天然药物231种，全合成药物289，天然药 物占44%
CH=CH2
N
奎宁（Quinine） ——金鸡纳碱
H3CO N H
N H O H H3COOC OC OCH3 OCH3 OCH3 OCH3
吲哚型生物碱。萝 芙木属多种植物中，在 催吐萝芙木中含量最高 可达1％。
（reserpine） 利血平
长春碱——夹竹桃科植物长春花中提 出的一种生物碱
有机化学----天然产物
靛蓝----板兰根 奎宁----金鸡纳
青霉素
吗啡----鸦片
利血平----蛇根草
链霉素
长春碱 长春新碱----长春花 青蒿素----黄花蒿 紫杉醇----红豆杉
阿斯匹林 乙酰水杨酸 青霉素 杂环有机酸
O H H R C N O H N S
O C OH O CCH 3 O
O C OH OH
• 植物是一个：
• 高效（酶促，常温，常压），
• 洁净（主要释放CO2，O2，H2O）， • 美丽 的化工厂。
应用现代化学理论和方法研究植物中的化学成分，是 植物化学（Phytochemistry）的研究内容。 主要是具有生理活性的次生代谢产物的提取、分离纯 化、结构鉴定、理化性质、以及主要结构类型化合物的生 物合成途径和生物转化等。 植物化学是植物学与有机化学相结合而形成的一门交 叉学科，是天然有机化学或天然产物化学（Natural Product Chemistry) 的重要组成部分。 植物化学除了研究植物的化学成分外，还包括研究动 物、昆虫、海洋生物和微生物的代谢产物，是在分子水平 上揭示植物奥秘的学科，也是植物资源合理利用的基础。
学而不思则罔，思而不学则殆（论语） 学而问，问而思，思而行，行而果（四 库全书——中庸）
参考书： 植物成分分析，科学出版社，谭仁祥主编 植物化学分类学，上海科学技术出版社，周荣汉主编 植物化学，科学出版社，高锦明主编 天然药物化学，人民卫生出版社，吴立军主编
2007级意见和建议：

从某种意义上讲，植物化学也就是研究药用植物的化 学。
植物化学研究范围在不断扩大。
一般植物化学的研究内容——植物生物化学、 植物分子生物学和化学生态学等内容。 植物化学工作者已意识到，仅植物成分的分离 和结构研究并不能解决植物本身的动态功能问题。 为了快速有效地发掘植物成分的用途，与植物 化学相关领域的研究也越来越多。 涉及领域：药理学、分子生物学、临床学、生 物化学、生理学和体外生物技术及分析等。