天然药物化学总论

一次代谢产物（primary metabolites）: 糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物机体生命活动必不可少 的物质。
二次代谢产物（secondary metabolites）: 特定条件下，一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历 不同的代谢过程，生成如萜类、生物碱等化合物。此过程并非所 有植物中都发生，对维持植物生 命活动不起重要作用，称为二 次代谢过程。萜类、生物碱等化合物则称之为二次代谢产物。
普鲁卡 procaine (合成品)局麻药
一.
绪论
（四）天然药化研究的目的和意义
2. 探索中药防病治病的机理
研究体内吸收、分布、排泄，进一步研究结构与活性的关系。
3. 改进剂型、提高疗效
例如:
传统剂型: 汤剂、丸、散、膏、丹等剂型。 （服药量大）
现代药物剂型: 片剂、胶囊剂、注射剂及缓释剂等。（用量少）
3、掌握结构鉴定方法： 例如：常见的鉴定方法： （1）理化方法：有颜色反应、理化常数的测定、衍生 物制备等。如mp.、旋光度、溶解度。
（2）光谱法：IR、UV、NMR（1H-NMR，13C-NMR）
2D-NMR、MS等 （3）色谱法：TLC、HPLC、GC等
一.
绪论
（四）天然药化研究的目的和意义
1. 开发新药
（1）从天然药物中直接发现新药 麻黄碱（麻黄），紫杉醇（taxol，紫杉，红豆杉） 新药研制的途径：合成药物、天然药物 有机化合物 药理活性筛选 天然药物 临床试验 药物（drug）
天然产物
民间应用
一.
绪论 （四）天然药化研究的目的和意义
（2）对天然药物有效成分进行结构改造、修饰
H Me O O O O
Me
H Me OMe
（油溶性）
H Me O O O O O H Me Me
H Me O O O O OH H Me
H Me O O O O OMe H Me Me Me O O O O H
Me
蒿甲醚 artemether
Me
青蒿素 qinghaosu (难溶水及油中)
双氢青蒿素 dihydroqinghaosu
三.
生物合成
（二）主要的生物合成途径
天然化合物常见的基本构成单位: （1）C2单位（醋酸单位）: 如脂肪酸、酚类、苯醌等, 聚酮 类化合物 （2）C5单位（异戊烯单位）: 如萜类、甾类等 （3）C6单位: 如香豆素、木脂体等苯丙素类化合物 （4）氨基酸单位: 如生物碱类化合物 （5）复合单位: 由上述单位复合构成
15. 油脂和蜡：油脂为一分子甘油与三分子脂肪酸所成的酯； 蜡为高级脂肪酸与高级一元醇结合而成的酯； 多为无效成分。
16. 无机成分：主要为钾盐、钙盐和镁盐
第一章
总
一.
论
绪论
二. 各类成分简介
三.
四. 五.
生物合成
提取分离方法 结构研究方法
三.
生物合成
三.
生物合成
(一) 一次代谢产物和二次代谢产物
能用分子式表示，有一定物理常数，化学上常 为单体，临床上有效的成分。 如：鸦片中吗啡：镇痛作用； 2.有效部位 为混合物，临床有效。如人参总皂苷。
一.
绪论
（二）天然药物化学的研究内容
1. 生物合成 有效成分在植物体内合成的途径。
2. 成分化学 （1）化学成分的结构特点 （2）物理、化学性质 如理化常数、颜色反应、衍生物制备等。 （3）提取、分离方法 常见的提取方法: 溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法。 分离方法: 液-液萃取法、pH梯度萃取法、色谱法等。 （4）结构鉴定 UV IR MS NMR：1H-NMR，13C-NMR， 2D-NMR
低聚糖：2～10个单糖组成，如蔗糖。 多 糖：10个以上单糖组成，主要有淀粉、纤维素及甲壳 素。
二.
各类成分简介
2. 苷 类：糖与非糖两部分组成，非糖部分为苷元。 苷=糖+苷元
GlcO
GlcO
HO
O
O
GlcO
3. 有机酸：如柠檬酸、草酸、琥珀酸等，多与金属离子成盐。
二.
各类成分简介
4. 苯丙素：含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。包括苯 丙酸类、香豆素类、木脂素。 5. 醌 类：分子内含有不饱和环二酮结构或容易转变成这样 结构的天然有机化合物。 6. 黄酮类：泛指两个具有酚羟基的苯环通过中央三碳原子相 互连接而成的一系列化合物。 7. 萜 类：凡由甲戊二羟酸衍生、且分子式符合(C5H8)n通式 的衍生物均称为萜类化合物。 8. 挥发油：是一类可随水蒸气蒸馏与水不相混溶的油状液体； 主要为萜类化合物和芳香类化合物及其含氧衍生物。
-CH=CH-
先氧化成羟基，然后再脱水形成双键。
三.
生物合成
COOH
酚类 (phenols)
CH3-CO-SCoA + 3 CH2-CO-SCoA CH3-CO-CH2-CO-CH2-COCH2-CO----EnZ
O CO EnZ O O CH3
O
O
EnZ
O
CH3 O O
O
EnZ O CH3
OH COOH HO CH3
例如： ◆常见的提取方法有： （1）溶剂提取法
（2）水蒸汽蒸馏法
（3）升华法 ◆分离方法：
（1）液-液萃取法
（2）pH梯度萃取法 （3）色谱法等
一.
绪论
3、掌握结构鉴定方法：
例如：常见的鉴定方法：
（1）理化方法：有颜色反应、理化常数的测定、衍生
物制备等。如mp.、旋光度、溶解度。
（2）光谱法：IR、UV、NMR（1H-NMR，13C-NMR） 2D-NMR、MS等 （3）色谱法：TLC、HPLC、GC等
• • • • •
药物化学 medicinal chemistry 药理学 pharmacology 药剂学 pharmaceutics 药物分析学 pharmaceutical analysis 天然药物化学 natural medicinal chemistry
一.
绪论
常用名词：
※
1.有效成分
CH3(CH2)nCOOH
n=偶数
三.
生物合成
偶数脂肪酸 奇数脂肪酸 支链脂肪酸 起始物质为乙酰辅酶A 起始物质为丙酰辅酶A 起始物质为异丁酰辅酶A， -甲基丁酰辅
酶A， 甲基丙二酸单酰辅酶A等。
• 不饱和脂肪酸生合成途径有几条，但以下列途径为主.
-CH2-CH2-
-CH-CHO
-CH-CH2OH
中药现代化
原则：安全、有效、稳定、可控
一.
绪论
（四）天然药化研究的目的和意义
4. 提高中药及制剂的质量 5. 合理炮制，采集，贮存
炮制：通过对中药的炮制，达到提高疗效、降低毒性和便于贮存的目的。 如黄芩（含黄芩苷） 冷提（酶水解黄芩苷） 热提（灭活酶）
H
HOOC
HO HO H H
H
O
HO
O
OH H
+
H Me O O COOH
（油溶性）
（水溶性）
蒿甲醚 artemether
青蒿琥珀酸单酯 artesunate
一.
绪论
（四）天然药化研究的目的和意义
（3）寻找先导化合物（lead compound）
COOCH3 H N CH3 O O
NH2 C2H5 N C2H5 O O
古柯碱 cocaine （可卡因）
三.
生物合成
1.醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway，AA-MA途径） 脂肪酸类、蒽酮类、酚类化合物由此途径生成 脂肪酸类生合成途径 (fatty acid) CH3CO-SCoA
乙酰辅酶A
ATP
ADP
COOH
丙二酸单酰辅酶A
CH2CO-SCoA
CH3CO-ACP
COOH CH2CO-ACP
一.
绪论
（三）学习的内容和要求
1、掌握各类成分的结构特征、理化性质 （包括一、二级分类等） 例如：黄酮（一级）----- 黄酮醇和异黄酮（二级）
HO HO OH HO O OH HO HO CH 2OH O O
OH OH O O
OH
槲皮素（quercetin）
葛根素（puerarin）
一.
绪论
2、掌握各类成分的提取、分离方法甾 体: 天然广泛存在的一类化学成分，结构中具有环戊 烷骈多氢菲的甾核。
O
10. 生物碱: 含负氧化态氮原子，存在于生物有机体中的环 状化合物。有似碱性质，能与酸成盐。 11. 氨基酸、蛋白质和酶 氨基酸: R-(CH2)n-CH NH2 -COOH 鉴 别: 茚三酮反应，紫色。 蛋白质: 多种氨基酸组成的大分子 沉淀反应: 盐析: 无机盐 Na2SO4 醇沉: 乙醇 沉淀试剂 : 苦味酸、重金属
第一章
总
一.
论
绪论
二. 各类成分简介
三.
四. 五.
生物合成
提取分离方法 结构研究方法
二.
各类成分简介
1. 糖 类：中药中普遍存在，为多羟基醛或多羟基酮及其缩聚 物，可分为单糖、低聚糖、多聚糖。
单 糖：
H OH HO HO H HO H OH OH H
OH OH H HO H H O H OH OH H
丙二酸单酰酸性磷酸酯
乙酰酸性磷酸酯
缩合 (condensation condn.)
三.
生物合成
CH3COCH2CO-ACP (乙酰醋酸酸性磷酸酯) 还原(reduce) NADPH-NADP CH3CH2CH2CO-ACP
(丁酰酸性磷酸酯)
(NADP 烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸磷 酸酯)
COOH
CH2-COACP reduce CH3CH2CH2CH2CH2CO-ACP (Condn.) CH3CH2CH2COCH2CO-ACP