第一章总论

天然药物化学（Phytochemistry）

第一章总论

第一节概述

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：

各类天然药物的化学成分结构特征、理化性质、提取分离方法、结构测定以及必要的结构改造。并根据已阐明结构的成分，按植物亲缘关系于植物界中探询同类成分，以扩大植物的药用资源，发掘新的有效成分；研究有效成分在植物体中随生长季节、时间的消长，以掌握中草药品质的规律。化学成分在体外及生物体内的代谢和动力学研究，以及构效关系、化学分类学等。

天然药物的来源：

天然药物来自植物、动物、矿物、微生物和海洋生物，当今是以植物来源为主，种类繁多。以中草药为例，仅明代李时珍著的《本草纲目》就记载1892种，清代赵学敏在《本草纲目拾遗》中又补充了1021种。然而，随着海洋生物的发现和基因调控水平上建立起来的新的生物活性测试体系进行广泛的筛选，还将会发现更多的天然药物。从1957-1976的二十年间,美国国立肿瘤研究所和国立肿瘤化疗服务中心,对美国、墨西哥、巴基斯坦、西班牙、捷克、土耳其、乌拉圭等国家的20525种植物的67500个提取物，进行了抗肿瘤活性筛选，其中发现189科，1225属，2127种植物的2787个提取物显示对一种或一种以上的瘤株具有抑制活性。

据有关资料记载，世界有250000种高等植物，进行过研究和活性筛选的不足10％，因此，天然药物研究的潜力是巨大的。

活性成分与无效成分：

天然药物之所以能够治病，其物质基础在于所含化学成分。然而一种天然药物中往往含有结构和性质完全不同的多种成分。清热解毒中草药黄连中含有生物碱、酮类、脂类等多种成分，其中有效成分为生物碱，如大家熟悉的抗菌止痢药黄连素就是取之于黄连中的活性成分小糪碱。应当强调指出的是在中草药及天然药物当中，真正搞清有效成分的品种是不多的。多数只是一般的化学成分，少数为生理活性成分，而生理活性成分并不一定真正代表该药物临床疗效的有效成分。另外，所谓有效成分或生理活性成分与无效成分或非生理活性成分的概念也不能简单地机械地加以理解。以氨基酸、蛋白质、多糖类为例，在多数情况下视为无效成分，并在加工过程中尽量设法除去，而在某些药物当中且为主要的活性成分，如鹧鸪菜中的駆虫成分是氨基酸、天花粉的引产成分为蛋白质、植物多糖的抗肿瘤活性等。再如叶绿素有明显的抗菌作用,在体液培养基内,0.025mg/ml浓度时可抑制金黄色葡萄球菌的生长,0.012mg/ml浓度时能抑制化脓链球菌的生长。另外，叶绿素还有促进组织再生的作用，临床上治疗皮肤创伤、溃疡和火伤等的绿药膏就是叶绿素的制剂。

成分分离工作的起源：

明代李挺在《医学入门》（1575）中就记载了用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。1711年由洪遵所著《集验方》一书，记载了用升华法制备纯化樟脑的过程。这些方法都早于国外，故有“医药化学源于中国”的高度评价，这是我们应当引以为自豪的。见讲义P2。

天然药化的未来：

我国有着丰富的天然药物资源，在临床应用等许多方面更有着丰富的经验积累，是一个亟待发掘整理提高的巨大宝库。建国前相当落后，就连麻黄素也只能依靠进口。建国以来，尤其近一、二十年来，天然药化迎来了蓬勃发展的新时代。麻黄素、西地兰、芦丁等数十种天然药物产品的工业生产已经进行了多年，甾体激素类药物的原料－薯蓣皂苷元的工业生产及其资源开发研究更取得了巨大的成就，不仅供应国内，还有大量出口。据1981年的统计资料表明，建国以来共研制新药104种，其中来自天然成分及成分结构改造的有61种，占新药总数的58.6％。创制的

新药64种中，有18种是中草药有效成分，另有些新药是有效成分的衍生物。在1995年版中国药典中收载的化学药物中有一部分是来源于植物，如利血平、秋水仙碱、水杨酸、地高辛、阿片、咖啡因、罗通定、茶碱、山莨菪碱、东莨菪碱、麻黄碱、可卡因、吗啡、毛果芸香碱、可待因、长春新碱、长春碱、阿托品、高三尖杉酯碱、罂粟碱、加兰他敏、麦角胺、麦角新碱、洋地黄毒碱、去乙酰毛花苷、鱼腥草素、筒箭毒碱、士的宁、小糪碱和青蒿素等30种。

我国已经加入世界贸易组织，这就要求我们的药物研究必须加快由“仿制”到“创制”的根本性转变。就我国药物研究的基础、积累、现状、整体实力而言，与国际先进水平尚存在较大差距。但我国生物资源丰富，天然药物的应用有着悠久的历史，加强天然药物的研制是缩小这种差距、减少入世给我国制药产业带来的影响的重要选择。据资料介绍，我国有药用植物1万1千余种，其中只有不到20％被筛选过，因此，从天然药物中筛选并开发出具有我国自己知识产权的新药的潜力是巨大的。

第二节研究天然药物化学的意义

1、探索中药防治疾病的原理

2、改进药物剂型，提高临床疗效

3、控制中药及其制剂的质量

4、开辟药源，开发新药

5、化学合成或结构改造

合成药物的先导化合物，如合成麻醉药普鲁卡因的先导化合物为古柯叶中的可卡因，见讲义P2。第三节提取分离方法

在介绍这部分内容之前，先简单介绍一下有用成分的结构特点和无效成分的种类及理化性质。1．有效成分

碱性化合物：生物碱

酸性化合物：结构中含有酚羟基的化合物－黄酮、醌类、苯丙素；结构中含有羧基的化合物－有机酸、葡萄糖醛酸

两性化合物：氨基酸、蛋白质、结构中既有碱性基团也有酸性基团

中性化合物：分子结构中既无碱性基团也无酸性基团的化合物，如帖类和挥发油、甾体等2．无效成分

脂溶性

蜡－高级不饱和脂肪酸（16－30碳）和高级一元醇结合的脂

脂肪油－不饱和脂肪酸（链长短不一，酸不一定为同一种酸）与丙三醇形成的甘油脂，通常称混合甘油脂

植物色素－叶绿素及四萜色素（胡萝卜素）

叶绿素是植物中普遍存在的，尤其在叶中含量最高，能溶于一般的有机溶剂，较难溶于水与稀乙醇。生药用水提取时，可用苯或氯仿抽提除去；用乙醇提时，回收乙醇至15－20％左右，加水放置冰箱，叶绿素可沉淀析出。

水溶性

多糖类－淀粉、纤维素、树胶、果胶、粘液质（后三者为植物的粘性成分，它们之间无明显界限，属高分子化合物，在水中成胶状液体。）

鞣质－多元酚类化合物

易溶于水及乙醇，可溶于乙酸乙脂，不溶于乙醚、氯仿、苯。可与蛋白质形成沉淀，俗称鞣酸蛋白。

天然药物化学的研究是从有效成分或生物活性化合物的提取、分离工作开始。在提取之前，应对所用材料的基原（种、属、学名），产地、药用部位等进行考查，并系统查阅文献，以充分利用，了解前人的经验，以便少走弯路。