天然药物化学总论 (2)优秀课件
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天然药物化学总论
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
脂肪酸类
莽草酸
苯丙素类
芳香族氨基酸 脂肪族氨基酸 嘌呤、嘧啶
δ-氨基乙酰丙酸
植物一次代谢与生物合成过程
二、二次代谢及其代谢产物
两相溶剂萃取在操作中还要注意以下几点：
1）先用小试管充分振摇约1分钟，观察萃取后二液层分层 现象。如果容易产生乳化，大量提取时要避免猛烈振摇， 可延长萃取时间。 如碰到乳化现象，可将乳化层分出，再用新溶剂萃 取；或将乳化层抽滤，或将乳化层稍稍加热；或较长时 间放置并不时旋转，令其自然分层。乳化现象较严重时， 可以采用二相溶剂逆流连续萃取装置。
二、分离与精制
常用方法原理：根据物质的 溶解度差异 在两相溶剂中的分配比不同 吸附性差异 分子大小差别 离解程度不同
分离
溶解度差异
改变温度（如结晶与重结晶）
改变混合溶剂的极性（如水/醇法、醇/水法、醇/醚法
等）
改变pH值（如酸/碱法、碱/酸法）
加入沉淀试剂
醋酸铅
酸性化合物
铅盐
H2S
(酸性皂苷、部分黄酮、某些酚性物质 )
（3）加水/溶剂，水/溶剂面高于沉淀，浸洗三 次，达到净化沉淀。
在两相溶剂中的分配比不同
常见的方法及基本原理 1（简单的）液-液萃取
[溶质在两相溶剂中的分配比（K）不同 ，相差越大，效率越高]
水提液中有效成分为亲脂性物质加氯仿、乙醚 萃取
水提液中有效成分为偏于亲水性物质加醋酸乙酯 萃取
水提液中有效成分为亲水性物质加正丁醇萃取 另外分配比（K）还受溶剂系统pH的影响见P21 图1-11
萃取法所用设备，如为小量萃取，可在分液漏斗中进行； 如系中量萃取，可在较大的适当的下口瓶中进行。 在工业生产中大量萃取，多在密闭萃取罐内进行，用搅拌机搅 拌一定时间，使二液充分混合，再放置令其分层； 有时将两相溶液喷雾混合，以增大萃取接触，提高萃取效率， 也可采用二相溶剂逆流连续萃取装置。
葡萄糖代谢
磷酸烯醇式丙酮酸 赤藻糖4-磷酸
莽草酸
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
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
脂肪酸类 前列腺素类
脂肪族及芳 香族聚酮类
植物二次代谢与生物合成程
鞣酸类 苯丙素类
protein
第一个商品化成功的例子：利用紫草细胞生产红色 萘醌类的染料shikonin(用于口红原料和治疗痔疮)
2. 天然药物的基因工程合成
底物A
酶 中间体B
靶分子C
例：紫杉醇、喜树碱
3. 微生物发酵和酶法生产天然药物
酵母发酵
葡萄糖
D（-）麻黄碱
4. 天然药物的仿生合成
仿生合成就是模拟生物体内的反应来 制备人们所需要的药物。
已知（借鉴前人的经验与方法） 未知（比较复杂）
药材 预先确定目标
提取 适当活性试验跟踪分离Fra bibliotek重点：
溶剂提取法的原理 化学成分的极性 常用溶剂、极性大小顺序及提取溶剂的选择 常见的提取方法及应用范围
常用三种提取方法:
○ 溶剂提取法 ○ 水蒸气蒸馏法 ○ 升华法 ○ 另外新方法还有超临界提取法
提取的概念： 指用选择的溶剂或适当的方法，将所要的成分溶解出 来并同中药组织脱离的过程。
香豆素、木 脂（质）素
黄酮类 生物碱类 肽类 含氮化合物
核苷 核苷酸类
胆碱 卟啉类
醌类
一次代谢产物与二次代谢产物区别与联系 ？
三、生物合成假说的提出
随着许多天然化合物被分离鉴定
具有同样结构类型的天然化合物归成一类
意味着结构相似的在生物合成可能是同一起源
植物化学分类学 寻找 新的天然药物资源
结构比较 寻找
五、了解生物合成途径的意义
对结构分类和推测结构有帮助 对植物化学分类学和仿生合成等学科有
理论指导作用 对采用组织培养方法进行物质生产有实
际指导作用（例见P18和下页）
金属螯合层析技术在现代基因工程中常用于表达蛋白的分离
NH2 His
Ni His
NH2 His His
1. 植物细胞组织培养生产天然药物
Methyl homodaphniphyllate 甲基高虎皮楠碱
第三节 提取分离方法
提取分离前的文献调研
1. 立题着眼点
1) 为什么要立题 2) 怎样做
2. 了解前人的研究工作
1) 做过研究没有? 2) 研究的深度和广度
3. 原植物的鉴定
1) 原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间 3) 药及部位 4) 民间药用情况
碱性化合物
有机酸
无机酸 苦味酸盐
（生物碱）
PbS
游离的有机酸 游离的有机酸 乙醚 除去
碱化 水溶液
游离的生物碱
沉淀过滤操作要点
（1）对折法折叠滤纸后紧贴漏斗壁，用水/溶剂打湿不出 气泡为止，滤纸边缘低于漏斗；过滤时加入漏斗的 溶液面低于滤纸边缘，即“一贴两低三靠”。
（2）过滤时：烧杯嘴与玻璃棒接触；玻璃棒 与三层滤纸处相接触；漏斗嘴紧靠玻璃 烧杯壁。
一、提取
提取方法： 水蒸气蒸馏法（挥发油）
升华法（咖啡因） 溶剂法 常用溶剂性质
系统分离
极 性 递 增
石油醚提出（油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜化合物） 醋酸乙酯提出（游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元等） 乙醇提出（苷类、生物碱盐及鞣质等） 水提出（氨基酸、糖类、无机盐等）
*药材 乙醇 浓缩 浸膏 拌硅藻土 用上述不同溶剂分步处理
1. 二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同
途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物 (secondary metabolites)
产生结构千变万化、千奇百怪、绚丽多姿的化学物质。 3. 二次代谢产物的作用
1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源
CO2 H2O hυ / 叶绿素
推测
共性（发现一次代谢产物） 生物合成途径及来源
四、主要的生物合成途径（自学）
醋酸-丙二酸途径（形成脂肪酸类、酚类、 蒽酮类等）
甲戊二羟酸途径（形成萜类、甾体类等） 桂皮酸途径及莽草酸途径（形成苯丙素
类、香豆素类、木质素类、木脂体类、 黄酮类等） 氨基酸途径（形成生物碱类等） 复合途径（形成复杂的化合物）
2） 水提取液的浓度最好在比重1.1～1.2之间，过稀则溶 剂用量太大，影响操作。
3） 溶剂与水溶液应保持一定量的比例，第一次提取时，溶剂要多 一些，一般为水提取液的1/3，以后的用量可以少一些，一般 1/4~1/6。
4）一般萃取3～4次即可。但亲水性较大的成分不易转入有机溶剂 层时，须增加萃取次数，或改变萃取溶剂。
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
脂肪酸类
莽草酸
苯丙素类
芳香族氨基酸 脂肪族氨基酸 嘌呤、嘧啶
δ-氨基乙酰丙酸
植物一次代谢与生物合成过程
二、二次代谢及其代谢产物
两相溶剂萃取在操作中还要注意以下几点：
1）先用小试管充分振摇约1分钟，观察萃取后二液层分层 现象。如果容易产生乳化，大量提取时要避免猛烈振摇， 可延长萃取时间。 如碰到乳化现象，可将乳化层分出，再用新溶剂萃 取；或将乳化层抽滤，或将乳化层稍稍加热；或较长时 间放置并不时旋转，令其自然分层。乳化现象较严重时， 可以采用二相溶剂逆流连续萃取装置。
二、分离与精制
常用方法原理：根据物质的 溶解度差异 在两相溶剂中的分配比不同 吸附性差异 分子大小差别 离解程度不同
分离
溶解度差异
改变温度（如结晶与重结晶）
改变混合溶剂的极性（如水/醇法、醇/水法、醇/醚法
等）
改变pH值（如酸/碱法、碱/酸法）
加入沉淀试剂
醋酸铅
酸性化合物
铅盐
H2S
(酸性皂苷、部分黄酮、某些酚性物质 )
（3）加水/溶剂，水/溶剂面高于沉淀，浸洗三 次，达到净化沉淀。
在两相溶剂中的分配比不同
常见的方法及基本原理 1（简单的）液-液萃取
[溶质在两相溶剂中的分配比（K）不同 ，相差越大，效率越高]
水提液中有效成分为亲脂性物质加氯仿、乙醚 萃取
水提液中有效成分为偏于亲水性物质加醋酸乙酯 萃取
水提液中有效成分为亲水性物质加正丁醇萃取 另外分配比（K）还受溶剂系统pH的影响见P21 图1-11
萃取法所用设备，如为小量萃取，可在分液漏斗中进行； 如系中量萃取，可在较大的适当的下口瓶中进行。 在工业生产中大量萃取，多在密闭萃取罐内进行，用搅拌机搅 拌一定时间，使二液充分混合，再放置令其分层； 有时将两相溶液喷雾混合，以增大萃取接触，提高萃取效率， 也可采用二相溶剂逆流连续萃取装置。
葡萄糖代谢
磷酸烯醇式丙酮酸 赤藻糖4-磷酸
莽草酸
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
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
脂肪酸类 前列腺素类
脂肪族及芳 香族聚酮类
植物二次代谢与生物合成程
鞣酸类 苯丙素类
protein
第一个商品化成功的例子：利用紫草细胞生产红色 萘醌类的染料shikonin(用于口红原料和治疗痔疮)
2. 天然药物的基因工程合成
底物A
酶 中间体B
靶分子C
例：紫杉醇、喜树碱
3. 微生物发酵和酶法生产天然药物
酵母发酵
葡萄糖
D（-）麻黄碱
4. 天然药物的仿生合成
仿生合成就是模拟生物体内的反应来 制备人们所需要的药物。
已知（借鉴前人的经验与方法） 未知（比较复杂）
药材 预先确定目标
提取 适当活性试验跟踪分离Fra bibliotek重点：
溶剂提取法的原理 化学成分的极性 常用溶剂、极性大小顺序及提取溶剂的选择 常见的提取方法及应用范围
常用三种提取方法:
○ 溶剂提取法 ○ 水蒸气蒸馏法 ○ 升华法 ○ 另外新方法还有超临界提取法
提取的概念： 指用选择的溶剂或适当的方法，将所要的成分溶解出 来并同中药组织脱离的过程。
香豆素、木 脂（质）素
黄酮类 生物碱类 肽类 含氮化合物
核苷 核苷酸类
胆碱 卟啉类
醌类
一次代谢产物与二次代谢产物区别与联系 ？
三、生物合成假说的提出
随着许多天然化合物被分离鉴定
具有同样结构类型的天然化合物归成一类
意味着结构相似的在生物合成可能是同一起源
植物化学分类学 寻找 新的天然药物资源
结构比较 寻找
五、了解生物合成途径的意义
对结构分类和推测结构有帮助 对植物化学分类学和仿生合成等学科有
理论指导作用 对采用组织培养方法进行物质生产有实
际指导作用（例见P18和下页）
金属螯合层析技术在现代基因工程中常用于表达蛋白的分离
NH2 His
Ni His
NH2 His His
1. 植物细胞组织培养生产天然药物
Methyl homodaphniphyllate 甲基高虎皮楠碱
第三节 提取分离方法
提取分离前的文献调研
1. 立题着眼点
1) 为什么要立题 2) 怎样做
2. 了解前人的研究工作
1) 做过研究没有? 2) 研究的深度和广度
3. 原植物的鉴定
1) 原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间 3) 药及部位 4) 民间药用情况
碱性化合物
有机酸
无机酸 苦味酸盐
（生物碱）
PbS
游离的有机酸 游离的有机酸 乙醚 除去
碱化 水溶液
游离的生物碱
沉淀过滤操作要点
（1）对折法折叠滤纸后紧贴漏斗壁，用水/溶剂打湿不出 气泡为止，滤纸边缘低于漏斗；过滤时加入漏斗的 溶液面低于滤纸边缘，即“一贴两低三靠”。
（2）过滤时：烧杯嘴与玻璃棒接触；玻璃棒 与三层滤纸处相接触；漏斗嘴紧靠玻璃 烧杯壁。
一、提取
提取方法： 水蒸气蒸馏法（挥发油）
升华法（咖啡因） 溶剂法 常用溶剂性质
系统分离
极 性 递 增
石油醚提出（油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜化合物） 醋酸乙酯提出（游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元等） 乙醇提出（苷类、生物碱盐及鞣质等） 水提出（氨基酸、糖类、无机盐等）
*药材 乙醇 浓缩 浸膏 拌硅藻土 用上述不同溶剂分步处理
1. 二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同
途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物 (secondary metabolites)
产生结构千变万化、千奇百怪、绚丽多姿的化学物质。 3. 二次代谢产物的作用
1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源
CO2 H2O hυ / 叶绿素
推测
共性（发现一次代谢产物） 生物合成途径及来源
四、主要的生物合成途径（自学）
醋酸-丙二酸途径（形成脂肪酸类、酚类、 蒽酮类等）
甲戊二羟酸途径（形成萜类、甾体类等） 桂皮酸途径及莽草酸途径（形成苯丙素
类、香豆素类、木质素类、木脂体类、 黄酮类等） 氨基酸途径（形成生物碱类等） 复合途径（形成复杂的化合物）
2） 水提取液的浓度最好在比重1.1～1.2之间，过稀则溶 剂用量太大，影响操作。
3） 溶剂与水溶液应保持一定量的比例，第一次提取时，溶剂要多 一些，一般为水提取液的1/3，以后的用量可以少一些，一般 1/4~1/6。
4）一般萃取3～4次即可。但亲水性较大的成分不易转入有机溶剂 层时，须增加萃取次数，或改变萃取溶剂。