沈阳药科大学天然药物化学课件——第一章 总论
合集下载
天然药物化学PPT课件
珍 、 清·赵学敏）
草药：民间用药，无人统计过有多少。
天然药物的来源：植物；以此类 为主，种类繁多。
动物；矿物；微生物；海洋生 物；
海洋资源：它是目前待开发的目 标，海洋占地球表面积2/3，所含 的生物资源是丰富的，近来号称“ 生命的摇篮”。
广阔
我们的“蓝色国土”它的面积是 470万平方公里的面积。1.8万 公里的海岸线。由此看， 我们的天然药物资源是十分丰富， 开发前景是广阔的。 蓝色国土
高质量的保健品
研制出好的、真的天然保 健品，为维护人类健康做 出贡献。
现在政府已经把食品开发 放在药监局管理了。所以 我们又增加了一项任务， 应该不辱使命。
使命
四、简介天然药物中化学成分的类型
主要有：糖苷类、苯丙素、醌类、黄 酮类、萜类和挥发油、甾体及其苷、 三萜及其苷类、生物碱类、海洋天然 药物等九大类。
五、历史、发展、未来
1、历史的看：天然药物在中国起步 于明代1575年《医学入门》和《本 纲》中都记载了从五倍子中得到没 食子酸的过程，为世界上最早制得 的有机酸，它比瑞典药师及化学家 舍勒从天然药物中制得到有机酸要 早200年，
历史、发展、未来
还有如用升华法制取樟脑的过程 见于1711年，而 欧州直到18世纪下半叶才 提出樟脑的纯品，由此可见， 古代中国的医药化学在当时 世界上居于领先地位，故有“医药化 学源于中国”的高度评价， 这是我们应当引以自豪。
药源
如：黄连素、 双黄连粉针（复方）、 穿心连内酯芦荟系列药品等。这些发现， 抗菌素的药源扩大了。
（2）中药药源的扩大
黄连素是黄连中的主要成分，现在又发 现小檗科、防已科、芸香科的一些植物中含 此成分。所以，这些植物均可以做为提取黄 连素的原料。再如：有抗菌作用的芦荟，品 种繁多，众所周知。这些发现使中药的药源 扩大了。
草药：民间用药，无人统计过有多少。
天然药物的来源：植物；以此类 为主，种类繁多。
动物；矿物；微生物；海洋生 物；
海洋资源：它是目前待开发的目 标，海洋占地球表面积2/3，所含 的生物资源是丰富的，近来号称“ 生命的摇篮”。
广阔
我们的“蓝色国土”它的面积是 470万平方公里的面积。1.8万 公里的海岸线。由此看， 我们的天然药物资源是十分丰富， 开发前景是广阔的。 蓝色国土
高质量的保健品
研制出好的、真的天然保 健品，为维护人类健康做 出贡献。
现在政府已经把食品开发 放在药监局管理了。所以 我们又增加了一项任务， 应该不辱使命。
使命
四、简介天然药物中化学成分的类型
主要有：糖苷类、苯丙素、醌类、黄 酮类、萜类和挥发油、甾体及其苷、 三萜及其苷类、生物碱类、海洋天然 药物等九大类。
五、历史、发展、未来
1、历史的看：天然药物在中国起步 于明代1575年《医学入门》和《本 纲》中都记载了从五倍子中得到没 食子酸的过程，为世界上最早制得 的有机酸，它比瑞典药师及化学家 舍勒从天然药物中制得到有机酸要 早200年，
历史、发展、未来
还有如用升华法制取樟脑的过程 见于1711年，而 欧州直到18世纪下半叶才 提出樟脑的纯品，由此可见， 古代中国的医药化学在当时 世界上居于领先地位，故有“医药化 学源于中国”的高度评价， 这是我们应当引以自豪。
药源
如：黄连素、 双黄连粉针（复方）、 穿心连内酯芦荟系列药品等。这些发现， 抗菌素的药源扩大了。
（2）中药药源的扩大
黄连素是黄连中的主要成分，现在又发 现小檗科、防已科、芸香科的一些植物中含 此成分。所以，这些植物均可以做为提取黄 连素的原料。再如：有抗菌作用的芦荟，品 种繁多，众所周知。这些发现使中药的药源 扩大了。
第1章天然药物化学ppt课件
天然药物化学
第三节 提取分离方法
樟脑、咖啡因。
* 20
天然药物化学
第三节 提取分离方法
3)分离纯化法 ①根据物质溶解度的不同进行分离 1)温度不同,溶解度不同（结晶、重结晶）
原理: 一个固体成分达到一定纯度，在某种条件下就会有结晶析出。
溶剂的选择：对所需成分加热时溶解度大，遇冷时溶解度小；而杂质冷 热均不溶或均溶于该溶剂。
*
21
*
12
天然药物化学
第一节 绪 论
天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步
1804年-1806年发现吗啡，1925年提出正确结构，1952年人工合成，耗时150年
*
13
天然药物化学
第一节 绪 论
近30多年的科学技术进步，特别是将波谱解析方法（NMR、 MS、IR、UV）用于推导化合物的结构，甚至用X－晶体衍射来确 定化合物结构的发展，以及分离手段的进步，天然药化的发展速 度大为加快，发现的新化合物数目大为增加，微量成分、水溶性
* 8
天然药物化学
第一节 绪 论
HO C H C
CH3 H
NH C H 3
l -ephedrine 左 旋 麻 黄 素 （ 麻 黄 Ephedra spp. 中 〕 平喘、解痉
* 9
天然药物化学
第一节 绪 论
OH OH HO O r utinos e OH O
Rutin 芦丁 （槐花米 Sophora j aponica 的花蕾中〕 降低血管脆性、防高血压和 动脉硬化的治疗辅助药
天然药物化学
第源自章总 论
1.掌握：天然药物常用的提取方法和分离方法；各类吸附 剂的特点及分离化合物的基本原理及其影响因素；1HNMR、13C-NMR谱特征及其解析方法。 2.熟悉：天然药物化学研究范围和课程的学习重点；各类 化合物的生物合成途径。 3.了解：常见二维核磁共振谱的分类及应用；ORD谱的应 用范围和八区律的使用方法；天然药物化学的发展简史及 其最新研究进展。
天然药物化学全(ppt)
化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明连 接位置和苷键构型。
O O
O H,OH
O OO
樱草糖(primverose, 还原糖)
6-O-β-D-xylopyranosylD-glucopyranose
也可命名 D-木糖 1β 6-D-
葡萄糖2β-D-果糖
蔗糖(sucrose, 非还原糖) 2-O-β-D-glucopyranosyl D-fructofuranose
三、糖和苷的分类
一、 单糖:
已发现200多种, 3C~8C, 多以结合态存在. 可分为以下几类: 1 、五碳醛碳(aldopentoses)
有L-阿拉伯糖(L-arabinose)，D-木糖(D-xylose)，D-来 苏糖(D-lyxose)，D-核糖(D-ribose)等。
L-阿拉伯糖的结构如下：
（槐花米 Sophora japonica 的花蕾中〕 降低血管脆性、防高血压和 动脉硬化的治疗辅助药
一、概 述
由于现代科学技术进步，特别是将波谱解析方法 （NMR、MS、IR、UV）用于推导化合物的结构， 甚至用X－晶体衍射来确定化合物结构的发展，以及 分离手段的进步，天然药化的发展速度大为加快，发 现的新化合物数目大为增加，微量成分、水溶性成分 的分离、提纯；稳定性差的活性物资的分离等也不再 是难题了。天然药物化学本身也已不再是原先的分离 提取、结构鉴定，而是逐步发展成生测指导下的分离 提取、结构鉴定，及半合成修饰和全合成紧密结合的 一门学科。
a.
※极性吸附剂（如SiO2,Al2O3...)极性强，吸附力大 ※非极性吸附剂 (如活性炭 －对非极性化合物的吸附力强
(洗脱时洗脱力随洗脱剂的极性降低而增大)。
b.化合物的极性大小依化合物的官能团的极性大小
天然药物化学全部课件
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点四:生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离————活性跟踪分离 小规模测试——高通量筛选 HTS high throungput screening
四、天然药物化学在中药现代化中的作用
中药发展的机遇
✓ 天然药物在健康保障体系中的作用 ✓ 中药确切的疗效 ✓ 相对丰富的资源
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
黄芩——冷浸——淡黄芩（绿）
黄芩苷醌 变色
——热煮——煮黄芩（黄）
2. 建立和完善中药的质量评价标准
中药材、制剂中有效成分的质量——临床疗效 建立科学、灵敏的质控标准
科学——质控标准和药效的相关性 有效成分——科学的质控指标 以有效成分、有效部位、大类成分、有毒成分为指标，
提取前的准备 系统的文献调研 原材料的处理 保留凭证标本 提取分离一般原则 已知物或已知结构类型——文献方法，工业方法 未知物——活性跟踪（定向分离）
第三节 提取分离方法
一、中草药有效成分的提取 二、中药有效成分的分离与精制
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 乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸、氨基酸
一、一次代谢和二次代谢
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
天然化合物之间的结构联系 天然化合物与一次代谢产物间的联系
天然药物化学课件第一章
起始物质为MVA，在ATP作用 下，按如下路线合成。
O
甲戊二羟酸（MVA） HOOC
2ATP
OH
2ADP ADP O P2O5H2 O P2O5H2 CO2 ATP HOOC HO O P2O5H2
焦磷酸二甲烯丙酯
焦磷酸异戊烯酯
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
桂皮酸途径（cinnamic acid pathway） 莽草酸途径（shikimic acid pathway）
中药的质量取决于化学成分，受产地、气侯、 环境、采收季节等因素影响。
毛蕊异黄酮苷
芒柄花素苷 毛蕊异黄酮 芒柄花素
不同产地黄芪药材紫外检测器检测指纹图谱比较
对策：建立完善的质量控制方法
麻黄： HPLC－麻黄碱 丹参： HPLC－丹酚酮IIA,丹酚酸B 参麦注射液：UV－总皂苷 HPLC－人参皂苷Rg1, Re 麦冬皂苷D HPLC建立指纹图谱
天然药物化学
范杰平 南昌大学化工系
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
总论 糖和苷 苯丙素类 醌类化合物 黄酮类化合物 萜类和挥发油 三萜及其苷类 甾体及其苷类 生物碱
第一章 总论
第一节 第二节 第三节 第四节 绪论 生物合成 提取分离方法 结构研究方法
第一节 绪论
天然药物化学(natural pharmaceutical chemistry)： 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。
相似学科： 植物化学 （Phytochemistry) 中草药成分化学 （Chemistry of Constituents of TCM and Herbal Medicines） 中药化学 （Chemistry of TCM )
天然药化第一章总论ppt课件
（五）鞣质（tannins）
生物合成途径、物理和化学性质（各章论述）。
感谢下载
可编辑
按照“实验的异戊二烯法则”，认为萜类是由异戊二烯聚合而成的化合物，有 单萜—多萜。是天然界最多的一类化合物，已有2万多个化合物结构被确定。
萜类名称 异戊二 烯数目
碳数
单萜
CH2=C-HC=CH2 倍半萜
CH 3
二萜
异戊二烯 (isoprene)
三萜 四萜
多萜
2
10
3
15
4
20
6
30
8
40
n
5n
穿心莲内酯（抗炎）
筛选研究。
二、化学成分
天然药物资源中所含化学成分复杂，其主要是
（一）脂类（lipids）
1、油脂
为混合物，甘油脂肪酸酯等
2、腊
脂肪酸和脂肪醇生成的固体酯类
3、甾醇类
如β谷甾醇
4、磷脂
HO
中草药成分化学 林启寿 1977, P39
★薏苡仁酯
★ 脂类易溶于石油醚等亲酯性溶剂，难溶于水。
（二）萜类（terpenes or terpenoids）
植物灵芝，并以植物来源为主 动物：如地龙（蚯蚓）、牛黄等 矿物：如石膏等
目前已鉴定的中药有8千多种，少数民族用药，如藏药、傣药、壮药、苗 药、朝药等达3千余种，还有其他民间用草药，已进入科学记载的中国植物 达42200种，这些都是我国的宝贵财富。
我国著名的早期药书《神农本草经》出 版于公元前一世纪西汉末年，后又经唐、宋 、元、明、清中各代药学家的完善形成了浩 瀚的文献资料。明代李时珍的《本草纲目》 （1590-1596年）是最重要的，堪称药学巨 著，现已译成英、日、德、法等多种语言文 字，成为世界性的重要药学文献之一。
沈阳药科大学天然药物化学——第一章-总论PPT课件
•微波提取技术的原理就是利用不同组分吸收微波能
力的差异，使基体物质的某些区域或提取体系中的某
些组分被选择性加热，从而使得被提取物质从基体或
体系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相
对较差的提取剂中，并达到较高的产率。
2021
36
微波提取法的特点和装置
• 优点具有穿透力强、 选择性高、加热效率 高、试剂用量少等显 著特点，而且其操作 简便、快速、节能、 高效。
2021
9
雄黄，为硫化物类
矿物雄黄族雄黄，主含 二硫化二砷。归肝，大 肠经。有毒。解毒杀虫， 燥湿祛痰，截疟。用于 虫积腹痛，惊痫，疟疾， 痈肿，疔疮，疥癣，蛇 虫咬伤。常用量0.15～ 0.3克，入丸散用。外 用适量，研末撒或调敷 患处。
2021
10
第一节 绪论
四 基本概念
1. 有效成分: 天然药物中具有一定的生物活性 、能起到防治疾病作用的单体化合物。 2.有效部位：为具有一定生物活性的多种单体 化合物的混合物。如人参总皂苷、银杏总黄酮 、灵芝多糖等。
提取具有挥发性，能
冷凝
随水蒸气蒸馏而不被破坏
的成分，如挥发油。
挥发油测定
药材+水
2021
28
第四节 提取分离方法
3.升华法（ sublimation ）
用于具有升华性的成分提取，如某些小分子香 豆素，蒽醌，樟脑等。
蒸发皿上盖上一张刺有小孔的 圆滤纸，在上面罩上干燥的玻 璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉 以减少咖啡因蒸气逸出)
控温面板
2021
31
小试实验装置图
• 20世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青 • 70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取 • 90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈
药学医学天然药物化学ppt课件-第一章 绪论
黄柏
Berberis sargentiana
三颗针
如人参：其主要活性成分为人参皂苷。其同属 植物三七、西洋参主要活性成分也为人参皂苷。
抗肿瘤药物紫杉醇临床上用于治疗卵巢癌、乳
腺癌和肺癌，需求量大。主要是从红豆衫科植物太
平洋红豆衫的树皮中分离得到，但含量仅为 10-6
（百万分之一）。后又从东北红豆衫和云南红豆衫
HO NHBzO Ph OH HO AcO OBz O O O OH
奎宁 抗疟药－金鸡纳树皮
CH3 N
OH
O
OH
紫杉醇 抗肿瘤药－红豆杉
吗啡 镇痛－罂粟
(2) 以天然药物中活性成分为先导化合物开发新药
CH3
O O O O O
N
N
CH3 COOCH3
OH
O
OH
O C O C 6H 5
可卡因（cocaine,古柯叶） 局麻药
4.
扩大天然药物的资源
从某一中草药中分离出某种药用成分，但由于该中草药 资源有限或活性成分含量较低，可以从亲缘科属植物中发 现这一成分，以扩大药源。
O O N OMe OMe 小 檗 碱 ( b e r b e r in e ) 抗菌消炎
黄连素
Coptis chinensis
黄连
Phellodendron amurense
天然药物化学
natural pharmaceutical chemistry
卫生部规划教材 第四版
主编 吴立军 主讲 闫福林
本课程讲授内容
第一章 总论 第二章 糖和苷 第三章 苯丙素类 第四章 醌类化合物 第五章 黄酮类化合物 第六章 萜类和挥发油 第七章 三萜及其苷类 第八章 甾体及其苷类 第九章 生物碱 第十章 海洋天然药物 第十一章 天然药物的开发研究
天然药物化学电子课件
分为指标，多种分析手段 • 中药指纹图谱技术
5、改进中药制剂剂型——二次开发
• 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—片剂、胶囊、滴丸等
• 制剂工艺优化—有效成分的理化性质
• 制剂稳定性—有效成分的理化性质—合适PH、适 当包装
三. 相关学科 1. 药物化学（Medicinal Chemistry）：合成药物、构
效关系 2. 植物化学（Phytochemistry） 3. 中药化学（Chemistry of TCM）
植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。
人参 芍药
银杏 山茱萸
雄黄 天然冬虫夏草
第一节 绪论（Exordium)
第一节 天然药物化学研究内容和目的
一．天然药物化学的概念：
1. 天然药物化学：天然药物化学是运用现代科学技术
和方法研究天然药物化学中的化学成分的一门学科。
2. 研究内容：天然药物中各类化学成分的结构特征，
理化性质，提取分离与精制的方法及结构鉴别，对活性 成份进行结构修饰（如吗啡—可待因，莨菪碱—阿托品） 以便提高疗效。
天然药物化学电子课件
•
天然药物化学内容分为总论和各论两部分。
总论主要阐述研究天然药物有效成分常用的各
种色谱分离方法和各种结构鉴定方法。各论是
本课程的重点，在讨论糖和苷的一般性质和结
构研究法基础上，将所有的天然产物按照其结
构母核分为黄酮类、蒽醌类、苯丙素类、萜类
和挥发油、三萜及其苷类、甾体及其苷类、生
天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类 学；仿生合成等。
5、改进中药制剂剂型——二次开发
• 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—片剂、胶囊、滴丸等
• 制剂工艺优化—有效成分的理化性质
• 制剂稳定性—有效成分的理化性质—合适PH、适 当包装
三. 相关学科 1. 药物化学（Medicinal Chemistry）：合成药物、构
效关系 2. 植物化学（Phytochemistry） 3. 中药化学（Chemistry of TCM）
植物、动物、矿物、微生物等来源的药物。
人参 芍药
银杏 山茱萸
雄黄 天然冬虫夏草
第一节 绪论（Exordium)
第一节 天然药物化学研究内容和目的
一．天然药物化学的概念：
1. 天然药物化学：天然药物化学是运用现代科学技术
和方法研究天然药物化学中的化学成分的一门学科。
2. 研究内容：天然药物中各类化学成分的结构特征，
理化性质，提取分离与精制的方法及结构鉴别，对活性 成份进行结构修饰（如吗啡—可待因，莨菪碱—阿托品） 以便提高疗效。
天然药物化学电子课件
•
天然药物化学内容分为总论和各论两部分。
总论主要阐述研究天然药物有效成分常用的各
种色谱分离方法和各种结构鉴定方法。各论是
本课程的重点，在讨论糖和苷的一般性质和结
构研究法基础上，将所有的天然产物按照其结
构母核分为黄酮类、蒽醌类、苯丙素类、萜类
和挥发油、三萜及其苷类、甾体及其苷类、生
天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类 学；仿生合成等。
天然药物化学第一章 总论 PPT课件
1.2 化学成分
化学成分：天然药物中含有的各种化学物质， 如生物碱、黄酮体化合物、皂苷、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；中药 甘草（Glycyrrhiza uralensis）中则含有甘草酸 等多种皂苷以及黄酮体、淀粉、纤维素、草 酸钙等成分。
酚酸性成分
酸提碱沉（酸/碱法）：如生物碱类在用酸性
水从药材中提出后，加碱调至碱性即可从水中沉淀 析出。
（4）金属盐络合法： pb2+ 、 Ca2+ 等金属离子可与酸、碱 性化合物生成不溶于水的沉淀而析出。
3.2.2 根据化合物在两相溶剂间分配比差别
反流分布法（countercurrent distribution, CCD,逆流分溶法） 液滴逆流色谱法（droplet counter current chromatography, DCCC） 高速逆流色谱（high speed counter current chromatography, HSCCC） 气-液分配色谱（gas-liquid chromatography, GC或GLC） 液-液分配色谱（liquid-liquid chromatography, LC或LLC）
Question: 何谓有效成分？举例说明。
紫杉醇（taxol）：今日抗癌之星
第一章 总论 二. 生物合成
2.1 一次代谢及一次代谢产物
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，称为一次代谢产 物，也称为初级代谢产物；
上述物质产生过程对维持植物生命活动 来说是必不可少的过程，且几乎存在于所有 的绿色植物中，此过程称为一次代谢，也称 为初级代谢。
天然药物化学全部课件优秀课件
大体分为以下3个阶段： 1. 原始和萌芽阶段（——18世纪末） 2. 学科真正形成阶段（19世纪） 3. 学科迅速发展时期（20世纪——）
1.原始和萌芽阶段（——18世纪末）
天然药物识别、使用经验——巫术、迷信色彩 文明的进步——对疾病、天然药物的认识趋于客观
231—341，晋，葛洪，《抱卜子》
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
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 天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30% 美国， 20% 日本， 15%
4. 天然药物研究现状
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
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
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
关于天然产物的学术交流日渐活跃
二、天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
1.定义及相关术语 2.研究对象 3.研究内容
1.原始和萌芽阶段（——18世纪末）
天然药物识别、使用经验——巫术、迷信色彩 文明的进步——对疾病、天然药物的认识趋于客观
231—341，晋，葛洪，《抱卜子》
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
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 天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30% 美国， 20% 日本， 15%
4. 天然药物研究现状
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
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
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
关于天然产物的学术交流日渐活跃
二、天然药物化学的定义、研究对象、研究内容
1.定义及相关术语 2.研究对象 3.研究内容
《天然药物化学》PPT课件
二、主要生物合成途径
（一）醋酸—丙二酸途径（AA-MA途径） 2. 酚类
乙酰辅酶A
缩合 聚酮 环合
（中间体）
各种酚类
特点：芳环上的含氧取代基（-OH，-OCH3） 多互为间位。
二、主要生物合成途径
（一）醋酸—丙二酸途径（AA-MA途径）
3. 蒽酮类
聚酮类化合物可以根据分子结构中醋酸单位的数 目，分别命名为聚戊酮类，聚己酮类，聚庚酮类等。
临床前新药
质量标准
药物分析学
一定的剂型 药理、毒理作用
药剂学 药理学
有效部位或有效成分
天然药物化学 药物化学
一、天然药物的来源
天然药物是药物的一个重要的组成部分。 天然药物来自植物、动物、矿物、微生物，以 及海洋中所含的生物资源等，其中绝大部分为 植物药。
现在，运用在酶、受体、细胞等分子水平 乃至基因调控建立起来的新的生物活性测试体 系进行广泛筛选，将会发现更多的新的天然药 物。
H3CO O
OCH3 O OCH3
O HOOC
OH
O
OH
O
OH O
H3CO
O
Cl
聚戊酮类
聚己酮类
聚庚酮类
二、主要生物合成途径
（二）甲戊二羟酸途径（MVA途径）
天然药物包含了中药，但并不等于是中药。
第一节 绪 论
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学科。
研究内容: 涉及各类天然药物化学成分（生理活性
成分）的结构特点、理化性质、提取分离、结构鉴 定和必要的结构改造；还涉及中药有效成分的生源 途径等。
天然药物化学在新药研发中的地位
效成分或一组结构相近的有效成分的提取或分离部分， 称为有效部位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
多次连续液-液萃取分离过程。 特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、 不稳定物质的分离。
第四节 提取分离方法
②液滴逆流色谱(DCCC): 一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式
垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现 物质的逆流色谱分离。 特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效 果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。 缺点：样品处理量小。
扩散性能 常用的临界流体有CO2、N2O、 乙烷、丙烷等。 如从烟草中提取尼古丁，从咖啡中提取咖啡因。
超临界萃取实验装置与实验方法
实验装置－小试实验装置 超临界CO2萃取实验装置示意图
减压阀
原 料
玻 璃 珠
脱 萃取柱 脂
棉
CO2 钢 瓶
冷温槽
P
高压泵
恒
温
箱
接 收 流量计 CO
瓶
2
组分
控温面板
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
一 基本概念
• 一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物 机体生命活动来说不可缺少的物质。
• 二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类 等对维持植物生命活动不起重要作用，且并非在 所有植物中都能产生。由一次代谢产物产生，常为 有效成分。
白果是银杏的俗称，被 称作为是植物中的活化石。 白果含白果醇、白果酸，具 有杀菌功能，有化痰、止咳、 补肺、通经、止浊、利尿等 疗效。
穿山甲为鲮鲤科 动物鲮鲤的鳞片，处 方名有炮山甲、醋山 甲、炮甲珠或炒甲片 等。其味咸，性微寒， 入肝、胃二经。《本 草纲目》中记载穿山 甲“除痰疟寒热，风 痹强直疼痛，通经络， 下乳汁，消痈肿，排 脓血，通窍杀虫。”
OCH3 OH
4.有机酸：含COOH,多以盐的形式存在。 5.树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、
有机酸共存。如：安息香、乳香等。 6.其它成分：
(1)氨基酸、蛋白质。 (2)鞣质：多元酚类化合物。 (3)色素类：叶绿素、胡萝卜素等。 (4)脂类:油脂（甘油与高级脂肪酸脱水形成
的酯）、蜡（高级醇与高级脂肪酸脱水 形成的酯）。 (5)无机成分
•超声波提取技术：是利用超声波产生的强烈的空 化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、 击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度， 增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进入溶 剂，促进提取的进行。
超声提取法的特点和装置
为物理过程，无 化学反应，生物活性 不减。高能量的超声 波产生的强大压力造 成植物细胞壁及生物 体破裂，导致胞内物 质的释放、扩散及溶 解。
谱的特征及解析方法，质谱的类型及应用特点。 • 旋光光谱（ORD）在有机化合物结构测定中的应用。
基本要求
• 掌握 13C-NMR谱特征及其解析方法，常用的提取 、分离方法。
• 熟悉 天然药物化学的研究范围，课程的学习重点 ；各类化合物的生物合成途径。
• 了解 ORD谱的应用范围及八区律使用方法。
本章内容
2. 成分分离 系统分离法，活性跟踪法，目标化合物分离法
3. 成分鉴定 理化性质，色谱方法，波谱方法
4. 结构改造——发现和创制新药
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类天然药物化学成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第二节 各类成分简介
一. 化学成分分类
pH= pKa + log [A-] / [HA]
HA达到99%解离时，pH= pKa + 2 HA达到99%游离时，pH= pKa - 2
第四节 提取分离方法
2.2 酸碱性成分的分离—pH-梯度萃取法 按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物
质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。 2.3 逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱 ①逆流分溶法(CCD)：
第四节 提取分离方法
工业生产用的渗漉装置
第四节 提取分离方法
2) 热提：煎煮法（Decoction） 回流（Refluxing） 连续回流（Continuous Refluxing）
冷凝
回流提取 法装置
滤纸套筒 虹吸管
样品 蒸汽上升管
索氏提取器
第四节 提取分离方法
2.水蒸气蒸馏法（watersteam distillation ）
天然药物化学 （第四版）
第一章 总论
（Generation）
基本内容
• 天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。 • 有效成分与无效成分的概念。 • 各类天然药物化学成分简介。 • 一次代谢与二次代谢的概念，主要的生物合成途径。 • 1H-NMR、 13C-NMR的基本概念及常见的13C-NMR
小试实验装置图
• 20世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青 • 70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取 • 90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈
蒿、桑白皮中提取成分。
中 小 型
SFE
装 置 图
第四节 提取分离方法
5.超声提取法（ultrasonic wave extraction)
对天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类 学；仿生合成及组织培养等有指导意义。
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第四节 提取分离方法
一、提取法：
1.溶剂提取法（solvent extraction） 原理：相似相溶 理想溶剂（ideal solvents ）： （1）对有效成分溶解度大； （2）对无效成分溶解度小； （3）与有效成分不起化学反应； （4）安全，成本低，易得。
常用提取溶剂
水
大小
甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇
极
亲水性有机溶剂
性 乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯、石油醚
小
亲脂性有机溶剂
第四节 提取分离方法
1)冷提：适用于受热不稳定的成分。 浸渍 (Maceration) 渗漉（Percolation） 优点：适用于热敏物 质，操作简单 缺点：提取效率低， 溶剂用量大
渗漉法装置图
PbAc2，形成沉淀。
第四节 提取分离方法
2 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离
2.1 影响分离的因素
①分离因子β，分配系数K
β= KA/ KB
KA>KB,
K=CU/CL
（CU, CL被分离物质在上相和下相中浓度）
根据β值的大小可决定分离采用的方法:
β≥100，简单的一次萃取，可基本分离.
100>β≥10，10-12次萃取，CCD法。
第四节 提取分离方法
③高速逆流色谱（HSCCC） 通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力
场作用，使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇 形管内，并使流动相单向、低速通过固定相，实 现连续逆流萃取分离物质的目的。
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第一节 绪论
一．天然药物化学的概念：
1. 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及其应用的一门学科。
2. 研究内容： 主要指天然药物的化学成分（多为 有效成分）的结构特点、理化性质、提取分离方 法、结构鉴定及生合成途径。
• 缺点：工业化设备少、 成分变化导致生物活 性变化。
工业生产用微波提取罐
第四节 提取分离方法
二 分离方法
1. 根据溶解度差别进行分离 1.1 结晶法（纯化时常用） 条件：合适的溶剂；浓度；温度 1.2 沉淀法： a 溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法 b 酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分； c 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性
•微波提取技术的原理就是利用不同组分吸收微波能力 的差异，使基体物质的某些区域或提取体系中的某些 组分被选择性加热，从而使得被提取物质从基体或体 系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对 较差的提取剂中，并达到较高的产率。
微波提取法的特点和装置
• 优点具有穿透力强、 选择性高、加热效率 高、试剂用量少等显 著特点，而且其操作 简便、快速、节能、 高效。
1. 生物碱类（Alkaloids)：含N原子，多呈碱性。 2.糖和苷(Saccharides and Glycosides):
糖：单糖，低聚糖，多糖（淀粉、纤维素、甲壳素、 果胶、树胶、粘液质）
苷：糖+苷元： 黄酮
酸性 香豆素
蒽醌
三萜皂苷 皂苷
甾体皂苷
强心苷 3.挥发油
OH
CH2
C H
CH2
OH
升华法制备咖啡因装置图
第四节 提取分离方法
4.超临界流体提取法（supercritical fluid extraction SFE)
利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进 行提取，为20世纪80年代迅速发展起来的一种提取方 法。20世纪90年代用于天然药化的研究。 超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体
提取具有挥发性，能
冷凝
随水蒸气蒸馏而不被破坏
的成分，如挥发油。
挥发油测定
药材+水
第四节 提取分离方法
3.升华法（ sublimation ） 用于具有升华性的成分提取，如某些小分子香
豆素，蒽醌，樟脑等。
蒸发皿上盖上一张刺有小孔的 圆滤纸，在上面罩上干燥的玻 璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉 以减少咖啡因蒸气逸出)
实验室用小型超声仪
工 业 生 产 用 超 声 仪
第四节 提取分离方法
6.微波提取法（microwave extraction）
•微波：指频率在300 MHz 和300 kMHz 之间的电磁波。 介质在微波场中分子会发生极化，将其在电磁场中所 吸收的能量转化为热能。介质中不同组分的介电常数、 比热、含水量不同，吸收微波能的程度不同，由此产 生的热量和传递给周围环境的热量也不相同
第四节 提取分离方法
②液滴逆流色谱(DCCC): 一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式
垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现 物质的逆流色谱分离。 特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效 果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。 缺点：样品处理量小。
扩散性能 常用的临界流体有CO2、N2O、 乙烷、丙烷等。 如从烟草中提取尼古丁，从咖啡中提取咖啡因。
超临界萃取实验装置与实验方法
实验装置－小试实验装置 超临界CO2萃取实验装置示意图
减压阀
原 料
玻 璃 珠
脱 萃取柱 脂
棉
CO2 钢 瓶
冷温槽
P
高压泵
恒
温
箱
接 收 流量计 CO
瓶
2
组分
控温面板
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
一 基本概念
• 一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等对植物 机体生命活动来说不可缺少的物质。
• 二次代谢产物：生物碱、萜、香豆素、黄酮、醌类 等对维持植物生命活动不起重要作用，且并非在 所有植物中都能产生。由一次代谢产物产生，常为 有效成分。
白果是银杏的俗称，被 称作为是植物中的活化石。 白果含白果醇、白果酸，具 有杀菌功能，有化痰、止咳、 补肺、通经、止浊、利尿等 疗效。
穿山甲为鲮鲤科 动物鲮鲤的鳞片，处 方名有炮山甲、醋山 甲、炮甲珠或炒甲片 等。其味咸，性微寒， 入肝、胃二经。《本 草纲目》中记载穿山 甲“除痰疟寒热，风 痹强直疼痛，通经络， 下乳汁，消痈肿，排 脓血，通窍杀虫。”
OCH3 OH
4.有机酸：含COOH,多以盐的形式存在。 5.树脂：为组成复杂的混合物，多与挥发油、树胶、
有机酸共存。如：安息香、乳香等。 6.其它成分：
(1)氨基酸、蛋白质。 (2)鞣质：多元酚类化合物。 (3)色素类：叶绿素、胡萝卜素等。 (4)脂类:油脂（甘油与高级脂肪酸脱水形成
的酯）、蜡（高级醇与高级脂肪酸脱水 形成的酯）。 (5)无机成分
•超声波提取技术：是利用超声波产生的强烈的空 化效应、机械振动、高的加速度、乳化、扩散、 击碎和搅拌作用，增大物质分子运动频率和速度， 增加溶剂穿透力，从而加速药物有效成分进入溶 剂，促进提取的进行。
超声提取法的特点和装置
为物理过程，无 化学反应，生物活性 不减。高能量的超声 波产生的强大压力造 成植物细胞壁及生物 体破裂，导致胞内物 质的释放、扩散及溶 解。
谱的特征及解析方法，质谱的类型及应用特点。 • 旋光光谱（ORD）在有机化合物结构测定中的应用。
基本要求
• 掌握 13C-NMR谱特征及其解析方法，常用的提取 、分离方法。
• 熟悉 天然药物化学的研究范围，课程的学习重点 ；各类化合物的生物合成途径。
• 了解 ORD谱的应用范围及八区律使用方法。
本章内容
2. 成分分离 系统分离法，活性跟踪法，目标化合物分离法
3. 成分鉴定 理化性质，色谱方法，波谱方法
4. 结构改造——发现和创制新药
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类天然药物化学成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第二节 各类成分简介
一. 化学成分分类
pH= pKa + log [A-] / [HA]
HA达到99%解离时，pH= pKa + 2 HA达到99%游离时，pH= pKa - 2
第四节 提取分离方法
2.2 酸碱性成分的分离—pH-梯度萃取法 按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物
质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。 2.3 逆流分溶法、液滴逆流色谱、高速逆流色谱 ①逆流分溶法(CCD)：
第四节 提取分离方法
工业生产用的渗漉装置
第四节 提取分离方法
2) 热提：煎煮法（Decoction） 回流（Refluxing） 连续回流（Continuous Refluxing）
冷凝
回流提取 法装置
滤纸套筒 虹吸管
样品 蒸汽上升管
索氏提取器
第四节 提取分离方法
2.水蒸气蒸馏法（watersteam distillation ）
天然药物化学 （第四版）
第一章 总论
（Generation）
基本内容
• 天然药物化学的概念、研究范围、研究目的与任务。 • 有效成分与无效成分的概念。 • 各类天然药物化学成分简介。 • 一次代谢与二次代谢的概念，主要的生物合成途径。 • 1H-NMR、 13C-NMR的基本概念及常见的13C-NMR
小试实验装置图
• 20世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青 • 70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取 • 90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈
蒿、桑白皮中提取成分。
中 小 型
SFE
装 置 图
第四节 提取分离方法
5.超声提取法（ultrasonic wave extraction)
对天然化合物结构分类，结构推测；植物化学分类 学；仿生合成及组织培养等有指导意义。
本章内容
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第四节 提取分离方法
一、提取法：
1.溶剂提取法（solvent extraction） 原理：相似相溶 理想溶剂（ideal solvents ）： （1）对有效成分溶解度大； （2）对无效成分溶解度小； （3）与有效成分不起化学反应； （4）安全，成本低，易得。
常用提取溶剂
水
大小
甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇
极
亲水性有机溶剂
性 乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯、石油醚
小
亲脂性有机溶剂
第四节 提取分离方法
1)冷提：适用于受热不稳定的成分。 浸渍 (Maceration) 渗漉（Percolation） 优点：适用于热敏物 质，操作简单 缺点：提取效率低， 溶剂用量大
渗漉法装置图
PbAc2，形成沉淀。
第四节 提取分离方法
2 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离
2.1 影响分离的因素
①分离因子β，分配系数K
β= KA/ KB
KA>KB,
K=CU/CL
（CU, CL被分离物质在上相和下相中浓度）
根据β值的大小可决定分离采用的方法:
β≥100，简单的一次萃取，可基本分离.
100>β≥10，10-12次萃取，CCD法。
第四节 提取分离方法
③高速逆流色谱（HSCCC） 通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力
场作用，使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇 形管内，并使流动相单向、低速通过固定相，实 现连续逆流萃取分离物质的目的。
• 第一节 概述 • 第二节 各类成分简介 • 第三节 生物合成 • 第四节 提取分离方法 • 第五节 结构研究方法
第一节 绪论
一．天然药物化学的概念：
1. 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及其应用的一门学科。
2. 研究内容： 主要指天然药物的化学成分（多为 有效成分）的结构特点、理化性质、提取分离方 法、结构鉴定及生合成途径。
• 缺点：工业化设备少、 成分变化导致生物活 性变化。
工业生产用微波提取罐
第四节 提取分离方法
二 分离方法
1. 根据溶解度差别进行分离 1.1 结晶法（纯化时常用） 条件：合适的溶剂；浓度；温度 1.2 沉淀法： a 溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法 b 酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分； c 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性
•微波提取技术的原理就是利用不同组分吸收微波能力 的差异，使基体物质的某些区域或提取体系中的某些 组分被选择性加热，从而使得被提取物质从基体或体 系中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对 较差的提取剂中，并达到较高的产率。
微波提取法的特点和装置
• 优点具有穿透力强、 选择性高、加热效率 高、试剂用量少等显 著特点，而且其操作 简便、快速、节能、 高效。
1. 生物碱类（Alkaloids)：含N原子，多呈碱性。 2.糖和苷(Saccharides and Glycosides):
糖：单糖，低聚糖，多糖（淀粉、纤维素、甲壳素、 果胶、树胶、粘液质）
苷：糖+苷元： 黄酮
酸性 香豆素
蒽醌
三萜皂苷 皂苷
甾体皂苷
强心苷 3.挥发油
OH
CH2
C H
CH2
OH
升华法制备咖啡因装置图
第四节 提取分离方法
4.超临界流体提取法（supercritical fluid extraction SFE)
利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进 行提取，为20世纪80年代迅速发展起来的一种提取方 法。20世纪90年代用于天然药化的研究。 超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体
提取具有挥发性，能
冷凝
随水蒸气蒸馏而不被破坏
的成分，如挥发油。
挥发油测定
药材+水
第四节 提取分离方法
3.升华法（ sublimation ） 用于具有升华性的成分提取，如某些小分子香
豆素，蒽醌，樟脑等。
蒸发皿上盖上一张刺有小孔的 圆滤纸，在上面罩上干燥的玻 璃漏斗(漏斗颈部塞少许脱脂棉 以减少咖啡因蒸气逸出)
实验室用小型超声仪
工 业 生 产 用 超 声 仪
第四节 提取分离方法
6.微波提取法（microwave extraction）
•微波：指频率在300 MHz 和300 kMHz 之间的电磁波。 介质在微波场中分子会发生极化，将其在电磁场中所 吸收的能量转化为热能。介质中不同组分的介电常数、 比热、含水量不同，吸收微波能的程度不同，由此产 生的热量和传递给周围环境的热量也不相同