天然药物化学-天然药物活性成分的研究
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10
喜树碱 ：抗癌活性，毒性大
喜树碱
10－羟基喜树碱
11
秋水仙碱：具有抑制肿瘤作用，但毒性较大。 经结构改造后仍保持较高的抗癌作用，毒 性也较低，用于治疗乳腺癌。
12
三、天然药物化学成分的预试验
❖ （一）预试验的目的和分类 ❖ 系统预试验 单项预试验 ❖ （二）单项预试验 ❖ 1、单项预试验溶液的制备 （1）水提取液 （2）中性醇提取液 （3）酸性醇提取物 （4）石油醚提取液
9
天然化合物的化学修饰或结构改造：
从天然药物中筛选追踪得到活性化合物只是一类 创新药物研究的前期阶段。而且不少的天然活性化 合物还存在一定的毒副作用或因含量太低，难以从 天然原料中取材；或因结构过于复杂，合成也十分 困难，故本身并无直接开发利用前途。此时只能以 它们为先导化合物，经过一系列的化学修饰或结构 改造后，才能发现比较理想的活性化合物，并开发 成为新药上市。
2
3. 将临床疗效明确的经典方、经验方或经药效学研究具 有开发价值的复方中药开发成新药，或将现有的药物改 变剂型，如由口服液改为片剂、注射剂等。
采用这种形式开发的新药：有效成分不明确，药品 的质量控制难度较大。但具有生产工艺不太复杂、成本 较低、比较符合我国国情等特点。
4. 搞清有效成分和有效部位的基础上，将有效部位开发 成新药。因有效成分已明确或基本明确，故采用这种方 法开发的新药具有药品的均一性、较易控制、临床疗效 稳定、质量易于得到保证等特点。
2.单体分离
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天然药物中生物活性成分的研究方法
对文献、临床、民间用药调研筛选 体外活性评价
确定药物原材料 提取，粗分（水煮、醇沉——梯度萃取）
A部分
B
C
D
E
体内活性评价 有效部位
15
第二节 结构研究法
结构研究是天然药物化学的一项重要的研究内 容。Hale Waihona Puke Baidu
合成西药：原料已知，反应条件一定时，事先 可以预测得到产物的结构。
第十二章 天然药物活 性成分研究
1
第一节 天然药物活性成分的研究途径和方法
一、从天然药物中开发新药的方法
1. 经过文献资料或民间用药的调研或通过现代药理学 的筛选研究，发现某种动物、植物、矿物或微生物具 有药用价值，然后将其开发成新药。
2. 已知某种成分或某类成分具有药用价值或已成为 新药，根据动植物的亲缘关系，寻找含有这种或这 类成分的动植物，进而将其开发成新药。
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四、天然药物化学成分的提取分离
1.系统提取分离方法:是研究天然药物成分的初 步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次 提取。 石油醚→油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾 体及三萜类 氯仿或醋酸乙酯→游离生物碱、有机酸及黄酮、 香豆素的苷元 丙酮或乙醇、甲醇→苷类、生物碱盐、鞣质等 水→氨基酸、糖类、无机盐等
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植物粗提物 体外多项指标 筛选抗肿瘤活性
示有抗肿瘤活性 体内筛选抗肿瘤活性 （P-388 荷瘤小鼠）
有抗肿瘤活性 确定抗肿瘤活性或 作用机制有无新颖性
示有新颖性
追踪分离活性成分
无抗肿瘤活性 溶剂分配 色谱分离
浓缩物 体外筛选抗肿瘤活性
示有抗肿瘤活性 体外复筛抗肿瘤活性
有活性
无活性（弃去）
植物粗提取物抗肿瘤活性的筛选方案
17
二、结构研究的主要程序
对未知天然化合物的结构研究程序
18
三、结构研究中采用的主要方法
（一）确定分子式，计算不饱和度
1. 元素定量分析配合分子量测定
有机化合物的元素大多由C、H、O、N等组成，对组
成元素的种类和比例的分析，可以通过元素分析的方法确
定。分子量的测定方法目前最常用的是质谱法。
2. 同位素丰度比法
3
5. 通过有效成分或生物活性成分的研究，从中发 现有药用价值的活性单体或潜在药用价值的活性单体— —先导化合物。通过先导化合物构效关系的研究，发 现有药用价值的化合物。
先导化合物 ——有一定的生物活性，但因其活性
不够显著或毒副作用较大，无法将其开发成新药的具 有潜在药用价值的化合物。
4
研究天然药物新药的一般过程：
药用植物 提取物
合成 结构阐明
活性筛选 分离
纯化合物
毒理、药理 药剂 临床 工业化
活性筛选
I -IV 期
5
二、天然活性成分的筛选：
以活性为指标进行追踪 从天然药物或中药中分离活性化合物时，多在确认 供试样品的活性之后。 1.先选择简单易行、灵敏度高、可靠的活性测试方法 作指导。 2.在分离的每一阶段对分离得到的各个部分进行活性 定量评估，并追踪其中活性最强部分。 3.因为物质分离与活性分离同步进行，一般在最终阶 段总能得到某种活性成分，发现新化合物的可能性也 很大。
6
活性测试方法选择是活性追踪分离的关键
理想的体外活性测试方法应具有的特点：
简易、快速、不需特殊设备、方便、抗干扰性强、假
阳性和假阴性均较低、临床相关性强等优点。但在实 际工作中理想的活性测试方法往往很难找到，只有综 合分析考虑，根据实际情况、条件以及研究开发的课 题选择较理想的活性测试方法。同时也要根据实践经 验积累和科学技术的发展，改进现有的一些活性测试 方法和建立一些新的活性测试方法。
中药化学成分：未知因素很多，对于微量物质 难以采用化学方法确定结构，主要靠波谱分析的 方法解决。
16
一、化合物的纯度检查
检查纯度的方法：
外观、颜色、形态是否均一. 测定各种物理常数，如熔点、沸点、比旋光度、折 光率等. 如果可能是已知物，用已知结构的对照品进行对 照测定或测定它们的共熔点等. 薄层色谱、纸色谱（三种展开系统均呈单一斑点） 气相色谱、高效液相色谱.
有机化合物的主要元素均由相对丰度比一定的同位素 组成，且质量相差1~2。
3. 高分辨质谱法（HR-MS）
可将物质的质量精确测定到小数点后3位，通过比较精
确质量可区分分子量相同的不同化合物。
不饱和度的计算
u=Ⅳ－Ⅰ/2＋Ⅲ/2＋1 Ⅰ：一价原子数 如H、X
Ⅲ：三价原子数，如N、P
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确保供试材料具有活性
在活性追踪分离之前: •要采用体内体外多种方法，多个指标对实验材料进行 活性测试，其目的是再次确证实验材料的活性，确定 有无进一步研究的价值； •为选择活性追踪分离所用的活性测试方法提供依据。 以下的流程是美国癌症研究中心（NCI）用于筛选确 认植物或动物粗提取物抗肿瘤活性的改进方案。
喜树碱 ：抗癌活性，毒性大
喜树碱
10－羟基喜树碱
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秋水仙碱：具有抑制肿瘤作用，但毒性较大。 经结构改造后仍保持较高的抗癌作用，毒 性也较低，用于治疗乳腺癌。
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三、天然药物化学成分的预试验
❖ （一）预试验的目的和分类 ❖ 系统预试验 单项预试验 ❖ （二）单项预试验 ❖ 1、单项预试验溶液的制备 （1）水提取液 （2）中性醇提取液 （3）酸性醇提取物 （4）石油醚提取液
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天然化合物的化学修饰或结构改造：
从天然药物中筛选追踪得到活性化合物只是一类 创新药物研究的前期阶段。而且不少的天然活性化 合物还存在一定的毒副作用或因含量太低，难以从 天然原料中取材；或因结构过于复杂，合成也十分 困难，故本身并无直接开发利用前途。此时只能以 它们为先导化合物，经过一系列的化学修饰或结构 改造后，才能发现比较理想的活性化合物，并开发 成为新药上市。
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3. 将临床疗效明确的经典方、经验方或经药效学研究具 有开发价值的复方中药开发成新药，或将现有的药物改 变剂型，如由口服液改为片剂、注射剂等。
采用这种形式开发的新药：有效成分不明确，药品 的质量控制难度较大。但具有生产工艺不太复杂、成本 较低、比较符合我国国情等特点。
4. 搞清有效成分和有效部位的基础上，将有效部位开发 成新药。因有效成分已明确或基本明确，故采用这种方 法开发的新药具有药品的均一性、较易控制、临床疗效 稳定、质量易于得到保证等特点。
2.单体分离
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天然药物中生物活性成分的研究方法
对文献、临床、民间用药调研筛选 体外活性评价
确定药物原材料 提取，粗分（水煮、醇沉——梯度萃取）
A部分
B
C
D
E
体内活性评价 有效部位
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第二节 结构研究法
结构研究是天然药物化学的一项重要的研究内 容。Hale Waihona Puke Baidu
合成西药：原料已知，反应条件一定时，事先 可以预测得到产物的结构。
第十二章 天然药物活 性成分研究
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第一节 天然药物活性成分的研究途径和方法
一、从天然药物中开发新药的方法
1. 经过文献资料或民间用药的调研或通过现代药理学 的筛选研究，发现某种动物、植物、矿物或微生物具 有药用价值，然后将其开发成新药。
2. 已知某种成分或某类成分具有药用价值或已成为 新药，根据动植物的亲缘关系，寻找含有这种或这 类成分的动植物，进而将其开发成新药。
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四、天然药物化学成分的提取分离
1.系统提取分离方法:是研究天然药物成分的初 步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次 提取。 石油醚→油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾 体及三萜类 氯仿或醋酸乙酯→游离生物碱、有机酸及黄酮、 香豆素的苷元 丙酮或乙醇、甲醇→苷类、生物碱盐、鞣质等 水→氨基酸、糖类、无机盐等
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植物粗提物 体外多项指标 筛选抗肿瘤活性
示有抗肿瘤活性 体内筛选抗肿瘤活性 （P-388 荷瘤小鼠）
有抗肿瘤活性 确定抗肿瘤活性或 作用机制有无新颖性
示有新颖性
追踪分离活性成分
无抗肿瘤活性 溶剂分配 色谱分离
浓缩物 体外筛选抗肿瘤活性
示有抗肿瘤活性 体外复筛抗肿瘤活性
有活性
无活性（弃去）
植物粗提取物抗肿瘤活性的筛选方案
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二、结构研究的主要程序
对未知天然化合物的结构研究程序
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三、结构研究中采用的主要方法
（一）确定分子式，计算不饱和度
1. 元素定量分析配合分子量测定
有机化合物的元素大多由C、H、O、N等组成，对组
成元素的种类和比例的分析，可以通过元素分析的方法确
定。分子量的测定方法目前最常用的是质谱法。
2. 同位素丰度比法
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5. 通过有效成分或生物活性成分的研究，从中发 现有药用价值的活性单体或潜在药用价值的活性单体— —先导化合物。通过先导化合物构效关系的研究，发 现有药用价值的化合物。
先导化合物 ——有一定的生物活性，但因其活性
不够显著或毒副作用较大，无法将其开发成新药的具 有潜在药用价值的化合物。
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研究天然药物新药的一般过程：
药用植物 提取物
合成 结构阐明
活性筛选 分离
纯化合物
毒理、药理 药剂 临床 工业化
活性筛选
I -IV 期
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二、天然活性成分的筛选：
以活性为指标进行追踪 从天然药物或中药中分离活性化合物时，多在确认 供试样品的活性之后。 1.先选择简单易行、灵敏度高、可靠的活性测试方法 作指导。 2.在分离的每一阶段对分离得到的各个部分进行活性 定量评估，并追踪其中活性最强部分。 3.因为物质分离与活性分离同步进行，一般在最终阶 段总能得到某种活性成分，发现新化合物的可能性也 很大。
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活性测试方法选择是活性追踪分离的关键
理想的体外活性测试方法应具有的特点：
简易、快速、不需特殊设备、方便、抗干扰性强、假
阳性和假阴性均较低、临床相关性强等优点。但在实 际工作中理想的活性测试方法往往很难找到，只有综 合分析考虑，根据实际情况、条件以及研究开发的课 题选择较理想的活性测试方法。同时也要根据实践经 验积累和科学技术的发展，改进现有的一些活性测试 方法和建立一些新的活性测试方法。
中药化学成分：未知因素很多，对于微量物质 难以采用化学方法确定结构，主要靠波谱分析的 方法解决。
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一、化合物的纯度检查
检查纯度的方法：
外观、颜色、形态是否均一. 测定各种物理常数，如熔点、沸点、比旋光度、折 光率等. 如果可能是已知物，用已知结构的对照品进行对 照测定或测定它们的共熔点等. 薄层色谱、纸色谱（三种展开系统均呈单一斑点） 气相色谱、高效液相色谱.
有机化合物的主要元素均由相对丰度比一定的同位素 组成，且质量相差1~2。
3. 高分辨质谱法（HR-MS）
可将物质的质量精确测定到小数点后3位，通过比较精
确质量可区分分子量相同的不同化合物。
不饱和度的计算
u=Ⅳ－Ⅰ/2＋Ⅲ/2＋1 Ⅰ：一价原子数 如H、X
Ⅲ：三价原子数，如N、P
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确保供试材料具有活性
在活性追踪分离之前: •要采用体内体外多种方法，多个指标对实验材料进行 活性测试，其目的是再次确证实验材料的活性，确定 有无进一步研究的价值； •为选择活性追踪分离所用的活性测试方法提供依据。 以下的流程是美国癌症研究中心（NCI）用于筛选确 认植物或动物粗提取物抗肿瘤活性的改进方案。