天然药物化学.ppt

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1、第一章 绪论 1 1、说出天然药物化学的含义及研究内容、说出天然药物化学的含义及研究内容 2 2、描述学习天然药物化学的目的和意、描述学习天然药物化学的目的和意3 3、了解天然药物化学的发展概况、了解天然药物化学的发展概况 4 4、明确有效成分和无效成分的概念、明确有效成分和无效成分的概念5 5、描述天然药物化学成分的类型、描述天然药物化学成分的类型 6 6、掌握天然药物化学成分的溶解情况、掌握天然药物化学成分的溶解情况 学习目标：学习目标：导学情景导学情景情景描述情景描述 小丽是一名中专生，学的是药剂专业，放暑假了，她到表姐小丽是一名中专生，学的是药剂专业，放暑假了，她到表姐工作的药店见习。

2、一天，一位顾客走进店里，说要购买黄连素，工作的药店见习。一天，一位顾客走进店里，说要购买黄连素，而表姐拿了盐酸小檗碱给她。小丽问表姐这是为什么？表姐告诉而表姐拿了盐酸小檗碱给她。小丽问表姐这是为什么？表姐告诉小丽，人们常说的黄连素通用名就叫盐酸小檗碱，小檗碱是黄连素小丽，人们常说的黄连素通用名就叫盐酸小檗碱，小檗碱是黄连素治病的活性成分。小丽听了还是不明白。治病的活性成分。小丽听了还是不明白。学前导语学前导语小丽要想完全解开这些疑问，就必须学习天然药物化学这门课程。小丽要想完全解开这些疑问，就必须学习天然药物化学这门课程。本章概论将为你打开学习天然药物化学知识的大门。本章概论将为你打开学习天然

3、药物化学知识的大门。一、天然药物化学基础课程的性质：一、天然药物化学基础课程的性质：天然药物化学是运用天然药物化学是运用现代科学理论与方法现代科学理论与方法研研究天然药物中究天然药物中化学成分化学成分的一门学科。的一门学科。定义：定义：起源：起源：本学科始兴于十九世纪初我国从二十世纪本学科始兴于十九世纪初我国从二十世纪5050年代开始研究，称之为年代开始研究，称之为“中药化学中药化学”。第一节第一节 概论概论天然药物的来源天然药物的来源（如土鳖虫、斑蝥等）如土鳖虫、斑蝥等）12.3%12.3%天然药物天然药物植物植物 （为主）（为主）87%87%动物动物微生物微生物矿物矿物（如石膏（如石膏Ca

4、SOCaSO4 4 2H2H2 2O O）0.6%0.6%（如青霉菌、放线菌等）（如青霉菌、放线菌等）天然药物是指动物、植物、和矿物等自然界中存在天然药物是指动物、植物、和矿物等自然界中存在的有药理活性的天然产物。的有药理活性的天然产物。研究天然药物中各类化学成分的：研究天然药物中各类化学成分的：研究内容：研究内容：结构特点结构特点 物理化学性质物理化学性质 提取、分离、检识方法提取、分离、检识方法 主要类型化学成分的结构鉴定主要类型化学成分的结构鉴定天然药物是天然药物是在中医药理论指导下在中医药理论指导下认识和使用的，所以认识和使用的，所以又经常被称为中药或中草药。又经常被称为中药或中草药。

5、大多来自于植物、动物、矿大多来自于植物、动物、矿物和微生物，并以植物来源为主，种类繁多物和微生物，并以植物来源为主，种类繁多 神农本草经神农本草经载药载药365365种（公元前种（公元前221221年）。年）。本草纲目本草纲目载药载药18921892种（种（15961596年）。年）。本草纲目拾遗本草纲目拾遗 载药载药26082608种（种（17651765年年 ）。）。据据1983198319841984年全国中药资源普查结果，我国天然中草年全国中药资源普查结果，我国天然中草药有药有1280712807种，其中植物药种，其中植物药1114611146种种(占占87%)87%)，动物药，动物药

6、15811581种种(占占12.3%)12.3%)，矿物药，矿物药8080种。种。在我国，明代在我国，明代医学入门医学入门(公元公元1575年）中就有年）中就有用发酵法从五倍子中得到没食子酸的记载。用发酵法从五倍子中得到没食子酸的记载。1769年舍勒从酒石当中分离制得酒石酸。年舍勒从酒石当中分离制得酒石酸。1711年由洪遵所著年由洪遵所著集验方集验方记载樟脑的制备，记载樟脑的制备，本草纲目本草纲目详细升华法制备记录，而西方世详细升华法制备记录，而西方世纪下半叶才提出纯品。纪下半叶才提出纯品。1805年德国人塞图尔从鸦片中分离得到吗啡。年德国人塞图尔从鸦片中分离得到吗啡。2020世纪世纪5050

7、年代先后自印度萝芙木中获得降压活年代先后自印度萝芙木中获得降压活性成分利血平，从长春花中获得抗癌活性性成分利血平，从长春花中获得抗癌活性 成分成分长春花碱。长春花碱。7070年代：美登木年代：美登木抗癌成分美登木碱抗癌成分美登木碱9090年代：紫杉醇年代：紫杉醇研研究究对对象象：本本学学科科主主要要学学习习和和研研究究天天然然药药物物、特特别别是是植植物物来源天然药物的化学成分。来源天然药物的化学成分。关关于于天天然然药药物物化化学学成成分分的的复复杂杂性性：天天然然药药物物中中的的化化学学成成分分是是十十分分复复杂杂的的。某某一一种种天天然然药药物物可可能能含含有有几几种种类类型型的的成成分

8、分，而而每每一一个个类类型型又又可可能能含含有有少少则则几几种种、多多则则十十几几种种、几几十十种种化化学学成成分分。一一种种天天然然药药物物如如此此，复复方方天天然然药药物物就就更复杂了。更复杂了。v由于生源途径的关系，一种天然药物中往往存在母核由于生源途径的关系，一种天然药物中往往存在母核相同、取代基不同的同一类型成分，也有不同类型的相同、取代基不同的同一类型成分，也有不同类型的成分。成分。v例如，天然药物人参中就含有例如，天然药物人参中就含有20余种三萜皂苷类成分，余种三萜皂苷类成分，其都有相同或类似的母体，同时人参中又有黄酮类、其都有相同或类似的母体，同时人参中又有黄酮类、多糖及挥发油

9、等类成分。多糖及挥发油等类成分。v天然药物中成分的复杂性及多种天然药物的配伍应用，天然药物中成分的复杂性及多种天然药物的配伍应用，即构成了天然药物功效的多样性即构成了天然药物功效的多样性,是天然药物常具有多是天然药物常具有多方面功效或多种药理作用的物质基础。方面功效或多种药理作用的物质基础。举例：大黄中的举例：大黄中的5种蒽醌苷元成分：种蒽醌苷元成分：苷元名称苷元名称 R1 R2 大黄酸大黄酸 -COOH H 大黄素大黄素 -CH3 -OH 芦荟大黄素芦荟大黄素 -CH2OH H 大黄素甲醚大黄素甲醚 -CH3 -OCH3 大黄酚大黄酚 -CH3 H1.有效成分：通常把具有一定生理活性，具有治

10、疗作用，可以用分子式和结构式表示，并具有一定的物理常数（如熔点、沸点、旋光度、溶解度等）的单体化合物，成为有效成分或活性成分*有效成分是天然药物具有药效的物质基础一、有效成分与有效部位一、有效成分与有效部位常用概念常用概念例如：例如：麻黄：发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿麻黄：发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿黄连：抗菌黄连：抗菌2.有效部分：尚未分离提纯为单体化合物的有效成分的混合体。如人参总皂苷、银杏总黄酮等。3.无效成分：与有效成分共存的其他成分。（杂质）如普通的蛋白质、碳水化合物、油脂、树脂及叶绿素等。有效成分具有：有效成分具有：多样性可开发性相对性多样性例：阿片吗啡：镇痛可待因：止咳罂粟碱：解

11、痉一种天然药物中含有多种有效成分、故可有多种临床用途。随着科技进步，一些原本被认为是无效成分的化合物得到开发利用，成为有效成分。如氨基酸、蛋白质、多糖等。猪苓天花粉使君子可开发性有效成分和无效成分的划分是相对的，不是绝对的。应根据临床用途决定取舍。相对性二、天然药物化学发展历史沿革和现状二、天然药物化学发展历史沿革和现状 大体分为以下大体分为以下3 3个阶段：个阶段：1.1.原始和萌芽阶段（原始和萌芽阶段（1818世纪末）世纪末）2.2.学科真正形成阶段（学科真正形成阶段（1919世纪）世纪）3.3.学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪）1.1.原始和萌芽阶段（原始和萌芽阶段（

12、1818世纪末）世纪末）v天然药物识别、使用经验天然药物识别、使用经验巫术、迷信色彩巫术、迷信色彩v文明的进步文明的进步对疾病、天然药物的认识趋于客观对疾病、天然药物的认识趋于客观 231231341341，晋，葛洪，晋，葛洪，抱卜子抱卜子 1575 1575，明，李，明，李，医学入门医学入门，没食子酸，没食子酸 1711,1711,清，洪遵，清，洪遵，集验方集验方，樟脑，樟脑 1769-17861769-1786，舍勒，酒石酸、，舍勒，酒石酸、苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸2.2.学科真正形成阶段（学科真正形成阶段（1919世纪）世纪）v特点一：以化学成分的发现

13、和分离为主特点一：以化学成分的发现和分离为主 18061806，阿片阿片吗啡（吗啡（morphinemorphine）18201820，金鸡纳树皮金鸡纳树皮奎宁奎宁 (quinine)(quinine)1828,1828,烟草烟草烟碱（烟碱（nicotinenicotine）18851885，麻黄麻黄麻黄碱（麻黄碱（ephedrineephedrine）吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等v特点二：结构鉴定以化学方法为主特点二：结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应氧化、还原等降解反应推导结构推导结构 碎片合成、全合成碎片合成、全合成证明结构证

14、明结构v特点三：生源合成途径、本质的揭示特点三：生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别：萜类生源前体的识别：萜类MVAMVA 生物碱生物碱-Aa-Aa 生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应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有机反应理论来解释机制 生物合成物质用于结构确定生物合成物质用于结构确定 3 3学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪）v特点一：色谱技术用于天然化合物的分离和纯化特点一：色谱技术用于天然化合物的分离和纯化 19061906，俄，俄，TsweetTsweet，碳酸钙为吸附剂，石油醚为洗脱剂，碳酸钙为吸附剂，石油醚为洗脱剂，

15、19311931，德，德，Kuhn and LedererKuhn and Lederer，氧化铝、碳酸钙为吸附剂，氧化铝、碳酸钙为吸附剂，19401940，提出了液液色谱法，如逆流分配，提出了液液色谱法，如逆流分配 19521952，James and MartinJames and Martin，提出气液色谱理论，提出气液色谱理论 2020世纪世纪6060年代，高效液相色谱出现年代，高效液相色谱出现天然化合物的分离向高效、快速、微量发展天然化合物的分离向高效、快速、微量发展天然化合物的分离向高效、快速、微量发展天然化合物的分离向高效、快速、微量发展v特点二特点二:波谱技术用于天然化合物的结

16、构鉴定波谱技术用于天然化合物的结构鉴定 IRIR：19441944，PekinPekin-Elmer-Elmer公司，第一台红外光谱仪公司，第一台红外光谱仪 MSMS：2020世纪，质谱仪世纪，质谱仪 EIEI、CICI，FDFD，FABFAB，ESIESI，MALDIMALDI ESI-TOF ESI-TOF，MALDI-TOFMALDI-TOF NMR NMR：19531953，30MHZ30MHZ的连续波核磁共振仪的连续波核磁共振仪 7070年代，脉冲傅立叶变换核磁共振仪年代，脉冲傅立叶变换核磁共振仪 1D NMR1D NMR2D NMR2D NMR 30 306060100100300

17、MHz300MHz 400 400500500600600800800900MHz900MHz UV UV，X-rayX-ray，ORDORD，CDCD等等v特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化 深度、广度：机体内源活性物质深度、广度：机体内源活性物质 微量、水溶性、不稳定、大分子微量、水溶性、不稳定、大分子 速度：吗啡速度：吗啡1804-1925 1804-1925 利血平利血平1952-19561952-1956 生物碱：生物碱：19521952前前100100年，年，9595个个 1952-19621952-1962，1107110

18、7个个 1962-19721962-1972，34433443个个 v特点四特点四:生物活性测试普遍开展生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离单纯的化合物分离活性跟踪分离活性跟踪分离 小规模测试小规模测试高通量筛选高通量筛选 HTSHTS high throungput high throungput screening screening （一）研制开发新药、扩大药源（一）研制开发新药、扩大药源 从亲缘科属植物甚至从其他科属植物中寻找同一有效从亲缘科属植物甚至从其他科属植物中寻找同一有效成分。成分。小檗碱小檗碱（抗菌消炎）（抗菌消炎）芸香科黄柏芸香科黄柏防己科古三龙防己科古三龙 毛茛科黄连毛

19、茛科黄连 小檗属三颗针小檗属三颗针 三、研究天然药物化学的作用 （二二）阐阐明明天天然然药药物物的的药药效效物物质质基基础础，探探索索天天然然药物防治疾病的原理药物防治疾病的原理 通过对天然药物进行有效成分的研究，不仅可以阐明天然药物产生功效的究竟为何物质，也为探索天然药物防治疾病的原理提供了前提和物质基础。如，现代研究证明，麻黄中的挥发油成分-松油醇是其发汗散寒的有效成分；其平喘的有效成分是麻黄碱和去甲麻黄碱；而利水的有效成分则是伪麻黄碱。v华陀用华陀用“麻沸散麻沸散”作麻醉剂作麻醉剂v （其主要成分为：茛菪碱（其主要成分为：茛菪碱）（三三）控控制制天天然然药药物物及及其其制制剂剂的的质质量

20、量（有有效效成成分分定定性、定量分析）性、定量分析）品种、产地、采收、贮藏、加工等品种、产地、采收、贮藏、加工等同名异物、同物异名现象同名异物、同物异名现象测定中草物制剂中有效成分的含量测定中草物制剂中有效成分的含量影响中草药质量的因素：影响中草药质量的因素：银黄注射液：金银花（绿原酸）银黄注射液：金银花（绿原酸）黄芩（黄芩苷）黄芩（黄芩苷）高效液相色谱法高效液相色谱法 （四）改进药物制剂剂型，提高药物质量和临床（四）改进药物制剂剂型，提高药物质量和临床疗效疗效 为了研制开发出高效、优质、安全、稳定的为了研制开发出高效、优质、安全、稳定的“三三效效”（高效、速效、长效）、（高效、速效、长效）、

21、“三小三小”（剂量小、毒性（剂量小、毒性小、副作用小）、小、副作用小）、“三便三便”（贮存、携带、服用方便）（贮存、携带、服用方便）的新型天然药物，天然药物化学在天然药物制剂的研制的新型天然药物，天然药物化学在天然药物制剂的研制中，起着十分重要的作用。中，起着十分重要的作用。（五）为中药炮制提供现代科学依据（五）为中药炮制提供现代科学依据炮制：可使天然药物中的化学成分发生变化，以达到提高疗炮制：可使天然药物中的化学成分发生变化，以达到提高疗效、降低毒性的目的。效、降低毒性的目的。乌头：用蒸、煮等方法进行炮制，使乌头碱等化合物的酯键乌头：用蒸、煮等方法进行炮制，使乌头碱等化合物的酯键 水解，生成

22、毒性较低的化合物如乌头原碱。水解，生成毒性较低的化合物如乌头原碱。乌头碱剧毒乌头碱剧毒维持其生长的维持其生长的必须物质必须物质：为适应环境而产为适应环境而产生的生的特殊成分特殊成分：鞣质、糖类、蛋白质、酯类、鞣质、糖类、蛋白质、酯类、色素、无机盐、油脂等色素、无机盐、油脂等生物碱、黄酮、蒽醌、苷类、生物碱、黄酮、蒽醌、苷类、甾体、萜类、挥发油、有机甾体、萜类、挥发油、有机酸等酸等（防病治病主要物质基础）（防病治病主要物质基础）四、天然药物中的部分化学成分类型四、天然药物中的部分化学成分类型 （一）（一）生物碱生物碱：为一类存在于生物体内分子中含有：为一类存在于生物体内分子中含有氮原子的有机化合

23、物的总称；一般具有碱性，可与氮原子的有机化合物的总称；一般具有碱性，可与酸成盐。游离生物碱具亲脂性；生物碱盐具亲水性。酸成盐。游离生物碱具亲脂性；生物碱盐具亲水性。生物碱类中药生物碱类中药v（二）黄酮类化合物（二）黄酮类化合物v 黄酮类化合物是泛指两个苯环通过三碳相互连黄酮类化合物是泛指两个苯环通过三碳相互连接而成的一系列化合物。接而成的一系列化合物。v1、游离黄酮类、游离黄酮类难溶或不溶于水，易溶于难溶或不溶于水，易溶于亲水性亲水性和亲和亲脂性有机溶剂脂性有机溶剂v2、黄酮苷类、黄酮苷类易溶于热水和易溶于热水和亲水性亲水性有机溶剂，难溶或有机溶剂，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。不溶于亲脂性有机

24、溶剂。v（三）蒽醌类化合物：醌类化合物（三）蒽醌类化合物：醌类化合物指具有不指具有不饱饱和环和环己二酮结构的一系列化己二酮结构的一系列化合物；合物；不饱和环己二酮不饱和环己二酮 游游离蒽醌离蒽醌类苷元：类苷元：极性小极性小，溶于溶于乙醇乙醇、乙醚、苯、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂，难溶于水。氯仿等有机溶剂，难溶于水。蒽醌蒽醌苷类：苷类：和和糖糖结合成结合成苷苷后，极性增大，易溶于后，极性增大，易溶于甲醇、甲醇、乙醇乙醇，溶于热水，不溶于乙醚、苯、氯仿。，溶于热水，不溶于乙醚、苯、氯仿。（四）香豆素和木脂素类（四）香豆素和木脂素类 香豆素类化合物是一类具有香豆素类化合物是一类具有苯骈苯骈-吡喃酮母核

25、吡喃酮母核的天然的天然产物的总称，产物的总称，从结构上看，从结构上看，是是顺式顺式邻羟桂皮酸脱水而成的邻羟桂皮酸脱水而成的内酯类化合物内酯类化合物，具芳香甜味。，具芳香甜味。游离香豆素游离香豆素为为亲脂性亲脂性化合物，不溶于冷水，可化合物，不溶于冷水，可溶于沸水，易溶于溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、丙酮、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂。苯等有机溶剂。香豆素苷香豆素苷能溶于水、能溶于水、甲醇、乙醇甲醇、乙醇，而难溶于氯，而难溶于氯仿、乙醚、苯等极性较小的有机溶剂。仿、乙醚、苯等极性较小的有机溶剂。木脂素是一类由木脂素是一类由两分子苯丙素衍生物两分子苯丙素衍生物聚合而成聚合而成

26、的天然化合物。少数为的天然化合物。少数为三聚物三聚物(倍半木脂素倍半木脂素)和四和四聚物。聚物。大多呈游离状态，少数与糖结合成苷而大多呈游离状态，少数与糖结合成苷而存在于植物的存在于植物的木部和树脂木部和树脂中，故称之木脂素。中，故称之木脂素。游离木脂素游离木脂素-亲脂性亲脂性 木脂素苷木脂素苷-水溶性增大，并易被酶或酸水溶性增大，并易被酶或酸水解水解 具酚羟基木脂素具酚羟基木脂素-可溶于碱水中。可溶于碱水中。（五）萜类和挥发油（五）萜类和挥发油 萜萜类类化化合合物物是是一一大大类类天天然然化化合合物物，由由二二个个或或二二个个以以上上异异戊戊二二烯烯单单元元通通过过不不同同方方式式聚聚合合而

27、成，一般符合（而成，一般符合（C C5 5H H8 8）n n通式通式 根据组成单元异戊二烯基的多少（根据组成单元异戊二烯基的多少（n n）不不同，可将萜类分成单萜、倍半萜、二萜、同，可将萜类分成单萜、倍半萜、二萜、三萜等。三萜等。挥挥发发油油又又称称精精油油是是存存在在于于植植物物体体内内的的一一类类有有挥挥发发性性的的多多组组分分油油状状液液体体，可可随随水水蒸蒸气气蒸馏蒸馏,大多数具有显著生理活性和芳香气味。大多数具有显著生理活性和芳香气味。v（六）强心苷：是存在于植物体中的具有强心作（六）强心苷：是存在于植物体中的具有强心作用的一类甾体苷类化合物。用的一类甾体苷类化合物。强强心心苷苷：

28、可可溶溶于于水水、丙丙酮酮、醇醇类类等等极极性性溶溶剂剂，不不溶溶于乙醚、苯、石油醚等亲脂性溶剂；于乙醚、苯、石油醚等亲脂性溶剂；强心苷元强心苷元：难溶于水，易溶于氯仿、乙醚、苯等亲：难溶于水，易溶于氯仿、乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。脂性有机溶剂。亲水性：原生苷次生苷苷元亲水性：原生苷次生苷苷元（七）皂苷：（七）皂苷：皂苷（皂苷（Saponins）是一类）是一类结构复杂的苷类化合物,多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久性、似多数可溶于水，水溶液振摇后产生大量持久性、似肥皂样泡沫。肥皂样泡沫。皂苷：可溶于水，易溶于热水，稀醇、热甲（乙）醇，皂苷：可溶于水，易溶于热水，稀醇、热甲（乙）醇，含水含水

29、正丁醇正丁醇或戊醇或戊醇。不溶或难溶于低极性有机溶剂。不溶或难溶于低极性有机溶剂皂苷元：溶于有机溶剂，不溶于水皂苷元：溶于有机溶剂，不溶于水（八）（八）鞣质：（削皮的苹果、茶水）鞣质：（削皮的苹果、茶水）又又称称单单宁宁或或鞣鞣酸酸，为为一一类类分分子子较较大大、结结构构复复杂杂的的多多元元酚酚类类化化合合物物的的总总称称。可可与与蛋蛋白白质质结结合合成成难难溶溶于于水水的的鞣鞣酸酸蛋白。为亲水性物质。蛋白。为亲水性物质。因因能能与与生生兽兽皮皮中中的的蛋蛋白白质质结结合合形形成成致致密密、柔柔韧韧、不不易易腐败、有良好透气性和难易透水的皮革，故称为鞣质。腐败、有良好透气性和难易透水的皮革，故称为鞣质。鞣质类中药鞣质类中药鞣质：鞣质：五倍子地榆 （九）（九）有机酸：有机酸：广义的有机酸泛指分子中有羧基的化合物。在植物中广义的有机酸泛指分子中有羧基的化合物。在植物中多以金属离子或生物碱盐的形式存在。按分子大小又分为多以金属离子或生物碱盐的形式存在。按分子大小又分为小分子有机酸和大分子有机酸。前者极性大，具亲水性；小分子有机酸和大分子有机酸。前者极性大，具亲水性；后者极性小，具亲脂性。后者极性小，具亲脂性。有机酸类中药有机酸类中药