药学导论第3章-天然药物化学

1、 第四章第四章 天然药物化学天然药物化学 (Natural Medicinal Chemistry (Natural Medicinal Chemistry or Phytochemistry) or Phytochemistry)“天然药物化学天然药物化学”是药学二级学科是药学二级学科“药物化药物化学学”下设置的三级学科下设置的三级学科. . “天然药物化学天然药物化学”是药学类专业规定设置是药学类专业规定设置的一们主要专业课程的一们主要专业课程. . 第一节第一节 天然药物化学的性质与任务天然药物化学的性质与任务一、天然药物化学的性质一、天然药物化学的性质 1 1、概念：、概念：“天然药物

2、化学天然药物化学”是应用现代科学是应用现代科学理论与方法研究理论与方法研究天然药物天然药物中中化学成分化学成分的学科的学科. . 2 2、性质：、性质：“天然药物化学天然药物化学”是从分子水平研是从分子水平研究天然药物的药效物质基础及其防治疾病规律究天然药物的药效物质基础及其防治疾病规律的一门综合性学科。的一门综合性学科。二、天然药物的主要来源二、天然药物的主要来源1 1、来源于植物的药物、来源于植物的药物大枣灵芝枸杞中药：中医理论指导下的用药中药：中医理论指导下的用药 明代明代本草纲目本草纲目18921892种种 清代赵学敏清代赵学敏本草纲目拾遗本草纲目拾遗10211021种种 199419

3、94年我国已确认年我国已确认1280712807种种当当 归归2 2、来源于动物的药物：如地龙（蚯蚓）、牛、来源于动物的药物：如地龙（蚯蚓）、牛黄、熊胆、蟾酥、阿胶等。黄、熊胆、蟾酥、阿胶等。 牛黄牛黄: : 牛科动物黄牛或水牛的胆囊结石牛科动物黄牛或水牛的胆囊结石 蟾酥蟾酥: : 中华大蟾蜍中华大蟾蜍的干燥分泌物的干燥分泌物 熊胆熊胆 : :为熊科动物黑为熊科动物黑熊或棕熊的胆囊熊或棕熊的胆囊 3 3、来源于矿物质的药物、来源于矿物质的药物 石膏石膏: CaSO: CaSO4 4.2H.2H2 2O O（清热泻火）（清热泻火） 朱砂朱砂: HgS : HgS ( (安神解毒安神解毒) )4

4、4、来源于海洋生物的药物、来源于海洋生物的药物 珍珠珍珠: : 含碳酸钙的矿含碳酸钙的矿物珠粒物珠粒 海马海马: : （强身健体、（强身健体、补肾壮阳、舒筋活络补肾壮阳、舒筋活络等等 ） 三、天然药物化学的任务三、天然药物化学的任务1 1、探明天然药物中作为药效物质基础的、探明天然药物中作为药效物质基础的化化学成分（有效成分）学成分（有效成分）。 例如：中药麻黄草具有平喘、解茎作用例如：中药麻黄草具有平喘、解茎作用的有效成分是左旋麻黄素。的有效成分是左旋麻黄素。 又如：甘草根具有抗炎、抗过敏、治疗又如：甘草根具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡等作用的有效成分是甘草酸。胃溃疡等作用的有效成分是甘草酸。

5、2 2、研究对应中药临床功能主治的研究对应中药临床功能主治的主要活性部主要活性部位与活性成分位与活性成分 目的在于控制质量、开发二类中药乃至一目的在于控制质量、开发二类中药乃至一类新药类新药. .例如例如: : 鸦片鸦片 吗啡吗啡 呱替定呱替定（度冷丁）（度冷丁） 3.3.研究天然药物化学成分的类型、理化性质研究天然药物化学成分的类型、理化性质. .4.4.研究天然药物中主要类型化学成分的结构研究天然药物中主要类型化学成分的结构鉴定鉴定. .5 5探讨天然药物有效成分的生源途径与生物探讨天然药物有效成分的生源途径与生物合成过程合成过程1 1、探讨中药防病治病的药效物质基础、探讨中药防病治病的药

6、效物质基础2 2、改进传统药物剂型，提高临床疗效、改进传统药物剂型，提高临床疗效3 3、控制中药材及其制剂的质量、控制中药材及其制剂的质量4 4、为中药炮制提供科学依据、为中药炮制提供科学依据5 5、扩大药物新资源、扩大药物新资源, ,即根据有效成分的结构即根据有效成分的结构结合植物亲缘关系开辟药物资源。结合植物亲缘关系开辟药物资源。6 6、新药创制、新药创制第二节第二节 天然药化在发扬祖国医药学中的作用天然药化在发扬祖国医药学中的作用* * * * 传统剂型缺点传统剂型缺点: : 给药途径太少给药途径太少 服用剂量较大服用剂量较大 临床疗效缓慢临床疗效缓慢 有些剂型使用不便有些剂型使用不便*

7、 * * * 现代中药要求：现代中药要求： “三效三效”高效、速效、高效、速效、长效长效 “三小三小”剂量小、副作剂量小、副作用小、毒性小用小、毒性小 “五便五便”服用方便、携服用方便、携带方便、生产方便、运输带方便、生产方便、运输方便、贮藏方便。方便、贮藏方便。 第三节第三节 天然药物的药效物质基础天然药物的药效物质基础一、天然药物为什么能够防病治病？一、天然药物为什么能够防病治病？二、不同的天然药物为什么会产生不同的临二、不同的天然药物为什么会产生不同的临床疗效？床疗效？三、为什么有的同一天然药物在中医临床上三、为什么有的同一天然药物在中医临床上课用于不同的疾病治疗？课用于不同的疾病治疗？

8、第四节第四节 天然药物化学成分的提取分离方法天然药物化学成分的提取分离方法（一）溶剂提取法：（一）溶剂提取法：利用天然药物化学成分在利用天然药物化学成分在特定溶剂中的溶解性质，将其从药材中提取出特定溶剂中的溶解性质，将其从药材中提取出来来（多数情况下采用溶剂法）（多数情况下采用溶剂法） 1 1、原理：相似者相溶、原理：相似者相溶2 2、常用溶剂常用溶剂：以亲水性增加的顺序排列：以亲水性增加的顺序排列 环己烷环己烷石油醚石油醚 苯苯乙醚乙醚 氯仿氯仿 乙酸乙酯乙酸乙酯正丁醇正丁醇丙酮丙酮乙醇乙醇甲醇甲醇水水3 3、提取方法：、提取方法：（1 1）煎煮法）煎煮法 （2 2）浸渍法（浸泡法）浸渍法（

9、浸泡法）（3 3）渗漉法）渗漉法（4 4）连续回流提取法（索氏提取）连续回流提取法（索氏提取）（5 5）超声法）超声法 (6) (6) 超临界流体萃取法超临界流体萃取法 (7) (7) 微波萃取法微波萃取法（二）水蒸汽蒸馏法（二）水蒸汽蒸馏法: : 利用某些挥发性成分能随水蒸气蒸发的性利用某些挥发性成分能随水蒸气蒸发的性质，从药材中提取该类化学成分。质，从药材中提取该类化学成分。 （三）中草药有效成分的分离与纯化（三）中草药有效成分的分离与纯化 1 1、溶剂分配法、溶剂分配法 2 2、酸碱法、酸碱法 3 3、沉淀法、沉淀法 4 4、盐析法、盐析法 5 5、制备衍生物法、制备衍生物法 6 6、透

10、析法、透析法 7 7、分馏法、分馏法 8 8、结晶法、结晶法 9 9、吸附法、吸附法 1010、色谱法、色谱法( (按操作方法不同分类按操作方法不同分类) ) （1 1）柱色谱法）柱色谱法( (如硅胶如硅胶/ /氧化铝柱色谱氧化铝柱色谱) ) （2 2）薄层色谱）薄层色谱(TLC) (TLC) （3 3）纸色谱）纸色谱柱色谱柱色谱薄层色谱薄层色谱(TLC)(TLC)纸色谱纸色谱 色谱法按照原理分类色谱法按照原理分类（1 1）吸附色谱）吸附色谱: :如硅胶色谱、聚酰胺色谱等如硅胶色谱、聚酰胺色谱等 （2 2）分配色谱）分配色谱: :纸色谱、纸色谱、HPLCHPLC（3 3）凝胶过滤色谱）凝胶过滤

11、色谱 葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶 Sephadex GSephadex G 羟丙基葡聚糖凝胶羟丙基葡聚糖凝胶 Sephadex LH-20Sephadex LH-20（7 7）离子交换色谱）离子交换色谱 阴阴/ /阳离子交换树脂阳离子交换树脂第五节第五节 天然药物化学成分结构鉴定法天然药物化学成分结构鉴定法一、化合物的纯度测定一、化合物的纯度测定 （1 1）显微镜下观察晶形）显微镜下观察晶形( (均匀一致均匀一致) ) （2 2）测熔点）测熔点 纯化合物有明确、敏锐纯化合物有明确、敏锐的熔点，且熔距窄（的熔点，且熔距窄（0.50.5左右）。左右）。 （3 3）于）于TLCTLC上只显示一个斑点上只显

12、示一个斑点 （4 4）HPLCHPLC检识检识( (为一个对称峰形为一个对称峰形) )薄层色谱薄层色谱(TLC)(TLC)高效液相色谱法（HPLC） 二、结构研究的主要程序二、结构研究的主要程序 1 1、确定化合物结构的程序、确定化合物结构的程序 先推测被确定成分的结构类型先推测被确定成分的结构类型 然后推测取代基类型、位置和分子式然后推测取代基类型、位置和分子式 最后确定结构式。最后确定结构式。 2 2、确定化合物结构常用的方法、确定化合物结构常用的方法 化学法化学法 波谱法（波谱法（UVUV、IRIR、NMRNMR、MSMS） 圆二色谱圆二色谱CDCD与旋光光谱与旋光光谱ORDORD X-

13、 X-射线结晶衍射法等。射线结晶衍射法等。 三、紫外光谱（三、紫外光谱（UVUV） 含有共轭双键、发色团及具有共轭体系含有共轭双键、发色团及具有共轭体系的助色团分子在紫外的助色团分子在紫外- -可见光区域可见光区域(200-700nm)(200-700nm)可产生吸收可产生吸收. . 四、红外光谱（四、红外光谱（IRIR） 1 1、4000 4000 1333cm1333cm-1-1为特征频率区为特征频率区 2 2、1333 1333 625cm625cm-1-1为指纹区为指纹区 间硝基苯酚的红外光谱图间硝基苯酚的红外光谱图六、核磁共振谱（六、核磁共振谱（NMRNMR） 1 1、氢核磁共振谱（

14、、氢核磁共振谱（1 1H NMRH NMR） 1 1HNMR HNMR 通过化学位移、积分曲线高度通过化学位移、积分曲线高度以及峰的裂分情况，提供化合物分子中以及峰的裂分情况，提供化合物分子中1 1H H的类型、数目及相邻原子或原子团的的类型、数目及相邻原子或原子团的信息。信息。苯胺的核磁共振谱图（苯胺的核磁共振谱图（1 1HNMRHNMR）横坐标是化学位移横坐标是化学位移（010ppm010ppm）; ; 纵坐标反映积分曲线的高度纵坐标反映积分曲线的高度（1 1）化学位移）化学位移 化学环境不同的化学环境不同的1 1H H核在核在NMRNMR谱图中吸收位置谱图中吸收位置存在差异，其与原点之间

15、的相对距离称为存在差异，其与原点之间的相对距离称为值值（2 2）峰面积）峰面积: : 与对应的质子数成正比与对应的质子数成正比（3 3）信号的裂分及偶合常数）信号的裂分及偶合常数J J A A、初级谱裂分峰的数目符合（、初级谱裂分峰的数目符合（n+1n+1）规律）规律. . B B、J J反映裂分峰之间共振吸收位置之差反映裂分峰之间共振吸收位置之差 (4) (4)复杂氢谱的简化复杂氢谱的简化2 2、1313C-NMRC-NMR谱简介谱简介 (1)(1)1313C-NMRC-NMR谱比谱比1 1H-NMRH-NMR谱作用更大。谱作用更大。 (2)(2)1313C-NMRC-NMR谱图中没有积分曲

16、线谱图中没有积分曲线 (3) (3) 13 13C-NMRC-NMR的化学位移比的化学位移比1 1H-NMRH-NMR大得多大得多 (4) (4)常规常规1313C-NMRC-NMR谱线是分离的单峰谱线是分离的单峰 (5) (5) 13 13C-NMRC-NMR谱常指噪声去偶谱与选择氢核去谱常指噪声去偶谱与选择氢核去偶谱偶谱间硝基苯酚的间硝基苯酚的1313CNMRCNMR谱图谱图3.3.二维核磁共振二维核磁共振(2D-NMR)(2D-NMR)五、质谱五、质谱(MS)(MS)1 1、MSMS中常见的几种离子峰中常见的几种离子峰 分子离子峰分子离子峰 M M 碎片离子峰碎片离子峰 同位素离子峰同位

17、素离子峰 2 2、MSMS中常见的几种方法中常见的几种方法电子轰击法、场解析电离、快原子轰击电离电子轰击法、场解析电离、快原子轰击电离季戊四醇的质谱图季戊四醇的质谱图 横坐标是横坐标是m/zm/z，纵坐标是离子峰的相对强度，纵坐标是离子峰的相对强度 第六节第六节 天然药物化学的发展天然药物化学的发展一、天然药物化学的起源一、天然药物化学的起源 1 1、国际发展史、国际发展史 (1)(1)生物碱的研究是天然药物化学发展的开端生物碱的研究是天然药物化学发展的开端 舍勒舍勒(K.W.Sheller)(K.W.Sheller) 1769 1769年年 酒石酒石 酒石酸酒石酸 17751775年年 安息

18、香安息香 苯甲酸苯甲酸 17781778年年 酸乳酸乳 乳酸乳酸 17851785年年 苹果苹果 苹果酸苹果酸 德罗逊德罗逊(Derosen)(Derosen)与斯托勒与斯托勒(Sert(Sertrner)rner) 1804 1804 吗啡吗啡 1818 1818 士的宁碱士的宁碱 1820 1820 咖啡因咖啡因 1820 1820 喹宁喹宁 1828 1828 尼古丁尼古丁 1831 1831 阿托品阿托品 1833 1833 乌头碱乌头碱 (2)(2)合成药物的工业化生产制约了天然药物合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究化学研究(1930-1950(1930-1950年代年代)

19、) 1930 1930年代年代 磺胺药磺胺药 、维生素问世、维生素问世 19401940年代年代 盘尼西林盘尼西林(3)(3)合成药害震惊全球合成药害震惊全球(1960(1960年代年代) ) “反应停反应停” 别名别名沙利度胺沙利度胺或或太胺呱啶酮太胺呱啶酮，引，引起数千例畸胎起数千例畸胎 (4)(4)大规模寻找天然活性物质大规模寻找天然活性物质(1970(1970年代起年代起) ) 利血平、长春新碱、紫杉醇等利血平、长春新碱、紫杉醇等2 2、国内发展史、国内发展史（1 1）古代）古代（医药化学源于中国） 15751575年年 五倍子五倍子 没食子酸没食子酸 17111711年年 樟树樟树

20、樟脑樟脑 ( (升华法升华法) )（2 2）近代）近代: : 引进和创建阶段引进和创建阶段 中药材麻黄大量出口中药材麻黄大量出口, ,进口临床应麻黄素进口临床应麻黄素（3 3）现代）现代: : 建立和发展阶段建立和发展阶段 麻黄素、芦丁、西地兰麻黄素、芦丁、西地兰 工业化生产工业化生产 甾体激素类原料药（薯芋皂苷元）甾体激素类原料药（薯芋皂苷元） （4 4）近年）近年 抗癌药抗癌药 羟基喜树碱羟基喜树碱 抗白血病药抗白血病药 高三尖杉酯碱高三尖杉酯碱 缩曈和治疗青光眼药缩曈和治疗青光眼药 包公藤甲包公藤甲素素 用于中期孕妇引产用于中期孕妇引产 天花粉蛋白天花粉蛋白 新型男性不育药新型男性不育药 棉酚棉酚二、天然药物化学研究的发展趋势二、天然药物化学研究的发展趋势（1 1）研究速度大大加快）研究速度大大加快 例如例如: : 吗啡吗啡: 150: 150年年; ; 利血平利血平: 4: 4年年 （2 2）研究成果丰富）研究成果丰富 例如例如: : 生物碱生物碱 19521952年以前年以前 总共总共9509