医药-临床-护理天然药物化学ppt课件

1、欢迎进入学习 课堂天然药物化学第一章 总 论 天然药物化学的研究内容，发展历史 天然药物化学成分的提取分离方法 天然药物化学成分的结构研究方法中药=天然药物 ？ 药物用于治疗和预防疾病的物质按来源可分为天然药物、化学合成药物和生物药物 中药广义的概念，包括传统中药、民间药（草药）和民族药传统中药是指在全国范围内广泛使用，并作为商品在中药市场流通，载于中医药典籍，以传统中医药学理论阐述药理作用并指导临床应用、有独特的理论体系和使用形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。什么是天然药物？ 天然药物人类在自然界中发现并可直接供药用的植物、动物或矿物，以及基本不改变其物理、化学属性的加工品。“中药

2、”、“草药”和“民族药”除极少数（如铅丹等）为人工合成药外，绝大多数均同天然药物范畴。天然药物包含了中药但并不等于是中药天然药物化学 什么是天然药物化学？- 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 研究内容- 包括各类天然药物化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定知识；- 涉及主要类型化学成分的生物合成途径； 物质基础-有效成分 一种天然药物往往含有结构、性质不尽相同的多种成分。 在中草药及其它天然药物中，真正搞清有效成分的品种是不多的。多数只是一般化学成分，少数为生理活性成分，即经过不同程度药效试验或生物活

3、性试验，包括体外(in vitro)及体内(in vivo)试验，证明对机体具有一定生理活性的成分。 但是，它们并不一定是真正代表各天然药物临床疗效的有效成分。 有效成分（无效成分）或生理活性成分（非生理活性成分）的相对性。 天然药物化学在新药研发中的地位药理、毒理作用一定的剂型质量标准临床前新药天然药物化学有效部位或有效成分药理学药剂学药物分析学药物化学我国天然药物的种类和资源 神农尝百草，公元前2700年 商代伊尹用药草而为汤液的记载 西周已有食医、疾医(内科)、疡医(外科)、兽医分工，公元前1027年 诗经中记有到现在还应用的药草50余种， 山海经中有药物139种，公元前770-220

4、神农本草经中有药物365种，公元前221年，我国天然药物的种类和资源 本草经集注收药730种，南北朝 唐本草载药844种，公元659年 经史证类备急本草收药1300多种， 宋朝 本草纲目载药1892种，公元1596 本草纲目拾遗 载2608种，清朝 神农本草经中有药物365种，公元前221年， 全国性的药用植物资源普查，目前已知天然药物资源有12807种，上世纪80年代我国古代天然药物化学的实践我国古代本草药物的研究中，创造出不少新的天然药物和研究方法，冶金、酿酒、制醋、染色、造纸的实践和发现炼丹实践中发展汞制药物、锌制药物炼丹与升华药物：制备樟脑 本草纲目水银加以硫磺升而为银珠（HgS）冶金

5、炼丹，发展了制药技术：如升华、干馏、蒸馏法炼丹与黑火药的配伍：硝石、硫黄、木炭，“治疮癣杀虫，辟湿气”白色粉末外用 英国学者李约瑟研究中国古代科技史50余年，著有中国科学技术史巨著，他在文章中写到： “现代人之所以更优秀，是因为他们发明了印刷术、黑火药和磁罗盘，我们把它归功于中国人，要是没有这种贡献，就不可能有我们西方文明整个发展历程” 他的学生-罗伯特坦普尔曾写了中国，发现与文明的摇篮一书，他们考证了古代中国有许多发现、发明领先于世界。国外的天然药化大事 1769年，将酒石（酒石酸氢钾），用钙盐硫酸法分解制得酒石酸（K. W. Schelle，瑞典） 1804年, 鸦片中得到吗啡（Doros

6、one，法） 1806年, 鸦片中得到吗啡（Serturner，德） 1810年, 金鸡纳碱、奎宁碱（Gomez） 1806-1860年, 生物碱历史的灿烂时期随后各国医药的交流促使天然药物进入了一个快速发展的时期发展迅猛的原因-技术进步过去，一个天然化合物从天然药物中分离、纯化，到确定结构、人工合成需要很长的时间。 如从鸦片中（Opium）得到的吗啡（morphine）1804年，发现1918年，确定结构1952年，人工合成发展迅猛的原因-技术进步 如利血平（reserpine）, 5年时间 现在只要短短几年的时间甚至几天的时间，且所需要的样品量也减少分子量小于1000，只需1mg的样品蛇木

7、中成分，降压结构复杂的大分子研究方向及发展趋势 微量物质 水溶性物质 不稳定物质 海洋生理活性物质 生物体内源性生理活性物质目的从中发现新的化合物或者新的骨架类型天然药物化学成分的划分 从物质基本类型分：按有无活性划分： 按组成元素、骨架母核分：生物碱、甙、蒽醌、甾、萜等； 按结构母核与生物活性、物理性状等混合划分：黄酮类、强心甙、皂甙、生物碱等；无机物有机物矿物药，植物药，动物药植物药，动物药雄黄-As2S3朱砂-HgS活性成分无效成分相对性天然药物化学成分的划分 按成分的酸碱性： 按成分的溶解性： 按成分的生物合成途径： 一级代谢物（糖类、蛋白质等），这类物质是每种药物都含有，是维持生物体

8、正常生存的必需物质； 二级代谢物（生物碱、黄酮、皂甙等）这些物质不是每种药物都有，是生物体通过各自特殊代谢途径产生，反映科、属、种的特性物质；酸性碱性中性非极性(亲脂性)中等极性极性(亲水性)生物合成 Biosynthesis 一种天然药物所含成分多种多样，这些成分究竟是怎样产生的?它们之间又有什么联系呢?植物化学分类学Chemotaxonomy 经典分类学：形态学、解剖学和植物地理学 化学分类学：依据植物化学成分、充实和修正经典分类学主要内容 一定条件下，每种植物都产生自己具有的生理生化特征性成分; 相近的植物在漫长的历史发展过程中，它们的化学成分发生变化，但母核不变，只是侧链异构化; 一个

9、类群的化学成分反映出这个类群在系统转化中的方向和位置; 亲缘关系越近的植物具有相似的化学成分；亲缘关系越近，化学成分越相似;一些结构相似的化合物在生物合成上可能为同一起源，这对开展植物化学分类学研究、寻找新的天然药物资源很有好处。如：在萜类化合物结构中，常可看到不断重复出现的C5骨架, 也意味着它们具有某种共同的生物合成途径，即所谓异戊二烯(isoprene)规则。基本结构单位 C2单位(醋酸单位)：如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类化合物; C5单位(异戊烯单位)：如萜类、甾类等; C6单位：如香豆素、木脂体等苯丙素类化合物; 氨基酸单位：如生物碱类化合物; 复合单位：由上述单位复合构成; 主要的

10、生物合成途径 很多研究人员注意到天然化合物结构间的联系，许多化合物都有某些组成单位按照不同的方式组合，于是提出天然化合物生物合成假说，其中许多已用同位素示踪试验得到证明，称为生物合成途径； 醋酸-丙二酸途径 甲戊二羟酸途径 桂皮酸及莽草酸途径 氨基酸途径 复合途径研究天然药物化学成分的基本步骤原材料单体化合物总提取物不同部位目的化合物结构修饰人工合成提取初步分离精细分离纯化提取分离方法 提取 分离纯化 溶剂提取法水蒸汽蒸馏法溶剂提取方法溶剂法离子交换树脂法沉淀法结晶法色谱法超临界流体萃取超滤法、透析法、分馏法、升华法石油醚 四氯化碳 苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 醋酸乙酯 正丁醇 丙酮 甲醇(乙醇

11、) B，当通过弱碱性离子树脂柱时，哪个先洗脱？B？影响因素交换溶液的酸碱度树脂规格沉淀法原理：有些化学成分能和某些试剂生成沉淀，或加入某些试剂能改变某些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出。（利用溶解度的改变）铅盐沉淀法专一试剂沉淀法分级沉淀法盐析法 水提取液或稀醇提取液 中性醋酸铅沉淀物 碱式醋酸铅沉淀物 溶液 硫化氢脱铅结晶法结晶：由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程关键溶剂： 被溶解成分的溶解度随温度不同有显著差别； 与成分不产生化学反应； 沸点适中；常用溶剂：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、吡碇备注：可以采用混合溶剂结晶-纯化物质最后阶段采用的方法色谱法（Chromatography）色谱法

12、：又称层析法，是一种物理化学分离分析方法，它是利用混合物中各组分物理化学性质的差异，使各组分不同程度地分布在两相中，其中一相是固定相，另一相是流动相，由于各个组分受固定相所产生的阻力和受流动相作用所产生的推动力不同，从而产生差速迁移而达到分离的目的；正相色谱：流动相的极性小于固定相反相色谱：流动相的极性大于于固定相吸附色谱：硅胶、氧化铝、活性碳分配层析：纸层析气相色谱手性色谱凝胶色谱：葡聚糖凝胶高效液相色谱（HPLC）色谱法超临界流体萃取 （Supercritical Fluid Extraction，SFE）是一种提取天然物质成分的新技术；改变气体（常用CO2）的温度、压力，使其处于超临界状

13、态，形成一种介于液体和气体之间的流体。它不仅有较高的溶解能力和选择性，而且通过调节温度、压力即可从萃取物中将CO2分离出去。CO2无毒、无臭、不燃、廉价易得，无论从成本和提取的产品质量都比其它方法有利。 超临界CO2萃取天然药物的萃取装置 . CO2钢瓶.液化器.高压计量泵.加热釜.萃取釜 .分离 .分离 1.2.3.4阀门 结构测定的程序纯度鉴定推测母体结构类型功能基情况分子量分子式的确定波谱、化学方法推测出结构式人工合成进行确认 see Page 27纯度确定-最基本的条件检查纯度的方法： 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，这些物理常数都反映

14、了化合物的纯度。 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， 也可对照文献报导值（注意各种测定条件的一致性） 薄层层析（三种展开系统和三种显色方法） 高效液相层析，化学方法辅助手段 某些成分或功能基，可以和一些特定试剂产生各种颜色或沉淀，有助于判断化合物类型和功能基： 生物碱类大都能和生物碱沉淀试剂产生沉淀； 羟基葸醌类遇碱呈红色； 盐酸一镁粉试剂能和许多黄酮类化合物呈色， 鉴别功能基的化学反应： 三氯化铁反应、三氯化铝反应等等。 利用在酸水或碱水中的溶解度情况，提示该化合物碱性功能基或酸性功能基的存在以及有无内酯、内酰胺结构。化学方法辅助手段 化学降解法将复杂分

15、子通过氧化、还原等化学反应，降解为几个结构比较简单又稳定的小分子化合物，通过对降解产物的结构鉴定，再按降解机理合理地推导出原来可能的化学结构式； 特点： 需用化合物量大； 反应剧烈； 主要产物得率少又费时； 现在较少应用，仅保留一些比较简单规律性又较强的降解反应 衍生物制备-用化学方法研究结构的一种常用手段，对结构推定有一定意义；波谱方法主要手段UVIRMSNMR四大光谱光谱紫外光谱：用波长在200-400nm之间的连续光扫描记录下来的图谱，吸收带比较宽；红外光谱：用波长在800nm-20m之间的连续光扫描记录下来的图谱，谱线比较尖锐；紫外光谱(Ultra-Violet, UV)测定范围：波数

16、200400nm 之间，作用： 提供基本骨架信息; 样品中杂质的测定 定量分析特点： 液态样品才能测定； 常规紫外光谱仪价格低廉； 样品用量少（只需5-10 g）生色团：产生紫外吸收的不饱和基团，如C=C, C=O, O=N=O等；助色团：其本身是饱和基团（常含有杂原子），它连到生色团上时，能使后者吸收波长变长或吸收强度增加，如-OH, -NH2, -Cl等；深色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变长，也叫红移（red shift）；浅色位移：由于基团取代或溶剂效应，最大吸收波长变短，也叫蓝移（blue shift）；紫外光谱(Ultra-Violet, UV)的重要概念 具有相同基本

17、骨架化合物的UV光谱相同，但并非是同一化合物；红外光谱(Infra-Red, IR)测定范围：波数6004000cm -1之间，其中1600cm-1以上为化合物的特征基团区，1000-500cm-1为指纹区。作用：主要用于定性分析，功能基的确认，芳环取代类型的判断等。优点： 任何气态、液态、固态样品均可测定； 每种化合物都有红外吸收； 常规红外光谱仪价格低廉； 样品用量少（只需5-10 g）特征基团区指纹区三要素：位置、强度、峰形-OHCH3OHC=O 如果被测定物是已知物，只要和已知对照品做一张共红外光谱图，二者红外光谱完全一致则为同一物质； 如无对照品也可检索有关红外光谱数据图谱文献。核磁

18、共振谱(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 1945年，F. Bloch和E. M. Purcell 几乎同时发现了核磁共振现象，获得1952年诺贝尔物理奖 核磁共振仪器的发展： 4060 90 100 300 500 600 750 MHz核磁共振：天然药物化学成分以有机物为主，分子结构中必然有C、H原子，它们的结合类型、化学环境不同，均可用NMR测定，是天然化合物结构测定的重要手段。 氢核磁共振（1H-NMR)谱碳核磁共振（13C-NMR)谱 氢核磁共振（1H-NMR)谱： 化学位移范围：在020 ppm 三大要素：化学位移(H)、偶合常数(J)及峰面积。 灵敏度高，样品用量少（1-5 mg），测试时间短碳核磁共振（13C-NMR)谱： 化学位移范围：在0250 ppm 要素：化学位移(C) 灵敏度较低，样品用量较多（5-20 mg），测试时间长C=OC=C-OCH2溶剂C=CDEPT-135二维核磁共振谱适用范围：信号过于复杂、重叠严重时，而对结构推断产生困难时，可以简化谱图，有助判断；特点： 对测试仪器要求比较高（超导核磁共振