天然药物化学第一章总论-课件

天然药物化学

1天然药物化学

1第一章总论2第一章总论2第一节绪论第二节生物合成第三节提取分离方法第四节结构研究法第一章总论3第一节绪论第一章总论3第一章总论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一门学科，是药物化学的分枝。其内容包括各类天然产物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构类型，物理化学性质、提取分离方法，以及主要类型化学成分的鉴定和生物合成途径等。其目的是探索安全高效的天然产物及衍生的新化合物。为开发和创制新药奠定基础。一、什么是天然药物化学10/7/2023第一章总论第一节绪论天然药物化学是运用现代科学理论与方天然药物植物：87%，如人参、甘草等动物：12.3%，牛黄、鹿茸等矿物：0.6%，石膏、朱砂等第一章总论第一节绪论5天然药物植物：87%，如人参、甘草等第一章总论第一节绪二、与天然药物化学相关的几个概念中药：Chinesetraditionalmedicine——依据中医学理论和临床经验应用于医疗保健的药物。包括中药材和中成药。草药：herbalmedicine——指草医用以治病或地区性口碑相传的民间药，其中也有本草记载的药物。生药：crudedrug——一般指取自生物的药物，兼有生货原药之意。如采用药用植物的全草或部分、分泌物或渗出物或药用动物的全体或部分、分泌物经一定方式的简单加工而得，实际指中药材。在国外生药一般不包括矿物药，但我国包含有矿物药。第一章总论第一节绪论6二、与天然药物化学相关的几个概念中药：Chinesetra民族药：nationalmedicine,ethnicdrug中草药：Chineseherbalmedicine天然药物化学：themedicinalchemistryofnaturalproduct中药化学：Thechemistryoftraditionalchinesemedicine植物化学：Phytochemistry

第一章总论第一节绪论二、与天然药物化学相关的几个概念7民族药：nationalmedicine,ethnic生药学：Pharmacognosy/pharmacognostics药用植物学：medicinalbotany植物化学分类学：plantchemotaxonomy天然产物：naturalproduct化学成分：chemicalconstituent有效成分：effectiveconstituent活性成分：activeconstituent第一章总论第一节绪论二、与天然药物化学相关的几个概念8生药学：Pharmacognosy/pharmacogno二、与天然药物化学相关的几个概念区别以下两个概念：有效成分：能用分子式表示，有一定物理常数，化学上常为单体，临床上有效的成分。如：鸦片中吗啡：镇痛作用；可待因：止咳作用。有效部位：为混合物，临床有效。如人参总皂苷。第一章总论第一节绪论9二、与天然药物化学相关的几个概念区别以下两个概念：第一章总三、天然药物化学研究范围生物合成：有效成分在植物体内生长过程中变化；中药成分化学：包括有效成分、性质、提取分离、结构鉴定等；中药药物化学：合成、修饰（可卡因→普鲁卡因）第一章总论第一节绪论10三、天然药物化学研究范围生物合成：有效成分在植物体内生长过程四、内容和要求掌握植物各类有效成分结构、理化性质黄酮、木脂素、萜类、甾体、醌类、生物碱等掌握有效成分提取分离方法

溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法液-液萃取法、pH梯度萃取法、色谱法掌握有效成分结构鉴定

IR、UV、MS、NMR、X-Ray

第一章总论第一节绪论11四、内容和要求掌握植物各类有效成分结构、理化性质第一章总论A．探索中药防病治病的机理：研究体内吸收、分布、排泄，进一步研究结构与活性的关系；B．改进剂型、提高疗效：丸散膏丹→注射剂、滴丸、口服液、冲剂；C．提高中药及制剂的质量：有效成分含量测定，如连翘以HPLC法用连翘苷做限量指标；D．提供中药炮制现代科学依据：如黄芩（含黄芩苷）；冷提（酶水解黄芩苷），宜热提（灭活酶）；E．开辟药源、开发新药：如小檗碱（黄连，资源有限），三颗针、黄柏含量也很高；中药新药：有效成分（一类），有效部位（二类），复方（三类）。

第一章总论第一节绪论学习天然药化的目的和意义12A．探索中药防病治病的机理：研究体内吸收、分布、排泄，进一步第一章总论第二节生物合成一、一次代谢和二次代谢：一次代谢产物：植物中普遍存在的有总的生理意义的基本成分，如叶绿素、脂质、糖类等。也叫初级代谢产物。特定条件下，一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，这一过程并非所有植物中都发生，对维持植物生命活动不起重要作用，称为二次代谢。次级代谢产物：只存在于限定的科属或种，没有明确的代谢功能的物质，如黄酮、生物碱等。也叫二次代谢产物，次生代谢产物。13第一章总论第二节生物合成一、一次代谢和二次代谢：初级代谢和次级代谢产物的概念最初由植物生理学家提出。现今，对这样的区分仍认为正确，但已不限于高等植物。现在已明确初级代谢是从二氧化碳和光合成开始产生了许多初级代谢产物，例如氨基酸、乙酰辅酶A、莽草酸、糖、核糖等；而次级代谢产物是从初级代谢途径衍生出来的，往往代表了植物科属和种的特征，虽然它们是重要的化合物，但对产生它们的有机体本身生命过程并不起主要作用。第一章总论第二节生物合成14初级代谢和次级代谢产物的概念最初由植物生理学生物合成研究的内容和意义生物合成是研究次级代谢产物的生源途径，搞清楚从前体经各个中间体直至形成最后产物的历程，以及有关的反应机制，并进而用生物方法实现人们用一般化学方法完成的一些反应。化合物的结构及全合成形成规律（特别是生物碱和萜类）假设同位素标记法的运用第一章总论第二节生物合成15生物合成研究的内容和意义生物合成是研究次级代第一章总论第二节生物合成16第一章总论第二节生物合成16（一）醋酸-丙二酸途径（AA-MA途径）二、主要的生合成途径脂肪酸类、蒽酮类、酚类化合物由此途径生成第一章总论第二节生物合成17（一）醋酸-丙二酸途径（AA-MA途径）二、主要的生合成途径二、主要的生合成途径（二）甲戊二羟酸途径（MVA途径）甾体及萜类化合物由此途径生成第一章总论第二节生物合成18二、主要的生合成途径（二）甲戊二羟酸途径（MVA途径）第一章二、主要的生合成途径（三）莽草酸途径及桂皮酸途径天然产物中具有C6-C3结构的香豆素、木质素、苯丙素及C6-C3-C6结构的黄酮类成分由此途径产生第一章总论第二节生物合成19二、主要的生合成途径（三）莽草酸途径及桂皮酸途径第一章总论（四）氨基酸途径生物碱类成分由此途径生成第一章总论第二节生物合成20（四）氨基酸途径生物碱类成分由此途径生成第一章总论第二节（五）复合途径第一章总论第二节生物合成21（五）复合途径第一章总论第二节生物合成21提取前文献综述查阅和药材生药鉴定提取方法粉碎成粗粉有机溶剂法和水提法水蒸气蒸馏法升华法第一章总论第三节提取分离方法22提取前文献综述查阅和药材生药鉴定第一章总论第三节提取分离分离纯化法根据物质溶解度的不同进行分离温度不同,溶解度不同改变溶液的极性去杂酸碱法沉淀法第一章总论第三节提取分离方法23分离纯化法第一章总论第三节提取分离方法23分离纯化法根据物质分配比不同进行分离液-液萃取法反流分布法液滴逆流层析法高速逆流层析法GC法LC法:LC分配层析载体主要有---硅胶,硅藻土,纤维素等;有正反相之分;压力有低、中、高之分;载量有分析、制备之分。第一章总论第三节提取分离方法24分离纯化法第一章总论第三节提取分离方法24分离纯化法根据物质吸附性不同进行分离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而定;溶剂的极性大小可按其介电常数(

)大小排列（极性渐大):己烷苯无水乙醚CHCl3AcOEt乙醇甲醇水

1.882.294.47 5.206.1126.031.281.0

c.氢键力吸附第一章总论第三节提取分离方法25分离纯化法第一章总论第三节提取分离方法25硅胶吸附色谱：吸附力的大小取决于被分离物质的极性（极性越大，吸附力越强）和洗脱溶剂的极性（溶剂极性越弱，硅胶对被分离物质的吸附能力越强）洗脱的先后顺序为极性由小到大，极性越大的物质越难洗脱下来另外：硅胶有一定的酸性，在分离碱性物质时要注意。第一章总论第三节提取分离方法26硅胶吸附色谱：第一章总论第三节提取分离方法26氧化铝吸附色谱吸附规律与硅胶相似不同之处：氧化铝有一定的碱性，且具有铝离子，在用其分离一些酸性或酚性成分时，易产生不可逆吸附而不能被溶剂洗脱如蒽醌类、黄酮类成分分离时一般不选择氧化铝作吸附剂。第一章总论第三节提取分离方法27氧化铝吸附色谱第一章总论第三节提取分离方法27活性炭吸附色谱为非极性吸附剂，其吸附规律与硅胶、氧化铝恰好相反，对非极性物质具有较强的亲和力，在水中对物质表现出强的吸附能力常用于水溶液的脱色素，也可用于糖、环烯醚萜苷的分离纯化。第一章总论第三节提取分离方法28活性炭吸附色谱第一章总论第三节提取分离方法28聚酰胺吸附色谱——氢键吸附通过其分子中众多的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。适合于分离酚类、醌类、黄酮类吸附力的大小取决于：被分离物质结构中可与聚酰胺形成氢键缔合的基团数目及氢键作用的强度溶剂的影响：水<甲醇<丙酮<氢氧化钠水溶液第一章总论第三节提取分离方法29聚酰胺吸附色谱——氢键吸附第一章总论第三节提取分离方法2第一章总论第三节提取分离方法30第一章总论第三节提取分离方法30影响因素：a、溶质的影响31影响因素：a、溶质的影响31b、溶剂的影响洗脱能力：水<甲醇<丙酮<氢氧化钠水溶液<甲酰胺<二甲基酰胺<尿素水溶液32b、溶剂的影响32大孔吸附树脂：一种不含交换基团的、具有大孔结构的高分子吸附剂，也是一种亲脂性物质，可以有效地吸附具有不同化学性质的各种类型化合物，以范德华力从很低浓度的溶液中吸附有机物。原理：吸附性（范德华力及氢键）与分子筛性（多孔结构）结合。影响因素：树脂型号、溶剂种类及化合物性质。应用：除杂与富集。一般水煎法收率30%，水醇法15%，大孔树脂法收率5%。按极性分为非极性、中极性和极性三种，常用的有Amberlite系列（XAD-）、Diaion系列（HP-）和GDX系列，分别由美国Rohm-Haas公司、日本三菱化学公司和中国天津试剂二厂生产。如：人参提取液通过树脂柱水洗树脂70%乙醇洗脱乙醇洗脱液回收人参总皂苷粗品

33大孔吸附树脂：33分离纯化法根据物质分子的大小进行分离第一章总论第三节提取分离方法葡聚糖凝胶（Sephadex）：只适用于水中应用。SephadexG-25的含义：G表示凝胶（Gel)，后附数字=吸水量×10

羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）：可在水及有机溶剂中使用。在由极性及非极性溶剂组成的混合溶剂中常起到反相色谱的作用。由SephadexG-25经羟丙基化处理后得到的产物。SephadexG仅具有亲水性，而SephadexLH-20还可在极性有机溶剂中或与水组成的混合溶液中膨胀使用。SephadexLH-20在不同溶剂中的膨胀系数不同。34分离纯化法第一章总论第三节提取分离方法葡聚糖凝胶（Sep第一章总论第三节提取分离方法35第一章总论第三节提取分离方法35分离纯化法根据物质解离程度不同的分离法离子交换法：强酸：-SO3H强碱：-N+(CH3)3Cl-弱酸：-CO2H弱碱：-NH2(NH,N)第一章总论第三节提取分离方法36分离纯化法第一章总论第三节提取分离方法36液-液萃取法：分配系数：K=C上/C下分离因子：β=KA/KB（KA>KB），表示分离难易一般β>100，简单萃取β<50，CCD法（后述）β=1，无法分离37液-液萃取法：37pH与存在状态对于酸、碱及两性化合物，pH改变可使存在状态改变，即控制溶液的pH值，即可控制存在状态。AHA-+H+pKa=-log([A-][H+]/[AH])=-log[H+]-log([A-]/[AH])=pH-log([A-]/[AH])log([A-]/[AH])=pH-pKa>2即，认为完全解离。38pH与存在状态38CCD法（Countercurrentdistribution，逆流分溶法）：是一种多次连续的液-液萃取分离过程。39CCD法（CountercurrentdistributiDCCC(液滴逆流色谱)和HSCCC(高速逆流色谱法)是在逆流分溶法基础上创建的色谱装置，可使流动相呈液滴形式在固定相间交换，分离效果好。多用于分离皂苷、蛋白质、糖类等。40DCCC(液滴逆流色谱)和HSCCC(高速逆流色谱法)⑷液-液分配柱色谱：将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上，作为固定相，填充于色谱柱中，用流动相洗柱。41⑷液-液分配柱色谱：41一、纯度鉴定1）物理常数：mp，[α]D2）TLC（PC）：三种展开系统均为单一斑点。3）GC，HPLC第一章总论第四节结构研究法42一、纯度鉴定第一章总论第四节结构研究法42二、化合物类型：文献调研：同种、同属及相近属植物的成分鉴别反应：色谱行为：酸碱性、溶解性等三、化合物结构：光谱方法：UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS化学沟通：化学降解、衍生物制备、人工合成立体结构：CD、ORD、2D-NMR、X-射线衍射第一章总论第四节结构研究法43二、化合物类型：第一章总论第四节结构研究法43四、光谱法简介：(一)1H-NMR：提供信息：①化学位移；②积分曲线（氢个数）；③偶合常数J第一章总论第四节结构研究法44四、光谱法简介：第一章总论第四节结构研究法44化学位移δ

0~12ppm以TMS为基准偶合常数J(∆δ×核磁共振仪的频率)同碳偶合J=16Hz左右邻位偶合J=6~8Hz远程偶合J=1~3Hz积分面积峰形s单峰d双峰t三重峰q四重峰m多重峰第一章总论第四节结构研究法45化学位移δ0~12ppm偶合常数J积分面积峰形第一章(二)13C-NMR：噪音去偶谱：又叫全氢去偶谱（COM）或宽带去偶谱（BBD）：所有碳信号作为单峰出现第一章总论第四节结构研究法46(二)13C-NMR：第一章总论第四节结构研究法46选择氢去偶谱（SPD）：选择性照射特定氢核，分别消除相关碳信号，使峰简化，增高。第一章总论第四节结构研究法47选择氢去偶谱（SPD）：选择性照射特定氢核，分别消除相关碳信无畸变极化转移技术（DEPT谱）：不同类型13C信号在谱图上呈单峰形式分别朝上或朝下伸出，易识别。第一章总论第四节结构研究法48无畸变极化转移技术（DEPT谱）：不同类型13C信号在谱图上2D-NMR：COSY、HSQC、HMBC、NOESY

COSY:correlatedspectroscopyHSQC:heteronuclearmultiple-quantumcoherenceHMBC:heteronuclearmultiple-bondcorrelationNOESY:nuclearoverhauserspectroscopy第一章总论第四节结构研究法492D-NMR：COSY、HSQC、HMBC、NOESYC对角峰相关峰第一章总论第四节结构研究法50对角峰相关峰第一章总论第四节结构研究法50（四）旋光光谱(Opticalrotatorydispersion,ORD)旋光谱的分类：1、平坦曲线：正性：短波高长波低负性：短波低长波高具有光学活性的物质溶液，可使偏振光发生旋转，称为旋光。用不同波长的偏振光照射光学活性化合物，用波长对比旋光度作图，即得旋光光谱。第一章总论第四节结构研究法51（四）旋光光谱(Opticalrotatorydispe[α]+197.2º(c0.13,CHCl3)

“D”代表钠光波长，钠光波长589nm相当于太阳光谱中的D线。有些旋光仪除了可以使用钠光的589nm的波长外，还可以使用汞灯的4个波长，分别是578nm,546nm,436nm和365nm。第一章总论第四节结构研究法52[α]+197.2º(c0.13,CHCl3)第一2、单纯Cotton曲线：负Cotton曲线：峰在短波，谷在长波正Cotton曲线：峰在长波，谷在短波532、单纯Cotton曲线：负Cotton曲线：正Cotton3、复合Cotton曲线：多峰多谷543、复合Cotton曲线：多峰多谷54旋光谱的应用确定构型确定构象55旋光谱的应用确定构象55一、选择题(选择一个确切的答案)1、高