天然药化总论.pptx

天然药物化学,第一页，共一百五十七页。,天然药物化学是药学类的一门专业课，通过该课程的教学，同学们能够掌握天然药物中的主要类型成分的结构特征、理化性质、提取、别离，精制及结构鉴定的根本理论和技能。能够了解天然药物化学成分结构测定的一般原那么和方法，以及寻找研究天然药物的有效成分的途径，为开发研究新药奠定根底。,第二页，共一百五十七页。,教材及参考书,第三页，共一百五十七页。,第四页，共一百五十七页。,第五页，共一百五十七页。,第六页，共一百五十七页。,第七页，共一百五十七页。,第一节、绪论,第二节、生物合成,第三节、提取别离的方法,第四节、结构研究方法,第一章 总论,第八页，共一百五十七页。,1、掌握天然药物化学的含义、研究对象、性质与任务；2、掌握天然药物有效成分提取别离的一般原理及常用方法；3、掌握天然化合物结构研究的一般步骤和常用方法；4、熟悉不同的生物合成途径；5、了解天然药物化学的开展历史、研究成就及开展趋势；6、了解天然药物化学与药学相关学科的关系。,教学要求,第九页，共一百五十七页。,天然药物化学的研究内容天然药物化学的简要开展历程?天然药物化学?学习重点,第一节 绪 论,第十页，共一百五十七页。,一、天然药物化学的研究内容,定义：天然药物化学是药物化学的一个分支学科。是应用现代科学理论和方法研究天然药物包括动物、植物、海洋生物、微生物代谢产物等中化学成分的一门学科。,第一节 绪 论,第十一页，共一百五十七页。,天然药物中化学成分,结构特点,理化性质,提取别离,结构测定,生物合成,研究内容：,第十二页，共一百五十七页。,1植物药物2动物药物3矿物药物4海洋生物5微生物及内源性生物活性物质,2.天然药物的来源,第十三页，共一百五十七页。,第一节 绪论,有关一些概念：中草药成分化学 天然有机化学天然产物化学 植物化学化学成分 有效成分生物活性成分 有效部位,第十四页，共一百五十七页。,第十五页，共一百五十七页。,化学成分：天然药物中含有的各种化学物质。如生物碱、黄酮类化合物、皂苷、挥发油等。如中药麻黄中含有左旋麻黄素等多种生物碱以及挥发油、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素、草酸钙等化学成分；中药甘草中那么含有甘草酸等多种皂苷以及黄酮类、淀粉、纤维素、草酸钙等化学成分。,第十六页，共一百五十七页。,有效成分：即药材中代表其成效的化学成分。如左旋麻黄素(l-ephedrine)具有平喘、解痉作用，甘草酸(glycyrrhizin)具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的作用，分别被认为是麻黄及甘草中的代表性有效成分。,第十七页，共一百五十七页。,生理活性成分：即经过不同程度药效试验或生物活性试验，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。,第十八页，共一百五十七页。,有效部位：指一味中药或复方中药提取物中的一类或几类化学成分被认为是有效成分时，该一类或几类化学成分的混合体被认为是有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。,第十九页，共一百五十七页。,二、天然药物化学的开展简史,第二十页，共一百五十七页。,1 天然药物化学的建立与形成“植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成,国外,1769年 酒石酸1775年 苯甲酸1778年 乳酸年 苹果酸年 没食子酸,中国古代,1575年 没食子酸1711年 樟脑,?医学入门?,?集验方?,舍勒,第二十一页，共一百五十七页。,1803 1806吗啡(鸦片),德罗逊(Derosen)斯托勒(Sertrner),1818 士的宁碱1820 咖啡因1820 喹宁1828 尼古丁1831 阿托品1833 乌头碱,morphine,Morphine为第一个从天然界别离的生物活性成分，生物碱的研究是天然药物化学开展的开端。,第二十二页，共一百五十七页。,1合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究 二十世纪 三十年代：磺胺药(1935)、维生素问世 四十年代：盘尼西林的使用 五十年代：形成了新药上市的黄金时代 2药害震惊全球,Thalidomide,西德1956年出售镇静药“反响停肽胺哌啶酮到1962年就引起数千例畸胎。,(2)天然药物化学的兴衰,第二十三页，共一百五十七页。,利血平(Reserpine),3大规模寻找天然活性物质大量特殊生物活性天然物质的发现,第二十四页，共一百五十七页。,1、微量物质2、水溶性物质3、不稳定物质4、海洋生理活性物质5、生物体内源性生理活性物质,天然药物化学的开展趋势,第二十五页，共一百五十七页。,morphine从1803年别离到1952年合成计150年,Reserpine只花了4年,morphine,提取别离:1803-1806提出结构:1925合成证实:1952,结构鉴定技术的进步推动了学科的飞速开展,第二十六页，共一百五十七页。,发 现确 定 结 构人工合成证实,Reserpine,1952-1956,第二十七页，共一百五十七页。,沙海葵毒素C129H223N3O54,第二十八页，共一百五十七页。,三、天然药物化学与新药发现,第一节 绪论,青蒿 青蒿素的化学结构 立体结构,第二十九页，共一百五十七页。,第三十页，共一百五十七页。,世界卫生组织统计数据显示，目前世界植物药市场年销售额超过世界卫生组织统计数据显示，目前世界植物药市场年销售额超过 160 亿。,日本的汉方药：80韩国的韩药：15中国中草药：3-5,第三十一页，共一百五十七页。,第二节 天然化合物的生物合成,一、一次代谢及二次代谢二、生物合成的根本构建单元三、生物合成途径 四、生物合成的意义,第三十二页，共一百五十七页。,这些是植物生存不可缺少的物质，该过程存在于所有的绿色植物中，称为一次代谢过程，产生的物质称为一次代谢产物。,1、一次代谢：,第二节 天然化合物的生物合成,一、一次代谢及二次代谢：,第三十三页，共一百五十七页。,植物体内的物质代谢与生物合成程,三羧酸循环TCA丁酮二酸-酮戊二酸丁二酸,鞣酸类,CO2 H2O,h/叶绿素,磷酸烯醇式丙酮酸,甲戊二羟酸,丙酮酸,丙二酸单酰辅酶A,赤藻糖4-磷酸,葡萄糖代谢,莽草酸,苯丙素类,芳香族氨基酸,脂肪族氨基酸,嘌呤、嘧啶,脂肪酸类,萜 类,甾 醇,胡萝卜素类,生物碱类,肽 类,含氮化合物,香豆素、木脂质素,黄酮类,-氨基乙酰丙酸,核苷,核苷酸类,醌 类,胆 碱,卟啉类,前列腺素类,脂肪族及芳香族聚酮类,乙酰辅酶A,第三十四页，共一百五十七页。,这些物质对植物生命活动不起主要作用，该过程不是存在所有的绿色植物中，产生的生物碱、萜类等化合物称为二次代谢产物。,2、二次代谢：,生物碱、萜类,黄酮、蒽醌等,第二节 生物合成,第三十五页，共一百五十七页。,二、生物合成的根本构建单元,1、C1单元：多来源于L-蛋氨酸的S-甲基如甲基2、C2单元：多为乙酰辅酶A的两碳单位如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类3、C5单元：来源于甲戊二羟酸或去氧木酮磷酸酯代谢产物如萜类、甾类,第三十六页，共一百五十七页。,4、C6C3单元：多由L-苯丙氨酸和L-酪氨酸转化5、C6C2N单元：前体为L-苯丙氨酸和L-酪氨酸6、吲哚C2N单元：L-色氨酸中吲哚环7、C4N单元：来源L-鸟氨酸8、C5N单位：,二、生物合成的根本结构单元,第三十七页，共一百五十七页。,一醋酸丙二酸途径AA-MA途径 1.脂肪酸类2.聚酮类3.酚及芳聚酮类,三、生物合成途径,第三十八页，共一百五十七页。,二甲戊二羟酸途径和脱氧木酮磷酸酯途径1.甲戊二羟酸途径(MVA途径 合成成分类别：萜类、甾体类2.脱氧木酮糖磷酸酯途径DXP途径,三、生物合成途径,第三十九页，共一百五十七页。,三莽草酸途径1.芳香氨基酸和简单苯甲酸类2.桂皮酸途径苯丙酸、香豆素、木脂素、黄酮3.醌类化合物四氨基酸途径 生物碱类,三、生物合成途径,第四十页，共一百五十七页。,五复合途径,三、生物合成途径,第四十一页，共一百五十七页。,四、生物合成的意义,有利于天然化合物的结构分类；有利于天然化合物的结构推测；指导植物化学分类学；指导仿生合成；指导组织培养生物活性物质；定向寻找生物活性成分；生物调控，提高活性成分的含量。,第四十二页，共一百五十七页。,一、天然药物有效成分的提取 二、天然药物化学成分的别离与精制,第三节 提取别离方法,第四十三页，共一百五十七页。,一、天然药物有效成分的提取,提取方法：溶剂提取法 水蒸气蒸馏法 升华法,第四十四页，共一百五十七页。,一、溶剂提取法：1.溶剂提取法原理：渗透，溶出，扩散平衡影响提取效率:原料的粉碎度、提取时间、提取温度、设备条件等因素,一、天然药物有效成分的提取,第四十五页，共一百五十七页。,2.溶剂的选择：,1.水：,2.亲水性有机溶剂甲醇、乙醇、丙酮：,3.亲脂性有机溶剂石油醚、苯、乙醚、氯仿：,一、溶剂提取法,第四十六页，共一百五十七页。,常用的溶剂的极性：石油醚低沸点-高沸点二硫化碳四氯化碳三氯乙烯苯二氯甲烷乙醚三氯甲烷乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇乙腈水吡啶醋酸,一、溶剂提取法,第四十七页，共一百五十七页。,3.溶剂提取方法分类：浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法、超临界流体萃取法、超声波提取技术、微波提取法,一、溶剂提取法,第四十八页，共一百五十七页。,一、溶剂提取法,浸渍法,第四十九页，共一百五十七页。,1、烧瓶 2、渗漉筒,第五十页，共一百五十七页。,一、溶剂提取法,煎煮法,第五十一页，共一百五十七页。,第五十二页，共一百五十七页。,第五十三页，共一百五十七页。,第五十四页，共一百五十七页。,一、溶剂提取法,第五十五页，共一百五十七页。,常压微波回流装置示意图1.微波炉 2.瓶架 3.蒸馏瓶 4.搅拌器 5.铜管6.冷凝管 7.开关 8.控制面板,第五十六页，共一百五十七页。,别离和提纯液态或固态有机物的方法。适用于：具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反响，且难溶或不溶于水的成分的提取。,二、水蒸气蒸馏法,第五十七页，共一百五十七页。,第五十八页，共一百五十七页。,第五十九页，共一百五十七页。,固体物质如樟脑等受热在低于其熔点的温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体称之为升华。,三、升华法,第六十页，共一百五十七页。,二、天然药物有效成分的别离与精制,一根据物质溶解度的差异进行别离二根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离三根据物质的吸附性差异进行别离四根据物质分子大小的差异进行别离五根据物质离解程度不同进行别离,第六十一页，共一百五十七页。,(一)根据物质溶解度差异进行别离,1.改变温度：结晶与重结晶。2.改变混合溶剂极性：水/醇法：水提液+醇数倍：可沉淀多糖、蛋白性物 质杂质。醇/水法：醇提液+水数倍：可除去叶绿素、油脂等 杂质。,第六十二页，共一百五十七页。,3.改变pH值：碱提酸沉碱/酸法：如提取黄酮、蒽醌类酚酸性成分 酸提碱沉酸/碱法：如生物碱类在用酸性水从药材中提出后，加碱调至碱性即可从水中沉淀析出。4.沉淀试剂：pb2+、Ca2+等金属离子可与酸、碱性化合物生成不溶于水的沉淀而析出。,(一)根据物质溶解度差异进行别离,第六十三页，共一百五十七页。,常见的方法有：简单的液液萃取法、纸色谱、逆流分溶法CCD)、液滴逆流色谱DCCC)、高速逆流色谱HSCCC)、气液分配色谱GC或GLC)、液液分配色谱LLC或LC),(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离,第六十四页，共一百五十七页。,1.液-液萃取与分配系数K、别离难易及别离因子值原理：利用两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同到达别离分配系数K值,K=CU/CL,(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离,第六十五页，共一百五十七页。,b=KA/KB,100，一次萃取就可实现根本别离100 10，需萃取1012次2，需萃取100次以上1，无法实现别离,(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行别离,第六十六页，共一百五十七页。,2.分配比与pH,溶剂系统pH的变化影响酸性、碱性、及两性有机化合物的存在状态游离型或离解型，