天然药化总论.ppt

天然药物化学是天然药物化学是药学类的一门专业课药学类的一门专业课，通过通过该课程该课程的的教学，教学，同学们能够同学们能够掌握天然药物中的主要类型成分的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、分离，精制及结构鉴定的结构特征、理化性质、提取、分离，精制及结构鉴定的基本理论和技能。基本理论和技能。能够能够了解天然药物化学成分结构测定了解天然药物化学成分结构测定的一般原则和方法，以及寻找的一般原则和方法，以及寻找研究天然药物的研究天然药物的有效成分有效成分的途径，为开发研究新药奠定基础。的途径，为开发研究新药奠定基础。教材及参考书教材及参考书 第一节、绪论第一节、绪论 第二节、生物合成第二节、生物合成 第三节、提取分离的方法第三节、提取分离的方法 第四节、结构研究方法第四节、结构研究方法 第一章第一章 总论总论 1、掌握天然药物化学的含义、研究对象、性质与任务；、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分离的一般原理及常用方法；、掌握天然药物有效成分提取分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；、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；、熟悉不同的生物合成途径；5、了解天然药物化学的发展历史、研究成就及发展趋势；、了解天然药物化学的发展历史、研究成就及发展趋势；6、了解天然药物化学与药学相关学科的关系。、了解天然药物化学与药学相关学科的关系。教学要求教学要求 天然药物化学的研究内容天然药物化学的研究内容 天然药物化学的简要发展历程天然药物化学的简要发展历程 天然药物化学天然药物化学学习重点学习重点 第一节第一节 绪绪 论论 一、一、天然药物化学的研究内容天然药物化学的研究内容 定义：定义：天然药物化学是天然药物化学是药物化学药物化学的一个分支学科。是应用现代科的一个分支学科。是应用现代科学理论和方法研究学理论和方法研究天然药物天然药物（包括动物、植物、海洋生物（包括动物、植物、海洋生物、微生物代谢产物等）中、微生物代谢产物等）中化学成分化学成分的一门学科。的一门学科。第一节第一节 绪绪 论论 天然药物中化学成分天然药物中化学成分 结构特点结构特点 理化性质理化性质 提取分离提取分离 结构测定结构测定 生物合成生物合成 研究内容：研究内容：（1 1）植物药物）植物药物 （2 2）动物药物）动物药物 （3 3）矿物药物）矿物药物 （4 4）海洋生物）海洋生物 （5 5）微生物及内源性生物活性物质）微生物及内源性生物活性物质 2.天然药物的来源天然药物的来源 第一节第一节 绪论绪论 有关一些概念：有关一些概念：中草药成分化学中草药成分化学 天然有机化学天然有机化学 天然产物化学天然产物化学 植物化学植物化学 化学成分化学成分 有效成分有效成分 生物活性成分生物活性成分 有效部位有效部位 化学成分化学成分：天然药物中含有的各种化学物质。如生物：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。碱、黄酮类化合物、皂苷、挥发油等。如中药如中药麻黄麻黄中含有左旋麻黄素等多种生物碱以及挥发油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；、淀粉、树脂、叶绿素、纤维素、草酸钙等化学成分；中药中药甘草甘草中则含有甘草酸等多种皂苷以及黄酮类、淀粉中则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。、纤维素、草酸钙等化学成分。有效成分有效成分：即药材中代表其：即药材中代表其功效功效的化学成分。的化学成分。如左旋麻黄素如左旋麻黄素(l-ephedrine)具有平喘、解痉作用，甘具有平喘、解痉作用，甘草酸草酸(glycyrrhizin)具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃疡的具有抗炎、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。作用，分别被认为是麻黄及甘草中的代表性有效成分。生理活性成分生理活性成分：即经过不同程度药效试验或生物活性：即经过不同程度药效试验或生物活性试验，包括试验，包括体外体外（in vitro）及）及体内体内（in vivo）试验）试验，证明对机体具有一定生理活性的成分。，证明对机体具有一定生理活性的成分。有效部位：有效部位：指指一味中药一味中药或或复方中药复方中药提取物中的提取物中的一类一类或或几几类类化学成分被认为是有效成分时，该化学成分被认为是有效成分时，该一类或几类化学成分一类或几类化学成分的混合体被认为是的混合体被认为是有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总有效部位，如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。黄酮等。二、天然药物化学的发展简史二、天然药物化学的发展简史 （1）天然药物化学的建立与形成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”国外国外 17691769年年 酒石酸酒石酸 17751775年年 苯甲酸苯甲酸 17781778年年 乳酸乳酸 17851785年年 苹果酸苹果酸 17861786年年 没食子酸没食子酸 中国古代中国古代 15751575年年 没食子酸没食子酸 17111711年年 樟脑樟脑 医学医学 入门入门 集验方集验方 舍勒舍勒 1803 1806 吗啡吗啡(鸦片鸦片)德罗逊德罗逊 (Derosen)斯托勒斯托勒 (Sertrner)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 morphine MorphineMorphine为第一个从天然界分离的生物活性成分，生物碱的为第一个从天然界分离的生物活性成分，生物碱的研究是天然药物化学发展的开端研究是天然药物化学发展的开端 。NOCH3HOOH1）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究 二十世纪二十世纪 三十年代：磺胺药三十年代：磺胺药(1935)、维生素问世、维生素问世 四十年代：盘尼西林的使用四十年代：盘尼西林的使用 五十年代：形成了新药上市的黄金时代五十年代：形成了新药上市的黄金时代 2）药害震惊全球药害震惊全球 HOOONCNCOThalidomide 西德西德19561956年出售镇静药年出售镇静药“反应反应 停停”肽胺哌啶酮肽胺哌啶酮到到19621962年就年就 引起数千例畸胎。引起数千例畸胎。(2)天然药物化学的兴衰天然药物化学的兴衰 利血平利血平 (Reserpine)（3 3）大规模寻找天然活性物质）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大量特殊生物活性天然物质的发现 NNOCOHCH3OHCH3OCOHHOCH3OCH3OCH3OCH31 1、微量物质、微量物质 2 2、水溶性物质、水溶性物质 3 3、不稳定物质、不稳定物质 4 4、海洋生理活性物质、海洋生理活性物质 5 5、生物体内源性生理活性物质、生物体内源性生理活性物质 天然药物化学的发展趋势天然药物化学的发展趋势 morphinemorphine从从18031803年分离到年分离到19521952年合成计年合成计150150年年,Reserpine,Reserpine只花了只花了4 4年年 NOCH3HOOHmorphine 提取分离提取分离:1803-1806 提出结构提出结构:1925 合成证实合成证实:1952 结构鉴定技术的进步推动了学科的飞速发展结构鉴定技术的进步推动了学科的飞速发展 NNOCOHCH3OHCH3OCOHHOCH3OCH3OCH3OCH3发发 现现 确确 定定 结结 构构 人工合成证实人工合成证实 Reserpine 1952-1956 沙海葵毒素（沙海葵毒素（C129H223N3O54）三、天然药物化学与新药发现三、天然药物化学与新药发现 第一节第一节 绪论绪论 青蒿青蒿 青蒿素的化学结构青蒿素的化学结构 立体结构立体结构 OOOO OCH3OOO OCH3OHOOO OCH3OROOOOCH3OOO OCH3OCOOROOO OCH3OCORCro3+pyNaBH4青 蒿素（1）还原青 蒿素（3）烷 化烷化还原青 蒿素（4）比（1）强 1倍比1强 14倍H/Pd-cClCOOR酰化氢 化青 蒿素（2）抗疟活性 消失烷氧 甲 酰化还原青 蒿素（6）比1强 28倍酰化还原青 蒿素（5）比 1强 31倍世界卫生组织统计数据显示，目前世界植物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，目前世界植物药市场年销售额超过 160 160 亿。亿。日本的汉方药：日本的汉方药：8080 韩国的韩药：韩国的韩药：1515 中国中草药：中国中草药：3 3-5 5 第二节第二节 天然化合物的生物合成天然化合物的生物合成 一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢 二、生物合成的基本构建单元二、生物合成的基本构建单元 三、生物合成途径三、生物合成途径 四、生物合成的意义四、生物合成的意义 这些是这些是植物生存不可缺少的物质植物生存不可缺少的物质，该过程存在于所，该过程存在于所有的绿色植物中，称为一次代谢过程，产生的物质称为有的绿色植物中，称为一次代谢过程，产生的物质称为一一次代谢产物。次代谢产物。1、一次代谢：、一次代谢：二氧化碳、水二氧化碳、水 各种代谢各种代谢 糖和氧气糖和氧气 糖、蛋白质、脂质、核酸糖、蛋白质、脂质、核酸 光合作用光合作用 第二节第二节 天然化合物的生物合成天然化合物的生物合成 一、一次代谢及二次代谢：一、一次代谢及二次代谢：植物体内的物质代谢与生物合成程植物体内的物质代谢与生物合成程 三羧酸循环三羧酸循环 （TCATCA）丁酮二酸丁酮二酸 -酮戊二酸酮戊二酸 丁二酸丁二酸 鞣酸类鞣酸类 CO2 H2O h h /叶绿素叶绿素 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 甲戊二羟酸甲戊二羟酸 丙酮酸丙酮酸 丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A A 赤藻糖赤藻糖4 4-磷酸磷酸 葡萄糖代谢葡萄糖代谢 莽草酸莽草酸 苯丙素类苯丙素类 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶 脂肪酸类脂肪酸类 萜萜 类类 甾甾 醇醇 胡萝卜素类胡萝卜素类 生物碱类生物碱类 肽肽 类类 含氮化合物含氮化合物 香豆素、木香豆素、木 脂（质）素脂（质）素 黄酮类黄酮类 -氨基乙酰丙酸氨基乙酰丙酸 核苷核苷 核苷酸类核苷酸类 醌醌 类类 胆胆 碱碱 卟啉类卟啉类 前列腺素类前列腺素类 脂肪族及芳香脂肪族及芳香族聚酮类族聚酮类 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 这些物质对植物生命活动不起主要作用，该过程不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、萜类等化合物称为称为二次代谢产物二次代谢产物。2、二次代谢：、二次代谢：一次代谢产物一次代谢产物 特定条件特定条件 生物碱、萜类生物碱、萜类 黄酮、蒽醌等黄酮、蒽醌等 第二节第二节 生物合成生物合成 二、生物合成的基本构建单元二、生物合成的基本构建单元 1 1、C C1 1单元：多来源于单元：多来源于L L-蛋氨酸的蛋氨酸的S S-甲基（如甲基）甲基（如甲基）2 2、C C2 2单元：多为乙酰辅酶单元：多为乙酰辅酶A A的两碳单位（如脂肪酸、酚类的两碳单位（如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类）、苯醌等聚酮类）3 3、C C5 5单元：来源于甲戊二羟酸或去氧木酮磷酸酯代谢产单元：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）物（如萜类、甾类）4 4、C C6 6C C3 3单元：多由单元：多由L L-苯丙氨酸和苯丙氨酸和L L-酪氨酸转化酪氨酸转化 5 5、C C6 6C C2 2N N单元：前体为单元：前体为L L-苯丙氨酸和苯丙氨酸和L