药学导论天然药物化学 (2)幻灯片.ppt

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1、药学导论天然药物化学第1页，共69页，编辑于2022年，星期二 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)第2页，共69页，编辑于2022年，星期二 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：“天然药物化学天然药物化学”是应用现代科学理论是应用现代科学理论与方法研究与方法研究天然药物天然药物中的中的化学成分化学成分的学科的学科

2、.2 2、性质：、性质：“天然药物化学天然药物化学”是从分子水平研究天然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的一门综合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。性学科。第3页，共69页，编辑于2022年，星期二“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“药物化学药物化学”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的是药学类专业规定设置的一们主要专业课程一们主要专业课程.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 植物举例植物举例第4页，共69页，编辑于2022年，星期二

3、人人 参参第5页，共69页，编辑于2022年，星期二大大 枣枣第6页，共69页，编辑于2022年，星期二枸枸 杞杞第7页，共69页，编辑于2022年，星期二灵灵 芝芝第8页，共69页，编辑于2022年，星期二（1 1）中药：中医理论指导下的用药）中药：中医理论指导下的用药 明代本草纲目明代本草纲目18921892种种 清代赵学敏本草纲目拾遗清代赵学敏本草纲目拾遗10211021种种 1994 1994年我国已确认年我国已确认1280712807种种当当 归归第9页，共69页，编辑于2022年，星期二黄黄 芪芪第10页，共69页，编辑于2022年，星期二第11页，共69页，编辑于2022年，星期

4、二（2 2）草药草药：民间用药中疗效较好者（无统计）：民间用药中疗效较好者（无统计）第12页，共69页，编辑于2022年，星期二2 2、来源于动物的药物：如地龙（蚯蚓）、牛黄、来源于动物的药物：如地龙（蚯蚓）、牛黄、熊胆、蟾酥、阿胶等。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第13页，共69页，编辑于2022年，星期二 熊胆熊胆:为熊科动物黑熊或棕熊的胆囊为熊科动物黑熊或棕熊的胆囊 第14页，共69页，编辑于2022年，星期二 蟾酥蟾酥:中华大蟾蜍的干燥分泌物中华大蟾蜍的干燥分泌物 第15页，共69页，编辑于2022年，星期二 阿胶阿胶:驴皮经煎煮

5、浓缩制成的固体胶驴皮经煎煮浓缩制成的固体胶.第16页，共69页，编辑于2022年，星期二3 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）第17页，共69页，编辑于2022年，星期二 芒硝芒硝:Na:Na2 2SOSO4 4.10H.10H2 2O O(泻热通便泻热通便)第18页，共69页，编辑于2022年，星期二 炉甘石炉甘石:ZnCO:ZnCO3 3+ZnO(+ZnO(含量大于含量大于40%),40%),（解毒、收湿与止痒）（解毒、收湿与止痒）第19页，共69页，编辑于2022年，星期二 朱砂朱砂:HgS:Hg

6、S(安神解毒安神解毒)第20页，共69页，编辑于2022年，星期二4 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:含碳酸钙的矿物珠粒含碳酸钙的矿物珠粒 第21页，共69页，编辑于2022年，星期二 海马海马:头部像马，尾巴像猴，眼睛像变色龙，头部像马，尾巴像猴，眼睛像变色龙，还有一条鼻子，身体像有棱有角的木雕还有一条鼻子，身体像有棱有角的木雕 （强身健体、补肾壮阳、舒筋活络等（强身健体、补肾壮阳、舒筋活络等）第22页，共69页，编辑于2022年，星期二 紫菜紫菜:海中互生藻类的统称海中互生藻类的统称 第23页，共69页，编辑于2022年，星期二三、天然药物化学的任务三、天然药物化

7、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有效成有效成分分。例如：中药麻黄草具有平喘、解茎作用的有效例如：中药麻黄草具有平喘、解茎作用的有效成分是左旋麻黄素。成分是左旋麻黄素。又如：甘草根具有抗炎、抗过敏、治疗胃溃又如：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。疡等作用的有效成分是甘草酸。第24页，共69页，编辑于2022年，星期二2 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位与主要活性部位与活性成分活性成分 目的在于控制质量、开发二类中药乃至一类目的在于控制质量、开发二类中药乃至一类新药新药.例如例如:鸦片鸦

8、片 吗啡吗啡 呱替定呱替定（度冷丁）（度冷丁）第25页，共69页，编辑于2022年，星期二3.3.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鉴定研究天然药物中主要类型化学成分的结构鉴定.5 5探讨天然药物有效成分的生源途径与生物合探讨天然药物有效成分的生源途径与生物合成过程成过程第二节第二节 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第26页，共69页，编辑于2022年，星期二1 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

9、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27页，共69页，编辑于2022年，星期二*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第28页，共69页，编辑于2022年，星期二*现代中药要求：现代中药要求：“三效三效”高效、速效、长效高效、速效、长效 “

10、三小三小”剂量小、副作用小、毒性小剂量小、副作用小、毒性小 “五便五便”服用方便、携带方便、服用方便、携带方便、生产方便、运输方便、贮藏方便。生产方便、运输方便、贮藏方便。第29页，共69页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 天然药物化学的内容天然药物化学的内容一、天然药物中主要的化学成分类型一、天然药物中主要的化学成分类型1 1、脂类：、脂类：（1 1）油脂）油脂（2 2）蜡）蜡（3 3）甾醇类）甾醇类（4 4）磷脂）磷脂 2 2、色素、色素 第30页，共69页，编辑于2022年，星期二3 3、萜类与挥发油、萜类与挥发油4 4、生物碱、生物碱 5 5、苷类、苷类 6 6、鞣质、鞣质7 7

11、、树脂、树脂8 8、糖、糖 9 9、氨基酸、蛋白质和酶、氨基酸、蛋白质和酶 1010、有机酸与无机成分等、有机酸与无机成分等 第31页，共69页，编辑于2022年，星期二 第四节第四节 天然药物化学成分天然药物化学成分 的提取分离方法的提取分离方法（一）常用提取方法（一）常用提取方法 1.1.升华法升华法:利用某些具有升华性质的化合物遇热利用某些具有升华性质的化合物遇热汽化上升，遇冷后又凝固的性质从药材中提取该类汽化上升，遇冷后又凝固的性质从药材中提取该类成分。成分。例如：从茶叶中提取咖啡因、从樟木中提取樟例如：从茶叶中提取咖啡因、从樟木中提取樟脑。脑。第32页，共69页，编辑于2022年，星

12、期二升华装置升华装置第33页，共69页，编辑于2022年，星期二2.2.水蒸汽蒸馏法水蒸汽蒸馏法:利利用用某某些些挥挥发发性性成成分分能能随随水水蒸蒸气气蒸蒸发发的的性性质质，从药材中提取该类化学成分。从药材中提取该类化学成分。第34页，共69页，编辑于2022年，星期二3.3.溶剂法溶剂法:利用天然药物化学成分在特定溶剂中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来的溶解性质，将其从药材中提取出来（多数情况（多数情况下采用溶剂法）下采用溶剂法）（二）溶剂提取法（二）溶剂提取法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

13、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 第35页，共69页，编辑于2022年，星期二3 3、溶剂法分类：、溶剂法分类：（1 1）煎煮法）煎煮法 （2 2）浸渍法（浸泡法）浸渍法（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第36页，共69页，编辑于2022年，星期二第37页，共69页，编辑于2022年，星期二第38页，共69页，编辑于2022年，星期二第39页，

14、共69页，编辑于2022年，星期二（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、两相溶剂萃取法、两相溶剂萃取法 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、透析法、透析法第40页，共69页，编辑于2022年，星期二 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）纸色谱第41

15、页，共69页，编辑于2022年，星期二柱色谱柱色谱第42页，共69页，编辑于2022年，星期二薄层色谱薄层色谱(TLC)(TLC)第43页，共69页，编辑于2022年，星期二纸色谱纸色谱第44页，共69页，编辑于2022年，星期二 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）凝胶过滤色谱 葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶 Sephadex G Sephadex G 羟丙基葡聚糖凝胶羟丙基葡聚糖凝胶 Sephadex LH-20 Sephadex LH

16、-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45页，共69页，编辑于2022年，星期二第46页，共69页，编辑于2022年，星期二 第五节第五节 天然药物化学结构鉴定法天然药物化学结构鉴定法一、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、敏锐的纯化合物有明确、敏锐的熔点，且熔距窄（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示一个斑点 需要使用三种不同展开系统需要使用三种不同展开系统 （4 4）HPLCHPLC

17、检识检识(为一个对称峰形为一个对称峰形)第47页，共69页，编辑于2022年，星期二 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。第48页，共69页，编辑于2022年，星期二2 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-X-射线结晶衍射法等。射

18、线结晶衍射法等。第49页，共69页，编辑于2022年，星期二三、红外光谱（三、红外光谱（IRIR）1 1、4000 4000 1500cm 1500cm-1-1为特征频率区为特征频率区 2 2、1500 1500 600cm 600cm-1-1为指纹区为指纹区 四、紫外四、紫外-可见吸收光谱（可见吸收光谱（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.第50页，共69页，编辑于2022年，星期二间硝基苯酚的红外光谱图间硝基苯酚的红外光谱图第

19、51页，共69页，编辑于2022年，星期二五、质谱五、质谱(MS)(MS)1 1、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2 2、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 同位素离子峰同位素离子峰 六、核磁共振谱（六、核磁共振谱（NMRNMR）1 1、氢核磁共振谱（、氢核磁共振谱（1 1H NMRH NMR）第52页，共69页，编辑于2022年，星期二季戊四醇的质谱图季戊四醇的质谱图 第53页，共69页，编辑于2022年，星期二苯胺的核磁共振谱图（苯胺的核磁共振谱图（1 1HNMRHNMR）第54

20、页，共69页，编辑于2022年，星期二（1 1）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（2 2）1 1HNMR HNMR 通过化学位移、谱线的积分面积通过化学位移、谱线的积分面积以及裂分情况提供化合物分子中以及裂分情况提供化合物分子中1 1H H的类型、的类型、1 1H H的数目及相邻原子或原子团的信息。的数目及相邻原子或原子团的信息。（3 3）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，其与原点之间的相对距离称为存在差异，其与原点之间的相对距离称

21、为值值第55页，共69页，编辑于2022年，星期二（4 4）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（5 5）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 2 2、1313C-NMRC-NMR谱简介谱简介(1)(1)1313C-NMRC-NMR谱比谱比1 1HNMRHNMR谱作用更大。谱作用更大。(2)(2)1313C-NMRC-NMR谱图中没有积分曲线谱图中没有积分曲线第56页，共69页，编辑于2022年，星期二间

22、硝基苯酚的间硝基苯酚的1313CNMRCNMR谱图谱图第57页，共69页，编辑于2022年，星期二(3)(3)1313C-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)1313C-NMRC-NMR谱常指谱常指噪声去偶谱噪声去偶谱与与选择氢核去偶谱选择氢核去偶谱3.3.二维核磁共振二维核磁共振(2D-NMR)(2D-NMR)第58页，共69页，编辑于2022年，星期二 第六节第六节 天然药物化学的发展史天然药物化学的发展史 1 1、国际发展史、国际发展史(1)(1)生物碱的

23、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 1775 1775年年 安息香安息香 苯甲酸苯甲酸 1778 1778年年 酸乳酸乳 乳酸乳酸 1785 1785年年 苹果苹果 苹果酸苹果酸第59页，共69页，编辑于2022年，星期二 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 1

24、828 1828 尼古丁尼古丁 1831 1831 阿托品阿托品 1833 1833 乌头碱乌头碱 第60页，共69页，编辑于2022年，星期二(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)1930 1930年代年代 磺胺药磺胺药 、维生素问世、维生素问世 1940 1940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 第61页，共69页，编辑于

25、2022年，星期二（1 1）古代）古代（医药化学源于中国）1575 1575年年 五倍子五倍子 没食子酸没食子酸 1711 1711年年 樟树樟树 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(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、国内发展史第62页，共69页，编辑于2022年，星期二（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

26、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 包公藤甲素包公藤甲素 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 棉酚棉酚第63页，共69页，编辑于2022年，星期二3 3、天然药物化学研究的发展趋势、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

27、例如例如:生物碱生物碱 1952 1952年以前年以前 总共总共950950种种 1952 195219621962年年 1100 1100种种 1962 196219721972年年 3443 3443种种 迄今迄今 10000 10000多种。多种。第64页，共69页，编辑于2022年，星期二（3 3）研究工作进入微量与超微量水平）研究工作进入微量与超微量水平 例如：从例如：从5050万只蚕蛾中得到万只蚕蛾中得到12mg12mg有效成分蚕有效成分蚕蛾醇蛾醇.第65页，共69页，编辑于2022年，星期二 又如又如:从从500kg500kg蚕蛹中才分离出蚕蛹中才分离出25mg25mg结晶的蜕皮

28、激结晶的蜕皮激素素(1954).(1954).第66页，共69页，编辑于2022年，星期二 （4 4）结构鉴定水平空前提高）结构鉴定水平空前提高 例例1 1：分子量在：分子量在10001000以下者，只需以下者，只需NMRNMR即可决定其结即可决定其结构。构。蜕蜕皮皮激激素素第67页，共69页，编辑于2022年，星期二例例2 2：每边边长不少于：每边边长不少于0.1mm0.1mm的单晶，单用的单晶，单用X-X-射线单射线单晶衍射技术晶衍射技术可确定分子立体结构可确定分子立体结构 例例3 3：沙海葵毒素，平均分子量达：沙海葵毒素，平均分子量达26802680，分子式，分子式为为C C129129H H223223N N3 3O O5454，其中有，其中有6464个个C*C*1974 1974年年 提得纯品提得纯品 1981 1981年年 发表平面结构发表平面结构 (5)(5)天然药物的合成研究蓬勃发展天然药物的合成研究蓬勃发展例如：植物抗癌药物例如：植物抗癌药物紫杉醇紫杉醇的全合成的全合成.第68页，共69页，编辑于2022年，星期二第69页，共69页，编辑于2022年，星期二