天然药物化学
天然药物化学的定义
天然药物化学的定义天然药物化学是研究天然产物的化学结构、化学特性和生物学活性，以及这些产物在药物发现和开发中的应用的分支学科。
天然药物化学包括从天然资源中分离、纯化和鉴定生物活性化合物的技术和方法，以及用于合成类似分子的有机合成和机制研究。
随着对复杂药物发现和开发的需求不断增加、分析技术不断提高，天然药物化学在药物研究和开发中的地位越来越重要。
天然药物化学研究的目的是了解天然产物的化学结构、生物学活性和药理学特征，为发现新的天然产物药物和开发药物带来启示。
天然药物化学家通过从各种生物体中分离和纯化有生物活性的天然物质，如植物、微生物和动物，来收集有关它们的化学信息。
然后，天然药物化学家将这些物质的结构鉴定和解决分子的化学结构、化学特性和背景知识，以便了解其在药物发现和开发中的应用。
这种专业的知识使它们能够优化这些化合物，以增加它们的效力或减少它们的毒副作用，并改善它们的化学稳定性和制剂属性。
天然药物化学在天然产物的化学分析方面极为重要。
这种类型的化学分析使用多种技术和方法来分离、提纯和鉴定天然产物。
例如，对于复杂的混合物，天然药物化学家可以使用高效液相色谱（HPLC）或气相色谱（GC）等技术来提取单个分离物。
然后，他们可能会使用核磁共振（NMR）或质谱（MS）等技术来获取有关该分子的化学和结构信息，并开发分子的结构-活性关系。
天然药物化学的主要目标是从复杂的混合物中分离出一种或多种有生物活性的化合物，并了解它们的药理学属性。
另一个研究天然药物化学的领域是通过有机合成复制自然产物结构来创建新的天然产物类似物。
这种方法被称为半合成法。
利用这种方法，天然药物化学家可以调整原来的天然产物的结构，以优化它们的药理学性质，或创造新的药物。
即使天然药物化合物有助于药物研究和开发，但它们并不总是合适的药物治疗方案。
因此，天然药物化学家使用化学合成技术创造类似分子，以获得更好的药理学性质或更好的制剂性质。
总之，天然药物化学是一个广泛的领域，涵盖了从天然产物中分离、纯化和鉴定生物活性化合物的技术和方法，以及用于合成类似分子的有机合成和机制研究。
天然药物化学ppt课件完整版
天然药物化学的研究热点与难点
01
难点
02
03
04
复杂体系中活性成分的分离与 鉴定
结构新颖性、活性与成药性的 平衡
多靶点、多途径作用机制的解 析
天然药物化学的研究方法与技术创新
方法 基于生物活性的天然产物筛选
结构修饰与合成优化
天然药物化学的研究方法与技术创新
多组学技术在天然药物研究中的应用 技术创新
04
提取分离技术
包括溶剂提取、水蒸气蒸馏、升 华等，用于从天然药物中提取有 效成分。
鉴定反应
如化学显色反应、荧光反应等， 用于天然药物中特定成分的快速 鉴定。
06
天然药物化学的研究进展与趋 势
Chapter
天然药物化学的研究热点与难点
热点 活性成分的发现与结构优化 多组分协同作用与机制研究
天然药物化学的研究热点与难点
色谱法
01
薄层色谱法（TLC）
用于天然药物中成分的分离和鉴定，操作简便、快速。
02
高效液相色谱法（HPLC）
适用于复杂天然药物成分的分离和分析，具有高分辨率和高灵敏度。
03
气相色谱法（GC）
适用于挥发性天然药物成分的分离和分析，如精油、香脂等。
波谱法
红外光谱法（IR）
用于确定天然药物中官能团的结构特征，提供分子振动和转动信 息。
天然药物的应用领域与市场前景
应用领域
治疗疾病、保健养生、化妆品和食品添加剂等。
市场前景
随着人们对自然和健康的关注度不断提高，天然药物市场需求不断增长，具有广阔的市场前景和巨大的经济价值。 同时，天然药物的研究与开发也是医药产业创新发展的重要方向之一。
天然药物化学(0001)
天然药物化学(4分)用于区别甲型和乙型强心苷元的反应是（）C. 3，5-二硝基苯甲酸反应(4分)组成挥发油的芳香族化合物大多属于（）A. 苯丙素衍生物(4分)在水液中不能被乙醇沉淀的是（）E. 鞣质(4分)分离挥发油中的羰基成分，常采用的试剂为（）A. 亚硫酸氢钠试剂(4分)香豆素的基本母核为（）A. 苯骈α-吡喃酮(4分)海洋生物量占地球总生物量约（）E. 87%(4分)用核磁共振氢谱确定化合物结构不能给出的信息是（）A. 碳的数目按结构特点应属于（）C. 四环三萜皂苷(4分)二氯氧锆-枸橼酸反应中，先显黄色，加入枸橼酸后颜色显著减退的是（） A. 5-OH 黄酮(4分)大多数β-D-和α-L-苷端基碳上质子的偶合常数为（）C. 6 ~8 Hz下列黄酮类化合物酸性强弱的顺序为（）（1）5，7-二OH黄酮（2）7，4/-二OH黄酮（3）6，4/-二OH黄酮B. （2）＞（3）＞（1）(4分)补骨脂内酯的基本结构属于（）B. 呋喃香豆素(4分)下列蒽醌有升华性的是（）C. 番泻苷A下列化合物属于（）A. 甲型强心苷元(4分)有关生物碱性质叙述不正确项：（）D. 多具有挥发性(4分)与判断化合物纯度无关的是（）C. 闻气味(4分)在苷类化合物酸催化水解过程中，影响其水解速度的因素较多，下列叙述正确的是（）D. N苷＞O苷＞S苷＞C苷(4分)下列香豆素在紫外光下荧光最显著的是（）C. 7-羟基香豆素(4分)Molisch反应的试剂组成是（）B. α-萘酚-浓硫酸反相柱层析分离皂苷，以甲醇—水为洗脱剂时，甲醇的比例增大，洗脱能力增强。
答案对酯值,是代表挥发油中酯类成分含量的指标。
用水解1克挥发油中所含酯所需要的KOH毫克数表示。
答案对D-甘露糖苷，可以用1H-NMR中偶合常数的大小确定苷键构型。
答案对挥发油系指能被水蒸气蒸馏出来，具有香味液体的总称。
答案对判断一个化合物的纯度，一般可采用检查有无均匀一致的晶形，有无明确.尖锐的熔点及选择一种适当的展开系统，在TLC或PC上样品呈现单一斑点时，即可确认为单一化合物。
天然药物化学(ppt)
二、分离纯化
（一）溶剂法
酸碱法：是将总提取物溶于有机溶剂，用酸水、碱水 分别萃取，难溶于水的有机碱性成分可与酸成盐溶于水， 从而达到分离纯化的目的。 溶剂分配法：利用混合物中各组分在两相溶剂中分配 系数差进行分离纯化的方法。
（二）沉淀法
基于有些天然药物化学成分能与某些试剂生成沉 淀；或降低某些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出 的一种分离方法。
多孔凝胶过滤色谱
第五节 天然药物化学成分结构鉴定方法
结构鉴定的程序一般是： （1）确定纯度 （2）测定物理常数 （3）确定分子量、分子式 （4）波谱分析 （5）确定结构式
确定化合物结构常用几种光谱分析技术： ① 紫外光谱 ② 红外光谱 ③ 磁共振 ④ 质谱
紫外光谱
测定范围：通常在200~600nm的紫外可见光区 原理：基于分子中的电子可因光照射由基态跃迁到激
第四节 天然药物化学成分的提取分离方法
一、天然药物化学成分的提取
（一）溶剂提取法 1、溶剂
原理：相似者相溶，根据欲提取成分的性质确定，充分地提取 所需成分、沸点适中、易回收、安全低毒。 常用溶剂：以溶剂极性弱到强的顺序排列为： 石油醚＜四氯化碳＜苯＜ 二氯甲烷＜氯仿＜氯仿＜乙醚＜乙酸 乙酯＜正丁醇＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水
天然药物化学(ppt)
优选天然药物化学
第一节 天然药物化学的性质与任务
一、天然药物化学的性质
1、概念：“天然药物化学”是应用现代科学理论 与方法研究天然药物中的化学成分的学科. 2、性质：“天然药物化学”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 合性学科。
“天然药物化学”是药学二级学科“药物化学”下设置的三级学 科. “天然药物化学”是药学类专业规定设置的一门主要专业课程.
天然药物化学名词解释
天然药物化学名词解释天然药物是指从天然植物、动物、矿物等自然界中提取或直接获得的药物。
天然药物主要由多种活性成分组成，包括生物碱、黄酮类、多糖类、三萜类、鞣质、挥发油等。
这些活性成分具有多种生物活性，如抗菌、抗炎、抗氧化等作用。
天然药物因其活性成分种类繁多、作用机制复杂，具有较广泛的临床应用。
天然药物是研发药物的重要来源之一。
相比合成药物，天然药物具有以下几个优势：1. 天然来源：天然药物取材于自然界，相比合成药物更接近人体的自然环境。
这些天然药物中的活性成分通常在植物或动物体内发挥着特定的生理作用。
2. 多样性：天然药物中的活性成分种类繁多，这意味着天然药物具有更多的药理作用方式。
相比之下，合成药物通常只依靠一个或几个活性成分来发挥作用。
3. 综合作用：天然药物中的多种活性成分可以相互作用，发挥协同效应，从而增强疗效。
这种综合作用使得天然药物在治疗一些复杂疾病时效果更好。
4. 安全性：由于天然药物不经过化学合成，因此药物中的化学物质相对较少，并且与人体内的生理物质更为相似，使用过程中更为安全可靠。
然而，天然药物也存在一些局限性。
例如，天然药物来源有限，产量少，不适合大规模生产；药物中活性成分的含量不稳定，受到自然环境影响，难以保证药效一致；天然药物由于复杂性和多样性，研发过程困难，疗效评价相对较难。
为了更好地利用天然药物的药理活性，目前有一些研究方向得到了广泛关注，包括：天然药物成分分离、纯化和结构鉴定；天然药物成分的药理活性研究和作用机制解析；天然药物的疗效评价和毒副作用评估；天然药物的合成和改造等。
综上所述，天然药物是一类重要的药物资源，具有多种生物活性，广泛应用于临床治疗。
未来的研究将更加注重天然药物的发现、开发和利用，以充分发挥其在人类健康中的潜力。
天然药物化学-绪论
(四)天然药物化学发展历史沿革和现状
• 特点一：以化学成分的发现和分离为主 1806， 阿片——————吗啡（morphine） 1820， 金鸡纳树皮———奎宁 (quinine) 1828, 烟草——————烟碱（nicotine） 1885， 麻黄——————麻黄碱（ephedrine） 吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等 • 特点二：结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应——推导结构 碎片合成、全合成————证明结构 • 特点三：生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别：萜类———MVA
提取中药的挥发油、某些小分子生物碱如：麻 黄碱、烟碱、槟榔碱以及某些小分子的酚类如：牡 丹酚等。
第三节 提取分离方法
• 超临界流体萃取(supercritical fluid SFE)
What is…?
Supercritical Fluid Extraction (SFE)
第三节 提取分离方法
Phase Diagram
研究植物的系统发育。
(三) 天然药物化学在药学专业中的作用与地位 4. 功能性食品用及相关产品
功能食品 银耳、苦荞等
香料 natural perfume 美容化妆品 人参、珍珠、黄芪、当归、何首乌、白芷
天然色素
辣椒红色素 ----辣椒 叶黄素 ----万寿菊 紫草红----紫草根 姜黄素----姜黄
例：
紫杉醇（taxol）：今日抗癌之星
1963年美国化学家M.C. Wani和Monre E. Wall首次从太平洋杉（Pacific Yew）树 皮和木材中分离到了紫杉醇的粗提物。
红豆杉 Taxus mairei
1971年，他们才通过x-射线分析确定了 该活性成份的化学结构——一种四环二 萜化合物，并把它命名为紫杉醇 （taxol）。它能使细胞分裂停止于有丝 分裂期，阻断了细胞的正常分裂。 通过 Ⅱ-Ⅲ临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢 癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素 瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一
天然药物化学
第一章总论一、填空题必做：1、天然药物化学是指（运用科学理论与方法研究天然药物中化学成分）的一门学科，它的主要研究内容包括对各类天然药物的化学成分——主要是（生物活性成分）或（药效成分）的（结构特点）、（物理化性质）、（提取）、（分离）及其生物合成途径等内容。
2. 天然药物是药物的一个重要组成部分，它来源于（植物）、（动物）、（矿物）和（微生物），并以（植物）为主，品种繁多。
3、大孔树脂法分离皂苷，以乙醇-水为洗脱剂时，随着醇浓度的增大，洗脱能力（增强）。
4、凝胶过滤色谱又称排阻色谱、（分子筛色谱），其分离原理主要是（分子筛作用），根据凝胶的（孔径）和被分离化合物分子的（大小）而达到分离目的。
5、正常1H-NMR谱技术能提供的结构信息参数，主要是质子的（化学位移）、（偶合常数）及（质子数目）。
选作：1、（中华人民共和国药典）是我国药品质量控制遵照的典范，记载有关中药材及中成药质量控制的是（一）部？2、大孔树脂是一类具有（多孔结构），但没有（可解离基团）的不溶于水的固体高分子物质，它可以通过（物理吸附）有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。
3、中药和天然药物中常见的（糖类）、（氨基酸和蛋白质）、（脂类）等属于一次代谢（黄酮类）、（萜类和挥发油）、产物，而天然药物化学中最常见的（苯丙素类）、（醌类）、（甾体类）、（生物碱类）等几类化合物一般均属于二次代谢产物，主要来源于来源于（乙酸-丙二酸途径）、（甲戊二羟酸途径））、（莽草酸途径）、（氨基酸途径）和复合途径等主要生物合成途径。
4. 具有C6-C3骨架的（）、（）和（）以及C6-C3- C6骨架的（），在生源途径上均来源于（）途径。
5、涡流色谱是一种在线（萃取）技术，可以实现生物样品的在线（处理）并直接用于（分析检验），可大大缩短处理过程，是当前处理生物样品较为先进的一种技术。
其处理的原理是利用（大粒径）的填料使流动相在（高流速）下产生的涡流状态，从而对生物样品进行（净化）和（富集）。
天然药物化学名词解释 简答答案
一、解释下列名词（每题2分，共10分）1、天然药物化学：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。
2、植物化学分类：植物生物化学，中成药成分化学，天然药物化学及植物药品化学。
植物生物化学研究一次代谢产物。
中成药成分化学，天然药物化学及植物药品化学研究二次代谢产物。
3、二次代谢：以一次代谢产生的代谢产物为原料（前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢4、次级代谢产物：二次代谢产生的结构千变万化，千奇百怪，绚丽多姿的化学物质，包括生物碱、萜类等化学物质。
作用是维持植物的特性与特征，是重要的药物资源5、pH梯度萃取法：在不同pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法,使酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。
6、苷类：又称配糖体，是由糖或糖的衍生物，如氨基糖、糖醛酸等，与另一非糖物质（称为苷元或糖苷配基）通过糖的半缩醛或半缩酮羟基与苷元脱水形成的一类化合物。
7、苷的双相水解：对于那些苷元对酸不稳定的苷，为了获得原苷元可采取双相水解的方法，即在水解溶液中加入与水不互溶的有机溶剂如苯等，使水解后的苷元立即进入有机相，避免苷元长时间与酸接触。
8、原生苷与次生苷：原生苷指未经水解的苷；次生苷指原生苷由于水解或酶解，部分糖降解时所生成的苷9、苯丙素化合物：苯环与三个直链碳连在一起为单元（C6~C3）构成的化合物。
分为苯丙酸类、香豆素类、木脂素类10、萜类化合物：凡由甲戊二羟酸（MVA）衍生、且分子式符合（C5H8)n 通式的衍生物均称为萜类化合物11、生源的异戊二烯法则：甲戊二羟酸是萜类化合物生物合成的最关键前体，焦磷酸异戊烯酯（IPP）及DMAPP数生物体内的“活性的异戊二烯”，在生物合成中起延长碳链的作用12、经验的异戊二烯法则：自然界存在的萜类化合物都是由异戊二烯衍变而来，是异戊二烯的聚合体或衍生物，并以是否符合异戊二烯法则作为判断萜类物质的一个重要原则。
13、三萜皂苷：由三萜皂苷元和糖组成，常见的苷元为四环三萜和五环三萜14、甾体皂苷：具有螺甾烷类化合物结构母核的一类皂苷15、溶血指数：指在一定条件下能使血液中红细胞完全溶解的最低皂苷浓度16、强心苷：存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物，由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷17、生物碱：生物碱是含有负氧化态氮原子的有机环状化合物，存在于生物有机体中的环状化合物18、两性生物碱：具酚羟基或羧基的生物碱称为两性生物碱，这些生物碱既可溶于酸水，也可溶于碱水溶液，但在pH8～9时溶解性最差，易产生沉淀。
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起始物质为MVA，在ATP作用 下，按如下路线合成。
O
甲戊二羟酸（MVA） HOOC
2ATP
OH
2ADP ADP O P 2 O5 H 2 O P 2 O5H 2 CO2 ATP HOOC HO O P 2O5H 2
焦磷酸二甲烯丙酯
焦磷酸异戊烯酯
甲戊二羟酸-5-焦磷酸
桂皮酸途径（cinnamic
第二节 生物合成
研究生合成途径的目的和意义
1．了解了各类成分的生物合成途径以及某种成分最初由何种物 质（这种物质称为前体 Precursors）形成和各种中间产物后， 就可以人为地于植物中注入前体或中间产物来增加所需成分的 积累和产量。达到人工控制、定向培育的目的。例如于柠檬酸 的新陈代谢途径中加入乌头酶（Aconilase）就可以增加柠檬酸 在植物体内的积累，因柠檬酸的生成过程中必须有此种酶的存 在。这是研究植物生源最主要的目的。 2．从生源关系密切的成分中来扩大生物活性物质的资源。如三 萜类与许多甾体衍生物类在生源上具密切关系，甾体衍生物类 常具多种生物活性，三萜类成分在植物界分布广泛，故有可能 从三萜类成分来寻找具广泛生物活性的物质。
酮酸经还原氨化形成。
O N H
N H2 NH2
COOH
石榴皮碱
赖氨酸
复合途径
许多二次代谢产物由上述生物合成
的复合途径生成。即分子中各个部 分由不同的生物合成途径产生。
OH A O
O
B
A O
B
查耳酮
二氢黄酮
通过醋酸丙二酸AA-MA与莽草酸途径
一些萜类生物碱分别来自甲戊二羟
酸途径及莽草酸途径或醋酸—丙二 酸途径。
常见的复合生成途径有以下几种：
1.醋酸-丙二酸-莽草酸途径 2.醋酸-丙二酸-甲羟戊酸途径 3.氨基酸-甲羟戊酸途径 4.氨基酸-醋酸—丙二酸途径 5.氨基酸-莽草酸途径
天然化合物的主要生物合成途径如下：
• 1.醋酸-丙二酸途径AA－MA途径）
合成脂肪酸类、酚类、蒽醌类 • 2.甲戊二羟酸途径（途径） 主要生成萜类、甾体类化合物 • 3.桂皮酸途径和莽草酸途径
莽草酸
苯丙氨酸
桂皮酸
香豆素
莽草酸通过苯丙氨酸生成桂皮酸，是桂 皮酸的前体物质，所以过去一直把桂皮 酸途径命名为莽草酸途径。 但是由于莽草酸同时又是酪氨酸、色氨 酸等芳香酸类的前体，它们与生物碱的 生物合成又密切相关，所以若命名为莽 草酸途径将无法限定仅由桂皮酸而来的 苯丙素类化合物。所以现在已重新更名 为桂皮酸途径。
丙二酸单酰辅酶 A
CO CH2 CO CH2 CO Enz
上述多酮环合则生成各种醌类化 合物或聚酮类化合物。
甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway, MVA途径） 该途径由乙酰辅酶A出发，生成甲戊二羟 酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯 （DAPP）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊 烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、 脱羧、环合或重排等反应，最后生成具 有C5单位（异戊烯基单位）的化合物， 如萜类及甾体化合物就是通过这个途径 生成的。
植物体在特定的条件下，以一些重
要的一次代谢产物如乙酰辅酶A 、 丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些 氨基酸等为原料和前体，经历不同 的代谢途径，生成生物碱、萜类等 化合物的过程称为二次代谢过程。 二次代谢产物很多都具有明显的生 理活性，是天然药物化学的主要研 究对象。
主要的生物合成途径
醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate
pathway, AA-MA途径） 以乙酰辅酶A、丙酰辅酶A、异丁酰 辅酶A等为起始物，丙二酸单酰辅酶 A起到延伸碳链的作用。这一途径主 要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚 酮类等化合物。
醌类和聚酮类化合物合成示意图：
CH3 CO SCoA ＋ 3 COOH CH2 CO SCoA
乙酰辅酶 A
CH3 CO CH2
一次代谢及二次代谢 植物体（绿色植பைடு நூலகம்）以二氧化碳及
水为原料，通过光合作用三羧酸循 环、固氮反应等一系列 物质代谢与 生物合成途径，生成糖、蛋白质、 脂质、核酸等植物体生命活动必需 物质的过程称为一次代谢过程。
此外，一次代谢产物还包括乙酰辅
酶A，丙二酸单酰辅酶A，莽草酸及 一些氨基酸等。
氨基酸途径（amino
acid pathway） 该途径就是氨基酸脱羧成为胺类， 再经过甲基化、氧化、还原、重排 等一系列化学反应转变为生物碱的 过程。大多数生物碱类成分由此途 径生成。
应当注意的是：并非所有的氨基酸都能
转化成生物碱。已知作为生物碱前体的 氨基酸，在脂肪族氨基酸中主要有鸟氨 酸，赖氨酸；芳香族中则有苯丙氨酸， 酪氨酸及色氨酸等，其中芳香族氨基酸 来自莽草酸途径，脂肪族氨基酸则基本 上来自TCA循环及解糖途径中形成的a-
3．从生源学说来确定某类成分的结构类 别。如四环三萜类成分原分类不属于三 萜，以后通过生源关系的探讨，才明确 地将它们划在三萜范围内。 4．了解某类成分在植物体内的原始状态 与代谢途径后，就可以为进行植物成分 的生物合成提供理论规律，这将能更好 地对生产与实践（如生药的采收时间与 部位，有效成分的合成等）起指导作用
形成具C6-C3骨架的化合物，如香豆素、木脂 素、黄酮等。
acid pathway） 莽草酸途径（shikimic acid pathway）
该途径由苯丙氨酸经脱氨酶作用生成桂 皮酸，进而生成具有C6-C3骨架的苯丙素 类、香豆素类、木质素类、木脂体类。
以香豆素生合成简图示意本途径如下：
COOH COOH H NH2 HO OH OH COOH O O