天然药物化学(沈阳药科大学) 天然药物化学
《天然药物化学》教学大纲(药物制剂本科)
《天然药物化学》教学大纲Natural Medicinal Chemistry（供四年制药物制剂专业本科使用）前言天然药物化学是运用现代科学理论和技术方法研究天然产物中化学成分的一门学科，是药物制剂专业的一门专业限选课。
天然药物化学的教学目的是通过本课程的学习，使学生掌握天然药物化学的基本理论，研究方法及实验操作技能，了解由天然药物创制新药的方法与途径，培养学生应用天然药物化学的基本知识，分析、解决实际问题的能力，使学生具有从事天然药物的生产和化学研究的能力。
本大纲可与裴月湖教授主编，人民卫生出版社出版的第七版《天然药物化学》教材配套使用，适用于4年制药物制剂专业本科生使用。
本大纲的教学目的分为掌握、熟悉和了解三级要求。
本教学大纲所规定的内容，可通过课堂讲授、自学、课堂讨论等方式进行教学。
大纲教学内容中有下划线部分为要求重点把握的内容。
本课程的总学时数为54学时（为理论教学），记3.0学分。
本课程为院级考试课程，课终考核采用闭卷笔答考试方式为主，其成绩占课程总成绩的60％，平时成绩（包括课堂提问、作业与练习、课堂讨论发言等）占35％，课堂考勤占5%。
教学内容与参考学时分配教学内容理论学时实验学时总论糖和苷苯丙素类化合物醌类化合物黄酮类化合物萜类和挥发油三萜及其苷类甾体及其苷类生物碱海洋天然产物天然药物的研究开发6 6 3 3 6 6 6 6 6 3 3合计54 0总学时54总论目的要求掌握天然药物化学的性质、任务、意义，天然产物有效成分提取分离的一般原理及常用方法。
熟悉主要的生物合成途径及产物。
了解本学科近代研究成就及发展趋势，本学科在药学专业中的地位；天然药物化学与相关学科的关系；生物合成的重要理论意义；层析分离法的分类及其分类原理，各种层析分离的要素、相关因素及应用技术。
教学内容1、天然药物化学的含义及其任务，研究天然药物化学的意义及应用。
2、天然药物化学成分主要的生物合成途径和结构研究的主要程序及采用的主要方法。
喜欢天然药物化学的理由和职业规划
喜欢天然药物化学的理由和职业规划一、药学专业环境药学专业的就业方向十分广阔，与药品相关的各个领域(主要包括药品研究开发部门、生产部门、管理部门、营销及使用部门)都需要药学专业的毕业生。
具体而言有医院、科研院所、药厂、医药药学专业的就业方向十分广阔，与药品相关的各个领域(主要包括药品研究开发部门、生产部门、管理部门、营销及使用部门)都需要药学专业的毕业生。
具体而言有医院、科研院所、药厂、医药公司、国家药品管理机关等单位。
药学专业学生毕业后可从事一切与药物有关的工作：科研人员在研究所、药厂的研究部门，从事药物的研发工作;医院药剂师在医院药剂科，从事制剂、质检、临床药学等工作;药检人员在药检所从事药物的质量鉴定和制定相应的质量标准;公司职员在医药贸易公司或制药企业从事药品生产、流通及国内外贸易公司、国家药品管理机关。
二、药学专业的现状及前景喜欢理由据了解，药学毕业生在选择工作时主要考虑单位的发展方向和知名度、是否能给自己提供充足的发展空间、工作地点和薪酬水平。
“目前大学毕业生就业大环境普遍不好,他们的就业也日趋理性和务实”。
中国药科大学学生工作处余处长说，学校结合市场需求，开设的专业和招生数量与人才需求基本吻合。
学生更注重对自己动手能力的培养，能结合自己的专长，选择适合的工作。
目前药学类专业专科毕业生期望的月薪为1500～2000元，本科生在3000元左右，基本符合用人单位愿意支付的薪酬水平，但相比往年有所下降。
就业选择的结构性矛盾突出表现在地域差别上。
药学类毕业生主要选择在京、津、沪和浙、苏、粤、鲁的沿海城市、省会城市就业，而一些著名的大型药企由于地域问题，很难招到满意的人才。
三、药学专业环境分析(职业生涯规划SWOT分析法)1.优势(Strength)我国医院临床药学工作自80年开民以来，得到卫生部的重视和支持，并将其工作作为评定医院等级的一项重要内容，因此在各地大医院中工作开展得较好，在岗位方面，毕业生到制药企业从事生产和销售居多，这方面人才也是企业招聘的主体。
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。
药物化学专业简介
确证和开发药物，从分子水平上研究药物在体内的作用方式和作用机理的一门学科。
作为专业，是2011年新增的本科专业，其研究任务结构与物理化学性质的关系；阐明药物与受体的相互作用；鉴定药物在体内吸收、转运、分布的情况及代谢产物；通过药物分子设计或对先导化合物的化学修饰获得新化学实体创制新药。
药物化学专业的研究方向有：天然药物化学研究方向，主要是对各类天然药物的有效成分进行提取、分离与结构鉴定。
合成药物化学研究方向，是从中药及天然药物中筛选、追踪新的活性成分，阐明化学结构，为新药研究提供有希望的先导化合物。
药效学研究方向，主要运用现代药理理论和技术，研究中草药、民族药的药效学，寻找有效并具开发潜力的天然药物。
天然药物的生药学及成分研究方向，是对各类天然药物进行生药学及相关化学成分的研究，为开发药物资源提供第一手理论数据。
天然药物分析及质量标准研究方向，该研究方向的主要特点是将天然药物的现代化学成分分析研究技术及质量标准研究等技术相结合起来，对有广泛应用前景的天然药物进行化学成分分析及相关质量标准的研究。
天然药物制剂及成分研究方向，主要针对在防治重大疾病方面有明确疗效及开发前景的各类天然药物进行现代制剂及相关化学成分的研究。
专业的目标是使学生掌握常用药物的合成原理，理化性质的变化规律，体内代谢与药理作用之间关系的基础知识；熟悉药物的化学结构、理化性质、体内代谢与药理作用之间关系；同时熟悉新药研究的基本方法和近代新药发展方向，为有效合理使用化学制药提供理化依据，为从事新药研究奠定基础。
药物化学专业课程体系结构可分为总论和各论两部分，总论主要介绍新药研究与开发概论、药物设计的基本原理和方法及药物代谢的内容；为创新药物的研究提供基本知识。
各论以各类疾病治疗药的作用靶物质为主线，逐步展开对各类药物的介绍，主要包括药物发现、发展过程，作用靶点，设计原理，研究进展等。
课程重点介绍药物作用的化学基础、设计新药的基本原理和方法、各类药物的发现和发展以及现有临床应用的药物；新药研究的动向、最新理论和技术。
沈阳药科大学天然药物化学——生物碱2
MeO
Me
MeO
OMe
NHCOCH3 HO
MeO O
COO(CH2)4 NH
NH NH2
OMe
益母草碱
秋水仙碱 colchicine
治疗急性痛风，并有
leonurine
对动物子宫有增加其 紧张性与节律性的作用
抑制癌细胞生长的作用
二、分类 ㈡吡咯衍生物 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。
N H
吡咯
N H
三、理化性质（一）一般性质
3.味 觉——多具苦味。 4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。 5.旋光性——多为左旋光性。
有的产生变旋现象。 如：菸碱 中性溶液——左旋光性
酸性溶液——右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (1)游离碱
类别 非酚性
极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH较弱 脂溶性 — + + —
一、概述
十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中 分离出吗啡碱(morphine) 现从自然界中分离得到约10000种 《全国医药产品大全》中收载的药物及其 制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活 性如：
一、概述 鸦片中的吗啡——镇痛作用 麻黄中的麻黄碱——止喘作用 长春花中的长春碱——抗癌活性 黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用 山莨菪碱——抗中毒性休克作用
生物碱
生物碱盐
2.碱性强弱的表示方法
BH+
B + H3O+
Ka
[B] [H3O]+ [BH+]
三、理化性质（二）碱性
2.碱性强弱的表示方法
[B]
沈阳药科大学天然药物化学—— 萜类化合物PPT课件
Me H
Me
OO
合成
Me
OO
甲
O H
O Me
O
基
H O
化
Me
O
OH
青蒿素
qinghaosu (难溶水及油中)
双氢青蒿素 dihydroqinghaosu
第41页/共93页
二、结构分类（三）倍半萜 （sesquiterpenoids）
2.环状倍半萜
Me H
Me
OO
O H
O Me
（ 油溶性） OMe
蒿甲醚
通式为(C5H8)n。
结构中异戊二烯的结合方式有头-头、尾-尾相接，甚至无法用异戊二烯的基 本单元来划分,这又如何解释呢？Ruzicka提出了所有萜类的前体物是“活性的异戊 二烯”的假设。
.生源异戊二烯规则（biogenetic isoprene rule）
第10页/共93页
葡萄糖
CH3COOH 醋酸
环烯醚萜
第29页/共93页
二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）
11
6 7
8 10
H4
3 5
9
O2
H1 OH
环烯醚萜
OH H
O
H
第30页/共93页
二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）
11
6 7
8 10
H4
3 5
9
O2
H1 OH
环烯醚萜
OH H
O
H
第31页/共93页
二、结构分类（二）环烯醚萜（iridoids）
三萜
30
6 皂苷、树脂、植物乳汁
四萜
40
8 植物胡萝卜素
天然药物化学-第三章 天然药物化学
苷元——亲脂性。碳苷在水中及其他溶剂中溶解度一般
都较小。
３．旋光性：
多数苷类化合物呈左旋，但水解后，由于生成 的糖常是右旋的，因而使混合物呈右旋。因此， 比较水解前后旋光性的变化，也可以用以检识苷 类化合物的存在。但必须注意，有些低聚糖或多 糖的分子也都有类似的性质，因此一定要在水解 产物中肯定苷元的有无，才能判断苷类的存在。
吡喃环
O H OH O OH H
α
β
Haworth式：
五碳吡喃糖C1-OH与C4-OH 同侧为α ，异侧为β
β- D-木糖
单糖的构象： 吡喃糖(pyranose，六元环)／呋喃糖 (furanose，五元环)，吡喃糖的优势构象－－椅式。
O
4 (5) 3 (4) 1 (2) 2 (3)
O O
Angyal用总自由能来分析构象式的稳定性，比较二 种构象式的总自由能差值，能量低的是优势构象。
（四） 、苷类 (glycoside) (又称配糖体)
苷类：糖或糖的衍生物端基碳原子上的羟基与非糖物质脱 水缩合形成的一类化合物。 苷元(配基)：非糖的物质，常见的有黄酮，蒽醌， 苷类 苷键：将二者连接起来的化学键，可通过 O,N,S等原子或直接通过C-C键相连。 糖(或其衍生物，如氨基糖，糖醛酸等) 苷键原子 OH 6 苷元
有无游离的醛或酮基：还原糖：槐糖、樱草糖等 （半缩醛羟基） 非还原糖：蔗糖，大多数的三、四、五糖等 单糖都具有还原性
化学命名：把除末端糖之外的叫糖基，并标明连接位 置和苷键构型。
樱草糖 芸香糖
L-鼠李糖 1 α D-木糖 1β 6β-D- 葡萄糖 6-D- 葡萄糖 D-葡萄糖 1 α
蔗糖
2β-D-果糖
L-鼠李糖
5 、支碳链糖
中药及天然药物化学的研究现状及发展前景1
中药及天然药物化学的研究现状及发展前景姚新生沈阳药科大学1999年8月30日谢谢大会主席的热情介绍。
今天，我报告的题目是" 中国中药及天然药物化学的研究观状及发展前景" 。
众所周知，中国政府于1993年1月正式向全世界宣布：从那一年起，中国开始实行化合物专利，并且将不再允许任何仿制受专利权保护的药物。
但是统计资料表明，当时中国合成药品的97％为仿制药品。
对于象中国这样拥有12亿人口的大国来说，人民医疗保健所需要的医药品如何才能得到保障呢？如这张幻灯片所示，当时人们提出了种种设想。
例如：生产其他国家已经过专利保护期的药品；从国外进口药品或购买国外专利许可证等；并特别提到发展和使用传统中药制剂。
众所周知，从“神农尝百草”至今，中华民族几千年来之所以能够繁衍昌盛、绵延不断，靠的就是中医中药。
中医中药在临床应用了几千年，其疗效经过了实践的检验，并成为世界文化的一朵奇葩。
但是由于生产工艺比较落后，质量监控亟待改进，特别是中医独特的哲学思想使一般西方人难以理解，成为中药产品在全世界进一步推广发展的严重障碍。
所以，新药研究与开发成为当今十分重要和紧迫的课题。
这张幻灯片说明大陆政府从公布实行化合物专利起，已经采取了一系列推动和激励新药研究和开发工作的措施，诸如；成立国家新药研究领导小组；成立新药研究常务专家委β会；向国外派出代表团或邀请国外从事新药研究及管理的专家进行讲学及学术交流，以便学习发达国家进行新药研究和开发的经验；制定一系列旨在保护知识产权和发明的政策和法令；以及激励研究人β从事新药研究和开发工作的奖励政策等等。
由于迄今仅有五年时间，这些措施一时还难以取得巨大成效。
这里展示了中国的天然药物资源情况。
在中国，天然药物有中药、草药、民族药物及民间药、地方习惯用药等。
而且，中药多不单用，绝大多数是按照一定的组方规律配伍应用，构成复方（或方剂），传到近邻日本，则称为“汉方药”。
同样的药材，由于组方配伍不同，在疗效及副作用方面都会有所差别。
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h
4
香豆素类
▪ 邻羟基桂皮酸内酯，有芳香气味，紫外下（或 可见光下）有蓝色荧光，遇浓硫酸蓝色荧光更 加特征。
65 78
43
12
OO
HO
COOH
Oglc
HO
COOH Oglc
h
HO
OO
5
简单香豆素
HO
HO
O O H3CO
七叶内酯
OO
蛇床子素
HO
OO
O O
O
九里香定
h
6
呋喃香豆素
O
OOO
OO
补骨脂内酯
h
9
香豆素的化学性质
▪ 碱水解反应 ▪ 与酸反应
OH-
OO
H+
OH△
COOH+
O-
O- COO-
COOH OH
h
10
香豆素类的分离方法
▪ 化学法：利用酚羟基的酸性。 ▪ 色谱法
h
11
香豆素的波谱学特性
▪ 荧光性质：紫外光下显示蓝色荧光 ▪ 紫外光谱：274 nm (lgε 4.03), 311 nm (lgε
h
17
7型 (8 -3 ')
8型 (8 -1 ')
O
10型 (8 -4 ', 1 -0 -7 ')
11型 (8 -3 ')
9型 (8 -4 ')
12型 (8 -1 ', 7 -3 ')
13型 (8 -3 ', 7 -5 ')
14型 (8 -1 ', 7 -9 ')
15型 (8 -0 -4 ')
h
18
13C-NMR (CDCl3)
C2 C3 C4 C4a C5 160.4 116.4 143.6 118.8 128.1
C6 C7 C8 C8a 124.4 131.8 116.4 153.9
h
13
香豆素的质谱
-C O OO +·
-C O
+
O
C 7H 6 ·
+·
m /z146(76% )
118(100% )
5
HO 4
O
9'
H
9
O
8 8' 7'
6H
1
6' 7
1' 2'
3'
2 3
5' 4' O C H 3
OCH3
OH
h
19
木脂素的分类
▪ 1、二芳基丁烷类 (dibenzylbutanes) ▪ 2、二芳基丁内酯类 (dibenzyltyrolactones) ▪ 3、芳基萘类 (arylnaphthalenes) ▪ 4、四氢呋喃类 (tetrahydrofurans) ▪ 5、双四氢呋喃类 (di tetrahydrofurans) ▪ 6、链苯环辛烯类 (dibencyclooctenes) ▪ 7、苯并呋喃类 (benzofurans) ▪ 8、双环辛烷类 (bicyclo[3,2,1]octanes) ▪ 9、苯骈二氧六环类 ▪ 10、螺二烯酮类 (spirodienones) ▪ 11、联苯类 (biphenylenes) ▪ 12、倍半木脂素 (sesquilignans) 和二木脂素类 (dilignans)
苯丙素类
▪ 定义：含有一个或几个C6-C3结构单元的天然 成分。
▪ 分类：苯丙醇类、苯丙烯类、苯丙酸类、木 质素类、香豆素类、黄酮类等。
h
1
苯丙酸类
R1 HO
R2
R1 = R2 = H, 对羟基桂皮酸
COOH R1=H,R2=OH,咖啡酸 R1 = H, R2 = OCH3, 阿魏酸 R1 = R2 = OCH3, 芥子酸
h
20
二芳基丁烷类 (dibenzylbutanes)
HO
H3CO
CH2OH
HO
H3CO
CH2OH
OH OH 去甲二氢愈创木脂酸
1型 (8-8')
h
OCH3 OCH3 叶下珠脂素
21
二芳基丁内酯类 (dibenzyltyrolactones)
O
O
O
H
O
O
O
O
O
O
O
H
O
O H
O O 扁柏脂素
O O 桧脂素（台湾脂素B）
h
33
木质素的生物活性
▪ 抗肿瘤作用：鬼臼毒素类 ▪ 保肝和抗氧化作用：联苯环辛烯类（五味子素等） ▪ 中枢神经系统的作用：镇静、兴奋作用 ▪ 血小板活化因子拮抗作用：海风藤酮等 ▪ 抗病毒作用：鬼臼毒素类对麻疹、疱疹等作用，戈米辛（南
五味子）抑制艾滋病毒的增殖作用。 ▪ 平滑肌解痉作用 ▪ 毒鱼作用：海风藤酮 ▪ 杀虫作用：乙酰透骨草脂素杀蝇，芝麻素、细辛素、罗汉松
3.72) ▪ 红外光谱：1680~1660 cm-1(羰基),
1645~1625 cm-1(苯环), 1639~1613 cm-1(呋 喃环). ▪ 核磁共振谱：
h
12
HO
4a
65
4 3
78
12
8a O O
4a
65
4 3
78
12
8a O O
1H-NMR (CDCl3)
H-3, 6.2 (d, 9.0 Hz) H-4, 8.2 (d, 9.0 Hz) H-5, 7.7 (d, 9.0 Hz) H-6, 6.9 (dd, 9.0, 2.5 Hz) H-8, 7.0 (d, 2.5 Hz)
90(43% )
+ C 7H 5
89(35% )
h
14
香豆素的生物活性
▪ 植物生长调节作用：植物生长素 ▪ 光敏作用：日光照射引起皮肤色素沉着 ▪ 抗菌抗病毒： ▪ 引起平滑肌舒张作用 ▪ 抗血凝作用：如海棠果内酯 ▪ 肝毒性：部分香豆素对肝有毒性。
h
15
木脂素
▪ 木脂素是一类由苯丙素氧化聚合而成的天然 产物，通常为二聚物，少数为三聚物和四聚 物。
H3CO HO
O
O
CH2OH
O
H O
OCH3 OH
橄榄质素 (8-8', 7-O-9')
h
O O 荜澄茄脂素 (8-8', 9-O-9')
24
双四氢呋喃类 (di tetrahydrofurans)
O
H
H
O
O
O
(+)-芝麻脂素
O
O
O
H
H
O
O
O
(+)-细辛脂素
(8-8', 9-O-9')
h
O O
25
白芷内酯
O
OO
OH
O
O
O
O
OO O
O OO
OO
OH
O
h
7
吡喃香豆素
O
O
O OAc
O
sa m id in
O OCH3
O
O
OO
d ip e ta lo la cto n e
O
OO
美花椒内酯
h
8
其他香豆素类
OH
OO
OH
H 3C O
O
O O
HO
OO
OH
O
逆没食子酸
OH O
海棠果内酯
H 3C O
OO
蟛蜞菊内酯
1型 (8-8')
h
O O 台湾脂素A
22
芳基萘类 (arylnaphthalenes)
OR H O
O
O O
H 3C O
OCH3 OCH3
2型 (8 -8 ', 7 -2 ')
R = H, 鬼臼毒 素 R = g lc, 鬼 臼 毒 素 葡 萄 糖 苷
h
23
四氢呋喃类 (tetrahydrofurans)
▪ 木脂素的结构类型。
h
16
9'
9
8'
8
3
2
7
1
2'
7' 1'
6'
4
6
5
3'
5'
4'
1型
(8 -8 ')
9'
9
8'
8
7'
3
2
7
1
2'
1' 6'
4
6
5
3'
5'
4'
2型
(8 -8 ', 7 -2 ')
3型 (8 -8 ', 7 -2 ')
4型
5型
6型
(3 -3 ')
(5 -1 ', 2 -2 ')
(5 -1 ', 2 -2 ', 1 -5 ', 6 -6 ')
脂素杀虫增效作用 ▪ 其他作用：PDE抑制作用（雌性激素样作用）免疫增强作用
等。
h
34
O
H3CO
AcO- O
O
O
O O
O
呋胡椒脂酮
OAc
H3CO
O OCH3
AcO
O
O
O
h
30
联苯类 (biphenylenes)
OH OH 后朴酚
OH