天然药物化学(1)

天然药化教案授课对象授课人授课单位授课时间第一章总论一、教学目的与要求：1. 了解天然药物化学研究内容和天然药物化学的发展及其在药学专业中的地位2. 掌握天然药物化学成分提取分离的原理及方法3. 了解用波谱法测定天然药物化学成分结构的一般方法二、内容与时间分配：（共6学时）（1学时） 1. 介绍天然药物化学研究内容。

2. 了解天然药物化学发展史、现状及未来和学习天然药物化学的重要意义。

3. 了解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。

4. 提出学习本门课的具体要求。

（2学时） 1. 中草药有效成分分离方法的原理——溶剂提取法与水蒸气蒸馏法的原理、操作及其特点2. 中草药有效成分分离与精制——中草药有效成分各种分离方法的原理（1学时） 1. 化合物的纯度测定2. 结构研究的主要程序3. 结构研究中采用的主要方法—— UV IR MS NMR三、重点与难点：重点： 1.天然药物化学研究内容2. 讲解各种层析方法（硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、离子交换树脂、大孔树脂法及分配层析）和两相溶剂萃取法的原理及方法3. 用波谱法测定天然药物化学成分结构的一般方法难点：1.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2.讲解各种层析方法和两相溶剂萃取法的原理.3.讲解各种波谱法的解析原理§1－1 绪论一、天然药物化学的含义和内容1、含义2、天然药物与中药的区别3、研究内容二、学习本门课的意义1、确定天然药物防病治病的物质基础——有效成分2、探索中药防病治病的原理3、实现中药现代化的最根本的研究手段4、开辟药源、创制新药三、国内外研究天然药物有效成分的概况1、国外2、国内四、如何学好本门课1、充分重视，认真学习2、重点掌握、熟悉了解的内容3、提高自学能力，重视实验课4、常用溶剂表示符号§1－2 生物合成及药物开发一、一次代谢及二次代谢1、一次代谢（first primary metabolism）指在植物、昆虫或微生物体内的生物细胞通过光合作用，碳水化合物代谢和柠檬酸代谢，生物体生成或繁殖特殊化合物，如：糖类、氨基酸、脂肪酸、核酸及其聚合衍生物（多糖类、蛋白质、脂类、RNA、DNA），乙酰辅酶A等代谢过程，为一次代谢产物2、二次代谢（second primary metabolism）用某些一次代谢产物作为起始原料，通过一系列特殊生物化学反应生成表面上看起来类似乎对生物本身无用的化合物，如萜类、甾体生物碱、多酚类等，即为“天然产物”3、代谢差异：一次代谢广泛存在于生物过程中，其研究归属于生物化学的领域。

二次代谢对于不同族种的生物具有不同特征，分布具有局艰性，其研究存在于天然药物（产物）化学、化学生态学、植物分类等学科。

其实界限也不清楚，生化学家广泛研究的葡萄糖、果糖和甘露糖为一次代谢产物；结构紧密相关的其他糖如D-查尔糖（D-chalcose）、L-链霉糖（L-streptose）、D-麦氨糖（D-mycamicose）、为二次代谢产物、L-脯氨酸（L-proline），是一次代谢产物；而呱定酸（L-pipecolic acid）却被认为是一个二次代谢产物。

4、二次代谢产物的作用：二次代谢产物与生物所处的外界环境密切相关（如生长期、植物开花期、季节、温度、产地、光照等）。

二次代谢产物可成为非滋养性化学物质，但调控环境、生态；生物群长期共存，演变等重要作用。

（如栎树叶含鞣酸、虎杖中的白藜芦醇、紫杉醇）。

二、主要的生物合成途径：1、一次代谢生成的糖、糖苷；还生成乙酸、甲羟戌酸、莽草酸等为二次代谢原料。

2、二次代谢的主要途径：○1莽草酸（shkimic acid ）途径：生成芳香化合物（aromatics）]莽草酸——预苯酸——芳香族氨基酸——肉桂酸香豆素类类黄酮四环素类及其他芳香族○2β——多酮（polyketides）途径：生成多炔类（polyalkynes）、多元酚（polyphenol）、前列腺素（prostaglandins PGS ）四环素（telracyclins）大环抗生素（macrolide）丙酮酸乙酸乙酰辅酶 A丙二酸聚交酯（β—多酮）类黄酮四环素多炔类前列腺素大环抗生素3、甲羟戌酸（mevolonic acid）途径：生成萜类（terpenoides）,甾体（steroids）丙酮酸乙酸甲羟戌酸焦磷酸-3，3-=甲基烯丙酯萜类甾体4、氨基酸（amomoacid）途径：生成青霉素（peniciline），头孢菌素（cephloxine）,生物碱（alkaloids）乙酸脂肪族氨基酸肽类、青霉素、头孢菌素生物碱5、混合途径：由氨基酸和甲羟戌酸吲哚生物碱（indole alkaloids）由β——多酮和莽草酸生成黄酮类（flavonoids）6、一次代谢途径：CO2H2O光合作用O2+单糖呼吸 +O2多糖、苷类三、天然药物化学与药物开发：1、天然药物活性成份开发的目的：中草药中的有效成份研究的目的是：研究有效成份的化学结构、理化性质与生物活性之间的关系；阐明防治病的原理，寻找新药物、新药源；探索中草药加工工艺，改进药物剂型，控制中药及制剂的质量。

2、天然药物是开发新药研究途径：从中草药中提取、分离、鉴定活性的单体纯成分，为增强疗效，克服毒副作用，通过改变有效成分的结构创制出更好的新药物。

现代药物研究中，具有轰动效应的药物的出现，都是一种或一类天然药物的发现。

如鸦片中镇痛活性成份为吗啡（Morphine,1）金鸡纳树皮中抗虐活性成分的奎宁（Quinine）青霉蓖中抗菌活性成分青霉素（Penicillin G,）一种杨树上发现解热镇痛活性成分阿司匹林（Asprin）萝芙种发现降血压药利血平（Reserpine）牛胰腺发泌物中获得胰岛素抗癌药物如紫杉醇（Taxol）,博未霉素（Bleomycin）,鬼臼毒素（Ppdophyllotoxin），喜树碱（Camptothecin）,天然药物化学等系列研究为分子药理学的生物探针广泛应用。

四、天然药物化学发展动向1、研究方法和手段向高新方向发展a、天然药物化学研究新的分离提取技术树酯吸附分离色谱柱分离双液相逆流中空纤维膜分离手性分子，对肤体分离技术b、研究天然活性成份的复杂结构应用技术有：核磁共振二维技术，质谱中的快原子轰击（FAB-MS）技术，次级电离质谱（SIMS）技术，场解吸质谱（FD-MS），紫外和红外光谱等共同确定天然药物的结构。

2、偏重资源开发的实用化a、天然药物化学开发具有独特生理活性新药的途径发现新药化合物作为先导化化合物，经结构修饰、改造发展成一类新药，如现正开发的“莲心碱、芫花酯、利血平、一叶秋碱、羟基喜树碱、三尖杉酯碱、青蒿素、包公藤素、丹参酮、四氢巴马汀、长春新碱、结晶天花粉蛋白、银杏素、黄皮酰胺、香荔技内酯、紫杉醇、儿茶素、结晶牛胰岛素”等。

b、中医学理伦与现代科学技术结合发掘新药源从药用植、动物中提取、分离和测定有效成份，进行生物活性筛选，特别是寻找防治心血管病、癌症、艾滋病等药物均寄于天然药物化学。

c、天然药物开发满足人们回归自然心理3、生物技术发展天然药物化研究a、植物细胞组织增产生产天然药物b、天然药物的基因工程合成由于生物学的基因分析，基因克隆和基因表达的方法建立，利用微生物体内聚酮类抗生素类谷物的生物合成序列，进行生物克隆和表达，快速筛选非耐药和抗药性新型类抗生素类。

天然药物基因工程合成途径底物A 中间体B C D 靶分子T○1首先要分离测该活性酶；○2建立检测该活性酶的方法；○3决定该酶及其胰蛋白肽的氨基酸序列；○4氨基酸序列信息设计，合成相应的寡核酸○5核苷酸作探针筛选CDNA库，鉴定出该酶的CDNA 克隆，决定其核酸序列○6将CDNADQ 克隆与质粒DAN组全杂交，然后转移到其他微生物（如酵母、大肠杆菌）中进行表达，产生大量的活性酶c、微生物发酵和生物法在生物制药中应用。

§ 1－3 提取分离方法一、中草药有效成分的提取A、天然药物化学成份的预试验（1）天然药物化学成份的预试验方法的基本原理Ⅰ、光系统地分成几个部分Ⅱ、利用显色反应或沉淀反应，或结合低色谱、薄板色谱、定性判断各部分中可能含有的化合物类型Ⅲ、根据相似溶原理，用不同极性溶剂分别浸取溶剂的极性序列石油醚＜环已烷＜苯＜氯纺（二氯甲烷）～乙醚＜乙酸乙酯＜止丁醇＜丙醇、乙醇＜甲醇＜水＜含盐水溶剂和有效药物成份极性相似性对照表加水50-100ml 10倍量95%乙醇 10倍量石油醚浸取1h 回流1h 浸取0.5h EtoH 提取液蒸馏回收乙醇 石油醚提取液 浓缩液（分成2份） （检查萜类、甾体、油脂挥发油）EtOH 溶液乙醇溶液HCL 不溶物 （检查鞣质、酚类、有机酸、检查生物碱 EtOAc 溶液 黄酮、蒽醌、甾体、三萜等）乙酯溶液EtOAc 溶液 碱水液水泥回收溶剂 （检查有机酸、酚类）浓缩物EtOH 溶液 浓缩物（检查萜、内酯、强心苷） （3）定性验证各类物质生物碱：常用碘化铋钾（Dragendorff 试济）；在滤低止显棕黄色或橘红色沉淀 黄 酮：将乙醇EtOH 液加Ng 粉，滴入浓盐酸后振荡在泡沫处呈桃红色，或与1%Alcl 3乙醇溶液呈有色荧光。

皂苷、强心苷、甾体： 在乙酐溶液中与浓H 2SO 4反应后显各种红紫色，皂苷水溶液振药时能产生大量泡沫氨基酸和肽与茚三酮反应显蓝紫色）显紫红色蛋白质以双缩脲反应（NaOH+CuSO4有机酸与溴酚蓝反应显黄色酚类与FeCL显紫色、蓝色3O沉淀糖和苷与斐林试剂作用有砖红色Cu2B、天然药物化学成份的系统分离（1）天然药物化学成分的系统分离流程系统分离即为将性质相近的组分集中在一起提取，对有效成份分别分离，对无效部分不予追踪。

系统分离粗分离阶段部位分离大类物质分离细分离阶段组分分离阶段，确定有效活性物质成分流程图：植物原材料粉末用乙醇水溶液浸提数次、合并浸液减压浓缩水层（或混悬物）石油醚抽提液（亲脂性部分）（弱极性部分）用乙酸乙酯萃取约5次、分层5次水层正丁醇层滤清、浓缩水洗、减压、浓缩（强极性部分）（中等偏大极性部分）此流程主要对无资料的新型中草药（2）水提取液的有效成份系统分离流程：对水提取液部分可采用离子交换树脂将其分成碱、酸和中性三部分其流程图为：洗脱（氨水或氨的乙醇液）洗脱液（总碱性部分）稀酸洗脱（中性部分）洗脱液（总酸性部分）（3）水提取液的蛋白质、糖或氨基酸等系统分离流程通常水提取液中有效成分可能是蛋白质、多糖、单糖或氨基酸等乙醇的水溶液浓缩去乙醇脂沉淀溶液水透折或乙醇沉淀凝胶色谱水性蛋白质、醇多糖酸等）水洗脱液树2%洗脱液（氨基酸）（单糖或寡糖）洗脱液（核苷酸）C、天然药物常用提取方法1、溶剂法：通常浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法及连续回流提取法等。