天然产物构效关系研究
天然产物化学PPT多糖的构效关系
计算机模拟技术
计算机模拟技术是通过计算机模 型来预测多糖的构效关系的方法。
该方法基于已知的多糖结构信息 和生物活性数据，建立数学模型 和算法，通过计算机模拟来预测
多糖的生物活性。
计算机模拟技术可以大大缩短研 究周期，降低实验成本，提高研
究效率。
04 多糖的构效关系在生物医 学中的应用
药物设计与开发
机遇
随着技术的进步和研究的深入，人们对于多糖构效关系的理解将越来越深入，有 望发现更多具有重要应用价值的活性多糖。同时，随着基于多糖的药物和功能材 料的开发，将为相关领域带来巨大的经济和社会效益。
多糖构效关系研究的未来发展方向
1 2
加强跨学科合作
多糖构效关系研究需要化学、生物学、医学等多 个学科的交叉合作，以实现更深入、更全面的研 究。
多糖的结构与功能关系
结构决定功能
多糖的结构特点决定了其功能性 质，如硫酸酯多糖的抗病毒作用 与其硫酸酯基团的含量和分布密 切相关。
构效关系
通过研究多糖的结构与功能关系 ，可以预测和优化多糖的功能性 质，为多糖的应用提供理论依据 。
03 多糖的构效关系研究方法
化学分析法
化学分析法是研究多糖构效关系的基础方法之一，通过对多 糖的化学结构进行详细分析，了解其组成和连接方式，从而 推测其可能具有的生物活性。
药物载体
先导化合物的发现
多糖具有生物相容性和生物可降解性， 可以作为药物载体，用于药物传递和 控制释放，提高药物的疗效和降低副 作用。
多糖具有多种生物活性，可以通过高 通量筛选等方法发现具有潜在药物活 性的先导化合物，为新药研发提供候 选分子。
药物修饰
多糖可以作为药物修饰剂，通过与药 物结合，改变药物的理化性质和生物 学行为，提高药物的靶向性和生物利 用度。
简单香豆素天然产物药理作用与化学结构关系研究进展
（ｈ ８ ５ ＠ｇ ｕｅｕ ｃ ） ｃｈ ８ ８ ｘ ．ｄ ．ｎ
维普资讯
・
９ ・ ４
广 西 师 范 学 院 学 报（ 然 科 学 版） 自
第 ２ 卷 ４
ａ Ｏ Ｃ ３ｂ ： ＯＣ Ｈ ； ：一Ｃ ， Ｈ２ Ｈ（ Ｈ３２ ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ ） Ｈ Ｃ Ｃ Ｃ ） ； ： Ｈ２ Ｈ２ （ Ｈ３２
维普资讯
２０ ０ ７年 ３月
广西师范学院学报（ 自然科学版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ａｇ ｉ ｅｃｅｓ ｄ ｃｔ ｎＵ ｉ ｒｉ （ ａｕａ Ｓｉ ｃ ｄｔ ｎ ｏｒ ａ ｏ ｎ ｘ ａｈｒ Ｅ ｕａｉ ｎｖ ｓ ｙＮ ｔ ｌ ｃ ｎ ｅ ｉｏ ） Ｇｕ Ｔ ｏ ｅ ｔ ｒ ｅ Ｅ ｉ
１ 简 单 香 豆素
简单香豆素化合物的结构见 Ｉ． １ Ｉ 表 列出了部分从天然植物中分离的该类型的香豆素天然产物 ． 从 表１ 看出， 简单的香豆素天然产物的取代基主要有 一 Ｈ，一 Ｃ ３ ～ｃ ３ 一 Ｈ Ｏ Ｏ Ｈ ， Ｈ ， Ｃ Ｏ等．
Ｏ
Ｒ８
Ｉ Ｉ
研究 表明 ， 、 简单香豆素天然产物的药理作用与香豆素母核取代基的种类和取代位置有关． ２ 表 给出了一些简单香豆素与活性氧物种作用的试验结果 ． 从表 ２ 看出， 取代基的种类与取代位对香豆素抗 氧活性物种的能力有明显地影响． 而简单香豆素抗氧化活性的构效关系在文献 ［４ 中得到进一步的证 ２］
实 （ ３ ． 于 ４甲基 香豆 素衍生 物来说 ， 、 上有 ２个 一Ｏ 以及 一 表 ）对 一 ７８位 Ｈ ＯＨ 和 ～ＮＨ 相邻 时使香 豆素具 ２
有强的抗氧化和清除 自由基的活性 ．
收 稿 日期 ：０ ６～１ —２ ２０ ２ ７
基金项 目： 广西 自然科学基金项 目（ 桂科 自０ ４ ０ ２ ４７ ０ ） 作者简 介： 李锦周 （９ ２ ， １８ 一） 山东临沂人 ， 士研究生 ； ￣ （９ Ｓ ， ， 硕 陈希， １５ 一）女 博士 ， ￣
7 天然产物的结构修饰
5
6
H O O O H O OH H H MeOH O O H O OMe H O H H
7
H O O H
+
HCl
O H O OMe H
2
3
α-artemether (2%)
β-artemether (98%)
青蒿素衍生物主要类型
二氢青蒿素分子中羟基为合成各种衍生物提供了基点， 以此为起始原料，半合成了一系列青蒿素衍生物，主要包括3 种类型：醚类（4）、酯类（5）和碳酸酯类（6），其中20多 个衍生物的抗疟效果比青蒿素强5~10倍。 经化学、药效、毒理、药代、临床试验后综合比较，蒿 甲醚和蒿酯钠（ 7）发展成抗疟新药，前者油溶性极好，易 制成油针剂，后者水溶性好，可制成粉针剂。
8
在五味子丙素类似物合成过程中，发现中间体联苯双酯 （９）有明显的抗肝毒作用，其合成路线是以没食子酸为原 料，反应物中尚有β −联 苯双酯（10）和 γ −联苯双酯 （11）。
O CH 3 O O O O O O CH 3 O O O CH 3 O O
3 3
O
COOCH COOCH
3 3
OH 3 C OH 3 C
天然产物的结构修饰
天然产物长期以来被认为是有效治疗药物的重要来 源。 从1983~1994年间生产上市的520种新药中，39％是 天然产物或者衍生自天然产物（其中天然产物约占20 ％，而天然产物的衍生物约占80％），尤其60% ∼8 0％ 的抗菌和抗癌药来自天然产物。
从天然产物中寻找新药或先导化合物的研究是当前国 内外创制新药的重要研究方向和非常活跃的研究领域。 除了从天然产物直接研究开发成有效的治疗新药物 外，天然产物还是新药开发所依赖的新先导化合物取之不 尽的源泉。与天然产物相关的新的化学成分要远远多于其 他来源的化合物，已发表的、来自天然产物的40％化学结 构在合成化学成分中是没有的。
天然产物的结构与活性关系研究
天然产物的结构与活性关系研究天然产物是指存在于自然界中的各种生物化学物质，包括植物、动物和微生物产生的化合物。
这些物质具有多样性、复杂性和多用途性等特点，被广泛应用于医药、农业、环保、食品等多个领域。
要深刻理解天然产物的作用，必须了解其结构与活性关系的研究进展。
一、天然产物结构的探究天然产物结构研究是天然产物学的基础，也是新产物发现和合成的前提。
为了确定天然产物的化学结构，研究人员需要通过各种方法进行分离、纯化和鉴定。
传统的方法包括色谱技术、分光技术、核磁共振技术等。
其中，核磁共振技术（NMR）是目前天然产物结构分析的主流方法之一。
NMR可以提供化学环境、化学位移、偶合常数等信息，从而推断分子的结构和化学键的相对位置。
此外，质谱联用技术（MS）也成为天然产物结构研究中不可或缺的方法，它可以提供分子质量、分子离子峰、碎片离子等信息，用于快速鉴定分子结构和验证推断。
二、天然产物活性的研究天然产物除了具有丰富的化学多样性外，还具有广泛的药理学多样性。
天然产物的生物活性与其结构密切相关，因此，在天然产物中寻找新的来自天然分子的生命响应物质的研究中，结构-活性关系分析是首要任务。
当前的研究重点包括天然产物与生物分子相互作用机理的探索和生物生物学机制的分析。
天然产物作为药物候选物，其生物活性研究主要集中在生物大分子（蛋白质、酶、核酸等）的影响下的药理作用靶点研究。
以抗癌研究为例，天然产物可用于肿瘤预防、治疗和增强化疗的效果。
目前主要用于抑制肿瘤细胞的生长、诱导肿瘤细胞的凋亡和阻断肿瘤细胞的转移。
这些活性与天然产物的结构特征密切相关，不仅需要探索多种作用机理，也需应用先进的化学科技进行结构设计和制备。
三、结构活性关系的研究方法为了深入研究天然产物的结构和活性关系，需要采用数量性质与质量性质的综合研究方法。
如分子对接技术（MolecularDocking）、三维定量构效关系研究（3D-QSAR）等就是在基于计算机模拟方法的前提下，从纯物质结构设计与合成的层面上研究天然产物的结构与活性之间的内在联系。
第二章 天然产物的研究现状
开发思路：
如果能用简便的化学合成方法合成出 天然有效成分，或者以毒性大、活性不 够高的天然产物为先导化合物进行结构 修饰，提高活性降低毒性，这样上述中 药与天然产物活性成分都有可能开发成 新药。
紫杉醇的提取技术生产工艺配方专利大全
1、紫杉醇的提取方法 2、一种提高红豆杉内生真菌发酵物中紫杉醇产率的方法 3、紫杉醇组合物及其制备方法 4、榛子提取“紫杉醇” 5、一种利用高压液相色谱制备高纯度紫杉醇的方法 6、9-二氢-13-乙酰基巴卡亭III和紫杉醇的提取方法 7、从红豆杉细胞培养液滤液中富集提取紫杉醇的方法 8、一种高效分离制备高纯度紫杉醇半合成前体的方法 9、制备紫杉醇的方法 10、工程菌株及其制备方法以及用其制备紫杉醇的方法 11、从紫杉醇粗产品分离纯化紫杉醇的方法 12、一种高效制备紫杉醇的方法 13、紫杉醇的超细纤维剂型及制备方法和装置 14、紫杉醇半合成方法 15、水溶性抗癌药紫杉醇复合物及其制备方法 16、用可再生资源提取药用紫杉醇及其衍生物的方法 17、紫杉醇纳米微粒的制备方法 18、利用酶催化半合成紫杉醇的方法 19、柱溴化法制备高纯度紫杉醇的工艺 20、改进的基于紫杉醇的抗肿瘤制剂
现状：பைடு நூலகம்
在新药的研发中，天然药物起到了无法估量的 作用，47%的新药源于天然产物及其衍生物， 特别是在抗癌和抗感染方面，例如，紫杉醇、 长春碱（Vinblastine）、喜树碱 （camptothecin）、鬼臼毒素 （Podophyllotoxin）等的衍生物已经广泛应用 于临床。
生物活性有机化合物的合成与构效关系研究
生物活性有机化合物的合成与构效关系研究在药物研发和生物化学领域，对于生物活性有机化合物的合成与构效关系的研究非常重要。
这些化合物可以是药物、农药、天然产物等，它们对人类健康、农作物保护以及生物资源的开发利用都具有重要意义。
深入了解生物活性有机化合物的合成与构效关系，有助于我们开发更安全、高效的新药，改善物种保护和农业生产的方法。
本文将介绍生物活性有机化合物合成以及其与构效关系的研究进展。
一、生物活性有机化合物的合成方法有机化合物的合成研究是化学领域的重要分支，对于生物活性有机化合物的合成，更是具有重要的现实意义。
在合成生物活性有机化合物时，常用的合成方法包括化学合成、酶催化合成、微生物发酵等。
其中化学合成方法灵活多样，能够通过化学反应合成各种结构多样的化合物。
酶催化合成则利用酶的催化特性，在温和条件下合成目标化合物。
微生物发酵则利用微生物代谢特性合成特定化合物。
根据不同的需要和条件，选择合理的合成方法对生物活性有机化合物进行合成。
二、探究生物活性有机化合物的构效关系生物活性有机化合物的构效关系研究是指找出化合物的结构与其生物活性之间的相互关系。
通过研究发现，不同的化合物结构对生物活性会产生显著影响。
构效关系的研究能够帮助我们理解其中的机制，并为药物设计提供理论依据。
在构效关系研究中，我们通常可以通过分子对接、定量构效关系模型等方法来揭示不同结构与生物活性之间的关联。
分子对接可以通过模拟化合物与靶标结合的方式，预测化合物与靶标的结合位点以及结合模式，为合成具有更好活性的化合物提供指导。
定量构效关系模型则通过建立数学模型来描述化合物结构与生物活性之间的关系，预测新化合物的生物活性。
这些研究方法和技术在生物活性有机化合物的合成和优化方面起到了重要的作用。
三、案例分析：抗癌药物的合成与构效关系研究作为一个具体的案例，我们以抗癌药物的合成与构效关系研究为例进行分析。
抗癌药物的合成与构效关系研究一直是药物研发领域的热点之一。
天然黄酮类化合物的构效关系最新研究进展
天然黄酮类化合物的构效关系最新研究进展
常军;王晨曦;李玉萍
【期刊名称】《天然产物研究与开发》
【年(卷),期】2013(025)007
【摘要】天然黄酮类化合物以其在抗衰老、抗肿瘤、抗炎、肝脏保护和降血糖方
面的高活性成为天然产物的研究热点.近年来,关于天然黄酮类化合物的提取和纯化、结构分析、生物利用度和药理活性有许多报道.本文对天然黄酮类化合物的构效关
系的研究进展进行综述,旨在为天然黄酮类化合物未来发展和利用提供参考.
【总页数】5页(P1006-1010)
【作者】常军;王晨曦;李玉萍
【作者单位】江西科技师范大学生命科学学院,南昌330013;江西科技师范大学生
命科学学院,南昌330013;江西科技师范大学生命科学学院,南昌330013
【正文语种】中文
【中图分类】R284.2
【相关文献】
1.天然黄酮类化合物清除DPPH·的构效关系 [J], 陈季武;胡斌;赵实;邓玉;秦海燕
2.天然黄酮类化合物的抗氧化作用及构效关系 [J], 王姝梅
3.天然黄酮类化合物抑制CYP3A4的构效关系研究 [J], 汪巍;李明;艾纯芝;杜艺玫;凌蕾;马菲菲;周旭美;鲁艳柳;何芋岐
4.八种天然黄酮类化合物的抗氧化构效关系 [J], 陈季武;朱振勤;杭凯;杨晓宁
5.黄酮类化合物生物活性及其构效关系的研究进展 [J], 赵菲;金永生;吴秋业
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天然产物活性多糖结构与功能研究进展
天然产物活性多糖结构与功能研究进展一、本文概述天然产物活性多糖是一类具有广泛生物活性的天然高分子化合物，其结构与功能的深入研究对于生命科学、医药学、食品科学等领域的发展具有重要意义。
本文旨在全面综述近年来天然产物活性多糖结构与功能研究的主要进展，包括多糖的提取分离、结构解析、生物活性评价以及应用前景等方面。
通过对相关文献的梳理和分析，本文旨在为读者提供一个清晰、系统的天然产物活性多糖研究框架，为推动该领域的进一步发展提供参考和借鉴。
本文首先介绍了天然产物活性多糖的基本概念和研究背景，阐述了多糖在生物体内的分布、种类和生物活性。
接着，重点综述了多糖的提取分离方法，包括传统方法和现代生物技术的应用，如超声波辅助提取、微波辅助提取、酶解法等。
在结构解析方面，本文详细介绍了多糖的化学结构、高级结构及其与生物活性的关系，包括糖链的连接方式、糖苷键类型、分支结构等。
本文还综述了多糖的生物活性评价方法，如抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等，并探讨了多糖在医药、食品、化妆品等领域的应用前景。
天然产物活性多糖的研究已经成为当前生命科学领域的一个热点，其结构与功能的深入研究对于揭示生命现象的本质、开发新型药物和功能性食品具有重要意义。
本文希望通过对天然产物活性多糖研究进展的综述，为相关领域的研究者提供有益的参考和启示。
二、天然产物活性多糖的结构特征天然产物活性多糖是一类具有复杂结构的生物大分子，其结构特征包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
这些结构层次共同决定了多糖的生物活性。
一级结构是指多糖中单糖的组成、糖苷键类型、连接方式以及异头碳构型等。
天然产物活性多糖的一级结构多种多样，单糖组成可能包括葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等，糖苷键类型可能是α型或β型，连接方式有线性或分支状等。
这些一级结构特征对多糖的生物活性具有重要影响。
二级结构是指多糖链内或链间通过氢键形成的规则构象。
多糖链上的羟基和羰基可以形成分子内的氢键，使多糖链呈现特定的弯曲或螺旋结构。
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整
体
✓药效团
性
• 从分子水平来认识药物为什么能够 治疗疾病有两种学说：基团学说； 基本结构学说。
• 问题的提出：1898年Ehrlich在从事 组织的染色工作时就注意到染料的 选择性染色的问题：为什么特殊的 细胞或细胞的特殊部分可以和特殊 的染料结合? 这涉及到选择性亲和 力的问题。
• Ehrlich在研究免疫反应时设想毒素
药．解热镇痛药等。
– 此外，还发现具有基本结构的药物类
型，它们的基本结构中可变部位的多
药
少及可变部位的可变范围也 各有不 同．如局部麻醉药的基本结构如下图
物
（4-1）所示．由此导致了对结构特异
的
性的认识。
基
本
O
结
Ar C X (C)n N
构
图（4-1）
药 • 药物的结构特异性（与基本结构不同）
物
– 对药物生理作用依赖于药物分子整
体性的认识是人们对药物构效关系 认识的进一步发展。
的
– 化合物的化学活性和理化性质与化
分
合物分子结构整体性密切相关。众
子
所周知，某种功能基团具有某些化
整 体
学反应性能和理化特性．而分子中 的其他基团或结构部分的存在可以 增强或减弱这些化学反应性能和理
性
化特性。即药物的生理作用不仅依
的部位的多少以及可变的范围不同。例如：
药
如下图中局部麻醉药的基本结构中有四个部
物
位可以改变
的
分别是：
结
Ar、X、 (C)n
N
构
特 而每个部位可改变的范围也大。
异
O
性
Ar C X (C)n N
– Ar代表芳环 一些简单杂环和芳环取代
均可能有局部麻醉作用而以苯环的局
药
部麻醉作用较强；
物
– X可是 －O－（酯类），－S－（硫代
分
还需要考虑药物分子的整体性。
子
整
体
性
药效团
•
药• 效 团
药效团的认识是人们对药物的化学结 构与生理作用关系认识的更进一步的 发展。 药效团是在三维空间中具有一定距离 和排列的几个结构部分或基团的总称， 这和以前基团学说(指单个基团)对药 效团的认识完全不同。两个药物可以 有不同的化学结构，但具有相同的药 效团就可能具有相同的生理作用。基 本结构是化合物分子的基本骨架，而 药效团则超越了基本骨架．这样，不 同基本结构的药物可能存在相同的药 效团。
天然产物的构效关系研究 （structure-activity relationship）
基本结构与分子整体性 药物药效学与化学结构的关系
天 • 药物的化学结构与生理活性的关系（简称 然 药物的构效关系）是天然产物化学研究的
产 中心内容，也是药物设计的基础。
物 • 先导化合物：又称原型物，是通过各种
研
究
天 然 产 物 的 构 效 关 系 研 究
生命基础 过程研究
随机筛选 偶然发现
QSAR
天然产物中 有效成分
现有药物总 结性研究
体内代谢 过程研究
SAR及 结构 生物电 QSAR 分析 子等排
先导化合物
SAR一般规律
前药原理
新的化合物
组合化学及 快速筛选
先 导 化 合 物 的
发新 现药
研 究
先导 化合 物的 优化
Ehr 的分子中具有固着基团和毒性基团，
lich 固着基团一旦固着在细胞的侧链上，
的 毒性基团就对细胞产生毒性作用，
免 疫 侧
使细胞失去原有的功能。为厂抵御 毒素的侵害，组织的细胞产生过量 的侧链，过多的侧链从细胞释放到 血流中，就是所谓的抗体或抗毒素，
链 它们与毒素在血流中结合，防止毒
学 素侵害细胞。这就是Ehrlich的免疫
的
酯类），－NH－（酰胺类）。
结
构
– (C)n 表示为烃基链
特
异 性
–N
表示为仲胺基或叔胺基。
– 还有一些药物的基本结构中的可变部位
和可变范围更小，例如烟酸类和维生素
药
B6.
物
– 烟酸类化合物只有在人体内能变为烟酰
的
胺时才能有维生素的作用，因此，它的
结
基本结构为：
O
构
X
特 N
异
其中X为羟基，氨基或酯基，其可变范围
性
和部位很少。
• 小结：
药
– 药物的基本结构中可变部位的多少与
物 的
其可变范围的大小反映了药物的生理 作用与化学结构间依赖关系的深 浅．基本结构中可变部位多且可变范
结
围大的，其生理作用与化学结构间依
构
赖关系浅，反之则依赖关系深.这种依
特
赖关系的深浅就是结构特异性的高低。
异
性
• 药物的分子整体性
药 物
赖于其基本结构，还依赖于药物分 子的整体性。
– 药物的化学结构尽管具有产生某种生
药
理作用的基本结构,但由于有其他结构 部分的存在，或基本结构上带有不同
物
的基团，导致理化性质的改变或立体
的
大小，构型，构象的不同，而增强或
分
减弱其生理活性，甚至破坏其生理活
子
性或产生另外的生理作用。
整
体
性
普鲁卡因及其衍生物的相对水解速度
的
途径得到的具有一定生理活性的化学 物质。
构 先导化合物的发现和寻找有多种多样的途径和方
效
法。因先导化合物存在着某些缺陷，如活性不够 高，化学结构不稳定，毒性较大，选择性不好，
关 药代动力学性质不合理等等，需要对先导化合物
系
进行化学修饰，进一步优化使之发展为理想的药 物，这一过程称为先导化合物的优化。
说 侧链学说
• 药物的基本结构(与基团说不同)
– 药物化学家发现具有相同生理作用
药
的药物，在分子结构中往往可以找
物
到相同的或相似的结构部分，认为
的
这种结构部分是产生这类生理作用
基
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的必要部分，称之为基本结构。
本 – 人们也发现了具有相同生理作用的
结
药物之间却找不出任何相似的结构
构
部分，例如全身麻醉药．催眠镇静
最佳化合物
新
药
临床试验
开 发
新药
药物构效关系在药物设计中所处的地位
第一节 基本结构与分子整体性 第二节 药物药效学与化学结构的关系 第三节 构效关系实例 第四节 药物与受体间的立体互补性 第五节 药物与受体间的作用力
基
第一节 基本结构与分子整体性
本
结
构
✓药物的基本结构
与
✓药物的结构特异性
分
子
✓药物的分子整体性
– 药物的生理作用与化学结构找不出任何共 同关系(即基本结构)的为结构非特异性药
的
物；
结
– 药物的生理作用与化学结构存在依赖关系
（化学结构稍改变就失去原有的生理
构
作用）的称为结构特异性药物。
特 异
– 根据结构特异性的概念，可以把药物分为 两大类，即结构非特异性药物和结构特异 性药物。
性
– 对于结构特异性药物来说，其基本结构可变
药 物 的 分 子 整 体 性
O R1
C2H5
R
C C CH2N
R2
C2H5
在人血清中的相对水解
R
R1
R2
速度
NH 2
H
H
500
NH 2
H
CH3
15
NH 2
CH3
CH3
0
F
H
H
3000
• 小结：
药
– 基本结构相同但由于取代基的不同而
物 的
出现生理活性的变化,或生理作用不同， 或作用的部位不同等.可见构效关系的 认识只停留于基本结构水平是不够的，