天然药物化学(课件)
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天然药物化学最新PPT课件
O O OH Glc
Glc O O OH
HH
COOH
CH2OH O O OH Glc
O O
长时间存放 2
H
O
Glc
O
O
OH
O 蒽醌
H
H
COOH
COOH
O
O
OH
Glc
OH O OH COOH
中位萘并二蒽酮类
OH O OH
HO
CH3
H3C
OH
OH O OH
hypericin
醌类化合物的理化性质
（一）物理性质 1.性 状 2.升华性 3.溶解度
高效液相色谱法（HPLC）
蒽醌类化合物的波谱特征
UV
O
O A
O
峰1 ~230nm
峰2 240~260nm (A)
峰3 262~295nm (B)
峰4 305~389nm (A)
O
峰5 >400nm
B
(B中的羰基引起）
蒽醌类化合物的波谱特征
核磁共振氢谱（1H-NMR或PMR）
5.0
5.0
OH
H OOH
O
O
应用：pH梯度萃 取
游离蒽醌酸性顺序：
-COOH＞2个β-OH＞1个β-OH＞2个α-OH＞1个α-OH
5%NaHCO3
5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH
由于醌类化合物多具有酸性，在碱液中成盐而溶解， 加酸酸化后重新游离而沉淀析出。故常利用碱溶解酸 沉淀法提取醌类化合物。
OH O OH
H3CO O
O H3CO H3CO
O
arnebinone
O
arnebifuranon
Glc O O OH
HH
COOH
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长时间存放 2
H
O
Glc
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O 蒽醌
H
H
COOH
COOH
O
O
OH
Glc
OH O OH COOH
中位萘并二蒽酮类
OH O OH
HO
CH3
H3C
OH
OH O OH
hypericin
醌类化合物的理化性质
（一）物理性质 1.性 状 2.升华性 3.溶解度
高效液相色谱法（HPLC）
蒽醌类化合物的波谱特征
UV
O
O A
O
峰1 ~230nm
峰2 240~260nm (A)
峰3 262~295nm (B)
峰4 305~389nm (A)
O
峰5 >400nm
B
(B中的羰基引起）
蒽醌类化合物的波谱特征
核磁共振氢谱（1H-NMR或PMR）
5.0
5.0
OH
H OOH
O
O
应用：pH梯度萃 取
游离蒽醌酸性顺序：
-COOH＞2个β-OH＞1个β-OH＞2个α-OH＞1个α-OH
5%NaHCO3
5%Na2CO3 1%NaOH 5%NaOH
由于醌类化合物多具有酸性，在碱液中成盐而溶解， 加酸酸化后重新游离而沉淀析出。故常利用碱溶解酸 沉淀法提取醌类化合物。
OH O OH
H3CO O
O H3CO H3CO
O
arnebinone
O
arnebifuranon
天然药物化学全部课件
包括天然药物的 提取、分离、鉴 定和结构分析
研究天然药物的 化学结构和生物 活性
旨在发现新的药 物和药物先导化 合物
天然药物化学的发展历程
古代：天然药物 的起源和发展， 如中药、藏药等
近代：天然药物 化学的兴起，如 植物化学、生物 碱等
现代：天然药物 化学的深入研究 ，如天然产物全 合成、结构修饰 等
食品添加剂：用于改善食 品口感、色泽、营养等， 如天然色素、天然香料等
环境友好型农药：用于替 代化学农药，如植物源农 药、微生物农药等
03
天然药物化学成分 的提取与分离
提取方法与原理
溶剂提取法：利用有机溶剂将天然药物中 的有效成分溶解出来
蒸馏法：通过加热使天然药物中的挥发性 成分挥发出来
升华法：利用天然药物中的某些成分在特 定温度下升华的特性进行提取
对人才培养的要求与建议
加强基础教育：注重化学、生物、药学等基础知识的学习 培养实践能力：加强实验操作、数据分析等实践技能的培养 拓宽视野：关注国内外天然药物化学的最新发展和趋势，拓宽知识面 提高创新能力：鼓励学生独立思考、勇于创新，提高解决问题的能力
感谢观看
汇报人：
结晶法：通过改变溶液浓度或温度，使目标成分 结晶析出
色谱法：利用不同成分在固定相和流动相中的 分配系数差异进行分离，包括薄层色谱、柱色 谱等
电泳法：利用电场对带电分子的定向移动进行分 离，包括纸电泳、凝胶电泳等
超临界流体色谱法：利用超临界流体的物理化 学性质进行分离，包括二氧化碳超临界流体色 谱等
提取与分离实例分析
色谱法：利用不同成分在色谱柱上的移动 速度不同进行分离
电泳法：利用电场使不同成分在电泳液中 移动速度不同进行分离
超临界流体萃取法：利用超临界流体的物 理性质进行提取和分离
天然药物化学PPT课件
珍 、 清·赵学敏）
草药：民间用药，无人统计过有多少。
天然药物的来源：植物；以此类 为主，种类繁多。
动物；矿物；微生物；海洋生 物；
海洋资源：它是目前待开发的目 标，海洋占地球表面积2/3，所含 的生物资源是丰富的，近来号称“ 生命的摇篮”。
广阔
我们的“蓝色国土”它的面积是 470万平方公里的面积。1.8万 公里的海岸线。由此看， 我们的天然药物资源是十分丰富， 开发前景是广阔的。 蓝色国土
高质量的保健品
研制出好的、真的天然保 健品，为维护人类健康做 出贡献。
现在政府已经把食品开发 放在药监局管理了。所以 我们又增加了一项任务， 应该不辱使命。
使命
四、简介天然药物中化学成分的类型
主要有：糖苷类、苯丙素、醌类、黄 酮类、萜类和挥发油、甾体及其苷、 三萜及其苷类、生物碱类、海洋天然 药物等九大类。
五、历史、发展、未来
1、历史的看：天然药物在中国起步 于明代1575年《医学入门》和《本 纲》中都记载了从五倍子中得到没 食子酸的过程，为世界上最早制得 的有机酸，它比瑞典药师及化学家 舍勒从天然药物中制得到有机酸要 早200年，
历史、发展、未来
还有如用升华法制取樟脑的过程 见于1711年，而 欧州直到18世纪下半叶才 提出樟脑的纯品，由此可见， 古代中国的医药化学在当时 世界上居于领先地位，故有“医药化 学源于中国”的高度评价， 这是我们应当引以自豪。
药源
如：黄连素、 双黄连粉针（复方）、 穿心连内酯芦荟系列药品等。这些发现， 抗菌素的药源扩大了。
（2）中药药源的扩大
黄连素是黄连中的主要成分，现在又发 现小檗科、防已科、芸香科的一些植物中含 此成分。所以，这些植物均可以做为提取黄 连素的原料。再如：有抗菌作用的芦荟，品 种繁多，众所周知。这些发现使中药的药源 扩大了。
草药：民间用药，无人统计过有多少。
天然药物的来源：植物；以此类 为主，种类繁多。
动物；矿物；微生物；海洋生 物；
海洋资源：它是目前待开发的目 标，海洋占地球表面积2/3，所含 的生物资源是丰富的，近来号称“ 生命的摇篮”。
广阔
我们的“蓝色国土”它的面积是 470万平方公里的面积。1.8万 公里的海岸线。由此看， 我们的天然药物资源是十分丰富， 开发前景是广阔的。 蓝色国土
高质量的保健品
研制出好的、真的天然保 健品，为维护人类健康做 出贡献。
现在政府已经把食品开发 放在药监局管理了。所以 我们又增加了一项任务， 应该不辱使命。
使命
四、简介天然药物中化学成分的类型
主要有：糖苷类、苯丙素、醌类、黄 酮类、萜类和挥发油、甾体及其苷、 三萜及其苷类、生物碱类、海洋天然 药物等九大类。
五、历史、发展、未来
1、历史的看：天然药物在中国起步 于明代1575年《医学入门》和《本 纲》中都记载了从五倍子中得到没 食子酸的过程，为世界上最早制得 的有机酸，它比瑞典药师及化学家 舍勒从天然药物中制得到有机酸要 早200年，
历史、发展、未来
还有如用升华法制取樟脑的过程 见于1711年，而 欧州直到18世纪下半叶才 提出樟脑的纯品，由此可见， 古代中国的医药化学在当时 世界上居于领先地位，故有“医药化 学源于中国”的高度评价， 这是我们应当引以自豪。
药源
如：黄连素、 双黄连粉针（复方）、 穿心连内酯芦荟系列药品等。这些发现， 抗菌素的药源扩大了。
（2）中药药源的扩大
黄连素是黄连中的主要成分，现在又发 现小檗科、防已科、芸香科的一些植物中含 此成分。所以，这些植物均可以做为提取黄 连素的原料。再如：有抗菌作用的芦荟，品 种繁多，众所周知。这些发现使中药的药源 扩大了。
天然药物化学ppt课件完整版
• 天然药物质量控制与标准化
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》PPT课件
萜类及挥发油成分
具有抗炎、抗菌、抗病毒等药理活性，对呼吸系 统有保护作用。
三萜及其苷类成分
具有抗炎、抗肿瘤、免疫调节等药理活性。
化学成分与药理活性的关系
甾体及其苷类成分
具有抗炎、抗肿瘤、免疫调节等药理活性，对心血管系统有保护作用。
生物碱类成分
具有镇痛、抗炎、抗肿瘤等药理活性，对神经系统有保护作用。
天然药物化学的历史与发展
历史
天然药物化学的发展经历了传统药物利用、天然药物成分研究和现代天然药物化学三个 阶段。
发展
随着分离纯化技术、波谱解析技术和结构鉴定技术等的发展，天然药物化学在药物研发 中的地位逐渐提高，为新药的发现提供了更多的可能性。同时，随着组学技术、合成生
物学和人工智能等新技术的发展，天然药物化学的研究领域也在不断扩大和深化。
天然药物的化学成分类型
甾体及其苷类成分
强心苷、甾体皂苷、甾体醇、甾体酸等。
生物碱类成分
有机胺类、吡咯烷类、吡啶类、异喹啉类等。
各类化学成分的结构特点
糖类成分
具有羟基和羰基，可形成糖苷键 。
苯丙素类成分
具有苯环和丙烷链，可形成多种衍 生物。
醌类成分
具有醌式结构，可发生氧化还原反 应。
各类化学成分的结构特点
05
天然药物的开发与利用
天然药物的资源分布与保护
我国天然药物资源概况
种类繁多，分布广泛，具有地域特色。
天然药物资源的保护
保护生态环境，合理开采，可持续利用。
濒危药用植物的保护
建立保护区，人工繁育，替代品研究。
天然药物的合理开发与利用
天然药物的采集与加工
适时采集，科学加工，保证药效。
天然药物的开发策略
具有抗炎、抗菌、抗病毒等药理活性，对呼吸系 统有保护作用。
三萜及其苷类成分
具有抗炎、抗肿瘤、免疫调节等药理活性。
化学成分与药理活性的关系
甾体及其苷类成分
具有抗炎、抗肿瘤、免疫调节等药理活性，对心血管系统有保护作用。
生物碱类成分
具有镇痛、抗炎、抗肿瘤等药理活性，对神经系统有保护作用。
天然药物化学的历史与发展
历史
天然药物化学的发展经历了传统药物利用、天然药物成分研究和现代天然药物化学三个 阶段。
发展
随着分离纯化技术、波谱解析技术和结构鉴定技术等的发展，天然药物化学在药物研发 中的地位逐渐提高，为新药的发现提供了更多的可能性。同时，随着组学技术、合成生
物学和人工智能等新技术的发展，天然药物化学的研究领域也在不断扩大和深化。
天然药物的化学成分类型
甾体及其苷类成分
强心苷、甾体皂苷、甾体醇、甾体酸等。
生物碱类成分
有机胺类、吡咯烷类、吡啶类、异喹啉类等。
各类化学成分的结构特点
糖类成分
具有羟基和羰基，可形成糖苷键 。
苯丙素类成分
具有苯环和丙烷链，可形成多种衍 生物。
醌类成分
具有醌式结构，可发生氧化还原反 应。
各类化学成分的结构特点
05
天然药物的开发与利用
天然药物的资源分布与保护
我国天然药物资源概况
种类繁多，分布广泛，具有地域特色。
天然药物资源的保护
保护生态环境，合理开采，可持续利用。
濒危药用植物的保护
建立保护区，人工繁育，替代品研究。
天然药物的合理开发与利用
天然药物的采集与加工
适时采集，科学加工，保证药效。
天然药物的开发策略
《天然药物化学》课件
01
02
03
04
植物药
从植物中提取和分离得到的天 然药物，如中药、草药等。
动物药
从动物中提取和分离得到的天 然药物，如昆虫、海洋生物等
。
矿物药
从矿物中提取和分离得到的天 然药物，如硫磺、石膏等。
微生物药
从微生物中提取和分离得到的 天然药物，如抗生素、维生素
等。
天然药物化学的提取方法
溶剂提取法
利用不同溶剂对不同成 分溶解度的差异，将有 效成分从原料中提取出
物理鉴定法
通过物理性质如熔点、沸点、折光率等对天 然药物进行鉴定。
色谱鉴定法
利用色谱技术如薄层色谱、气相色谱、高效 液相色谱等对天然药物进行鉴定。
03
天然药物化学的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
天然药物在医疗保健中的应用
01
02
03
草药治疗
天然药物被广泛用于草药 治疗，如中药、印度草药 学等，用于治疗各种疾病 。
紫杉醇在临床上广泛应用于治疗乳腺 癌、卵巢癌、肺癌等多种恶性肿瘤。 其作用机制主要包括抑制肿瘤细胞分 裂和诱导细胞凋亡等。
06
天然药物化学的实践操作
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
天然药物化学实验的基本操作
提取
利用适当的溶剂从天然药物中提取有 效成分。
分离
补充替代医学
天然药物常被用作补充或 替代传统西医的方法，以 缓解慢性疾病、疼痛等症 状。
营养补充 维生素、矿物质和其他营 养素。
天然药物在制药工业中的应用
新药研发
天然药物是药物研发的重要来源，许 多现代药物都是基于天然药物开发的 。
天然药物化学课件(微生物药物)
谢产物，为药物研发提供新的候选分子。
微生物药物具有高效、低毒的特点
03
相较于传统药物，微生物药物在某些情况下具有更好的疗效和
较低的毒副作用。
微生物药物的研发挑战
微生物培养和发酵条件优化
01
微生物药物的产量受到培养和发酵条件的限制，需要
进行优化以提高产量。
微生物次级代谢产物的分离和纯化
02 从微生物培养物中分离和纯化具有生物活性的次级代
林可霉素类、多肽类、喹诺酮类、磺胺类、抗结核药、抗真菌药和其他
抗生素。
03
抗生素的发现和应用
自1929年英国细菌学家弗莱明发现青霉素，开辟了抗菌素历史的新纪
元。人类在同疾病的斗争中获得了越来越大的优势。
微生物来源的酶抑制剂
酶抑制剂
是能与酶的活性中心或活性中心外的必需基团相结合，使酶的催化功能发生改变的物质。
总结词
天然药物是指自然界中存在的、具有药理活性的物质 ，可以用于预防、诊断或治疗疾病。根据来源和性质 ，天然药物可以分为植物药、动物药和微生物药等。
详细描述
天然药物通常是指从自然界中获取的、具有明确药理 作用的物质，与传统中药材不同，天然药物更加注重 科学验证和标准化生产。根据其来源和性质，天然药 物可以分为植物药、动物药和微生物药等不同类型。 植物药是最常见的天然药物之一，如人参、甘草等； 动物药包括昆虫、蛇类等生物提取物；微生物药则是 通过微生物发酵等方法获得的产物，如抗生素等。
通过微生物转化可以获得许多 重要的天然药物，如生物碱、 黄酮类化合物等。
转化优点
转化法具有选择性高、条件温 和、环保等优点。
利用基因工程改造微生物生产天然药物
基因工程改造
通过基因工程技术对微生物进行遗传改良， 以提高其生产天然药物的效率和产量。
天然药物化学PPT课件
天然药物化学的研究内容与特点
研究内容
包括各类天然药物化学成分（主要是生理活性成分或药效成分）的结构特点、物理化学性质、提取分离方法及结 构鉴定等知识，以探索其防病治病的原理，并根据已阐明结构的成分，按植物亲缘关系寻找同类成分，以扩大药 用植物资源、发掘新的生物活性成分。
特点
涉及多种学科如有机化学、分析化学、植物学、药理学等；研究对象复杂，包括各种类型的小分子化合物；研究 方法多样，包括提取分离、结构鉴定、活性筛选等。
色谱法
利用不同物质在固定相和流动相中分配系数的差异进 行分离的方法，包括薄层色谱法、柱色谱法、纸色谱 法等。
结晶与重结晶法
利用不同物质在同一溶剂中溶解度的差异进行 分离纯化的方法，适用于具有不同晶型的物质 的分离。
结构鉴定方法
理化性质鉴定
光谱分析法
通过观察天然药物化学成分的外观、颜色、 气味、熔点、沸点等理化性质进行初步鉴定。
04
各类天然药物的研究
解热镇痛药
阿司匹林
01
从柳树皮中提取的水杨酸经化学修饰得到，具有抗炎、解热镇
痛作用。
对乙酰氨基酚
02
从煤焦油中提取的苯酚经化学合成得到，主要用于解热镇痛。
布洛芬
03
从丙酸类化合物中经结构修饰得到，具有抗炎、镇痛、解热作
用。
心血管系统药
硝酸甘油
从硝酸酯类化合物中经化学合成得到，主要用于心绞痛的治疗。
实验原理
薄层色谱法是一种基于物质在固定相和流动相之间分配平衡原理的色谱分离技术。通过选择 合适的固定相和流动相，可以实现不同化学成分在薄层板上的分离。
样品制备
将天然药物粉碎、过筛，用适量溶剂提取，得到样品溶液。
实验一：薄层色谱法鉴定天然药物化学成分
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蒙药 Mongolia Medicine
民族药 Ethnic Medicine
藏药
苗药
Tibetan Medicine
Miao drug
生药
Crude drug
4. 天然药物研究现状
疾病谱、医疗模式、药物结构的改变
传染、感染性疾病 —— 身心疾病、现代病
治疗 —— 预防、保健、治疗、康复
化药 —— 化药
正确理解成分的划分
生理活性成分并不一定真正代表有效成分
有效成分与无效成分的划分是相对的、发展的
A. 不同类型成分，在不同天然药物中作用不同
B. 原来视为无效成分，可能成为有效成分
C. 过去视为有效成分，被修正、完善 麝香 丹参 抗炎成分 扩冠 麝香酮————多肽 丹参醌————丹参酚酸
D. 加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性成分
3. 天然药物化学的研究内容
结构特点
理化性质
结构修饰
构效关系 生物转化 体内代谢过程等
提取分离方法
结构鉴定方法
生物合成
三、天然药物化学发展历史沿革和现状
大体分为以下3个阶段： 1. 原始和萌芽阶段（——18世纪末） 2. 学科真正形成阶段（19世纪） 3. 学科迅速发展时期（20世纪——）
脂 肪 酸 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
酚 类 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
蒽 醌 类 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
甲 戊 二 羟 酸 途 径
桂 皮 酸 途 径
氨 基 酸 途 径
第三节
提取分离方法
提取前的准备
系统的文献调研 原材料的处理 保留凭证标本
天然药
国际市场对天然药物的需求日益增大 2000年全球植物药销售额，300亿美元 天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30% 美国， 20%
日本，
15%
4. 天然药物研究现状
世界各地加强天然药物研发的投入
1983-1994年，上市522种新药，44%天然来源
1984-1995，FDA，31种抗癌新药，61%天然来源
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化
深度、广度：机体内源活性物质 微量、水溶性、不稳定、大分子 速度：吗啡————1804-1925 利血平———1952-1956 生物碱：1952前100年，95个 1952-1962，1107个 1962-1972，3443个
乙酰辅酶A 三羧酸循环
丙二酸单酰辅酶A 小分子有机酸 MVA 脂族氨基酸
莽草酸
芳族氨基酸
桂皮酸 萜类 甾体类 生物碱 苯丙素类 木脂素 木质素 黄酮类
脂肪酸 酚类 蒽醌
脂质
肽类 蛋白质
二、生物合成假说的提出
天然化合物之间的结构联系
天然化合物与一次代谢产物间的联系
二、生物合成假说的提出
二、生物合成假说的提出
从天然药物中发现先导物、创制新药——世界公认的有效途径 从中药中发现先导物的优势 数千年临床实践——疗效确切 丰富的资源——结构、活性的多样性
5. 扩大药源
资源可持续可用：甘草、肉苁蓉
植物化学分类学原理：
亲缘关系近的植物含有相同或相似的化学成分
黄连素：黄连——小檗科、防己科、芸香科植物
第二节 生物合成 一、一次代谢和二次代谢
提取分离一般原则
已知物或已知结构类型——文献方法，工业方法 未知物——活性跟踪（定向分离）Fra bibliotek
中药化学
植物化学
Chemistry of TCM
Phytochemistry
天然产物化学 Chemistry of natural products
2．天然药物化学的研究对象
研究对象：化学成分 chemical constituents
特别是生理活性成分或有效成分
active compound
植物
动物
矿物
微生物
海洋天然药物
3.天然药物相关术语
天然药物 natural medicine 中草药
chinese herbal medicine
《本草纲目》，1892种 / 《本草纲目拾遗》，1021种 目前我国药用植物总数，15000余种
中药 草药
Traditional Chinese Medicine herbal drug
1.阐明中药的药效物质基础
阐明中药炮制原理
改进炮制工艺 制定炮制规范或标准
炮制前后有效成分、有毒成分的变化——阐明炮制原理
如：延胡索 ——醋炒—— 增加生物碱溶出——增效
乌头类——蒸煮——水解双酯型生物碱——减毒 黄芩——冷浸——淡黄芩（绿） ——热煮——煮黄芩（黄） 黄芩苷醌 变色
2. 建立和完善中药的质量评价标准
二、生物合成假说的提出 三、主要的生物合成途径
一、一次代谢和二次代谢
一次代谢： 对维持植物生命活动不可缺少的过程
几乎所有绿色植物中都存在 糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢
一次代谢产物 Primary metabolits 对机体生命活动不可缺少的物质 糖、脂肪、蛋白质、核酸 乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸、氨基酸
中药材、制剂中有效成分的质量——临床疗效
建立科学、灵敏的质控标准 科学——质控标准和药效的相关性
有效成分——科学的质控指标 多种分析手段
以有效成分、有效部位、大类成分、有毒成分为指标， 中药指纹图谱技术
3. 改进中药制剂剂型——二次开发
改革的目标：三效、三小、三便
剂型选择
——有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性等 水溶性好——注射液 口服液 颗粒剂 双黄连/参脉 生脉 板蓝根
性：热性、温热药————去甲乌药碱
味：辛味药（解表、理气）————挥发油
归经：
同一归经药的相同、相似化学成分 有效成分的作用靶点：麻黄碱————解痉——肺经 伪麻黄碱———利水——膀胱经 有效成分体内代谢动力学： 川芎——川芎嗪在肝脏、胆囊分布多——归肝、胆经
1.阐明中药的药效物质基础
阐明中药复方配伍的科学内涵
单味药的有效成分研究 复方有效成分 ≠ 各单味药有效成分的简单加和 协同、拮抗作用 物理、化学作用
改变溶出度 柴胡——人参 人参皂苷增加柴胡皂苷的溶出 甘草 甘遂 甘草皂苷增加甘遂甾萜类的溶出 发生化学反应 四逆汤：附子、干姜、甘草等 乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀——减毒 黄连 吴茱萸 小檗碱与大分子酸性成分形成沉淀
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
2.学科真正形成阶段（19世纪）
特点三：生源合成途径、本质的揭示
生源前体的识别：萜类———MVA 生物碱——α-Aa 生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应 有机反应理论来解释机制 生物合成物质用于结构确定
难溶于水——片、胶囊、滴丸等
制剂工艺优化——有效成分的理化性质 制剂稳定性——有效成分的理化性质——合适PH、适当包装
4．创新药物研发——原创性研发
创新药物研发的必要性
入世后化学药品受到专利保护，仿制须向创新转轨
新的药品注册法，单纯改变剂型已不能按新药申报
创新药物研究的关键切入点：先导化合物的发现
三、主要的生物合成途径
1. 醋酸-丙二酸途径：脂肪酸、酚、蒽酮类
2. 甲戊二羟酸途径：萜、甾体类
3. 桂皮酸途径： 苯丙素、香豆素、木质素、木脂素、黄酮类 4. 氨基酸途径： 生物碱 5. 复合途径： 醋酸-丙二酸—莽草酸径 醋酸-丙二酸—甲戊二羟酸途径
氨基酸—甲戊二羟酸途径
氨基酸-醋酸-丙二酸途径 氨基酸—莽草酸径
1.原始和萌芽阶段（——18世纪末）
天然药物识别、使用经验——巫术、迷信色彩
文明的进步——对疾病、天然药物的认识趋于客观
231—341，晋，葛洪，《抱卜子》 1575， 1711, 明，李， 《医学入门》，没食子酸
清，洪遵，《集验方》，樟脑
1769-1786，舍勒，酒石酸、
苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点四:生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离————活性跟踪分离
小规模测试——高通量筛选 HTS
high throungput screening
四、天然药物化学在中药现代化中的作用
中药发展的机遇
天然药物在健康保障体系中的作用 中药确切的疗效
一、一次代谢和二次代谢
二次代谢：对维持植物生命活动来说不起重要作用 并非所有植物中都存在
二次代谢产物 Secondary metabolits
对机体生命活动并非不可缺少的物质 生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等
CO2 H2O 光合作用 糖 糖代谢 ATP NADPH 丙酮酸 磷酸烯醇丙酮酸 赤藓糖-4-磷酸 核糖 核酸
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
民族药 Ethnic Medicine
藏药
苗药
Tibetan Medicine
Miao drug
生药
Crude drug
4. 天然药物研究现状
疾病谱、医疗模式、药物结构的改变
传染、感染性疾病 —— 身心疾病、现代病
治疗 —— 预防、保健、治疗、康复
化药 —— 化药
正确理解成分的划分
生理活性成分并不一定真正代表有效成分
有效成分与无效成分的划分是相对的、发展的
A. 不同类型成分，在不同天然药物中作用不同
B. 原来视为无效成分，可能成为有效成分
C. 过去视为有效成分，被修正、完善 麝香 丹参 抗炎成分 扩冠 麝香酮————多肽 丹参醌————丹参酚酸
D. 加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性成分
3. 天然药物化学的研究内容
结构特点
理化性质
结构修饰
构效关系 生物转化 体内代谢过程等
提取分离方法
结构鉴定方法
生物合成
三、天然药物化学发展历史沿革和现状
大体分为以下3个阶段： 1. 原始和萌芽阶段（——18世纪末） 2. 学科真正形成阶段（19世纪） 3. 学科迅速发展时期（20世纪——）
脂 肪 酸 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
酚 类 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
蒽 醌 类 生 物 合 成
醋 酸 丙 二 酸 途 径
——
甲 戊 二 羟 酸 途 径
桂 皮 酸 途 径
氨 基 酸 途 径
第三节
提取分离方法
提取前的准备
系统的文献调研 原材料的处理 保留凭证标本
天然药
国际市场对天然药物的需求日益增大 2000年全球植物药销售额，300亿美元 天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30% 美国， 20%
日本，
15%
4. 天然药物研究现状
世界各地加强天然药物研发的投入
1983-1994年，上市522种新药，44%天然来源
1984-1995，FDA，31种抗癌新药，61%天然来源
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化
深度、广度：机体内源活性物质 微量、水溶性、不稳定、大分子 速度：吗啡————1804-1925 利血平———1952-1956 生物碱：1952前100年，95个 1952-1962，1107个 1962-1972，3443个
乙酰辅酶A 三羧酸循环
丙二酸单酰辅酶A 小分子有机酸 MVA 脂族氨基酸
莽草酸
芳族氨基酸
桂皮酸 萜类 甾体类 生物碱 苯丙素类 木脂素 木质素 黄酮类
脂肪酸 酚类 蒽醌
脂质
肽类 蛋白质
二、生物合成假说的提出
天然化合物之间的结构联系
天然化合物与一次代谢产物间的联系
二、生物合成假说的提出
二、生物合成假说的提出
从天然药物中发现先导物、创制新药——世界公认的有效途径 从中药中发现先导物的优势 数千年临床实践——疗效确切 丰富的资源——结构、活性的多样性
5. 扩大药源
资源可持续可用：甘草、肉苁蓉
植物化学分类学原理：
亲缘关系近的植物含有相同或相似的化学成分
黄连素：黄连——小檗科、防己科、芸香科植物
第二节 生物合成 一、一次代谢和二次代谢
提取分离一般原则
已知物或已知结构类型——文献方法，工业方法 未知物——活性跟踪（定向分离）Fra bibliotek
中药化学
植物化学
Chemistry of TCM
Phytochemistry
天然产物化学 Chemistry of natural products
2．天然药物化学的研究对象
研究对象：化学成分 chemical constituents
特别是生理活性成分或有效成分
active compound
植物
动物
矿物
微生物
海洋天然药物
3.天然药物相关术语
天然药物 natural medicine 中草药
chinese herbal medicine
《本草纲目》，1892种 / 《本草纲目拾遗》，1021种 目前我国药用植物总数，15000余种
中药 草药
Traditional Chinese Medicine herbal drug
1.阐明中药的药效物质基础
阐明中药炮制原理
改进炮制工艺 制定炮制规范或标准
炮制前后有效成分、有毒成分的变化——阐明炮制原理
如：延胡索 ——醋炒—— 增加生物碱溶出——增效
乌头类——蒸煮——水解双酯型生物碱——减毒 黄芩——冷浸——淡黄芩（绿） ——热煮——煮黄芩（黄） 黄芩苷醌 变色
2. 建立和完善中药的质量评价标准
二、生物合成假说的提出 三、主要的生物合成途径
一、一次代谢和二次代谢
一次代谢： 对维持植物生命活动不可缺少的过程
几乎所有绿色植物中都存在 糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢
一次代谢产物 Primary metabolits 对机体生命活动不可缺少的物质 糖、脂肪、蛋白质、核酸 乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸、氨基酸
中药材、制剂中有效成分的质量——临床疗效
建立科学、灵敏的质控标准 科学——质控标准和药效的相关性
有效成分——科学的质控指标 多种分析手段
以有效成分、有效部位、大类成分、有毒成分为指标， 中药指纹图谱技术
3. 改进中药制剂剂型——二次开发
改革的目标：三效、三小、三便
剂型选择
——有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性等 水溶性好——注射液 口服液 颗粒剂 双黄连/参脉 生脉 板蓝根
性：热性、温热药————去甲乌药碱
味：辛味药（解表、理气）————挥发油
归经：
同一归经药的相同、相似化学成分 有效成分的作用靶点：麻黄碱————解痉——肺经 伪麻黄碱———利水——膀胱经 有效成分体内代谢动力学： 川芎——川芎嗪在肝脏、胆囊分布多——归肝、胆经
1.阐明中药的药效物质基础
阐明中药复方配伍的科学内涵
单味药的有效成分研究 复方有效成分 ≠ 各单味药有效成分的简单加和 协同、拮抗作用 物理、化学作用
改变溶出度 柴胡——人参 人参皂苷增加柴胡皂苷的溶出 甘草 甘遂 甘草皂苷增加甘遂甾萜类的溶出 发生化学反应 四逆汤：附子、干姜、甘草等 乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀——减毒 黄连 吴茱萸 小檗碱与大分子酸性成分形成沉淀
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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
2.学科真正形成阶段（19世纪）
特点三：生源合成途径、本质的揭示
生源前体的识别：萜类———MVA 生物碱——α-Aa 生源合成本质的揭示：生物细胞内多步酶促反应 有机反应理论来解释机制 生物合成物质用于结构确定
难溶于水——片、胶囊、滴丸等
制剂工艺优化——有效成分的理化性质 制剂稳定性——有效成分的理化性质——合适PH、适当包装
4．创新药物研发——原创性研发
创新药物研发的必要性
入世后化学药品受到专利保护，仿制须向创新转轨
新的药品注册法，单纯改变剂型已不能按新药申报
创新药物研究的关键切入点：先导化合物的发现
三、主要的生物合成途径
1. 醋酸-丙二酸途径：脂肪酸、酚、蒽酮类
2. 甲戊二羟酸途径：萜、甾体类
3. 桂皮酸途径： 苯丙素、香豆素、木质素、木脂素、黄酮类 4. 氨基酸途径： 生物碱 5. 复合途径： 醋酸-丙二酸—莽草酸径 醋酸-丙二酸—甲戊二羟酸途径
氨基酸—甲戊二羟酸途径
氨基酸-醋酸-丙二酸途径 氨基酸—莽草酸径
1.原始和萌芽阶段（——18世纪末）
天然药物识别、使用经验——巫术、迷信色彩
文明的进步——对疾病、天然药物的认识趋于客观
231—341，晋，葛洪，《抱卜子》 1575， 1711, 明，李， 《医学入门》，没食子酸
清，洪遵，《集验方》，樟脑
1769-1786，舍勒，酒石酸、
苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点四:生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离————活性跟踪分离
小规模测试——高通量筛选 HTS
high throungput screening
四、天然药物化学在中药现代化中的作用
中药发展的机遇
天然药物在健康保障体系中的作用 中药确切的疗效
一、一次代谢和二次代谢
二次代谢：对维持植物生命活动来说不起重要作用 并非所有植物中都存在
二次代谢产物 Secondary metabolits
对机体生命活动并非不可缺少的物质 生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等
CO2 H2O 光合作用 糖 糖代谢 ATP NADPH 丙酮酸 磷酸烯醇丙酮酸 赤藓糖-4-磷酸 核糖 核酸
2.学科真正形成阶段（19世纪）
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