1.概论及天然药物活性成分研究的一般途径

研究生《高等天然药物化学》课程纲要-1-(印发给学生部分)高等天然药物化学第一部分概论及天然药物活性成分研究的一般途径第一节概论定义:天然药物化学(NaturalMedicinesChemistry)是利用现代科学理论和方法研究天然药物化学成分的一门学科。一、天然药化学在药学事业中的重要地位(1)发现新的活性成分，开发新药；(2)为现代合成药提供先导化合物；(3)阐明天然药物有效成分，便于质量监控；(4)探索同类成分，开发新资源；(4)提供天然药物炮制的现代科学依据。(6)探索天然药物防治疾病的原理。(7)改进药物剂型、提高临床疗效。(8)阐明生物合成途径，提高有效成分含量。二、天然药物化学研究内容：A.各类有效成分的(1)结构特点；(2)提取分离；(3)理化性质；(4)结构鉴定(含理化及波谱两类)。B.*有效成分的生源途径、构效关系和结构改造。三、发展概况1.分离化学成分史：国外以瑞典药剂师舍勒在1769年从酒石中分离得到酒石酸作为开端。但我国比其早200年，1575年在《医学入门》中记载用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。2.分离速度越来越快:如生物碱，1851～1951年为950个，1962～1972为3443个，目前已达1万多个。3.由常量到微量:从50万头蚕蛾中得12mg蚕蛾醇，从500公斤蚕蛹中得到25mg蜕皮激素。4.技术应用：NMR,UV,IR,MS等使结构鉴定大为简化。如吗啡花了约150年，而利血平只４年。5.脂溶性成分到水溶性成分。6.从生物小分子到大分子：7.天然产物的合成发展极快：如紫杉醇的全合成。四、相关参考资料《神农本草经》→《本草纲目》→《中药大辞典》→《中华药海》,载8600种.→《云南省天然药物资源名录》载6559种，→《大理中药资源志》收载1647种。常用的文献有：(一)外文期刊(二)中文期刊(三)重要的国内外文摘期刊1.JournalofNaturalproducts(USA)1.化学通报8.植物学报1.C.A.（ChemistryAbstract）（全面）2.Phytochemistry(Eng)2.光谱学报9.中草药2.NaturalProductsReport(热点)3.PlantaMedica(Ger)3.中成药10.天然产物研究与发展3.NaturalProductsUpdate（时效）4.Chem.Pharm.Bull.(Jnp)4.中国药学杂志11.药学学报4.全国报刊文摘索引（易读）5.Chin.Chem.Lett.(Chn)5.中国医院药学杂志12.云南植物研究5.药学文摘（专业）6.TetrahedronLetters(Eng)6.中国医药工业杂志13.中药材7.Heterocycles(Jnp)7.国外医药·植物分册14.中国中药杂志8.Fitoterapia(Ita)(四)工具书1.中国科学院植物研究所：中国高等植物图鉴科学出版社.本书共五册2.中国科学院中国植物志编辑委员会中国植物志科学出版社80卷120册6.江苏新医学院：中药大辞典上海人民出版社.本书共三册.7.中文科技资料目录—中草药季刊1978至今.(五)参考书、专著1.徐任生：天然产物化学科学出版社2004.2.肖崇厚：中药化学，上海科学技术出版社，2004.3.陈蕙芳：植物活性成分辞典，共三册，中国医药科技出版社，2001.NHOOHHOHHMeNNOMeHHHHMeOOCOMeOCOMeOOMeOMe吗啡:鸦片中成分,?止痛利血平：蛇木中成分，降压研究生《高等天然药物化学》课程纲要-2-4.吴寿金：现代中草药成分化学，中国医药科技出版社，2002.5.TheDictionaryofNaturalProducts,共十卷，1994.6.BentleyK.W:TheChemistryofNaturalProducts,共七卷，1957~1965年分期出版。另外，应根据自己的专业与研究方向，重点购买相关专业书，如：黄有识编：芳香油化学,上海科技出版社1959。中国科学院上海药物所植物化学研究室编译：黄酮体化合物鉴定手册,科学出版社1981。龙康侯：萜类化学高等教育出版社1985等。美国《化学文摘》(ChemicalAbstract，CA)，该文献收载了世界上绝大多数的化学化工文献，有生物化学类(BiochemistrySections)、有机化学类(OrganicChemistrySections)、应用化学与化学工程类(AppliedChemistryandChemicalEngineeringSections)第二节天然药物活性成分研究的一般途径一、天然药物活性成分研究的途径实地调查、文献调查↓原植物鉴定和处理↓成分预实验↓提取分离↓活性筛选↓↓有效部位有效成分↓分离,活性筛选↓有效成分↓↓↓↓结构修饰←←←←结构鉴定和测定→→→→药理、毒理研究↓↓↓→→→→→→→→临床实验←←←←按一类新药的研究途径↓新药二、天然药物化学成分的预试验(一)单项预试验1．单项预试验溶液的制备(自学)(1)水提取液取样品粉末10g(过20目筛)，加10倍量水，在水浴上加温(30～40oC)浸泡1小时，过滤。取滤液lOml，供检查氨基酸、多肽、蛋白质等，剩余药液和药渣在60℃水浴中加热约lOmin，过滤，滤液检查糖、多糖、皂甙、甙类、鞣质、有机酸及水溶性生物碱。(2)中性醇提取液取样品粉末10g(过20目筛)加60ml95％乙醇，在水浴中加热回流20min，过滤，滤液检查黄酮、蒽醌、香豆素、萜类、甾体。(3)酸性醇提取液取样品粉末2g，加含0．5％盐酸的乙醇液10ml，水浴回流10min，过滤、滤液检查生物碱。(4)石油醚提取液取样品粉末1g，加10ml石油醚(60～90~C)放置2～3h，过滤，滤液检查挥发油、萜类、甾类及脂肪等。2．各类成分检查方法(自学)各类成分检查方法有试管法、纸片斑点法、圆形滤纸层析法。(1)圆形滤纸层析法(图12-2)研究生《高等天然药物化学》课程纲要-3-①点样种样品溶液(点样可以点成圆点，也可点成弧状),②展开,③显色。斑点的颜色及Rf值可作为化合物初步定性鉴别的依据。(2)显色剂与结果判断(自学)①检查生物碱，用碘化铋钾试剂显色，如呈桔红色斑点为正反应；②检查酚性成分，用2％三氯化铁乙醇液与2％铁氰化钾水溶液，如呈蓝色斑点为正反应；③检查有机酸可用0．1％溴酚蓝试剂，如在蓝色背景上显黄色斑点为正反应；④检查植物甾醇、甾体皂甙、三萜皂甙可用新鲜配制的5％磷钼酸乙醇液喷雾，并于120℃烘至显色，如显蓝色一蓝紫色斑点为正反应；⑤检查内酯、香豆精类可用异羟肟酸铁喷洒，如呈蓝色一紫色斑点为正反应；⑥检查黄酮类成分，用1％AICl3乙醇液、氨蒸气薰、3％FeCI。或1％Mg(Ac)2甲醇溶液显色均可使斑点颜色加深和荧光增强为正反应；⑦检查蒽醌类，喷5％KOH试剂呈红色为正反应；⑧检查强心甙先喷2％3，5一二硝基苯甲酸乙醇液，再喷4%NaOH乙醇液，如显紫红色斑点为正反应；⑨检查氨基酸，用0．2％茚三酮醇溶液喷匀后在80～95℃下烘干10分钟，如呈红色、蓝色或紫色斑点为正反应；⑩检查挥发油，首先观察样品点在纸上加热后油斑是否消失，不消失为脂肪油，消失为挥发油。(3)试管法与纸片斑点法(自学)某些类型的成分可采用试管法的颜色及沉淀的反应来进行判断。①检查还原糖、多糖、甙类，用裴林试剂，如呈红色氧化亚铜沉淀为反应。②检查黄酮，用盐酸一镁粉反应，溶液呈红、紫、橙等色，为正反应；③检查皂甙，泡沫试验及溶血反应阳性结果为正反应；④检查蛋白质、多肽，水浸液加40％氢氧化钠溶液2滴，摇匀，再加1％硫酸铜溶液1～2滴(双脲反应)，如显紫色、红色或紫红色，为正反应。(二)系统预试验通常是根据各类成分亲脂性的强弱，即利用各类成分极性大小的不同进行初步分离。方法是用极性由小到大的各种有机溶剂连续抽提，而将亲脂性成分(极性小的成分)按亲脂性由大到小的顺序和亲水性成分(极性大的成分)分开。但化合物结构类型虽然不同，极性却可能相近，所以按成分的极性大小分离，不能完全排除各类化学成分之间相互交叉的现象。现以Dragendorff系统预试法为例。Dragendorff系统预试法是将样品粉末用石油醚、乙醚、氯仿、无水乙醇、水、稀盐酸、稀氢氧化钠等溶液顺次分别冷浸或温浸，每用一种溶剂可提取数次直至可溶物提尽为止，然后将药物样品中残留溶剂蒸去(酸碱可用水洗去)，再用第二种溶剂提取。还可以进一步将某些成分复杂的部位再分成不同部分，然后分别进行化学成分检查。各种溶剂浸出液所含成分的确定方法与上述单项预试验相同。二、天然药物化学成分的分离(一)溶剂极性依次递增分离法(1)可将天然药物干燥样品置于连续回流提取器中，依次用石油醚、乙醚(或氯仿)、醋酸乙酯、正丁醇、丙酮、乙醇(或甲醇)、水回流提取，将其按极性由小至大分成七个部分，各部分分别回收溶剂后用蒸馏水或者低浓度的药理试验允许的有机溶剂(如乙醇、丙二醇)稀释、调正体积，作成水溶液或混悬液，灌封于安瓿中供药理筛选用。这七个部分所含化学成分大体如下：①油脂、蜡、叶绿素、萜类、甙元等脂溶性成分；研究生《高等天然药物化学》课程纲要-4-②生物碱、甙元、酚性物、内酯等；③亲脂性甙类(单糖甙)、酚性成分等；④多数甙类、有机酸等；⑤氨基酸、鞣质、部分单糖类、水溶性生物碱等；⑥糖类、氨基酸、小分子肽类；⑦蛋白质、多糖、多肽、粘液质等。(2)将天然药物先用水煎煮，滤液浓缩成1：1或1：2体积后，分别用氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取。分成氯仿液、乙酸乙酯液。正丁醇液和水溶液四部分，回收溶剂，并挥尽溶剂后调正体积，灌封供药理筛选用。这种提取分离方法特别适用于经典传统方剂中药物有效部位的筛选；因为古典方剂大多数都是汤剂有效，这样既方便且易寻找到有效部位。(3)将天然药物粉碎，置连续回流提取器中，用70％～95％的乙醇回流提取，然后回收乙醇、加水至1：1体积，再分别用石油醚、氯仿(或乙醚)、乙酸乙酯、正丁醇萃取。分取有机层。得五个部分，所得五个部分大体的成分为:①石油醚部分：油脂、叶绿素、亲脂性甙元、甾醇等；②氯仿部分：生物碱、多数甙元、脂肪酸等；③乙酸乙酯部分：亲脂性单糖甙、酚性物、极性大的甙元等；④正丁醇部分：大多数甙类、水溶性生物碱等；⑤水部分糖、氨基酸、可水解鞣质等。-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------注：1.本课程教学计划：共计90学时，其中理论课36学时，实验课54学时。理论课分讲授内容、自学内容、综述内容三部分。教学参考书为徐任生主编的《天然产物化学》。学习成绩中笔试50分，综述50分。实验课教学要求从某天然药物中提取分离到2至5个较纯的单体化合物，并作出初步的结构鉴定。2.学生综述与讨论要求：每位学生写一篇关于天然产物的研究综述。题目可以选自己准备进行的课题，也可以从以下推荐题中选择，但必须是天然的单一成分，结构和活性清楚的。综述内容包括：化合物来源，命名依据，分离纯化方法，结构波谱特征，活性测试方法，原理和结果，结构改造方法，构效关系或设想。每位学生在讨论会上报告15分针左右，然后讨论lO分钟。推荐天然产物：(1)灯盏乙素(breviscarpin);(2)葛根素(puerarin);(3)丹酚酸B(salvianolicacidB);(4)马兜铃酸(aristolochicacid);(5)羟基喜树碱(10-hydroxycamptothecin);(6)从海绵Discodermiadissoluta中获得的抗肿瘤活性成分discodermolide;(7)胡萝卜苷(daucosterol);(8)辣椒碱(capsaicin);(9)银杏萜内酯B(B);(10)α‐viniferin;(11)淫羊藿苷(Icariin);(12)茶多酚(Teapolyphenols);(13)蜂