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天然药物化学NaturalPharmaceuticalChemistry2第一章绪论学习目的了解天然药物化学的含义、研究内容、研究进展及意义应用，并掌握各类成分的基础知识和溶解性能，为后续章节的学习奠定基础。3学习内容一、概述二、天然药物化学的研究进展与前景三、研究天然药物化学的意义和作用四、天然药物各类化学成分简介和溶解性能天然药物化学的定义、研究内容有效成分的定义掌握各类化学成分的溶解性能4一、概述一、基本含义：（一）定义：运用现代科学理论、方法与技术研究天然药物中的化学成分的一门学科。（二）研究内容：研究天然产物的化学成分的：①结构特点②物理化学性质③提取分离方法④主要类型化学成分的结构鉴定⑤操作技术及实际应用5（三）研究对象：天然药物天然药物植物（为主）87%动物微生物矿物（如土鳖虫、斑蝥等）12.3%（如石膏CaSO4•2H2O）0.6%（如青霉菌、放线菌等）世界范围高等植物13~15万种，其中药用植物约14500种以上。活性筛选仅占5%，化学成分研究则更少。中国我国自然资源丰富，植物品种繁多，其中种子植物就有25700余种，药用植物12000多种，常用5000余种。植物药6在我国，天然药物一般都指我国的中药，由于中药中绝大部分都是植物类药物，且古代的称谓是“本草”，所以又称中草药，具有我国自己的特点，与中医共同构成了中国民族文化的瑰宝，是中华民族五千年以来繁衍昌盛的一个重要因素，也是全人类的宝贵遗产。民族药是中国传统医药学的重要组成部分。如：藏、蒙、维药…….等约有1500余种。曾毓麟主编：《中国民族药志》评价：民族药是一块未开垦的处女地7我国是世界上少数几个“生物多样性大国”之一,幅员辽阔,纵跨热带、温带和寒温带,物种多样,极其丰富,约占世界总数的11%。据全国大规模中药资源普查表明,我国中药资源已达12772种,其中药用植物占11118种,药用动物占1547种，是世界上药用资源最丰富的国家。我国天然药物资源的分布状况8我国的天然药物资源可以划分为九个中药区:东北区、华北区、华东区、华南区西南区、、内蒙古区、西北区、青藏区以及海洋区等九个中药区。每个药物区都有着丰富的天然药物资源。9西南区（包括四川、云南、贵州、重庆）天然药物资源约5000种,其中植物类约4500多种,动物类300多种,矿物类约80种,例如川芎、川附子、川牛膝、黄柏等。10华南区（包括广东、广西、海南）拥有近4000种天然药物资源,其中植物类3500种,动物类200多种,矿物药30种左右,如著名的广藿香、巴戟天、钩藤、槟榔、肉桂等华东区（包括山东、江苏、安徽、浙江、福建、上海）拥有3000种天然药物资源,其中植物类2500余种,动物类300余种,矿物类约50种,有著名的道地药材浙八味等指白术、白芍、浙贝母、杭白菊、延胡索、玄参、笕麦冬、温郁金巴戟天、广地龙、橘红、高良姜、金钱白花蛇、砂仁、佛手、广陈皮、沉香、广藿香11东北区天然药物资源2000余种,如人参、熊胆、鹿茸、五味子、黄柏、刺五加等。东北三宝，有新旧两种：新三宝是：“人参、貂皮与鹿茸”。旧三宝是：“人参、貂皮与靰鞡草”。12华北区（包括北京、天津、河北、山西）拥有1800余种天然药物资源,植物类如酸枣仁、北苍术、远志、北柴胡、柏子仁等；矿物类如龙骨、赫石、磁石、炉甘石及阳起石等。此外,在青藏区还蕴藏着量占全国60%-80%以上的天然药物资源如冬虫夏草、甘松、大黄等。13海洋生物海洋占整个地球的表面的71%，蕴藏着极其丰富的生物资源，是巨大的天然库，现在已成为研究的热点。我国在海洋区也有近700种天然药物资源。微生物主要指益生菌，它是指能够在人或动物体内存活，对宿主的生命健康有益的一类微生物。14单体化合物:指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。有效成分:具有生物活性，能起到防治疾病作用，能用结构式表示，具有一定的物理常数的单体化合物。OOHOHNCH3吗啡CHOHCHNHCH3CH3麻黄碱15麻黄的功效麻黄的主要功用有四：1.发汗散寒；2.宣肺平喘；3.行水消肿；4.散阴疽，消症结。由于临床上最常用为辛温发汗药，1、发汗①有效成分挥发油、麻黄碱。②作用机理：阻碍汗腺导管对钠离子的重吸收→汗腺分泌增加2、平喘①有效成分麻黄碱、伪麻黄碱、挥发油、此外，2,3,5,6-四甲基吡嗪L-α-萜品烯醇。②作用机理：促进NA和Adr的释放。3、利尿①有效成分d-伪麻黄碱。②作用机理：扩张肾血管→增加肾血流量。阻碍肾小管对钠离子的重吸收。其他抗炎、抗过敏有效成分伪麻黄碱、甲基麻黄碱、麻黄碱；解热、抗菌、抗病毒有效成分挥发油。16单体化合物:指具有一定分子量、分子式、理化常数和确定的化学结构式的化学物质。有效成分:具有生物活性，能起到防治疾病作用，能用结构式表示，具有一定的物理常数的单体化合物。无效成分:与有效成分共存的其它成分，没有生物活性，俗称杂质。17如何理解天然药物中的有效成分一种天然药物中含有多种有效成分，故有多种临床用途。有效成分和无效成分的划分是相对的18有效部位:含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分。如人参总皂苷、银杏总黄酮等。有效部位群:含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。19二、天然药物化学的研究进展与前景国内发展史：1575年,明代李挺《医学入门》，发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。1518-1592，李时珍《本草纲目》，轻粉由汞(Hg)、白砂[KH(SO4)2]、食盐(NaCl)配伍，经升华而得。1637年，宋应星《天工开物》，锌的冶炼和氧化锌(亚铅华)的制备。1711年，洪遵《集验方》，升华法制备纯化樟脑过程。评价：医药化学源于中国20国外学者的评价我国外藉院士、英国学者李约瑟孜孜不倦研究中国古代科技史五十余年，在其巨著《中国科学技术史》中写道：“现代人之所以更为优秀，是因为他们发现了印刷术、黑火药、和磁罗盘，我们把它归功于中国人。要是没有这种贡献，就不可能有我们西方文明的整个发现历程。”“在欧洲十六世纪帕拉尔(Paracelsus,1493~1541)将水银、锑、铋等矿物作药物(原来公认草药)的时候，存在着很大的争议，而中国在那时已使用矿物药有许多世纪。”中国药物化学从11世纪到17世纪处于一个灿烂的时期。21国际发展史1.天然药物化学的建立与形成1769酒石酸(酒石)1975苯甲酸(安息香)1778乳酸(酸乳)1785苹果酸(苹果)观点2:“植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成”1773尿素(脲)舍勒(K.W.Sheller)柏格曼(Bargmann)1822瑞香苷1830苦杏仁苷观点1:“植物中只有酸性物质”卢勒(Rouelle)1776尿酸(脲)22观点3.“生物碱的研究是天然药物化学发展的开端。”1803~1806吗啡(鸦片)德罗逊(Derosen)塞图尔(Sertürner)1818士的宁碱1820咖啡因1820喹宁1828尼古丁1831阿托品1833乌头碱morphineNOCH3HOOH2.天然有机合成化学的建立与发展第一个天然活性成分23发现新生物碱数19世纪中期-20世纪中期：950种1952-1962：1107种1962-1972：3443种目前总数：1万多种3.大规模寻找天然活性物质NNOCOHCH3OHCH3OCOHHOCH3OCH3OCH3OCH3NHNC2H5COOCH3OHHHC2H5OCOCH3HCOOCH3HONCH3ONR利血平(Reserpine)长春碱(Vinblastine)长春新碱(Vincristine)24作用于中枢神经的药物：山莨菪碱、樟柳碱、罗通定抗癌药：高三尖杉酯碱、紫杉醇心、脑血管药物：蝙蝠葛碱、芹菜甲素、丹酚酸作用于肝脏的药物：五味子丙素作用于免疫系统的药物：灵芝多糖、雷公藤甲素其他还包括抗生育药、抗疟疾药、抗老年痴呆药等25我国天然药物化学家第一代（30-40年代）赵承嘏黄鸣龙庄长恭高怡生第二代（50-60年代）朱子清林启寿邢其毅梁晓天黄量姜达衢周维善王宪楷赵守训第三代（70-80年代）徐任生姚新生于德泉周俊孙南君陈耀祖贾忠健陈延庸张如意潘德济陈英杰闵知大第四代（80-90年代）陈仲良孙汉董吴厚民王锋鹏……26黄鸣龙（1898-1979），中科院院士、有机化学家，江苏扬州人。1918年毕业于浙江医院专科学校。主要成就1945年在美国从事凯西纳-华尔夫还原法的研究中取得突破性成果。国际上称之为黄鸣龙还原法。领导了用七步法合成可的松的研究，并协助工业部门投入了生产。首次发现甾体中的双烯酮反应，领导研制了甲地孕酮等计划生育药物，用于生产女性激素。发现变质山道年的四个异构体在酸碱中可以成圈转变，由此推断出山道年及四个变质山道年的相对构型。毕生致力于有机化学的研究，特别是甾体化合物的合成研究，为中国有机化学的发展和甾体药物工业的建立以及科技人才的培养做出了突出贡献。27朱子清(1900—1989),有机化学家、教育家。在有机化学，尤其在天然产物有机化学方面，取得丰硕成果，其中贝母植物碱的研究曾居国际领先地位。继贝母植物碱之后，1961年，朱子清等研究了国产钩吻中的植物碱，确定了新植物碱“钩吻素子”的结构。70年代以后，朱子清等又陆续从百部、藜芦、乌头、麻黄、南蛇藤等植物中分离到20余种植物碱，发现了10余种新的植物碱，并阐明了它们的化学结构。丰富了植物碱化学的内容。他热心教育事业，为祖国培育了大批中、高级专业技术人才。28姚新生（1934.10.24-）中药及天然药物化学专家。中国工程院院士。上海市人。1955年毕业于东北药学院药学系。1983年于日本东京大学获得药学博士学位。长期致力于中药与天然药物活性成分及其应用开发研究。主持研制的《中药线麻叶注射液》获全国科学大会奖。近二十余年来，先后从中药薤白、人参、荜解、银杏叶等中先后分离、鉴定了500余种化合物，100余种为活性成分，约200余种为新化合物。在国内外申请专利30项,已授权6项。发表学术论文200余篇。5项成果8次获奖，研制开发新药4项，主编出版专著及教材4部。29王锋鹏教授(博士生导师)四川大学华西药学院天然药物化学教研室,成都市药学会理事长、中国药学会中药和天然药物专委会委员等。研究方向1.抗癌药物及其多药耐药的化学和机理研究。2.具抗癌活性的新的天然产物成分（生物碱、萜类、甾体皂苷，尤其是国产乌头属和翠雀属生物碱）的分离、结构阐明及其合成；3.天然产物化学在我国西南省区生物多样性保护、经济发展和药物开发方面的研究30发展前景研究热点向微量、水溶性、大分子成分转变。由单纯化学研究向生物活性成分研究转变。由单味中药研究向复方中药研究转变。生物活性筛选由整体动物向分子水平、基因水平转变。我国目前的天然药物化学水平，已在世界天然药物研究中占有一定的地位（昆植所，上海药物所、医学科学院药物所，高等学校如中国药大、沈阳药大等）。31三、研究天然药物化学的意义和作用开辟扩大药物资源、促进新药开发探索天然药物防治疾病原理控制天然药物及其制剂的质量改进药物剂型、提高临床疗效为中药炮制提供现代科学依据32如何学习天然药物化学（一）基本骨架类型及其结构特征1.基本骨架2.主要活性化合物（二）各类成分的理化性质1.共性1)鉴别反应：沉淀反应、显色反应2)溶解性3)酸碱性2.特性（三）各类成分的提取分离方法1.利用不同溶解度2.利用不同酸碱性3.利用色谱分离法（四）各类成分的结构测定方法1.各类成分的主要化学反应2.主要成分的波谱特征理论和实践并重特别注意33四、天然药物各类化学成分简介和溶解性能（一）生物碱天然含氮有机化合物，主要分布在植物界高等植物中，生物活性好溶解性游离生物碱三氯甲烷乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂生物碱盐易溶于水、乙醇34（二）黄酮类化合物由C6-C3-C6骨架构成，多数与糖类结合成苷，部分为游离苷元，显酸性，数量位于天然酚性化合物之首溶解性黄酮苷元可溶于乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙醚及碱液黄酮苷易溶于热水和亲水性有机溶剂难溶于苯、