药分之第一章-总论本科教学使用

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1、天天 然然 药药 物物 化化 学学Chemistry of Natural Products卫生部“十二五”规划教材l廖梅l嘉应医学院天然药化教研 室l华中科技大学同济药学院 研究生院毕业l电话：15016269891l欢迎致电天然药物化学(第6版)人民卫生出版社 吴立军主编第一章第一章 总总 论论lGenerationChemistry of Natural Products复习思考题复习思考题l1、天然药物化学的定义、研究对象、任务及其在药学专业中的作用？l2、何谓有效成分、有效部位和无效成分？他们与中药新药研究开发的关系如何？l3、天然化合物生物合成的主要途径有哪些？与主要成分间相关性如

2、何？l4、分离天然化合物的主要依据有哪些？l5、不同的色谱法分离天然化合物的要素是什么？吸附薄层层析最佳条件的选择与哪些因素有关？如何调整？何谓边缘效应？如何规避？l6、天然化合物结构鉴定的一般程序如何？“四大”波谱分别提供化合物分子的何种结构信息？本本 章章 内内 容容F第一节 绪论l第二节 生物合成l第三节 提取分离方法l第四节 结构研究法一、天然药物化学的内涵 （一）定义 （二）主要内容 （三）相关概念 （四）相关的术语 （五）相关课程 （六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位 二、天然药化的研究对象及其任务 （一）主要研究对象 （二）主要研究任务 三、天然药化发展简史 （一）国际发展

3、史 （二）国内发展史 四、天然药化研究发展趋势 （一） 化学结构研究的发展 （二） 研究领域的重大转变 （三） 组织培养 （四） 注重结构改造和仿生合成 五、天然药物化学的学习方法第一节 绪 论 （一）定义：（一）定义：天然药物化学的是运用现代科学理论与方天然药物化学的是运用现代科学理论与方 法研究天然药物中化学成分的法研究天然药物中化学成分的门学科。门学科。 天然药物：天然药物：包括来自植物、动物、矿物、微生物以及包括来自植物、动物、矿物、微生物以及 海洋中的具有药效或生理活性的化学成分的总海洋中的具有药效或生理活性的化学成分的总 称。称。一、天然药物化学的内涵一、天然药物化学的内涵化学理论

4、和方法 化学理论是基础 物理学方法 有机化合物波谱学人 参银 杏五味子山茱萸雄黄（AsS, As2S2, As4S4 ）雌黄（As2S3 ）砒霜（ As2O3 ） 朱 砂（HgS ） 牛 黄 海螵蛸（二）主要内容主要化学 成分类类型 主要研究二次代谢产物结结构特征 理化性质质 提取分离 结结构测测定 生物合成 1. 中草药药成分化学（Chemistry of Constituents of Chinese Traditional and Herbal Drugs ）中 草 药药中 药药 （三级标级标 准收载载） 草 药药 （地方、民间习间习 用）植物药药 动动物药药 矿矿物药药 海洋生物 微生

5、物天然 药药物（三）相关概念植 物 化 学与农农、 工、 林、牧有关 （国计计民生）与医药药有关 （生物活性成分）一次代谢产谢产 物二次代谢产谢产 物中草药药成分化学 天然药药物化学 植物药药品化学植物生物化学2. 植物化学（Phytochemistry）3. 天然产物化学（Chemistry of Natural Products)4. 天然有机化学 (Chemistry of Natural Organic Compounds)小蘗碱（Berberine）(四) 相关的术语1. 有效成分（Active Constituents） 单体化合物：1） 能用分子式和结构式表示 2 ） 具有一定的

6、理化常数 3 ） 具有生物活性 盐酸吗啡2. 有效部位（Active Extracts） 指具有生物活性的药用部位，如：总生物 碱、总皂苷或总黄酮等。 3. 无效成分（Anactive Constituents ） 与有效成分共存的其它成分4. 杂 质 *注释：辩证理解上述术语的相互关系。（五）相关（五）相关课课课课程程天然药物化学是药学专业必修的一门专业课，需要多学科的系统知识。它设置在有机化学、分析化学、光谱解析等课程之后。与下列课程有关：*据1981年统计统计 ，建国以来研制新药药104种，其中 来自植物、动动物有效成分及改构共61种，占58.6% 。 可卡因(Cocaine)普鲁卡因(

7、Procaine)（六）天然药物化学在药学专业中的作用与地位1. 寻找新药或活性先导化合物3.植物化学分类学的研究 利用植物的亲缘相关性 改变传统的形态分类方法4.发展和丰富天然有机化学理论2.整理、发掘祖国医药学宝库 生物活性成分或指标性成分 防病治病原理的探索、新资源的开发和利用、合理采集、妥善贮藏 、合理炮炙、剂型改进、真伪鉴别、质量控制 二、天然药化的研究对象及其任务二、天然药化的研究对象及其任务（一）主要研究对象1. 植物药世界范围围 中 国高等植物1315万种，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。我国自然资源丰富，植物品种繁多，其中种 子植物就有

8、25700余种，药用植物11800多种，常 用5000余种。3. 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， 是展现在人们面前的巨大天然库，现在已成为研究的热点。 4. 微生物（一）主要研究对象2. 民族药 我国有56个兄弟民族，其中少数民族55个，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1. 创新药物的研究（包括先导化合物的改构与全合成） 抗肿瘤药物 心脑血管药物 糖尿病药物 爱滋病药物 抗病毒药物 老年性疾病药物 免疫调节药物 计划生育药物 急性热病类药物 2. 功能性食品用及相关产品 功能食品 天然

9、色素 香料 美容化妆品 （二）主要研究任务3. 中药现代化的研究 1) 中药资源的开发利用及其品质评价的研究（包括仿生合成） 2) 复方中药活性物质及其作用机理的研究 3) 中药材规范化种植（GAP）研究 4) 中药标准提取物及质量标准的研究三、天然三、天然药药药药化化发发发发展展简简简简史史古代发发达与文明的发发祥地尼罗罗河Nile底格里斯- 幼发发拉底河埃及希腊印度河IndusTigris- Euphrates黄河Yellow River中国印度 国际发际发 展史1. 天然药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(

10、苹果)观观点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 (脲脲) 席勒 (K. W. Sheller)柏格曼 (Bargmann)1822 瑞香苷 1830 苦杏仁苷观观点1: “植物中只有酸性物质质”卢卢勒 (Rouelle)1776 尿酸 (脲脲) 国际发际发 展史1. 天然药药物化学的建立与形成 观观点3. “生物碱的研究是天然 药药物化学发发展的开端。” 1803 1806 吗吗啡(鸦鸦片)德罗逊罗逊 (Derosen) 斯托勒 (Sertrner) 1818 士的宁碱 1820 咖啡因 1820 喹喹宁 1828 尼古丁 1831 阿托品 1833 乌头乌

11、头 碱morphine 国际发际发 展史2. 天然有机合成化学的建立与发发展 1）“生命力”学说说的提出 瑞典化学家贝泽贝泽 留斯(Berzelius)认为认为 ：“有机化合物的变变化只能受生 命力所支配”。 2）有机化合物的合成 1828年德国化学家弗列德里奇.奥勒(Friedrich woler)在实验实验 室用 无机化合物合成了脲脲2KOCN + (NH4)2SO4 K2SO4 + 2NH4OCN NH4OCN H2NCONH2氰酸钾硫酸铵氰酸铵德国化学家科尔贝贝(Kolbe)又合成了醋酸。由此促进进了有机合成化学的发发展。 国际发际发 展史3. 天然药药物化学的兴兴衰 1）合成药药物的

12、工业业化生产产制约约了天然药药物化学研究 二十世纪纪：三十年代 磺胺药药 (1935)、维维生素问问世 四十年代 盘盘尼西林的使用 五十年代 形成了新药药上市的黄金时时代 2）药药害震惊全球Thalidomide 西德1956年出售镇镇静药药 “反应应停”肽肽胺哌啶酮哌啶酮 到1962年就引起数千例 畸胎。美登木碱 (Maytansine) 利血平 (Reserpine)紫杉醇 (Taxol) 长长春碱 (Vinblastine) 长长春新碱 (Vincristine) 3）大规规模寻寻找天然活性物质质（二）国内发发展史1. 古代“本草化学”的实实践经验经验 和发现阶发现阶 段1）冶金的实实践

13、 古代的“冶金术术”、“炼炼丹术术”、“点金术术”创创造了许许多实验实验 方 法，开拓了化学研究途径。 上古时时代就有金、银银、铜铜、铁铁、锡锡、铅铅、汞、硫、碳等 元素的记载记载 ，如：宋应应星著： 天工开物 记载记载 有锌锌的冶炼炼和氧化 锌锌(亚铅华亚铅华 )的制备备。 明崇祯十年 (1637年)我国明确记载锌记载锌 的冶 炼炼，其后经经印度传传至西欧。黄降汞(HgO)、白降汞HG(NH2)Cl软软膏、甘汞等一直作为为世界药药物用到现现在。 朱砂(HgS)至今仍是中国药药典药药材。李时时珍 (1518-1592) 本草纲纲目6Hg + 2KH(SO4)2 + 6NaCl + 2O2 K2

14、SO4 + 3Na2SO4 +3Hg2Cl2记载记载 ：轻轻粉由汞 (Hg)、白砂KH(SO4)2、食盐盐 (NaCl)配伍，经经升华华而得。这这是一个 伟伟大的化学实实践2） 炼炼丹与无机合成药药物的实实践世界上最早的无机合成化学药物： 水银 (Hg)、升丹(HgO)、朱砂(HgS)、轻粉(Hg2Cl2)3） 炼炼丹术术与升华药华药 物的实实践发现发现 炼炼丹术发术发 展了升华华法，如樟脑脑的精制：李时时珍 (1518-1592) 本草纲纲目洪遵 (1176年) 经验经验 方才提出樟脑纯脑纯 品。 详细记载详细记载 樟脑脑有关提炼炼和升华华 精制的操作。“樟脑脑”始见见于经验经验 方，由马马

15、 可波罗带罗带 到西方。明弘治 (1505年) 本草品汇汇精要 有樟脑记载脑记载 。欧洲18世纪纪 下半叶4）汞齐齐法技术术的实实践 汞齐齐法曾用为为冶金术术。 “银银”在名医别录别录 中被列为为中品，用作镇镇惊剂剂。 “银银膏”是“用白锡锡和银铂银铂 及水合成之，凝硬如“银银”，用于 “补补牙齿齿缺落”。至今仍沿用于补补牙。 记载记载 着唐本草的制银银屑法： “银铂银铂 以水银银消之为为泥，合硝石 及盐为盐为 粉，烧烧出水银银，淘去盐盐石，为为 粉及细细”。李时时珍 (1518-1592) 本草纲纲目硝石列为上品，硫磺列为中品药。神农农本草经经 本草纲纲目当时加火炼制而发现“烟火”和“炸药”，从而成为世 界上制造弹药、爆破剂、火箭的先导。 其产生爆炸的原因是：5）黑火药药的配伍实实践 黑火药能治“疮癣杀 虫、辟淫气湿变”。“黑火药药”