天然药物化学第一章课件

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1、主 编 吴立军 副主编 吴继洲 主 审 姚新生 人民卫生出版社,美登木碱 (Maytansine),利血平 (Reserpine),紫杉醇 (Taxol),长春碱 (Vinblastine) 长春新碱 (Vincristine),天然活性物质 药物,总 论,第一章 绪论,一、天然药物化学的内涵 二、天然药化的研究对象及其任务 三、天然药化发展简史 四、天然药化研究发展趋势 五、天然药物化学的学习方法,一、天然药物化学的内涵,(一) 含 义 天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分，或活性物质的一门学科。 化学理论和方法 化学理论是基础 物理学方法 色谱学、波谱学是工具,（二）

2、主要内容,主要化学 成分类型,主要研究二次代谢产物,结构特征,理化性质,提取分离,结构测定,生物合成,1. 中草药成分化学（Chemistry of Constituents of Chinese Traditional and Herbal Drugs ）,中 草 药,中 药 （三级标准收载） 草 药 （地方、民间习用）,植物药 动物药 矿物药 海洋生物 微生物,天然 药物,（三）相关概念,植 物 化 学,与农、 工、 林、牧有关 （国计民生）,与医药有关 （生物活性成分）,一次代谢产物,二次代谢产物,中草药成分化学 天然药物化学 植物药品化学,植物生物化学,2. 植物化学 (Phytoch

3、emistry),3. 天然有机化学 (Chemistry of Natural Organic Compounds),4. 天然产物化学 (Chemistry of Natural Products) (IUPAC),2. 有效部位 (Active Fraction) 1) 指具有生物活性的有效部位， 如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等； 2) 指某一极性部位。 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。,小蘗碱（Berberine）,(四) 相关的术语,1. 有效成分 (Active Consti

4、tuents) 单体化合物：1） 能用分子式和结构式表示 2 ） 具有一定的理化常数 3 ） 具有生物活性,（五）相关课程,1. 有机化学 / 无机化学 2. 分析化学（有机分析 / 仪器分析） 3. 生药学 / 药用植物学 4. 有机化合物波谱分析 5. 其他学科 *注意：各门学科的相关性,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、光谱解析等到课程之后。与下列课程有关：,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,可卡因(Coc

5、aine),普鲁卡因(Procaine),（六）天然药物化学在药学领域中的作用与地位,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,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,中 国,湖 北,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25700余种，药用植物11600多种，常用5000余种。,中药资源种类3970种，居全国第五位，湖北省中药材计3200余种， 占全国中药

6、材品种一半以上，年收购量占全国第六位。,评价：民族药是一块未开垦的处女地。 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,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

7、色素 香料 美容化粧品 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） 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,（二）主要研究任务,三、天然药化发展简史,古代发达与文明的发祥地,尼罗河,Nile,底格里斯- 幼发拉底河,埃 及,希 腊,印度河,Indus,Tigris- Euphrates,黄河,Yellow River,中 国,印 度, 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),

8、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),席勒 (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),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) 斯托勒 (Sertrner),1818 士的宁碱 1820 咖啡因 1820 喹宁 1828 尼古丁 1831 阿托品 1833 乌头碱,morphine,2. 天然有机合成化学的建立与发展 1）“生命力”学说

9、的提出 瑞典化学家贝泽留斯(Berzelius)认为：“有机化合物的变化只能受 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)在实验室用无机化合物合成了脲,2KOCN + (NH4)2SO4 K2SO4 + 2NH4OCN NH4OCN H2NCONH2,氰酸钾,硫酸铵,氰酸铵,德国化学家科尔贝(Kolbe)又合成了醋酸。 由此促进了有机合成化学的发展。,3. 天然药物化学的兴衰 1）合成药物的工业化生产制约了天然药物化学研究 二十世纪：三十年代 磺胺药 (1935)、维生素问世 四十年代 盘尼西林的使用 五十年代 形成了新药上

10、市的黄金时代 2）药害震惊全球,Thalidomide,西德1956年出售镇静药 “反应停”肽胺哌啶酮 到1962年就引起数千例 畸胎。,美登木碱 (Maytansine),利血平 (Reserpine),紫杉醇 (Taxol),长春碱 (Vinblastine) 长春新碱 (Vincristine),（二）国内发展史,1. 古代“本草化学”的实践经验和发现阶段 1）冶金的实践 古代的“冶金术”、“炼丹术”、“点金术”创造了许多实验方法，开拓了化学研究途径。 上古时代就有金、银、铜、铁、锡、铅、汞、硫、碳等元素的记载，如：,宋应星著： 天工开物 记载有锌的冶炼和氧化 锌(亚铅华)的制备。 明崇

11、祯十年 (1637年),我国明确记载锌的冶 炼，其后经印度传至西欧。,黄降汞(HgO)、白降汞HG(NH2)Cl软膏、甘汞等一直作为世界药物用到现在。 朱砂(HgS)至今仍是中国药典药材。,李时珍 (1518-1592) 本草纲目,6Hg + 2KH(SO4)2 + 6NaCl + 2O2 K2SO4 + 3Na2SO4 +3Hg2Cl2,记载：轻粉由汞 (Hg)、白砂KH(SO4)2、食盐(NaCl) 配伍，经升华而得。这是一个伟大的化学实践。,2） 炼丹与无机合成药物的实践 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） 炼丹术与

12、升华药物的实践发现 炼丹术发展了升华法，如樟脑的精制：,李时珍 (1518-1592) 本草纲目,洪遵 (1176年) 经验方,才提出樟脑纯品。,详细记载樟脑有关提炼和升华 精制的操作。,“樟脑”始见于经验方，由马可波罗带到西方。,明弘治 (1505年) 本草品汇精要,有樟脑记载。,欧洲18世纪 下半叶,4）汞齐法技术的实践 汞齐法曾用为冶金术。 “银”在名医别录中被列为中品，用作镇惊剂。 “银膏”是“用白锡和银铂及水合成之，凝硬如“银”，用于 “补牙齿缺落”。至今仍沿用于补牙。,记载着唐本草的制银屑法： “银铂以水银消之为泥，合硝石 及盐为粉，烧出水银，淘去盐石，为 粉及细”。,李时珍 (1

13、518-1592) 本草纲目,硝石列为上品，硫磺列为中品药。,神农本草经,本草纲目,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）黑火药的配伍实践,黑火药能治“疮癣杀虫、辟淫气湿变”。,“黑火药”配方,主要组成为硝石(KNO3)、硫磺(S)、 木炭(C)三者的粉末混合物。,2KNO3 3CS N2 + 3CO2 + K2S 1694卡,商周(前256 前1766),酿酒业十分成盛行,6）酶解、酸解、碱解及氧化制品的实践,诗经(前476776年),记载有纤维(纸原料)、油脂、饴糖的文字,记载有从马蓝、蓼蓝、菘蓝、木蓝植物， 经酶、酸

14、、碱水解下制备青黛的制备方法。,齐民要术(五世纪),圣惠方(932992年),用“百药煎”制革，它是由五倍子等粗末经曲 发酵制得的没食子酸。,记载：“看药上长起长霜，药则已成矣”。长 霜即没食子酸结晶，此是世界上最早制得的 有机酸结晶，较之瑞典化学家席勒的工作要 早二百多年。,发酵法制备没食子酸。近代可用各种没食子 酸鞣质资源生产没食子酸。,本草纲目(1518-1592),改正日本药局方注释(第六版)(1953年),在 “射网” 的制备下记载：取新鲜草乌汁，经沉淀，过滤，清液置碗中日晒蒸发，至瓶口现“黑砂点子”；再放炉内低温蒸发，直到下层为稠膏，上层现白如砂糖状的结晶。此种“砂糖样”物质，上箭

15、最快，到身数步即死”。 这种极毒的砂糖样结晶即乌头碱，在欧洲1833年提出，1860年才制得结晶。, 提取分离纯化方法制取纯成分的实践,除上述樟脑的提取和升华精制外，有关烧酒、葡萄酒的蒸馏、药酒的浸提，丹参用羊脂浸提。 关于“秋石”的制备中有煎熬、溶解、过滤、浓缩、结晶等操作。,本草纲目拾遗 (1765年),本草纲目 (1518-1592),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。” 他指出“在欧洲十六世纪帕拉尔(Paracelsus, 14931541) 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。” 他还指出：“ 中国药物化学从11世纪到17世纪处于一个灿烂的时期。”,国外学者的评价：,2. 近代天然药物化学的引进和创建阶段 1) 二十年代 主要成就是麻黄碱的研究 同时还对闹羊花、莽草、延胡索等开展了一些研究工作。 2) 三十年代 进行了中药延胡索、防己、贝母、陈皮、细辛、钩吻、洋金花、 除虫菊、雷公藤、三七、