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1、天然药物化学Medicinal Chemistry of Natural Products一、天然一、天然药药物化学的内涵物化学的内涵（一）定（一）定义义 天然天然药药物化学是运用物化学是运用现现代科学理代科学理论论与方法研究天与方法研究天然然药药物中化学成分的一物中化学成分的一门门学科。学科。 化学理化学理论论和方法和方法 化学理化学理论论是基是基础础 物理学方法物理学方法 有机化合物成分及波有机化合物成分及波谱谱学学 （二）主要内容（二）主要内容主要化学主要化学成分成分类类型型主要研究二次代主要研究二次代谢产谢产物物结结构特征构特征理化性理化性质质提取分离提取分离结结构构测测定定生物合成生
2、物合成紫杉醇紫杉醇 (Taxol) 1. 天然天然药药物成分化学物成分化学（Chemistry of Constituents of Natrual Products) (Chinese Traditional and Herbal Drugs ）中中草草药药中中 药药（标标准收准收载载）草草 药药（地方、民（地方、民间习间习用）用）植物植物药药动动物物药药矿矿物物药药海洋生物海洋生物微生物微生物天然天然药药物物（三）相关概念（三）相关概念植植物物化化学学与与农农、 工、工、林、牧有关林、牧有关（国（国计计民生）民生）与医与医药药有关有关（生物活性成分）（生物活性成分）一次代一次代谢产谢产物物
3、二次代二次代谢产谢产物物天然天然药药物成分化学物成分化学天然天然药药物化学物化学植物植物药药品化学品化学植物生物化学植物生物化学2. 植物化学植物化学 （Phytochemistry）(三三) 相关相关联联的概念的概念3. 天然天然产产物化学物化学（Chemistry of Natural Products) (IUPAC)4. 天然有机化学天然有机化学 (Chemistry of Natural Organic Compounds) 2. 有效部位有效部位（Active Extracts） 指具有生物活性的有效部位，如：指具有生物活性的有效部位，如：总总生物碱、生物碱、总总皂苷或皂苷或总总黄
4、黄酮酮等。等。 3. 无效成分无效成分（Anactive Constituents ） 与有效成分共存的其它成分与有效成分共存的其它成分 4. 杂杂 质质 *注注释释：辩证辩证理解上述理解上述术语术语的相互关系。的相互关系。小蘗碱（小蘗碱（Berberine）(四四) 相关的相关的术语术语1. 有效成分有效成分（Active Constituents） 单单体化合物：体化合物：1） 能用分子式和能用分子式和结结构式表示构式表示 2 ） 具有一定的理化常数具有一定的理化常数 3 ） 具有生物活性具有生物活性（五）相关（五）相关（五）相关（五）相关课课课课程程程程 1. 有机化学有机化学 / 无机
5、化学无机化学 2. 分析化学（有机分析分析化学（有机分析 / 仪仪器分析）器分析） 3. 生生药药学学 / 药药用植物学用植物学 4. 有机化合物波有机化合物波谱谱分析分析 5. 其他学科其他学科 *注意：各注意：各门门学科的相关性学科的相关性 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、光谱解析等课程之后。与下列课程有关： *据据统计统计，我国已研制的一百多种新，我国已研制的一百多种新药药，来自植物、，来自植物、动动物有效成分及物有效成分及 改构有改构有60余种，占近余种，占近60% 。 2. 整理、整理、发发掘祖国医掘祖国医药药学宝学宝库库 生
6、物活性成分或指生物活性成分或指标标性成分性成分 防病治病原理的探索、新防病治病原理的探索、新资资源的开源的开发发和利和利 用、合理采集、妥善用、合理采集、妥善贮贮藏、合理炮炙、藏、合理炮炙、剂剂 型改型改进进、真、真伪鉴别伪鉴别、质质量控制量控制 3. 植物化学分植物化学分类类学的研究学的研究 利用植物的利用植物的亲缘亲缘相关性相关性 改改变传统变传统的形的形态态分分类类方法方法 4. 发发展和丰富天然有机化学理展和丰富天然有机化学理论论可卡因可卡因(Cocaine)普普鲁鲁卡因卡因(Procaine)（六）天然（六）天然药药物化学在物化学在药药学学专业专业中的作用与地位中的作用与地位1. 寻
7、寻找新找新药药或活性先或活性先导导化合物化合物二、天然二、天然药药化的研究化的研究对对象及其任象及其任务务（一）主要研究（一）主要研究对对象象 1. 植物植物药药全球范全球范围围国国 内内广广东东 高等植物近高等植物近15万种，其中万种，其中药药用植物用植物约约15000种以上。活性种以上。活性筛选仅筛选仅占占 5%，化学成分研究，化学成分研究则则更更少。少。 我国自然我国自然资资源丰富，植物品种繁多，其中源丰富，植物品种繁多，其中种子植物就有种子植物就有25000余种，余种，药药用植物近用植物近12000多多种，常用种，常用5000余种。余种。 中中药资药资源种源种类类8000种，居全国种，
8、居全国领领先先 评评价：民族价：民族药药是一是一块块未开未开垦垦的的处处女地。女地。 3. 海洋生物海洋生物 海洋占整个地球表面的海洋占整个地球表面的约约70%以上，以上，蕴蕴藏着极其丰富的生物藏着极其丰富的生物资资源，是展源，是展现现在人在人们们面前的巨大天然面前的巨大天然库库，现现在已成在已成为为研究的研究的热热点。点。4. 微生物微生物（一）主要研究（一）主要研究对对象象2. 民族民族药药 我国有我国有56个兄弟民族，其中少数民族个兄弟民族，其中少数民族55个，民族个，民族药药是中国是中国传传统统医医药药学的重要学的重要组组成部分。如：藏、蒙、成部分。如：藏、蒙、维药维药. 等等约约有有
9、1500余种。余种。中国民族中国民族药药志志 1. 创创新新药药物的研究物的研究（包括先（包括先导导化合物的改构与全合成）化合物的改构与全合成） 抗抗肿肿瘤瘤药药物物 心心脑脑血管血管药药物物 糖尿病糖尿病药药物物 爱爱滋病滋病药药物物 抗病毒抗病毒药药物物 老年性疾病老年性疾病药药物物 免疫免疫调节药调节药物物 计计划生育划生育药药物物 急性急性热热病病类药类药物物 2. 功能性食品用及相关功能性食品用及相关产产品品 功能食品功能食品 天然色素天然色素 香料香料 美容化粧品美容化粧品 3. 中中药现药现代化的研究代化的研究 1) 中中药资药资源的开源的开发发利用及其品利用及其品质评质评价的研
10、究价的研究（包括仿生）（包括仿生） 2) 复方中复方中药药活性物活性物质质及其作用机理的研究及其作用机理的研究 3) 中中药药材材规规范化种植（范化种植（GAP）研究）研究 4) 中中药标药标准提取物及准提取物及质质量量标标准的研究准的研究（二）主要研究任（二）主要研究任务务三、天然三、天然药药化化发发展展简简史史古代古代发发达与文明的达与文明的发发祥地祥地尼尼罗罗河河Nile底格里斯底格里斯-幼幼发发拉底河拉底河埃及埃及希腊希腊印度河印度河Indus Tigris-Euphrates黄河黄河 Yellow River中国中国印度印度 国国际发际发展史展史1. 天然天然药药物化学的建立与形成物
11、化学的建立与形成1769 1769 酒石酸酒石酸( (酒石酒石) )1975 1975 苯甲酸苯甲酸( (安息香安息香) )1778 1778 乳酸乳酸( (酸乳酸乳) )1785 1785 苹果酸苹果酸( (苹果苹果) )观观点点2: 2: 植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成植物中有机酸的研究促成有机化学及植物化学的形成 1773 1773 尿素尿素 ( (脲脲) )席勒席勒 ( (K. W. Sheller) )柏格曼柏格曼 (Bargmann)(Bargmann)1822 1822 瑞香苷瑞香苷1830 1830 苦杏仁苷苦杏仁苷观观点点1: 1: 植物中只有酸性物植物中只有
12、酸性物质质 卢卢勒勒 (Rouelle)(Rouelle)1776 1776 尿酸尿酸 ( (脲脲) ) 国国际发际发展史展史1. 天然天然药药物化学的建立与形成物化学的建立与形成观观点点3. 3. 生物碱的研究是天然生物碱的研究是天然 药药物化学物化学发发展的开端。展的开端。 1803 1806吗吗啡啡( (鸦鸦片片) )德德罗逊罗逊 (Derosen)斯托勒斯托勒 (Sertrner)1818 1818 士的宁碱士的宁碱1820 1820 咖啡因咖啡因1820 1820 喹喹宁宁1828 1828 尼古丁尼古丁1831 1831 阿托品阿托品1833 1833 乌头乌头碱碱morphine
13、 国国际发际发展史展史 2. 天然有机合成化学的建立与天然有机合成化学的建立与发发展展 1）生命力生命力学学说说的提出的提出 瑞典化学家瑞典化学家贝泽贝泽留斯留斯(Berzelius)认为认为：有机化合物的有机化合物的变变化只能受化只能受生命生命力力所支配所支配。 2）有机化合物的合成）有机化合物的合成 1828年德国化学家弗列德里奇年德国化学家弗列德里奇.奥勒奥勒(Friedrich woler)在在实验实验室用无机化室用无机化合物合成了合物合成了脲脲2KOCN + (NH4)2SO4 K2SO4 + 2NH4OCNNH4OCN H2NCONH2氰酸钾硫酸铵氰酸铵德国化学家科德国化学家科尔尔
14、贝贝(Kolbe)又合成了又合成了醋酸醋酸。 由此促由此促进进了有机合成化学的了有机合成化学的发发展。展。 国国际发际发展史展史 3. 天然天然药药物化学的物化学的兴兴衰衰 1）合成）合成药药物的工物的工业业化生化生产产制制约约了天然了天然药药物化学研究物化学研究 二十世二十世纪纪：三十年代三十年代 磺胺磺胺药药 (1935)、维维生素生素问问世世 四十年代四十年代 盘盘尼西林的使用尼西林的使用 五十年代五十年代 形成了新形成了新药药上市的黄金上市的黄金时时代代 2 2）药药害震惊全球害震惊全球Thalidomide西德西德19561956年出售年出售镇镇静静药药 反反应应停停 肽肽胺胺哌啶酮
15、哌啶酮到到19621962年就引起数千例年就引起数千例畸胎。畸胎。美登木碱美登木碱 (Maytansine) 利血平利血平 (Reserpine)紫杉醇紫杉醇 (Taxol) 长长春碱春碱 (Vinblastine)长长春新碱春新碱 (Vincristine) 3 3）大）大规规模模寻寻找天然活性物找天然活性物质质（二）国内（二）国内发发展史展史 1. 1. 古代古代 本草化学本草化学 的的实实践践经验经验和和发现阶发现阶段段 1 1）冶金的）冶金的实实践践 古代的古代的 冶金冶金术术 、 炼炼丹丹术术 、 点金点金术术 创创造了造了许许多多实验实验方方法，开拓了化学研究途径。法，开拓了化学研
16、究途径。 上古上古时时代就有金、代就有金、银银、铜铜、铁铁、锡锡、铅铅、汞、硫、碳等、汞、硫、碳等元素的元素的记载记载，如：，如： 宋宋应应星著：星著：天工开物天工开物记载记载有有锌锌的冶的冶炼炼和氧化和氧化锌锌( (亚铅华亚铅华) )的制的制备备。 明崇祯十年(1637年) 我国明确我国明确记载锌记载锌的冶的冶炼炼，其后，其后经经印度印度传传至西欧。至西欧。 黄降汞黄降汞(HgO)、白降汞、白降汞HG(NH2)Cl软软膏、甘汞等一直作膏、甘汞等一直作为为世界世界药药物用到物用到现现在。在。 朱砂朱砂(HgS)至今仍是中国至今仍是中国药药典典药药材。材。李李时时珍珍(1518-1592) 本草本草纲纲目目6Hg + 2KH(SO4)2 + 6NaCl + 2O2 K2SO4 + 3Na2SO4 +3Hg2Cl2记载记载：轻轻粉由汞粉由汞 (Hg)、白砂、白砂KH(SO4)2、食、食盐盐 (NaCl)配伍，配伍，经经升升华华而得。而得。这这是一个是一个伟伟 大的化学大的化学实实践践。2） 炼炼丹与无机合成丹与无机合成药药物的物的实实践践 世界上最早的无机合成化学药物： 水银 (Hg)、升
