第一章天然药物化学绪论
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。
6Hg + 2KH(SO4)2 + 6NaCl + 2O2 K2SO4 + 3Na2SO4 +3Hg2Cl2
3) 炼丹术与升华药物的实践发现
洪遵 (1176年) 《经验方》“樟脑”始见于《经验方》,
由马可波罗带到西方。
天然药物化学
邹冈院士在国际上率
先发现吗啡 在人脑
内的镇痛作用部位,
这一成就被国际学术
界誉为吗啡作用机理 研究的里程碑。
该药是从我国特有植物千 层塔中提取的一种生物碱,
其治疗和安全性均好于上
世纪90年代以来,在美国 上市的抗老年痴呆药物,
受到国际上的高度重视。
抗早老性痴呆药物石杉碱甲
黄 花 蒿
我国第一个被国际公认的首创新药——抗疟药蒿甲醚,
*据1981年统计,建国以来研制新药104种,其中来自植 物、动物有效成分及改构共61种,占58.6% 。
第二节、天然药物化学基础课程的常用概念相关概念
(三) 相关联的概念
2. 植物化学(Phytochemistry)
与农、 工、 林、牧有关 (国计民生)
植 物 化 学
一次代谢产物
植物生物化学
二次代谢产物
(一)鞣质的结构分类:
宋应星著:
我国明确记载锌的 冶炼,其后经印度传 至西欧。
《天工开物》
记载有锌的冶炼和 氧化锌的制备。 (1637年)
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) 李时珍(1518-1592)《本草纲目》记载:轻粉由汞 (Hg)、
中偏大 亲水性较强 亲水性强
溶剂提取法
3. 选择溶剂注意点
1) 对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小
2) 不与化学成分起化学变化 3) 经济、易得、使用安全
4. 常见溶剂提取工艺
1) 浸渍法 2) 渗滤法 1) 原料粉碎度
影响提取效率
2) 提取时间
3) 煎煮法
4) 热回流提取法
的
因
素
3) 提取温度
4) 设备条件
溶剂法 蒸馏法
升华法
压榨法
原理:遇热挥发,遇冷凝固 范围:游离蒽醌
原理:机械挤压 范围:新鲜药材、种籽植物油
(二) 溶剂提取法
1. 常用溶剂的性质 溶 剂 溶点 30-120 80.7 80 35 61 77 118 56 78 65 100 介电常数 (20 oC) 1.89 2.02 2.29 4.34 4.81 6.02 17.8 20.7 24.3 32.6 80.4 0.175 6.04 0.815 6.07 7.45 0.063 1.465 0.072 2.98 20.5 溶解度 溶剂/水% 水/溶剂%
3)大规模寻找天然活性物质
萝芙木——利血平 (Reserpine)
降糖药长春花—— 长春碱 (Vinblastine) 长春新碱 (Vincristine)
紫杉醇 (Taxol)
2.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。
1828
1831 1833
尼古丁
阿托品 乌头碱
CH3 N
HO
O
OH
morphine
2. 天然有机合成化学的建立与发展 1)“生命力”学说的提出 2)有机化合物的合成
2KOCN + (NH4)2SO4 K2SO4 + 2NH4OCN
氰酸钾 硫酸铵
NH4OCN
H2N-CO-NH2
氰酸铵
此后, 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。
席勒 (K. W. Sheller)
1778
1785
乳酸(酸乳)
苹果酸(苹果)
卢勒 (Rouelle)
柏格曼 (Bargmann)
1773 1776
尿素 (脲) 尿酸 (脲)
1822 1830
瑞香苷 苦杏仁苷
真正形成于19世纪
1818 1820 德罗逊 (Derosen) 斯托勒 (Sertü rner) 1803 ~ 1806 吗啡(鸦片) 1820 士的宁碱 咖啡因 喹宁
用于
“补牙齿缺落”。至今仍沿用于补牙。 李时珍(1518-1592) 《本草纲目》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”。
3.国内发展史
1. 近代天然药物化学的引进和创建阶段
1) 二十年代
麻黄碱、闹羊花、莽草、延胡索等。
2) 三十年代
进行了中药延胡索、防己、贝母、陈皮、细辛、钩
与医药有关 (生物活性成分)
中草药成分化学 天然药物化学 植物药品化学
3. 天然产物化学(Chemistry of Natural Products) (IUPAC) 4. 天然有机化学 (Chemistry of Natural Organic Compounds)
一、有效成分与有效部位
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 ) 具有一定的理化常数 3 ) 具有生物活性 小蘗碱(Berberine)
CH2 O O N OCH3 OCH3
2. 有效部位(Active Extracts)
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。 尚未提纯、分离为单体化合物的有效成分混合体。
3. 无效成分(Anactive Constituents )
指与有效成分共存的其它成分。比如麻黄中的淀粉、树脂、叶绿素等。
有效成分具有的特点:
多样性
相对性:通常多糖、蛋白质、氨基酸在天然药物化学中
视为无效成分。 特例:黄芪——黄芪多糖——提高人体免疫力功能 猪苓——猪苓多糖——抗癌 天花粉——蛋白质——引产,治疗恶性葡萄胎 天门冬——天门冬素——祛痰止咳、抗菌、抗肿瘤
素、咖啡因、靛玉红、川芎嗪、大蒜新素、罂粟碱等。
二、天然药物化学基础课程的任务
(一)控制天然药物及其制剂的质量 (二)探索天然药物治病的原理
发汗散寒——α-松油醇 麻黄碱——肾上腺素作用
只有明确了天然药物的活性成分,才能通过定性和定量分 析控制天然药物及其制剂的质量。
麻黄
平喘 去甲麻黄碱——松弛支气管平滑肌
概 论
(三)相关概念 (四)相关的术语
(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
(三) 组织培养
(二) 研究领域的重大转变
(四) 注重结构改造和仿生合成
叶绿素、脂肪油、挥发油
游离生物碱、苷元、甾类、萜 类、某些有机酸 某些苷类 (如强心苷等) 某些苷类 (如黄酮苷类) 某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等) 极性大的苷、糖类、氨基酸等 蛋白质、粘液汁、糖类、氨基 酸、无机盐、苷类
石油醚
乙醚、氯仿 氯仿-乙醚 (2:1) 乙酸乙酯 正丁醇 丙酮、乙醇、甲醇 水
第三节 天然药物中的部分化学成 分类型
一、鞣质 鞣质(tannins),又称单宁,是存在于植物 体内的一类结构比较复杂的多元酚类化合物 。鞣质能与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀 ,故可用来鞣皮,即与兽皮中的蛋白质相结 合,使皮成为致密、柔韧、难于透水且不易 腐败的革,因此称为鞣质。
分布
鞣质广泛存在于植物界,约70%以上的生药 中含有鞣质类化合物,尤以在裸子植物及双 子叶植物的杨柳科、山毛榉科、蓼科、蔷薇 科、豆科、桃金娘科和茜草科中为多。鞣质 存在于植物的皮、木、叶、根、果实等部位 ,树皮中尤为常见,某些虫瘿(galls)中含 量特别多,如五倍子所含鞣质的量可高达 60%~70%。在正常生活的细胞中,鞣质仅存 在于液泡中,不与原生质接触,大多呈游离 状态存在,部分与其它物质(如生物碱类) 结合而存在。
石 油 醚 环 己 烷 苯
乙 醚 氯 仿 醋酸乙酯 正 丁 醇
丙 乙 甲 酮 醇 醇
任意混合
水
石油醚>环己烷>苯>氯仿>乙醚>乙酸乙酯>丙酮>乙醇>甲醇>水
溶剂提取法
2. 天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系
植物成分极性强弱 植物成分结构类型 适于提取溶剂
亲脂性强
亲脂性较强 中偏小 中等 极性 中 等
生物合成
主要化学
理化性质
成分类型
结构测定 提取、分离 、检识
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(三)天然药物化学的发展
古代发达与文明的发祥地
Nile
Yellow River
黄河
尼罗河
Tigris-Euphrates 底格里斯-幼发拉底河
Indus
印度河
1、 国际发展史
(1) 天然药物化学的建立与 形成
1769 1975 酒石酸(酒石) 苯甲酸(安息香)
(四)促进天然药物的开发和利用
3、提取制药原料和中间体——缩短生产周期、降低生产成本 4、进行结构形式和改造,研制新药——eg.吗啡→哌替啶
寻找新药或活性先导化合物
COOCH3 N CH3 H OOC H2N OCOCH2CH2 N C2H5 C2H5
可卡因(Cocaine)