《医学天然药化》课件.ppt

1、思思 考考 题题根据对药品的基本要求（安全、根据对药品的基本要求（安全、有效、质量可控），讨论合成药有效、质量可控），讨论合成药物和天然药物的研发重点。物和天然药物的研发重点。第二章第二章 天然药物化学天然药物化学 介绍介绍 结构鉴定结构鉴定 提取分离与纯化提取分离与纯化 理化性质理化性质 结构类别结构类别与药学相关的学科与药学相关的学科第一节第一节 天然药物化学的任务天然药物化学的任务应用现代科应用现代科学理论与方学理论与方法研究天然法研究天然药物中化学药物中化学成分成分天然药化天然药化在分子水平在分子水平上研究天然上研究天然药物的药效药物的药效物质基础物质基础天然药物化学的主要任务天然药物

2、化学的主要任务药效物质的生源途径药效物质的生源途径创制新药创制新药结构鉴定结构鉴定,发现模型药物发现模型药物研究提取分离方法研究提取分离方法探明药效物质基础探明药效物质基础第二节第二节 天然药物化学与中医药学天然药物化学与中医药学中药药理中药药理构效关系构效关系药效物质药效物质药物代谢药物代谢文文 献献 古古 籍、民籍、民 族族、民民 间、临间、临 床床 名名 方、天方、天 然然 产产 物、国外天然药物、老药物、国外天然药物、老药活性筛选活性筛选收集样品收集样品提取提取粗提物粗提物体外方法体外方法体内方法体内方法有活性有活性无活性无活性分离分离结构鉴定结构鉴定活性跟踪活性跟踪有效部位有效部位有

3、效成分有效成分活性先导化合物活性先导化合物结构优化结构优化构效关系研究构效关系研究活性化合物活性化合物新药研发新药研发新药研发新药研发有效部有效部位新药位新药有效成有效成分新药分新药新药研发新药研发新化学药新化学药1、新新药药的的发发现现过过程程代谢产物代谢产物体内代谢研究体内代谢研究活性筛选活性筛选活性化合物活性化合物中药剂型改进中药剂型改进功能主治功能主治明明 确确可可 控控制剂质量制剂质量与原制与原制剂疗效剂疗效一致一致 中药药效物质直接受到品种、产地、采中药药效物质直接受到品种、产地、采收、贮存、品种变异或退化等自然因收、贮存、品种变异或退化等自然因素及人工条件的影响。素及人工条件的影

4、响。OHpanaxynol多数中药需经过炮制才能使用。中药炮制的目的在于多数中药需经过炮制才能使用。中药炮制的目的在于增强疗效，减除毒副作用，便于药物的贮藏和服用等。增强疗效，减除毒副作用，便于药物的贮藏和服用等。OOHOOHOOHOHCOOHOHOOOHOHOHO黄芩酶OOOOOHO黄芩苷(黄色)黄芩素醌类衍生物（绿色）新的药物资源新的药物资源开辟新的开辟新的药用植物药用植物资源资源根据根据有效成分有效成分进行结构进行结构修饰或改修饰或改造造第三节第三节 天然药物化学的内容天然药物化学的内容一、天然药物的药效物质基础一、天然药物的药效物质基础 天然药物之所以能够防病治病，其物质天然药物之所以

5、能够防病治病，其物质基础就是其有效成分。基础就是其有效成分。天然药物往往含有结构、性质不尽相同天然药物往往含有结构、性质不尽相同的多种成分。的多种成分。二、天然药物的常见化学类型二、天然药物的常见化学类型 天然药物中常见化合物的类型有游天然药物中常见化合物的类型有游离生物碱、黄酮类、香豆素类、木离生物碱、黄酮类、香豆素类、木脂素类、醌类、鞣质类、挥发油及脂素类、醌类、鞣质类、挥发油及萜类、三萜及其皂苷类等。萜类、三萜及其皂苷类等。1.生物碱生物碱（alkaloid)广义地讲，生物界所有含氮的有机化合物都称广义地讲，生物界所有含氮的有机化合物都称为生物碱。为生物碱。ONHHOHHO吗吗啡啡mor

6、phineNCH3OOCH3OO可可卡卡因因cocaineNOO+Cl-OCH3OCH3小檗碱berberineNCH3OPhOCH2OH阿托品atropineNHNOHC2H5H3COOCNOHCNOAcCOOCH3HOCH3O长春新碱vincristineHNCH3OHCH3麻黄碱ephedrine2.单萜单萜 萜类化合物萜类化合物的基本结的基本结构是由不同个数的异构是由不同个数的异戊二烯首尾连接构成。戊二烯首尾连接构成。以两个异戊二烯构成以两个异戊二烯构成的化合物称为的化合物称为单萜单萜。OH薄荷醇menthol异戊二烯樟脑camphorO3.倍半萜倍半萜 倍半萜是以三个异戊二烯首尾连接

7、而倍半萜是以三个异戊二烯首尾连接而成的化合物。成的化合物。OOCH3CH3OH3COO青蒿素4.二萜类化合物二萜类化合物OOHOAcOOBzHOOPhOOHBzHNOAc紫紫杉杉醇醇taxolOOHOOOO雷雷公公藤藤甲甲素素 triptolideOOO丹参酮IIAtanshinoneIIAO异丹参酮Iisotanshinone IOO5.皂苷皂苷OR2OHR1OR1=glu(1-2)gluR2=glu(1-6)glu人参皂苷 Rb1gensenoside Rb1螺旋甾烷类皂苷螺旋甾烷类皂苷R1OOO6.黄酮类化合物黄酮类化合物OOHOOH染染料料木木素素genisteinOH异异黄黄酮酮OO

8、黄黄酮酮flavone黄黄酮酮OABC1458OO芦丁rutin黄酮 醇OHHOOHOHOrutinoseOO橙皮苷hesperidin二氢黄酮OHOOHOCH3rutinose7.蒽醌类蒽醌类OO蒽醌anthraquinoneOOOHR2OHR1大大黄黄酚酚大大黄黄素素大大黄黄素素甲甲醚醚芦芦荟荟大大黄黄素素大大黄黄酸酸R1=CH3R2=HR1=CH3R2=OHR1=CH3R2=OCH3R1=HR2=CH2OHR1=HR2=COOH8.苯丙素类苯丙素类香豆素香豆素(coumarin)是是邻羟基桂皮酸邻羟基桂皮酸内酯，具有芳内酯，具有芳香气味。香气味。含几个含几个C6-C3单位单位木脂素木脂素

9、(lignan)是由是由苯丙素氧化聚苯丙素氧化聚合而成的天然合而成的天然产物，通常是产物，通常是其二聚物。其二聚物。OOHOHO七叶内酯esculetinOCH3OOCH3CH3OOOHOO鬼臼毒素三、常用天然产物的提取分离方法三、常用天然产物的提取分离方法溶解度差别溶解度差别在两相溶剂中分配比不同在两相溶剂中分配比不同吸附性差异吸附性差异分子大小差别分子大小差别解离程度不同解离程度不同分离方分离方法依据法依据一、溶剂法一、溶剂法 常用于天然成分提取的溶剂极性由弱到强常用于天然成分提取的溶剂极性由弱到强顺序为：石油醚顺序为：石油醚 四氯化碳四氯化碳 苯苯 二氯甲二氯甲烷烷 氯仿氯仿 乙醚乙醚

10、醋酸乙酯醋酸乙酯 正丁醇正丁醇 丙丙酮酮 甲醇甲醇(乙醇乙醇)水水 选择溶剂可依据选择溶剂可依据“相似相溶相似相溶”原理，溶剂原理，溶剂是能充分地提取所需成分、沸点适中、易是能充分地提取所需成分、沸点适中、易回收、安全低毒回收、安全低毒1.溶剂提取方法溶剂提取方法煎煮法煎煮法浸渍法浸渍法渗滤法渗滤法回流提取回流提取2.酸碱溶剂分离法酸碱溶剂分离法将总提取物溶于有机溶剂用酸水、碱将总提取物溶于有机溶剂用酸水、碱水分别萃取，将总体取物按酸性、碱水分别萃取，将总体取物按酸性、碱性、中性进行分离的方法。性、中性进行分离的方法。3溶剂分配法溶剂分配法 利用混合物中各组分在两相溶剂中分配利用混合物中各组分

11、在两相溶剂中分配系数差进行分离纯化的方法。系数差进行分离纯化的方法。(二）水蒸汽蒸馏法二）水蒸汽蒸馏法 水蒸汽蒸馏法用于提取水蒸汽蒸馏法用于提取能能随水蒸汽随水蒸汽蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成分。这类成分有挥发性，在分。这类成分有挥发性，在100oC时有一定蒸汽压，当水沸腾时，该时有一定蒸汽压，当水沸腾时，该类成分随水蒸汽馏出，经分离获得类成分随水蒸汽馏出，经分离获得所需成分的提取方法，主要用于挥所需成分的提取方法，主要用于挥发油等成分的提取。发油等成分的提取。水蒸气蒸馏装置水蒸气蒸馏装置(三）沉淀法三）沉淀法 沉淀法是基于有些天然化学成分沉淀法是基于有些天然化

12、学成分能与某些试剂生成沉淀；或加入能与某些试剂生成沉淀；或加入某些试剂改变某些成分在溶液中某些试剂改变某些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出的一种的溶解度而自溶液中析出的一种分离方法。分离方法。（四）层析分离法（四）层析分离法 色谱法的创始人是俄国植物学家茨色谱法的创始人是俄国植物学家茨维特。维特。1905年，他将从植物色素提年，他将从植物色素提取的石油醚提取液倒入一根装有碳取的石油醚提取液倒入一根装有碳酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚酸钙的玻璃管顶端，然后用石油醚淋洗，结果使不同色素得到分离，淋洗，结果使不同色素得到分离，在管内显示出不同的色带，这就是在管内显示出不同的色带，这就是最初的色谱法

13、（最初的色谱法（chromatography）,色谱也由此得名。色谱也由此得名。层析分离法是利用混合物中各成分在不层析分离法是利用混合物中各成分在不同的两相中吸附、分配及其亲和力的差同的两相中吸附、分配及其亲和力的差异进行分离的方法。异进行分离的方法。层析法按原理分，有吸附层析、化学吸层析法按原理分，有吸附层析、化学吸附层析、分配层析、分子筛层析和离子附层析、分配层析、分子筛层析和离子交换层析等；按层析场所分，有柱层析、交换层析等；按层析场所分，有柱层析、纸层析和薄层层析等纸层析和薄层层析等 1柱层析法柱层析法 常用的吸附剂有硅胶、氧化铝等。吸附常用的吸附剂有硅胶、氧化铝等。吸附剂具有化学惰性

14、，有一定的表面积和表剂具有化学惰性，有一定的表面积和表面活性。洗脱剂则应具有较高的纯度、面活性。洗脱剂则应具有较高的纯度、与样品和吸附剂不起化学反应、对被分与样品和吸附剂不起化学反应、对被分离物质有一定的溶解度、粘度小、沸点离物质有一定的溶解度、粘度小、沸点低、易挥发等。低、易挥发等。若被分离物质亲脂性强，选用活性高的若被分离物质亲脂性强，选用活性高的吸附剂，极性弱的洗脱剂。反之，被分吸附剂，极性弱的洗脱剂。反之，被分离物质极性大时，宜选用活性低的吸附离物质极性大时，宜选用活性低的吸附剂，极性大的洗脱剂。剂，极性大的洗脱剂。2聚酰胺层析聚酰胺层析利用不同的酚类、黄酮类、羧酸类、醌利用不同的酚类

15、、黄酮类、羧酸类、醌类等化学成分与聚酰胺酰胺键形成氢健类等化学成分与聚酰胺酰胺键形成氢健的能力不同达到分离的目的。的能力不同达到分离的目的。常用溶剂对聚酰胺洗脱能力的次序为：常用溶剂对聚酰胺洗脱能力的次序为：水水甲醇或乙醇甲醇或乙醇丙酮丙酮稀氢氧化钠液或稀稀氢氧化钠液或稀胺溶液胺溶液甲酰胺或二甲基甲酰胺甲酰胺或二甲基甲酰胺尿素水尿素水溶液。溶液。3离子交换层析法离子交换层析法 离子交换层析法：以离子交换树脂作为离子交换层析法：以离子交换树脂作为固定相，以水或含水溶剂作为流动相，固定相，以水或含水溶剂作为流动相，在流动相中存在的离子性物质与树脂进在流动相中存在的离子性物质与树脂进行离子交换反应被

16、吸附进行分离的方法。行离子交换反应被吸附进行分离的方法。影响高子交换树脂分离效果的主要因素影响高子交换树脂分离效果的主要因素有：交换溶液酸碱度大小的影响；交换有：交换溶液酸碱度大小的影响；交换树脂规格的影响；树脂规格的影响；树脂的交联度。树脂的交联度。4.凝胶过滤层析凝胶过滤层析 凝胶过滤层析（分子筛过滤、排凝胶过滤层析（分子筛过滤、排阻层析）是将含有大小不同分子阻层析）是将含有大小不同分子的混合物样品溶液，通过多孔性的混合物样品溶液，通过多孔性凝胶凝胶(固定相固定相)，用洗脱剂按分子，用洗脱剂按分子量由大到小依次洗脱达到分离目量由大到小依次洗脱达到分离目的的分离方法。的的分离方法。研究实例研

17、究实例寻找具有神经营养和神经保护作寻找具有神经营养和神经保护作用的小分子有机化合物。用的小分子有机化合物。三七三七Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen分布于江西、湖北、广分布于江西、湖北、广西、四川、云南等省区，西、四川、云南等省区，今野生者少见，多为栽今野生者少见，多为栽培培。三七性味、功效与临床三七性味、功效与临床性味性味 甘，微苦，性温甘，微苦，性温功效功效有止血散瘀，消肿定痛功能有止血散瘀，消肿定痛功能临床临床用于吐血、咯血、衄血、便用于吐血、咯血、衄血、便血、血痢、崩漏、产后血晕、瘀血血、血痢、崩漏、产后血晕、瘀血胸腹刺痛、跌扑肿痛、外伤出血、胸腹刺痛、跌

18、扑肿痛、外伤出血、痈肿痈肿主要功效主要功效1 1、扩张血管、降低血压，改善微循环，增加血流、扩张血管、降低血压，改善微循环，增加血流量，预防和治疗心脑组织缺血、缺氧症；量，预防和治疗心脑组织缺血、缺氧症；2 2、促进蛋白质、核酸合成，强身健体；、促进蛋白质、核酸合成，强身健体；3 3、促进血液细胞新陈代谢，平衡调节血液细胞；、促进血液细胞新陈代谢，平衡调节血液细胞；4 4、调节中枢神经，提高脑力调节中枢神经，提高脑力；5 5、增强机体免疫功能，抗肿瘤；、增强机体免疫功能，抗肿瘤；6 6、止血、活血化瘀；、止血、活血化瘀；7 7、保肝、抗炎；、保肝、抗炎；8 8、延缓衰老延缓衰老；9 9、调节血

19、糖，降低血脂、胆固醇、抑制动脉硬、调节血糖，降低血脂、胆固醇、抑制动脉硬化。化。第一部分第一部分 三七脂溶性部位神经生长三七脂溶性部位神经生长 因子样成分的分离及初步药理活性因子样成分的分离及初步药理活性人参炔醇和人参环氧炔醇的结构人参炔醇和人参环氧炔醇的结构17910OH3OH人参环氧炔醇HOH179310人参炔醇炔醇类化合物在自然界的分布炔醇类化合物在自然界的分布炔醇类化合物广泛分布于植物界（十字花炔醇类化合物广泛分布于植物界（十字花科科;五加科五加科，桔梗科桔梗科，菊科菊科，海桐花科，海桐花科，木犀科木犀科，檀香科，伞形科等）檀香科，伞形科等）。炔醇不仅存在于人参，三七等重要的药用炔醇不

20、仅存在于人参，三七等重要的药用植物中，还广泛存在于胡萝卜，番茄等植物中，还广泛存在于胡萝卜，番茄等多种食用植物中。多种食用植物中。炔醇的神经营养作用炔醇的神经营养作用人参炔醇对人参炔醇对PC12 PC12 细胞轴索生长的影响细胞轴索生长的影响 A:对照组对照组 B:8m mmol/L人参炔醇人参炔醇AB50mm人参炔醇对人参炔醇对PC12细胞增殖的影响细胞增殖的影响*020406080100120Control24816NGFConcentration of panaxynol(mM)Cell proliferation(%ofcontrol)炔醇对炔醇对PC12细胞细胞MAP-1B 表达的影

21、响表达的影响*020406080100controlpanaxynolMAP1B positive cells(%)炔醇类化合物对炔醇类化合物对PC12细胞细胞NGF分泌的影响分泌的影响 0102030405060708002468101214*Concentration of NGF(folder of basal)Incubation time(h)panaxynol panaxydol024681012141618024681012*Concentration of NGF(folder of basal)Concentration of agents panaxydol panaxyn

22、ol浓度浓度时间时间024680.51.01.52.02.53.03.54.0*Relative of Neurotropic receptors(folder of basal)concentration of panaxynol(mmol/L)fNGFR sNGFR TrkB TrkC人参炔醇对人参炔醇对Trk受体受体mRNA水平的影响水平的影响 cAMP0246810*DCBAcAMP levels(folder of basal)Agents panaxynol panaxydol炔醇对炔醇对PC12细胞转导通路的影响细胞转导通路的影响A：2 m mmol/L B：4 m mmol/L

23、 C：8 m mmol/L D：16 m mmol/L各种阻断剂对各种阻断剂对PC12细胞轴索生长的影响细胞轴索生长的影响 促促PC12分化的信号转导通路分化的信号转导通路炔醇本身是神经生长因子受体激动剂炔醇本身是神经生长因子受体激动剂炔醇通过调节炔醇通过调节NGFNGF转导通路发挥上述作用转导通路发挥上述作用炔醇通过促进细胞炔醇通过促进细胞NGFNGF分泌或增加分泌或增加NGFNGF受体受体数量而发挥上述作用数量而发挥上述作用“神经生长因子样神经生长因子样”作用机制作用机制炔醇的神经保护作用炔醇的神经保护作用MTT法测定炔醇对神经元法测定炔醇对神经元H2O2损伤的影响损伤的影响Treatme

24、nt MTT(A 490nm)Control 0.690.16 H2O2 0.370.07 2 0.410.04 4 0.420.09*8 0.690.14*Panaxynol(molL-1)16 0.530.09*Control 0.860.04 H2O2 0.400.03 2 0.400.05 4 0.550.03*8 0.590.04*Panaxydol (molL-1)16 0.670.01*0124020406080100*Tissue activity(%)Concentration of agents(mmol/L)panaxydol panaxynol controlc0204

25、06080100*4210Tissue activity(%)Concentration of agents(mmol/L)control panaxynol panaxydol炔醇对脑片过氧化氢损伤的影响炔醇对脑片过氧化氢损伤的影响海马海马皮层皮层炔醇阻断炔醇阻断SNP诱导的细胞凋亡诱导的细胞凋亡炔醇的抗凋亡作用通过炔醇的抗凋亡作用通过Bax、Bcl-2 Protective effect of panaxydol and panaxynol on sodium nitroprusside-induced apoptosis in cortical neurons.Chemico-Biolo

26、gical Interactions炔醇阻断炔醇阻断Ab b诱导的细胞凋亡诱导的细胞凋亡炔醇的抗凋亡作用通过炔醇的抗凋亡作用通过Bax、Bcl-2炔醇类化合物可剂量依赖性地保炔醇类化合物可剂量依赖性地保护护H2O2造成的脑片损伤造成的脑片损伤炔醇类化合物可通过炔醇类化合物可通过Bax、Bcl-2降低降低H2O2、NO、Ab b造成细胞的凋造成细胞的凋亡率。亡率。炔醇神经保护作用的研究炔醇神经保护作用的研究四、常用天然药物化学成分结构四、常用天然药物化学成分结构研究方法研究方法吸吸收收光光谱谱紫紫外外光光谱谱U UV V红红外外光光谱谱I IR R核核磁磁共共振振谱谱N NM MR R非非吸吸收

27、收光光谱谱质质谱谱M MS S常常用用的的波波谱谱法法 l nl n=c=cc3 1010cms-1 l l:波长，单位可用波长，单位可用cm cm n n:频率，单位频率，单位:s:s-1-1或或HzHz E E hn n=hchc/l l E:E:光子的能量（单位光子的能量（单位:J/mol）h:h:普朗克常数，普朗克常数，6.62 6.62 10 103434不同波谱法的工作频率不同波谱法的工作频率l l(nm)100 800 3*106 5*106光谱区域光谱区域X 光光紫外紫外-可见光可见光红外光红外光微波微波无线电波无线电波分子吸收辐分子吸收辐射能后变化射能后变化内层电子内层电子跃

28、迁跃迁价电子跃迁价电子跃迁分子振动能级和分子振动能级和转动能级变化转动能级变化分子转动能分子转动能级变化级变化核磁共振核磁共振质谱的工作原理质谱的工作原理M-eM+.A+B+.C+D产生离子的方法：电子轰击产生离子的方法：电子轰击(EI)、化学电离、化学电离(CI)等。等。电子轰击离子化法是有机化合物电离的常规方法。电子轰击离子化法是有机化合物电离的常规方法。化学电离法可得到丰度较高的分子离子或准分子离子峰。化学电离法可得到丰度较高的分子离子或准分子离子峰。CH3CO +C4H9OCH3COOH +C4H8+CH3COOCH2CH2CH2CH3m/e 56m/e 43+质谱仪质谱仪 离子源离子

29、源 质量分析系统质量分析系统 离子收集离子收集 检定系统检定系统 质谱图质谱图 横坐标：横坐标：m/e(质荷比质荷比);纵坐标：相对强度纵坐标：相对强度 最强的峰为基峰，规定其强度为最强的峰为基峰，规定其强度为100%.峰的强度与该离子峰的强度与该离子出现的几率有关。丰度最高的阳离子是最稳定的阳离子。出现的几率有关。丰度最高的阳离子是最稳定的阳离子。2 20 04 40 06 60 08 80 01 10 00 00 02 21 12 21 14 41 16 61 17 7相对强度%m/e甲烷的质谱紫外光谱紫外光谱100nm200nm400nm800nm远紫外区近紫外区紫外光区可见光常用分光光

30、度计 的工作频率紫外光谱图的表示方法紫外光谱图的表示方法CH2OH维维生生素素A A2 2吸收峰的位置、吸收强度吸收峰的位置、吸收强度横坐标：波长（横坐标：波长（nm）纵坐标：纵坐标：A，log，T%最大吸收波长：最大吸收波长：l lmax 最大吸收峰最大吸收峰 值：值：max0.8m mm2.5m mm25m mm100m mm近红外区远红外区12500cm-14000cm-1400cm-1100cm-1红外光的波长范围中红外区各种官能团的特征吸收各种官能团的特征吸收定义：具有磁矩的原子核处于强定义：具有磁矩的原子核处于强磁场中因电磁波照射发生能磁场中因电磁波照射发生能级跃迁而产生的吸收谱为核级跃迁而产生的吸收谱为核磁共振谱。磁共振谱。低场向左磁场强度向右高场（增大增大）（减减小）小）CHCl3甲苯的核磁共振谱1,1,2-三溴乙烷的核磁共振谱三溴乙烷的核磁共振谱