天然藥物化學NatureMedicinalchemistry第一章緒論1、說出天然藥物化學的含義及研究內容2、描述學習天然藥物化學的目的和意3、了解天然藥物化學的發展概況

4、明確有效成分和無效成分的概念5、描述天然藥物化學成分的類型

6、掌握天然藥物化學成分的溶解情況

學習目標：導學情景情景描述

小麗是一名中專生，學的是藥劑專業，放暑假了，她到表姐工作的藥店見習。一天，一位顧客走進店里，說要購買黃連素，而表姐拿了鹽酸小檗堿給她。小麗問表姐這是為什么？表姐告訴小麗，人們常說的黃連素通用名就叫鹽酸小檗堿，小檗堿是黃連素治病的活性成分。小麗聽了還是不明白。學前導語小麗要想完全解開這些疑問，就必須學習天然藥物化學這門課程。本章概論將為你打開學習天然藥物化學知識的大門。一、天然藥物化學基礎課程的性質：天然藥物化學是運用現代科學理論與方法研究天然藥物中化學成分的一門學科。定義：起源：本學科始興于十九世紀初我國從二十世紀50年代開始研究，稱之為“中藥化學”。第一節概論天然藥物的來源（如土鱉蟲、斑蝥等）12.3%天然藥物植物（為主）87%動物微生物礦物（如石膏CaSO4?2H2O）0.6%（如青霉菌、放線菌等）

天然藥物是指動物、植物、和礦物等自然界中存在的有藥理活性的天然產物。研究天然藥物中各類化學成分的：研究內容：①結構特點②物理化學性質③提取、分離、檢識方法④主要類型化學成分的結構鑒定天然藥物是在中醫藥理論指導下認識和使用的，所以又經常被稱為中藥或中草藥。大多來自于植物、動物、礦物和微生物，并以植物來源為主，種類繁多

《神農本草經》載藥365種（公元前221年）。

《本草綱目》載藥1892種（1596年）。

《本草綱目拾遺》載藥2608種（1765年）。

據1983－1984年全國中藥資源普查結果，我國天然中草藥有12807種，其中植物藥11146種(占87%)，動物藥1581種(占12.3%)，礦物藥80種。在我國，明代《醫學入門》(公元1575年）中就有用發酵法從五倍子中得到沒食子酸的記載。1769年舍勒從酒石當中分離制得酒石酸。1711年由洪遵所著《集驗方》記載樟腦的制備，《本草綱目》詳細升華法制備記錄，而西方１８世紀下半葉才提出純品。1805年德國人塞圖爾從鴉片中分離得到嗎啡。20世紀50年代先后自印度蘿芙木中獲得降壓活性成分利血平，從長春花中獲得抗癌活性成分長春花堿。70年代：美登木——抗癌成分美登木堿90年代：紫杉醇研究對象：本學科主要學習和研究天然藥物、特別是植物來源天然藥物的化學成分。關于天然藥物化學成分的復雜性：天然藥物中的化學成分是十分復雜的。某一種天然藥物可能含有幾種類型的成分，而每一個類型又可能含有少則幾種、多則十幾種、幾十種化學成分。一種天然藥物如此，復方天然藥物就更復雜了。由于生源途徑的關系，一種天然藥物中往往存在母核相同、取代基不同的同一類型成分，也有不同類型的成分。例如，天然藥物人參中就含有20余種三萜皂苷類成分，其都有相同或類似的母體，同時人參中又有黃酮類、多糖及揮發油等類成分。天然藥物中成分的復雜性及多種天然藥物的配伍應用，即構成了天然藥物功效的多樣性,是天然藥物常具有多方面功效或多種藥理作用的物質基礎。

舉例：大黃中的5種蒽醌苷元成分：

苷元名稱

R1R2

大黃酸

-COOHH

大黃素

-CH3-OH

蘆薈大黃素

-CH2OHH

大黃素甲醚

-CH3-OCH3

大黃酚

-CH3H1.有效成分：通常把具有一定生理活性，具有治療作用，可以用分子式和結構式表示，并具有一定的物理常數（如熔點、沸點、旋光度、溶解度等）的單體化合物，成為有效成分或活性成分*有效成分是天然藥物具有藥效的物質基礎一、有效成分與有效部位常用概念例如：麻黃：發汗散寒、宣肺平喘、利水消腫黃連：抗菌2.有效部分：尚未分離提純為單體化合物的有效成分的混合體。如人參總皂苷、銀杏總黃酮等。3.無效成分：與有效成分共存的其他成分。（雜質）如普通的蛋白質、碳水化合物、油脂、樹脂及葉綠素等。有效成分具有：①多樣性②可開發性③相對性①多樣性→例：阿片嗎啡：鎮痛可待因：止咳罌粟堿：解痙一種天然藥物中含有多種有效成分、故可有多種臨床用途。隨著科技進步，一些原本被認為是無效成分的化合物得到開發利用，成為有效成分。如氨基酸、蛋白質、多糖等。豬苓天花粉使君子②可開發性有效成分和無效成分的劃分是相對的，不是絕對的。應根據臨床用途決定取舍。③相對性二、天然藥物化學發展歷史沿革和現狀大體分為以下3個階段：1.原始和萌芽階段（——18世紀末）2.學科真正形成階段（19世紀）3.學科迅速發展時期（20世紀——）1.原始和萌芽階段（——18世紀末）天然藥物識別、使用經驗——巫術、迷信色彩文明的進步——對疾病、天然藥物的認識趨于客觀

231—341，晉，葛洪，《抱卜子》1575，明，李，《醫學入門》，沒食子酸

1711,清，洪遵，《集驗方》，樟腦

1769-1786，舍勒，酒石酸、苯甲酸、乳酸、蘋果酸、沒食子酸2.學科真正形成階段（19世紀）特點一：以化學成分的發現和分離為主

1806，阿片——————嗎啡（morphine）

1820，金雞納樹皮———奎寧(quinine)1828,煙草——————煙堿（nicotine）

1885，麻黃——————麻黃堿（ephedrine）吐根堿、士的寧、小檗堿，阿托品、可卡因等特點二：結構鑒定以化學方法為主氧化、還原等降解反應——推導結構碎片合成、全合成————證明結構特點三：生源合成途徑、本質的揭示生源前體的識別：萜類———MVA

生物堿——α-Aa

生源合成本質的揭示：生物細胞內多步酶促反應有機反應理論來解釋機制生物合成物質用于結構確定3．學科迅速發展時期（20世紀——）特點一：色譜技術用于天然化合物的分離和純化

1906，俄，Tsweet，碳酸鈣為吸附劑，石油醚為洗脫劑，

1931，德，KuhnandLederer，氧化鋁、碳酸鈣為吸附劑，

1940，提出了液液色譜法，如逆流分配

1952，JamesandMartin，提出氣液色譜理論

20世紀60年代，高效液相色譜出現天然化合物的分離向高效、快速、微量發展特點二:波譜技術用于天然化合物的結構鑒定

IR：1944，Pekin-Elmer公司，第一臺紅外光譜儀

MS：20世紀，質譜儀

EI、CI，FD，FAB，ESI，MALDIESI-TOF，MALDI-TOFNMR：1953，30MHZ的連續波核磁共振儀

70年代，脈沖傅立葉變換核磁共振儀

1DNMR——2DNMR30—60—100—300MHz400—500—600—800—900MHzUV，X-ray，ORD，CD等特點三：研究深度、廣度、速度發生了革命性的變化

深度、廣度：機體內源活性物質微量、水溶性、不穩定、大分子速度：嗎啡————1804-1925

利血平———1952-1956

生物堿：1952前100年，95個

1952-1962，1107個

1962-1972，3443個

特點四:生物活性測試普遍開展單純的化合物分離————活性跟蹤分離小規模測試——高通量篩選HTShighthroungputscreening

（一）研制開發新藥、擴大藥源從親緣科屬植物甚至從其他科屬植物中尋找同一有效成分。小檗堿

（抗菌消炎）蕓香科黃柏防己科古三龍

毛茛科黃連

小檗屬三顆針

三、研究天然藥物化學的作用

（二）闡明天然藥物的藥效物質基礎，探索天然藥物防治疾病的原理

通過對天然藥物進行有效成分的研究，不僅可以闡明天然藥物產生功效的究竟為何物質，也為探索天然藥物防治疾病的原理提供了前提和物質基礎。如，現代研究證明，麻黃中的揮發油成分α-松油醇是其發汗散寒的有效成分；其平喘的有效成分是麻黃堿和去甲麻黃堿；而利水的有效成分則是偽麻黃堿。華陀用“麻沸散”作麻醉劑（其主要成分為：茛菪堿）

（三）控制天然藥物及其制劑的質量（有效成分→定性、定量分析）

品種、產地、采收、貯藏、加工等同名異物、同物異名現象測定中草物制劑中有效成分的含量影響中草藥質量的因素：銀黃注射液：金銀花（綠原酸）﹢黃芩（黃芩苷）↑高效液相色譜法

（四）改進藥物制劑劑型，提高藥物質量和臨床療效

為了研制開發出高效、優質、安全、穩定的“三效”（高效、速效、長效）、“三小”（劑量小、毒性小、副作用小）、“三便”（貯存、攜帶、服用方便）的新型天然藥物，天然藥物化學在天然藥物制劑的研制中，起著十分重要的作用。

（五）為中藥炮制提供現代科學依據炮制：可使天然藥物中的化學成分發生變化，以達到提高療效、降低毒性的目的。烏頭：用蒸、煮等方法進行炮制，使烏頭堿等化合物的酯鍵水解，生成毒性較低的化合物如烏頭原堿。烏頭堿劇毒↓維持其生長的必須物質：為適應環境而產生的特殊成分：鞣質、糖類、蛋白質、酯類、色素、無機鹽、油脂等生物堿、黃酮、蒽醌、苷類、甾體、萜類、揮發油、有機酸等（防病治病主要物質基礎）四、天然藥物中的部分化學成分類型

（一）生物堿：為一類存在于生物體內分子中含有氮原子的有機化合物的總稱；一般具有堿性，可與酸成鹽。游離生物堿具親脂性；生物堿鹽具親水性。

生物堿類中藥（二）黃酮類化合物

黃酮類化合物是泛指兩個苯環通過三碳相互連接而成的一系列化合物。1、游離黃酮類—難溶或不溶于水，易溶于親水性和親脂性有機溶劑2、黃酮苷類—易溶于熱水和親水性有機溶劑，難溶或不溶于親脂性有機溶劑。（三）蒽醌類化合物：醌類化合物指具有不飽和環己二酮結構的一系列化合物；不飽和環己二酮

游離蒽醌類苷元：極性小，溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有機溶劑，難溶于水。

蒽醌苷類：和糖結合成苷后，極性增大，易溶于甲醇、乙醇，溶于熱水，不溶于乙醚、苯、氯仿。（四）香豆素和木脂素類

香豆素類化合物是一類具有苯駢α-吡喃酮母核的天然產物的總稱，從結構上看，是順式鄰羥桂皮酸脫水而成的內酯類化合物，具芳香甜味。

游離香豆素為親脂性化合物，不溶于冷水，可溶于沸水，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、苯等有機溶劑。

香豆素苷能溶于水、甲醇、乙醇，而難溶于氯仿、乙醚、苯等極性較小的有機溶劑。木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。少數為三聚物(倍半木脂素)和四聚物。大多呈游離狀態，少數與糖結合成苷而存在于植物的木部和樹脂中，故稱之木脂素。游離木脂素------親脂性木脂素苷-----水溶性增大，并易被酶或酸水解具酚羥基木脂素-------可溶于堿水中。

（五）萜類和揮發油萜類化合物——是一大類天然化合物，由二個或二個以上異戊二烯單元通過不同方式聚合而成，一般符合（C5H8）n通式根據組成單元異戊二烯基的多少（n）不同，可將萜類分成單萜、倍半萜、二萜、三萜等。

揮發油又稱精油——是存在于植物體內的一類有揮發性的多組分油狀液體，可隨水蒸氣蒸餾,大多數具有顯著生理活性和芳香氣味。（六）強心苷：是存在于植物體中的具有強心作用的一類甾體苷類化合物。強心苷：可溶于水、丙酮、醇類等極性溶劑，不溶于乙醚、苯、石油醚等親脂性溶劑；強心苷元：難溶于水，易溶于氯仿、乙醚、苯等親脂性有機溶劑。親水性：原生苷＞次生苷＞苷元（七）皂苷：皂苷（Saponins）是一類結構復雜的苷類化合物,多數可溶于水，水溶液振搖后產生大量持久性、似肥皂樣泡沫。皂苷：可溶于水，易溶于熱水，稀醇、熱甲（乙）醇，含水正