Natural Pharmaceutical Chemistry

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1 Natural Pharmaceutical Chemistry
天然药物化学 Natural Pharmaceutical Chemistry 刘朝霞

2 参考书目 《有机化合物波谱解析》 《天然药物化学》 吴立军 人民卫生出版社 第6版，2013 《中药化学》 匤学海 中国中医药出版社
第2版,2011 《天然产物化学》 刘 湘 化学工业出版 第2版,2013 《有机化合物波谱解析》

3 文献查阅 外文： SCI（Science Citation Index（科学引文索引） Pubmed （美国国家医学图书馆） Elsevier Science (荷兰） Springer 全文期刊数据库（德国） 中文：CNKI、维普、万方

4 授课安排 32学时 第一章 概论 第二章 天然产物提取与分离 第三章 结构研究中常用的波谱技术 第四章 糖和苷 第五章 黄酮类化合物
第一章 概论 第二章 天然产物提取与分离 第三章 结构研究中常用的波谱技术 第四章 糖和苷 第五章 黄酮类化合物 第六章 萜类化合物 第七章 皂苷类化合物 第八章 生物碱 第九章 天然产物研究与开发 考试 学习主线：定义——结构特征——理化性质 ——提取分离——检识——结构鉴定

5 第一章 总论-绪论 （掌握） 天然药物化学、有效成分、有效部位 植物代谢及其代谢产物 生物合成途径类型及基本单元 （熟悉及了解）
第一章 总论-绪论 （掌握） 天然药物化学、有效成分、有效部位 植物代谢及其代谢产物 生物合成途径类型及基本单元 （熟悉及了解） 中草药、发展史、生物合成意义

6 Natural Pharmaceutical Chemistry
一、天然药物化学 Natural Pharmaceutical Chemistry 是运用现代科学理论与方法， 研究天然药物中化学成分的一门学科 结构特点、理化性质、提取分离、鉴定结构

7 来源 成分

8 二、相关概念 1、天然药物(Natural drugs)——指来源于动物、植物、矿物等自然资源的药物。天然来源的药物可分为:原始天然化合物、天然产物的半合成化合物和基于天然产物的全合成化合物。 青蒿素，甲基青蒿素，诺氟沙星

9 2、中草药（ Chinese Traditional and Herbal Drugs ）
二、相关概念 2、中草药（ Chinese Traditional and Herbal Drugs ） 中药——中医用以治病的药物，是根据中医学的 理论和临床经验应用于医疗、保健的药物。 草药——草医用以治病地区性口碑性相传的民间药， 其中也有本草记载的药物 中药主要由植物药（根、茎、叶、果）、 动物药（内脏、皮、骨、器官等）和矿物药组成。 因植物药占中药的大多数，所以中药也称中草药。

10 4. 植物化学 （Phytochemistry）
二、相关概念 3. 药物（drugs) 4. 植物化学 （Phytochemistry）

11 三、相关术语 1. 有效成分（Active Constituents） 具有生理活性，能代表天然药物临床疗效的单一化合物（结构式表示）。
小蘗碱（Berberine） 三、相关术语 1. 有效成分（Active Constituents） 具有生理活性，能代表天然药物临床疗效的单一化合物（结构式表示）。 2. 有效部位（Active Extracts） 指当一味中药或复方中药提取物中的一类或几类化学成分的含量达到总提取物的50％以上，而且一类或几类已知化学成分被认为是有效成分，则该成分的混合体即被认为是有效部位。如：总生物碱、总皂苷或总黄酮等。(心血康胶囊中甾体总皂苷） 3. 无效成分（Anactive Constituents ）——与有效成分共存的其它成分（P2-3举例) 注：辩论理解

12 四、天然产物/药物发展简史

13 四、天然产物/药物发展简史 1.丰富的来源 东汉时期 神农本草经记载365种天然药物 明 代 李时珍本草纲目记载1892种 清 代 赵学敏本草纲目拾遗补充1021种

14 2. 起源 1575年明·李梃《医学入门》中 记载了从五倍子中得没食子酸的过程 （P3） 明·《本草纲目》中 记载升华法制备樟脑 （P3）
2. 起源 1575年明·李梃《医学入门》中 记载了从五倍子中得没食子酸的过程 （P3） 明·《本草纲目》中 记载升华法制备樟脑 （P3） 1769 酒石酸(酒石) 1775 苯甲酸(安息香) 1780 乳酸(酸乳) 1786 没食子酸 舍勒 (K. W. Sheller) 医药化学源于中国之美称

15 3、进展 ：1804 –1952年，药物学家从罂栗中提取得到吗啡并进行了结构测定和化学全合成。
德罗逊 (Derosen) 斯托勒 (Sertürner) 1803 ~ 1806 吗啡(鸦片) 目前已分离13万个以上 morphine 观点： “生物碱的研究是天然药物化学发展的开端”

16 4、快速发展——大规模寻找天然活性物质 随着色谱、光谱、单晶衍射、计算机应用——日新月异 天然药物进入到快速发展阶段。 微量成分
0.004～0.06%含量 紫杉醇 (Taxol)

17 1981统计：104种新药（来自天然61种、18种为中草药中新发现、部分衍生物）
5、我国天然药物研究现状 1981统计：104种新药（来自天然61种、18种为中草药中新发现、部分衍生物） 青蒿素 ——拉克斯奖

18 五、天然药物化学在药学专业中的作用与地位
1. 寻找新药或活性先导化合物 可卡因(Cocaine) 普鲁卡因(Procaine) *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% 。 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 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

19 六、生物合成(Biosynthesis)
(一) 一次代谢及其代谢产物 1. 一次代谢 维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。 2. 一次代谢产物 (primary metabolites) 糖类 蛋白质 脂质 核酸 3. 一次代谢产物的作用 1）植物的营养物质 2）人类赖以生存的物质基础

20 六、生物合成(Biosynthesis)
(二) 二次代谢及其代谢产物 1. 二次代谢 以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同途径进一步合成的过程叫二次代谢。 2. 二次代谢产物 (secondary metabolites) 产生结构千变万化、千奇百怪、绚丽多姿的化学物质。 3. 二次代谢产物的作用 1）维持植物的特性与特征 2）重要的药物资源

21 植物二次代谢与生物合成 CO2 H2O hυ / 叶绿素 鞣酸类 葡萄糖代谢 莽草酸 苯丙素类 磷酸烯醇式丙酮酸 赤藻糖4-磷酸 香豆素、木
脂（质）素 丙酮酸 芳香族氨基酸 三羧酸循环 （TCA） 丁酮二酸 α-酮戊二酸 丁二酸 黄酮类 乙酰辅酶A 生物碱类 脂肪族氨基酸 肽 类 嘌呤、嘧啶 含氮化合物 丙二酸单酰辅酶A 核苷 核苷酸类 δ-氨基乙酰丙酸 甲戊二羟酸 胆 碱 萜 类 脂肪酸类 卟啉类 甾 醇 脂肪族及芳香族聚酮类 醌 类 胡萝卜素类 前列腺素类 植物二次代谢与生物合成

22 二次代谢产物归类 *脂肪族 脂肪族 芳香族 油 脂 香豆素类 木脂素类 木质素类 酸性物质 碱性物质 中性物质 苯丙素类 黄 酮 类 醌 类
油 脂 香豆素类 木脂素类 木质素类 酸性物质 碱性物质 中性物质 苯丙素类 黄 酮 类 醌 类 鞣 质 苷 类 非苷类 （苷元） + 糖 挥发油 生物碱 N 族 二次代谢 产 物 植物甾醇 强 心 苷 皂 苷 甾 族 萜 类 单 萜 倍 半 萜 二 萜 二倍半萜 三 萜 多 萜 *脂肪族 萜 类 芳香酚类

23 （三）主要的生物合成途径 基本结构单位 脂肪族类 苯酚、苯 醌、蒽醌等聚酮类 氨基酸单元 香豆素 木质素 木脂体 糖单元 异戊烯单元 黄酮类
萜 类 甾 醇 生物碱 氨基酸

24 1. 醋酸—丙二酸途径 (acetate-malonate pathway) 合成成分类别：脂肪酸类
生物合成途径 1. 醋酸—丙二酸途径 (acetate-malonate pathway) 合成成分类别：脂肪酸类 脂肪酸类生物合成途径

25 生物合成途径 1. 醋酸—丙二酸途径 (acetate-malonate pathway) 合成成分类别：酚类、蒽酮、蒽醌类化合物。
苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌类生物合成途径

26 生物合成途径 2. 甲戊二羟酸途径 (mevalonic acid pathway) 合成成分类别： 萜类、甾体类化合物
萜、甾族类生物合成途径

27 生物合成途径 2. 戊酮糖磷酸酯途径（DXP途径） 最近发现的（P15) 合成成分类别： 萜类、甾体类化合物

28 3. 莽草酸途径 (shikimic acid pathway） 合成成分类别：香豆素类、木脂素和木质素类、黄酮类

29 4. 氨基酸途径 (amino acid pathway）
合成成分类别：生物碱类、

30 5、复合途径 乙酸-丙二酸-莽草酸途径 乙酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径 氨基酸-甲戊二羟酸途径 氨基酸-乙酸-丙二酸途径 氨基酸-莽草酸途径

31 （四）了解生物合成的意义 A.利用植物亲缘相关性 1. 推测天然化合物的结构 2. 定向寻找天然活性成分 3. 植物化学分类 B.组织培养
1. 推测天然化合物的结构 2. 定向寻找天然活性成分 3. 植物化学分类 B.组织培养 1. 工业生产有效成分 2. 生物调控，提高活性成分含量 如：三角叶薯蓣愈伤组织培养中，加入胆固醇，薯蓣皂苷元含量从1.5%增到2.5%。 人参组织培养中，加入甲戊二羟酸和金合欢时，皂苷含量可增加2倍。

32 谢 谢 ！