第一章绪论专(PPT).ppt

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1、,天然药物化学,药学院 天然药化教研室,Natural pharmaceutical chemistry,第一章 绪论,第一节 天然药物化学研究的对象和任务,植物：87%，如人参、甘草等 天然药物 动物：12.3%，牛黄、鹿茸等 矿物：0.6%，石膏、朱砂等,天然药物化学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。 中药化学是门结合中医药基本理论和临床用药经验，运用现代科学理论和技术研究中药化学成分的学科。,中药化学和天然药物化学研究的对象和手段是相同的，主要区别在于中药化学结合中医药学理论和临床应用，为中医药现代化服务。,1、研究对象 中药防治疾病的物质基础化学成分、主要为有效

2、成分。 2、研究任务(内容) 研究天然药物中有效成分的化学结构、物理化学性质、提取、分离、检识、结构鉴定方法、生物合成途径和必要的化学结构修饰和改造，以及有效成分结构与药效之间的关系等（构效关系）.,中药的化学成分十分复杂，一种中药可能含有不同类型的化学成分，而每种类型又含有结构不同的化学成分。 如人参含: 三萜皂苷（20余种） 挥发油 甾体化合物 多糖 氨基酸、蛋白质、多肽 有机酸 炔醇 维生素 微量元素,有效成分具有生物活性或能起到防病治病作用的化学成分。如吗啡、麻黄碱、黄芩苷、青蒿素等。 无效成分无生物活性的化学成分。如叶绿素，大多数多肽、蛋白质、油脂、树脂等。 有效部位（分）含一种主要

3、有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部位。如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。 单体能用分子式、结构式表示，具有 一定理化常数的化合物。,有效成分和无效成分是相对的,一方面，随着科学的发展和人们对客观世界认识的提高，一些过去被认为是无效成分的化合物，如某些多糖、多肽、蛋白质和油脂类成分等，现已发现它们具有新的生物活性或药效。茯苓多糖、天花粉蛋白等。 另一方面，某些过去被认为是有效成分的化合物，经研究证明是无效的。如麝香的抗炎有效成分，近年来的实验证实是其所含的多肽而不是过去认为的麝香酮等。,第二节 研究天然药物化学的目的和意义,一天然药物化学与中药现代化 中药现代化：中药现代化就

4、是将传统中药的特色和优势与现代科学技术相结合，按国际通行的标准规范，进行研究、开发、生产、管理，以适应当今社会发展需求。 现代中药应具有三效（高效、速效、长效），三小（剂量小、毒性小、副作用小），三方便（储存、携带、服用方便）等特点，符合国际主流市场对产品的标准和要求，可以在国际上广泛流通。,“十五”期间我国医药领域发展的重点产品有两类： 一类是高新技术医药产品： 基因工程、遗传、细胞、酶工程药物的研究开发； 一类是中药： 中药现代化、产业化,“十一五”医药行业发展的总体目标是： 建立具有较强国际竞争能力的医药产业，部分领域进入世界领先行列，为向医药强国转变打下坚实基础。 主要任务包括： 发展

5、现代医药生物技术；继续推进中药现代化和天然药物的发展；加快创新药物和特色非专利药物的研制；分阶段有步骤地发展医疗器械产品及其关键部件；整合各种资源，培育具有国际竞争力的大型医药集团；保护资源和生态环境，坚持医药行业的可持续发展。,我国传统中药生产的众多产品，由于尚不能满足国际医药市场的标准和要求，目前仅有百分之几（5）的国际市场销售份额，并主要是中药材。 药物的要求为：安全、有效、可控、稳定。 中药的问题主要在质量可控和稳定上。如何在安全有效的基础上，保证产品的质量和生产可重复性。（缺乏国际公认和接受的客观、严格的质量控制标准;传统剂型不适应国际市场的需要）,二.研究天然药物化学的目的和意义

6、中药防病治病的物质基础是其中的有效成分，若中药中有效成分已被阐明，就可 1. 探索中药防治疾病的原理 通过对中药有效成分的研究，不仅可阐明中药产生功效的原因，而且也为中药防治疾病提供了物质基础，促进了中药药理学的发展。 到目前为止，只有少数常用中药的化学成分或有效成分进行了比较深入的研究，其防治疾病的物质基础已被阐明。,例如：麻黄是具有发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿等功效的常用中药。 现代研究证明：麻黄中的挥发油-松油醇能降低小鼠体温，是其发汗散寒的有效成分； 其平喘的有效成分是麻黄碱和去甲麻黄碱，麻黄碱具有肾上腺素样作用，能收缩血管、兴奋中枢，去甲麻黄碱具有松弛支气管平滑肌的作用； 而利水的有

7、效成分则是伪麻黄碱，它具 有升压、利尿的作用。,2.阐明中药复方配伍的原理 中药在临床上大多是以复方的形式应用。中药通过配伍可以提高与加强疗效，降低毒性和副作用。 中药的配伍不是不同药物的随机排列，而是根据病症的不同和治疗原则，按照中药配伍理论优化组合而成。为了阐明中药复方配伍理论的科学依据，对复方进行有效成分的研究，是极其必要的。,对单味药有效成分的研究，是开展中药复方有效成分研究的前提和基础。 从中药的有效成分方面看，按照中药配伍理论而成的复方，也不是单味药有效成分的简单加和，而可能存在一种重要有效成分与另一种中药有效成分在药理作用方面相互作用，也可能存在着多种有效成分在煎煮或制备过程中产

8、生了物理或化学变化。,3.阐明中药炮制的原理 研究中药炮制前后化学成分和有效成分的变化，将有助于阐明中药炮制的原理，改进传统的炮制方法、制定控制炮制品的质量标准. 如：延胡素的有效成分为生物碱类化合物，用水煎煮溶出量甚少，醋炒后，延胡索中的生物碱与醋酸结合成易溶于水的醋酸盐，使水煎液中溶出的总生物碱量增加，从而增强了延胡索的镇痛作用。,又如： 黄芩有浸、烫、煮、蒸等炮制方法。过去南方认为：“黄芩有小毒，必须用冷水浸泡至色变绿去毒后，再切成饮片，叫淡黄芩”。而北方认为：“黄芩遇冷水变绿影响质量，必须用热水煮后切成饮片，以色黄为佳”。 中药化学的研究表明，黄芩抑菌的有效成分为黄芩苷,黄芩在冷水浸泡

9、过程中，其有效成分黄芩苷可被药材中的酶水解成黄芩素，后者不稳定易氧化成醌类化合物而显绿色,黄芩因保存或炮制不当变绿的原因:,黄芩苷 黄芩素（黄色） 醌类（绿色）,药理学研究也证明:生黄芩、淡黄芩的抑菌活性比烫、煮、蒸等方法炮制的黄芩低。可见用冷水浸泡方法炮制，使有效成分损失导致抑菌活性降低; 而用烫、煮、蒸等方法炮制时，由于高温破坏了酶的活性，使黄芩苷免遭水解，故抑菌活性较强，且药材易软化切片。 因此，黄芩以北方的蒸或用沸水略煮方法进行炮制是有科学根据的。,4.建立和完善中药及其制剂的质量评价标准 中药防病治病作用与有效成分含量多少有关 中药材作为一种天然药物，其有效成分的生物合成、积累和保持

10、由于受品种、产地、栽培条件、采收季节、贮存条件、加工方法等各种自然及人工条件的影响而产生变化，从而影响中药及其制剂的质量。,若有效成分确定，则以有效成分为指标，建立定性鉴别和含量测定方法，就能有效控制中药的质量。 如：中药材黄芩： 研究表明，其主要有效成分为黄芩苷。 除显微鉴别外，用黄芩对照药材和黄芩苷对照品进行TLC鉴别，增加了鉴别的专属性。用HPLC法测定黄芩苷的含量，含黄芩苷（C21H18O11）不得少于9.0%。从定性、定量指标中，保证了黄芩药材的质量。,对于中药复方制剂也要严格控制质量，按照GMP要求进行生产；尽量选用方剂中的君药、主要臣药以及贵重药中的有效成分作为质量控制的指标。

11、近年来，国内外许多学者采用各种色谱法和波谱法对中药材及中药制剂的有效部位进行了指纹图谱鉴别，表明在质量控制中具有多方面的优越性，已成为中药质量控制研究的国际趋势。,2000年，我国中药指纹图谱技术全面启动，国家药监局要求首先对中药注射剂进行指纹图谱研究。48个科研院所和大学，百余名专家第一批将完成74种制剂，涉及146个注射剂生产企业的指纹图谱研究（2004年底完成）。 第一个采用指纹图谱检测标准的痰热清注射剂已上市（新谊集团 2003.7） 汇仁集团肾宝合剂等5种中药制剂的指纹图谱技术通过鉴定 抗病毒口服液、藏青果喉片等复方制剂也已建立了指纹图谱。,5.改进剂型，提高药物质量和临床疗效 中药

12、制剂的剂型从汤剂开始，距今已有了3千多年的历史，明代本草纲目收载的药物剂型已有丸、散、膏、丹、药酒、糖浆剂等40余种。一般地说，传统剂型都存在制剂技术落后，产品比较粗糙、给药途径少、用量大、起效慢、卫生指标难以控制、服用不便，而且缺乏质量控制指标，既不能适用现代医学防治疾病的需要，更难适应国际市场的需求。,若提取分离其有效成分，除去无效甚至有毒成分，根据有效成分的性质，可研制开发高效、优质、安全、稳定的：“三效”（高效、速效、长效）、“三小”（剂量小、毒性小、副作用小）、“三便”（贮存、携带、服用方便）的新型中药。如中药片剂、胶囊剂、颗粒剂、口服液、滴丸、针剂、粉针剂等现代剂型产品，适应国际市

13、场的需求。,6.扩大药源、研制开发新药 从天然药中寻找生物活性成分，是国内外新药研制开发的重要途径之一，中草药经过数千年的临床实践证明其疗效可靠，从中寻找其有效成分，并将其研制开发成为新药，是一条捷径。 通过中药有效成分研制出的许多药物，目前仍是临床常用的基本药物；如麻黄素（麻黄碱）、黄连素（盐酸小檗碱）、阿托品、利血平、洋地黄毒苷（digitoxin）等 从中药中提取有效成分，鉴定化合物结构、进行人工合成，大量生产，满足社会需求，如麻黄素、阿托品、天麻素、青蒿素等。,有些中药中有效成分含量低，或该中药产量小，价格高，可以从其它植物中寻找其代用品，扩大药源。 一般地说，植物的亲缘关系相近，则其

14、所含的化学成分也相同或相近。同科同属植物中，可能含有相似或相同的化学成分。 也可以通过对中药的成分进行研究，在明确其基本成分组成的前提下，用各组成成分按比例配伍而制成其人工代用品，如牛黄的代用品人工牛黄的研制。,通过结构修饰或改造、以增强活性，降低毒副作用，改变溶解性或增加稳定性，可得到更为理想的新药。 如：青蒿素青蒿琥酯,可卡因普鲁卡因,第三节 天然药物有效成分研究 概况和发展趋势,一.研究概况 我国古代的祖先在中医药的研究实践中，曾在中药化学领域内创造出不少领先于同时代的研究方法和成果。 到了近代直至新中国成立前，中医药的发展却处于停滞状态，而西洋医药学却在急速发展，我国逐渐失去了一些领域

15、中的优势。,我国中药化学或天然药物化学的近代研究和发展基本上是从上世纪20年代研究麻黄碱开始，30年代则以研究延胡素的成绩最为突出，分离了延胡素乙素、丁素、戊素等止痛成分。后又研究开发出天花粉蛋白、樟柳碱、山莨菪碱、石杉碱、川楝素、3-乙酰乌头碱、青蒿素、紫杉醇等新药。,就国际而言，日本研究的历史久，范围广、比较深入、水平较高，如人参、黄芪、葛根、芍药、柴胡等化学成分均进行了系统地研究，并把研究目标转移到海洋生物。 前苏联及东欧国家也很重视对植物药的研究，特别是对人参、红景天、五味子、刺五加等进行了系统地研究，并将这些研究成果（提高机体的适应能力和防御能力）应用于运动医学和航天医学。,全球约有

16、15000种药用植物资源，我国就有11800种，为研究和开发新药提供了丰富的资源。但是对这些资源做过一定药理和化学研究的还不到1/5，研究得比较深入的也不过一、二百种，所以对这一宝库的开发研究还有大量的工作需要我们大家去完成。,二.研究方向和发展趋势 从最近十几年国内外中药研究状况来看，中药化学或天然药物化学的研究已越来越引起国内外的重视。 目前在研究思路方面： 1.用化学、药理、生化及分子生物学等方法，追踪有效成分的分离 对获得的单一成分进行结构、药效、毒理及作用机制的评估或进行一些结构修饰，改造成新药 如:吗啡、利血平、麻黄碱、紫杉醇、青蒿素等,2.以药效学和临床为指标追踪有效部位， 再进

17、一步对有效部位进行定性定量分析 该方法一定程度继承了中药复方（多种成分)协同作用的特点，同时又有药效学及临床验证，也在一定程度上具有了化学物质定性定量指标保证，即做到了安全、有效、质量基本可控。目前国内中成药的研究开发基本上是走的这条路。,研究的目标方面： 主要寻找目前严重危害或影响人类健康和生存的疾病如癌症、艾滋病、心脑血管病、病毒性疾病（肝炎、非典等），老年性疾病（抗衰老等）等确有疗效的有效成分或药物。,在研究方法和手段上： 更加重视引进和结合现代科学技术的新理论和技术成果。将朝着简单、快速、低廉、高效、在线、灵敏、自动化、程控化、组合化的方向发展。如SFE、超声、微波、膜分离、各种色谱法

18、、波谱法及色谱波谱联用技术等。,本课程主要内容和要求：,1、掌握天然药物主要有效成分结构、理化性质 理化性质：如溶解度、极性、酸碱性、鉴别反应等。 2、掌握有效成分提取分离方法： 提取方法：如溶剂法、水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法、升华法。 分离方法：如液-液萃取法、pH梯度萃取法、沉淀法、重结晶法、色谱法等。 3、熟悉有效成分结构鉴定方法： 理化方法：如颜色反应、理化常数等。 光谱方法： UV IR 了解： NMR：1H-NMR，13C-NMR， 2D- NMR, MS,思考题： 1.天然药物化学研究的任务(内容）是什么？ 2.何谓单体、有效成分、有效部位、无效成分？ 3.天然药物化学在中药现代化中的作用如何？ 4. 查阅有关资料，了解当前国内外天然药物化学发展趋势？,主要参考书目： 1.中药化学 石任兵 科学出版社 2005 2.天然药物化学，吴立军，人民卫生出版社.2005 3.中药化学 肖崇厚 上海科学技术出版社 1997 4.中药化学习题集 匡海学 中国中医药出版社 2003 5.中药化学 （易学助考口袋书）王栋 中国中医药出版社 2004,6. 天然药物化学实验 李嘉蓉 中国医药科技出 版社 2002,