天然产物化学第一章绪论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课堂纪律和考核方法,期末考核：,60%,考查：开卷考试,平时成绩：,40%,出勤率,平时作业,课堂发言及做小型报告,参考书目：,1,徐任生主编，,天然产物化学,（第二版），科学出版社，,2004,版,2,徐任生等编，,中草药有效成分提取与分离,，上海科技出版社，,1989,版,3,孙文基等编，,天然药物成分提取分离与制备,，中国医药科技出版社，,1994,版,4,北京医学院主编，,中草药成分化学,，人民卫生出版社，,1980,版,5,杜灿屏等主编，,21,世纪有机化学发展战略,，化学工业出版社，,2002,版,教学内容：,1,绪论,2,天然产物的提取分离和结构鉴定,3,生物碱类化合物,4,醌类化合物,5,黄酮类化合物,6,苯丙素芬类化合物,7,糖类及苷类化合物,8,萜类化合物,9,甾族化合物,10,其他类型天然产物,11,生物转化在天然产物研究中的应用,12,天然产物的化学合成,电影中，王宝把一种植物的叶子嚼碎敷在徐朗被蛇咬伤的伤口上，为什么这么做？,为什么这种叶子能解毒？,天然产物化学的含义及研究内容,小蛇苔,主要成分：,黄酮、萜类、甾体等,八角莲,主要成分：,苯丙素、黄酮、醌类等,能治蛇毒的草药及它们的主要成分,瓜子金,主要成分：,三萜皂苷、黄酮、甾体等,天然 产物,天然产物化学的含义及研究内容,来自植物的,如阿片、人参（,大补元气，复脉固脱，补脾益肺，生津止渴，安神益智,）、大黄,(,清热解毒、行瘀通经、清热除湿、止血、杀菌,),等,;,天然产物化学的含义及研究内容,来自动物的,如牛黄,（,清热解毒,）、鹿茸（,滋补强壮,）、,蟾酥,（,解毒，止痛，开窍醒神,）、海马,（强,身健体、补肾壮阳、舒筋活络、消炎止痛、镇静安神、止咳平喘,）,等,;,天然产物化学的含义及研究内容,来自人类的,如紫河车等,;,（补气，养血，益精）,天然产物化学的含义及研究内容,来自矿物的,:,如石膏、朱砂、雄黄等。,雄黄（四硫化四砷）：败毒抗癌、祛痰镇惊、杀虫疗疮、消炎退肿。,解肌清热，除烦止渴,清热泻火、消肿止痛,丹药：,用于心神不宁、心悸失眠、镇惊安神、清热解毒,天然产物化学的含义及研究内容,马铃薯发芽，为什么不能吃？,龙葵碱,天然产物化学的含义及研究内容,什么是天然产物？,为什么我们要研究天然产物？,什么是天然产物化学？,“天然产物化学”中我们将研究什么？,？,天然产物化学绪论,天然产物：,广义：自然界的所有物质,化学学科内：指,动物、植物、昆虫、海洋生物和微生物,体内分离出来的生物,二次代谢产物,及,生物体内源性生理活性化合物,。,天然产物化学的含义及研究内容,天然产物化学的含义及研究内容,一次代谢,植物、昆虫或微生物体内的生物细胞,光合作用,碳水化合物代谢,柠檬酸代谢,生物体生存繁殖所,必须,的化合物,如糖类、氨基酸、脂肪酸、核酸及其聚合衍生物（多糖类、蛋白质、脂类、,RNA,、,DNA,）、乙酰辅酶,A,等的代谢过程,对各生物来说基本相同，其代谢产物广泛分布于生物体内。,天然产物化学的含义及研究内容,二次代谢,一次代谢产物,特殊生物化学反应,似乎对生物本身,无用,的化合物,如萜类、甾体、生物碱、多酚类等：,天然产物,。,注意：一次代谢、二次代谢有时候不能严格区分。,天然产物化学的含义及研究内容,二次代谢对生物体的影响尚待深入研究。,二次代谢产物的生成与,生物所处的外界环境密切相关（如植物中的鞣酸）,。,对不同生物来说，具有不同的特征，且在生物体内的分布具有局限性。,天然产物化学的含义及研究内容,二次代谢产物的生物合成途径,1,莽草酸途径：酚、氨基酸,2,-,多酮途径：多炔类等,3,甲羟戊酸途径：萜类、甾体,4,氨基酸途径：青霉素、头孢、生物碱,5,混合途径：黄酮、生物碱,二次代谢,产物,苷 类,非苷类,（苷元）,+,糖,挥发油,脂肪族,萜 类,芳香酚类,酸性物质,碱性物质,中性物质,脂肪族,芳香族,香豆素类,木脂素类,木质素类,苯丙素类,黄酮类,醌 类,鞣 质,植物甾醇,强 心 苷,皂 苷,单 萜,倍 半 萜,二 萜,二倍半萜,萜,多 萜,甾 族,萜 类,生物碱,N,族,油 脂,天然产物化学的含义及研究内容,生物碱,醌类（萘醌）,黄酮,我们在日常生活中接触到那些天然产物呢？,黄酮、萜类,伪麻黄碱（生物碱）,什么是天然产物？,为什么我们要研究天然产物？,什么是天然产物化学？,“天然产物化学”中我们将研究什么？,？,天然产物化学导论,红豆杉,紫杉醇,青蒿,青蒿素,银杏内酯,银杏,天然产物化学的含义及研究内容,天然产物的特点：独特的化学结构,为什么我们要研究天然产物？,具有特殊的香气,(,香精香料,),大多具有生物活性,(,药物,),具有独到的功能,(,天然橡胶、食品添加剂、化妆品,),具有鲜艳的颜色（天然色素,),天,然,药,物,天然产物,中草药,中,药,草,药,植物、动物、矿物、,海洋生物、微生物,迄今为止，已在临床投入使用的药物中，,1/3,以上来源于天然产物。,为什么我们要研究天然产物？,什么是天然产物？,为什么我们要研究天然产物？,什么是天然产物化学？,“天然产物化学”中我们将研究什么？,？,天然产物化学绪论,什么是天然产物化学？,天然产物化学,以,各类生物,为研究对象，以,有机化学,为基础，以,化学和物理方法,为手段,，研究,生物二次代谢产物的,提取、分离、结构、功能、生物合成、化学合成与修饰及其用途,的一门科学，是生物资源开发利用的基础研究。,什么是天然产物化学？,研究目标：,生物碱、挥发油、黄酮、糖苷类、萜类、苯丙素类、有机酸、酚类、醌类、内酯、甾体化合物、鞣酸类等,生物二次代谢产物,。,研究,目的：,开发药物,、农药、植物生长激素、其他具有经济价值的物质。,了解天然产物化学的含义及研究内容,1,2,3,主要内容：,了解天然产物研究的发展史和研究现状,掌握研究天然产物的一般方法和程序,天然产物研究的发展史和研究现状,1,、,1769,年瑞典化学家舍勒从酒石分离出,酒石酸,。苯甲酸（,1775,）、乳酸（,1785,）、,没食子酸,（,1786,）等有机酸类物质。,2,、明代李延的,医学入门,（,1575,）中记载了用发酵法从五倍子中得到没食子酸的过程。书中谓“五倍子粗粉，并矾、曲和匀，如作酒曲样，入瓷器遮不见风，侯生白取出。”,3,、,本草纲目,卷,39,中则有“看药上长起长霜，则药已成矣”的记载。这里的“生白”、“长霜”均为,没食子酸,生成之意，是世界上最早制得的有机酸，比舍勒的发明早了二百年。,4,、,本草纲目,卷,34,下详尽记载了用制备、纯化,樟脑,的过程。欧洲直至,18,世纪下半叶才提出了樟脑的纯品。,5,从药用动植物中提取活性成分则始于,19,世纪。第一个被提取的成分是,吗啡碱（一种异喹啉生物碱），,于,1806,年由法国,化学家,F,泽尔蒂纳,自鸦片中提取。,天然产物研究的发展史和研究现状,6,、此后的数十年间,:,民间药中的活性成分，,如土根碱、奎宁、辛可宁、番木鳖碱、咖啡因、阿托品毛地黄强心苷、毒毛旋花苷、蟾蜍等，,以生物碱居多,，都具有显著的生理活性，可以代表其原生药，多数至今仍用作药物。,8,、,1960,年左右开始了对海洋天然产物的研究,9,、,20,世纪,80,年代以来，由于分子生物技术的迅猛发展，为有效成分的提取和功能研究提供了新方法,7,、,20,世纪,50,年代先后自印度萝芙木中获得降压活性成分利血平，以及从降血糖药长春花中获得抗癌活性成分长春花碱，成为两个很有价值的药物，引起了各方的重视,天然产物研究的发展史和研究现状,天然产物化学发展的两个转折点：,其一是,1930,年前后，由于,微量元素分析法,的导入，试料量降至毫克水平，推进了天然成分的分析工作。,其二是,1960,年代前后，各种,层析方法,的兴起，使微量天然新成分的分离纯化简便易行。同时红外光谱、核磁共振、质谱等新技术问世，结构研究工作趋向微量，快速和准确。新技术的兴起使研究天然产物化学成分的周期大大缩短。,天然产物研究的意义,从分子层面全面了解和认识天然产物，从而通过人工培养或人工合成的方式,定向,获得大批量的目标产物并造福人类。,这些目标产物可能是,药物,，也可能是有,特种功能,的物质：食品添加剂、化妆品添加剂等。,天然产物化学发展方向,研究方法、手段,新分离技术、新结构测定方法、新合成方法,微量成分：,蚕蛾醇（,bombykol,）,50,万只蚕蛾得,12mg,蜕皮激素（,ecdyson,）,500kg,蚕蛹得到,25mg,复杂成分：,沙海葵毒素（,palytoxin,）分子量,2680,，分子式,C,129,H,223,N,3,O,54,，,64,个不对称碳原子，,1974,年分离纯品，,1981,年发表平面结构。,天然产物化学发展方向,资源开发,实用化：新药的重要来源,生物技术,基于生物技术的分子天然化合物研究：组织培养、基因工程合成、发酵和酶法生产、仿生合成,什么是天然产物？,为什么我们要研究天然产物？,什么是天然产物化学？,“天然产物化学”中我们将研究什么？,？,天然产物化学绪论,了解天然产物化学的含义及研究内容,1,2,3,主要内容：,了解天然产物研究的发展史和研究现状,掌握研究天然产物的一般方法和程序,1,、天然产物有效成分的,提取,研究天然产物的一般方法和程序,2,、天然产物有效成分的,分离和纯化,3,、天然产物有效成分的,分子结构鉴定,4,、,天然产物有效成分,构效关系,评价,天然产物有效成分的提取,提取,溶剂提取法,根据活性成分的不同采用不同的方法,传统溶剂提取法,a,水（鞣质、糖类、蛋白质）,b,醇（乙醇、甲醇）,c,丙酮、乙酸乙酯、苯等（苷元）,a,冷浸法（,3-4,次）,b,渗漉法（,10,倍量）,c,煎煮法（,3-4,次）,水蒸气蒸馏法,超声提取法,根据溶解度差异分离,结晶,沉淀,盐析,根据分配比差异分离,萃取：,液液萃取,逆流萃取,超临界萃取,根据吸附性差异分离,简单吸附法,吸附色谱,天然产物有效成分的分离、纯化,天然产物有效成分的分离、纯化,根据分子大小差异分离,凝胶过滤,膜过滤,盐析,根据离解度差异分离,离子交换,根据沸点差异分离,分馏,天然产物有效成分的结构鉴定,3,分子式测定,(,质谱,),4,5,结构分析（紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁谱）,结构验证,检识反应,物理常数测定,1,2,一般程序,已知化合物：熔点、混熔点、色谱比移值、光谱数据等与标准品对照,天然产物有效成分的构效关系评价,化合物的生物活性依赖于分子的,整体结构,。,整体结构,基本结构,潜效基团,载体,结构单元往往和药理作用密切相关。,本身为非活性部分，在体内经吸收、运转等酶解或水解作用，再缓慢释放活性部分。,本身不具有活性，但与活性基团结合，可共同参与体内新陈代谢，使药物的靶向作用更强。,天然产物有效成分的构效关系评价,影响药物生物活性的因素,溶解度与解离度,取代基,立体异构,正电中心,天然产物有效成分的构效关系评价,酞胺哌啶酮有手性碳结构，分为左旋体和右旋体两种结构。右旋体可以减轻孕妇的呕吐反应，左旋体则不仅没有药用活性，还会导致胎儿在发育时畸形,：“反应停事件”！,天然产物化学绪论,欢迎走进天然产物化学！,Thank you!,