当代药物科学34章.pptx

第三章 药物化学当代药物科学第一节 药物化学的性质与任务 药物药物具有治疗、诊断、预防、调节生理机能的物质。化学药物化学药物已知确切结构的单一化合物。新药新药在这里是指新的化学实体（new chemical entities,NCE）。药物化学的性质药物化学的性质 药物化学药物化学是应用化学、物理、物理化学及生物学方法发现与创制新药，合成化学药物，阐明药物化学性质，改进现有化学药物、在分子水平研究药物分子与机体细胞（生物大分子）之间相互作用规律的综合性学科。第一节 药物化学的性质与任务 药物化学的性质药物化学的性质药化的特点：药化的特点：(综合性、边缘性）综合性、边缘性）与化学学科有关（有机化学、有机合成、物理化学等）与生物学科渗透（生物、生化、药理、分子生物学等）其他学科（数学、计算机）专业基础课第一节第一节 药物化学的性质与任务药物化学的性质与任务药物化学的性质药物化学的性质药物化学的任务 1、为有效利用现有药物提供理论基础。“临床药物化学”研究药物的化学结构（Chemical structure）与理化 性质（physico Chemical properties）间的定性、定量关系 探讨药物稳定性 药物的使用保存、剂型的选择和制备 分析检验，近代分析（UV、IR、NMR、MS）都脱离不了化学结构与理化性质的规律 化学结构修饰（改造老药）第一节第一节 药物化学的性质与任务药物化学的性质与任务2、为评价药物疗效和设计安全有效的药物提供科学依据 研究药物的化学结构和性质与机体细胞间的相互作用的关系，即为药物的构效关系SAR（StructureActivity Relationships）药物化学的任务药物化学的任务第一节第一节 药物化学的性质与任务药物化学的性质与任务3、为生产化学药物提供经济合理的方法和工艺“化学制药工艺学”药物化学的任务药物化学的任务第一节第一节 药物化学的性质与任务药物化学的性质与任务4、寻求优良新药，不断探索寻求新药的途径和方法“新药设计”（drugdesign）药物化学的任务药物化学的任务第一节第一节 药物化学的性质与任务药物化学的性质与任务第二节 药物的化学结构与药效关系 药物的化学结构与生物活性间的关系，通常称为构效关系(Structure-activity relationships,SAR)，是药物化学研究的主要内容之一。药物在体内与特定的受体部位发生相互作用，引发出生物活性，药物的化学结构必须与受体大分子的结构相互匹配。一、结构特异性药物和结构非特异性药物 结构特异性药物的生物活性是化学结构的特异性，药物分子通过与特异性受体相互作用形成复合物，产生药理活性。化学结构的微小变化，可能导致生物活性的强烈改变。临床上使用的大多数药物属此类。结构非特异性药物的生物活性，主要取决于药物分子的理化性质，对化学结构无特异性要求。属于此类的药物很少，例如全麻药中的吸入麻醉药。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系二、影响药物产生药效的主要因素1药物必须以一定的浓度到达作用部位。此因素与药物在体内的转运（吸收、分布、排泄）密切相关。药物的转运与药物的理化性质和结构为基础，转运过程中药物被代谢使药物活化或失活。2在作用部位，药物与受体相互作用形成复合物并产生效应。这依赖药物特定的化学结构及药物与受体间的空间互补性、药物与受体的化学键合性质。以上两因素均与药物的化学结构密切相关。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系三、药物的理化性质对药效的影响（一）药物的溶解度、分配系数对药效的影响（二）药物的解离度对药效的影响 第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系（一）药物的溶解度、分配系数对药效的影响 药物要到达受体部位，首先必须能溶解在体液内并被转运通过多种生物膜。因此药物必须具有一定的脂溶性和水溶性，即药物的脂溶性和水溶性要有一定的平衡。通常用脂水分配系数（P）表示这个平衡。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系脂水分配系数（P）脂水分配系数（P）表示化合物在脂相和水相中充分混合，达到平衡时分子浓度的比值。P1，表示化合物脂溶性大；P1，表示化合物水溶性大。脂水分配系数（P）也常用lg P表示。（一）药物的溶解度、分配系数对药效的影响第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系 药物化学结构改变对脂水分配系数影响较大，引入亲脂性的烃基、卤原子、硫醚键等使分子的脂溶性增加；引入亲水性的羧基、磺酸基、羟基、氨基、腈基等使分子的亲水性增加。作用于中枢神经系统的药物，需通过血脑屏障，应具有相对较大的脂溶性。例如全身麻醉药中的吸入麻醉药，麻醉作用与log相关，lg在一定范围内越大，麻醉作用越强。巴比妥类药物，log在0.5-2.0之间作用最好。因此，适度的亲脂性（lg在一定范围内）有最佳药效。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系（二）药物的解离度对药效的影响 强酸性或强碱性物质在体液(pH7.4)中几乎全部解离。临床上使用的多数药物为弱酸或弱碱，解离度与药物的解离常数(pKa)及介质的pH有关系，在体液（pH7.4）中，以离子型（解离形式）和分子型(未解离形式)同时存在。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系举 例 巴比妥酸和苯巴比妥酸为强酸，在体液（pH7.4）中，几乎百分之百的解离，不能透过血脑屏障，所以无活性。苯巴比妥、海索比妥等巴比妥类药物为弱酸，在体液（pH7.4）中，有近50%或更多以分子型存在，能透过血脑屏障，到达中枢，因此具有活性。海索比妥有近90%以分子型存在，透膜快所以显效最快。药物以未解离的分子型透过生物膜，在膜内的水介质中解离成离子型，以离子型与受体结合，产生药理作用。因此药物应有适宜的解离度。口服药物需通过胃肠道吸收，介质的pH影响药物的解离度，对药物的吸收分布有影响。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系举 例 弱酸性药物例如阿司匹林，在pH1.4的胃液中解离度小，主要以分子型存在，易透过胃粘膜被吸收。弱碱性药物例如麻黄碱，在胃液中主要以离子型存在，不易被吸收。而在碱性的肠液中(pH8.4)，解离度小易被吸收。季铵盐类和磺酸类极性大，脂溶性低，在胃肠道吸收不完全，更不易透过血脑屏障。四、电子密度分布对药效的影响 受体为体内的一些生物大分子，包括蛋白质、酶、核酸等。如果药物分子中的电荷分布正好和其特定受体相适应，药物与受体通过形成离子键、偶极-偶极相互作用、范德华力、氢键等分子间引力相互吸引，形成复合物。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系 苯甲酸酯类局麻药分子与受体通过形成离子键，偶极-偶极相互作用，范德华力，相互作用形成复合物的模型举举 例例当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入供电子基团，如氨基时 通过共轭效应能使酯羰基的极性增加，使药物与受体的结合更牢固，局麻作用较强。当苯甲酸酯类局麻药分子中苯环的对位引入吸电子基团例如硝基时，则使羰基的极性减小，与受体的结合力减弱，导致局麻作用降低。五、药物的基本结构对药效的影响 药效结构（pharmacophore）:是影响结构特异性药物与受体相互作用而形成复合物的重要因素。基本结构：同类药物中化学结构相同的部分。具有一定的结构专属性。老药修饰：保持基本结构不变，进行化学结构修饰，以得到具在更好性能的新药。第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系六、药物的立体结构对药效的影响（一）官能团间的距离对药效的影响（二）几何异构（顺反异构）对药效的影响（三）对映异构（旋光异构）对药效的影响（四）构象异构对生物活性的影响 第二节第二节 药物的化学结构与药效关系药物的化学结构与药效关系举 例 反式己烯雌酚两个羟基中氧原子间的距离与雌二醇分子中两个氧原子间的空间长度一致，均为1.45 nm。反式己烯雌酚具有较强的雌激素活性。顺式己烯雌酚两个氧原子间距离较反式小(0.72nm)，活性很低,顺试异构体的活性仅为反式的十分之一。第三节 药物的转运代谢与药效关系 药物体内过程 机体对药物的处置 （disposition）吸收(absorption)分布(distribution)代谢(metabolism)排泄(excretion)第三节 药物的转运代谢与药效关系 药物发生药效需要在作用部位有一定的药物浓度，这依赖于药物的吸收与分布 药物的代谢和排泄，关系到药物的作用过程和药效的持续时间 药物的体内过程与药物的化学结构及其理化性质密切相关第三节 药物的转运代谢与药效关系第四节 有机药物的化学结构修饰 药物经过化学修饰后得到的产物，在机体内又转化为原来的药物结构而发挥药效的，原来的药物称为母体药物（母药，parent drug），修饰后的化合物称为前体药物（前药，prodrug）。一、有机药物化学结构修饰的目的部位特异性 前药增加脂溶性以提高吸收性能 增加药物的化学稳定性 增加水溶性 延长作用时间 消除不适异的制剂性质 第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰（1）部位特异性 即提高药物对靶部位的选择性。利用肿瘤组织中磷酸酯酶含量高的特点设计己烯雌酚的前药-己烯雌酚二磷酸酯对前列腺癌疗效好 第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的（2）前药增加脂溶性以提高吸收性能 氨苄西林口服吸收差，生物利用度为20%。为改善药物吸收即提高生物利用度，制成前药巴卡西林、匹氨西林，体内几乎定量吸收。第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的（3）增加药物的化学稳定性 将羧苄青霉素制成其前药羧苄青霉素茚满酯，对胃酸稳定，可以口服，改善了羧苄青霉素不耐酸，口服吸收差的缺点。第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的（4）增加水溶性 双氢青蒿素水溶性低，不适宜制备注射剂，将双青青蒿素制成琥珀酸单酯钠盐为其前药，称为青蒿琥酯(Artesunate),可制备注射剂，用于危重的脑型疟疾。第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的（5）延长作用时间 睾酮每日给药12次，制成前药睾酮17-丙酸酯即丙酸睾酮，每周注射2-3次。制成前药睾酮-17-环戊丙酸酯，每月注射1次。第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的 氯洁霉素,水溶度3mg/ml,制成前药氯洁霉素-2-磷酸酯，水溶度150mg/ml，注射后无疼痛刺激。（6）消除不适异的制剂性质 第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰一、有机药物化学结构修饰的目的一、有机药物化学结构修饰的目的二、常见的有机药物化学结构修饰方法药物的成盐修饰药物的成酯修饰药物的成酰胺修饰药物的其他修饰（氨甲化、醚化等）第四节第四节 有机药物的化学结构修饰有机药物的化学结构修饰第五节 常见有机药物类型 各种常见有机药物的熟悉和掌握，是药物化学学习的重要内容。第六节 新药开发的途径和方法 新药设计（drug design）运用药物构效关系规律，寻求新的显效结构类型，设计获得高效低毒、便于服用的新药（新的化学结构）。可分为两个阶段，即先导化合物的产生（lead discovery）和先导化合物的优化（lead optimization）。一、先导化合物的产生 先导化合物（lead compound）通过各种途径或方法得到的具有某种特定生物活性并且结构新颖的化合物。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（一）从天然生物活性物质中发现先导物 我国学者在20世纪70年代从中草药黄花蒿（青蒿）中分离出青蒿素，将青蒿素用硼氢化钠还原，得到双氢青蒿素，比青蒿素疗效高一倍，双氢青蒿素的甲基化产物蒿甲醚,鼠疟筛选表明抗疟活性强于青蒿素1020倍。将双青青蒿素制成琥珀酸单酯钠盐称为青蒿琥酯,可制备注射剂，用于危重的脑型疟疾。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（二）以生物化学为基础发现先导物 药物以酶或受体为作用靶点，研究酶抑制剂及受体激动剂和拮抗 剂，可以从中发现先导化合物。由血管紧张素转化酶的作用及其天然底物的结构研究出卡托普利 等血管紧张素转化酶抑制剂类降血压药物；由组胺H2受体的功能和组胺的结构，最终设计出西咪替丁等H2受 体拮抗剂类抗溃疡药物。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（三）基于临床副作用的观察发现先导物 例如临床上注意到，用作抗菌药的磺胺类药物，对心力衰竭引起代偿失调而致水肿的病人有利尿作用，属磺胺类药物的副作用，这是因为磺胺类药物抑制碳酸酐酶引起的。以磺胺类药物为先导物进行结构优化，发展了碳酸酐酶抑制剂类利尿药。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（四）基于生物转化发现先导物 例如研究地西泮的体内代谢，将其活性中间代谢物奥沙西泮、替马西泮发展为临床用药。对乙酰氨基酚（扑热息痛）是研究非那西丁的体内代谢发现的新药。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（五）药物合成中间体作为先导物 例如从合成五味子丙素的中间体，发现了治疗肝炎降酶药联苯双酯。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（六）组合化学方法产生先导物 组合化学（Combinatorial chemistry）方法可在短期内生成数目巨大的化合物库，配合高通量筛选（high-throughput screening,HTS），为人们提供了发现和优化先导化合物的新途径。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法（七）其他方法 先导化合物的产生途径和方法尚有随机筛选、基于生物大分子结构和作用机理设计先导物等。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法二、先导化合物的优化 先导物一般可采用多种方法进行优化，常用的有剖裂物、类似物、引入双键、合环和开环、大基团的引入、去除或置换、改变基团的电性、生物电子等排、前体药物设计、软药等。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法软药（Soft drug）软药：本身有活性，是具有治疗作用的药物，在体内产生药理作用后，经预期方式和可控速率一步代谢转变为无活性、无毒代谢物，提高了药物的安全性和治疗指数。软药在体内容易被代谢失活，半衰期短。硬药：指不能被肌体代谢、或不易被代谢、或要经过多步氧化或其它反应而失活的药物。硬药不被代谢，消除半衰期长。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法消毒防腐药西吡氯胺(氯化十六烷基吡啶鎓),它的软药是N-十四烷酰氧甲基吡啶鎓 两药的侧链组成均为十六个原子，只是软类似物结构中以酯基代替了西吡氯胺侧链中的两个亚甲基碳原子，两者结构类似，均具有良好的杀菌作用。实验证明软药N-十四烷酰氧甲基吡啶鎓的毒性比西吡氯胺低40倍。第六节第六节 新药开发的途径和方法新药开发的途径和方法第七节 药物化学进展 现代药物化学是化学和生物学科相互渗透的综合性学科。主要任务是创制新药、发现具有进一步研究开发前景的先导物。研究内容主要有:设计药物新分子；通过各种途径和技术寻找先导物；另外，计算机辅助药物设计(CADD)和构效关系也是药物化学的研究内容。一、创制新药和发现先导化合物的新理论、新方法、新途径1.合理药物设计 1)以受体为设计靶点 2)以酶为设计靶点 3)以离子通道为设计靶点 4)以核酸为设计靶点第七节第七节 药物化学进展药物化学进展2.应用现代生物技术设计新药 以基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程为主体的现代生物技术 基因重组人胰岛素、单克隆抗体等的产生一、创制新药和发现先导化合物的一、创制新药和发现先导化合物的新理论、新方法、新途径新理论、新方法、新途径第七节第七节 药物化学进展药物化学进展3.组合化学（combinatorial chemistry）将一些基本的小分子通过化学或生物合成的程序装配成不同的组合，建立化学分子库，从中进行高通量筛选，找到具有生物活性的先导化合物。一、创制新药和发现先导化合物的一、创制新药和发现先导化合物的新理论、新方法、新途径新理论、新方法、新途径第七节第七节 药物化学进展药物化学进展二、药物化学的发展趋势进一步完善和发展合理药物设计发掘长效信号分子药物基因治疗药物的应用创建新的新药筛选模型应用组合化学及其它资源获得更多新药第七节第七节 药物化学进展药物化学进展第四章第四章 天然药物化学天然药物化学当代药物科学当代药物科学第一节 天然药物化学的性质与任务（一）性质 天然药物化学（Chemistry of Natural Medicine）：应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。（二）任务 1.探明天然药物中作为药效物质基础的化学成分 2.研究天然药物化学成分的类型、理化性质 3.研究天然药物中主要类型的化学成分的结构鉴定 4.新药的创制 5.探讨天然药物中药效物质的生源途径，外界条件对这些化学成分的影响，以及有效成分的结构与中药药性之间的关系 第二节 天然药物化学在发扬祖国医药学中的作用（一）探讨中药防病治病的药效物质基础（二）改进传统药物剂型，提高临床疗效（三）控制中药材及其制剂的质量（四）为中药的炮制提供科学依据（五）扩大药物新资源（六）新药创制第三节 天然药物化学的内容（一）天然药物的药效物质基础 天然药物的有效成分（二）天然药物中常见的化学成分类型 游离生物碱类、生物碱盐类、黄酮类、香豆素类、木脂素类、醌类、鞣质类、挥发油及萜类及其苷类、强心苷类、糖和苷类、低聚糖、多糖、蛋白质类、氨基酸类、树脂类、色素类和无机成分。（三）常用天然药物化学成分的提取分离方法 1.提取方法 （1）溶剂提取法 根据化学成分在溶剂中的溶解性能不同，选用对欲提取成分溶解度大，对不需要成分溶解度小的溶剂进行提取 （2）水蒸气蒸馏法 利用天然药物中各种化学成分挥发性不同进行提取 （3）升华法 利用天然药物中某些固体物质在低于其熔点温度下加热，不经过液体阶段，直接转化为蒸汽，遇冷又凝固为原来固体的性质进行提取第三节第三节 天然药物化学的内容天然药物化学的内容 （1）根据被分离物质溶解度差别进行分离 （2）根据被分离物质在两相溶剂中分配比不同进行分离 （3）根据被分离物质吸附性差异进行分离 （4）根据物质分子大小差别进行分离 （5）根据被分离物质离解程度不同进行分离第三节第三节 天然药物化学的内容天然药物化学的内容（三）常用天然药物化学成分的提取分离方法（三）常用天然药物化学成分的提取分离方法2.分离方法1.提供天然化合物分子量、分子式、结构碎片、特征功能团和结构骨架信息的质谱法2.提供天然化合物结构不饱和信息和功能团信息的紫外光谱法3.提供天然化合物功能团信息、母核信息及取代、立体化学相关信息的红外光谱法4.提供天然化合物结构中原子种类、个数、相互关系、取代模式、排列方式、空间状态、骨架信息的核磁共振法第三节第三节 天然药物化学的内容天然药物化学的内容（四）常用天然药物化学成分结构研究方法（四）常用天然药物化学成分结构研究方法第四节 天然药物化学成分提取分离方法简介1.溶剂提取法（1）溶剂 非极性溶剂、中性溶剂、极性溶剂 原则：相似相溶 极性强度：石油醚四氯化碳苯二氯甲烷氯仿乙醚醋酸乙酯正丁醇丙酮甲醇（乙醇）水（一）提取（一）提取1.溶剂提取法（2）提取方法 煎煮法 浸渍法 渗滤法 回流提取 连续回流提取法第四节第四节 天然药物化学成分提天然药物化学成分提取分离方法简介取分离方法简介（一）提取（一）提取2.水蒸汽蒸馏法 适用于提取能随水蒸汽蒸馏，而不被破坏的难溶于水的成分，如挥发油。3.其他方法 组织破碎提取法热不稳定而溶于水的成分 压榨法新鲜原料成分提取 超临界流体萃取法(Supercritical Fluid Extraction，SFE)利用超临界流体，即温度和压力略超过或靠近超临界温度(Tc)和临界压力(pc)、介于气体和液体之间的流体，作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分第四节第四节 天然药物化学成分提天然药物化学成分提取分离方法简介取分离方法简介（一）提取（一）提取 1.溶剂法 （1）酸碱溶剂法 将总提取物按酸性、碱性、中性进行分离 难溶性有机碱与酸成盐而溶于水 难溶性具羟基、酚基成分与碱成盐而溶于水 （2）溶剂分配法 利用混合物中各组分在两相溶剂中分配系数差进行分离纯化第四节第四节 天然药物化学成分提天然药物化学成分提取分离方法简介取分离方法简介（二）分离纯化（二）分离纯化2.沉淀法 中性铅盐沉淀法含羧基、邻二酚羟基化合物 碱式铅盐沉淀法羧基、邻二酚羟基、单酚羟基3.层析分离法 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异进行分离 特点：分离效率高、易获得纯品 第四节第四节 天然药物化学成分提天然药物化学成分提取分离方法简介取分离方法简介（二）分离纯化（二）分离纯化（1）柱层析法 利用吸附剂（固定相）对混合物中各成分吸附能力的差别，当洗脱剂（流动相）洗脱时，其迁移速度的不同达到分离目的（2）聚酰胺层析 固定相：聚酰胺粉末 溶剂对聚酰胺洗脱能力：水甲醇（乙醇）丙酮稀氢氧化钠液或稀胺溶液甲酰胺或二甲基甲酰胺尿素水溶液（3）离子交换层析法 在流动相（水或含水溶剂）中存在的离子性物质与固定相（离子交换树脂）进行离子交换反应被吸附的分离方法 影响因素：交换溶液酸碱度大小 交换树脂规格第四节第四节 天然药物化学成分提天然药物化学成分提取分离方法简介取分离方法简介（4）凝胶过滤层析 又称分子筛过滤、排阻层析，将含有大小不同分子的混合物样品溶液，通过多孔性凝胶（固定相），用洗脱剂按分子量由大到小依次洗脱的分离方法 例如：葡聚糖凝胶 适用于蛋白质、核酸、多糖、甾体的脱盐精制与分离第五节 天然药物化学成分结构鉴定方法简介化合物的纯度测定结构研究的主要程序结构研究中采用的主要方法从天然物中分离到化合物单体后从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定需进行结构鉴定,方法有方法有波谱法波谱法,化学法化学法,文献调研等。文献调研等。（一）化合物的纯度测定 方法：检查有无均匀一致的晶形，有无明确、敏锐的熔点（熔距一般为1 2）及色谱法。其中色谱法包括：TLC、PC、GC、HPLC。（二）结构研究的主要程序1.初步推断化合物类型2.测定分子式，计算不饱和度。3.确定分子式中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架。4.推断并确定分子的平面结构5.推断并确定分子的主体结构（构型、构象）第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（三）结构研究中采用的主要方法1.确定分子式，计算不饱和度（1）元素定量分析配合分子量测定 元素定性分析：如钠融法，分析化合物中含有几种元素。元素定量分析：确定各元素百分含量，根据倍比定律确定分子中的原子比 分子量测定：冰点下降法、沸点上升法、粘度法、凝胶滤过法及质谱法。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介例如：刺果甘草中分离的一白色结晶元素定性分析：含有C,H,O元素定量分析:C 79.35%,H 10.21%,O 10.44%原子比为10.16：15.58：1，约化为10：16：1质谱得到其分子量为456所以最后确定其分子式为C30H48O3第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（2）同位素丰度比法（3）高分辨质谱（HR-MS）法 可给出化合物的精确分子量。从氢核磁共振波谱和碳核磁共振波谱中可直接获得碳氢的个数，再结合质谱给出的分子量的信息，就可以得到氧的个数，用这种方法也能确定化合物的分子式。（4）不饱和度 u=/2 /2 1 、分别代表一、三、四价原子的数目。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介2.质谱法 常用的质谱有：电子轰击质谱（EI-MS）、场解析电离质谱（FD-MS）、快原子轰击质谱（FAB-MS）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）等。质谱常用于确定分子量，并可求算分子式和提供其它结构信息。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介3.红外光谱（IR）利用分子中价键的伸缩及弯曲振动在4000625cm-1红外区域引起的吸收，而测得的吸收图谱。包括特征频率区（4000 1333cm 1）和指纹区（1333 625cm 1）可用于鉴别羟基、氨基、双键、芳环等特征官能团以及芳环取代类型。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介羟基羰基特征区指纹区4.紫外-可见吸收光谱(UV)由电子能级跃迁产生的吸收图谱，在200600 nm范围内，适用于含共轭双键、，不饱和羰基（醛、酮、酸、酯）结构的化合物及芳香化合物的结构鉴定 主要用来推断化合物的骨架类型。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介5.核磁共振波谱（NMR）核磁共振波谱是化合物分子在磁场中受到另一射频磁场的照射，当照射场的频率等于原子核在外磁场的回旋频率时，有磁距的原子核就会吸收一定的能量产生能级的跃迁，即发生核磁共振，以吸收峰的频率对吸收强度作图所得到的图谱。1HNMR和13C-NMR，能提供分子中有关氢及碳原子的类型、数目、互相连接方式、周围化学环境以及构型、构象等结构信息。在进行中药有效成分的结构测定时，NMR谱与其它光谱相比其作用更为重要。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介1、氢核磁共振(1H-NMR)通过测定化学位移（）、质子数以及裂分情况（重峰数及偶合常数J）可以得出分子中1H 的类型、数目及相邻原子或原子团的信息。（1）化学位移（）是指1H核因为周围化学环境的不同，其外围电子云密度，以及绕核旋转时产生的磁的屏蔽效应也就不同。在一定的外磁场作用下其回旋频率也不同，因而需要相应频率的射频磁场才能发生共振而得到吸收信号。这些信号将会出现在不同的区域，我们在实际应用当中以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学位移定为0，测定各质子共振频率与它的相对距离，这个相对值就是质子的化学位移值。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（三）核磁共振（三）核磁共振（NMRNMR）（2）质子数 过去是根据氢谱的上峰的积分面积并结合已知的分子式求得每个信号所相当的氢的个数，现在1HNMR可以直接给出每个信号代表的质子的个数，并可以直接获得分子中总的质子数。（3）信号的裂分及偶合常数 磁不等同的两个或两组1H核在一定距离内会因相互自旋偶合干扰而使信号发生裂分，而出现单峰，双峰，多重峰等。裂分间的距离称为偶合常数。其大小取决于间隔键的距离。按间隔键的多少可分为偕偶、邻偶及远程偶合。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（三）核磁共振（三）核磁共振（NMRNMR）2.碳核磁共振(13C-NMR)脉冲傅立叶变换核磁共振技术及计算机的引入，才使13C-NMR得以投入实际应用。13C-NMR在确定化合物结构时比1HNMR起着更为重要的作用。13C-NMR中常应用的参数是碳核的化学位移，异核偶合常数（JCH）及弛豫时间（T1），其中我们常应用的是化学位移。13C-NMR谱中13C-13C之间的偶合很弱，一般不予考虑，而1H-13C之间的偶合作用却很强。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（三）核磁共振（三）核磁共振（NMRNMR）3.二维核磁共振(2D-NMR)2D-NMR技术使一维核磁共振谱中复杂和堆积难于分辨的信号得以识别。包括：同核的 1H-1H化学位移相关（1H-1HCOSY）谱，异核的13C-1HCOSY谱、以及NOESY（示氢核之间的NOE关系）谱等。第五节第五节 天然药物化学成分结构天然药物化学成分结构鉴定方法简介鉴定方法简介（三）核磁共振（三）核磁共振（NMRNMR）第六节 天然药物化学的发展 在我国，明代医学入门(公元1575年）中就有用发酵法从五倍子中得到没食子酸的记载。1711年由洪遵所著集验方一书，记载了用升华法制备纯化樟脑的过程。1769年舍勒从酒石当中分离制得酒石酸。1805年德国人塞图尔从鸦片中分离得到吗啡。(一一)天然药物化学的起源天然药物化学的起源1、提取分离手段得到改善 CO2超临界萃取、树脂分离技术、膜过滤、超滤、澄清剂、HPLC手性分离、模拟流动床分离技术等2、结构鉴定技术飞速发展 近些年来二维和多维核磁共振、质谱、X-射线单晶衍射等技术在天然药物化学研究中得到广泛的应用，并且随着设备性能及测试技术方面的大幅度改善，结构测定更加趋向于微量、快速、准确，有力地推动了天然药物化学的快速发展。(二二)天然药物化学研究手段的发展天然药物化学研究手段的发展第六节第六节 天然药物化学的发展天然药物化学的发展 对活性显著的天然化合物进行结构修饰与改造，降低其毒性、改善其生物利用度、增强天然化合物的活性，是创造新药的重要途径。第六节第六节 天然药物化学的发展天然药物化学的发展(三三)天然化合物结构改造的发展天然化合物结构改造的发展