植物天然产物开发)课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,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,植物天然产物开发,植物天然产物开发,参 考 书 目,1,、,天然药物化学,吴立军 主编,人民卫生出版社,2004.4,第四版,2,、,天然产物化学,刘湘 主编,化学工业出版社,2010.1,第二版,3,、,天然产物化学实验技术,李炳奇 主编,化学工业出版社,2012.1,第一版,参 考 书 目1、天然药物化学,第一章 绪 论,1,植物天然产物开发的研究内容,2,一次代谢和二次代谢,3.,植物天然产物开发的发展史,4.,植物天然产物开发的发展动向,第一章 绪 论 1植物天然产物开发的研究内容 2,在化学学科内，,天然产物,专指由动物、植物及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,。,是由各种化学成分所组成的复杂体系,。,在陆生植物体内的主要成分就有：,生物碱、萜类、甾体、苷类、黄酮类、蒽醌类、糖类、蛋白质、脂类等等,。,一、研究内容,广义地讲，自然界的所有物质都称为天然产物。,在化学学科内，天然产物专指由动物、植物及海洋生物和微生物体内,金鸡纳,奎宁,实例,1,金鸡纳奎宁实例1,实例,2,吗啡,鸦片,实例2吗啡 鸦片,毒品,从毒品的来源看，可分为天然毒品、半合成毒品和,合成毒品,三大类。天然毒品是直接从毒品原植物中提取的毒品，如,鸦片,。半合成毒品是由天然毒品与,化学物质,合成而得，如,海洛因,。合成毒品是完全用有机合成的方法制造，如,冰毒,。,从毒品对人中枢神经的作用看，可分为,抑制剂,、,兴奋剂,和,致幻剂,等。抑制剂能抑制,中枢神经系统,，具有,镇静,和放松作用，如鸦片类。兴奋剂能刺激中枢神经系统，使人产生兴奋，如苯丙胺类。致幻剂能使人产生幻觉，导致自我歪曲和思维分裂，如,麦司卡林,。,毒品从毒品的来源看，可分为天然毒品、半合成毒品和合成毒品三大,植物天然产物开发)课件,实例,3,花生,(0.1%),葡萄和葡萄酒,（,0.02%),虎杖,(0.3%),桑葚,(0.1%),白藜芦醇,实例3花生(0.1%)葡萄和葡萄酒（0.02%)虎,几个容易混淆的概念,天然药物,Natural medicine,中草药,Chinese herbal medicine,本草纲目,，,1892,种,/,本草纲目拾遗,，,1021,种,目前我国药用植物总数，,15000,余种,中 药,Traditional Chinese Medicine,草 药,Herbal drug,民族药,Ethnic Medicine,蒙药,Mongolia Medicine,藏药,Tibetan Medicine,苗药,Miao drug,生 药,Crude drug,几个容易混淆的概念天然药物 Natural medicine,天,然,药,物,天然产物,中草药,中,药,草,药,植物、动物、,海洋生物、微生物,天 天然产物中草药中 草 植物、动物、,学科,植物天然产物开发,：是以,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。,学科 植物天然产物开发：是以各类生物为研究对象，以有机,二次代谢产物,提取分离,结构功能,生物合成,化学合成与修饰,用途,二次代谢产物提取分离结构功能生物合成化学合成与修饰用途,一次代谢与二次代谢,一次代谢,：植物、昆虫或微生物体内的生物细胞通过光合作用、碳水化合物代谢和柠檬酸代谢，生成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（如多糖类、蛋白质、酯类、,DNA,、,RNA,）等的代谢过程，这些化合物称为一次代谢产物。,二次代谢,：从某些一次代谢产物作为起始原料，通过一系列特殊生物化学反应生成表面上看来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，这些二次代谢产物就是人们熟知的天然产物。,二、天然产物的生物合成,一次代谢与二次代谢二、天然产物的生物合成,二者的不同点,一次代谢,过程,对于各种生物来说，基本上是相同的，其代谢产物,广泛,分布于生物体内；二次代谢及其产物对于不同族、种的生物来说，常具有不同的特征，而且二次代谢产物的体内分布具有局限性，不像一次代谢产物那样分布广泛。,对于一次代谢及其产物的研究归属于生物化学的领域，而对二次代谢及其产物的研究已扩展到天然产物化学、化学生态学、植物分类学等学科。,二者的不同点一次代谢过程对于各种生物来说，基本上是相同的，其,大自然是一个天然药库,来自植物,如大黄、人参等,大自然是一个天然药库来自植物如大黄、人参等,大自然是一个天然药库,来自动物,如牛黄、鹿茸、蟾酥、海马等,大自然是一个天然药库来自动物如牛黄、鹿茸、蟾酥、海马等,大自然是一个天然药库,来自人类,如紫河车（补气、养血、益精）,大自然是一个天然药库来自人类如紫河车（补气、养血、益精）,大自然是一个天然药库,来自矿物,如石膏、朱砂、雄黄等,大自然是一个天然药库来自矿物如石膏、朱砂、雄黄等,其他实例,断肠草,毒箭木,其他实例断肠草 毒箭木,鸩,夹竹桃,鸩 夹竹桃,鹤顶红,鹤顶红,三氧化二砷，,也就是著名的,砒霜,。“鹤顶红”不过是古时候对砒霜的一个隐晦的说法而已。砷进入人体后，会和蛋白质的硫基结合，使蛋白质变性失去活性。,鹤顶红 鹤顶红,三氧化二砷，也就是著名的砒霜。“鹤顶红”不过,思考,海鲜,+,维生素,C=?,砒霜,思考海鲜+维生素C=?砒霜,三、天然产物研究的发展史,在,19,世纪以前，制药的手段比较原始。,据国外文献记载，从天然药物中分离其中所含的,有机化学成分,，始于,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。,三、天然产物研究的发展史在19世纪以前，制药的手段比较原始。,三、天然产物研究的发展史,但古代中国早在这之前就有了明确的记载。,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。”,本草纲目,（,1596,）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,。,三、天然产物研究的发展史但古代中国早在这之前就有了明确的记载,三、天然产物研究的发展史,樟脑的记载在中国最早见于,1711,年洪遵著的,集验方,一书，后由马可波罗传至西方。,本草纲目,卷,34,下详尽记载了用升华法等制备、纯化樟脑的过程。欧洲直至,18,世纪下半叶才提取出了樟脑的纯品。,医药化学源于中国。,三、天然产物研究的发展史樟脑的记载在中国最早见于1711年洪,植物天然产物开发)课件,三、天然产物研究的发展史,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），于,1806,年由法国化学家,F,泽尔蒂纳自鸦片中提取。,吗啡,罂粟,三、天然产物研究的发展史从药用动植物中提取活性成分则始于19,天然药物占临床使用药物的,50%,来源于高等植物的约,25%,。,天然产物药物疗效高，副作用小，天然产物始终是医药行业中新药的主要来源之一。,三、天然产物研究的发展史,天然药物占临床使用药物的50%三、天然产物研究的发展史,三、天然产物研究的发展史,此后的数十年间发掘了大量民间药中的活性成分，如土根碱、奎宁（,1820,）、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。但当时只能利用分馏和重结晶来纯化单体成分。,三、天然产物研究的发展史此后的数十年间发掘了大量民间,三、天然产物研究的发展史,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。,1960,年左右开始了对海洋天然产物的研究。如：从被囊类动物中分离得到的具有细胞毒活性的吲哚生物碱；从一些海绵中分离的具有抗白血病的双吲哚物质。,三、天然产物研究的发展史20世纪50年代先后自印度萝芙木中获,天然药物化学的发展有两个转折点,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。,天然药物化学的发展有两个转折点其一是1930年前后，由于微量,过去，一个天然化合物从天然药物中分离、纯化、到确定结构、人工合成需要很长时间。,吗啡（,morphine,），,1805,年发现、,1925,年提出正确结构，,1952,年人工合成，花了约,150,年时间。而利血平（,reserpine,）从发现、确定结构，到人工合成，只用了,4,年的时间（,1952-1956,）。,三、天然产物研究的发展史,过去，一个天然化合物从天然药物中分离、纯化、到确定结构、人工,morphine,发 现,确 定 结 构,人工合成证实,Reserpine,提取分离,:1803-1806,提出结构,:1925,合成证实,:1952,1952-1956,morphine发 现Rese,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。如,细胞培养、转基因器官培养和反义技术,等。,三、天然产物研究的发展史,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,美登木碱,(Maytansine),利血平,(Reserpine,),紫杉醇,(Taxol),长春碱,(Vinblastine),长春新碱,(Vincristine),大规模寻找和改造天然活性物质,美登木碱(Maytansine)利血平(Reserpi,研究天然产物化学的意义,研究天然产物有助于人类从,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。,研究天然产物化学的意义 研究天然产物有助于人类从分子层面全面,研究天然产物化学的意义,这些目标产物可能是,药物,，用于帮助人类与疾病作斗争，保障人类的健康，提高人类的生存质量；也可能是有,特种功能的物质,，对人类生活提供方便，也为我们更好地认识自然和利用自然，提供了一个渠道。,研究天然产物化学的意义这些目标产物可能是药物，用于帮助人类与,21,世纪的今天，人们已经充分认识到,天然产物及其改性产物所具有的独特性质与功效,是人类社会可持续发展的根本保证。,研究天然产物化学的意义,21世纪的今天，人们已经充分认识到天然产物及其改性产物所具有,四、天然产物发展动向,1,、研究方法和手段向高、新方向发展,吗啡（,morphine,）,1803,年发现,1925,年结构确认,1952,年人工合成；（,149,年）,利血平（,reserpine,）,1952,年发现,1956,年确认结构、人工合成。（,4,年）,1852,1952,年发现生物碱,950,个；,1952,1962,年发现生物碱,1107,个；,1962,1972,年发现生物碱,3443,个。,四、天然产物发展动向1、研究方法和手段向高、新方向发展吗啡（,微量成分 复杂成分,蚕蛾醇（,bombykol,）,50,万只蚕蛾得,12mg,蜕皮激素（,ecdyson,）,500kg,蚕蛹得到,25mg,沙海葵毒素（,palytoxin,）分子量,2679,，分子式,C,130,H,229,N,3,O,53,，,64,