植物化學課件第一章

1、植植 物物 化化 學學( (phytochemistry) 教材教材（指定參考書）：（指定參考書）：植物化學成分植物化學成分陳業(yè)高主編，化學工業(yè)出版社陳業(yè)高主編，化學工業(yè)出版社 計劃課時：計劃課時：3學時學時/周，周，12周周 教學方式：研究型教學方式：研究型u 課程講授：課程講授：核心的、最具遷移價值的知識點，深講核心的、最具遷移價值的知識點，深講；把握學科的思維方式和研究方法；雙向交流的過程。；把握學科的思維方式和研究方法；雙向交流的過程。 u 課程作業(yè)：課程作業(yè)：多做多練多做多練(強化科學訓練）；綜合開放的強化科學訓練）；綜合開放的題目；自我提出問題，自我設計綜合性、開放性、設計題目；自

2、我提出問題，自我設計綜合性、開放性、設計性的題目。性的題目。 六要素：六要素：u 課程論文：課程論文：圍繞課程知識點廣泛閱讀，自學研讀。圍繞課程知識點廣泛閱讀，自學研讀。u 課程教材：課程教材：開放性體系，吸取現(xiàn)行教材的精華，開放性體系，吸取現(xiàn)行教材的精華，補充教學。補充教學。u 課程考試：課程考試：學習過程評價與教學目標評價相結合。學習過程評價與教學目標評價相結合。u 課程教師：課程教師：教學科研結合型教學科研結合型 考核方式：考核方式：課程論文與課程考試結合課程論文與課程考試結合撰寫課程論文一篇（自定題目）撰寫課程論文一篇（自定題目） 學習方式：學習方式：課堂聽課、團隊合作課堂聽課、團隊合

3、作 教學目的：知識、能力、素質綜合發(fā)展教學目的：知識、能力、素質綜合發(fā)展 素質素質將獲取的知識、能力內化于身心，升華將獲取的知識、能力內化于身心，升華為品質與素養(yǎng)為品質與素養(yǎng) 知識知識掌握植物化學基本理論掌握植物化學基本理論 能力能力運用植物化學基本理論發(fā)現(xiàn)、提出、解決運用植物化學基本理論發(fā)現(xiàn)、提出、解決植物化學問題的能力；獲取知識、發(fā)展與創(chuàng)新知識的植物化學問題的能力；獲取知識、發(fā)展與創(chuàng)新知識的能力能力 學而不思則罔，思而不學則殆（論語）學而不思則罔，思而不學則殆（論語） 學而問，問而思，思而行，行而果（四學而問，問而思，思而行，行而果（四庫全書庫全書中庸）中庸） 參考書：參考書：植物成分分析

4、，科學出版社，譚仁祥主編植物成分分析，科學出版社，譚仁祥主編天然藥物化學，人民衛(wèi)生出版社，吳立軍主編天然藥物化學，人民衛(wèi)生出版社，吳立軍主編植物化學，科學出版社，高錦明主編植物化學，科學出版社，高錦明主編植物化學分類學，上?？茖W技術出版社，周榮漢主編植物化學分類學，上海科學技術出版社，周榮漢主編2007級意見和建議：級意見和建議： 重點：植物化學成分提取、分離、純化、結構鑒定重點：植物化學成分提取、分離、純化、結構鑒定 多講實例，少講植物屬性多講實例，少講植物屬性 增加實驗操作，提供動手機會增加實驗操作，提供動手機會 介紹國際、國內的研究進展，開發(fā)創(chuàng)新能力和科研敏感性，介紹國際、國內的研究進展

5、，開發(fā)創(chuàng)新能力和科研敏感性，講授開展研究的方法講授開展研究的方法 內容太多，應有所側重內容太多，應有所側重 安排一個實驗，可以讓我們接觸儀器安排一個實驗，可以讓我們接觸儀器 補充一些化學的基礎知識補充一些化學的基礎知識 某些章節(jié)讓學生講，然后討論某些章節(jié)讓學生講，然后討論 到中草藥生產(chǎn)企業(yè)參觀，帶中草藥標本進課堂到中草藥生產(chǎn)企業(yè)參觀，帶中草藥標本進課堂 考查以考試為主，不必開卷考查以考試為主，不必開卷 不必考試，提高課程論文要求，如：不必考試，提高課程論文要求，如：20篇外文文獻篇外文文獻 實行點名制，作為平時成績，不然，成績沒有區(qū)分度。實行點名制，作為平時成績，不然，成績沒有區(qū)分度。 第一章

6、第一章 植物化學概論植物化學概論需要解決3個問題： 1、植物與化學怎樣聯(lián)系在一起？ 2、植物中有哪些化合物？ 3、植物化學研究些什么？第一節(jié)第一節(jié) 植物化學的研究內容、意義和目的植物化學的研究內容、意義和目的一、植物化學的研究內容一、植物化學的研究內容定義：植物化學植物學與有機化學相結合而形成的一門交叉 學科；天然有機化學和天然產(chǎn)物化學（natural product chemistry）的主要組成部分；在分子水平上揭示植物奧秘。狹義認為： 研究植物體內具有藥用價值的生物或生理活性成分，亦稱研究藥用植物的化學 植物是一個： 高效（酶促，常溫，常壓）， 潔凈（主要釋放CO2，O2，H2O）， 美

7、麗 的化工廠。 應用現(xiàn)代化學理論和方法研究植物中的化學成分，是植物化學（Phytochemistry）的研究內容。 植物化學除了研究植物的化學成分外，還包括研究動物、昆蟲、海洋生物和微生物的代謝產(chǎn)物，是在分子水平上揭示植物奧秘的學科，也是植物資源合理利用的基礎。 植物化學是植物學與有機化學相結合而形成的一門交叉學科，是天然有機化學或天然產(chǎn)物化學（Natural Product Chemistry) 的重要組成部分。 主要是具有生理活性的次生代謝產(chǎn)物的提取、分離純化、結構鑒定、理化性質、以及主要結構類型化合物的生物合成途徑和生物轉化等。有機化學-天然產(chǎn)物靛藍-板蘭根嗎啡-鴉片奎寧-金雞納青霉素鏈

8、霉素利血平-蛇根草長春堿長春新堿-長春花紫杉醇-紅豆杉青蒿素-黃花蒿阿斯匹林乙酰水楊酸COOHO CCH3OCOOHOH水楊酸青霉素雜環(huán)有機酸NSHNCOROHHCH3CH3COOHR：CH2青霉素GR：HOCHNH2羥胺芐青霉素冰毒CH2CH CH3NHCH3CHCH CH3NHCH3OH甲基苯丙胺麻黃堿去氧麻黃堿搖頭丸：3,4-亞甲二氧基苯丙胺OOCH2CHCH3NH2MDAOOCH2CHCH3NHCH3MDMA3,4-methylenedioxymethamphetamine1-(benzod1,3dioxol-5-yl)-N-methylpropan-2-amine3,4-亞甲基二氧甲

9、基苯丙氨分子式：C11H15NO23,4-亞甲基二氧甲基安非他明或化學名：安非他明（安非他明（amphetamine）類衍生物）類衍生物 一般認為植物化學研究的僅是那些主要成分以外的、含量較少并屬于中小分子量（一千以下或一千左右）的物質，如：甾體、生物堿和萜類等。 從某種意義上講，植物化學也就是研究藥用植物的化學。 這些大自然生物合成的化合物結構形式多樣，而其中有些化合物有較大的經(jīng)濟或藥用價值，在醫(yī)藥、農藥、食品和日用化工等領域應用較多，有的可能對生命的起源和生理活動的解釋作出應有的貢獻。尤其在藥用方面，豐富的植物來源，為篩選防治疾病的藥用成分提供了人類無法設計的不同化合物結構類型。實際上植物

10、化學在很大程度上就是研究植物體內有藥用價值的生物或生理活性成分（稱為有效成分）。 植物化學研究范圍在不斷擴大。 一般植物化學的研究內容植物生物化學、植物分子生物學和化學生態(tài)學等內容。 為了快速有效地發(fā)掘植物成分的用途，與植物化學相關領域的研究也越來越多。 植物化學工作者已意識到，僅植物成分的分離和結構研究并不能解決植物本身的動態(tài)功能問題。 涉及領域：藥理學、分子生物學、臨床學、生物化學、生理學和體外生物技術及分析等。二、植物化學的研究意義二、植物化學的研究意義（一）促進相關學科的發(fā)展（一）促進相關學科的發(fā)展 植物化學的發(fā)展使化學家發(fā)明和創(chuàng)造了許多化學反應和方法，大大豐富了有機化學的內容，促進了

11、有機化學的快速發(fā)展。 早期有機化學的研究對象常常為天然產(chǎn)物，主要為植物來源的成分。1、 促進有機化學的發(fā)展 植物化學建立在有機化學、植物學、分離科學和結構分析等學科基礎上，與其它學科是相互促進、互助發(fā)展的。 19世紀初對鴉片中的鎮(zhèn)痛成分嗎啡與金雞納樹皮中的抗瘧成分奎寧進行的研究，吸引了上百名有機化學家先后經(jīng)歷幾十年艱苦卓絕的努力才得以闡明它們的化學性質、結構、功能，并通過合成加以證明。 從鴉片中提取生物堿嗎啡已有近兩個世紀的歷史NH3COCHOHNCH=CH2奎寧（Quinine） 金雞納堿HOOHNCH3HHO嗎啡(Morphine) NHNHHH3COOCOCH3OOCH3OCH3OCH3

12、C利血平H3COO（reserpine） 吲哚型生物堿。蘿吲哚型生物堿。蘿芙木屬多種植物中，在芙木屬多種植物中，在催吐蘿芙木中含量最高催吐蘿芙木中含量最高可達可達1 1。 NHNH3COOC長春堿 R= CH3長春新堿 R= CHOHOC2H5H3CONRHNHOAcHOCOOCH3 長春堿長春堿夾竹桃科植物長春花中提夾竹桃科植物長春花中提出的一種生物堿出的一種生物堿 2、促進分離科學和波譜技術的發(fā)展 植物中有效成分的含量往往較低，難以得到。得到后由于量少也難以準確鑒定其結構。這種現(xiàn)象促使科學家們研究和發(fā)明新的有效的分離方法和結構鑒定手段，促進了分離科學和波譜分析方法的發(fā)展。 反過來，由于各種

13、層析分離方法和波譜解析技術的廣泛應用，植物化學的發(fā)展取得了顯著的進步，研究工作速度大大加快，水平大大提高，研究工作的深度和高度已今非昔比。許多過去令人望而生畏、不敢涉足的領域，如微量、水溶性、不穩(wěn)定以及大分子物質的分離和鑒定不再困難。結構鑒定化學方法波譜學化學樣品用量 10mg 100mgIR, UVCNMR, HNMRMSCD, ORDX-ray3、促進植物生理學和植物分類學的發(fā)展、促進植物生理學和植物分類學的發(fā)展 同一植物因生長環(huán)境、采收季節(jié)和藥用部位不同，有效成分的存在和含量差異很大。 當人們掌握原植物在生長過程中各部位有效成分的變化規(guī)律時，就能在最適宜的季節(jié)采集其有效成分含量最高的部位

14、。 OOOO O青蒿素7月中旬至8月中旬花前盛葉期青蒿素含量最高，采集青蒿以這段時期為最佳。 不同的植物由于遺傳基因不同，其次生代謝產(chǎn)物具有個性。 外界條件改變，化學特征將發(fā)生緩慢改變 基團變化，如：氧化，甲基化，乙基化，苯甲酰化 受傷，產(chǎn)生愈傷組織 處于污染環(huán)境，聚積污染物 當從某一植物中分離出有效成分后，根據(jù)此成分的理化特性，從親緣科屬植物甚至其它科屬植物可能尋找到同一成分或結構類似物，由此擴大了藥源。NOOH3COOCH3OH黃連素抑菌，用于腸道感染等從毛茛科植物黃連中提出小檗堿(黃連素)后，根據(jù)小檗堿的理化特性，又發(fā)現(xiàn)小檗科、防己科和蕓香科的多種植物含有小檗堿，從而為小檗堿提取的原料開

15、辟了廣闊資源。人參皂甙：原人參二醇原人參三醇R2OR1OOHR2OHOOHOR1植物的親緣關系植物的親緣關系大蒜大蒜百合科百合科百合百合 Allium sativum L.Lilium brownii F.E.Brown卷丹卷丹Lilium lancifolium Thunb.屬名屬名種名種名命名人命名人黃連黃連毛茛科毛茛科烏頭烏頭草烏草烏Coptis chinensis Franch.Aconitum carmichaeli Debx.Aconitum kusnezoffii Reichx.屬名屬名種名種名命名人命名人4、植物成分是藥物發(fā)現(xiàn)的重要源泉、植物成分是藥物發(fā)現(xiàn)的重要源泉世界藥物市場

16、：世界藥物市場：1997：20種銷售最好的藥物，40%來自天然1992-1996：34%的新藥來自天然1989-1995：60%的抗腫瘤藥和抗感染藥來自天然天然藥物天然藥物基本有機化工原料合成基本有機化工原料合成合成藥物合成藥物單體藥物：青蒿素、紫杉醇單體藥物：青蒿素、紫杉醇提取物：燈盞花注射液、雷公藤總片苷提取物：燈盞花注射液、雷公藤總片苷中成藥：銀翹解毒片、六味地黃丸中成藥：銀翹解毒片、六味地黃丸直接作藥：三七粉、天麻片直接作藥：三七粉、天麻片天然產(chǎn)物合成天然產(chǎn)物合成薯蕷皂苷元薯蕷皂苷元青蒿素青蒿素蒿甲醚蒿甲醚甾體藥物甾體藥物重要藥用天然化合物NNOOH3CH2COHO喜樹堿抗腫瘤藥OOO

17、HOCOOOCOCH3HCH3COOHOHHCHCCOOHNHCO紫杉醇抗腫瘤紅豆杉紅豆杉Taxus chineseH3COH3COOCH3NHCOCH3OCH3O秋水仙堿抗腫瘤藥、抗痛風藥HNNH2O石杉堿甲治老年性癡呆蛇足石松(千層塔) NOOH3COOCH3OH黃連素抑菌，用于腸道感染等黃連、黃檗黃連、黃檗ONCH3OHHO嗎啡NHNH3COOC鎮(zhèn)痛長春花堿, 抗腫瘤OOCH2OHHOHO穿心蓮內酯治療急性痢疾、胃腸炎穿心蓮OOOOOOHOR2H3CR1OR3tBu銀杏根皮及葉 （銀杏內酯），治療血小板活化因子引起的休克狀障礙。 在天然活性成分基礎上合成的藥物CH2O-B-GlcOH水楊

18、甙柳樹皮解熱、鎮(zhèn)痛COOHOOCCH3阿司匹林解熱、鎮(zhèn)痛青蒿素（I） 還原青蒿素（ II ） 抗癌活性比（I）高1倍 OOO OOOOO OOHNaBH4OOO OOCH3CH3OH蒿甲醚（III），活性高于（I）14倍蒿乙醚，活性高于（I）31倍 薯蕷皂甙元OOHOH AcOO黃體酮雄激素皮質激素孕激素孕酮 從藥用植物中尋找新的天然藥物，篩選生理活性物質作為合成藥物的先導化合物或目標化合物，仍然是當今國際植物化學最引人注目的主要研究內容之一。 （二）植物化學成分在藥物發(fā)現(xiàn)中的重要地位（二）植物化學成分在藥物發(fā)現(xiàn)中的重要地位 植物化學成分是發(fā)現(xiàn)新藥或藥物活性先導化合物的重要來源。 結構新穎、類

19、型多，療效高、不良反應少，篩選命中率高。目前使用的很多藥品都直接或間接地來源于天然產(chǎn)物（主要為植物成分）。 目前，至少有119種抗癌化合物來自90多種植物，其中77種是天然藥物。 19831994天然藥物231種，全合成藥物289，天然藥物占44% 隨著環(huán)境的惡化和人類自我保健意識的提高，人類要求回歸大自然的呼聲日益高漲，以天然植物為原料的藥物在世界各國日益受到人們的青睞。 豐富的藥用植物資源是幾千年來中華民族用來防病治病、保障健康、民族繁衍的重要物質基礎。在長期防病、治病實踐中我國積累和創(chuàng)造了豐富的內容和經(jīng)驗，形成了獨特、完整的中醫(yī)藥理論體系。我國藥用植物有11000余種，其種類和數(shù)量均為世

20、界之最，從這些資源中研制和開發(fā)新的藥物，前景十分廣闊。 美國市場上有25的醫(yī)藥品含有植物提取物或來自高等植物的活性成分，已形成200多億美元的市場。（三）植物化學成分在其它行業(yè)中的應用（三）植物化學成分在其它行業(yè)中的應用 廣泛應用于農業(yè)、工業(yè)、日用化工、食品、染料和化妝品等行業(yè)。AcOMeO2COTigOOOHOOHCOOMeOH3COHHOHH 從印楝種子中曾分離出從印楝種子中曾分離出-A至至-G 7種活性化合物，其中種活性化合物，其中A是最主要是最主要殺蟲成分。印楝素及其制劑對昆蟲具殺蟲成分。印楝素及其制劑對昆蟲具有拒食、忌避、生長調節(jié)、絕育等多有拒食、忌避、生長調節(jié)、絕育等多種作用。目前

21、，已知印楝素制劑對種作用。目前，已知印楝素制劑對400余種昆蟲表現(xiàn)不同的生物活性?？拱┯喾N昆蟲表現(xiàn)不同的生物活性?？拱⒖拐婢?、抗真菌等印楝素(azadirachtin, AZ)印楝樹印楝樹印楝果印楝果RR1COOO除蟲菊酯(pyrethrin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH=CH2除蟲菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH=CH2瓜葉除蟲菊酯(cinerin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH3瓜葉除蟲菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH3茉莉酮除蟲菊酯(j

22、asmolin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH2CH3茉莉酮除蟲菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH2CH3白花除蟲菊白花除蟲菊 OOOCH2CH3OCH3H3COHHOH魚藤酮魚藤酮（魚藤酮（rotenone ）NNCH3H煙堿煙堿（煙堿（Nicotine）蕓苔素內酯OHOHOOHOOH蕓苔素內酯（蕓苔素內酯（brassinolide ）魚藤魚藤豆科多年生藤本植物豆科多年生藤本植物 油菜素內酯油菜素內酯 （植物生長調節(jié)劑）（植物生長調節(jié)劑）1-Methyl-2-(3-pyridyl)pyrrolidine1-甲基甲基-2-

23、(3-吡啶基吡啶基)吡咯烷吡咯烷尼古丁尼古丁用于促使桑蠶齡期縮短，上簇整齊，促進吐絲結用于促使桑蠶齡期縮短，上簇整齊，促進吐絲結繭；激素；高檔化妝品；保健品。繭；激素；高檔化妝品；保健品。 蛻皮激素蛻皮激素對運動員則更為適宜對運動員則更為適宜 返回返回對抗胰高血糖素和抗胰島素血清引起的高血糖癥，使白細胞和內皮細胞的粘附增強，并可使由于胰島素缺乏引起的肝線粒體膜的病原體理性變化的磷脂光譜恢復正常。 COOHHOOOHHOHOHOOOOHOHCH2OHOOHHOHOHOH2C甜葉菊苷天然甜味素天然甜味素 天然色素（如紅花黃色素和葉綠素等） 香料（如茉莉香精和玫瑰香精）等廣泛應用于食品行業(yè) 瓜豆中瓜

24、膠多糖作為石油工業(yè)作壓裂劑 植物多酚作為絮凝劑、染料、膠粘劑和空氣清新劑等。 致幻化合物三、植物化學的研究目的三、植物化學的研究目的(一) 控制植物藥材及其制劑的質量 植物藥材及其制劑中的有效成分是保證其質量和充分發(fā)揮其藥效的關鍵。 由于產(chǎn)地、采收季節(jié)、加工方法和貯存條件的不同，有效成分的組成或含量會有所變化。對其有效成分進行研究，就可以提出客觀指標，并借以建立完善的藥材或制劑標準。甾體皂甙（8種）地奧心血康中華人民共和國藥典（2000年版一部）: 根莖提取物含甾體總皂苷以甾體總皂苷元計，不得少于35.0%。 薯蕷科植物：黃山藥，穿龍薯蕷 對于成分比較復雜的藥材或成藥，單一指標難以反映全貌，應

25、該拓寬鑒定方法的研究，把生物鑒定、細胞化學鑒定應用于質量研究，它將反映藥材和成藥的總體藥效學。 對于有效成分為蛋白質的植物藥，亦可用受體分析及免疫測定等蛋白結合的分析方法予以探索。 （二）擴大天然藥物的資源（二）擴大天然藥物的資源 由于植物資源有限或者活性成分含量較低，可考慮從親緣科屬植物甚至其它科屬植物中發(fā)現(xiàn)這一成分，以擴大藥源。黃連素：（毛茛科小檗科、防己科、蕓香科）人參皂苷：（人參三七、西洋參）紫杉醇(taxol, paclitaxel) ：卵巢癌、乳腺癌、肺癌 最初，從紅豆杉科植物太平洋紅豆杉的樹皮中分離得到，含量低，僅為百萬分之一。 此后，相繼從東北紅豆杉和云南紅豆杉等紅豆杉屬植物的

26、樹皮、枝葉和羅漢松屬植物中分離得到，但仍不能滿足需要。（三）進行新化合物的研究，并作為先導化合物（三）進行新化合物的研究，并作為先導化合物指導有效化合物的合成和結構改造。指導有效化合物的合成和結構改造。藥物發(fā)明的關鍵：有效成分、先導物質的發(fā)現(xiàn) 分離結構獨特的新化合物，進行活性研究，并作為先導化合物進行合成和結構改造，研究藥物構效關系，以發(fā)現(xiàn)療效高和毒性低的目標化合物，進行新藥開發(fā)。NCOOCH3H3COO古柯堿NOO普魯卡因古柯樹葉先導化合物合成品局麻藥ONCH3OHHO嗎啡鴉片鴉片鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)痛發(fā)展了異喹啉類生物堿發(fā)展了異喹啉類生物堿NH3CCOCH2CHCH2O杜冷丁杜冷丁青蒿素（I） 還原青蒿

27、素（I） 抗瘧疾活性比（II）高1倍 OOO OOOOO OOHNaBH4OOO OOCH3CH3OH蒿甲醚（III），活性高于（I）14倍蒿乙醚，活性高于（I）31倍 NNOOH3CH2COHO10-羥基喜樹堿HONNOOH3CH2COHO喜樹堿曲霉曲霉珙桐科植物喜樹的果實、葉。珙桐科植物喜樹的果實、葉。 抗癌, 明日抗癌之星殺蟲（四）探索天然藥物治病的原理（四）探索天然藥物治病的原理 植物化學研究可闡明其中的活性成分，探討其治病的原理。 對單味藥：采收、加工和儲藏等提供依據(jù) 對復方制劑：闡明中醫(yī)的方藥理論，揭示中藥的配伍規(guī)律和作用機制，優(yōu)化制劑工藝，制定質控標準，實現(xiàn)中藥現(xiàn)代化并走向國際市

28、場。NHONHO靛玉紅治療慢性粒細胞白血病的中藥“當歸蘆薈丸” 有效單味藥為青黛，有效成分為：靛玉紅。 （五）探索天然產(chǎn)物在其它行業(yè)的應用（五）探索天然產(chǎn)物在其它行業(yè)的應用1、農業(yè)（1）植物生長調節(jié)劑、殺蟲農藥蕓臺素內酯：油菜花粉作用：促進正在生長的組織，抑制不定根的出現(xiàn)，提高種子活力和作物產(chǎn)量，增強作物抗旱能力。赤霉素：一類植物激素作用：促進植物莖的生長、增大蔬果，如已商品化的赤霉素GA3。蛻皮激素：露水草作用：昆蟲生長代謝調節(jié)劑鏈接鏈接（2）殺蟲農藥 公元前15001000年，中國燃燒艾草、煙草 近10年，開發(fā)無污染、高安全性的生物源農藥植物源、動物源農藥，農用抗生素、活體微生物除蟲菊酯：

29、除蟲菊花（原產(chǎn)肯尼亞，云南種植）作用：快速擊倒印楝素：印楝樹（亞洲亞熱帶樹種，云南、海南引種）作用：抑制取食、驅避、毒性、干擾內分泌番荔枝內酯素：番荔枝科（熱帶、亞熱帶的著名水果）作用：抗腫瘤、殺蟲、除草、拒食、抗瘧等（農藥的先導化合物：除蟲菊酯類有30多種合成農藥上市，如溴氰菊酯，比天然除蟲菊酯光穩(wěn)定性好、活性提高34倍）2、保健食品、保健食品“藥食同源”，一些植物具有食物和藥物兩種性質， 許多蔬果既是可口的食品，又是防病治病的良藥。藥食同源的植物中，許多具有顯著保健功效的天然活性物質，可供開發(fā)成功能保健食品。白藜蘆醇OHHOOH葡萄白藜蘆醇 抗氧化，預防心血管病變, 也是抗癌的潛力天然化合

30、物之一 大蒜蒜素 抗糖尿病、抗高血壓、抗菌、抗血栓、提高機體免疫力等藥理作用魔芋甘露聚糖 減肥、抗癌等茶葉提取物 抗腫瘤、抗氧化、防治心腦血管疾病、抑制致病微生物等作用3 3、化妝品、化妝品 鳳仙花染指甲，青黛描眉，動植物油脂護膚 目前，用于化妝品的植物約有500種，其作用：(1) 消炎、止癢：蘆薈、甘草、川芎（xiong）、紫草、當歸、龍膽、丹參、射干等含抗致病皮膚真菌和細菌的生物活性物質(2) 軟化保濕：蘆薈、黃柏、甘草、益母草、連翹、常春藤、絞股藍等富含多糖類、果膠、皂苷及類胡蘿卜素等成分(3) 收斂作用：蘆薈、金縷梅、老鸛草、牡丹、芍藥等主要含鞣質（單寧）及黃酮類化合物(4) 調理作用

31、：七葉樹、薏苡、蘆薈、鼠尾草、當歸、人參、絞股藍、接骨木等。含豐富的氨基酸及皂苷等成分(5) 防色素斑：當歸、桔梗、菟絲子、射干等。 植物提取物對酪氨酸酶活性有著較大的阻滯率(6) 抗曬作用：當歸、薏苡、紫草、母菊、鼠李等。 植物活性成分有紫外吸收。 (7) 防裂作用：米糠油、橄欖油、紅花油、椰子油、沙棘油、茶油等。(8) 防腐與抗氧：黃苓、黃柏、牛膝、白花蛇舌草、虎杖、大黃、決明、白芍、牡丹、徐長卿、連翹等。(9) 抑汗防臭：含有芳香油或消炎、收斂作用的植物多有殺菌、消毒和祛臭的功能。 4. 色素或染料色素或染料植物色素存在于皮、根莖、種子、果實、花卉 直接或間接作為染料 用于食品和纖維織品

32、少數(shù)民族的民間手工藝品扎染和蠟染與人工合成色素或染料比較著色力低、性能不穩(wěn)定、不耐貯存；應用安全，色感自然 ，有的還具有一定的生理活性。天然食用色素: 20世紀60年代至今，天然植物色素的研究與開發(fā)發(fā)展迅速，不僅在品種與產(chǎn)量上有了突破性進展，而且在提取工藝、提取分離技術、性質研究、食品加工及色素標準與管理方面都取得了很大的進展。如辣椒紅色素、蘿卜紅色素、玉米黃色素、紅花黃色素、茶葉黃色素、可可色素和葉綠素等國內已有廠家生產(chǎn)。日化產(chǎn)品的著色日化產(chǎn)品的著色:牙膏添加劑、藥片外衣和化妝品等。染料染料: :國際上被禁用的化學染料已從幾十種增加到上百種。 如：2003年1月6日歐盟通過指令，禁止在紡織、

33、皮革制品中使用偶氮化合物藍色染料。 開發(fā)新的、環(huán)保型的天然植物染料是當前的首要方向。5. 香料香料 芳香植物中含有的揮發(fā)性和香味成分。 1997年：Flavor and Fragrance Materials一書統(tǒng)計，具有CAS號的香料有4284種，其中來自植物的品種（精油、萃取物、凈油、凈膏等）共696種。 天然香料高級香料、香精的重要半成品；醫(yī)藥、日用化工、輕工、冶金等工業(yè)的重要原料。 中國用于生產(chǎn)天然精油的植物有約150種，每年生產(chǎn)各種精油達23萬噸可用于提取精油的：花：玫瑰、茉莉、水仙、白蘭、紫羅蘭、薰衣草、橙花、桂花等葉、莖：橙葉、檸檬葉、桉葉、樟葉、香葉、香茅、薄荷、丁香羅勒、藿香

34、、松針等果皮或鮮全果：甜橙、柑橘、檸檬、香檸檬、野香橙等種子：小茴香、山蒼子、杏仁、桃仁、肉豆寇、黃柏果、丁香等樹皮：桂皮、肉桂等樹干：松明子、樟木、玫瑰木、柏木、檀香木根部：香根等根莖：黃姜、生姜、鳶尾等樹脂：松脂、蘇合、沒藥等。我國盛產(chǎn)脂松節(jié)油、桂皮油、茴香油、香柏油、山蒼子油、桉葉油、桂花浸膏和樹蘭浸膏等，6. 6. 其它其它 瓜豆中瓜膠多糖在石油工業(yè)中作壓裂劑； 松節(jié)油（-蒎烯和-蒎烯）用于合成樹脂及其它精細化學品； 植物多酚作為水處理劑、油田泥漿處理劑和堵水調剖劑、金屬表面保護涂料、脫硫劑和空氣清新劑等。第二節(jié)第二節(jié) 植物化學的發(fā)展、研究概況及趨勢植物化學的發(fā)展、研究概況及趨勢一、植

35、物化學的發(fā)展植物化學的發(fā)展 中國：很早以前，植物成分即被利用，如：周代（距今20003000年）和周代以前就有酒、醋和染料的利用。 水煎、升華方法制備樟腦； 水解、酶解方法制備青黛、沒食子酸、飴糖； 水浸、過濾、濃縮、結晶等步驟制備烏頭堿粗結晶等。 中國古代醫(yī)學典籍，特別是本草綱目，內容豐富，與日本、阿拉伯、印度、歐洲廣泛交流，歷史長遠。 歐洲：1769年，瑞典藥師、化學家KWScheele將酒石（酒石酸氫鉀）轉化為鈣鹽，再用硫酸水解制備成酒石酸，拉開了天然有機化學的序幕； 18041806年，法國藥師Derosne和德國藥師F. A. W. Serturner自鴉片分離出嗎啡，成為藥物化學的

36、開端。 20世紀50年代，從印度民間草藥蘿芙木中發(fā)現(xiàn)降血壓活性成分利血平以及從降血糖草藥長春花中發(fā)現(xiàn)抗癌成分長春花堿，興起國際科學界從民間草藥中研究發(fā)現(xiàn)生理活性成分的熱潮。 近年來，腫瘤、心腦血管疾病、艾滋病、老年性癡呆等對人類生存發(fā)展具有極大的威脅，而人類對其發(fā)病機制、治療手段等認識有限，成為藥物開發(fā)的主攻方向。如：紫杉醇、喜樹堿、番荔枝內酯、青蒿素、銀杏內酯(ginkgolides AC)和石杉堿甲等 植物化學研究引起藥學家、化學家和制藥企業(yè)的重視，每年發(fā)表的有關植物化學研究的論文成千上萬。 20世紀70年代后，質譜與核磁共振技術的推廣應用，特別是核磁共振二維技術的應用，能很快地確定化合物

37、的結構。而且，所需純化合物的量也大為減少，哪怕只有不到1mg的量也可鑒定出結構。 各種新的層析分離方法和材料先后應用于植物成分的分離研究，不僅可以分離含量極微的成分（如美登木中的美登素類化合物含量在千萬分之二以下/210-7），而且可以分離過去無法分離的許多水溶性的微量成分。 研究領域涉及植物、微生物、海洋生物、昆蟲及其他各種生物中的微量活性成分。海洋生物化學的研究使人們發(fā)現(xiàn)了許多新型的化學結構，其中不少有特殊的生物活性。從海洋生物中發(fā)現(xiàn)藥用活性先導化合物成為當今藥物研究的又一重要熱點。與植物化學研究相關的產(chǎn)品開發(fā)呈快速增長的勢頭：卡瓦胡椒、纈草用作抗焦慮藥物貫葉連翹用作抗抑郁藥物銀杏用作心血

38、管系統(tǒng)和老年性癡呆藥物葡萄籽作為抗氧劑用于防治組織損傷和降血脂紫錐花、白毛莨用于改善免疫功能鋸齒棕用于良性前列腺肥大大豆異黃酮以及白黎蘆醇等用于防治癌癥美國和歐洲熱點課題 植物提取的化學產(chǎn)品可廣泛用于食品及飲料、化妝品、醫(yī)藥及天然保健產(chǎn)品, 構成了巨大的消費市場。植物提取物平均每年增長約11% 提取物作為藥物的增長最為強勁, 大多數(shù)這類產(chǎn)品年需求增長率為8%。 二、我國植物化學的研究概況二、我國植物化學的研究概況 始于20世紀20年代麻黃、延胡索、防己、貝母和常山等中藥的研究。 分離和結構測定方面已接近國際水平。 不再是重點大學、大研究所的“專利”。 研究機構由幾所重點大學和研究所擴大到全國范

39、圍，涉及藥學、植物學、有機化學、生物、海洋等研究機構或教育機構 企業(yè)國有企業(yè)、合資企業(yè)、個體企業(yè)等除植物學研究工作者外，許多化學工作者、藥學工作者和許多商業(yè)機構也參與其中 50多年來，從天然藥物中研究、開發(fā)40余種新藥 200多種來自中草藥的有效成分，有的已全面鑒定后投入生產(chǎn)，制成各種制劑500余種；有的正在進行化學、藥理、臨床使用。 由單味藥提取的有效部位藥物有800余種，復方更多萜類： 抗瘧藥青蒿素的發(fā)現(xiàn)和其衍生物蒿甲醚的成功合成是標志性的成果，是中國第一個獲國際認可的藥物。 紫杉醇及其衍生物在國內發(fā)現(xiàn)可利用的植物原料，并發(fā)現(xiàn)了較多的新化合物，但活性比紫杉醇低。甾體類： C27甾體配糖體的

40、研究，已有重樓的偏諾皂苷元配糖體制成婦科藥物；薯蕷科的黃山藥和蒺藜科的蒺藜已研制成以呋甾配糖體為主要成分的心血管疾病藥。 蛻皮激素成功發(fā)現(xiàn)露水草中富含-蛻皮激素 中國是唯一生產(chǎn)蛻皮激素的國家生物堿類： 茛菪烷類唐古特山茛菪植物山茛菪堿、樟柳堿治療休克 吲哚類蘿芙木利血平降壓藥； 長春花長春花生物堿抗腫瘤藥物靛玉紅（治療慢性粒細胞白血?。?異喹啉類防己科、毛茛科黃連素（抗菌）、顱通定（鎮(zhèn)痛） 抗癌生物堿美登木素、喜樹堿、三尖杉酯堿 石杉堿甲 石杉老年癡呆 三、天然藥物研究開發(fā)的形勢三、天然藥物研究開發(fā)的形勢 與我國豐富的植物資源種類及藥用植物應用經(jīng)驗相結合方面缺乏深度和廣度。 生產(chǎn)工藝、質量監(jiān)控

41、水平比較落后，尤其是中醫(yī)獨特的哲學思想一般西方人難以理解，成為中藥產(chǎn)品走向世界嚴重障礙。 與植物學等相關學科的交叉滲透存在不足。我國植物化學研究存在的問題： 植物化學成分用途的發(fā)現(xiàn)方面與國際水平存在差距。加入WTO后，我國在新藥研制上的挑戰(zhàn)： 生產(chǎn)已經(jīng)過專利保護期的藥品 購買國外專利 走發(fā)達國家的創(chuàng)新藥之路，花巨資進行大規(guī)模的篩選 合成藥： 國內市場上97%的藥品是進口和仿制藥品。 天然藥物： 中藥材資源豐富12807種，其中植物藥11466種，蘊藏量達850萬噸。 中成藥研究與開發(fā)存在許多弊端： 藥材品種混亂(同材異名，同名異材)、過渡開采、資源枯竭、小規(guī)模分散經(jīng)營、缺乏規(guī)范、提取方法落后、

42、有效成分浪費嚴重、制劑單一、包裝落后、質量控制針對性不強、手段落后、標準偏低和缺乏異物污染控制等。 我國在國際中成藥市場中所占的份額僅為3%4% 1996年，“中藥現(xiàn)代化行動”，成為我國新藥研制的新熱點。四、植物化學研究的發(fā)展趨勢四、植物化學研究的發(fā)展趨勢 目前，我國天然藥物研究的一些新熱點和特點是：適應癥腫瘤、心腦血管、艾滋病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、老性癡呆癥等疑難疾病。 在抗真菌、抗病毒、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管疾病、癌癥等天然藥物方面取得了一定的進展。 具有自主知識產(chǎn)權天然藥物創(chuàng)新研制等方面，仍有很多不足。天然藥物研究應有所側重：（一）植物化學與生物活性研究密切結合 植物的溶劑劃分各種溶劑提取物（活性初

43、篩）活性部位（三技術聯(lián)用：液質聯(lián)用、液核磁聯(lián)用、微量快速活性篩選）活性跟蹤分離結構確證、計算機檢索、活性確證先導化合物修飾、合成、藥理目標化合物。 開發(fā)新的篩選模型，提高活性篩選準確率。 生物活性篩選模型整體動物器官組織實驗與人比較接近，費時費力費錢，現(xiàn)象復雜，動物個體差異，病理模型難于建立簡便易行、靈敏，可用于微量樣品的體外，且可定量；體外測試結果與藥物在體內的實際作用不一定平行。核酸受體酶細胞抗腫瘤活性篩選： 細胞毒：KB、P388 作用機制生物活性篩選法（酶、受體、DNA、RNA）： 蛋白激酶C（PKC） DNA聚合酶 拓撲異構酶 B淋巴細胞 T淋巴細胞作用于細胞周期或細胞凋亡過程腫瘤血

44、管生成抑制劑多藥耐藥腫瘤細胞 （二）加強植物活性成分結構改造和構效關系研究 先導化合物分子結構的優(yōu)化 合成高效低毒的新藥 （三）加強我國特有植物的化學研究 從中篩選一些有應用背景的藥用植物進行活性追蹤，分離植物化學成分。 青蒿素、丹參素等多是先有應用背景然后研究發(fā)現(xiàn)的。植物外流： 我國特有植物如馬尾樹、伯樂樹已經(jīng)外流，并在植物化學研究中發(fā)現(xiàn)有重要活性成分。 特有植物喜樹很早到了國外，從中發(fā)現(xiàn)抗癌成分喜樹堿，并開發(fā)成功兩種抗癌藥。（四）重視生物合成與生物轉化 生物催化體系（細胞、酶）既可在生物體內合成，也可在生物體外合成。選擇性高（化學、區(qū)域、立體）、反應溫和1、生物組合化學庫：利用不同催化功能

45、的酶對天然活性成分進行生物轉化，以尋找活性高、毒性低的活性成分。例：化合物-K是人參皂苷-Rb1等人參二醇型皂苷在大鼠腸道內被細菌代謝的最終產(chǎn)物，具有良好的抑制和殺傷腫瘤細胞的作用，在韓國作為抗腫瘤藥物于2001年進入二期臨床試驗。雖然，人參皂苷-Rb1也有抗腫瘤作用，但真正起作用的為化合物-KR2OR1OOH20-Glc-Glc2-Glc-Glc6人參皂苷-Rb1: R1=R2=原人參二醇: R1= R2= H化合物-K: R1= H, R2= Glc 2、彌補化學反應的不足，合成制備復雜化合物（包括光學純）NNOOH3CH2COHO10-羥基喜樹堿HONNOOH3CH2COHO喜樹堿曲霉3、將有生源關系或結構類似的無效成分轉變?yōu)榛钚猿煞郑ㄎ澹┘訌娝幱弥参镔Y源的再生研究 國內植物化學的研究對象多為野生資源，隨著天然藥物的研制成功和投入生產(chǎn)，資源的再生問題日益突出。 藥用植物資源尤其是野生藥用植物資源的引種馴化是天然藥物發(fā)展的必然要求。 種質資源調查、地理分布及生態(tài)學研究、有效成分分析及質量評價、生物學特性研究等內容。 作為人工種植的基礎。紅蝶石斛Anti-platelet aggregation activity on SD rat platelet gigantol ggregat