天然產物開發(fā)與研究(緒論)課件

天然產物開發(fā)與研究主講教師：張睿欽課程的性質與教學目的在已較為系統(tǒng)地掌握了生物學、有機化學基礎理論的基礎上，掌握一些常用的分離、純化原理、方法與檢測手段，并能夠對實驗結果加以分析，得出合理的結論。本課程是在有機化學、植物學、生物化學及天然藥物化學等課程學習的基礎上，進一步對其進行基本原理及方法等方面的培養(yǎng)，使學生了解并掌握天然產物常用的提取、分離及理化鑒定的原理與方法，為今后更深入的學習與工作奠定基礎。目錄天然產物化學實驗技術原理1天然產物成分研究各論2天然產物化學實驗操作與實驗安全防護常規(guī)提取與分離純化技術簡介現(xiàn)代提取技術現(xiàn)代分離分析技術有效成分的分離純化與鑒定天然活性成分的定量分析綜合實驗設計型實驗緒論主要研究內容1天然產物的生物合成2天然產物研究的發(fā)展史3天然產物開發(fā)利用概況4常用的提取分離技術51.研究內容概述天然產物

廣義地講，自然界的所有物質都稱為天然產物。在化學學科內，天然產物專指由動物、植物及海洋生物和微生物體內分離出來的生物二次代謝產物及生物體內源性生理活性化合物。是由各種化學成分所組成的復雜體系。有效成分（activecompound）在藥理學和生理學角度來看是指具有生物活性的物質，這種物質在化學上能用分子式或結構式來表示，并且有一定的物理常數(shù)。在食品領域中，有效成分的范疇可擴展到除生物活性成分、功效成分之外，如：營養(yǎng)成分、天然食品添加劑成分等。2.天然產物的生物合成一次代謝與二次代謝

一次代謝：植物、昆蟲或微生物體內的生物細胞通過光合作用、碳水化合物代謝和檸檬酸代謝，生成生物體生存繁殖所必須的化合物，如糖類、氨基酸、脂肪酸、核酸及其聚合衍生物（如多糖類、蛋白質、酯類、DNA、RNA）等的代謝過程，這些化合物稱為一次代謝產物。

二次代謝：從某些一次代謝產物作為起始原料，通過一系列特殊生物化學反應生成表面上看來似乎對生物本身無用的化合物，如萜類、甾體、生物堿、多酚類等，這些二次代謝產物就是人們熟知的天然產物。天然產物有效成分金雞納奎寧天然產物有效成分研究的目的（1）從天然產物中尋找新藥先導物，進而開發(fā)成藥物，是創(chuàng)新藥物研制的突破口。（2）開發(fā)保健食品，保健食品中應含有保健功能作用的一種或多種功效成分，功效成分的來源一般而言都是來自天然產物。3.天然產物研究的發(fā)展史在19世紀以前，制藥的手段比較原始。據(jù)國外文獻記載，從天然藥物中分離其中所含的有機化學成分，始于1769年瑞典化學家舍勒從酒石分離出酒石酸、苯甲酸（1775）、乳酸（1785）、沒食子酸（1786）等有機酸類物質。天然產物研究的發(fā)展史但古代中國早在這之前就有了明確的記載。明代李延的《醫(yī)學入門》（1575）中記載了用發(fā)酵法從五倍子中得到沒食子酸的過程。書中謂“五倍子粗粉，并礬、曲和勻，如作酒曲樣，入瓷器遮不見風，侯生白取出?！薄侗静菥V目》（1596）卷39中則有“看藥上長起長霜，則藥已成矣”的記載。這里的“生白”、“長霜”均為沒食子酸生成之意，是世界上最早制得的有機酸，比舍勒的發(fā)明早了二百年。天然產物研究的發(fā)展史樟腦的記載在中國最早見于1711年洪遵著的《集驗方》一書，后由馬可波羅傳至西方?！侗静菥V目》卷34下詳盡記載了用升華法等制備、純化樟腦的過程。歐洲直至18世紀下半葉才提出了樟腦的純品。醫(yī)藥化學源于中國.天然產物研究的發(fā)展史從藥用動植物中提取活性成分則始于19世紀。第一個被提取的成分是嗎啡堿（一種異喹啉生物），于1805年由法國化學家F·澤爾蒂納自鴉片中提取。嗎啡罌粟天然產物研究的發(fā)展史結構改造天然產物研究的發(fā)展史此后的數(shù)十年間發(fā)掘了大量民間藥中的活性成分，如土根堿、奎寧（1820）、辛可寧、番木鱉堿、咖啡因、阿托品毛地黃強心苷、毒毛旋花苷、蟾蜍等，以生物堿居多，都具有顯著的生理活性，可以代表其原生藥，多數(shù)至今仍用作藥物。但當時只能利用分餾和重結晶來純化單體成分。天然產物研究的發(fā)展史20世紀50年代先后自印度蘿芙木中獲得降壓活性成分利血平，以及從降血糖藥長春花中獲得抗癌活性成分春花堿，成為兩個很有價值的藥物，引起了各方的重視。1960年左右開始了對海洋天然產物的研究。如：從被囊類動物中分離得到的具有細胞毒活性的吲哚生物堿；從一些海綿中分離的具有抗白血病的雙吲哚物質。天然產物研究的發(fā)展史兩個轉折點：其一是1930年前后，由于微量元素分析法的導入，試料量降至毫克水平，推進了天然成分的分析工作。其二是1960年代前后，各種層析方法的興起，使微量天然新成分的分離純化簡便易行。同時紅外光譜、核磁共振、質譜等新技術問世，結構研究工作趨向微量，快速和準確。新技術的興起使研究天然產物化學成分的周期大大縮短。天然產物研究的發(fā)展史20世紀80年代以來，由于分子生物技術的迅猛發(fā)展，為有效成分的提取和功能研究提供了新方法。如細胞培養(yǎng)、轉基因器官培養(yǎng)和反義技術等。4.天然產物開發(fā)利用概況天然藥物在全球80%人口中占主導作用。發(fā)達國家（占人口20%）50%藥品來源于天然藥物。美國上市藥品25%來自于天然產物或者天然產物衍生物。50年來國際上自天然產物研制而成的藥物，即由天然活性成分直接或衍生而來，大約50種以上，如50年代利血平、90年代紫杉醇及喜樹堿的衍生物10-羥基喜樹堿和拓博替康等。中國天然產物研究優(yōu)勢中醫(yī)藥的優(yōu)勢：5000年臨床，中醫(yī)優(yōu)勢和特點資源優(yōu)勢：相當豐富，世界前茅，植物、動物15000種，90%為植物。生物多樣性：寒、熱、濕三帶地理氣候多變導致生物多樣性有毒天然資源中國特有種、屬民間基礎大自然是一個天然藥庫來自植物的,如阿片、人參、大黃等;大自然是一個天然藥庫來自動物的,如牛黃、鹿茸、蟾酥、海馬等;大自然是一個天然藥庫來自人類的,如紫河車等;（補氣，養(yǎng)血，益精）大自然是一個天然藥庫來自礦物的,如石膏、朱砂、雄黃等。雄黃三硫化二砷：敗毒抗癌、祛痰鎮(zhèn)驚、殺蟲療瘡、消炎退腫。解肌清熱，除煩止渴清熱瀉火、消腫止痛丹藥：用于心神不寧心悸失眠鎮(zhèn)驚安