高等天然藥物化學(xué)課件

2010-高等天然藥物-第1次課高等天然藥物化學(xué)

2010-高等天然藥物-第1次課教學(xué)要求了解天然藥物化學(xué)研究概況及最新動(dòng)態(tài)；了解天然藥物研究開(kāi)發(fā)和中藥現(xiàn)代化研究熱點(diǎn)（如抗癌、抗瘧等活性成分研究）。掌握天然藥物化學(xué)的主要研究方法及其最新進(jìn)展（提取、分離、結(jié)構(gòu)鑒定、結(jié)構(gòu)修飾，化學(xué)合成，生物合成等）；2010-高等天然藥物-第1次課第一講天然藥物化學(xué)概論一、文獻(xiàn)檢索1、美國(guó)化學(xué)文摘(CA)

或scifinder或pubmed→（期刊論文、會(huì)議論文、學(xué)位論文或?qū)＠┱?、Elsevier,ACS,中國(guó)學(xué)術(shù)期刊、維普、萬(wàn)方、專利數(shù)據(jù)庫(kù)等→全文3、天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(kù)NAPRAERTSM（NaturalProductsALERT）（按生物活性順序歸類）4、HerbMed（免費(fèi)搜索引擎）5、DictionaryofNaturalProducts2010-高等天然藥物-第1次課3、相關(guān)參考書（紙質(zhì)版或電子版）：《天然藥物化學(xué)》(第5版)，吳立軍主編，人民衛(wèi)生出版社，2008《中藥化學(xué)》，匡海學(xué)，中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2003《天然藥物化學(xué)研究》，方起程主編，中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2006《中藥化學(xué)成分結(jié)構(gòu)解析》，馮衛(wèi)生等主編，科學(xué)出版社，2008《天然有機(jī)化合物提取分離與結(jié)構(gòu)鑒定》，汪茂田等編著，化學(xué)工業(yè)出版社，20042010-高等天然藥物-第1次課《制備液相色譜技術(shù)－在天然產(chǎn)物分離中的應(yīng)用》，K.霍斯泰特曼等編，科學(xué)出版社，2000《中藥成分的代謝分析》，楊秀偉等主編，中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2002《天然藥物的生物轉(zhuǎn)化》，盧艷花主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2006《藥物篩選--方法與實(shí)踐》，司書毅等主編，化學(xué)工業(yè)出版社，20072010-高等天然藥物-第1次課中藥化學(xué)成分提取分離與制備，宋小妹，唐志書主編，人民衛(wèi)生出版社，2004《黃酮類化合物結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)》，K.R.馬卡姆主編，科學(xué)出版社，1990Naturalproductsfromplants,LelandJ.Csekeetal.(2nded),CRCPress,2006MedicinalChemistryofBioactiveNaturalProducts,XIAO-TIANLIANG,WEI-SHUOFANG,JohnWiley&Sons,Inc.,20062010-高等天然藥物-第1次課4、中文期刊:《中國(guó)天然藥物》，中國(guó)藥科大學(xué)和中國(guó)藥學(xué)會(huì)主辦《藥學(xué)學(xué)報(bào)》，中國(guó)藥學(xué)會(huì)主辦《中國(guó)中藥雜志》，中國(guó)藥學(xué)會(huì)主辦《中國(guó)藥學(xué)雜志》，中國(guó)藥學(xué)會(huì)主辦《中草藥》，中草藥信息中心站天津藥物研究院主辦《天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)》，中國(guó)科學(xué)院成都分院主辦《JournalofAsianNaturalProductResearch》，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所主辦2010-高等天然藥物-第1次課5、外文期刊：《Phytochemistry》歐洲植物化學(xué)會(huì)與北美植物化學(xué)會(huì)《JournalofNaturalProduct》美國(guó)化學(xué)會(huì)和美國(guó)藥理學(xué)會(huì)聯(lián)合出版《NaturalProductsReports》英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)評(píng)述類期刊，雙月刊《NaturalProductLetter》GordonandBreach

出版《PlantaMedica》德國(guó)藥用植物研究學(xué)會(huì)出版《JournalofEthnopharmacology》Elsevier公司《Chemical&PharmaceuticalBulletin》日本化學(xué)會(huì)《ChemistryofNaturalCompounds》俄國(guó)期刊，被KluwerAcademic/Plenum收錄2010-高等天然藥物-第1次課6、相關(guān)網(wǎng)站資源：PhytochemicalandEthnobotanicalDatabases

北美植化學(xué)會(huì)/SocietyforMedicinalPlantResearch（支持期刊“NaturalProductsandMedicinalPlantResearch””PlantaMedica”）http:///HerbworldInternationalHerbAssociationAmericanAssociationofOrientalMedicineAmericanHerbalistsGuild2010-高等天然藥物-第1次課二、天然藥物化學(xué)概述1、天然藥物化學(xué)的含義、研究?jī)?nèi)容、作用2、天然化合物成分類型3、藥用天然化合物介紹2010-高等天然藥物-第1次課1、天然藥物化學(xué)的含義、研究?jī)?nèi)容、作用1）含義：運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門學(xué)科。是生命科學(xué)的重要組成部分，是研究生物有機(jī)體代謝產(chǎn)物及其變化規(guī)律的科學(xué)，是在分子水平上認(rèn)識(shí)自然、揭示自然奧秘的重要學(xué)科之一。問(wèn)題：天然產(chǎn)物化學(xué)、天然藥物（中藥、草藥、民族藥）化學(xué)、中草藥成分化學(xué)、中藥化學(xué)、植物化學(xué)之間的相互關(guān)系？2010-高等天然藥物-第1次課2）研究?jī)?nèi)容：生物體中化學(xué)成分的提取分離、理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)鑒定、生源途徑、結(jié)構(gòu)修飾、構(gòu)效關(guān)系、化學(xué)合成等。2010-高等天然藥物-第1次課3）作用創(chuàng)制新藥，擴(kuò)大藥源；（資源可持續(xù)利用、先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)）建立和完善中藥材及其制劑的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)；促進(jìn)藥物劑型改進(jìn)、提高臨床療效；提供中藥炮制的現(xiàn)代科學(xué)依據(jù)（如黃芩）；探索中藥/天然藥物防治疾病的原理（藥效物質(zhì)基礎(chǔ)）；2010-高等天然藥物-第1次課2、天然化合物類型生物堿類（alkaloids）苷（甙）類（glycosides）苯丙素類（phenylpropanoids）：香豆素（coumarin）、木脂素（ligans）醌類（quinones）：苯醌（benzo-）、萘醌（naphtho-）、菲醌（phenanthra-）、蒽醌（anthra-）黃酮類（flavonoids）萜類（terpenoids）和揮發(fā)油（volatileoils）皂苷類（saponins）：三萜皂苷（triterpenoidsaponins）、甾體皂苷（steroidalsaponins）強(qiáng)心苷類（cardiacglycosides）2010-高等天然藥物-第1次課其他類：大環(huán)內(nèi)酯類（macrolides）聚醚類（polyether）環(huán)肽類（cyclopeptide）鞘脂類（sphingolipid）結(jié)構(gòu)特征可參考“天然藥物化學(xué)”教材和“天然藥物化學(xué)研究”。2010-高等天然藥物-第1次課3、藥用（活性）天然化合物介紹生物堿類：?jiǎn)岱萴orphine阿托品atropine秋水仙堿colchicine鹽酸奎寧Quinine

hydrochloride長(zhǎng)春花堿Vinblastine、長(zhǎng)春新堿Vincristine石杉?jí)A甲huperzineA番木鱉堿（士的寧）strychnine利血平reserpine喜樹(shù)堿camptothecin等。2010-高等天然藥物-第1次課3、藥用（活性）天然化合物介紹萜類：青蒿素Artemisinin紫杉醇Paclitaxel(Taxol）雷公藤甲素triptolide穿心蓮內(nèi)酯andrographolide薯蕷皂苷元diosgenin甘草次酸glycyrrheticacid黃芪甲苷astragalosideI等。2010-高等天然藥物-第1次課3、藥用（活性）天然化合物介紹黃酮類：黃芩苷baicalin葛根素puerarin蘆丁rutin木犀草素luteolin水飛薊素silymarin大豆素daidzein等。2010-高等天然藥物-第1次課3、藥用（活性）天然化合物介紹其它類：鬼臼毒素Podophyllotoxin

白藜蘆醇resveratrol

金絲桃素hypericin

輔酶Q10等。2010-高等天然藥物-第1次課思考題：1、今后十年我國(guó)生物制藥技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)是：生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及其制備技術(shù)、高通量篩選技術(shù)、天然藥物原料制備。(摘自瞭望新聞周刊2005年12月12日第50期p18-19)。你對(duì)此觀點(diǎn)的看法如何?2010-高等天然藥物-第1次課2、蔓荊子黃素的結(jié)構(gòu)式如下圖，它可以方便地轉(zhuǎn)化為化合物A和B。請(qǐng)思考轉(zhuǎn)化的方法?并檢索化合物A和B是否為新化合物?2010-高等天然藥物-第1次課第二講

天然藥物研究與開(kāi)發(fā)一、天然藥物的研究開(kāi)發(fā)程序二、天然藥物中生物活性成分的研究方法三、我國(guó)中藥、天然藥物化學(xué)研究存在的主要問(wèn)題。2010-高等天然藥物-第1次課一、天然藥物的研究開(kāi)發(fā)程序（一）從天然藥物或中藥中開(kāi)發(fā)新藥的五種形式：經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)資料或民間用藥的調(diào)研或通過(guò)現(xiàn)代藥理學(xué)的篩選研究，發(fā)現(xiàn)某種動(dòng)物、植物、礦物或微生物具有藥用價(jià)值，然后將其開(kāi)發(fā)成新藥。已知某種成分或某類成分具有藥用價(jià)值或已成為新藥，根據(jù)動(dòng)植物的親緣關(guān)系，尋找含有這種或這類成分的動(dòng)植物，進(jìn)而將其開(kāi)發(fā)成新藥。2010-高等天然藥物-第1次課3.在不明確有效成分的基礎(chǔ)上，將臨床療效明確的經(jīng)典方、經(jīng)驗(yàn)方或經(jīng)藥效學(xué)研究具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的復(fù)方中藥開(kāi)發(fā)成新藥，或?qū)F(xiàn)有新藥改變劑型。4.在基本上搞清了有效成分和有效部位的基礎(chǔ)上，將有效部位開(kāi)發(fā)成新藥。2010-高等天然藥物-第1次課5.通過(guò)天然藥物或中藥中的有效成分或生物活性成分的研究，從中發(fā)現(xiàn)有藥用價(jià)值的活性單體或潛在藥用價(jià)值的活性單體即先導(dǎo)化合物。什么叫先導(dǎo)化合物呢?

有一定的生物活性，但因其活性不夠顯著或毒副作用較大，無(wú)法將其開(kāi)發(fā)成新藥的具有潛在藥用價(jià)值的化合物。2010-高等天然藥物-第1次課（二）天然物藥品（一類新藥）的開(kāi)發(fā)研究過(guò)程：臨床前→臨床→試生產(chǎn)活性跟蹤指導(dǎo)下的活性成分(結(jié)構(gòu)新穎和作用機(jī)制新穎)的提取分離與結(jié)構(gòu)鑒定將是天然產(chǎn)物化學(xué)研究的主要形式。選定研究對(duì)象→收集資料→篩選活性→有活性者跟蹤分離得單體或活性部位→確認(rèn)結(jié)構(gòu)→動(dòng)物試驗(yàn)（藥效、毒性、藥代）→申報(bào)臨床研究→臨床研究（1、2期）→申請(qǐng)新藥證書及生產(chǎn)批文號(hào)→試生產(chǎn)（3期）→正式生產(chǎn)。（原料供應(yīng)保障研究、制劑工業(yè)化研究。需10~15年時(shí)間、1.5~2.5億美元）2010-高等天然藥物-第1次課二、天然藥物中生物活性成分的研究方法（一）天然藥物及中藥中原生生物活性成分的研究:通過(guò)調(diào)研或廣泛篩選需要開(kāi)發(fā)的天然藥物。根據(jù)原料藥中化學(xué)成分的性質(zhì)將其粗分成幾個(gè)部分，通過(guò)活性測(cè)試確定有效部位。在活性測(cè)試指導(dǎo)下，采用各種色譜方法和其它方法對(duì)活性部位進(jìn)行跟蹤分離，最終得到活性成分。2010-高等天然藥物-第1次課根據(jù)理化性質(zhì)和波譜數(shù)據(jù)確定單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行活性評(píng)價(jià)。對(duì)有開(kāi)發(fā)價(jià)值的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾和構(gòu)效關(guān)系的研究，進(jìn)而將其按國(guó)際慣例開(kāi)發(fā)成創(chuàng)新藥物。從天然藥物或中藥中開(kāi)發(fā)創(chuàng)新藥物的關(guān)鍵是能否從天然藥物或中藥中分離得到有藥用價(jià)值或潛在藥用價(jià)值的活性化合物；中藥是創(chuàng)新藥物及其先導(dǎo)化合物的重要來(lái)源。2010-高等天然藥物-第1次課（二）天然藥物及中藥中前體活性成分的研究有些中藥中的化學(xué)成分本身并無(wú)生物活性，但經(jīng)體內(nèi)代謝后所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物具有很強(qiáng)的生物活性（前體藥物prodrug）；例如：秦皮素→3,4-二羥基苯丙酸（抗菌）（體內(nèi)代謝）2010-高等天然藥物-第1次課體內(nèi)代謝法：即將天然藥物或其成分給動(dòng)物食用后，分別收集動(dòng)物的糞便、尿、膽汁，然后采用各種提取分離方法分離它們中的代謝產(chǎn)物，并采用譜學(xué)和與標(biāo)準(zhǔn)品對(duì)照的方法確定它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在化學(xué)結(jié)構(gòu)已知的情況下進(jìn)行生物活性評(píng)價(jià)，對(duì)有開(kāi)發(fā)價(jià)值的化合物再進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。2010-高等天然藥物-第1次課（三）血清藥化學(xué)和血清藥理學(xué)

除了治療消化道系統(tǒng)或某些特殊的成分，通常天然藥物中成分只有吸收入血后才能發(fā)揮藥效。

目前進(jìn)展就較慢，原因如下：

不同化學(xué)成分在天然藥物中含量相差巨大（百分之幾至百萬(wàn)分之幾）；不同化學(xué)成分與血漿蛋白結(jié)合率不同；同一成分在不同時(shí)間在血中含量不同（吸收入血成分很快被代謝、分布、排泄）；天然藥物成分在動(dòng)物體內(nèi)難以積累到足量樣品；結(jié)構(gòu)測(cè)定方法有限，多數(shù)只能依靠LC-MS。2010-高等天然藥物-第1次課（四）天然藥物的化學(xué)修飾或結(jié)構(gòu)改造

從天然藥物或中藥中篩選追蹤得到活性化合物只是一類創(chuàng)新藥物研究的前期階段。不少天然活性化合物因?yàn)榇嬖谀承┤毕荻y以直接開(kāi)發(fā)利用：藥效不理想；存在一定的毒副作用；含量太低，難以從天然原料中取材；因結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，合成也十分困難；水溶性差、生物利用度差等等

以它們?yōu)橄葘?dǎo)化合物，在經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)修飾或結(jié)構(gòu)改造后，對(duì)得到的衍生物進(jìn)行定量構(gòu)－效關(guān)系比較研究，可能發(fā)現(xiàn)比較理想的活性化合物，并開(kāi)發(fā)成新藥。2010-高等天然藥物-第1次課例青蒿素的構(gòu)效關(guān)系研究

2010-高等天然藥物-第1次課4.數(shù)據(jù)庫(kù)檢索5.活性化合物的分離和結(jié)構(gòu)鑒定3.聯(lián)用光譜MSUV2.生物活性測(cè)試1.HPLC–分離HPLC天然藥物（五）從中藥或天然藥物中跟蹤分離活性化合物2010-高等天然藥物-第1次課PlantaMed.67,411-16(2001)ActivityProfilingforCOX-2Activity0102030405060IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXICOX-2InhibitioninMonoMac6cells[%]Injected:200μgForbioassay:50μg2010-高等天然藥物-第1次課LC-DAD-MS

TryptanthrinIndirubin2010-高等天然藥物-第1次課RadicalScavengersfromBeauveriaamorphaRCEF0083PlantaMed.68,64-5(2002)MeOHExtractofSupernatantColumnChromatographyHPLCGelChromatographyCompounds1+2RPlow-pressureLCKieselgel60F254;CHCl3-MeOH-H2O(65:35:5)1Extrakt222010-高等天然藥物-第1次課StructureElucidationofRadicalScavengers1H-1H2010-高等天然藥物-第1次課鶴草芽中驅(qū)絳有效成分agrimonophol的追蹤分離：仙鶴草根芽是薔薇科植物龍牙草根莖的芽。民間用其干粉內(nèi)服驅(qū)絳蟲(chóng)，療效顯著。但謂水煎液無(wú)效、醇浸后蒸去醇去渣(沉淀)服用也無(wú)效，連渣服用有效。研究者選用體外滅囊蟲(chóng)試驗(yàn)，按下列程序進(jìn)行活性追蹤。2010-高等天然藥物-第1次課

結(jié)果，石油醚提取物示有明顯體外滅囊活性。TLC檢查示含有十幾種酚性成分。將石油醚提取物隨用不同堿液作pH梯度萃取，由NaHCO3萃取部分分到有效單體鶴草酚，最后經(jīng)一系列化學(xué)降解及光譜測(cè)試，確定結(jié)構(gòu)如圖所示，并經(jīng)化學(xué)全合成得到確認(rèn)。

鶴草酚（Agrimonophol）2010-高等天然藥物-第1次課紫杉醇的發(fā)現(xiàn)：

1971年：提取分離，結(jié)構(gòu)確定，活性確認(rèn)1975-76年：在多種瘤株上實(shí)驗(yàn)有效；1977年：臨床前研究；1979年：作用機(jī)理探明；1982年：Ⅰ期臨床實(shí)驗(yàn)；1985-86年：Ⅱ期臨床實(shí)驗(yàn)(卵巢癌)；1986年：紫杉醇側(cè)鏈的全合成；1988年：紫杉醇半合成；1990-93年：側(cè)鏈合成方法的改進(jìn)；1992年：FDA批準(zhǔn)；1994年：首次全合成。

2010-高等天然藥物-第1次課2010-高等天然藥物-第1次課喜樹(shù)堿的發(fā)現(xiàn)：2010-高等天然藥物-第1次課茜草根中抗腫瘤活性成分的追蹤分離：茜草根的抗腫瘤活性系采用S-180荷瘤小鼠進(jìn)行體內(nèi)抑瘤試驗(yàn)篩選過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。通過(guò)活性成分的追蹤分離；最后得到了具有抗腫瘤活性的RA-5及RA-7等環(huán)肽類活性物質(zhì)。2010-高等天然藥物-第1次課2010-高等天然藥物-第1次課

分離過(guò)程中，活性測(cè)試系在接種了p-388白血病瘤細(xì)胞的CDFl系小鼠身上進(jìn)行。每個(gè)小鼠接種的瘤細(xì)胞數(shù)為1

106。抑瘤活性以給藥組動(dòng)物平均存活天數(shù)（T）相對(duì)于對(duì)照組動(dòng)物平均存活天數(shù)（C）的百分率，即延命效果（T/C）表示。T/C>125％時(shí)始認(rèn)為有活性。各個(gè)分離部分或餾分的活性篩選均按等劑量原則進(jìn)行。甲醇、苯、乙酸乙酯及水提取物均按200mg/kg小鼠劑量進(jìn)行投藥，但從苯提取物出發(fā)分離得到的各個(gè)組分，以苯提取物數(shù)量為100時(shí)各個(gè)餾分的收率為Y，按200(Y/100)mg/kg小鼠劑量投藥。故實(shí)際上各個(gè)組分（子體）的投藥劑量與苯提取物（母體）投藥量相當(dāng)，測(cè)得的活性強(qiáng)弱有定量比較意義。投藥方法均為腹腔注射，每日1次，從植入腫瘤細(xì)胞后次日起連續(xù)進(jìn)行5天。說(shuō)明：2010-高等天然藥物-第1次課（六）天然藥物中生物活性成分研究需要注意的幾個(gè)問(wèn)題:創(chuàng)新藥物的開(kāi)發(fā)是一個(gè)高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)、知識(shí)密集型的系統(tǒng)工程,涉及化學(xué)、藥理、制劑、臨床醫(yī)學(xué)、毒理等多學(xué)科領(lǐng)域。（1個(gè)創(chuàng)新藥物需10～12年，耗資2～3億美元；但年銷售額可達(dá)百億美元）創(chuàng)新藥物與活性化合物是兩碼事（體內(nèi)藥效、毒性、臨床療效、制劑、吸收、分布、代謝、排泄、原料、成本、市場(chǎng)）。要注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)（活性部位或活性單體）。2010-高等天然藥物-第1次課

選擇適當(dāng)?shù)幕钚詼y(cè)試方法天然活性化合物的追蹤分離能否取得成功，關(guān)鍵在于有無(wú)好的生物活性測(cè)試體系。試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢杂姓w動(dòng)物、器官、組織、細(xì)胞、酶或受體以及體內(nèi)生物活性物質(zhì)等。近來(lái)并已開(kāi)始注意在基因調(diào)控水平上建立起新的篩選體系。2010-高等天然藥物-第1次課（1）動(dòng)物模型優(yōu)點(diǎn)：采用整體動(dòng)物進(jìn)行的試驗(yàn)與人比較相近。缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，現(xiàn)象復(fù)雜，而且動(dòng)物個(gè)體差異以及病理模型難于建立。

用動(dòng)物模型作為指導(dǎo)分離過(guò)程的活性篩選方法不太適宜。2010-高等天然藥物-第1次課

（2）體外模型優(yōu)點(diǎn)：靈敏、簡(jiǎn)便、可用于微量樣品的測(cè)試。利用對(duì)酶、受體或體內(nèi)生物活性物質(zhì)的抑制或促進(jìn)作用，以及利用基因調(diào)控影響進(jìn)行的活性測(cè)試方法簡(jiǎn)便易行、可定量。缺點(diǎn)：有時(shí)體外活性測(cè)試方法所得結(jié)果與藥物實(shí)際在體內(nèi)的作用并不平行。

體外活性測(cè)試方法在實(shí)際工作中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。2010-高等天然藥物-第1次課3.確保供試材料具有活性

這是追蹤分離活性化合物的前提。為了確保活性成分的分離工作在可靠的基礎(chǔ)上進(jìn)行，對(duì)供試天然藥物或中藥有時(shí)須采用多項(xiàng)指標(biāo)、體內(nèi)外結(jié)合進(jìn)行測(cè)試加以確認(rèn)。2010-高等天然藥物-第1次課美國(guó)國(guó)立癌癥研究中心篩選抗腫瘤活性粗提取物的方法:優(yōu)點(diǎn)：①活性低或含最少的化合物不至于丟失；②增加了檢出新化合物的機(jī)會(huì)；③可能分離得到具有不同作用機(jī)制的化合物。2010-高等天然藥物-第1次課4、在眾多生物活性中力求找出最本質(zhì)的作用

天然藥物或中藥