植物化学ppt课件第一章.ppt

植 物 化 学(phytochemistry),教材（指定参考书）：,植物化学成分陈业高主编，化学工业出版社,计划课时：3学时/周，12周,教学方式：研究型,课程讲授：核心的、最具迁移价值的知识点，深讲；把握学科的思维方式和研究方法；双向交流的过程。,课程作业：多做多练(强化科学训练）；综合开放的题目；自我提出问题，自我设计综合性、开放性、设计性的题目。,六要素：,课程论文：围绕课程知识点广泛阅读，自学研读。,课程教材：开放性体系，吸取现行教材的精华，补充教学。,课程考试：学习过程评价与教学目标评价相结合。,课程教师：教学科研结合型,考核方式：,课程论文与课程考试结合,撰写课程论文一篇（自定题目）,学习方式：,课堂听课、团队合作,教学目的：知识、能力、素质综合发展,素质将获取的知识、能力内化于身心，升华为品质与素养,知识掌握植物化学基本理论,能力运用植物化学基本理论发现、提出、解决植物化学问题的能力；获取知识、发展与创新知识的能力,学而不思则罔，思而不学则殆（论语） 学而问，问而思，思而行，行而果（四库全书中庸）,参考书：,植物成分分析，科学出版社，谭仁祥主编,天然药物化学，人民卫生出版社，吴立军主编,植物化学，科学出版社，高锦明主编,植物化学分类学，上海科学技术出版社，周荣汉主编,2007级意见和建议： 重点：植物化学成分提取、分离、纯化、结构鉴定 多讲实例，少讲植物属性 增加实验操作，提供动手机会 介绍国际、国内的研究进展，开发创新能力和科研敏感性，讲授开展研究的方法 内容太多，应有所侧重 安排一个实验，可以让我们接触仪器 补充一些化学的基础知识 某些章节让学生讲，然后讨论 到中草药生产企业参观，带中草药标本进课堂 考查以考试为主，不必开卷 不必考试，提高课程论文要求，如：20篇外文文献 实行点名制，作为平时成绩，不然，成绩没有区分度。,第一章 植物化学概论,需要解决3个问题： 1、植物与化学怎样联系在一起？ 2、植物中有哪些化合物？ 3、植物化学研究些什么？,第一节 植物化学的研究内容、意义和目的,一、植物化学的研究内容,定义：,植物化学植物学与有机化学相结合而形成的一门交叉 学科；,天然有机化学和天然产物化学（natural product chemistry）的主要组成部分；,在分子水平上揭示植物奥秘。,狭义认为：,研究植物体内具有药用价值的生物或生理活性成分，亦称研究药用植物的化学,光合作用,糖,一次代谢产物（维持生命的基本物质）,特定的代谢,二次代谢产物（非生命必需，有生理活性）,生物碱、萜类、甾体黄酮、蒽醌、木脂素等,植物是一个：高效（酶促，常温，常压），洁净（主要释放CO2，O2，H2O），美丽 的化工厂。,应用现代化学理论和方法研究植物中的化学成分，是植物化学（Phytochemistry）的研究内容。,植物化学除了研究植物的化学成分外，还包括研究动物、昆虫、海洋生物和微生物的代谢产物，是在分子水平上揭示植物奥秘的学科，也是植物资源合理利用的基础。,植物化学是植物学与有机化学相结合而形成的一门交叉学科，是天然有机化学或天然产物化学（Natural Product Chemistry) 的重要组成部分。,主要是具有生理活性的次生代谢产物的提取、分离纯化、结构鉴定、理化性质、以及主要结构类型化合物的生物合成途径和生物转化等。,有机化学-天然产物,靛蓝-板兰根,吗啡-鸦片,奎宁-金鸡纳,青霉素,链霉素,利血平-蛇根草,长春碱,长春新碱-长春花,紫杉醇-红豆杉,青蒿素-黄花蒿,阿斯匹林乙酰水杨酸,水杨酸,青霉素杂环有机酸,冰毒,甲基苯丙胺,麻黄碱,去氧麻黄碱,摇头丸：3,4-亚甲二氧基苯丙胺,安非他明（amphetamine）类衍生物,一般认为植物化学研究的仅是那些主要成分以外的、含量较少并属于中小分子量（一千以下或一千左右）的物质，如：甾体、生物碱和萜类等。,从某种意义上讲，植物化学也就是研究药用植物的化学。,这些大自然生物合成的化合物结构形式多样，而其中有些化合物有较大的经济或药用价值，在医药、农药、食品和日用化工等领域应用较多，有的可能对生命的起源和生理活动的解释作出应有的贡献。尤其在药用方面，丰富的植物来源，为筛选防治疾病的药用成分提供了人类无法设计的不同化合物结构类型。实际上植物化学在很大程度上就是研究植物体内有药用价值的生物或生理活性成分（称为有效成分）。,植物化学研究范围在不断扩大。 一般植物化学的研究内容植物生物化学、植物分子生物学和化学生态学等内容。,为了快速有效地发掘植物成分的用途，与植物化学相关领域的研究也越来越多。,植物化学工作者已意识到，仅植物成分的分离和结构研究并不能解决植物本身的动态功能问题。,涉及领域：药理学、分子生物学、临床学、生物化学、生理学和体外生物技术及分析等。,二、植物化学的研究意义（一）促进相关学科的发展,植物化学的发展使化学家发明和创造了许多化学反应和方法，大大丰富了有机化学的内容，促进了有机化学的快速发展。,早期有机化学的研究对象常常为天然产物，主要为植物来源的成分。,1、 促进有机化学的发展,植物化学建立在有机化学、植物学、分离科学和结构分析等学科基础上，与其它学科是相互促进、互助发展的。,19世纪初对鸦片中的镇痛成分吗啡与金鸡纳树皮中的抗疟成分奎宁进行的研究，吸引了上百名有机化学家先后经历几十年艰苦卓绝的努力才得以阐明它们的化学性质、结构、功能，并通过合成加以证明。,从鸦片中提取生物碱吗啡已有近两个世纪的历史,（Quinine） 金鸡纳碱,(Morphine),（reserpine）,吲哚型生物碱。萝芙木属多种植物中，在催吐萝芙木中含量最高可达1。,长春碱夹竹桃科植物长春花中提出的一种生物碱,2、促进分离科学和波谱技术的发展 植物中有效成分的含量往往较低，难以得到。得到后由于量少也难以准确鉴定其结构。这种现象促使科学家们研究和发明新的有效的分离方法和结构鉴定手段，促进了分离科学和波谱分析方法的发展。,反过来，由于各种层析分离方法和波谱解析技术的广泛应用，植物化学的发展取得了显著的进步，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。许多过去令人望而生畏、不敢涉足的领域，如微量、水溶性、不稳定以及大分子物质的分离和鉴定不再困难。,样品用量,3、促进植物生理学和植物分类学的发展 同一植物因生长环境、采收季节和药用部位不同，有效成分的存在和含量差异很大。,当人们掌握原植物在生长过程中各部位有效成分的变化规律时，就能在最适宜的季节采集其有效成分含量最高的部位。,7月中旬至8月中旬花前盛叶期青蒿素含量最高，采集青蒿以这段时期为最佳。,不同的植物由于遗传基因不同，其次生代谢产物具有个性。 外界条件改变，化学特征将发生缓慢改变 基团变化，如：氧化，甲基化，乙基化，苯甲酰化 受伤，产生愈伤组织 处于污染环境，聚积污染物,当从某一植物中分离出有效成分后，根据此成分的理化特性，从亲缘科属植物甚至其它科属植物可能寻找到同一成分或结构类似物，由此扩大了药源。,抑菌，用于肠道感染等,从毛茛科植物黄连中提出小檗碱(黄连素)后，根据小檗碱的理化特性，又发现小檗科、防己科和芸香科的多种植物含有小檗碱，从而为小檗碱提取的原料开辟了广阔资源。,人参皂甙：原人参二醇原人参三醇,植物的亲缘关系,大蒜,百合科,百合,Allium sativum L.,Lilium brownii F.E.Brown,卷丹,Lilium lancifolium Thunb.,黄连,毛茛科,乌头,草乌,Coptis chinensis Franch.,Aconitum carmichaeli Debx.,Aconitum kusnezoffii Reichx.,4、植物成分是药物发现的重要源泉世界药物市场：1997：20种销售最好的药物，40%来自天然1992-1996：34%的新药来自天然1989-1995：60%的抗肿瘤药和抗感染药来自天然,天然药物,基本有机化工原料合成,合成药物,单体药物：青蒿素、紫杉醇,提取物：灯盏花注射液、雷公藤总片苷,中成药：银翘解毒片、六味地黄丸,直接作药：三七粉、天麻片,天然产物合成,薯蓣皂苷元,青蒿素,重要药用天然化合物,抗肿瘤药,紫杉醇抗肿瘤,红豆杉Taxus chinese,抗肿瘤药、抗痛风药,石杉碱甲治老年性痴呆,蛇足石松(千层塔),抑菌，用于肠道感染等,黄连、黄檗,镇痛,长春花碱, 抗肿瘤,治疗急性痢疾、胃肠炎,穿心莲,银杏根皮及叶 （银杏内酯），治疗血小板活化因子引起的休克状障碍。,在天然活性成分基础上合成的药物,水杨甙柳树皮解热、镇痛,阿司匹林解热、镇痛,青蒿素（I）,还原青蒿素（ II ） 抗癌活性比（I）高1倍,蒿甲醚（III），活性高于（I）14倍蒿乙醚，活性高于（I）31倍,薯蓣皂甙元,黄体酮雄激素皮质激素孕激素孕酮,从药用植物中寻找新的天然药物，筛选生理活性物质作为合成药物的先导化合物或目标化合物，仍然是当今国际植物化学最引人注目的主要研究内容之一。,（二）植物化学成分在药物发现中的重要地位 植物化学成分是发现新药或药物活性先导化合物的重要来源。,结构新颖、类型多，疗效高、不良反应少，筛选命中率高。目前使用的很多药品都直接或间接地来源于天然产物（主要为植物成分）。,目前，至少有119种抗癌化合物来自90多种植物，其中77种是天然药物。,19831994天然药物231种，全合成药物289，天然药物占44%,随着环境的恶化和人类自我保健意识的提高，人类要求回归大自然的呼声日益高涨，以天然植物为原料的药物在世界各国日益受到人们的青睐。,丰富的药用植物资源是几千年来中华民族用来防病治病、保障健康、民族繁衍的重要物质基础。在长期防病、治病实践中我国积累和创造了丰富的内容和经验，形成了独特、完整的中医药理论体系。我国药用植物有11000余种，其种类和数量均为世界之最，从这些资源中研制和开发新的药物，前景十分广阔。,美国市场上有25的医药品含有植物提取物或来自高等植物的活性成分，已形成200多亿美元的市场。,（三）植物化学成分在其它行业中的应用 广泛应用于农业、工业、日用化工、食品、染料和化妆品等行业。,从印楝种子中曾分离出-A至-G 7种活性化合物，其中A是最主要杀虫成分。印楝素及其制剂对昆虫具有拒食、忌避、生长调节、绝育等多种作用。目前，已知印楝素制剂对400余种昆虫表现不同的生物活性。抗癌、抗真菌等,印楝素(azadirachtin, AZ),印楝树,印楝果,除虫菊酯(pyrethrin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH=CH2除虫菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH=CH2瓜叶除虫菊酯(cinerin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH3瓜叶除虫菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH3茉莉酮除虫菊酯(jasmolin) I R= CH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH2CH3茉莉酮除虫菊酯II R= -COOCH3, R1= (Z)-CH2-CH=CH-CH2CH3,白花除虫菊,鱼藤酮（rotenone ）,烟碱（Nicotine）,芸苔素内酯（brassinolide ）,鱼藤豆科多年生藤本植物,油菜素内酯 （植物生长调节剂）,1-Methyl-2-(3-pyridyl)pyrrolidine1-甲基-2-(3-吡啶基)吡咯烷,尼古丁,用于促使桑蚕龄期缩短，上簇整齐，促进吐丝结茧；激素；高档化妆品；保健品。,蜕皮激素,对运动员则更为适宜,返回,对抗胰高血糖素和抗胰岛素血清引起的高血糖症，使白细胞和内皮细胞的粘附增强，并可使由于胰岛素缺乏引起的肝线粒体膜的病原体理性变化的磷脂光谱恢复正常。,天然甜味素,天然色素（如红花黄色素和叶绿素等） 香料（如茉莉香精和玫瑰香精）等广泛应用于食品行业 瓜豆中瓜胶多糖作为石油工业作压裂剂 植物多酚作为絮凝剂、染料、胶粘剂和空气清新剂等。,致幻化合物,三、植物化学的研究目的(一) 控制植物药材及其制剂的质量 植物药材及其制剂中的有效成分是保证其质量和充分发挥其药效的关键。 由于产地、采收季节、加工方法和贮存条件的不同，有效成分的组成或含量会有所变化。对其有效成分进行研究，就可以提出客观指标，并借以建立完善的药材或制剂标准。,甾体皂甙（8种）,地奥心血康,中华人民共和国药典（2000年版一部）: 根茎提取物含甾体总皂苷以甾体总皂苷元计，不得少于35.0%。,薯蓣科植物：黄山药，穿龙薯蓣,对于成分比较复杂的药材或成药，单一指标难以反映全貌，应该拓宽鉴定方法的研究，把生物鉴定、细胞化学鉴定应用于质量研究，它将反映药材和成药的总体药效学。 对于有效成分为蛋白质的植物药，亦可用受体分析及免疫测定等蛋白结合的分析方法予以探索。,（二）扩大天然药物的资源 由于植物资源有限或者活性成分含量较低，可考虑从亲缘科属植物甚至其它科属植物中发现这一成分，以扩大药源。黄连素：（毛茛科小檗科、防己科、芸香科）人参皂苷：（人参三七、西洋参）紫杉醇(taxol, paclitaxel) ：卵巢癌、乳腺癌、肺癌 最初，从红豆杉科植物太平洋红豆杉的树皮中分离得到，含量低，仅为百万分之一。 此后，相继从东北红豆杉和云南红豆杉等红豆杉属植物的树皮、枝叶和罗汉松属植物中分离得到，但仍不能满足需要。,（三）进行新化合物的研究，并作为先导化合物指导有效化合物的合成和结构改造。药物发明的关键：有效成分、先导物质的发现 分离结构独特的新化合物，进行活性研究，并作为先导化合物进行合成和结构改造，研究药物构效关系，以发现疗效高和毒性低的目标化合物，进行新药开发。,古柯树叶先导化合物,合成品局麻药,杜冷丁,青蒿素（I）,还原青蒿素（I） 抗疟疾活性比（II）高1倍,蒿甲醚（III），活性高于（I）14倍蒿乙醚，活性高于（I）31倍,珙桐科植物喜树的果实、叶。,抗癌, 明日抗癌之星杀虫,（四）探索天然药物治病的原理 植物化学研究可阐明其中的活性成分，探讨其治病的原理。 对单味药：采收、加工和储藏等提供依据 对复方制剂：阐明中医的方药理论，揭示中药的配伍规律和作用机制，优化制剂工艺，制定质控标准，实现中药现代化并走向国际市场。,治疗慢性粒细胞白血病的中药“当归芦荟丸” 有效单味药为青黛，有效成分为：靛玉红。,（五）探索天然产物在其它行业的应用1、农业（1）植物生长调节剂、杀虫农药芸台素内酯：油菜花粉作用：促进正在生长的组织，抑制不定根的出现，提高种子活力和作物产量，增强作物抗旱能力。赤霉素：一类植物激素作用：促进植物茎的生长、增大蔬果，如已商品化的赤霉素GA3。蜕皮激素：露水草作用：昆虫生长代谢调节剂,链接,（2）杀虫农药 公元前15001000年，中国燃烧艾草、烟草 近10年，开发无污染、高安全性的生物源农药植物源、动物源农药，农用抗生素、活体微生物除虫菊酯：除虫菊花（原产肯尼亚，云南种植）作用：快速击倒印楝素：印楝树（亚洲亚热带树种，云南、海南引种）作用：抑制取食、驱避、毒性、干扰内分泌番荔枝内酯素：番荔枝科（热带、亚热带的著名水果）作用：抗肿瘤、杀虫、除草、拒食、抗疟等（农药的先导化合物：除虫菊酯类有30多种合成农药上市，如溴氰菊酯，比天然除虫菊酯光稳定性好、活性提高34倍）,2、保健食品“药食同源”，一些植物具有食物和药物两种性质， 许多蔬果既是可口的食品，又是防病治病的良药。药食同源的植物中，许多具有显著保健功效的天然活性物质，可供开发成功能保健食品。,葡萄白藜芦醇 抗氧化，预防心血管病变, 也是抗癌的潜力天然化合物之一,大蒜蒜素 抗糖尿病、抗高血压、抗菌、抗血栓、提高机体免疫力等药理作用,魔芋甘露聚糖 减肥、抗癌等,茶叶提取物 抗肿瘤、抗氧化、防治心脑血管疾病、抑制致病微生物等作用,3、化妆品 凤仙花染指甲，青黛描眉，动植物油脂护肤 目前，用于化妆品的植物约有500种，其作用：,(1) 消炎、止痒：芦荟、甘草、川芎（xiong）、紫草、当归、龙胆、丹参、射干等含抗致病皮肤真菌和细菌的生物活性物质,(2) 软化保湿：芦荟、黄柏、甘草、益母草、连翘、常春藤、绞股蓝等富含多糖类、果胶、皂苷及类胡萝卜素等成分,(3) 收敛作用：芦荟、金缕梅、老鹳草、牡丹、芍药等主要含鞣质（单宁）及黄酮类化合物,(4) 调理作用：七叶树、薏苡、芦荟、鼠尾草、当归、人参、绞股蓝、接骨木等。含丰富的氨基酸及皂苷等成分,(5) 防色素斑：当归、桔梗、菟丝子、射干等。 植物提取物对酪氨酸酶活性有着较大的阻滞率,(6) 抗晒作用：当归、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、橄榄油、红花油、椰子油、沙棘油、茶油等。,(8) 防腐与抗氧：黄苓、黄柏、牛膝、白花蛇舌草、虎杖、大黄、决明、白芍、牡丹、徐长卿、连翘等。,(9) 抑汗防臭：含有芳香油或消炎、收敛作用的植物多有杀菌、消毒和祛臭的功能。,4. 色素或染料植物色素存在于皮、根茎、种子、果实、花卉 直接或间接作为染料 用于食品和纤维织品少数民族的民间手工艺品扎染和蜡染与人工合成色素或染料比较着色力低、性能不稳定、不耐贮存；应用安全，色感自然 ，有的还具有一定的生理活性。,天然食用色素: 20世纪60年代至今，天然植物色素的研究与开发发展迅速，不仅在品种与产量上有了突破性进展，而且在提取工艺、提取分离技术、性质研究、食品加工及色素标准与管理方面都取得了很大的进展。如辣椒红色素、萝卜红色素、玉米黄色素、红花黄色素、茶叶黄色素、可可色素和叶绿素等国内已有厂家生产。,日化产品的着色:牙膏添加剂、药片外衣和化妆品等。,染料:国际上被禁用的化学染料已从几十种增加到上百种。 如：2003年1月6日欧盟通过指令，禁止在纺织、皮革制品中使用偶氮化合物蓝色染料。 开发新的、环保型的天然植物染料是当前的首要方向。,5. 香料 芳香植物中含有的挥发性和香味成分。,1997年：Flavor and Fragrance Materials一书统计，具有CAS号的香料有4284种，其中来自植物的品种（精油、萃取物、净油、净膏等）共696种。,天然香料高级香料、香精的重要半成品；医药、日用化工、轻工、冶金等工业的重要原料。,中国用于生产天然精油的植物有约150种，每年生产各种精油达23万吨,可用于提取精油的：花：玫瑰、茉莉、水仙、白兰、紫罗兰、薰衣草、橙花、桂花等,叶、茎：橙叶、柠檬叶、桉叶、樟叶、香叶、香茅、薄荷、丁香罗勒、藿香、松针等,果皮或鲜全果：甜橙、柑橘、柠檬、香柠檬、野香橙等,种子：小茴香、山苍子、杏仁、桃仁、肉豆寇、黄柏果、丁香等,树皮：桂皮、肉桂等,树干：松明子、樟木、玫瑰木、柏木、檀香木,根部：香根等,根茎：黄姜、生姜、鸢尾等,树脂：松脂、苏合、没药等。,我国盛产脂松节油、桂皮油、茴香油、香柏油、山苍子油、桉叶油、桂花浸膏和树兰浸膏等，,6. 其它 瓜豆中瓜胶多糖在石油工业中作压裂剂； 松节油（-蒎烯和-蒎烯）用于合成树脂及其它精细化学品； 植物多酚作为水处理剂、油田泥浆处理剂和堵水调剖剂、金属表面保护涂料、脱硫剂和空气清新剂等。,第二节 植物化学的发展、研究概况及趋势,一、植物化学的发展 中国：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、升华方法制备樟脑；,水解、酶解方法制备青黛、没食子酸、饴糖；,水浸、过滤、浓缩、结晶等步骤制备乌头碱粗结晶等。,中国古代医学典籍，特别是本草纲目，内容丰富，与日本、阿拉伯、印度、欧洲广泛交流，历史长远。,欧洲：1769年，瑞典药师、化学家KWScheele将酒石（酒石酸氢钾）转化为钙盐，再用硫酸水解制备成酒石酸，拉开了天然有机化学的序幕；,18041806年，法国药师Derosne和德国药师F. A. W. Serturner自鸦片分离出吗啡，成为药物化学的开端。,20世纪50年代，从印度民间草药萝芙木中发现降血压活性成分利血平以及从降血糖草药长春花中发现抗癌成分长春花碱，兴起国际科学界从民间草药中研究发现生理活性成分的热潮。,近年来，肿瘤、心脑血管疾病、艾滋病、老年性痴呆等对人类生存发展具有极大的威胁，而人类对其发病机制、治疗手段等认识有限，成为药物开发的主攻方向。,如：紫杉醇、喜树碱、番荔枝内酯、青蒿素、银杏内酯(ginkgolides AC)和石杉碱甲等,植物化学研究引起药学家、化学家和制药企业的重视，每年发表的有关植物化学研究的论文成千上万。,20世纪70年代后，质谱与核磁共振技术的推广应用，特别是核磁共振二维技术的应用，能很快地确定化合物的结构。而且，所需纯化合物的量也大为减少，哪怕只有不到1mg的量也可鉴定出结构。,各种新的层析分离方法和材料先后应用于植物成分的分离研究，不仅可以分离含量极微的成分（如美登木中的美登素类化合物含量在千万分之二以下/210-7），而且可以分离过去无法分离的许多水溶性的微量成分。,研究领域涉及植物、微生物、海洋生物、昆虫及其他各种生物中的微量活性成分。海洋生物化学的研究使人们发现了许多新型的化学结构，其中不少有特殊的生物活性。从海洋生物中发现药用活性先导化合物成为当今药物研究的又一重要热点。,与植物化学研究相关的产品开发呈快速增长的势头：,卡瓦胡椒、缬草用作抗焦虑药物,贯叶连翘用作抗抑郁药物,银杏用作心血管系统和老年性痴呆药物,葡萄籽作为抗氧剂用于防治组织损伤和降血脂,紫锥花、白毛莨用于改善免疫功能,锯齿棕用于良性前列腺肥大,大豆异黄酮以及白黎芦醇等用于防治癌症,植物提取的化学产品可广泛用于食品及饮料、化妆品、医药及天然保健产品, 构成了巨大的消费市场。,植物提取物平均每年增长约11%,提取物作为药物的增长最为强劲, 大多数这类产品年需求增长率为8%。,二、我国植物化学的研究概况 始于20世纪20年代麻黄、延胡索、防己、贝母和常山等中药的研究。,分离和结构测定方面已接近国际水平。,不再是重点大学、大研究所的“专利”。,研究机构由几所重点大学和研究所扩大到全国范围，涉及药学、植物学、有机化学、生物、海洋等研究机构或教育机构,企业国有企业、合资企业、个体企业等,除植物学研究工作者外，许多化学工作者、药学工作者和许多商业机构也参与其中,50多年来，从天然药物中研究、开发40余种新药 200多种来自中草药的有效成分，有的已全面鉴定后投入生产，制成各种制剂500余种；有的正在进行化学、药理、临床使用。 由单味药提取的有效部位药物有800余种，复方更多萜类： 抗疟药青蒿素的发现和其衍生物蒿甲醚的成功合成是标志性的成果，是中国第一个获国际认可的药物。 紫杉醇及其衍生物在国内发现可利用的植物原料，并发现了较多的新化合物，但活性比紫杉醇低。甾体类： C27甾体配糖体的研究，已有重楼的偏诺皂苷元配糖体制成妇科药物；薯蓣科的黄山药和蒺藜科的蒺藜已研制成以呋甾配糖体为主要成分的心血管疾病药。 蜕皮激素成功发现露水草中富含-蜕皮激素 中国是唯一生产蜕皮激素的国家,生物碱类： 茛菪烷类唐古特山茛菪植物山茛菪碱、樟柳碱治疗休克 吲哚类萝芙木利血平降压药； 长春花长春花生物碱抗肿瘤药物靛玉红（治疗慢性粒细胞白血病） 异喹啉类防己科、毛茛科黄连素（抗菌）、颅通定（镇痛） 抗癌生物碱美登木素、喜树碱、三尖杉酯碱 石杉碱甲 石杉老年痴呆,三、天然药物研究开发的形势,与我国丰富的植物资源种类及药用植物应用经验相结合方面缺乏深度和广度。,生产工艺、质量监控水平比较落后，尤其是中医独特的哲学思想一般西方人难以理解，成为中药产品走向世界严重障碍。,与植物学等相关学科的交叉渗透存在不足。,我国植物化学研究存在的问题： 植物化学成分用途的发现方面与国际水平存在差距。,加入WTO后，我国在新药研制上的挑战：,生产已经过专利保护期的药品,购买国外专利,走发达国家的创新药之路，花巨资进行大规模的筛选,合成药： 国内市场上97%的药品是进口和仿制药品。 天然药物： 中药材资源丰富12807种，其中植物药11466种，蕴藏量达850万吨。 中成药研究与开发存在许多弊端： 药材品种混乱(同材异名，同名异材)、过渡开采、资源枯竭、小规模分散经营、缺乏规范、提取方法落后、有效成分浪费严重、制剂单一、包装落后、质量控制针对性不强、手段落后、标准偏低和缺乏异物污染控制等。 我国在国际中成药市场中所占的份额仅为3%4% 1996年，“中药现代化行动”，成为我国新药研制的新热点。,四、植物化学研究的发展趋势,目前，我国天然药物研究的一些新热点和特点是：适应症肿瘤、心脑血管、艾滋病、神经系统疾病、老性痴呆症等疑难疾病。,在抗真菌、抗病毒、神经系统、心血管疾病、癌症等天然药物方面取得了一定的进展。,具有自主知识产权天然药物创新研制等方面，仍有很多不足。天然药物研究应有所侧重：,（一）植物化学与生物活性研究密切结合 植物的溶剂划分各种溶剂提取物（活性初筛）活性部位（三技术联用：液质联用、液核磁联用、微量快速活性筛选）活性跟踪分离结构确证、计算机检索、活性确证先导化合物修饰、合成、药理目标化合物。,开发新的筛选模型，提高活性筛选准确率。,实验与人比较接近，费时费力费钱，现象复杂，动物个体差异，病理模型难于建立,简便易行、灵敏，可用于微量样品的体外，且可定量；体外测试结果与药物在体内的实际作用不一定平行。,抗肿瘤活性筛选： 细胞毒：KB、P388 作用机制生物活性筛选法（酶、受体、DNA、RNA）： 蛋白激酶C（PKC） DNA聚合酶 拓扑异构酶 B淋巴细胞 T淋巴细胞作用于细胞周期或细胞凋亡过程肿瘤血管生成抑制剂多药耐药肿瘤细胞,（二）加强植物活性成分结构改造和构效关系研究,先导化合物分子结构的优化 合成高效低毒的新药,（三）加强我国特有植物的化学研究 从中筛选一些有应用背景的药用植物进行活性追踪，分离植物化学成分。,青蒿素、丹参素等多是先有应用背景然后研究发现的。,植物外流： 我国特有植物如马尾树、伯乐树已经外流，并在植物化学研究中发现有重要活性成分。 特有植物喜树很早到了国外，从中发现抗癌成分喜树碱，并开发成功两种抗癌药。,（四）重视生物合成与生物转化 生物催化体系（细胞、酶）既可在生物体内合成，也可在生物体外合成。选择性高（化学、区域、立体）、反应温和,1、生物组合化学库：利用不同催化功能的酶对天然活性成分进行生物转化，以寻找活性高、毒性低的活性成分。,例：化合物-K是人参皂苷-Rb1等人参二醇型皂苷在大鼠肠道内被细菌代谢的最终产物，具有良好的抑制和杀伤肿瘤细胞的作用，在韩国作为抗肿瘤药物于2001年进入二期临床试验。虽然，人参皂苷-Rb1也有抗肿瘤作用，但真正起作用的为化合物-K,2、弥补化学反应的不足，合成制备复杂化合物（包括光学纯）,3、将有生源关系或结构类似的无效成分转变为活性成分,（五）加强药用植物资源的再生研究 国内植物化学的研究对象多为野生资源，随着天然药物的研制成功和投入生产，资源的再生问题日益突出。,药用植物资源尤其是野生药用植物资源的引种驯化是天然药物发展的必然要求。 种质资源调查、地理分布及生态学研究、有效成分分析及质量评价、生物学特性研究等内容。 作为人工种植的基础。,红蝶石斛,Anti-platelet aggregation activity on SD rat platelet gigantol ggregation in preliminary pharmacological tests in vitro,(六)、中药复方的研究 秘方、验方近10万余首1、中药复方研究状态 几千年的临床基础，是开发中药新药的重要宝库 ； 多为中医开方、药房抓药、患者煎煮 生产工艺极其落后，产品质量难以保证 制剂品种相对单一 疗效和作用原理无法用现代科学来解释,2、复方研究的意义 复方活性成分的研究，对阐明中医的方药理论，揭示中药的配伍规律和作用机制，优化制剂工艺，制定质控标准，实现中药现代化并走向国际市场。 结合国情，发挥传统医药优势，进行创制新药的一条有效途径。 3、复方研究的难度 每味中药的成分本身就很复杂，再把很多单味药组成复方其成分的复杂程度可想而知,中药加工炮制和煎煮过程中会产生新的产物 经肠内细菌代谢及吸收进入血液、进入肝脏也会产生代谢产物 何谓中药复方活性成分？ 中药复方的作用为多成分和多靶点综合效应的观点； 活性成分是有限和很少的，只在服药动物或人的血清中存在，因为无论是药材中的固有成分、煎煮过程产生的成分或经肠内细菌和肝脏代谢产生的成分，都要在吸收入血后才能产生治疗作用,4、中药复方有效成分研究的主要方法 (1)拆方研究 此法由简到繁，对寻找有效成分或先导化合物有一定意义，但其结果不能说明复方的复杂作用的物质基础和机理 (2)以单味药有效成分为指标定性定量 粒度，器具，水量，浸泡时间，煎煮时间、次数，温度，先后，煎煮方法等等 缺点：难以全面反映复方作用的物质基础 (3)用植物化学法对化学成分提取、分离与鉴定 将中药复方视为一个整体 缺点：是得到的成分不一定全是活性成分,4）以药效为标准追踪活性部位与有效成分 根据临床疗效，建立与某一病症相对应的药理模型，确定一种或多种药效作用的观测和评价指标 工作难度大、涉及面广，尚处起步和探索阶段5）血清药理学方法研究有效成分 将复方灌胃给药后分离血清或收集尿样进行体外药理活性研究。优点：排除一些胃肠中不能进入血清的药物成分，使问题简化，与机体环境相似。由此得到的活性成分，可用各种适宜的方法（化学合成、水解、酶解及细菌代谢等）进行制备，最后可参考各种吸收入血有效成分的血清浓度，将有效成分配制成新的中药制剂。 收集足够量含药血清或尿样，从中分离鉴定药物化学成分，进而找到活性成分有不小的难度,(七)、多学科协同 植物化学、药物分析、药物化学、生化、药理学、毒理学、分子生物学、生物工程、微生物学 提取分离技术微量化：HPLC 和波谱技术联用，可快速鉴定出活性化合物 结构鉴定：UV、IR、MS、NMR、LC-MS、LC-NMR、X射线晶体衍射 植物组织的离体培养和植物的无性繁殖：细胞和组织培养技术 天然活性成分的构效关系：药理学、毒理学 活性分子设计：分子图形学、图形工作站、软件包寻找分子活性部位、优化结构、优势构象等,第三节 植物中的各类化学成分生物碱： 溶于有机溶剂，季胺碱溶于水生物碱盐： 溶于水和极性有机溶剂，个别溶于氯仿甙类： 溶于水和极性有机溶剂，个别溶于氯仿多糖： 溶于水，有些溶于热水氨基酸： 溶于水或乙醇蛋白质 ： 溶于水，少数溶于稀醇（70%乙醇）鞣质（单宁）：溶于水或乙醇有机酸： 溶于水和极性有机溶剂，高级脂肪酸和芳 香酸难溶于水,挥发油： 溶于有机溶剂脂肪油： 溶于有机溶剂植物色素（脂溶性）：溶于有机溶剂树脂： 溶于有机溶剂萜类： 溶于有机溶剂甾体： 溶于有机溶剂黄酮： 溶于有机溶剂蒽醌： 溶于有机溶剂香豆素： 溶于有机溶剂木脂素： 溶于有机溶剂,