天然藥物化學(xué) 第十二章 天然藥物活性成分的研究課件

1、第十二章 天然藥物活性成分研究一、從天然藥物中開發(fā)新藥的方法1. 經(jīng)過文獻(xiàn)資料或民間用藥的調(diào)研或通過現(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，然后將其開發(fā)成新藥。2. 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)而將其開發(fā)成新藥。第一節(jié) 天然藥物活性成分的研究途徑和方法3. 將臨床療效明確的經(jīng)典方、經(jīng)驗(yàn)方或經(jīng)藥效學(xué)研究具有開發(fā)價(jià)值的復(fù)方中藥開發(fā)成新藥，或?qū)F(xiàn)有的藥物改變劑型，如由口服液改為片劑、注射劑等。 采用這種形式開發(fā)的新藥：有效成分不明確，藥品的質(zhì)量控制難度較大。但具有生產(chǎn)工藝不太復(fù)雜、成本較低、比較符

2、合我國(guó)國(guó)情等特點(diǎn)。4. 搞清有效成分和有效部位的基礎(chǔ)上，將有效部位開發(fā)成新藥。因有效成分已明確或基本明確，故采用這種方法開發(fā)的新藥具有藥品的均一性、較易控制、臨床療效穩(wěn)定、質(zhì)量易于得到保證等特點(diǎn)。5. 通過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)值的活性單體先導(dǎo)化合物。通過先導(dǎo)化合物構(gòu)效關(guān)系的研究，發(fā)現(xiàn)有藥用價(jià)值的化合物。 先導(dǎo)化合物 有一定的生物活性，但因其活性不夠顯著或毒副作用較大，無法將其開發(fā)成新藥的具有潛在藥用價(jià)值的化合物。 研究天然藥物新藥的一般過程：工業(yè)化合 成藥用植物提取物結(jié)構(gòu)闡明純化合物活性篩選 分離活性篩選毒理、藥理藥劑 臨床I -IV 期活性測(cè)

3、試方法選擇是活性追蹤分離的關(guān)鍵理想的體外活性測(cè)試方法應(yīng)具有的特點(diǎn)：簡(jiǎn)易、快速、不需特殊設(shè)備、方便、抗干擾性強(qiáng)、假陽性和假陰性均較低、臨床相關(guān)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際工作中理想的活性測(cè)試方法往往很難找到，只有綜合分析考慮，根據(jù)實(shí)際情況、條件以及研究開發(fā)的課題選擇較理想的活性測(cè)試方法。同時(shí)也要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，改進(jìn)現(xiàn)有的一些活性測(cè)試方法和建立一些新的活性測(cè)試方法。確保供試材料具有活性在活性追蹤分離之前:要采用體內(nèi)體外多種方法，多個(gè)指標(biāo)對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行活性測(cè)試，其目的是再次確證實(shí)驗(yàn)材料的活性，確定有無進(jìn)一步研究的價(jià)值；為選擇活性追蹤分離所用的活性測(cè)試方法提供依據(jù)。 以下的流程是美國(guó)癌癥研究

4、中心（NCI）用于篩選確認(rèn)植物或動(dòng)物粗提取物抗腫瘤活性的改進(jìn)方案。 從天然藥物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。而且不少的天然活性化合物還存在一定的毒副作用或因含量太低，難以從天然原料中取材；或因結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，合成也十分困難，故本身并無直接開發(fā)利用前途。此時(shí)只能以它們?yōu)橄葘?dǎo)化合物，經(jīng)過一系列的化學(xué)修飾或結(jié)構(gòu)改造后，才能發(fā)現(xiàn)比較理想的活性化合物，并開發(fā)成為新藥上市。天然化合物的化學(xué)修飾或結(jié)構(gòu)改造：喜樹堿 ：抗癌活性，毒性大喜樹堿10羥基喜樹堿 秋水仙堿：具有抑制腫瘤作用，但毒性較大。經(jīng)結(jié)構(gòu)改造后仍保持較高的抗癌作用，毒性也較低，用于治療乳腺癌。1.系統(tǒng)提取分離方法:是研究天

5、然藥物成分的初步提取分離方法。用極性從低到高的溶劑依次提取。石油醚油脂、蠟、葉綠素、揮發(fā)油、游離甾體及三萜類氯仿或醋酸乙酯游離生物堿、有機(jī)酸及黃酮、香豆素的苷元丙酮或乙醇、甲醇苷類、生物堿鹽、鞣質(zhì)等水氨基酸、糖類、無機(jī)鹽等2.單體分離四、天然藥物化學(xué)成分的提取分離天然藥物中生物活性成分的研究方法對(duì)文獻(xiàn)、臨床、民間用藥調(diào)研篩選A部分體外活性評(píng)價(jià) 確定藥物原材料有效部位DCB體內(nèi)活性評(píng)價(jià)提取，粗分（水煮、醇沉梯度萃?。〦一、化合物的純度檢查 檢查純度的方法： 外觀、顏色、形態(tài)是否均一. 測(cè)定各種物理常數(shù)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比旋光度、折光率等. 如果可能是已知物，用已知結(jié)構(gòu)的對(duì)照品進(jìn)行對(duì) 照測(cè)定或測(cè)定它

6、們的共熔點(diǎn)等. 薄層色譜、紙色譜（三種展開系統(tǒng)均呈單一斑點(diǎn)） 氣相色譜、高效液相色譜.二、結(jié)構(gòu)研究的主要程序 對(duì)未知天然化合物的結(jié)構(gòu)研究程序 三、結(jié)構(gòu)研究中采用的主要方法（一）確定分子式，計(jì)算不飽和度1. 元素定量分析配合分子量測(cè)定 有機(jī)化合物的元素大多由C、H、O、N等組成，對(duì)組成元素的種類和比例的分析，可以通過元素分析的方法確定。分子量的測(cè)定方法目前最常用的是質(zhì)譜法。2. 同位素豐度比法 有機(jī)化合物的主要元素均由相對(duì)豐度比一定的同位素組成，且質(zhì)量相差12。3. 高分辨質(zhì)譜法（HR-MS） 可將物質(zhì)的質(zhì)量精確測(cè)定到小數(shù)點(diǎn)后3位，通過比較精確質(zhì)量可區(qū)分分子量相同的不同化合物。不飽和度的計(jì)算u=

7、/2/21 ：一價(jià)原子數(shù) 如H、X ：三價(jià)原子數(shù)，如N、P ：四價(jià)原子數(shù)，如C作用： 用于確定分子量；求算分子式。 提供結(jié)構(gòu)信息，推測(cè)未知物結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)： 應(yīng)用范圍廣，進(jìn)行同位素及化合物分析。 分析速度快，可與色譜聯(lián)用。 靈敏度高，樣品用量少（只需5-10 g）（二）質(zhì)譜（二）質(zhì)譜常用質(zhì)譜技術(shù)及特點(diǎn)電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS，electron impact ionization）場(chǎng)解析質(zhì)譜（FD-MS，field desorption ionization） 快速原子轟擊質(zhì)譜（FAB-MS，fast atom bombardment）電噴霧質(zhì)譜（ESI-MS，electrospray ioniza

8、tion） 電子轟擊質(zhì)譜（EI-MS）：樣品氣化后，氣態(tài)分子受一定能量的電子沖擊，使分子電離或裂解產(chǎn)生各種陽離子。場(chǎng)解析質(zhì)譜（FD-MS）：試樣稀液涂于鎢絲上作陽極，對(duì)面加陰極，通高壓，使電離。樣品需加熱氣化，離子化，得到M+難氣化、易熱解的成份測(cè)不到M+ 如糖、苷、氨基酸、肽、蛋白、核酸、抗生素難氣化、易熱解的成份，可得到 分子離子相關(guān)峰：MH+、MNa+、MK+ 逐個(gè)脫去糖基的碎片峰：MH-162+、MH-162-146+苷元的碎片離子相對(duì)少（三）紅外光譜（IR）原理： 分子吸收紅外線后引起化學(xué)鍵的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷而形成的吸收譜圖（4000625cm-1）作用： 特征頻率區(qū)（functi

9、onal group region） 40001500 cm-1確定官能團(tuán)類型指紋區(qū)（fingerprint region） 1500600 cm-1構(gòu)象、構(gòu)型、取代模式等特征基團(tuán)區(qū)指紋區(qū)生色團(tuán)：產(chǎn)生紫外吸收的不飽和基團(tuán)，如C=C, C=O, O=N=O等；助色團(tuán)：其本身是飽和基團(tuán)（常含有雜原子），它連到生色團(tuán)上時(shí)，能使后者吸收波長(zhǎng)變長(zhǎng)或吸收強(qiáng)度增加，如-OH, -NH2, -Cl等；紅移（red shift） ：由于基團(tuán)取代或溶劑效應(yīng)，最大吸收波長(zhǎng)變長(zhǎng)。藍(lán)移（blue shift）：由于基團(tuán)取代或溶劑效應(yīng)，最大吸收波長(zhǎng)變短。（四）紫外-可見吸收光譜（五）核磁共振譜 1HNMR測(cè)定中通過化學(xué)位

10、移（）、譜線的積分面積以及裂分情況（重峰數(shù)及偶合常數(shù)）可以提供分子中的1H的類型、數(shù)目及相鄰原子或原子團(tuán)的信息。 （1）化學(xué)位移（chemical shift ）：1H核因周圍化學(xué)環(huán)境不同，其外圍電子密度以及繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁屏蔽效應(yīng)也不同。不同類型的1H核磁共振信號(hào)將出現(xiàn)在不同的區(qū)域，據(jù)此可以進(jìn)行識(shí)別?；瘜W(xué)位移范圍：在010 ppm。 1. 氫核磁共振(1H-NMR) 具有磁距的原子核在高強(qiáng)度磁場(chǎng)作用下，可吸收適宜頻率的電磁輻射，而不同分子中原子核的化學(xué)環(huán)境不同， 將會(huì)有不同的共振頻率，產(chǎn)生不同的共振譜。特征質(zhì)子的化學(xué)位移值102345678910111213C3CH C2CH2 C-CH3

11、環(huán)烷烴0.21.5CH2Ar CH2NR2 CH2S CCH CH2C=O CH2=CH-CH31.73CH2F CH2Cl CH2Br CH2I CH2O CH2NO224.70.5(1)5.568.510.512CHCl3 (7.27)4.65.9910OH NH2 NHCR2=CH-RRCOOHRCHO常用溶劑的質(zhì)子的化學(xué)位移值D （2）峰面積：因?yàn)?HNMR譜上積分面積與分子中的總質(zhì)子數(shù)相當(dāng)，當(dāng)分子式已知時(shí)，就可以算出每個(gè)信號(hào)所相當(dāng)?shù)?H數(shù)，積分值與氫的數(shù)目成正比。如乙醇的氫譜中CH3與CH2的譜峰積分值基本等與3:2。 （3）信號(hào)的裂分及偶合常數(shù)：已知磁不等同的兩個(gè)或兩組1H核在一定

12、距離內(nèi)會(huì)因相互自旋偶合干擾而使信號(hào)發(fā)生分裂，表現(xiàn)不同裂分，如：s,d,t,q,m等。裂分間的距離為偶合常數(shù)（J，Hz）用以表示相互干擾的強(qiáng)度，其大小取決于間隔鍵的距離。（五）核磁共振譜1. 氫核磁共振(1H-NMR) （五）核磁共振譜 與氫譜一樣，核磁共振碳譜也是采用相對(duì)值來表示化學(xué)位移，通常使用四甲基硅烷（TMS）作為13C化學(xué)位移的零點(diǎn)。有機(jī)化合物的13C共振化學(xué)位移范圍是0200ppm，碳譜的化學(xué)位移范圍較氫譜廣得多，能夠提供更多的信息。2. 核磁共振碳譜 （五）核磁共振譜13C信號(hào)的化學(xué)位移：脂肪碳：小于50連雜原子碳（C-O，C-N，C-S）：50100甲氧基碳（-OCH3）：55左

13、右糖端基碳：95105芳香碳、烯碳：98160連氧芳碳：140165羰基碳：168220，具體：醛：190205；酮：195220；羧酸：170185；酯及內(nèi)酯：165180；酰胺及內(nèi)酰胺：165180常見13CNMR譜有下面幾種： 噪音去偶譜：采用寬頻電磁輻射照射1H，使其對(duì)13C偶合全部消除，13C信號(hào)以單峰形式出現(xiàn) 選擇氫核去偶譜:對(duì)某個(gè)氫核進(jìn)行選擇性照射，以消除其偶合影響，與之相關(guān)聯(lián)的13C信號(hào)發(fā)生改變，根據(jù)峰的裂分變化情況，結(jié)合化學(xué)位移，可以推斷分子中存在的片段結(jié)構(gòu)。 DEPT法:通過改變照射1H核的脈沖寬度（）或設(shè)定不同的弛豫時(shí)間，使不同類型的13C在圖譜上呈現(xiàn)單峰并分別呈現(xiàn)正向峰或倒置峰。 （五）核磁共振譜二維核磁共振（2D-NMR） 1H-1H相關(guān)