天然藥物化學總復

天然藥物化學總復2024-02-01REPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE天然藥物化學概述天然藥物化學成分與分類天然藥物提取與分離技術天然藥物純化與鑒定技術天然藥物結構修飾與改造策略天然藥物化學研究前沿與趨勢PART01天然藥物化學概述天然藥物化學是研究天然產物中化學成分的一門科學，主要涉及植物、動物和微生物等天然資源中的化學成分及其生物活性。天然藥物化學的特點在于其研究對象的天然性、結構的多樣性和生物活性的廣泛性。這些特點使得天然藥物化學在藥物研發(fā)、醫(yī)療保健和食品工業(yè)等領域具有廣泛的應用價值。天然藥物化學定義與特點天然藥物化學的研究歷史可以追溯到古代，當時人們主要從天然動植物中提取藥物用于治療疾病。隨著科學技術的進步，天然藥物化學逐漸發(fā)展成為一門獨立的學科，并形成了比較完善的研究體系。目前，天然藥物化學已經(jīng)成為藥物研發(fā)的重要領域之一。許多創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)都源于天然產物中的活性成分。同時，隨著分離純化技術和結構鑒定方法的不斷發(fā)展，天然藥物化學的研究深度和廣度也在不斷擴展。天然藥物化學研究歷史與現(xiàn)狀天然藥物化學為新藥研發(fā)提供了豐富的資源。許多具有獨特結構和生物活性的天然產物是新藥研發(fā)的重要候選物，為新藥的發(fā)現(xiàn)提供了廣闊的來源。天然藥物化學有助于揭示藥物作用機制。通過研究天然產物中的活性成分及其與生物大分子的相互作用，可以深入了解藥物的作用機制和靶點，為藥物設計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。天然藥物化學在中藥現(xiàn)代化和國際化方面發(fā)揮著重要作用。通過對中藥有效成分的分離、純化和結構鑒定，可以明確中藥的藥效物質基礎和作用機制，推動中藥的現(xiàn)代化和國際化進程。天然藥物化學在醫(yī)藥領域重要性PART02天然藥物化學成分與分類糖類蛋白質與氨基酸脂類萜類與揮發(fā)油天然藥物主要化學成分01020304如單糖、寡糖、多糖等，具有多種生物活性，如免疫調節(jié)、抗腫瘤等。包括酶、抗體、激素等，具有重要的生理功能。如脂肪酸、甘油酯、磷脂等，是生物膜的主要成分，具有信號傳導、能量儲存等功能。具有抗菌、抗炎、抗腫瘤等多種生物活性。萜類與揮發(fā)油萜類是由異戊二烯單元組成的化合物，具有不同的碳骨架和官能團。揮發(fā)油是多種萜類和其他化合物的混合物，具有香氣和揮發(fā)性。糖類單糖如葡萄糖、果糖等，寡糖如蔗糖、麥芽糖等，多糖如淀粉、纖維素等。它們具有不同的化學結構和物理性質，如旋光性、溶解性等。蛋白質與氨基酸蛋白質由氨基酸組成，具有一級、二級、三級和四級結構。氨基酸具有不同的側鏈基團，決定了其不同的化學性質。脂類脂肪酸可分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸，甘油酯是由甘油和脂肪酸酯化而成。磷脂具有親水性和疏水性基團，是生物膜的主要成分。各類化學成分結構及性質通過體內或體外藥效學實驗，觀察藥物對生物體的作用，初步篩選出具有活性的成分。藥效學篩選利用化學反應或色譜、質譜等分析技術，對天然藥物中的化學成分進行分離、純化和鑒定，尋找具有活性的化合物?；瘜W篩選利用細胞培養(yǎng)技術，觀察藥物對細胞生長、分化、凋亡等過程的影響，篩選出具有細胞活性的成分。細胞生物學篩選利用基因表達、蛋白質組學等分子生物學技術，研究藥物對生物大分子的作用機制，尋找具有特定生物活性的成分。分子生物學篩選天然藥物中活性成分篩選方法PART03天然藥物提取與分離技術原理利用天然藥物中各成分在溶劑中的溶解性質，選用對活性成分溶解度大，對不需要溶出成分溶解度小的溶劑，而將有效成分從藥材組織內溶解出來的方法。應用適用于遇熱不穩(wěn)定及含大量淀粉、樹膠、果膠、粘液質的天然藥物的提取。如生物堿、苷類、鞣質、有機酸、蒽醌類、黃酮類、香豆素等。溶劑提取法原理及應用水蒸氣蒸餾法原理及應用原理將含有揮發(fā)性成分的藥材與水共蒸餾，使揮發(fā)性成分隨水蒸氣一并餾出，經(jīng)冷凝分取揮發(fā)性成分的浸提方法。應用適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞、在水中穩(wěn)定且難溶或不溶于水的藥材成分的浸提。如揮發(fā)油、某些小分子香豆素、某些小分子的醌類、某些苷元等。固體物質受熱直接氣化，遇溫度較低的固體凝結成固體化合物的過程。原理適用于具有升華性的成分的提取，如樟腦、咖啡因等。應用升華法原理及應用超聲提取技術：利用超聲波產生的強烈振動、高的加速度、強烈的空化效應、攪拌作用等，破壞藥材的細胞，使溶劑快速地滲透到藥材細胞中，溶解并釋放出有效成分。微波提取技術：利用微波能來提高提取率的一種最新發(fā)展起來的技術。微波一產生就浸透到藥材的內部，使細胞內的溫度迅速升高，液態(tài)水汽化產生的壓力將細胞膜和細胞壁沖破，形成微小的孔洞。隨后，細胞內部和細胞壁的水分減少，細胞收縮，表面出現(xiàn)裂紋。孔洞和裂紋的存在使細胞外溶劑容易進入細胞內，溶解并釋放出細胞內的物質。超臨界流體萃取技術：利用超臨界狀態(tài)下的流體為萃取劑，從液體或固體中萃取藥材中的有效成分并進行分離的方法。其原理是以一種超臨界流體在高于臨界溫度和壓力下，從目標物中萃取有效成分，當恢復到常壓常溫時，溶解在流體中成分立即以溶于吸收液的液體狀態(tài)與氣態(tài)流體分開。其他提取技術介紹PART04天然藥物純化與鑒定技術結晶和重結晶法原理及應用結晶法原理利用混合物中各成分在溶劑中的溶解度不同，通過蒸發(fā)、冷卻或加入某種試劑等方法，使溶解度較小的成分達到過飽和狀態(tài)而析出晶體。重結晶法原理將初次析出的晶體再次溶解于少量溶劑中，然后通過蒸發(fā)、冷卻等方法使其重新析出，以提高晶體的純度。結晶法應用適用于溶解度差異較大的混合物的分離，如從植物浸出液中分離出某種成分。重結晶法應用適用于去除雜質、提高產品純度，是制備高純度化合物的重要方法之一。色譜法原理利用混合物中各成分在固定相和流動相之間的分配系數(shù)不同，當流動相通過固定相時，各成分以不同的速度移動，從而達到分離的目的。高效液相色譜法應用適用于高沸點、熱不穩(wěn)定、大分子等化合物的分離和測定，如生物堿、黃酮類化合物的分離和測定。氣相色譜法應用適用于揮發(fā)性、熱穩(wěn)定化合物的分離和測定，如精油中各組分的分離和測定。薄層色譜法應用適用于小量樣品的快速分離和鑒定，如中藥材中有效成分的分離和鑒定。色譜法原理及應用01紫外-可見光譜法原理利用物質對紫外-可見光的吸收特性進行定性和定量分析。02紫外-可見光譜法應用適用于具有共軛體系的化合物的定性和定量分析，如有機酸、酚類化合物的測定。03紅外光譜法原理利用物質對紅外光的吸收特性進行結構分析和鑒定。04紅外光譜法應用適用于有機化合物的官能團鑒定和結構分析，如酯類、酮類化合物的鑒定。05核磁共振波譜法原理利用原子核在外磁場中的自旋能級躍遷產生的共振信號進行結構分析和鑒定。06核磁共振波譜法應用適用于有機化合物的結構測定和立體化學研究，如復雜天然產物的結構解析。波譜法原理及應用超臨界流體萃取技術利用超臨界流體對物質進行萃取分離，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點。利用兩相溶劑體系在高速旋轉的螺旋管內建立起的特殊流體力學環(huán)境進行色譜分離，具有分離效率高、樣品回收率高等優(yōu)點。利用電場驅動帶電粒子在毛細管中移動的速度差異進行分離分析，具有分離效率高、分析速度快等優(yōu)點。利用物質在離子源中電離生成不同質荷比的離子，在磁場或電場中分離并檢測其質量數(shù)和強度進行定性和定量分析，具有高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點。高速逆流色譜技術毛細管電泳技術質譜技術其他純化與鑒定技術PART05天然藥物結構修飾與改造策略

結構修飾改造目的和意義提高活性通過對天然藥物的結構進行修飾和改造，可以增強其原有的生物活性，或使其產生新的藥理作用。降低毒性某些天然藥物具有較強的毒性，通過結構修飾可以降低其毒性，提高用藥安全性。改善藥代動力學性質結構修飾可以改變藥物的吸收、分布、代謝和排泄等藥代動力學性質，從而優(yōu)化藥物的體內過程。通過改變藥物分子中的官能團，如羥基、羧基、氨基等，可以改變藥物的理化性質和生物活性。官能團修飾骨架修飾立體構型修飾對藥物分子的基本骨架進行修飾，如開環(huán)、閉環(huán)、擴環(huán)等，可以產生新的結構類型和生物活性。通過改變藥物分子的立體構型，如手性中心的構型轉變，可以影響藥物的生物活性和選擇性。030201常見結構修飾改造方法采用細胞實驗、酶學實驗等方法，初步評價結構修飾后藥物的體外活性。體外活性篩選通過動物實驗，觀察藥物在體內的藥理作用、藥代動力學性質及毒性反應等，全面評價藥物的活性。體內活性評價通過分析藥物結構與活性之間的關系，揭示結構修飾對藥物活性的影響規(guī)律，為進一步優(yōu)化藥物結構提供理論依據(jù)。構效關系研究結構修飾改造后活性評價PART06天然藥物化學研究前沿與趨勢利用超臨界流體對天然藥物中的有效成分進行高效、高選擇性的提取。超臨界流體萃取技術利用兩相溶劑體系在高速旋轉的螺旋管內建立起一種特殊的單向性流體動力學平衡，實現(xiàn)天然藥物中復雜成分的快速分離。高速逆流色譜技術利用微波能加熱與天然藥物相互作用的溶劑，使細胞破裂，加速溶劑對有效成分的溶解和提取。微波輔助提取技術新型提取分離技術發(fā)展趨勢信號通路調節(jié)作用天然藥物活性成分通過調節(jié)細胞信號通路，影響細胞增殖、分化、凋亡等過程，發(fā)揮治療作用。多靶點作用機制研究發(fā)現(xiàn)許多天然藥物活性成分具有多靶點作用，能夠同時作用于多個生物大分子，發(fā)揮協(xié)同治療作用。免疫調節(jié)作用許多天然藥物具有免疫調節(jié)作用，能夠增強或抑制機體免疫功能，對免疫相關疾病具有治療作用?；钚猿煞肿饔脵C制研究進展12