《天然**化学(第三版)》为“十二五”职业教育**规划教材之一。天然**化学是应用现代科学理论、方法与技术研究天然**中化学成分的学科。《天然**化学(第三版)》**讲述了天然**有效成分的提取和分离方法及操作技术、天然**中各类成分的结构类型、理化性质、提取分离和鉴别的方法;简要介绍了天然**活性成分的研究方法。《天然**化学(第三版)》力求深入浅出,突出职业教育的特点,兼顾学生后续发展。

第1章 绪论
案例1-1
远古时代,人类在寻找食物的同时,发现自然界中存在许多能够缓解“病痛”的物质,这种药食同源的能缓解病痛的物质就是*原始的“天然**(natural medicine)”,后来将其称为“中草药(Chinese herbal medicine)”。中草药从古代的“丸散膏丹汤”剂型到现代的片剂和注射剂等剂型的变化过程,是人类对天然**中防病治病的基础物质有效成分的不断认识和升华的过程,也是天然**化学的发展过程。屠呦呦研究团队从天然**黄花蒿中提取分离并鉴定出了抗疟有效成分青蒿素,是天然**化学理论和技术有机结合的典型实例。
问题:天然**防病治病的基础物质是什么?
第1节 天然**化学的概念和内容
天然**化学是应用现代科学理论和方法研究天然**中化学成分(主要是活性成分又称有效成分)的一门学科。研究的主要内容包括:天然**中各类型化学成分的结构特点、理化性质、提取分离方法与技术及化学成分的鉴定等。此外,还涉及天然**活性成分研究的一般途径和中药标准提取物研究等内容。
考点:天然**化学的概念
一、天然**化学的有关概念
(一)天然**
天然**来自植物、动物、矿物、海洋生物和微生物等,以植物来源为主,种类繁多,是**的重要组成部分。在中国,天然**主要是中草药,早在《本草纲目》(明 李时珍)中就记载有1892种,《本草纲目拾遗》(清 赵学敏)又补充了921种,中草药与中医形成了具有一定特色的体系,是人类共同拥有的宝贵财富,对整个人类的繁衍昌盛起着重要作用。
中国的天然药源极为丰富,据现代统计植物类药有11?146余种,动物类药有1580余种,矿物类药有80余种。我国海域辽阔,生物物种丰富,近年来,在海洋生物中发现了大量的多肽类、大环聚酯类、萜类、聚醚类等具生物活性的化合物,从中发现了一批重要的**、抗病毒活性物质,显示出海洋**利用的广阔前景。近年来的研究发现,许多苔藓植物中具有大量的抗霉菌、****生长等活性的化合物。随着生命科学的进步,许多内源性生物活性物质也在被不断揭示出来。
(二)有效成分和无效成分
天然**中防病治病的基础物质是其中的活性成分,又称有效成分。有效成分是指从天然**中提取分离出的能用分子式和结构式表示、具有一定的理化常数、具有生物活性的单体化合物。含有生物活性的混合物称为有效部位。
考点:有效成分的概念
一种天然**中往往含有一种至多种有效成分,故可有多种临床用途。例如,天然**罂粟中有三种有效成分:吗啡(morphine)具有镇痛作用,罂粟碱(papaverine)具有解痉作用,而可待因(codeine)具有**作用,因此罂粟中的这三种有效成分,具有不同的临床用途。又例如,中药麻黄中含有麻黄碱(L-ephedrine)和伪麻黄碱(D-pseudoephedrine)等多种有机胺类生物碱,其中麻黄碱具有平喘、解痉作用,而伪麻黄碱则有升压、利尿作用,是麻黄中具有不同药理作用的有效成分。
在天然**中还有一些与有效成分共存的、无生物活性的成分,称为无效成分或杂质。一般认为天然**中的鞣质、氨基酸、蛋白质、多糖、树脂、色素、油脂等成分是无效成分。所以,在提取有效成分之后,一般要将有效成分与无效成分分开,并除去无效成分。
(三)有效成分与无效成分的关系
所谓有效成分与无效成分不是**的,是相对的。以鞣质为例,鞣质几乎存在于每一种中草药中,一般情况下,由于其含量低、生物活性不显著,所以被视为无效成分。若上述无效成分在某中药中含量高、有显著生物活性时,则又被视为有效成分。例如,中药五倍子中的鞣质含量在40%以上,**可以达70%,具有显著的**、抗病毒、清除自由基和***等作用,则鞣质是五倍子中主要的有效成分。再例如,中药中多糖一般被视为无效成分,而在猪苓和香菇等中药中多糖成分含量高,已被证明是抗**的有效成分。
(四)现代科学理论
天然**中化学成分的研究需要运用现代科学理论、方法和技术。主要运用:基础化学(无机化学、有机化学、分析化学)、天然**学、生物化学、分子生物学、**化学、**分析学、药理学等学科的理论、方法和技术。
课堂活动
1.天然**包括哪些?
2.天然**中有效成分的概念是怎样描述的?有效成分主要包括哪些类型?
二、天然**化学研究的主要内容
如前介绍,天然**化学研究的主要内容包括天然**中各类型化学成分的结构特点、理化性质、提取分离的方法与技术、化学成分的结构鉴定、天然**活性成分研究的一般途径及中药标准提取物研究等内容。以黄酮化合物为例,说明如下。
研究的主要内容:
黄酮类→结构中含有酚羟基等→酚羟基具有酸性和一定的极性等→可以利用碱溶酸沉法等进行提取和分离→运用化学鉴别法和四大光谱法等对结构进行鉴定→*后以其为先导化合物对结构进行改造创制新药。
考点:天然**化学研究的主要内容
第2节 天然**化学在天然**发展中的作用
古代的四大文明古国(古巴比伦、古埃及、古印度和中国),都有使用天然**的漫长历史,但是随着现代医学和化学制药的发展,天然**逐渐淡出人们的视野。当代天然**(中药)的再次崛起,离不开天然**化学的发展和进步。天然**化学研究在促进中药发展,促进中药现代化,提高中药国际竞争力等方面发挥了巨大作用,主要表现在以下几个方面。
一、开辟扩大药源、促进新药开发
(一)扩大药源
天然**有效性的基础在于它的有效成分。当某一种天然**资源匮乏时,如果弄清楚其中的有效成分,即可根据有效成分的化学结构和理化性质,研究其他植物中是否含有此类化学成分,从而寻找其代用品。例如,毛茛科植物黄连中的小檗碱因具有****作用而被广泛应用,但是,由于黄连生长缓慢,药源缺乏,供不应求。科学家们对黄连中的小檗碱进行了提取、分离和结构鉴定,从而发现小檗属的三颗针、防己科的古山龙、芸香科的黄柏等**中也含有此成分,因此,三颗针、古山龙和黄柏等成为制药工业上提取小檗碱的主要原料。
(二)将有效成分作为先导化合物,改造其结构研制新药
开发利用天然**有效成分的另一有效途径,是以天然**有效成分作为先导化合物,进行结构修饰或改造,并*终开发成为**低毒的现代合成新药。例如,具有抗疟作用的青蒿素,由于在水中和油中溶解度均较小,因此不能做成注射剂。为改善其溶解度,对其结构进行改造,合成了**、低毒的双氢青蒿素,又进一步对双氢青蒿素甲基化,合成油溶性的蒿甲醚(artemether),制成蒿甲醚胶囊;对双氢青蒿素进行酯化反应,合成了水溶性的青蒿琥珀酸单酯(artesunate),加专用溶剂碳酸氢钠的**水溶液后,形成青蒿琥珀酸单酯钠盐而溶解,制成注射剂**提高了数倍。
再例如,镇痛药吗啡(morphine),有较强的依赖性(成瘾性),而哌替啶(pethidine)为吗啡镇痛作用的合成代用品,它既保留了吗啡镇痛有效的结构部分,又比吗啡的依赖性小得多。
二、探索天然****疾病原理
用现代科学方法探索中药治病的原理,使中药被世界医学所接受,是当今天然**化学和中药药理研究工作者的一项重大任务。
(一)研究思路
目前的研究思路是在明确了中药有效成分的基础上,利用天然**化学技术将有效成分提取出来,进一步探讨其作用原理、结构、**、毒性之间的关系,以及其在生物体内的吸收、分布、代谢等情况,从而以现代药理学和毒理学来表述天然**的功效。
(二)天然**化学与现代药理学和分子生物学结合
中药人参**学筛选已证明人参可以使**细胞停止生长,具有**作用。但近代药理学和**动力学研究证明人参的有效成分人参皂苷-Rb1(ginsenoside-Rb1)的生物利用度极低,口服给药在血液中检测不出人参皂苷-Rb1等原形皂苷,故对人参的作用产生怀疑。近年来科学工作者将人参皂苷-Rb1与人肠内细菌在体外共温孵,得到命名为M1或化合物K(C-K)的代谢产物,并且发现无论是给大鼠灌胃人参皂苷-Rb1(200mg/kg)还是灌胃C-K(56.2mg/kg),在血浆中均检出C-K的存在,从而得出人参皂苷-Rb1与人肠内细菌的代谢产物C-K才是发挥抗**的主要成分。分子生物学研究证明,C-K可以通过使细胞色素c进入胞质、激活半胱天冬酶-3(caspase-3)、调节细胞周期相关分子(如细胞周期因子D或细胞周期因子依赖性激酶**剂)使**细胞的生长停止在G1期,从而诱导如白血病HL-60、Lewis肺癌、B16-BL6黑色素瘤等**细胞的凋亡。
(三)现代毒理学的运用
传统医学中使用有毒**治病的例子很多,但由于**中夹杂的毒性成分的含量和毒性反应不明确,因此毒性成分问题一直影响中药现代化进程。现代毒理学和药理学对极低剂量有毒物质生物效应(如Hormesis现象)的研究表明,只要毒性物质使用得当,就能够表现出特殊的药效。20世纪70年代我国用砒霜静脉注射和雄黄口服给药,结果发现二者对**白血病都表现出一定**,但不被当时医学界接受。到20世纪90年代,我国科学家报告砒霜、雄黄和雌黄可诱导白细胞凋亡,由于此次实验经过了科学设计、实验条件进行了严格控制、实验结果进行了科学统计,且所做的解释是现代医学所能理解的,所以,世界医学在实验和临床结果面前,不但接受了砷化合物(砒霜、雄黄和雌黄)**早幼粒细胞白血病的效果,而且认识了中医用药的经验和准则。
三、控制天然**及其制剂的质量,促进中药的现代化进程
(一)天然**有效成分的含量控制
天然**发挥药效的基础物质是其有效成分,而有效成分的含量受天然**的品种、产地、采收季节、加工方法、储存条件等因素的影响而有所变化,故临床**往往也随之不同,制剂的质量也难稳定。例如,麻黄中有效成分麻黄碱(L-ephedrine),山西产的麻黄中含量**,其他地区产的含量几乎减少一半;麻黄碱主要存在于麻黄的茎部,春季含量较低,八、九月份含量**,随后含量又逐渐降低;吴茱萸(Evodia rutaecarpa)样品中所含吴茱萸碱(evodiamine)含量高低与品种无关,而与产地有关。如果从天然**中分离出有效成分作为对照品,对药材进行定性和定量测定,则可有效地控制中药材的质量,确保临床**。例如,《中国药典》规定人参含人参皂苷Rg1和人参皂苷Re的总量不得少于30%,人参皂苷Rb1不得少于0.20%,这比以形态为主的质量标准更为科学和客观。
(二)中药标准提取物
中药经过长期发展逐步形成了中药材、中药饮片和丸散膏丹汤等传统中药产品,但由于中草药产地、种植条件和炮制方法不同会导致有效成分含量的差异,这些缺陷严重制约着我国中药现代化进程。
中药产业的原料药生产规范化和质量标准化是解决上述问题的关键所在。世界各国在探索中药材品种标准化、种植科学化和生产流通过程无公害化等《中药材生产质量管理规范》(good agriculture practices,GAP)过程中发现,由于自然因素的不可控性,GAP并不能完全解决中药材质量均一性的问题。中药标准提取物可以在一定程度上实现产品质量的有效控制并保证**,使其被世界各国广泛接受,成为当前国际植物药市场上主要商品形态。同时,中药标准提取物作为中药制剂的投料越来越受到人们的关注。例如,用标准提取物来生产银黄注射液,即是由金银花(Lonicera japonica)、黄芩(Scutellaria baicalensis)两味中药中提取的有效部位配制而成,可以用**液相色谱法测定黄芩苷和绿原酸的含量,以控制银黄注射液的质量。
四、改进**剂型,提高临床**
制剂的**性、有效性、合理性,是衡量**质量的重要指标。中药传统剂型丸、散、膏、丹、汤剂,由于起效慢、应用不方便等问题,已不能完全适应现代医学**疾病的需要。要提高**,方便用药,降低毒副作用,与国际接轨,就必须在研究有效成分的基础上,研究中药新剂型。首先将中药有效成分进行提取和分离,再制成片剂和注射剂等现代**剂型

目录 第1章 绪论/1 第1节 天然**化学的概念和内容/1 第2节 天然**化学在天然**发展中的作用/3 第3节 天然**化学发展简史/6 第4节 天然**中各类化学成分简介/7 第2章 天然**化学成分提取方法/10 第1节 溶剂提取法/10 第2节 其他提取法简介/16 第3章 分离与精制的一般方法/20 第1节 两相溶剂萃取法/20 第2节 沉淀法/22 第3节 结晶法/23 第4节 其他方法简介/24 第4章 色谱分离法与结构鉴定/26 第1节 吸附色谱法/26 第2节 分配色谱法/31 第3节 离子交换色谱法/32 第4节 凝胶色谱法和大孔吸附树脂法/34 第5节 **液相色谱法和气相色谱法/36 第6节 结构鉴定简介/39 第5章 糖和苷类/42 第1节 糖类/42 第2节 苷类/45 第6章 黄酮类/52 第1节 概述/52 第2节 结构与分类/53 第3节 理化性质/57 第4节 提取与分离/59 第5节 鉴别与结构测定/62 第6节 提取分离实例/69 第7章 蒽醌类/74 第1节 概述/74 第2节 结构与分类/74 第3节 理化性质/76 第4节 提取与分离/79 第5节 鉴定与结构测定/80 第6节 提取分离实例/82 第8章 苯丙素类/85 第1节 香豆素类/85 第2节 木脂素类/89 第9章 萜类和挥发油/94 第1节 萜类/94 第2节 挥发油/100 第10章 强心苷类/108 第1节 概述/108 第2节 结构与分类/108 第3节 理化性质/111 第4节 提取与分离/113 第5节 鉴别/114 第6节 提取分离实例——西地兰的提取分离/116 第11章 皂苷类/119 第1节 概述/119 第2节 结构与分类/119 第3节 理化性质/122 第4节 提取与分离/123 第5节 鉴别/124 第6节 提取分离实例——穿山龙中薯蓣皂苷元的提取/125 第12章 生物碱类/128 第1节 概述/128 第2节 结构类型/128 第3节 理化性质/132 第4节 提取分离/136 第5节 鉴别/140 第6节 提取分离实例/141 第13章 其他类成分/148 第1节 鞣质/148 第2节 有机酸/150 第3节 氨基酸/152 第4节 蛋白质/153 第5节 海洋天然**简介/154 第14章 天然**化学成分的研究方法/157 第1节 天然**研究开发的一般程序/157 第2节 天然**化学成分预试验/160 第3节 天然**有效成分提取分离的一般步骤/163 第4节 有效成分结构鉴定技术简介/165 第5节 天然化合物的结构修饰和结构改造/171 第6节 中药标准提取物简介/175 实训指导/179 实训一 两种有效成分混合物的薄层色谱分离与鉴别/180 实训二 槐花中芦丁的提取、精制和鉴别/181 实训三 大黄中羟基蒽醌的提取与鉴别/183 实训四 水蒸气蒸馏法提取牡丹皮挥发油/185 实训五 八角茴香中挥发油的提取与鉴别/186 实训六 粉防己中生物碱类成分的提取、分离与鉴别/187 实训七 三颗针中小檗碱的提取、精制与鉴别/191 实训八 苦参碱的**液相色谱法鉴别/193 实训九 天然**化学成分预试验/194 实训十 几类常见天然**化学成分的鉴别/197 附录 常用检识试剂的配制和应用/199 参考文献/209 教学基本要求/210 自测题(选择题)参考答案/216