中药与天然药物 Prepared on 22 November 2020
中药与天然药物
第一节中药与中药学
一.药物的分类
1. 在现代医学理论指导下使用的药物
(1).化学合成药物(西药)
合成药:阿司匹林,奥美拉唑
半合成药:蒿甲醚,头孢氨苄
抗生素:青霉素,红霉素
直接提取:麻黄素,紫杉醇
(2).生物制品:干扰素,球蛋白
(3).天然药物:各种银杏制剂,人参皂苷制剂
(4).草药（民间使用的药物）:黄花蒿（青蒿）
2. 在中医理论指导下使用的药物
(1).中药:人参 (大补元气,补脾益肺,生津,安神）
甘草（补脾益气,清热解毒,调和诸药）
(2).草药:黄芩茎叶（清热解毒）
3. 民族药: 藏药,蒙药
二、中药的起源及资源
《诗经》中载药50余种；公元前 770～220年，《山海经》载药139种；公元前 221～公元265《神农本草经》载药365种；公元659年《唐本草》收药844种；宋代，《证类本草》收药1445种；1596年，明代《本草纲目》收药1892种；1765年，清代《本草纲目拾遗》记载药物2913种；1977年编成《中药大辞典》收药5767种；《新华本草纲要》6000种；《中国中药资源》载录12727种.
三、中药学的研究范围
中药学是研究中药基本理论和各味中药的来源、性味、功效及应用方法等知识的一门学科
1.中药的药性
药物的性味和功能称药性。中药的药性：四气，五味，升降沉浮，归经等
2.中药的四气（四性）
中医将病分为热性病和寒性病，根据药物的性质和治疗作用将中药分为寒、热、温、凉四种药性。如，石膏、黄连、栀子等治疗热性病具有寒凉性质、附子、干姜等治疗寒性病，具有温热性质。
寒性、凉性中药具有清热泻火作用、温性、热性中药具有温里散寒作用。
寒凉药物属阴，温热药物属阳。寒与凉，温与热只是程度上的差别
如果不了解药性，治疗热性病用热药，治疗寒性病用寒药，必然会产生不良后果
3.中药的五味
辛、甘、酸、苦、咸称中药的五味，不同的味有不同的治疗作用，味是表示中药作用的标志。辛：发散、行气、行血。如麻黄、桂枝治风寒表证，木香、红花行气行血
甘：补益、和中。如人参、黄芪补益元气，甘草、大枣调和脾胃、调和药性
酸：收敛、固涩。如五味子、山茱萸敛汗涩精，五倍子涩肠止泻
苦：燥湿、泻降。如黄连、黄柏清热燥湿，大黄泻下
咸：软坚、泻下。如海藻、瓦楞子软坚散结，芒硝泻下通便
辛散，酸收，甘缓，苦坚，咸软
中药的气和味要综合应用，气味相同作用类似，气味不同则作用不同，气同味异或味同气异，则作用也不相同。
如麻黄薄荷同为辛味药，辛能发散，具发汗解表作用。麻黄性温，用于风寒表证.薄荷性凉，用于风热表证。
4.中药的升降沉浮
根据药物的作用趋向又将药物分为升降沉浮。升是升提，降是下降，浮有上行发散之意，沉有下行泻利之意。
升浮的中药（属阳）具有发汗，升阳，散寒，催吐等作用。用于病变部位在上在表，病势下降的疾病的治疗。如黄芪，升麻能治疗久泻脱肛，子宫下垂等气虚下陷疾病；麻黄，桂枝能治疗风寒表证。
沉降的中药（属阴）具有降逆，清热，泻下收敛等作用。用于病变部位在下在里，病势上逆的疾病。如石决明，牡蛎能治疗肝阳上亢的头晕，头痛。大黄，芒硝能治疗肠燥便秘等疾病。
药性的升降沉浮与药物的气味及质地轻重有一定关系。味属辛甘，气属温热，大多升浮；味属苦酸咸，气属寒凉，大多沉降。花,叶等质轻药物大多升浮；种籽和矿物等质重中药大多沉降。
药性的升降沉浮还与配伍或炮制有关。升浮药在众多沉降药中便随之下降；沉降药在众多升浮药中便随之上升。有些药酒炒则升，姜汁炒则散，醋炒则收敛，盐水炒则下行。
5. 中药的归经
归经是指药物对于机体某部位的选择作用。如寒性药物都有清热作用，但有的偏清肺
热，有的偏清心热，有的偏清肝热，有的则偏清胃热。再如同为补药，也有补心，补肺，补脾，补肾之区别。
6. 中药的炮制
对原药材进行的各种加工处理称炮制。经加工炮制的中药称中药饮片。
炮制的目的主要有以下几点：
1、降低或消除药物的毒性或副作用如半夏，天南星等含有强烈刺激性物质，浸泡之后，可消除其刺激咽喉的副作用。马钱子具有通络止痛，散结消肿之功效。主要用于治疗风湿顽痹，麻木瘫痪，跌打损伤，痈疽肿痛，小儿麻痹后遗症，类风湿关节痛等。其中的主要成分是士的宁（疗效好）和马钱子碱（毒性强）。
炮制方法：沙烫或油炙炮制温度：200～260℃分解温度：马钱子碱 178℃士的宁 286～288 ℃
附子具有回阳救逆，补火助阳，逐风寒湿邪之功效。主要用于亡阳虚脱，肢冷脉微，阳萎，宫冷等症。主要含有二萜双酯类生物碱等。二萜双酯类生物碱乌头碱就可造成中毒，其半数致死量为3～4mg。经炮制后，少部分二萜双脂类生物碱随水流失，大部分则转变成毒性大大降低的二萜单酯型生物碱。二萜单酯型生物碱的毒性只有二萜双酯型生物碱的1／2000。
2、转变药物的功能如麻黄为辛温解表药，主要含有两类成分，挥发油和生物碱。其中前者主要用于辛温解表，治疗感冒等症。后者具有止咳平喘的作用，主要用于治疗气管炎等。麻黄蜜炙后挥发油降低1／2，而生物碱含量基本不降，使其辛散作用降低，治咳平喘作用增强。
3、增强疗效如款冬花枇耙叶经蜜炙后，可增强润肺止咳作用。
元胡中的主要止痛成分是生物碱。未炮制的元胡用水提取，其生物碱的提取率为25％。而用醋炙后，元胡用水提取，其生物碱的提取率为％（形成了有机酸盐，增加了水溶性）。白芥子具有温胃散寒，助消化，温肺化痰等作用。
4、改变或增强药物作用的部位如黄柏为清下焦湿热药,酒炙後借酒力上行，清上焦之热。
5、易于粉碎，适应调剂或制剂的需要如龙骨，石决明炮制后质地酥松，易于粉碎，并有利于药物的溶出。
6、保证药物的净度
7、有利于药物的储藏，保存，且有矫味，便于服用的作用如紫河车、蛇类、动物类含有三甲胺等腥味成分，酒炙后可除去这些腥味成分。
第二节天然药物化学
一.天然药物化学学科的性质和讲授的内容
天然药物包括植物药，动物药，矿物药，民间用药，通过各种途径发现的新药等。
植物药如人参，甘草，黄连，灵芝
动物药如地龙（清热定惊，平喘，利尿）、龟甲（益肾强骨，补药）
矿物药如石膏（清心镇静 CaSO4)、珍珠（安神定惊，解毒生肌）
民间用药如核桃皮，猪苦胆，青蒿
新发现的药如人参茎叶，紫杉，长舂花
中药:中医传统用药或按中医理论使用的药物
草药:民间用药或未经药政部门批准的药物
天然药物化学,是运用现代科学理论与方法研究天然药物中化学成分的一门学科。研究内容: 天然药物中化学成分的结构特点，理化性质，提取分离方法，结构鉴定及生合成途径。
二.学习天然药物化学的目的
1. 创制新药
(1). 新药研究开发的目的意义
制药产业是由传统产业和现代产业相结合,一,二,三产为一体的产业,也是一个高技术,高投入,高风险,高回报,知识密集,专业化程度高的产业群体.同时也是世界贸易增长最快的5类产业之一和世界经济强国竞争的焦点之一.世界经济强国美,日,英,德,欧共体的支柱产业和朝阳产业.
98年国内医药工业总产值1700亿元,96-98年年递增％,高于“九五”计划15％,后五年增长速度12％.
“九五”以来,国际药品市场增长％,98年全球药品销售额3029亿美元(出厂价,不含国内大陆市场）,当年增长约7％.后五年年增长为8％.2002年为4000多亿美元,2005年为5000多亿美元. 研究开发新药不仅具有巨大的经济效益，而且具有良好的社会效益。
附：98年前十名企业销售额
默克公司亿美元
Aventis 亿美元
葛兰素威康公司亿美元
阿斯特拉捷利康亿美元
辉瑞公司亿美元
布迈施贵宝亿美元
诺华亿美元
礼莱亿美元
强生亿美元
罗氏亿美元
单品种销售额(亿美元)
品种 99年 2002年公司
奥美拉唑阿斯特拉捷利康
辛伐他丁默克
氟西丁礼莱
氨氯地平辉瑞
依那普利默克
绿霉他定先令普劳
阿伐他丁华纳兰伯特
伟哥辉瑞
普伐他丁布迈施贵宝
1949－1981年我国共研制新药104种。其中，天然药物中活性成分和结构修饰物61种占％，创制新药64种，天然药物中活性成分18种。另外还有一些结构修饰物如蒿甲醚，β－甲基地高辛，溴化异丙东莨菪碱等。各国政府对从天然药物中开发新药都非常重视。
(2). 创新药物研究开发的途径
A. 直接从天然药物中发现新药
B. 以天然药物中活性成分为先导化合物开发新药
C.从有效部位中开发五类新药
(3).从天然药物中研究开发新药的一般过程
临床有效药物、经筛选有活性的药物、民间用药(药效学确证)后，制成原料药，进行粗分、活性测试，找出可能的活性部位，进行分离活性组分，分出单体化合物进行结构活性测定，合成先导化合物，进一步进行结构修饰及构效关系研究，得到创新药物。
2.推进中药现代化进程,使中药早日进入国际医药主流市场
中药现代化的机遇与挑战：疾病谱和医学模式正在发生变化。“生物医学”向“生物－心理－社会医学”转变,单纯的疾病治疗向预防－保健－治疗－康复模式转变.
中医药正在世界范围得到逐步接受.目前全世界已有124个国家建立了各种类型的中医药机构.每年来我国接受正规培训的中医药人员达9000多人次.法国目前约有2800个中医诊所,45个协会,参加人数万人,每年消耗中药万吨.英国也准许经营中医业,仅伦墩就有600家中医诊所.美国于1994年颁布了“饮食补充剂健康与教育法”,近期又专门制定了“植物药研究指南”开始接受中药作为治疗药。
受“回归自然”潮流的影响,国际天然药物市场不断扩大.在世界药品市场上,天然物质制成的药品已占30％,国际植物药市场已达300多亿美元.每年以10％的速度增长.据估计美国每年的中药流通量达30多亿美元.
化学合成药开发周期长（8－10年）,费用高（3－5亿美元）,副作用大.对疑难病症和慢性病尚无良好的治疗办法。
现代科学技术的发展为中药的研究提供了更多的手段。我国经济的发展为中药提供了广阔的市场前景。文化背景和理论体系的差异(如:同病异治,异病同治,同为血瘀实证则用“桃仁承气汤”,虚证则用“当归芍药汤”.感冒则有风热风寒之分)。
存在的挑战与问题主要有：医药市场国际化和洋中药对我国中药产业的冲击；中药知识产权面临的威胁；农残,重金属问题；质量均一性问题。
对策：(1). 开发安全有效质量可控的五类中药新药(2).降低毒性,提高疗效,科学化用药等。
3.为中药质量标准的制定提供科学依据。中药的质量取决于化学成分.产地,气侯,环境, 采收季
节等均可影响化学成分
4.扩大药源
三. 天然药物化学的发展历史和进展
1.我国是最早进行天然药物化学研究的国家
1769年瑞典化学家，药师K. W. Schelle 合成酒石酸。
1575年《医学入门》(李挺着),《本草纲目》中记录由五味子提取没食子酸
1711年《集验方》（李遵着）樟脑的制备方法，由马可勃罗将这一方法传到西方
2.结构测定和发现新化合物的速度越来越快
各种波谱技术如 NMR,2DNMR,MS,Hr-MS等和分离技术如HPLC,反相填料,分子筛等的飞速发展,使天然药化的研究速度大大加快
时间发现的新生物碱
1952年以前 950个
1952-1962年 1107个相当于前100年的总数
1962-1972年 3443个相当于前10年的3倍
1972-1989年 6000个
过去确定结构需做化学降解,衍生物制备等,消耗大量样品.现在分子量<1500,2mg样品数天就可确定结构,并可确定相对构型.X-衍射(X-ray crystal analysis),一粒单晶,数天就可确定结构。
3.向内源性生物活性成分,微量,水溶性,不安定成分进军。如，蚕蛾醇 (bombykol)10-10 ug/ml 具有明显的生物活性，从50万头雌蚕蛾中得到12mg。又如，蜕皮激素 (ecdyson)从500Kg蚕蛹中得到25mg。
4.向高分子化合物进军。人参多糖,猪苓多糖,黄芪多糖,天花粉等
5.有效成分和无效成分的概念在发生变化。过去认为小分子化合物才是有效成分包括：生物碱(alkaloids)、黄酮(flavonoids)、蒽醌(anthraquinones)、皂苷(saponins)
木脂素(lignans)、香豆素(coumarin)、萜类(terpenes)、挥发油(volatile oils)等
大分子化合物是无效成分，如多糖(polysaccharides)、蛋白质(proteins)、鞣质(tannins)等.
6.需要注意的几个问题。
(1)有效成分和活性成分的概念不同.
(2)天然药物中真正搞清有效成分的并不多.
(3)许多中药中搞出的活性成分并不代表整个中药的药效.
(4)有些成分在某些中药中是有效成分,在另一些中药中则不是有效成分.
四. 天然药物化学常识性知识简介
1.天然药物化学成分分类
按药物基本类型分-植物药,动物药,矿物药
按成分的酸碱性分-酸性成分,碱性成分,中性成分
按溶解性分-非极性（亲脂性）,中等级性和极性（亲水性）成分
按活性分-活性成分（有效成分)和无活性成分(无效成分)
按生合成途径分-一次代谢产物(糖,蛋白等)和二次代谢产物(生物碱,黄酮等)
按结构类型分-生物碱类、糖苷类、黄酮类、蒽醌（醌）类、木脂素和香豆素类、强心苷类、皂苷类、萜类及挥发油类
2.化学成分的提取分离
(1).提取
A.溶剂提取法:按所用溶剂极性可将溶剂分为三类: 非极性溶剂,中等极性溶剂和极性溶剂。极性大小：石油醚<四氯化碳<苯<乙醚<二氯甲烷<氯仿<醋酸乙酯<正丁醇<丙酮<乙醇<甲醇<水提取方法有：煎煮法,浸渍法,渗滤法,回流提取法,连续回流提取法
B.水蒸汽蒸馏法
C.其他方法：升华法,压榨法,超临界流体萃取法
(2).分离纯化
A.溶剂法
萃取法：有机溶剂－水,有机溶剂－酸水或碱水
逆流分布法(counter current distribution CCD)
液滴逆流层析法(droplet counter-current chromatography DCCC)
B.沉淀法
铅盐沉淀法
酸碱沉淀法
分级沉淀法
C.色谱分离法
按色谱原理可将其分为吸附色谱,氢键缔合色谱,分配色谱,排阻（分子筛）色谱,离子交换色谱
按所用方法可将其分为柱色谱, 纸色谱,薄层色谱
五.天然药物化学与基础课的关系