天然化合物

1、天然化合物,,化合物,化合物是由兩種以上的元素以固定的摩爾比通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起的化學(xué)物質(zhì)它是一種純凈物?；衔锟梢杂苫瘜W(xué)反應(yīng)分解為更簡單的化學(xué)物質(zhì)。按組成分類可以把化合物分為有機(jī)化合物和無機(jī)化合物。,為什么選擇有機(jī)物,有機(jī)物是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，所有的生命體都含有機(jī)化合物。脂肪、氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、血紅素、葉綠素、酶、激素等。生物體內(nèi)的新陳代謝和生物的遺傳現(xiàn)象，都涉及到有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)變。此外，許多與人類生活有密切相關(guān)的物質(zhì)，如石油、天

2、然氣、棉花、染料、化纖、塑料、有機(jī)玻璃、天然和合成藥物等，均與有機(jī)化合物有著密切聯(lián)系。和無機(jī)物相比，有機(jī)物數(shù)目眾多，可達(dá)幾千萬種。而無機(jī)物目卻只發(fā)現(xiàn)數(shù)十萬種，因?yàn)橛袡C(jī)化合物的碳原子的結(jié)合能力非常強(qiáng)，可以互相結(jié)合成碳鏈或碳環(huán)。碳原子數(shù)量可以是1、2個(gè)，也可以是幾千、幾萬個(gè)，許多有機(jī)高分子化合物（聚合物）甚至可以有幾十萬個(gè)碳原子。此外，有機(jī)化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍。,什么是有機(jī)化合物,廣義上的有機(jī)化合物：含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳

3、、碳酸、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等氧化物除外）或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偡Q。狹義上的有機(jī)化合物：主要是由碳元素、氫元素組成，是一定含碳的化合物。有機(jī)化合物除含碳元素外，還可能含有氫、氧、氮、氯、磷和硫等元素?？傊?，有機(jī)化合物都是含碳化合物，但是含碳化合物不一定是有機(jī)化合物,有機(jī)物的種類,（一）烴（1）烷烴（2）烯烴（3）炔烴（2）環(huán)烴（a）環(huán)烷烴 （b）芳香烴（c）環(huán)烯烴（二）烴的衍生物

4、 （1）醇 (2)醚（3）酚（4）醛（5）羧酸及其衍生物 (6)酯類化合物 （7）鹵代烴 （8）硝基化合物 (9)胺基化合物 （10）雜環(huán)化合物及生物堿（三）糖類（a）單糖（b）貳糖（c）多糖 (四）氨基酸 蛋白質(zhì) 核酸,研究有機(jī)化合物的步驟,1.分離純化2.純度的檢定：測定有機(jī)化合物的物理常數(shù)檢

5、定其純度，如測定熔點(diǎn)，沸點(diǎn)。也可以應(yīng)用現(xiàn)代色譜分析的方法，如高效液相色譜，氣相色譜等。3.實(shí)驗(yàn)式和分子式的確定4.結(jié)構(gòu)式的確定：X衍射法，核磁共振譜和質(zhì)譜。5.在確定了有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)并對許多有機(jī)化合物的反應(yīng)有相當(dāng)了解的基礎(chǔ)上以石油，天然氣或植物中取得的一些天然化合物為原料，通過各種反應(yīng)，合成我們所需要的有機(jī)物。,植物甾醇的介紹及其應(yīng)用,,,植物甾醇,植物甾醇通常以游離甾醇、甾醇酯、甾基糖苷和?；藁强恋男问綇V泛存在于自然界中

6、，是植物體內(nèi)細(xì)胞膜的成分之一。 植物油料種子中甾醇含量很高，芝麻籽中甾醇含量高約714 mg/ 100 g油料，其次是葵花籽、花生、菜籽等。工業(yè)化制備植物甾醇的一個(gè)來源是從松果屬中軟木生產(chǎn)木纖維過程中的主要副產(chǎn)物松油中提取，松油不皂化物中植物甾醇含量約占50%—30%，另一個(gè)來源是從植物油脂精煉副產(chǎn)物中提取。近年來，植物甾醇及其衍生物因其具有特殊生物學(xué)特性和理化特性而被廣泛應(yīng)用于食品、藥品和化妝品等領(lǐng)域中。,甾醇分子式,

7、植物甾醇的功能性質(zhì),植物甾醇溶于多種有機(jī)溶劑，相對密度大于水，熔點(diǎn)100~215℃，甾醇結(jié)構(gòu)中的不飽和雙鍵、羥基、碳環(huán)結(jié)構(gòu)等官能團(tuán)的存在使其具有特殊的功能，如免疫調(diào)節(jié)、抑制膽固醇吸收、抗氧化、降低血脂、消炎退熱等，是一種多功能活性因子，被譽(yù)為“生命的鑰匙”。歐洲食品安全管理局(EFSA)推薦，每天膳食中攝人1.5~2.4 g的植物甾醇能使人體血液中的膽固醇含量減少7%~ 10.5%，進(jìn)而減少冠心病發(fā)生的危險(xiǎn)。但攝入過多的植物甾醇會導(dǎo)致基

8、因突變，導(dǎo)致發(fā)生谷甾醇血癥 植物甾醇對DPPH—, OH—和O2 —均有較強(qiáng)的抗氧化功能。研究發(fā)現(xiàn)蘋果籽油中的兩種植物甾醇清除DPPH—, OH—和O2 —的效果優(yōu)于Ve和BHT。很多來源的植物甾醇還可以有效延緩油脂的過氧化反應(yīng)，抑制油脂過氧化值和酸價(jià)的升高，抗氧化效果優(yōu)于BHT和Vc。,植物甾醇發(fā)展歷程,1999 年，美國食品藥品監(jiān)督局( FDA) 就已經(jīng)批準(zhǔn)添加植物甾醇及酯的食品可使用“有益健康”標(biāo)簽。1999 年

9、，日本農(nóng)林省也批準(zhǔn)植物甾醇、植物甾醇酯、植物甾烷醇、植物甾烷醇酯為調(diào)節(jié)血脂的特定專用保健食品 FOSHU 的功能性添加劑。2003 年 2 月，美國 FDA 批準(zhǔn)了嘉吉公司植物甾醇有利于心臟健康的健康聲稱，正式給予植物甾醇市場“合法地位”。2004 年，歐盟委員會批準(zhǔn)植物甾醇和植物甾醇酯在幾類特定食品中使用，如黃油涂醬、牛奶類產(chǎn)品及優(yōu)酪乳類產(chǎn)品。2007 年 2 月，英國食品標(biāo)準(zhǔn)局在遵照歐盟新食品法規(guī)的同時(shí)，給予植物甾醇健康成分的

10、審批。2010 年，我國允許植物甾醇和植物甾醇酯作為新資源食品在食品中添加(中華人民共和國衛(wèi)生部食品安全綜合協(xié)調(diào)與衛(wèi)生監(jiān)督局,2010年第3號新資源食品公告 )。,,植物甾醇在食品中的應(yīng)用,第一個(gè)開發(fā)上市的富含植物甾醇的食品是人造奶油，隨后植物甾醇被廣泛應(yīng)用于乳制品、焙烤制品、香腸、植物油、果汁等食品中。荷蘭、比利時(shí)、英國、法國、德國約13%的家庭用戶購買含有植物甾醇酯的食品，如涂抹醬、色拉調(diào)味料、牛奶和酸奶酪及其制品等。富

11、含植物甾醇酯的功能性黑巧克力棒不僅能夠減少人體內(nèi)膽固醇含量，并且在長達(dá)5個(gè)月的室溫儲藏下其營養(yǎng)和感官不會有明顯變化。在煎炸油脂中添加谷甾醇，能夠抑制甘油三酯的聚合作用，起到一種較好的抗氧化作用。植物甾醇與脂肪酸結(jié)合形成植物甾醇酯，目前已添加到多種飲料中成為一類功能性飲品，如具有降低血清膽固醇作用的功能性蛋白飲料等。,植物甾醇的改性,天然植物甾醇熔點(diǎn)高，食品體系中添加時(shí)很容易出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，而且植物甾醇在水相和油相中溶解度低，影響了其在食品

12、中的廣泛應(yīng)用。因而，改變其分子結(jié)構(gòu)，將植物甾醇酯化成植物甾醇酯，可以降低其熔點(diǎn)、提高其在水相或油相中的溶解度。與甾醇相比，酯化后的植物甾醇酯不僅大大改善了植物甾醇的脂溶性，而且抑制人體對膽固醇的吸收作用優(yōu)于植物甾醇。,,植物甾醇酯一般由植物甾醇與脂肪酸通過酯化反應(yīng)或轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)制得。三種主要植物甾醇酯為β－谷甾醇酯，豆甾醇酯，菜油甾醇酯。,改性方法,Worawan等證實(shí)，使用南極假絲酵母脂肪酶A催化合成β-谷甾醇脂肪酸酯酯化速率較快，是使

13、用其它脂肪酶醋化速率的6~14倍。 Jiang等發(fā)現(xiàn)在大孔樹脂中使用固定化脂肪酶作為催化劑，添加乳糖類似物，能更有效的合成甾醇酯。經(jīng)條件優(yōu)化顯示，在NKA樹脂中固定化Candida rugosa脂肪酶催化效果最好。當(dāng)月桂酸與甾醇的摩爾比為1:2，同時(shí)加入7.5%的催化蛋白，正己烷做溶劑，40℃反應(yīng)10 h時(shí)，酯化率達(dá)到96.6%。 提高植物甾醇在復(fù)雜食品體系中溶解度和穩(wěn)定性的另一種方法是采用微膠

14、囊技術(shù)。用β-環(huán)糊精包合植物甾醇提高其在水相中的溶解性是較為廣泛使用的辦法。美國ADM公司采用乳化技術(shù)及噴霧干燥生產(chǎn)出一種水分散性良好的植物甾醇醋粉末，克服了植物甾醇與水溶性成分難溶，且暴露空氣易氧化等缺點(diǎn)，為植物甾醇在食品中的應(yīng)用提供了更多選擇。,角鯊胺,,,角鯊胺是一種存在于角鯊科動(dòng)物體內(nèi)的類固醇物質(zhì)。1993年，zasloff及其合作者從白斑角鯊肝臟中提取獲得了一種海洋氨基甾醇角鯊胺。通過研究發(fā)現(xiàn)，角鯊胺具有很強(qiáng)的廣譜抗菌作用和

15、抗血管生成效應(yīng)，它主要通過細(xì)胞內(nèi)的信號傳導(dǎo)或者充當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的調(diào)控基因間接影響細(xì)胞Na/H交換功能，從而可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的PH值來抑制內(nèi)皮細(xì)胞的有絲分裂。,,2010年角鯊胺的抗腫瘤研究就已進(jìn)入一期臨床試驗(yàn)，在已完成的一期試驗(yàn)中顯示角鯊胺具有良好的耐受性，可達(dá)到與體外抗血管生成效應(yīng)接近的生物相對血漿濃度。在一項(xiàng)晚期非小細(xì)胞肺癌的二期臨床試驗(yàn)中，應(yīng)用卡鉑和泰素后注射角鯊胺，每3周1次，全部有效并且耐受良好，一些病例出現(xiàn)臨床緩解，在角鯊胺聯(lián)合卡

16、鉑與紫杉醇的治療33例晚期卵巢癌臨床試驗(yàn)中有22例緩解。,角鯊胺與帕金森,在目前一項(xiàng)新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)角鯊胺也能夠顯著抑制 α— 突觸核蛋白形成毒性聚集體的過程。 在正常情況下， α—突觸核蛋白能夠幫助神經(jīng)化學(xué)信號在神經(jīng)元之間進(jìn)行有效傳遞，但是當(dāng)這種蛋白發(fā)生功能失調(diào)開始聚集成塊就會形成毒性顆粒損傷腦細(xì)胞。而角鯊胺能夠通過競爭結(jié)合突觸小泡上的 α—突觸核蛋白結(jié)合位點(diǎn)阻止這種蛋白的異常聚集，借助這種替換方式，

17、角鯊胺可以顯著降低毒性顆粒的形成速率。研究人員還發(fā)現(xiàn)角鯊胺能夠抑制這些毒性顆粒的毒性作用。,,研究人員在細(xì)胞和線蟲模型上檢測了角鯊胺的作用。他們對線蟲進(jìn)行了基因改造在線蟲的肌肉細(xì)胞內(nèi)過表達(dá) α—突觸核蛋白。隨著線蟲的發(fā)育， α—突觸核蛋白形成的聚集體會導(dǎo)致線蟲發(fā)生癱瘓，而角鯊胺能夠阻止癱瘓的發(fā)生。這些結(jié)果表明角鯊胺或可用于帕金森病的治療，至少可以改善帕金森病的癥狀。不過還需要進(jìn)一步的研究確定角鯊胺究竟能帶來什么樣的作用，目前也仍然不清楚

18、角鯊胺能否到達(dá)帕金森病發(fā)生的主要腦部區(qū)域。,天然產(chǎn)物的提取,常規(guī)提取法（回流法與浸漬法）超臨界流體萃取雙水相萃取超聲波輔助提取法酶解法超濾膜技術(shù),超臨界流體萃取,超臨界流體萃取（SFE，簡稱超臨界萃取）：是一種將超臨界流體作為萃取劑，把一種成分（萃取物）從混合物（基質(zhì)）中分離出來的技術(shù)。二氧化碳是最常用的超臨界流體。,,,超臨界流體萃取分離過程的原理是超臨界流體對脂肪酸、植物堿、醚類、酮類、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超臨界

19、流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地把極性大小、沸點(diǎn)高低和分子量大小的成分依次萃取出來。當(dāng)然，對應(yīng)各壓力范圍所得到的萃取物不可能是單一的，但可以控制條件得到最佳比例的混合成分，然后借助減壓、升溫的方法使超臨界流體變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則完全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的。,預(yù)處理,影響SFE的因素有萃取溫度、萃取壓力、流體流

20、量等，而在超臨界流體萃取天然產(chǎn)物中，由于天然產(chǎn)物樣品的特性各不相同，不同的樣品制備和預(yù)處理方法對超臨界流體萃取效率、實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性、樣品均一性以及萃取物的化學(xué)成分有較大影響，因此SFE前選擇合適的樣品制備和預(yù)處理方法非常重要。 中藥和天然產(chǎn)物的樣品制備和預(yù)處理方法主要有控制水分、粉碎、破碎細(xì)胞壁、堿化和酸化等。,萃取,,分離,,將SFE技術(shù)應(yīng)用于天然藥物有效成分的提取、分離及其制劑提取工業(yè)研究，結(jié)合傳統(tǒng)劑型的工藝改革，可有效富

21、集生物活性物質(zhì)，提高得率，是中藥現(xiàn)代化研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。,天然化合物與計(jì)算機(jī),尋找天然產(chǎn)物的作用靶點(diǎn)或者發(fā)現(xiàn)對某個(gè)作用靶點(diǎn)具有很好活性的天然產(chǎn)物是目前天然產(chǎn)物研究的重點(diǎn)。靶點(diǎn)確認(rèn)是目前藥物研究的關(guān)鍵步驟,目前用于確認(rèn)靶點(diǎn)的技術(shù)有質(zhì)譜、親和色譜、噬菌體展示、m RNA 展示、酵母雜交技術(shù)、雙向凝膠電泳等。用于篩選針對某一作用靶點(diǎn)活性小分子的方法有高通量篩選、親和色譜、蛋白質(zhì)組學(xué)等，這些方法相同的缺點(diǎn)就是比較耗時(shí)耗力耗錢。

22、 隨著計(jì)算機(jī)藥物輔助設(shè)計(jì)軟件的不斷發(fā)展，虛擬篩選技術(shù)由于它快速高效、成本低等原因逐漸成為藥物篩選的首要選擇。,用于天然產(chǎn)物研究的計(jì)算機(jī)技術(shù),ChemOffice系列軟件是美國劍橋公司開發(fā)的桌面化學(xué)軟件。它包括了 ChemBioDraw 、 ChemBio3D 和 ChemFinder 等 一 系 列 重 要 模 塊 。,,ChemBioDraw 是目前世界上最受歡迎的化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖軟件之一，他提供了各類化學(xué)結(jié)構(gòu)式的繪制解決方案，已成為各類

23、化學(xué)論文期刊指定的標(biāo)準(zhǔn)模式。其中自帶的1H—NMR 和13C—NMR 預(yù)測模塊能夠較好的預(yù)測化合物的 H 譜和 C 譜，其結(jié)果可以和實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較從而確定解析結(jié)構(gòu)的正確性。,,ChemBio3D 具有很好的三維顯示窗口，可以將 ChemBioDraw 上得到的平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成三維結(jié)構(gòu)，對解析化合物的立體結(jié)構(gòu)有較大幫助，而且它能夠轉(zhuǎn)換成多種三維格式如 mol2、sdf 等重要格式，為后期的分子模型帶來了很大的便利。,,ACD軟件是 ACD

24、公司開發(fā)的大型化學(xué)軟件平臺，結(jié)集了結(jié)構(gòu)繪制、圖譜管理、結(jié)構(gòu)預(yù)測、數(shù)據(jù)庫和分子模擬等模塊。 Spec Manager 模塊能夠兼容 FID 等格式的原始 NMR 文件，并能對其圖譜進(jìn)行歸屬，積分，最后根據(jù)雜志要求直接生成數(shù)據(jù)報(bào)告，對完成化合物結(jié)構(gòu)解析有很大幫助。 ACD 的 Structure Elucidator 模塊是目前在結(jié)構(gòu)預(yù)測中做的最完善的，它提供了從圖譜到結(jié)構(gòu)的整個(gè)功能，對一些不是很復(fù)雜的結(jié)

25、構(gòu)可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中已有的類似結(jié)構(gòu)的 NMR 數(shù)據(jù)直接推出可能結(jié)構(gòu)，節(jié)省了科研人員圖譜處理和數(shù)據(jù)歸屬等的大量時(shí)間。,數(shù)據(jù)庫建設(shè),一些從事天然產(chǎn)物的研究單位經(jīng)過長期積累得到了大量的天然產(chǎn)物，于是建立一個(gè)適合的化合物數(shù)據(jù)庫也成為關(guān)鍵，這也恰好能與興起的虛擬篩選技術(shù)接軌。目前能夠建立化合物數(shù)據(jù)庫的軟件有 ISISBASE、ACD、ChemOffice、Discovery Studio 等。 ACD 軟件的 Spectrum Da