天然化合物.pptx

1、天然化合物,化合物,化合物是由两种以上的元素以固定的摩尔比通过化学键结合在一起的化学物质它是一种纯净物。化合物可以由化学反应分解为更简单的化学物质。按组成分类可以把化合物分为有机化合物和无机化合物。,为什么选择有机物,有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象，都涉及到有机化合物的转变。此外，许多与人类生活有密切相关的物质，如石油、天然气、棉花、染料、化纤、塑料、有机玻璃、天然和合成药物等，均与有机化合物有着密切联系。和无机物相比，有机物数目众多，可达几千万种。而无机物目却只发现数十万种，因为

2、有机化合物的碳原子的结合能力非常强，可以互相结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是1、2个，也可以是几千、几万个，许多有机高分子化合物（聚合物）甚至可以有几十万个碳原子。此外，有机化合物中同分异构现象非常普遍。,什么是有机化合物,广义上的有机化合物：含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等氧化物除外）或碳氢化合物及其衍生物的总称。狭义上的有机化合物：主要是由碳元素、氢元素组成，是一定含碳的化合物。有机化合物除含碳元素外，还可能含有氢、氧、氮、氯、磷和硫等元素。总之，有机化合物都是含碳化合物，但是含碳化合物不一定是有机化合物,有机物的种类,（一）烃（1）

3、烷烃（2）烯烃（3）炔烃（2）环烃（a）环烷烃 （b）芳香烃（c）环烯烃（二）烃的衍生物 （1）醇 (2)醚（3）酚（4）醛（5）羧酸及其衍生物 (6)酯类化合物 （7）卤代烃 （8）硝基化合物 (9)胺基化合物 （10）杂环化合物及生物碱（三）糖类（a）单糖（b）贰糖（c）多糖 (四）氨基酸 蛋白质 核酸,研究有机化合物的步骤,1.分离纯化2.纯度的检定：测定有机化合物的物理常数检定其纯度，如测定熔点，沸点。也可以应用现代色谱分析的方法，如高效液相色谱，气相色谱等。3.实验式和分子式的确定4.结构式的确定：X衍射法，核磁共振谱和质谱。5.在确定了有机物的分子结构并对许多有机化合物的反应有相当

4、了解的基础上以石油，天然气或植物中取得的一些天然化合物为原料，通过各种反应，合成我们所需要的有机物。,植物甾醇的介绍及其应用,植物甾醇,植物甾醇通常以游离甾醇、甾醇酯、甾基糖苷和酰基化甾基糖苛的形式广泛存在于自然界中，是植物体内细胞膜的成分之一。 植物油料种子中甾醇含量很高，芝麻籽中甾醇含量高约714 mg/ 100 g油料，其次是葵花籽、花生、菜籽等。工业化制备植物甾醇的一个来源是从松果属中软木生产木纤维过程中的主要副产物松油中提取，松油不皂化物中植物甾醇含量约占50%30%，另一个来源是从植物油脂精炼副产物中提取。近年来，植物甾醇及其衍生物因其具有特殊生物学特性和理化特性而被广泛应用于食品

5、、药品和化妆品等领域中。,甾醇分子式,植物甾醇的功能性质,植物甾醇溶于多种有机溶剂，相对密度大于水，熔点100215，甾醇结构中的不饱和双键、羟基、碳环结构等官能团的存在使其具有特殊的功能，如免疫调节、抑制胆固醇吸收、抗氧化、降低血脂、消炎退热等，是一种多功能活性因子，被誉为“生命的钥匙”。欧洲食品安全管理局(EFSA)推荐，每天膳食中摄人1.52.4 g的植物甾醇能使人体血液中的胆固醇含量减少7% 10.5%，进而减少冠心病发生的危险。但摄入过多的植物甾醇会导致基因突变，导致发生谷甾醇血症 植物甾醇对DPPH, OH和O2 均有较强的抗氧化功能。研究发现苹果籽油中的两种植物甾醇清除DPPH,

6、 OH和O2 的效果优于Ve和BHT。很多来源的植物甾醇还可以有效延缓油脂的过氧化反应，抑制油脂过氧化值和酸价的升高，抗氧化效果优于BHT和Vc。,植物甾醇发展历程,1999 年，美国食品药品监督局( FDA) 就已经批准添加植物甾醇及酯的食品可使用“有益健康”标签。1999 年，日本农林省也批准植物甾醇、植物甾醇酯、植物甾烷醇、植物甾烷醇酯为调节血脂的特定专用保健食品 FOSHU 的功能性添加剂。2003 年 2 月，美国 FDA 批准了嘉吉公司植物甾醇有利于心脏健康的健康声称，正式给予植物甾醇市场“合法地位”。2004 年，欧盟委员会批准植物甾醇和植物甾醇酯在几类特定食品中使用，如黄油涂酱

7、、牛奶类产品及优酪乳类产品。2007 年 2 月，英国食品标准局在遵照欧盟新食品法规的同时，给予植物甾醇健康成分的审批。2010 年，我国允许植物甾醇和植物甾醇酯作为新资源食品在食品中添加(中华人民共和国卫生部食品安全综合协调与卫生监督局,2010年第3号新资源食品公告)。,植物甾醇在食品中的应用,第一个开发上市的富含植物甾醇的食品是人造奶油，随后植物甾醇被广泛应用于乳制品、焙烤制品、香肠、植物油、果汁等食品中。荷兰、比利时、英国、法国、德国约13%的家庭用户购买含有植物甾醇酯的食品，如涂抹酱、色拉调味料、牛奶和酸奶酪及其制品等。富含植物甾醇酯的功能性黑巧克力棒不仅能够减少人体内胆固醇含量，并

8、且在长达5个月的室温储藏下其营养和感官不会有明显变化。在煎炸油脂中添加谷甾醇，能够抑制甘油三酯的聚合作用，起到一种较好的抗氧化作用。植物甾醇与脂肪酸结合形成植物甾醇酯，目前已添加到多种饮料中成为一类功能性饮品，如具有降低血清胆固醇作用的功能性蛋白饮料等。,植物甾醇的改性,天然植物甾醇熔点高，食品体系中添加时很容易出现结晶现象，而且植物甾醇在水相和油相中溶解度低，影响了其在食品中的广泛应用。因而，改变其分子结构，将植物甾醇酯化成植物甾醇酯，可以降低其熔点、提高其在水相或油相中的溶解度。与甾醇相比，酯化后的植物甾醇酯不仅大大改善了植物甾醇的脂溶性，而且抑制人体对胆固醇的吸收作用优于植物甾醇。,植物

9、甾醇酯一般由植物甾醇与脂肪酸通过酯化反应或转酯化反应制得。三种主要植物甾醇酯为谷甾醇酯，豆甾醇酯，菜油甾醇酯。,改性方法,Worawan等证实，使用南极假丝酵母脂肪酶A催化合成-谷甾醇脂肪酸酯酯化速率较快，是使用其它脂肪酶醋化速率的614倍。 Jiang等发现在大孔树脂中使用固定化脂肪酶作为催化剂，添加乳糖类似物，能更有效的合成甾醇酯。经条件优化显示，在NKA树脂中固定化Candida rugosa脂肪酶催化效果最好。当月桂酸与甾醇的摩尔比为1:2，同时加入7.5%的催化蛋白，正己烷做溶剂，40反应10 h时，酯化率达到96.6%。 提高植物甾醇在复杂食品体系中溶解度和稳定性的另一种方法是采用

10、微胶囊技术。用-环糊精包合植物甾醇提高其在水相中的溶解性是较为广泛使用的办法。美国ADM公司采用乳化技术及喷雾干燥生产出一种水分散性良好的植物甾醇醋粉末，克服了植物甾醇与水溶性成分难溶，且暴露空气易氧化等缺点，为植物甾醇在食品中的应用提供了更多选择。,角鲨胺,角鲨胺是一种存在于角鲨科动物体内的类固醇物质。1993年，zasloff及其合作者从白斑角鲨肝脏中提取获得了一种海洋氨基甾醇角鲨胺。通过研究发现，角鲨胺具有很强的广谱抗菌作用和抗血管生成效应，它主要通过细胞内的信号传导或者充当细胞内的调控基因间接影响细胞Na/H交换功能，从而可以通过调节细胞的PH值来抑制内皮细胞的有丝分裂。,2010年角

11、鲨胺的抗肿瘤研究就已进入一期临床试验，在已完成的一期试验中显示角鲨胺具有良好的耐受性，可达到与体外抗血管生成效应接近的生物相对血浆浓度。在一项晚期非小细胞肺癌的二期临床试验中，应用卡铂和泰素后注射角鲨胺，每3周1次，全部有效并且耐受良好，一些病例出现临床缓解，在角鲨胺联合卡铂与紫杉醇的治疗33例晚期卵巢癌临床试验中有22例缓解。,角鲨胺与帕金森,在目前一项新研究中，研究人员发现角鲨胺也能够显著抑制 突触核蛋白形成毒性聚集体的过程。 在正常情况下， 突触核蛋白能够帮助神经化学信号在神经元之间进行有效传递，但是当这种蛋白发生功能失调开始聚集成块就会形成毒性颗粒损伤脑细胞。而角鲨胺能够通过竞争结合突

12、触小泡上的 突触核蛋白结合位点阻止这种蛋白的异常聚集，借助这种替换方式，角鲨胺可以显著降低毒性颗粒的形成速率。研究人员还发现角鲨胺能够抑制这些毒性颗粒的毒性作用。,研究人员在细胞和线虫模型上检测了角鲨胺的作用。他们对线虫进行了基因改造在线虫的肌肉细胞内过表达 突触核蛋白。随着线虫的发育， 突触核蛋白形成的聚集体会导致线虫发生瘫痪，而角鲨胺能够阻止瘫痪的发生。这些结果表明角鲨胺或可用于帕金森病的治疗，至少可以改善帕金森病的症状。不过还需要进一步的研究确定角鲨胺究竟能带来什么样的作用，目前也仍然不清楚角鲨胺能否到达帕金森病发生的主要脑部区域。,天然产物的提取,常规提取法（回流法与浸渍法）超临界流体

13、萃取双水相萃取超声波辅助提取法酶解法超滤膜技术,超临界流体萃取,超临界流体萃取（SFE，简称超临界萃取）：是一种将超临界流体作为萃取剂，把一种成分（萃取物）从混合物（基质）中分离出来的技术。二氧化碳是最常用的超临界流体。,超临界流体萃取分离过程的原理是超临界流体对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊溶解作用，利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例

14、的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的。,预处理,影响SFE的因素有萃取温度、萃取压力、流体流量等，而在超临界流体萃取天然产物中，由于天然产物样品的特性各不相同，不同的样品制备和预处理方法对超临界流体萃取效率、实验重现性、样品均一性以及萃取物的化学成分有较大影响，因此SFE前选择合适的样品制备和预处理方法非常重要。 中药和天然产物的样品制备和预处理方法主要有控制水分、粉碎、破碎细胞壁、碱化和酸化等。,萃取,分离,将SFE技术应用于天然药物有效成分的提取、分离及其制剂提取工业研究，结合传统剂型的工艺改革，可有效富集生物活性

15、物质，提高得率，是中药现代化研究领域的重要内容。,天然化合物与计算机,寻找天然产物的作用靶点或者发现对某个作用靶点具有很好活性的天然产物是目前天然产物研究的重点。靶点确认是目前药物研究的关键步骤,目前用于确认靶点的技术有质谱、亲和色谱、噬菌体展示、m RNA 展示、酵母杂交技术、双向凝胶电泳等。用于筛选针对某一作用靶点活性小分子的方法有高通量筛选、亲和色谱、蛋白质组学等，这些方法相同的缺点就是比较耗时耗力耗钱。 随着计算机药物辅助设计软件的不断发展，虚拟筛选技术由于它快速高效、成本低等原因逐渐成为药物筛选的首要选择。,用于天然产物研究的计算机技术,ChemOffice系列软件是美国剑桥公司开发

16、的桌面化学软件。它包括了 ChemBioDraw 、 ChemBio3D 和 ChemFinder 等 一 系 列 重 要 模 块 。,ChemBioDraw 是目前世界上最受欢迎的化学结构绘图软件之一，他提供了各类化学结构式的绘制解决方案，已成为各类化学论文期刊指定的标准模式。其中自带的1HNMR 和13CNMR 预测模块能够较好的预测化合物的 H 谱和 C 谱，其结果可以和实验值进行比较从而确定解析结构的正确性。,ChemBio3D 具有很好的三维显示窗口，可以将 ChemBioDraw 上得到的平面结构转换成三维结构，对解析化合物的立体结构有较大帮助，而且它能够转换成多种三维格式如 mo

17、l2、sdf 等重要格式，为后期的分子模型带来了很大的便利。,ACD软件是 ACD 公司开发的大型化学软件平台，结集了结构绘制、图谱管理、结构预测、数据库和分子模拟等模块。 Spec Manager 模块能够兼容 FID 等格式的原始 NMR 文件，并能对其图谱进行归属，积分，最后根据杂志要求直接生成数据报告，对完成化合物结构解析有很大帮助。 ACD 的 Structure Elucidator 模块是目前在结构预测中做的最完善的，它提供了从图谱到结构的整个功能，对一些不是很复杂的结构可以根据数据库中已有的类似结构的 NMR 数据直接推出可能结构，节省了科研人员图谱处理和数据归属等的大量时间。,数据库建设,一些从事天然产物的研究单位经过长期积累得到了大量的天然产物，于是建立一个适合的化合物数据库也成为关键，这也恰好能与兴起的虚拟筛选技术接轨。目前能够建立化合物数据库的软件有 ISISBASE、ACD、ChemOffice、Discovery Studio 等。 ACD 软件的 Spectrum Database 模块能够建立结构和图谱一体化的数据库，对管理实验室图谱和结构有很大的帮助，可以用此软件建立一个天然产物核磁数据库和天然产物化合物数据库。,国外建有天然产物实物库或可提供天然产物的研究单位或公司,谢谢,