有机化学与药学的关系

有机化学的发展与制药的关系药物的使用与起源十分古老。最早可以追溯到三皇五帝时期的神农氏尝百草之时。神农氏，传说中的农业和医药的发明者。炎帝神农氏跋山涉水，行遍三湘大地，尝遍百草，了解百草之平毒寒温之药性。神农在尝百草的过程中，识别了百草，发现了具有攻毒祛病、养生保健的中药。神农本草经记载了365味中药，大多数至今仍在习用。而明代伟大的医药家李时珍所撰写的《本草纲目》更是将草药学（又被称为药物的发现阶段）的发展推向了顶端。其书中载有药物1892种，其中载有新药374种，书中还绘制了1111幅精美的插图，并且其在药物分类，药性理论，生药研究等方面取得了极大的进展。而相同时期的西方，英国发表的《1618年英国伦敦药典》同样记载了超过700种入药材料。并收录了大量方剂。可以看出此时，西医与于中医在实际体系上并没有太大的差距，都是以原生药通过各种组合形成方剂对疾病进行治疗。（而相对于书的内容与容量而言，中国药学应该还是处于领先地位的）。但众所周知，在此之后中药和西药走上了一条完全不同的道路。西药开始崛起，中药渐渐衰落，并最终形成了我们现有的医药体系。要说其中的原因。便不得不提另一门科学——有机化学。有机化学相对来说是一个十分年轻的学科。但其发展之迅速让人惊叹。从1810年左右，首次由贝采利乌斯提出“有机化学”这一名词开始。短短两百年的时间，有机化学迅速发展有机化学迅速发展,合成出大量实用的有机化合物,建立了包括“在有机化合物中，碳原子永远是四价的”；“物质的性质和结构之间存在着一定的内在联系”；“有机化合物分子中，组成该分子的各原子或基团之间相互影响，直接相连的原子间相互影响最大；而不直接相连的原子间的相互影响弱的多。”等一系列经典有机结构理论。并迅速发展为一门具有完备体系的学科。看到这里我们不禁会问，这这一旧一新两门学科在历史上到底擦出了怎样的火花，才使如今中西药产生如此巨大的差别呢？不要着急，让我一点一点来为大家揭晓有机化学与药学纠缠不清的前世今生。前世（历史）：一．天然药物为主的发现阶段。在欧洲，1769年，瑞典药师、化学家KWSchheels将酒石酸（酒石酸氢钾）转化为钙盐，再用硫酸水解制备成酒石酸，拉开了天然有机化学学的序幕。伴随着有机化学的诞生，西方医学家不在局限于对于草药个体水平的研究。而是开始对药物中有效成分进行提取。其中1804年，法国药师Derosne和德国药师FAWSerturner从鸦片中分离出吗啡，成为药物化学的开端。而到了20世纪50年代，印度民间草药萝芙木中发现降血压活性成分利血平以及从降血糖草药长春花中发现抗癌成分长春花碱，兴起国际科学家从民间草药中研究生理活性成分的热潮。在这之后药物中的有效成分被不断提取出来。其中包括我们所熟悉的奎宁，咖啡因等等。二．合成药物的开始而到了19世纪，有机化学工业从无到有快速发展。人们在煤焦油中分离出苯、萘、蒽、甲苯、苯胺等一系列新的化合物。1856年，化学家帕金(W.H.Parkin1838-1907，英)以苯胺为原料合成了苯胺紫—第一个人工合成的染料。以后化学家又合成了一系列染料，发现了药物和香料。随着有机化学合成技术的发展，临床医学家开始从有机化合物中寻找对疾病有治疗作用的化合物，如用氯仿和乙醚作为全身麻醉药，水合氯醛作为镇静催眠药等都是这样典型的事例。由于有机合成化学为生物学实验提供了化合物基本的来源，人们在总结化合物生物活性的基础上提出了药效团的概念，指导人们开始有目的的药物合成研究。其中最著名的有机合成药便是19世纪末期被合成并成功上市的阿司匹林，它的上市标志人们开始进入用化学方法改变天然化合物的化学结构，使之成为更理想药物的新阶段。三．合成药物的发展合成药物的发展阶段大致是在20世纪30年代到60年代。其特点为合成药物的大量涌现，内源性生物活性物质的分离、测定和活性的确定，酶抑制剂的临床应用等。Domagk对磺胺类药物的发现，开创了药物体内代谢产物作为先导化合物进行开发新药的先例；英国细菌学家Flemory发现了青霉素，开创了抗生素药物的发展。。。可以说这段时期几乎开发出了目前在使用的最重要药物。但此时，由于有机化学知识的不完善。合成药物的筛选具有一定的盲目性。其中最著名的便是“反应停”事件：在20世纪60年代，镇静药沙利度胺（thalidomide,有名“反应停”），是以两个对应题的混合物（外销旋体）如图用作缓解妊娠反应药物的。后来发现，在欧洲服用过此药的孕妇中有不少产下海报状畸形儿，成为震惊国际医药界悲惨事件。随后的研究表明，沙利度胺的两个对映体中，只有R-对映体具有妊娠缓解作用，而S-对映体是一种强力致畸剂，在妊娠1-2个月服用会导致胎儿畸形。四.设计药物阶段20世纪50年代以后，有机合成技术的发展促进了新化合物分子合成速度的加快，在固相合成技术基础上发展起来的组合化学（CombinationChemistry)技术使在同一时间内合成大量不同结构顺序或不同取代基的化合物成为可能。组合化学结合合理药物设计（RationalDrugDesign)，进行新药分子的设计和合成，建立分子多样性的化合物库，结合高通量筛选（HighThroughputScreening)技术，进行大范围、快速、高效的活性筛选，加快了新药设计和发现的速度。同时计算机技术的不断晚上促进了计算机辅助药物设计发展,使药物设计更加趋于合理化。从制药的历史发展来看。有机化学在其中发挥了不可磨灭的作用。正如马克思所说“科学技术是第一生产力。”可以说，没有有机化学的产生与发展，便没有如今药学的繁荣。其最好的例证便是现代中医方剂药学的衰落。当然，对于现代制药来说。有机化学同样发挥着重要作用。今生（现代）目前使用的药物按来源可分为三大类:①天然来源的植物药、矿物药及来源于动物组织的药物;②微生物来源的药物,如抗生素等;③化学合成的药物,就是所谓的化学药物或西药。绝大多数是化学合成的药物;有些来源于天然物或微生物的药物,现在也可以用化学合成的方法制得;有些还可以天然产物中的成分为主要原料经化学合成制得,即所谓的“半合成”药物。尽管有些药物的有效成分还不清楚,或化学结构尚未阐明,但无论如何它们均属于化学物质。所以说“药物是特殊的化学品”现代制药的过程是在筛选得要可以优化的先导物之后，通过优化药用减少毒性和副作用使先导化合物转变为一种新药的化合物。在这个过程中有机化学的原理知识为药物的研发提供了理论基础，发挥了巨大的作用。（所谓的先导化合物的优化是指因先导化合物存在着某些缺陷，如活性不够高，化学结构不稳定，毒性较大，选择性不好，药代动力学性质不合理等等，需要对先导化合物进行化学修饰，进一步优化使之发展为理想的药物，这一过程称为先导化合物的优化。）同时，有机化学原理不仅在药物研制中起到至关重要的作用，而且在药物检测与临床实验阶段也起到很重要的指导作用。无视有机化学的理论基础或者忽视药物成分的微小差异，会导致患者病情严重，甚至危及生命。“反应停”便是其中最好的反证。有机化学几乎贯穿了现代新药研制的全过程。那为什么制药与有机化学存在如此密切的联系呢？有机化学是创造性的科学。有机化学提供了人所创造的物质世界。与其他关心非生命物质的科学不同,有机化学不仅关心非生命物质,更关心有生命的活的物质,所以是“活”的科学。这便注定了有机化学与医学将会始终纠结在一起，毕竟其关注的焦点都是“活”的物质。而药学又是化学与医学的桥梁，所以药学与有机化学密不可分的原因也不难理解了。天然有机物的提取拉开了药物化学的序幕，化学合成药的发现与使用，药物构效关系和基本研究方法在19—20世纪初的相继建立为药物化学奠定了物质基础。现代有机化学的发展，为药学的进步提供了充足的动力。在制药的发展中。有机化学作为药学的基础一直发挥着无可替代的作用。并且我们有理由相信，在未来很长的一段时间，这样的关系还会一直保持下去。