中药与配位化学

中药配位学祖国医学博大精深，中药治病源远流长。中药制剂因其疗效确切、副作用小、无耐药性、价格低廉而长盛不衰。作为防病治病的中药，其起效的物质基础极为复杂，有蛋白质、肽类、氨基酸、脂类、糖类、苷类、生物碱、单宁、甾体、酚类、菎类、挥发油、维生素以及微量元素等多种成分。其药效应视为多种成分共同作用的结果。中药与配位化学的联系1.中药长期以来，对中药的研究，有一个固定的模式，偏重于有效成分的分离提取，如生物碱、苷类、皂类、酮类等，而将糖类、氨基酸及无机成分作为杂质或认为难以提取被处理。这就造成了影响疗效的几种因素发生，一是分离纯化中消除了无机成分，二是在此过程中采用不同的有机溶媒、不同的pH值等，导致有效成分的降低和微量元素的歧解，或络合成别的物质，和已形成的配位化合物的解离。从而影响疗效和产生副作用，由此出现越纯化疗效越差的现象，这是中药有效成分研究的困境。2.中药配位学点击添加标题因此，有些学者认为：中药有效成分可以是其中的某种或某几种有机成分，也可以是其中的微量元素，但更多可能是有机成分与微量元素组成的配位化物，天然药物以其中的有机物分子与微量元素间形成的配合物在动植物及人体的生命活动中发挥作用。依据中药中的多数有机人分子化合物含有羟基、羰基、羧基、氨基、巯基、杂环氮等配位基团可以作为配体，而无机金属离子大多可作为中心离子与有机分子形成配合物，有机成分、金属离子及其形成的配合物之间的配位平衡可以使它们之间产生相互的协同、拮抗或产生新的生物学活性的特性。点击添加标题中药配位学说中的实验研究方法学目前应用于从复杂的中药体系中分离出中药配位化合物的现代分离技术有：膜分离法、色谱法和电泳技术等，色谱法又分为高效液相色谱法、柱色谱法、薄层色谱、纸色谱和凝胶色谱等。光谱技术是用来分析表征配合物的主要方法，用来研究天然药物配合物的组成和结构，进行定性和定量分析，包括紫外，红外，荧光，核磁共振谱，拉曼光谱，x衍射等。实例•张斌等合成了三(3一羟基黄酮)合A13+配合物并制得其单晶，x射线衍射结果表明其结构属于三方晶系，分子中每个3一羟基黄酮以其独特的酮基和羟基同时与Al3+配位，3个配体中的6个配位氧原子形成扭曲的配位八面体结构。•张淑敏等制备了Fe3+与槲皮素(Qu)的配合物并探讨了其配位机理，结果槲皮素与Fe3+生成的配合物在430nm处有最大吸收，配合物的组成为Fe3+Qu=1：2。•郭振楚等研究了氨基葡萄糖及羧甲基氨基葡萄糖分别与铁(Ⅱ)、锌(Ⅱ)、钴(Ⅱ)、铜(II)形成配合物的UV，IR和1H-NMR光谱特征。发现配合物发生了明显紫移，在红外光谱和1H-NMR谱均发生了改变。点击添加文本点击添加文本中药药理学及毒理学中的研究点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本中药功效成分分离分析中的研究中药配位学说在中药领域的研究现状中药功效成活性改进中的研究（1）软硬酸碱原理(SHAB)：无机元素作为软酸倾向于和软碱形成强配合物。硬酸类型的金属离子(如Na+，K+等)和硬碱(Cl-，CO，OH-，H20等)多数为生物体内固有的，一般无毒。而软酸(如铅，金，锑，镉，汞等)和软碱(CN-，CO，巯基等)易于和体内的生物配体形成配合物或和体内的关键生物配体产生配位竞争，一般为毒性物质1.中药配位学说在中药药理学及毒理学中的研究实例•当重金属离子进入体内后就占据或争夺生物配体，占据人体必需金属的结合部位或与关键性生物分子DNA结合，破坏体内必需金属平衡，引起关键性生物功能蛋白合成紊乱，造成机体功能出现异常而表现出中毒症状•当无机元素进入体内和病理产物或者异常细胞结合时，就表现出疗效。•当有机小分子配体进入体内后，与体内的金属酶和金属蛋白争夺金属离子的配位位置，若与金属的结合不可逆，将导致金属酶和金属蛋白丧失生物功能，引起机体功能紊乱产生毒效，若有机分子进入体内与导致金属蛋白或金属酶丧失生物功能的金属结合，就可以恢复蛋白或酶的活性，产生疗效或解毒作用。（2）将药物的生物效应同配位反应联系起来可以揭示部分中药的作用机制如镉(II)和汞(Ⅱ)中毒时，铜(11)和汞(Ⅱ)可以与锌(Ⅱ)离子竞争酶的活性部位从而改变酶的活性，或与蛋白质的含巯基部分结合，从而引起含锌蛋白或巯基酶生物功能失调。CN-和CO中毒时，CN-和CO与铁卟啉中的铁(Ⅱ)牢固结合并保持铁(Ⅱ)这一低氧化状态而使含卟啉铁(Ⅱ)的蛋白或酶类丧失功能2.中药配位学说在中药功效成分活性改进中的研究•天然药物中的双甾体类、黄酮类、蒽醌类、三萜类、各种苷、生物碱、糖类及氨基酸等有机分子在结构上多数能满足形成配合物的条件，可作为络合物的配体和过渡金属离子或某些金属离子之间形成络合物。中药中的有机成分和金属元素在不同的工艺条件、不同的存在剂型条件下发生的络合作用类型、以及有机分子和无机元素的配比都有所改变，因此导致其药效发生改变。实例•房喻等研究指出黄芩苷锌或铜的配合物对氧自由基具有明显的清除作用，并呈量效关系，且黄芩苷配合物对红细胞膜的保护作用优于黄芩苷本身。•蒋毅民等以铜和牛黄酸水杨醛席夫碱(TSSB)为原料，合成了生物碱类配合物双核铜配合物[Cu(TSSB)(H20)]2·2H20，通过元素分析、红外光谱、x射线法对配合物结构进行了表征，并对配合物进行生物活性试验，结果2个铜原子配位数各为5，处于变形四方锥的配位环境中，其抗菌活性与青霉素接近，肿瘤抑制率达63．5％。3.中药配位学说在中药功效成分分离分析中的研究•利用中药中的某些活性成分和其他物质形成配合物时的物理化学变化能进行天然药物的分离、鉴定和构型推定。•如利用酸性皂苷的水溶液加入硫酸铵、醋酸铅或其他中性盐类生成沉淀、中性皂苷的水溶液加入碱、醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类生成沉淀的性质进行皂苷的初步分离，利用糖或多元醇与硼酸形成配合物使旋光度增大进行糖的分析，利用结构不同的蒽醌化合物与醋酸镁形成不同颜色的配合物进行蒽醌的分析。实例•欧阳长庚等利用硝酸银处理的硅胶色谱柱分离纯化EPA(二十二碳五烯酸)、DHA(Z．十二碳六烯酸)，月桂油中含双键的混合物，中药半边旗中抗癌有效成分，细辛醚(反式)、p细辛醚(顺式)和欧细辛醚(末端双键)混合物，取得满意的分离纯化效果。并用配位化学理论分析其原理，从中找出指导分离纯化结构和理化性质相近、普通色谱法难以分离的双键化合物的规律：当无空间障碍时，双键个数越多，AgN03和双键化合物之间的络合越牢，环外双键比环内双键络合得牢，顺式比反式络合得牢，末端双键比顺式络合得牢，多重苯环芳烃的配合物比单环芳烃络合得牢。4中药配位学说的研究展望中药配位中的热力学和动力学研究中药中微量元素存在状态与药效及毒性关系的研究中药配位中的热力学和动力学研究•研究配合物的热稳定性，可得到配合物的热力学和动力学数据。中药配合物的热力学是中药配位化学的重要组成部分，研究内容包括配位反应的自由能变、焓变、熵变等反应配合物稳定性以及配位过程中的能量变化的函数，用以指导判断中药进入体内发生配位时机体可能发生的反应，检测体征变化，便于将中医中的体征症状和西医中的病理生理结合。•中药配位中的动力学研究内容主要包括反应物的浓度随时间的变化情况，用于指导判断药物起效的快慢、对机体作用的激烈程度以及如何创造有利条件使反应朝着高疗效低副作用的方向发展。•中药配位学的热力学和动力学研究标志着中药研究已经超越了宏观反应的经验研究层面进入到微观层次的实质性研究，可起到指导研究中药在体内药物代谢动力学和药物效应动力学的作用，从而促进中药药理学的现代化进程中药中微量元素存在状态与药效及毒性关系的研究•根据中药配位化学学说，凡能与生物配体争夺金属配位位置的外源性物质都具有生物学效应。中药单味饮片或复方在煎煮或提取过程中，其有机成分和无机成分进入溶液，有强配位能力的有机成分能与微量元素形成配位络合物或以疏水、交叠、静电、包合等作用形成分子络合物，改变中药原有成分的溶解度、熔点、亲脂性、立体构型、紫外和红外光谱等理化性质，从而引起药理活性或者毒性作用的改变•因此以研究中药或天然药物中重金属的存在状态及其与有机成分的配合作用为基础来研究中药或天然药物中重金属的生物活性和毒性，研究微量元素有毒状态含量和毒性的关系，有利于指导制定科学的中成药重金属含量限定标准，开发高效的微量元素补充剂和研究中药功效成分的筛选和修饰Thankyou