任务0.2 天然药物化学发展沿革
人类对天然药物的发现和利用有着相当长的历史，在寻觅和利用天然产物的过程中，发现了天然药物。伴随着人类的进步，人们逐渐有意识地对天然药物进行加工和利用。早在2000多年前，人们就利用大米或其他粮食为原料，煮熟后加麦芽作为糖化剂制造出饴糖。我国明代医书《医学入门》（1575）就记载了用发酵法从五倍子中制备没食子酸，明代《本草纲》（1596）中记载了升华法提纯樟脑的过程。
西方国家对有机化学成分的研究起源于18世纪。瑞典药剂师卡尔·威尔海姆·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）是近代有机化学的奠基人之一。1768年，他从植物中发现酒石酸，并于1769年化学合成得到，成为现代有机化学研究的开端。19世纪初，法国药学家Derosone（1804）和德国药学家Serturner（1805）先后自鸦片中提取分离得到镇痛有效成分吗啡（morphine），拉开了天然药物化学现代研究的序幕。
经过200多年的发展，天然药物化学的发展取得了显著的进步，取得了众多重大成果。人们对天然药物化学的研究，可划分为以下几个阶段。
0.2.1 初步形成时期
18世纪初到19世纪末，是天然药物化学研究的初步形成时期。此时期的研究技术简单、设备简陋，分析所需要样品量大，发展缓慢。
（1）提取分离技术简单
此时期内主要采用的是基本的化学分离手段，如简单的萃取、蒸馏、结晶和升华等。例如，从尿液中提取尿素和尿酸（1775），从葡萄汁中分离酒石酸（1776），从酸奶中提取乳酸（1780），从甘蔗中提取蔗糖（1780），从鸦片中提取吗啡（1805），从金鸡纳树皮中提取奎宁（1820），从类脂中提取胆固醇（1825）等。
（2）分析鉴定方法简单、精确度差
此时期的化学家创建元素分析法，能够测定天然药物的组成和含量，进而确定分子式和分子量，并通过化学降解和人工合成方法确定其分子结构。
（3）实现了简单天然产物的人工合成
人们通过化学反应，能够合成简单的天然产物。如尿素（1828）、乙酸（1845）、油脂（1854）、糖类（1861）。
0.2.2 快速发展时期
20世纪的前50年，是天然药物化学研究的快速发展时期。新概念、新理论、新技术不断地被建立和完善。这门学科得到了划时代的发展。
（1）提取分离技术有了重大进展
此时期内，天然药物化学的分离技术有了重大进展，理论日臻成熟。蒸馏原理、精馏原理、相似相溶原理、分配定律、离子交换、酸碱理论、络合理论、电泳等理论和技术已经广泛应用于天然药物化学研究中。
（2）仪器设备先进、精密，分析微量化
此时期内，渗漉、蒸馏、精馏装置更加先进，吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、电泳和电渗析等技术开始应用于天然产物的提取和纯化；红外、紫外、核磁共振、X射线衍射、质谱等分析测试手段开始应用于分子结构的鉴定。例如，用柱色谱分离胡萝卜素和叶绿素（1931），流动液相色谱、吸附色谱、薄层色谱和纸色谱（1938）以及气相色谱（1952）陆续问世。
过去在测定一个化合物结构时，往往需要用化学的方法进行降解或制成适当的衍生物进行比较才有可能予以确认，一般需要至少几百毫克甚至几克的纯物质，这给含量普遍很低的天然化合物的研究带来了很大的不便。到了1930年，由于微量元素分析法的导入，试样量降至毫克水平，推进了天然成分的分析工作。随着红外光谱、核磁共振、质谱等新技术问世，结构研究工作趋向微量、快速和正确。新技术的应用使研究中药化学成分的周期大大缩短。
（3）大量新的天然药物化学成分被发现
此时期内，天然药物化学研究取得了众多成果。如发现了青霉素（1929），并且确定了其结构式（1954）；发现了性激素（1929～1935）、副肾上腺素（1932）、胆酸（1932）、胆固醇（1932）、链霉素（1944）、引诱激素（1939）、β-蜕皮素（1943）、甲壳脱皮激素（1943）、链霉素（1939）、保幼激素（1944）等。
0.2.3 全面飞跃发展时期
20世纪70年代末，天然药物化学研究进入全面飞跃发展时期。
（1）提取分离技术更加完善、效率显著提高
各种先进仪器配套联用，如高效液相色谱、气质联用、液质联用等先进技术应用于天然药物研究中。分析水平从微量级（百万分之一）降低到超微量级（千万分之一）。过去鉴定一种新的化学成分需要数月甚至数年，现在缩短为数天或数小时，研究周期大大缩短。
（2）大量微量成分被发现
从水稻中发现了细胞分裂素（1963），并确定了其结构（1966）；发现了酵母酶抑制剂（1969）、植物激素（1970，含量仅为百万分之一）、活性激素（1979）等。
0.2.4 高速发展全盛时期
自20世纪80年代以来，天然药物化学研究进入高速发展全盛时期。
（1）分析检测仪器更为先进
随着计算机技术的飞速发展，各种先进的分离技术被应用于天然药物化学研究中。如提取分离中应用到各类精密先进的制备气相色谱、制备液相色谱、超临界萃取技术等；结构鉴定中，四大波谱技术档次更高、精密度更好。样品仅需数毫克，分析时间只需要数小时乃至数分钟就可完成。
（2）研究对象更为广泛
人们将研究对象扩大到地球的各个角落，从平原到高寒高海拔地区，从陆地到海洋，从近海区到深海区。目前全世界37万多种植物中，开发的仅有5%；150多万种动物中，开发的仅有2%～4%；200多万种海洋生物中，开发的仅有1%～2%。近些年，海洋药物研究逐渐兴起，潜力巨大。
（3）现代科技手段极大地推动了天然药物化学的研究与发展
特异性有机金属试剂的合成和高选择性反应的研究与开发，促使了高生物活性、高选择性及具有特殊功能的天然药物化学成分的全面人工合成。例如，新型碱（NaH，BuLi）、金属有机催化剂（Pa-Ph3，Cu-Li）、Corey氧化剂（PCC）、2-碘酰基苯甲酸（2-iodoxybenzoic acid，IBX）、高效还原剂（H3BLi）等。
生物合成和仿生合成等现代技术的应用，极大地促进了天然药物化学成分的合成途径开发。构效与活性关系的深入研究，使活性成分的筛选更具有针对性。
0.2.5 我国天然药物化学研究的发展概况
我国近现代对中药化学成分研究，开始于20世纪20年代，以麻黄碱的研究为代表。30年代从延胡索中分离出延胡索乙素（消旋四氢帕马汀，dl-四氢掌叶防己碱，dl-tetrahydropalmatine）、丁素（l-四氢黄连碱，l-tetrahydrocoptisine）、戊素（dl-四氢黄连碱dl-tetrahydrocoptisine）等止痛成分。50年代建立大型天然麻黄素提取工业。据统计，我国科技工作者在80年代从中药中分离出800余个新成分，90年代以来每年约有100多种新成分被分离发现。例如：从陈皮中筛选出平喘作用的川陈皮素（nobiletin）；橙皮苷（hesperidin）；从紫金牛中分离出的岩白菜素（bergenin）可以替代磷酸可待因（codeine phosphate）；在五味子化学结构的基础上合成出的联苯双酯（bifendate），是我国首创的一种治疗肝病的新药；从青蒿中分离出的青蒿素是一种新型的速效、低毒抗疟新药，为人类做出巨大贡献；从马桑寄生中分离出的马桑毒素（coriamyrtin）、羟基马桑毒素（tutin）可以治疗精神分裂症。从中药中筛选出一批对肿瘤具有显著疗效的药物，如从喜树根和果实中分离出的喜树碱（camptothecin）对肠胃道和头颈部癌等有较好的疗效；存在秋水仙属植物的鳞茎和种子中的秋水仙碱（colchicine）对乳腺癌具有一定疗效；莪术挥发油中分离出的莪术醇（curcumenol）和莪术二酮（curdione）对治疗宫颈癌有效；从青黛分离出的靛玉红（indirubin）可治疗慢性粒细胞白血病；斑蝥中提取的斑蝥素可延长原发性肝癌患者的生存期。对于至今人类还无法攻克的艾滋病（HIV），有科学家把希望寄托在中药上。研究发现，天花粉中的提取物GLQ223不会损伤健康细胞，但能选择性地杀伤已被HIV感染的细胞，并有抑制病毒复制的作用；羊栖菜中所含褐藻硫酸酯多糖（fucoidan）对HIV具有明显的抑制作用；中科院昆明研究所在中药抗艾滋病的研究中发现150多种中药具有抗艾滋病活性，选用其各自的有效部位，组成了“SH复方”制剂，经过临床应用，取得了良好的效果。
综上所述，天然药物化学成分的研究，为人类的健康事业做出了巨大的贡献，发展前景非常广阔。