簡要介紹天然藥物化學(xué)中常用的輔助軟件

錢聲艷 張權(quán) 王倩

摘要：天然藥物化學(xué)是運用現(xiàn)代科學(xué)理論與方法研究天然藥物中化學(xué)成分的一門實踐學(xué)科。特別在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，隨著質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用，各種輔助軟件的推出，天然藥物化學(xué)學(xué)科中的提取分離、結(jié)構(gòu)解析等工作不僅大大降低了，而且很大程度上降低了天然藥物成分重復(fù)發(fā)現(xiàn)的幾率，增加了活性新天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)的概率。筆者結(jié)合從事多年的天然藥物研究學(xué)習(xí)工作的實踐出發(fā)，簡要介紹了從事天然藥物化學(xué)研究中相關(guān)的輔助工具及軟件，為其他從事天然產(chǎn)物化學(xué)學(xué)習(xí)工作者提供借鑒。

關(guān)鍵詞：天然藥物化學(xué)；分離鑒定；輔助工具及軟件

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0271-02

一、SciFinder Scholar數(shù)據(jù)庫

SciFinder Scholar是由美國化學(xué)學(xué)會（American Chemical Society，ACS）的化學(xué)文摘服務(wù)社（Chemical Abstract Service，CAS）編輯出版的。它是化學(xué)和生命科學(xué)研究領(lǐng)域中不可或缺的研究工具，也是世界上信息量最大、最具權(quán)威性的檢索系統(tǒng)之一。對于從事天然藥物化學(xué)研究相關(guān)工作的人來說，SciFinder Schola是必不可少的文獻檢索工具，貫穿于整個天然藥物化學(xué)研究的每一個環(huán)節(jié)，無論是研究方向確定、譜學(xué)解析過程，還是后續(xù)的活性研究。以夾竹桃科山橙屬思茅山橙化學(xué)成分及活性研究為例。首先，在SciFinder中以思茅山橙拉丁名進行搜索，結(jié)果會出現(xiàn)思茅山橙已經(jīng)報道的化學(xué)、生命科學(xué)研究領(lǐng)域相關(guān)的研究文獻，檢索結(jié)果數(shù)據(jù)龐大，很多檢索結(jié)果不是需要的，此時需要提煉，在SciFinder中點擊Refine后出現(xiàn)搜索框，在搜索框中輸入要提煉的內(nèi)容。此外，也可以點擊它給的提煉內(nèi)容，如語言筆者選擇的是英語和漢語，雜志筆者選有機快報，等等。此外，它還可以提供化學(xué)結(jié)構(gòu)式、分子式等檢索，通常通過譜圖解析后確定化學(xué)結(jié)構(gòu)式需要進一步查詢該化合物的相關(guān)信息，主要是化合物新穎程度、活性等相關(guān)信息。

二、ChemDraw

ChemDraw是由美國劍橋公司制作的桌面化學(xué)軟件ChemOffice的組成之一，是目前世界上最受歡迎的化學(xué)繪圖軟件，可以建立和編輯與化學(xué)有關(guān)的一切圖形，如繪制化學(xué)結(jié)構(gòu)式、反應(yīng)式、分子軌道以及立體圖形等，還可以預(yù)測分子常見的物理性質(zhì)，對結(jié)構(gòu)按照IUPAC原則命名，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)式來預(yù)測其質(zhì)譜、碳譜和氫譜數(shù)據(jù)等。ChemDraw這些功能中繪制化學(xué)結(jié)構(gòu)式是其基本功能，在各類文章的撰寫都用到，運用該軟件畫出的結(jié)構(gòu)式清晰美觀，此外還可以在Word和ChemDraw中隨時互動。其次還可以運用它做分離流程圖，最后結(jié)構(gòu)解析過程中可以預(yù)測氫譜、碳譜數(shù)據(jù)及質(zhì)譜數(shù)據(jù)，可以初步檢測我們解出的化學(xué)結(jié)構(gòu)是否合理，也可以在解出正確的化學(xué)結(jié)構(gòu)時幫助我們準確進行數(shù)據(jù)歸屬。在推論化學(xué)結(jié)構(gòu)的生物合成途徑時，運用該軟件畫出各種反應(yīng)式。

三、EndNote文獻管理軟件

在從事天然藥物化學(xué)研究過程中，文獻信息檢索或情報檢索貫穿整個實驗的各個環(huán)節(jié)，特別是在課題研究、論文寫作中特別是研究生的畢業(yè)論文及綜述論文會引用較多的文獻。隨著計算機技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，特別是大數(shù)據(jù)時代的到來，文獻資源的數(shù)量急劇增多，使得引文的整理標注和排序的工作量激增。EndNote文獻管理軟件不僅可以解決引文標注和排序問題，同時在撰寫論文時可以根據(jù)選擇期刊的類型，在插入引用文獻時，根據(jù)期刊的類型，按格式插入引用文獻。在從事天然化學(xué)工作時，得到的研究成果多數(shù)以論文的形式發(fā)表，撰寫論文一投即中的概率很小，多數(shù)是需要投多個期刊雜志，每個期刊格式要求不一樣，特別是參考文獻部分，需要花費大量的時間修改文獻格式，這時使用EndNote文獻軟件可以節(jié)約大量的時間。

四、MestReNova核磁共振譜圖處理軟件

核磁共振波譜學(xué)是一門新興且發(fā)展迅速的科學(xué)。它不僅通過化學(xué)位移了解了有機化合物氫原子和碳原子的信息，還可以通過耦合常數(shù)推斷出化合物的順反異構(gòu)，旋光異構(gòu)及苯環(huán)上的取代位置。目前已成為有機分子結(jié)構(gòu)解析以及物質(zhì)理化性質(zhì)表征的常規(guī)技術(shù)手段之一，在化學(xué)、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域廣泛使用。上世紀20—30年代，化合物結(jié)構(gòu)解析主要依靠化學(xué)手段，如官能團化學(xué)反應(yīng)、糖降解、制備衍生物等。以鎮(zhèn)痛藥嗎啡為例，從發(fā)現(xiàn)單體到確定結(jié)構(gòu)花了一百多年的時間。但從上世紀50—60年代，質(zhì)譜及核磁共振波譜的發(fā)展，降壓藥利血平從分離到結(jié)構(gòu)確定再到化學(xué)全合成僅花了四年的時間。鑒于核磁共振譜圖在結(jié)構(gòu)解析方面的重要地位，需要功能齊全、操作方便的核磁處理軟件來處理通過核磁共振儀器所得到的核磁共振譜圖。

MestReNova核磁數(shù)據(jù)處理軟件是繼Mestrec之后Mestrelab Research SL公司推出的又一主打產(chǎn)品，應(yīng)用于核磁及GC/LC-MS數(shù)據(jù)的處理分析、預(yù)測、發(fā)表及數(shù)據(jù)的儲存、檢索以及管理等功能，具有功能強大健全、操作簡便人性化、處理結(jié)果準確美觀等優(yōu)勢。

五、天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫（Dictionary of Natural Products，DNP）

天然產(chǎn)物詞典（DNP）是一部綜合的并全面編輯的天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫，并躍升成為有機化合物詞典（Dictionry of Organic Compounds，DOC）的姐妹篇。自19世紀30年代創(chuàng)立以來，經(jīng)過多次的連續(xù)的版本更新，始終保持著天然產(chǎn)物信息資源的領(lǐng)先地位。天然產(chǎn)物在線數(shù)據(jù)庫幾乎收集了報道的已知天然產(chǎn)物，并且內(nèi)容被很好的組織安排，以方便廣大從事天然產(chǎn)物化學(xué)學(xué)習(xí)工作者檢索。該數(shù)據(jù)庫目前可以從多種渠道檢索已知的天然產(chǎn)物，可以根據(jù)分子式、分子量、質(zhì)譜數(shù)據(jù)，旋光等展開檢索。檢索結(jié)果呈現(xiàn)分子式、化合物的文獻來源、CAS登記號碼、UV最大吸收峰等相關(guān)信息。從事天然藥物次生代謝產(chǎn)物分離鑒定，特別是在從事結(jié)構(gòu)解析的過程中，天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫可以在很大程度上幫助我們進行結(jié)構(gòu)解析，根據(jù)質(zhì)譜結(jié)合1D NMR及DEPT推出化合物的分子式，根據(jù)分子式進行檢索，得到一系列的結(jié)構(gòu)式，根據(jù)化合物1D NMR的各種原子的數(shù)據(jù)特征，基本可以確定化合物的結(jié)構(gòu)骨架。確定骨架后，根據(jù)DNP檢索結(jié)果中參考文獻的來源，文獻進一步提供該化合物碳及氫的數(shù)據(jù)歸屬，進而再次確定化合物結(jié)構(gòu)。

六、ACD/Labs譜圖解析輔助軟件

ACD/Labs的譜圖解析軟件主要為化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒別、分子結(jié)構(gòu)解析和化學(xué)分析提供解決方案。其軟件包括1D和2D NMR（核磁共振）、質(zhì)譜（MS）、紅外（IR）等，與大多數(shù)廠家軟件的格式相兼容，可以用來對大多數(shù)廠家軟件進行數(shù)據(jù)處理和貯存。對于天然藥物化學(xué)工作來說，ACD/Labs軟件有幾個功能可以使用：（1）根據(jù)1D和2D NMR（核磁共振）、質(zhì)譜（MS）、紅外（IR）譜圖對比其數(shù)據(jù)，可以有效的進行化合物結(jié)構(gòu)鑒定。此外，可以根據(jù)譜圖的數(shù)據(jù)，結(jié)合質(zhì)譜（MS）、紅外（IR）等，軟件再根據(jù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以模擬出一個合理的結(jié)構(gòu)式，為其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及全新骨架化合物的解析提供借鑒。（2）ACD/Labs的色譜系列軟件是從事分離的科研人員能夠檢索起始的分離方法、預(yù)測保留時間、模擬新化合物的分離以及在實驗室環(huán)境中將所得數(shù)據(jù)與已知的知識進行結(jié)合。通過使用綜合物理化學(xué)系列軟件和ACD/Labs獨特的以化學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的色譜譜圖儲存和檢索功能，可以預(yù)先選擇最優(yōu)高壓液相色譜和氣相色譜分離條件。（3）ACD/Labs提供的化學(xué)畫圖工具軟件可以畫出與正式發(fā)表的文件相媲美的化學(xué)結(jié)構(gòu)和裝置圖。此外，它還可以儲存化學(xué)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)和報告，并可以對所有這些進行搜索。（4）ACD/Labs的化學(xué)命名系列軟件可以精確地獲得幾乎所有有機、生化、有機金屬和無機結(jié)構(gòu)的化學(xué)名稱。此外，也可以輸入系統(tǒng)和通俗化學(xué)名稱后，可以獲得精確的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

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