生物碱 课件2011
合集下载
生物碱-结构ppt课件
生
物
CH2CH2COOH
CH2CH2COOH
碱
NH2
HO
NH2
来源于色氨酸酸：吲哚碱类 半萜吲哚类 单萜吲哚类
来源于异戊烯
COOH
N
NH2
来源于萜类：单萜类 倍半萜类 二萜类 三萜类
来源于甾体：孕甾烷（C21） 环孕甾烷（C24） 胆甾 烷（C27）
15
常见氮杂环类生物碱基本母核类型：
NH
N H
NH
OH
CH3
萨苏里丁
具有降压作用
41
（二）苄基四氢异喹啉类生物碱
1.苄基四氢异喹啉类
HO
H3CO
HO
NH
HO
CH3 N
CH3
HO
去甲乌药碱
具有强心作用
HO
厚朴碱
42
2.双苄基四氢异喹啉类生物碱
Me N H
OMe MeO OMe MeO
MeO
OMe
MeO O
厚果唐松草碱
具有抗癌活性
N Me H
43
吡咯
四氢吡咯
N H
吲哚
N
吡咯里西丁
N
喹喏里西丁
N
吲哚里西丁
21
N H
蒎啶
N
吡啶
NH
N
咪唑
H N CH3
H
莨菪烷
N
N
N
N
H
嘌呤类
22
O
N
N
噻嗪类
N
N
吡嗪
N
丫啶酮类
N
喹啉
N
异喹啉
23
N CH3
N
吗啡烷类
N
第十章生物碱-PPT资料83页
现代药理实验证明，槟榔有驱 虫、抗病毒和真菌等作用。
（二）吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。
主要分布于大戟科一叶萩属植物中。如：一叶萩 碱对中枢神经系统有兴奋作用。
O
HO
N
吲哚里西啶
N
一叶萩碱
一叶萩碱
O HO N
叶、嫩枝、花、果
（三）喹诺里西啶类
由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生
味： 生物碱多具苦味。 颜色： 生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗
槟榔碱
COOH N CH3
槟榔次碱
槟榔
来源：棕榈科的干燥成熟种子
有杀虫、破积、下气、行水的 功效，是我国名贵的“四大南 药”之一。主治虫积，食积、 气滞、痢疾、驱蛔、外治青光 眼，嚼吃起兴奋作用。
槟榔果实中含有多种人体所需 的营养元素和有益物质，如脂 肪、槟榔油、生物碱、儿茶素、 胆碱等成分。是历代医家治病 的药果。
巴痢疾药物。将石蒜碱结构进行
改造，制成石蒜内铵盐 (AT-180) 腹腔注射，不仅能抑制癌细胞生
OH HO
H
长，而且还能杀死癌细胞。临床 O 上主要用于消化系统肿瘤，如胃 O
HN
癌、肝癌、食管子癌，也可用恶
性淋巴瘤、肺癌、子宫癌等。
（四）吐根碱类 分布于茜草科、八角枫科植 物中。代表性化合物：1-吐根碱(1-emetine)。
单萜类生物碱：龙胆科 倍半萜类生物碱：石斛科 二萜生物碱：毛茛科（如乌头碱）
OH OMe
N HO
OAc
MeO OMe
OMe
O OH
乌头碱
龙胆
石斛
乌头
七、甾体类生物碱
本类生物碱都具有 甾体母核，但氮原子均不 在甾体母核内。
（二）吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。
主要分布于大戟科一叶萩属植物中。如：一叶萩 碱对中枢神经系统有兴奋作用。
O
HO
N
吲哚里西啶
N
一叶萩碱
一叶萩碱
O HO N
叶、嫩枝、花、果
（三）喹诺里西啶类
由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生
味： 生物碱多具苦味。 颜色： 生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗
槟榔碱
COOH N CH3
槟榔次碱
槟榔
来源：棕榈科的干燥成熟种子
有杀虫、破积、下气、行水的 功效，是我国名贵的“四大南 药”之一。主治虫积，食积、 气滞、痢疾、驱蛔、外治青光 眼，嚼吃起兴奋作用。
槟榔果实中含有多种人体所需 的营养元素和有益物质，如脂 肪、槟榔油、生物碱、儿茶素、 胆碱等成分。是历代医家治病 的药果。
巴痢疾药物。将石蒜碱结构进行
改造，制成石蒜内铵盐 (AT-180) 腹腔注射，不仅能抑制癌细胞生
OH HO
H
长，而且还能杀死癌细胞。临床 O 上主要用于消化系统肿瘤，如胃 O
HN
癌、肝癌、食管子癌，也可用恶
性淋巴瘤、肺癌、子宫癌等。
（四）吐根碱类 分布于茜草科、八角枫科植 物中。代表性化合物：1-吐根碱(1-emetine)。
单萜类生物碱：龙胆科 倍半萜类生物碱：石斛科 二萜生物碱：毛茛科（如乌头碱）
OH OMe
N HO
OAc
MeO OMe
OMe
O OH
乌头碱
龙胆
石斛
乌头
七、甾体类生物碱
本类生物碱都具有 甾体母核，但氮原子均不 在甾体母核内。
第十章生物碱_PPT幻灯片
• 由于生物碱结构较为复杂，虽然19世纪初提出不少生 物碱，但当时并未确定结构式，直到1870年才首次搞清 较为简单的毒芹碱结构式。
• 对于复杂结构生物碱结构式的确定多数是在20世纪， 如士的宁直到1946年才得到正确的结构式等。现在由于 提取分离手段及波谱法用于结构式的测定得到较快地发展， 生物碱的种类和数量都增加很快，有人统计已达万种。
• 【目的要求】 • 1、了解生物碱的分布、存在。 • 2、熟悉生物碱的生源途径。 • 3、掌握生物碱的含义、结构分类、理化性质 • 4、掌握生物碱的提取分离和检识方法
主要内容
• 第一节 概述 • 第二节 生物碱的结构分类 • 第三节 生物碱的理化性质 • 第四节 生物碱的提取分离 • 第五节 生物碱的检识 • 第六节 生物碱的结构研究 • 第七节 含生物碱中药实例
物，经过短短的数年已有全合成的报道。
• 此外，通过对生物碱构效关系的研究，进行结构改造， 寻找疗效更高，结构更为简单，并且便于大量生产的新型 药物，也是一个重要的研究领域。
三、生物碱在自然界的分布
• 生物碱在植物界分布较广，但主要分布在高 等植物中，尤其是双子叶植物中的毛茛科、防 己科、婴粟科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆 科等100多科的植物中。
• 1810年西班牙医生Gomes从金鸡 纳树皮中分得结晶，以后证明主 要是奎宁和辛可宁
1917年发现士的宁、吐根碱
•
1819年发现马钱子碱、胡椒碱、咖啡碱
1820年发现奎宁、秋水仙碱
• 我国赵学敏在《本草 纲目拾遗》中记载， 17世纪初《白猴经》 一书中即记述了从乌 头中提炼出砂糖样毒 物作箭毒用，用现代 的观点分析，该物质 应是乌头碱。这比欧 洲科学家发现的生物 碱要早二百年左右。
生物碱(天然药物化学课件)
（二）碳-氮键裂解反应
1.霍夫曼降解
胺与CH3I生成季铵盐，与碱加 热发生β-H消除，生成水、烯 和胺
O
N O
H
O O O
Me N
O
O
O
11
第一节
概述
Ssummary
2.冯布劳恩三级胺降解
三级胺与溴化氢，生成溴代烷 和二取代氨基氰化物
O Me
N O
O O
O
NMe
O MeO
O O
天然药物化学
生物碱 分类及生源途径
glc O
N
H
靛青苷
32
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）色胺吲哚类
分子中残存色胺部分
NH2 N H
色胺
N
O
N H
N H3C
吴茱萸碱
33
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（三）半萜吲哚类
色胺吲哚基础上连接异戊二烯
OH
1
2 CH3
HN CH3
,H2SO4
NH2
麻黄碱 （1R,2S）
伪麻黄碱 (1S,2S)
CH3
HN CH3
40
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）萜类生物碱
1.单萜生物碱
环烯醚萜生物合成而来
O O
N
龙胆碱
41
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
N
苦参碱
22
分类和 第二节 生源关系
第九章 生物碱 PPT课件
N CH3
7 5 1 4 2
CH2OH
3
6
OCO
CH
H N CH3 OCO
CH2 OH C H
HO
H N CH3 OCO
CH2 OH C H
莨菪碱（阿托品）
H O N CH3 OCO
山莨菪碱 anisodamine
CH2 OH C H
东莨菪碱 scopolamine
（三）吡咯里西丁类生物碱
Me Me O H N Me OH OH O O
藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱 菌类植物如麦角菌等少数植物含有生物碱 1.在系统发育较低级的类群中 生物碱分布较少或无 植物界 地衣、苔藓类中仅发现少数简单的吲哚类生物碱 蕨类中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复杂的 生物碱集中分布在小叶型的真蕨如木贼科、卷柏科 石松科等植物中 裸子植物中，仅红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、 麻黄属、三尖杉属等植物中含生物碱 （很少） 单子叶植物中，主要分布在百合科、石蒜科、百部科 （较少） 双子叶植物中，主要分布在防己科、毛莨科、茄科、
胡椒碱
槟榔碱
槟榔次碱
天然药物化学
（二） 吲哚里西啶类
为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。又分为简 单吲哚里西啶和一叶萩碱两类，主要分布于大戟科一叶萩属 植物中。如存在于一叶萩中的一叶萩碱中枢神经系统有兴奋 作用。
O
HO
N
N
吲哚里西啶
一叶萩碱
天然药物化学
（三）喹诺里西啶类
生源上前体物为赖氨酸衍生的戊二胺。本类生物碱是 由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生物。主要分布 于豆科、石松科和千屈菜科。代表性化合物如苦参中的苦 参碱(matrine)氧化苦参碱(oxymatrine)等。
天然药物化学-生物碱PPT精选课件
生物碱 Alkaloids
1
基本内容
• 生物碱的概念及其在植物界中分布规律。 • 生物碱的主要物理化学性质， • 碱性强弱的影响因素及判断方法、 • 游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程
及C-N键的裂解反应。 • 生物碱的提取分离方法原理。 • 利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取、分
鸦片罂粟是两年生草本植物。鸦片内含有 30多种生物碱，其中主要含吗啡，含量为1015%，此外还含有少量的罂粟碱(约1%)、可 待因(约1%)、蒂巴因(约0.2%)及那可汀(约 3%)等。
麻黄为麻黄科草麻黄、木贼麻黄、 麻黄、中麻黄的干燥草质茎，分布在 我国北方干旱地区。麻黄作为一种传 统中药材，至今已有四千多年的应用 历史。麻黄中含有一种叫麻黄素的生 物碱有显著的中枢兴奋作用，长期使 用可引起病态嗜好及耐受性，被纳入 我国二类精神药物品进行管制。
步沉淀或离子交换色谱进行分离的方法。 • UV、 IR光谱特征对推测分子骨架、官能团的重要意义。
生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。
基本要求
• 掌握生物碱的结构分类及碱性大小影响因素，并 会应用；生物碱的鉴别方法和离子交换色谱原理； • 熟悉生物碱成盐过程特点。 • 了解生物碱的结构鉴定方法。
5
一、生物碱概述
鸦片中的吗啡——镇痛作用 麻黄中的麻黄碱——止喘作用 长春花中的长春碱——抗癌活性 黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用 山莨菪碱——抗中毒性休克作用 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
6
• 莨菪[làng dàng]
• 天仙子即茛菪。藏语称“茛 菪泽”。一年或二年生草本 植物。生于林边、田野、路 旁等处，有少量栽培。干燥 的成熟种子可入药，于夏、 秋间采摘炮制。其性温，味 苦辛，入心、胃、肝三经， 有毒，具有定痫、止痛的功 效，常用于治疗癫狂、风痹 厥痛、喘咳、胃痛、久痢、 脱肛、痈肿、恶疮等症。
1
基本内容
• 生物碱的概念及其在植物界中分布规律。 • 生物碱的主要物理化学性质， • 碱性强弱的影响因素及判断方法、 • 游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程
及C-N键的裂解反应。 • 生物碱的提取分离方法原理。 • 利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取、分
鸦片罂粟是两年生草本植物。鸦片内含有 30多种生物碱，其中主要含吗啡，含量为1015%，此外还含有少量的罂粟碱(约1%)、可 待因(约1%)、蒂巴因(约0.2%)及那可汀(约 3%)等。
麻黄为麻黄科草麻黄、木贼麻黄、 麻黄、中麻黄的干燥草质茎，分布在 我国北方干旱地区。麻黄作为一种传 统中药材，至今已有四千多年的应用 历史。麻黄中含有一种叫麻黄素的生 物碱有显著的中枢兴奋作用，长期使 用可引起病态嗜好及耐受性，被纳入 我国二类精神药物品进行管制。
步沉淀或离子交换色谱进行分离的方法。 • UV、 IR光谱特征对推测分子骨架、官能团的重要意义。
生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。
基本要求
• 掌握生物碱的结构分类及碱性大小影响因素，并 会应用；生物碱的鉴别方法和离子交换色谱原理； • 熟悉生物碱成盐过程特点。 • 了解生物碱的结构鉴定方法。
5
一、生物碱概述
鸦片中的吗啡——镇痛作用 麻黄中的麻黄碱——止喘作用 长春花中的长春碱——抗癌活性 黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用 山莨菪碱——抗中毒性休克作用 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
6
• 莨菪[làng dàng]
• 天仙子即茛菪。藏语称“茛 菪泽”。一年或二年生草本 植物。生于林边、田野、路 旁等处，有少量栽培。干燥 的成熟种子可入药，于夏、 秋间采摘炮制。其性温，味 苦辛，入心、胃、肝三经， 有毒，具有定痫、止痛的功 效，常用于治疗癫狂、风痹 厥痛、喘咳、胃痛、久痢、 脱肛、痈肿、恶疮等症。
生物碱优秀PPT课件学习PPT教案
pKa 10~5~6源自0~1N吡啶
pka= 5.2 ( SP2 )
N H
胡椒啶
pka = 11.2 ( SP3 )
2.诱导效应
1）供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云 密度增加，碱性增强。 2）吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云 密度降低，碱性减弱。
CH CH CH3
CH CH CH3
（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀） （2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量>50%；
（当醇含量>50%时可使沉淀溶解） （3）沉淀试剂不易加入多量。
（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）
结果判断： 1、需要用三种以上生物碱沉淀试剂 2、氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂—
— 沉淀（假阳性）
碘-碘化钾 碘化铋钾 碘化汞钾
溶解）
硅钨酸 苦味酸 雷氏铵盐
性复盐）
KI-I2 BiI3KI HgI22KI
SiO212WO3 2,4,6-三硝基苯酚
硫氰酸铬铵试剂
棕褐色沉淀 红棕色沉淀 类白色沉淀（若加过量试剂，沉淀又被
乳白色 黄色 紫红色（能与季铵型生物碱生成难溶
沉淀反应条件 （1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；
麻黄碱
有(1机R,胺2S类)
挥发性
OH CH CH CH3
NHCH3
伪麻黄碱
(1S,2S)
一、有机胺类
MeO
Me
MeO
OMe
NHCOCH3 HO
MeO O
NH COO(CH2)4 NH
NH2
OMe
益母草碱
秋水仙碱（酰胺类） colchicine
治疗急性痛风，并有
中药化学--生物碱 ppt课件
PPT课件
18
二。 化 学 性 质
一。碱性
1. 碱性强弱的表示方法——pKa（pKa越大，碱性越强） pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱， pKa7～11为中强，
pKa11以上为强碱。 碱性由强到弱的一般顺序： 胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰
胺≈吡咯 2. 碱性强弱影响因素 （1）氮原子的杂化方式（ sp3＞sp2＞sp） （2）诱导效应
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
咪 唑
毛果芸香碱
PPT课件
15
萜类生物碱
1.单萜类生物碱，环烯醚萜衍生而来。龙胆碱
2.倍半萜类生物碱，石斛属植物
3.二萜类生物碱，乌头属，翠雀属，飞燕草属植 物中，代表物乌头碱。
4.三萜类生物碱。
龙胆碱
甾类生物碱
这类生物碱具有甾体母核，另含有氮原子，甾体生物碱的氮原子 可构成杂环，也可存在环外。藜芦胺，环常绿黄杨碱。
存在形式：有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷、以及氮氧 化合物等。
PPT课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
生物碱 PPT课件
生物碱类物质 抗炎、抗菌、抗病毒活性
一、抗炎活性
石蒜碱、苦豆子总碱、苦参碱、氧化苦参 碱、槐果碱、苦豆碱 对多种急性渗出性炎症都有明显的抗炎活 性。 急性炎症都有一定的最适剂量范围。 摘除小鼠双侧肾上腺前后，这种生物碱抗 急性炎症的作用没有差别。 二萜类川乌总碱对非免疫和免疫性炎症均 有明显的抑制作用
二、对免疫功能的影响
苦豆碱、槐果碱、槐定碱、苦参碱、野靛碱、 槐胺碱、氧化苦参碱均具有免疫调节作用，主 要是免疫抑制作用，它们能抑制抗体形成细胞 的产生，抑制抗体的生成。 汉防已甲素具有很强的免疫调节功能，通过下 调T细胞蛋白激酶C信号传导通路，抑制T细胞 增殖，减少IL-2的分泌及下调T细胞激活抗原 CD71的表达。
二、抗病毒活性
石蒜碱能在病毒生长的早期阶段阻断病 毒DNA的合成。有23种合成或提取的异 喹啉类生物碱可以对抗RNA携带的黄热 病病毒、黄色病毒、甲种病毒、及DNA 携带的牛痘苗病毒。 苦参总碱具有明显而独特的抗柯萨奇B组 病毒（CVB）的作用。
三、抗菌、杀虫活性
从石蒜科植物提取的生物碱大多数具有 对抗黄体八叠球菌、金黄色葡萄球菌及 大肠杆菌的活性。 贝母碱对卡他球菌、金黄色葡萄球菌、 大肠杆菌有抑制作用 黄连小檗碱对革兰阳性和阴性细菌、原 虫及各型流感病毒、新城病毒、真菌类 均有抑制作用。
二、抗胆碱酯酶作用
加兰他敏及力克拉敏与新斯的明相似， 且易透过血脑屏障。对大脑皮层及延脑 内胆碱酯酶活性有较强抑制作用。 石蒜碱用于小儿麻痹后遗症、重症肌无 力等，可能与它抑制胆碱酯酶和兴奋神 经肌肉作用有关。
三、对神经肌接头的作用
生物碱 课件2011
2020/10/9
4). 伍德沃尔德
波谱学 结构 (番木鳖碱 / 1948) 生源 / 有机化学理论 合成 / 奎宁(Doering, 1944)
/ 士的宁 (1954) / 利血平 (1956)
2020/10/9
• 7. 天然有机化学
方法、技术、反应
2020/10/9
二. 定义
天然产含氮有机物 (限制多，不用)
J.B.):
吐根碱 (emetine, 1817)，马钱子碱 (brucine, 1817)， 士的宁 (strychnine, 1819)，金鸡纳碱 (cinchonine, 1820)， 2020/10/9 奎宁、秋水仙碱、可尼因、蒂巴因 (thebaine, 1835)
• 2. 结构、合成
可尼因: (1870 / 1886) 士的宁: [1946(罗宾逊)/1956(伍德沃尔德)]
-3 (胺，酰胺) -1 (N-氧物) NO2 (+3) NO2 (+1)
COOH
NO2
动、植 霉菌 细菌 微生物
海洋
OCH3
马兜玲酸 II
环状化合物 排除
非环物 生物胺 氨基酸 (糖) 肽(除肽类生物碱) 蛋白
核酸 核苷酸 卟啉
Vitamins
2020/10/9
三. 存在形式
依 N 原子
1) 游离碱 (很少) 2) 盐类 (绝大多数)
2020/10/9
2020/10/9
二. 生 药 学 中 草 药 学 中 草 药 化 学
天 然 药 物 化 学
2020/10/9
三. 天然药物化学 结构
绪论
总论
各论
天
然药
绪论
物化学
4). 伍德沃尔德
波谱学 结构 (番木鳖碱 / 1948) 生源 / 有机化学理论 合成 / 奎宁(Doering, 1944)
/ 士的宁 (1954) / 利血平 (1956)
2020/10/9
• 7. 天然有机化学
方法、技术、反应
2020/10/9
二. 定义
天然产含氮有机物 (限制多，不用)
J.B.):
吐根碱 (emetine, 1817)，马钱子碱 (brucine, 1817)， 士的宁 (strychnine, 1819)，金鸡纳碱 (cinchonine, 1820)， 2020/10/9 奎宁、秋水仙碱、可尼因、蒂巴因 (thebaine, 1835)
• 2. 结构、合成
可尼因: (1870 / 1886) 士的宁: [1946(罗宾逊)/1956(伍德沃尔德)]
-3 (胺，酰胺) -1 (N-氧物) NO2 (+3) NO2 (+1)
COOH
NO2
动、植 霉菌 细菌 微生物
海洋
OCH3
马兜玲酸 II
环状化合物 排除
非环物 生物胺 氨基酸 (糖) 肽(除肽类生物碱) 蛋白
核酸 核苷酸 卟啉
Vitamins
2020/10/9
三. 存在形式
依 N 原子
1) 游离碱 (很少) 2) 盐类 (绝大多数)
2020/10/9
2020/10/9
二. 生 药 学 中 草 药 学 中 草 药 化 学
天 然 药 物 化 学
2020/10/9
三. 天然药物化学 结构
绪论
总论
各论
天
然药
绪论
物化学
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复杂化 环合
多样化 骨架类型 功能化 (环系取代) 生物碱 多种 多样
5). 前体物
“ 构件”
关键中间体 交叉点 接力物
一级、次级 C-C / C-N 裂解 重排－再环合
OH、OMe、CH3、 酰胺化 消除 (CH3/CO2H)
6). 酶促反应
转氨酶、脱氢酶、脱羧酶、氧化 / 还原酶、 异构酶、羟化酶、转甲基酶等
O CH3O2C
6 3 (S)- strictoside 7 3 (R)- strictoside
苄 基 四 氢 异 喹 啉 类 、 单 萜 吲 哚 类 生 物 碱
5
3．酚氧化偶联 (oxidative coupling of phenols)
酚自由基形成→自由基偶联→再芳香化
(1) 酚自由基形成
四.
生物碱化学
1806
第一节 概述
• • • • 一. 二. 三. 四. 简史 定义 存在形式 植物界分布
一. 简史
• 16世纪中叶(埃贝斯-纸莎草手稿/Eber-Payrus): 罂粟、天仙子 曼陀罗 • 史前瑞士人、古希腊人: 吗啡 (痛疼、失眠、忧郁) • 1803年 那可丁 (Derosne) • 1806年 吗啡碱 (Sertü F.W.) → 生物碱化学 ner • 1818年 迈师纳 (Meissner W.) "Alkaloid " • 1817-1827年 派勒蒂埃(Pelletier P.J.)/ 卡云图(Caventou J.B.): 吐根碱 (emetine, 1817)，马钱子碱 (brucine, 1817)， 士的宁 (strychnine, 1819)，金鸡纳碱 (cinchonine, 1820)， 奎宁、秋水仙碱、可尼因、蒂巴因 (thebaine, 1835) • 同时代 ：胡椒碱、咖啡因、尼古丁、乌头碱、麦角胺
3). 巴顿 (D. H. R. Barton)
立体有机化学 吗啡碱 (生物合成: 酚氧化偶联) 芳香体系天然有机化合物 (生物碱 ) 仿生(生物)合成
4). 伍德沃尔德
波谱学 结构 (番木鳖碱 / 1948) 生源 / 有机化学理论 合成 / 奎宁(Doering, 1944) / 士的宁 (1954) / 利血平 (1956)
(醛) (负碳离子)
-氨基酸
COOH R' CH NH2 RNH
(芳香碳)
COOH 色氨酸 N H CH3 H2N O COOH +NH CH3 COOH
N H
7
功能化 CH3O N H 哈满尼
N CH3
HO HO 1 酪氨酸 HO HO HO 2 O
NH HO
NH2 H2O H O
HO HO HO +NH
2. 曼尼希氨甲基化 (Mannich反应)
O 化学上： NH + (胺) COOH 生物体： R CH NH2 CO2 转氨 CO2 CH R' CH (生物碱) RCH2NH2 + R'CHO H2O 希夫碱 形成 R' R = CH (希夫碱) H+ RNH = CHR' C H CH + C H+ N CH C + H 2O
HO HO
NH H
HO HO
HO
HO
4
图1-2 由曼尼希反应生物合成的生物碱示例
HO HO HO NH2 N Ac OGlu O CH3O2C O CH3O2C
酪氨酸
CHO H
1
HO H H
OGlu
3
2 色氨酸
N H NH2
4
CHO
+
H
Mannich反应
N H
3
NH H OGlu
R
O OGlu CH3O2C
CH3O NHCOCH3 CH3O CH3O O OCH3 HO O O N O N N O O CH3 OH CH3 O H HO CH3 O O
秋水仙碱 [酰胺]
喜树碱
野百合碱氮氧化物 [氮氧化合物]
N
+
N
Propyline [烯胺]
存在形式 (举例 II)
O N OH N OH
阿替生 [氮杂缩醛] O N CN O H N O H [其它 ： N H O O NH Me H Me N
分布特征
1). 特殊类型 窄→类群 (科、目、属特征) 茛菪烷 (茄科) 二萜生物碱 (毛茛科乌头属 Aconitum、翠雀 属Delphinium) 吲哚类 (夹竹桃科、马钱科) 双稠吡咯烷 (菊科千里光族、紫草科)
2). 含大量挥发油植物类群 少或无
具体分布
主要类型生物碱 (见第三节)
第二节 生物合成的基本原理
I. 环合反应
主要介绍
•
1. 希夫碱 (Schiff’s Base)形成 2. 曼尼希氨甲基化 (Mannich反应)
•
•
3. 酚氧化偶联 (Oxidative Coupling of Phenols)
1. 希夫碱 (Schiff’s Base)形成
H R H 胺
. N
H C R' O 羰 加成
H MeO
MeO O
[吗啡碱类]
O
10 (S-网状番荔枝碱)
11
12 (吗啡碱类)
MeO NMe O H O MeO
MeO HO NMe
. .
H
1) 邻 - 邻偶联 2) 再芳香化
HO MeO
[阿朴菲类]
13
14 (紫茎块茎碱)
MeO HO NMe MeO OH
MeO HO +N H CH2
1 [其它 ：亚胺] S N O
CH3 NMe
O
H
O H OGlu
H
N-cyano-seco-pseudostrychnine
CN ]
Geneserine
[氮杂缩醛 / N CN ]
Xylostostidine
[酰胺 / 氮硫 杂缩醛 / 苷]
四. 植物界分布
规律 特征 分布
植物界
特殊类型、 主要类型生物碱 成分
•
4. 数量
1900 (~100) 1950 (~1000) 2001 (26900) → 1872骨架 (15.6%) / 21120 (32.5%) 植动霉菌海洋微生物 植物
• 5. 广布植物界
罂粟、麻黄、金鸡纳、番木鐅、汉防已、茛菪、 元胡、洋金花、秋水仙、长春花、三尖杉、 乌头 (附子)等;
N
C5N
NH2
N
表 1-1
生物碱类型 石蒜科生物碱 苄基异喹啉类 吐根碱类 单萜吲哚碱类 甜菜因类 托品烷类 吡咯里西丁类 喹诺里西丁类
生物碱生物合成中 C-N 键形成的前体物
N源 酪氨酸 / 苯丙氨酸 酪氨酸 / 苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸 酪氨酸或脯氨酸 鸟氨酸 鸟氨酸 赖氨酸 C=O 源 源于酪氨酸 / 苯丙氨酸的苯乙醛衍生物 同上 番木鳖苷 同上 酪氨酸 (甜菜因酸, betalamic acid) 鸟氨酸 (同一分子) 鸟氨酸 赖氨酸
现代定义
含负氧化态氮原子 的 天然有机体 -3 (胺，酰胺) -1 (N-氧物) NO2 (+3) NO2 (+1)
COOH NO2
动、植 霉菌 细菌 微生物 海洋
OCH3
环状化合物 排除 非环物 生物胺 氨基酸 (糖) 肽(除肽类生物碱) 蛋白 核酸 核苷酸 卟啉 Vitamins
马兜玲酸 II
• 2. 结构、合成
可尼因: (1870 / 1886) 士的宁: [1946(罗宾逊)/1956(伍德沃尔德)] ------里程碑 吗啡碱: [(几十年 / 1952 (盖茨)] 乌头碱: 127年后 (1959~1960)
• 3. 研究内容
200年： ~ 150 (1940's以前) 分离纯化、化学法 1970‘s后 生物合成-调节代谢遗传学/ 酶学、 积累、生物学意义 1960‘s 分水岭
图1-1
CO2H NH2
L-Ph (苯丙氨酸)
与生物碱生物合成有关的“构件”
N CO2H
C6C2N
CO2H N H
L-Trp (色氨酸)
NH2
N H
indole . C2N
NH2
HO
L-Trp (酪氨酸)
NH2
H2N
L-Orn (鸟氨酸)
CO2H NH2 CO2H
L-Lys (赖氨酸)
N
C4N
N
H2N
第九章 生物碱
开场白
一.
天然产物化学
渊源
色香味 疾病 文明进步
天然药物化学
民族医药
有机化学
产生
民族医药 有机化学 现代方法建立
二. 生药学
中草药学
中草药化学
天然药物化学
天 然药 物化学
绪论
三. 天然药物化学 结构
总论
绪论
总论 应用 (大合唱)
各论
基础医学
分子生物学 生化
物化 生药 分析
各论
仪分 有机
7). 生物合成
● 同源 (亲缘) 形成、转化、关系 ● 结构 ● 仿生合成(生源型合成)、结构改造
二. 原理
● 环合反应 (C-N键形成) N-杂环
一级：内酰胺形成、希夫碱形成、曼尼希 氨甲基化、氨基加成 次级： 酚氧化偶联、亚胺盐次级环合
● C-N键裂解: 内酰胺开环、Hofmann / von Braun降解 ● 氨基化 ● 次级修饰
H H R N C R' + O H+ H
H H R N C R' OH
H2O