天然产物化学全套生物碱生物合成的基本原理
第三章 生物碱
2、 四四四四苯 、 四
CH3O CH3O O H NH CH3
哌哌哌(Pellotine)
3、苄基四氢异喹啉类，常见的有：P51 、苄基四氢异喹啉类，常见的有： 小糪碱、原小糪碱类 原小糪 苄基异喹啉类 双苄基异喹啉类 吗啡烷类
R=CH3 汉防己甲素 R=H 汉防己乙素
五、来源于色氨酸的生物碱： 来源于色氨酸的生物碱：
第九章 生物碱 （ALKALOIDS） ）
一类含氮的天然产物
本章内容包括： 本章内容包括：
1、生物碱的概述 、 2、生物碱的结构与分类 、 3、 3、生物碱的理化性质 4、生物碱的提取分离 、 5、生物碱的检识 、
第一节
概 述
生物碱是一类重要的、 生物碱是一类重要的、也是科学家们研究最早的 有生物活性的天然有机化合物。在我国早在1765 有生物活性的天然有机化合物。在我国早在1765 本草纲目拾遗》 赵学敏）中记载，17世纪 年《本草纲目拾遗》（赵学敏）中记载，17世纪 白猿记》 初《白猿记》即记述了从乌头中提炼出糖样物质 作剑毒用，虽未对该物质起名称， 作剑毒用，虽未对该物质起名称，实际上它应该 是乌头碱粗品。 1806年 是乌头碱粗品。在1806年，德国科学 F.W.Sertuner首次从鸦片中分得吗啡 首次从鸦片中分得吗啡， F.W.Sertuner首次从鸦片中分得吗啡，至今已从 自然界分离得到约1万余种生物碱。 自然界分离得到约1万余种生物碱。
补充说明： 补充说明： 生物碱盐的水溶液加碱至碱性有能析出游离 的生物碱； 的生物碱； 碱性极弱的生物碱和酸不易成盐， 碱性极弱的生物碱和酸不易成盐 ， 难溶于酸 水； 季胺碱盐酸盐和氢碘酸盐水溶性小， 季胺碱盐酸盐和氢碘酸盐水溶性小 ， 常可从 水中析出，利用此性质用盐析法分离季胺碱。 水中析出，利用此性质用盐析法分离季胺碱。
天然产物-生物碱
2.生物碱的发展历史
1806年，德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱（morphine ），在狗身上实验证明了其具有麻醉作用。 此后的数十年间发掘了大量民间药中的活性成分，如土根碱、奎 宁、辛可宁、咖啡因、阿托品、毒毛旋花苷、蟾蜍等，以生物碱 居多，都具有显著的生理活性，可以代表其原生药，多数至今仍 用作药物。 1818年德国化学家米斯纳提出了“生物碱”的概念，建议 将植物 中的弱碱性的成分命名为生物碱。
3.溶解度与碱性
溶解度
碱性
生物碱一般都具有碱性，只是碱 性强弱不同而已，因为其分子中氮原 子上的孤电子对能接受质子而显碱性 。碱性基团的pKα 值的大小顺序一般
生物碱及其盐类的溶剂度 与其分子中N原子的存在形式 、极性基团的类型与数目以及 溶剂等密切相关。 绝大多数仲胺和叔胺 生物碱具有亲脂性，溶于有机
二.生物碱的性质与鉴别
1.性状
绝大多数生物碱由C、H、O、N几种元素组成，极少数分子含有Cl 、S等元素 生物碱大多为结晶体固体，有一定的熔点，少数为非晶体粉末； 液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸气蒸馏而不被破坏。固体 生物碱有极少数如麻黄碱可以做到； 生物碱一般为无色或白色的化合物，只有少数具有高度共轭体系 结构的生物碱显其他颜色。
生物碱的提取
（2）离子交换树脂法 将水或酸溶液提取液通过强酸性阳离子交换树脂进行交换，以便于非生物 碱成分分离。将酸溶液提取液通过阳离子交换树脂柱，生物碱被树脂吸附，杂 质随溶液流出。交换后的树脂用10%氨水碱化，再用乙醚、氯仿、甲醇等洗脱， 浓缩得总生物碱。 树脂多用强酸性且是磺酸型，交联度十分重要，以3%-8%为宜。 （3）沉淀法 季铵盐类生物碱极易溶于水，用碱化或盐析的方法一般不易得到沉淀。又 由于它在有机溶剂中的溶解度不大，亦不便应用溶剂提取法，因此常用沉淀法 进行提取。常用雷氏铵盐为沉淀试剂，使之与生物碱结合为雷氏复盐，因难溶 于水而沉淀析出。 （4）其他方法 挥发性生物碱（如麻黄碱）可用水蒸气蒸馏法提取，易升华的生物碱可用 升华法提取（如吗啡碱），某些亲水性生物碱常用与水不相混溶的有机溶剂提 取。
天然产物化学课件全套pdf
天然产物化学课件全套PDF天然产物化学是一门研究自然界中有机化合物的来源、结构、性质、提取、分离、鉴定和应用的科学。
本课件全套PDF旨在为读者提供全面、系统的天然产物化学知识，使读者能够深入理解天然产物化学的基本原理和实际应用。
第一部分：引言天然产物化学是化学的一个重要分支，涉及天然有机化合物的提取、分离、鉴定和应用。
自然界中存在着丰富的有机化合物，其中许多具有独特的生物活性和药理作用。
因此，天然产物化学在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。
第二部分：天然产物的来源和分类1. 来源天然产物主要来源于植物、动物和微生物。
植物是自然界中最丰富的天然产物来源，其中包括了草本植物、灌木、树木等。
动物来源的天然产物包括海洋生物、昆虫、哺乳动物等。
微生物包括真菌、细菌等。
2. 分类天然产物可以根据其化学结构和生物活性进行分类。
化学结构分类包括糖类、脂类、蛋白质、核酸、生物碱、酚类等。
生物活性分类包括抗生素、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等。
第三部分：天然产物的提取和分离1. 提取提取是天然产物化学研究的基础步骤，目的是从天然原料中提取出目标化合物。
常用的提取方法包括溶剂提取、超声波提取、微波提取等。
2. 分离分离是将提取液中的目标化合物与其他杂质分离开来的过程。
常用的分离方法包括柱层析、薄层色谱、高效液相色谱等。
第四部分：天然产物的鉴定鉴定是对分离得到的化合物进行结构分析和生物活性测试的过程。
常用的鉴定方法包括质谱、核磁共振、红外光谱、紫外光谱等。
第五部分：天然产物的应用天然产物在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。
例如，许多抗生素、抗肿瘤药物、抗炎药物都是从天然产物中提取得到的。
此外，天然产物还可以用于食品添加剂、化妆品等方面。
第六部分：展望随着科学技术的不断发展，天然产物化学的研究将更加深入和广泛。
未来，天然产物化学的研究将更加注重于化合物的生物活性、作用机制和应用前景。
同时，新技术、新方法的应用也将为天然产物化学研究带来更多的机遇和挑战。
生物碱的生物合成PPT课件
• Question: 何谓生物碱？
• 2、生物碱是含负氧化态氮原子、存在于 生物有机体中的环状化合物。但不包括 小分子的环状胺类。
碱类生物碱，如ergometrine, ergotamine等。 本类主要分布于麦角菌类。
• D. monoterpenoid indoles alkaloids: 本类是最 重要的来源于色氨酸的生物碱，已发现1100 多种。
单萜吲哚类生物碱 如: reserpine （注意编号！）
（2）bisindole alkaloids: 如长春碱(vinblstine, VLB）、长春新碱(vincristine,VCR）等：
3.3.1 生物碱的分类
• 生物碱的分类主要有3种方法： • （1）根据来源分类 • （2）根据化学结构类别分类 • （3）根据生源关系结合化学结构类别分类
3.3.2 生物碱的生源关系
3.3.2.1 来源于鸟氨酸的生物碱
主要包括吡咯类（A）、托品类（B）和吡咯里西丁 类（C）
托品类:Biblioteka 吡咯里西丁类:3.4 生物碱的理化性质
3.4.1 性状 3.4.2 旋光性 3.4.3 溶解度 3.4.4 生物碱的检识 3.4.5 生物碱的化学性质和反应
3.4.1 性状
• 绝大多数生物碱由C、H、O、N组成，极少数分 子含有Cl、S等元素；
• 多数生物碱呈结晶形粉末，少数为液体，如烟碱、 毒芹碱等；某些液体生物碱可随水蒸气蒸馏而逸 出；
3.3.2.4 来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
生物碱知识点总结
生物碱知识点总结一、生物碱的分类生物碱是一类具有碱性的有机化合物，通常可以根据其化学结构和来源进行分类。
1. 植物生物碱植物生物碱是植物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由植物通过生物合成途径合成。
植物生物碱的来源非常广泛，包括但不限于各类植物的根、茎、叶和果实等部位。
植物生物碱的种类非常丰富，包括吗啡类生物碱、喜树碱类生物碱、喜马拉雅星状体碱类生物碱、喍得卡碱类生物碱等。
2. 真菌生物碱真菌生物碱是真菌体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由真菌通过生物合成途径合成。
真菌生物碱的来源主要包括但不限于霉菌、放线菌、酵母菌等。
真菌生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于环毛霉素、紫杉醇、青霉素、链霉素等。
3. 动物生物碱动物生物碱是动物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由动物通过生物合成途径合成。
动物生物碱的来源主要包括但不限于两栖动物、昆虫、海洋生物等。
动物生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于腺苷、肾上腺素、组胺、乙酰胆碱等。
二、生物碱的合成生物碱的合成是指通过化学合成或生物合成的方法获得生物碱化合物。
生物碱的合成途径主要包括天然合成、半合成和全合成。
1. 天然合成天然合成是指生物体内通过生物代谢途径合成生物碱化合物。
天然合成通常由生物体内的酶或酶系催化一系列化学反应生成生物碱化合物。
天然合成的生物碱通常具有高度的立体选择性、反应特异性和效率性。
2. 半合成半合成是指通过对天然生物碱进行结构改造和功能调整而获得新的生物碱化合物。
半合成通常通过化学合成和生物技术手段对天然生物碱进行修饰和改造，以获得更具有药物活性和生物效应的化合物。
3. 全合成全合成是指通过合成化学方法获得生物碱化合物。
全合成通常通过有机合成化学的手段构建生物碱的骨架结构，再通过适当的官能团化学修饰和官能团保护，最终获得目标生物碱化合物。
三、生物碱的生物活性生物碱具有多种生物活性，通常具有显著的药用价值和生物效应。
《天然药物化学》复习题单选题
《天然药物化学》复习题一、单选题1、在苷类化合物酸催化水解过程中，影响其水解速度的因素较多，下列叙述正确的是（）A、N苷>S苷>O苷>C苷B、O苷>N苷>C苷>S苷C、N苷>C苷>O苷>S苷D、N苷>O苷>S苷>C苷2、在利用乙醇提取苷类化合物时，一般较常用的乙醇浓度为（）A、20～30%B、40%～50%C、60%～70%D、80%～90%3、补骨脂内酯的基本结构属于（）A、简单香豆素B、呋喃香豆素C、其他豆素D、吡喃香豆素4、大黄的乙醇提取浓缩液，经乙醚萃取得到乙醚提取液，依次用弱碱至强碱顺序萃取，碳酸钠溶液中得到的是（）A、大黄酚B、大黄酸C、大黄素D、芦荟大黄素5、写出下列单糖的英文名和表达符号：（1）D-葡萄糖的英文名（），表达符号（）（2） D-半乳糖的英文名（），表达符号（）A、D-glucoseB、D-GlcC、D-galactoseD、D-Gal6、黄酮类化合物的紫外吸收光谱，在200-400nm的区域内，存在两个主要的紫外吸收带，峰带I（）nm，峰带II（）nm。
A、300-400 nmB、200-300 nmC、220-280 nmD、330-380 nm7、蟾蜍毒素是一种（）A、甲型强心甙元B、乙型强心甙元C、具有乙型强心甙元结构,有强心作用的非苷类D、无强心作用的甾体化合物8、只存在于强心苷中的糖是（）A、D-葡萄糖B、L-鼠李糖C、2,6-去氧糖D、D-果糖9、霍夫曼降解法是测定生物碱结构的重要手段，其反应主要条件是分子中必须具有（）A、α-HB、β-HC、γ-HD、α、β、γ都不是的H10、生物碱的沉淀反应在以下何种溶液中进行（）A、碱性水溶液B、酸性水溶液C、中性水溶液D、有机溶剂11、对下述结构的构型叙述正确的是（）3A、α-D型，B、β-D型，C、α-L型，D、β-L型12、从中药中依次提取不同极性的成分应采取的溶剂极性顺序是（）A、水→乙醇→乙酸乙酯→丙酮→石油醚B、石油醚→乙酸乙酯→丙酮→乙醇→水C、水→乙酸乙酯→乙醇→丙酮→石油醚D、石油醚→乙醇→乙酸乙酯→丙酮→水13、香豆素的基本母核为（）A 、两个苯环通过中央三碳链连接而成B 、苯骈α-吡喃酮环C 、邻羟基桂皮酸D 、对羟基桂皮酸14、大黄素型蒽醌母核上的羟基分布情况是（ ）A 、在一个苯环的β位B 、在两个苯环的β位C 、在一个苯环的α或β位D 在两个苯环的α或β位15、（ ）是对二氢黄酮类化合物专属性较高的一种显色剂。
天然产物化学全套 - 生物碱生物合成的基本原理(1)
第二节 生物碱生物合成的基本原理
c. C-C键裂解-再芳香化（偶联位置上无氢） 二烯酮（醇） C-C键裂解
O A
MeO
B NH
C MeO
OH
18
HO MeO
H
. .. N
MeO O
19
HO N
MeO
MeO O
20
N Me
CH3
OH
+
O
第二节
生物碱生物MNe合成的H基O 本原理
N Me
21
23
2、 亚胺盐次级环合反应
M eO
偶联
分O H子..间H O
分子内
M eO
13
NMe
邻-对 HO
邻 - 碳偶联
对-对 HO
邻-邻 MeO
NMe
自由基-自由基 自由基-可极化双键
14
M eO
MeO
HO
+ N CH2 邻 - 碳偶联
HO
N
H.
O
H OH
可极化双键
OMe
15
S-斯可任 (S-scoulerine)
OMe
16
第二节 生物碱生物合成的基本原理
7
N H
N C H 3
哈尔满
第二节 生物碱生物合成的基本原理
4、 加成反应
O OH
-H2
N:
亲核氨基 H2 H
OH
醌8 类体系中亲电中心
O OH
N
OH
H
冉特可林9 酮
加成反应形成生物碱结构类型：如，丫啶酮类
氨基和羰基反应体是生物碱生合成中最重要的形成氮 杂环体系的反应基团。
第二节 生物碱生物合成的基本原理
第9章 生物碱
生物界
2.生物碱集中分布在系统 发育较高级的类群中
CH3
动物界：极少
CH2 N
CH2
N CH3
三、存在形式； 1、游离：那碎因、那可丁 2、成盐：与草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸， 硝酸等成盐 3、酰胺：秋水仙碱、喜树碱 4、N-氧化物：苦参碱 5、氮杂缩醛：阿替生 6、其他：亚胺，烯胺
秋水仙碱
（五）苄基苯乙胺类生物碱 (benzylphenethylamines)
OH HO H O H O 石 碱 蒜 N
（六）吐根碱类(emetines)生物碱
MeOe 1-吐 碱 根
五、来源于色氨酸的生物碱
（一）简单吲哚类(simple indoles)生物碱
下列除外：
硝基（+3），亚硝基（+1）属于正氧化态，不在 此列。
低分子胺类：甲胺、乙胺； 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、 核苷酸、卟啉类、维生素；
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine H C CH 3 C H CH 3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH 3 O C O O NH C CH 3 CH 2OH C
（一）苯丙氨类生物碱(phenylalkylamines)
HO Ph C H 麻 碱 黄 C
CH3 H NHCH3
（二）四氢异喹啉类生物碱 (tetrahydroisoquinolines)
MeO MeO OH 哌 亭 劳 N CH3
（三）苄基四氢异喹啉类生物碱 1、苄基四氢异喹啉类 (benzyltetrahydroisoquinolines)
OH
天然产物化学(第九章)生物碱
_
C： -OH
C CH N
曼尼希碱
在生物碱中，尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物 合成中，许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的。
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⑶酚的氧化偶联反应 为次级环化反应。 反应过程为含酚羟基化合物在植物体内经酶作用形
成自由基，两个自由基经偶联，形成新键。如在由苄基 四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱中，则是由酚的氧化 偶联反应生成的。 2.碳-氮键的裂解 较重要的裂解为Hofmann降解和von Braun（冯·布劳恩）降解。
一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对与共轭 系统形成跨环共轭。
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4.挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如麻黄碱、烟碱
等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱具 有升华性。 （二）旋光性
生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋 光性。
CH3
N
HO
吗啡
O
CH3
N
HO
可待因
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四、色氨酸系生物碱2012/12/7 第十四周 化学
本类生物碱也称吲哚类生物碱，是类型较多、结构较 复杂、化合物数目最多的一类生物碱。主要分布于马钱科、 夹竹桃科、茜草科等几十个科中。
（一）简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核，而无其 它杂环。代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷。
1.胆甾烷碱类 2.异胆甾烷碱类
N
H
H
OH
H
HH
HH
HO H OH
浙贝甲素 verticine
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本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
天然产物化学全套- 生物碱的提取与分离
第五节
生物碱的提取与分离
金鸡纳树皮粉末
以Ca(OH)2湿润/ 苯提取 苯提液 稀H2SO4 酸水液 用NaOH调至pH 6.5 温热放置析晶、过滤
(2).利用生物碱及其盐溶解度 的差异进行分离
硫酸奎宁晶体 氨水碱化 奎宁
母液 碱化、过滤
沉淀 乙醚 不溶物 （金鸡宁） 酸水液 乙醚液 稀HCl 乙醚液 滤液
第五节
二、 生物碱的纯化
(1). 液-液萃取l3 CHCl3(alk) H+/H2O H2O(水杂和水溶性alk)
CHCl3(脂杂) H2O(alk盐) (脂杂和弱碱性alk) OH-/CHCl3 CHCl3(中强碱性alk)
第五节
生物碱的提取与分离
第五节
生物碱的提取与分离
酸水液 酒石酸钾钠 酒石酸金鸡宁丁 碱化 母液 KI 母液
金鸡宁丁 氢碘酸奎宁丁 碱化 奎宁丁
(3). 色谱法 色谱法是分离生物碱最常用的方法，对于大多数生 物碱而言只有通过色谱的方法才能得到单体化合物。最常 用的吸附剂是硅胶、氧化铝等。
第五节
生物碱的提取与分离
三、 生物碱的分离 （总碱→类别或部位→单体生物碱）
总生物碱
酸水(2%H２SO4、2%酒石酸等) 溶解、过滤 酸水滤液 有机溶剂萃取(CHCl３、苯等)
有机溶剂层 (弱碱性生物碱)
1%~2% NaOH液萃取 有机溶剂层 碱水层 NH4Cl/有机 溶剂萃取 （非酚性弱 碱性生物碱） 有机溶剂层 （酚性弱碱性 生物碱） 有机溶剂层
Chemistry of Natural Medicine
第九章
生 物 碱
（Alkaloids）
天然药化教研室 主讲教师：华会明
本 章 内 容
天然产物全合成最新版详解
天然产物全合成最新版详解天然产物全合成是指通过人工合成方法合成天然产物的过程。
天然产物是指生物体内自然合成的有机化合物，具有丰富的结构和生物活性。
在过去的几十年里，天然产物全合成已经成为有机合成化学的重要分支，对于开发新药和探索生物活性分子的机制具有重要意义。
天然产物作为药物和生物活性分子的源头，具有广泛的药理活性和潜在的药物发现价值。
然而，由于天然产物的合成复杂性和数量有限性，使得研究人员在进一步探索这些化合物的生物活性和开发新药方面面临挑战。
因此，天然产物全合成成为一种重要的策略，通过人工合成天然产物，可以扩展天然产物结构空间，提供更多有机化合物用于生物活性研究和新药开发。
此外，天然产物全合成还可以揭示天然产物的生物合成途径和结构-活性关系，为有机化学研究提供重要的参考。
综上所述，天然产物全合成在药物发现、药物开发以及研究生物活性分子的机制方面具有重要意义。
通过人工合成天然产物，可以制备更多结构多样化的有机化合物，推动药物研发的进展，并推动有机化学的发展和创新。
概述天然产物全合成的基本原理和方法。
天然产物全合成是一个旨在合成天然产物的化学领域，它是基于天然产物结构和活性的全面理解和研究的基础上进行的。
全合成的目标是合成复杂的天然产物，使其成为可获取且可应用的化合物。
在天然产物全合成中，基本原理包括寻找合适的出发物（起始原料）、设计合成路径、选择合适的转化方法和优化反应条件。
通过有序的化学反应步骤，将简单的化合物逐步转变为复杂的中间体，最终生成目标天然产物。
在合成路径设计时，考虑到反应的高效性和选择性是非常重要的。
全合成的方法包括但不限于：1）有机合成化学方法，如羧酸衍生物的活化、碳碳键形成反应等；2）金属催化反应，例如氧化还原反应、偶联反应等；3）生物合成方法，如酶催化反应和微生物发酵等；4）物理方法，如光合成等。
天然产物的全合成在药物研发、农业化学品生产和材料科学等领域具有重要应用价值。
通过全合成，可以扩大天然产物的供应量，在研究和应用中提供更多的机会和灵活性。
天然产物课件第四章【2024版】
二、生物碱的分布
③少数单子叶植物如石蒜科，百部科 (Stemonaceae)，百合科(Liliaceae)等植物中有分 布。在低等植物中，生物碱分布少，而且结构一般为 简单。生物碱在生物体中的存在部位和含量往往差别 很大，一般来说，含量在千分之一以上即为高含量。
三、生物碱的分类
按氮原子是否结合在环上可分为两大类： 有机胺类和氮杂环类：
• 酰胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下降， 碱性降低。
• 胍基型： 供电基和氮原子上未共享电子对共轭， 碱性增强（共轭酸的高度共振稳定性,使共轭酸稳 定，Ka小，则pKa大，碱性强）。
四、生物碱的性质
（4）、空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降
低（莨菪碱和东莨菪碱）。
CH3 N
H CH2OH
羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 • 内酯型生物碱(喜树碱)： 热NaOH
皂化）
+ （碱水解、
• 内酰胺生物碱（苦参碱）： 碱水解
四、生物碱的性质
（3）生物碱的盐（离子型、极性大）：
+
+
-
+
-
• 在水中的溶解度与酸有关： • 无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 • 无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。 • 卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐
四、生物碱的性质 影响碱性强弱的因素：
（1）．氮原子的杂化方式： SP3 > SP2 > SP
NH RC N
N
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
异喹啉（SP2 pKa5.4）
氰类（SP 中性 ） 电效应
四、生物碱的性质
（2）、诱导效应：
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。 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。
天然药物化学-生物碱
02
在动物中，生物碱主要存在于昆虫、蛇类、海洋生物等有毒物
种中，作为防御性物质。
微生物中的生物碱主要与微生物的代谢活动相关，具有抗菌、
03
抗病毒等活性。
02 生物碱的提取与分离
CHAPTER
生物碱的提取
溶剂提取法
利用有机溶剂如乙醇、氯仿 等从植物中提取生物碱，根 据不同溶剂的极性选择合适 的提取方法。
CHAPTER
新药研发中的生物碱
01
02
03
抗癌药物
生物碱具有抑制肿瘤细胞 生长和扩散的作用，是抗 癌药物研发的重要来源。
抗病毒药物
一些生物碱具有抑制病毒 复制和传播的作用，为抗 病毒药物的研发提供了新 的思路。
抗炎药物
一些生物碱具有抗炎作用， 可用于抗炎药物的研发。
生物碱的资源保护与可持续利用
谢谢
THANKS
利用生物碱在不同溶剂中的溶 解度差异，通过多次萃取将生
物碱与其他成分分离。
沉淀法
利用生物碱的酸碱性或与其他 试剂的反应，生成难溶于水的 沉淀物，从而实现分离。
色谱法
利用色谱技术的原理，如薄层 色谱、柱色谱等，将生物碱与 其他成分进行分离。
膜分离法
利用膜的选择透过性，将生物 碱与其他成分进行分离，常用
抗病毒作用
生物碱能够抑制病毒的复制过程，降低病毒的致病力，对多种病毒 性疾病具有治疗作用。
代表性药物
黄连素、麻黄碱等。
抗炎作用
抗炎机制
生物碱通过抑制炎症介质的产生和释放，减轻炎症反应，同时还能够抑制免疫 反应，缓解过敏症状。
代表性药物
水杨酸、穿心莲内酯等。
其他药理作用
心血管系统作用
生物碱能够扩张血管、降低血压、 抗心律失常等，对心血管系统具 有保护作用。
天然产物化学中的生物碱化学研究
天然产物化学中的生物碱化学研究在天然产物化学领域中，生物碱化学是一门重要的研究方向。
生物碱是一类在天然界中广泛存在的高分子有机化合物，具有氮原子和含有碳氢键的环结构。
它们的化学结构和生物活性在天然界中具有高度多样性和复杂性，因此备受化学研究者的关注。
生物碱化学具有广泛的应用价值。
其中，天然提取的生物碱可以作为医学上的药物、化妆品、食品添加剂及农药等用途。
以口中的马钱子为例，它含有的毒碱复合物能够作为近现代新型抗癌药物和镇痛药物的主要活性成分。
此外，生物碱还具有显著的生态意义，是很多生物体的重要成分。
在生物碱化学的研究中，天然产物分离和化学合成是非常重要的手段。
天然产物分离技术的迅速发展，使得研究人员可以从天然中分离出各种生物碱，并利用现代分析仪器对其结构和生物活性进行分析。
化学合成技术的不断拓展则可以制备出不同种类的生物碱，为生物碱的发现和应用提供了更多的选择。
同时，生物碱的特殊结构和活性使得生物碱化学领域需要不断的技术创新。
其中，计算化学和药物设计技术是生物碱研究中的重要方向。
通过计算化学技术可以预测生物碱的化学性质和反应机理，推动生物碱的定量和定性分析。
药物设计技术则可以通过虚拟筛选等手段，优化化合物的生物活性，加快生物碱的药物开发过程。
在生物碱化学研究中，不仅需要对碱化合物的结构和生物活性进行研究，还需要对其生物合成途径进行探究。
生物碱的生物合成路径是一个非常复杂的体系，涉及到多种酶和代谢途径的调节。
通过对生物碱生物合成途径的研究，可以加深对这些复杂化合物的认识，并为生物合成和药物设计提供新的思路和理论基础。
总之，生物碱化学研究是天然产物化学领域中的一条重要研究方向。
它的发展不仅为化学科学提供了新的思路和技术，也为药物开发和生态学研究等方面提供了新的途径和基础。
相信在未来的日子里，生物碱化学将会迎来更广阔的发展机遇！。
《天然产物全合成》课件
生物碱类化合物是一类具有复杂结构的天然产物，其全合成研究对于药物设计和合成具 有重要意义。
详细描述
生物碱类化合物的全合成通常采用多步骤的合成策略，涉及环化、还原、氧化和重排等 反应。合成过程中需要关注反应条件和底物选择，以确保产物具有较高的纯度和收率。 生物碱类化合物的全合成实例包括阿托品、利血平、长春碱和喜树碱等，这些化合物在
详细描述
选择性控制是指在天然产物全合成中，通过选择合适的反应条件和催化剂，尽可能减少副反应的发生，提高目标 产物的纯度和收率。选择性控制不仅可以提高合成效率，还可以降低成本，减少环境污染。
04
天然产物全合成的应用
药物研发
药物筛选
药物剂型研究
天然产物全合成可用于药物筛选，发 现具有潜在治疗作用的新药候选物。
反馈调节
02
03
基因表达调控
代谢产物对代谢途径中的酶进行 反馈调节，控制代谢途径的流量 。
通过基因表达的调控，控制代谢 途径中酶的合成，进而调节代谢 产物的生成。
03
天然产物全合成的化学方法
总结词
化学键构建是天然产物全合成的基础，涉及复杂的有机反应 和分子结构的调整。
详细描述
在天然产物全合成中，化学键的构 建是至关重要的步骤。通过选择合 适的反应条件和催化剂，合成人员 可以精确地控制化学键的形成和断 裂，从而将简单的起始原料转化为 复杂的天然产物分子。
抗肿瘤、抗炎和抗病毒等方面具有显著的药理活性。
萜类化合物的全合成实例
要点一
总结词
萜类化合物是一类结构多样性的天然产物，其全合成研究 对于天然产物化学和药物化学研究具有重要意义。
要点二
详细描述
萜类化合物的全合成通常采用模块化策略，从简单易得的 原料出发，逐步构建复杂的分子骨架。合成过程中需要关 注手性控制和立体化学要求，以确保产物具有正确的构型 。萜类化合物的全合成实例包括紫杉醇、青蒿素、银杏内 酯和丹参酮等，这些化合物在抗肿瘤、抗炎、抗病毒和心 血管疾病等方面具有显著的药理活性。
天然药物化学期末复习
天然药物化学:是运用现代科学理论、方法和技术研究天然药物中化学成分、寻找药效成分的一门学科。
其研究内容包括各类天然药物的化学成分（主要是生理活性成分或药效成分）的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定、生源途径、药效与生理活性、全合成、结构修饰改造和构效关系等。
有效成分：是指天然药物中那些对于某种疾病具有明确治疗作用的单一成分（单体化合物），他们通常具有确定的分子组成和结构并具有一定的理化常数。
有效部位：是指天然药物中具有治疗作用的一类或数类化学成分的总称。
无效成分：指与有效成分共存的其他成分，这些成分通常不具有药效作用和其他毒副作用。
生物活性成分：指支队某种生物活性评价方法具有活性的单一成分。
高通量筛选技术：HTS 高效液相色谱：HPLC 离心分配色谱：CPC 超临界流体色谱：SFC 高速逆流色谱;HSCCC高分辨质谱：HRMC 二维核磁共振谱：2D-NMR生物合成：是在天然产物化学研究的基础上发展起来的一门边缘学科，研究内容包含代谢产物前体、中间体和终产物在生物体中的形成过程、机制和规律以及代谢产物生物合成相关的生物大分子(酶和基因等）地结构、功能和作用，并利用生物方法进行有机化合物合成等。
.一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺少，且几乎存在于所有的绿色植物中的代谢过程。
一次代谢产物：糖、蛋白质、脂质、核酸等这些对植物机体生命活动来说不可缺少的物质则称一次代谢产物二次代谢过程：在特定条件下，一些重要的一次代谢产物，作为原料或前体所经历的不同的进一步的代谢过程。
这种代谢并非在所有的植物中均能发生，且对维持植物生命活动来说又不起重要作用的代谢过程。
二次代谢产物：生物碱、萜类、黄酮等化合物常见基本单元类型：根据二次代谢产物的碳骨架可以大致分为：1.C2单位(醋酸单位)：如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类化合物。
2.C5单位(异戊烯单位)：如萜类、甾类等。
3.C6单位：如香豆素、木脂体等苯丙素类化合物。
第二节 生物碱生物合成的基本原理
（一） 环合反应
一级环合反应（氨基酸 一级环合反应（氨基酸 N-杂环）
次级环合反应：已具备氮杂环生 次级环合反应：已具备氮杂环生 物碱的再环合
1．一级反环合反应
内酰胺形式： 内酰胺形式：主要限于肽类生物碱的 生物合成。 希夫碱形式 曼尼希氨甲基化形式 加成反应： 加成反应：亲核氨基与芳香或醌类体 系中亲电中心发生加成, 系中亲电中心发生加成,氮与芳环连 接,然后脱一分子氢. 然后脱一分子氢.
生物碱生物合成的研究意义
生物碱生物合成基本原理的研 究，不仅揭示了其在植物体中 形成、转化的实质，而且对于 生物碱的结构改造、仿生合成 均有着极其重要的指导意义。
小结：了解生物碱生物合成的基本原 小结： 理
生物碱生物合成的化学原理
环合反应 C-O键、C-C键和C-N键的裂解与形 键、C 键和C 键的裂解与形 成反应 重排 消除 取代基的形成、增减、转化
酚氧化偶联的过程： 酚氧化偶联的过程：
1）酚自由基形成 2）自由基偶联 3）再芳香化 烯醇化烯醇化-再芳香化：偶联位置上有氢 C-C键迁移-再芳香化 键迁移C-C键裂解-再芳香化 键裂解-
酚氧化偶联的过程： 酚氧化偶联的过程：
1）酚自由基形成 2）自由基偶联 3）再芳香化 烯醇化-再芳香化：偶联位置必须有氢 烯醇化-再芳香化：偶联位置必须有氢 C-C键迁移-再芳香化：偶联位置无氢，有 键迁移-再芳香化：偶联位置无氢，有 时须经先重排再芳香化（四氢异喹啉类） C-C键裂解-再芳香化：偶联位置无氢，有 键裂解-再芳香化：偶联位置无氢，有 时须经C 时须经C-C键先裂解再芳香化。
②亚胺盐的次级环合反应：形成 亚胺盐的次级环合反应： 亚胺盐，往往是生物碱生物合 成中次级环合的有利结构单元， 如由吡咯亚胺盐形成托品烷类 生物碱。主要发生在石松碱类 生物碱的合成中。
天然产物课件--第四章-生物碱
五、分类方法 1.按植物来源分类； 如：石蒜生物碱，长春花生物碱； 2.按化学结构分类； 如：异喹啉生物碱、甾体生物碱； 3.按生源结合化学分类； 如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成瘾
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
古柯碱 cocaine （可卡因）
人们对吗啡(morphine)的研究发展了异喹啉类 生物碱的研究，并导致了镇痛药度冷丁(dolantin) 的发现。
第三节 生物碱的分类
白加黑、新康泰克、日夜百服叮等多种常用感冒、止咳平喘药
具有活血化淤、利水消肿的作用
秋水仙生物碱
秋水仙生物碱是原产于欧洲中部和南部以及非洲北部的百合科植物(Colchicumautumnale L．)的球茎中含有的多种生物碱的总称，含量最多的为秋水仙碱，约为0.3％～0.5％。 秋水仙碱能抑制细胞有丝分裂，临床用于治疗痛症，可抑制癌细胞的增长，对痛风急性发作有特异性作用，12～24h内减轻炎症并迅速止痛，长期应用可减少发作次数。但秋水仙碱毒性较大，能引起恶心、食欲减退、腹胀，严重者出现肠麻痹和便秘，四肢酸痛较为多见，尚可引起白细胞和血小板减少。秋水仙胺具有和秋水仙碱相似的生物活性，且作用迅速、毒性较小，可以代替秋水仙碱以治疗癌症；秋水仙碱甙的作用也与秋水仙碱相同，但毒性较小，只有秋水仙碱的1／100。
当前除了提取分离生物体中大量和微量的生物碱，并测定它们的结构式外，生物碱的全合成和半合成工作也是重要的研究领域，而且发展的速度很快。 1889年首次全合成了毒芹碱（毒芹碱及其盐均是剧毒品，小量使用时具有抗痉挛的生理作用）。近年来自美登木中提取鉴定的具有抗癌活性的极微量生物碱美登木碱(maytansine)为化学结构复杂的含氮大环化合物，经过短短的数年已有全合成的报道。