生物碱nakadomarin A的合成剖析
中药化学第十章生物碱结构研究实例详解演示文稿
2、理化性质 性状：麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，
皆有挥发性。 碱性：麻黄碱(Pka9.58)<伪麻黄碱(Pka9.74)
H5C6
CH3 OH
+H
H
N
2 H 1 H CH3
H5C6
CH3 H1
+H
H
N
2
HO
H
CH3
溶解性： 麻黄碱和伪麻黄碱能溶解于水， 也能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。 水：麻黄碱>伪麻黄碱
草酸麻黄碱<草酸伪麻黄碱
3、麻黄生物碱的鉴别反应 不能与大多数生物碱沉淀试剂发生反应。 （1）二硫化碳－硫酸铜反应
CHOH CHCH3
NH
+ CS2
CH3
CHOH
CHCH3 NCS
SH CH3
CuSO4 NaOH
CHOH
CHCH3 NCS
S Cu CH3
S CH S CN
CHOH
棕色沉淀
（2）铜络盐反应 麻黄生物碱水溶液 硫酸铜/氢氧化钠
进行解析。
第七节
中药实例
一、麻黄
麻黄科植物草麻黄、 木贼麻黄和中麻黄的 干燥茎和枝。 主产于山西、河北、 内蒙、陕西、甘肃、 新疆等地。
功效：发汗、平喘、 利水。 主治风寒感冒、发 热无汗、咳喘、水 肿等症。 已开发的麻黄系列 药品200多种。
含麻黄的制剂
儿童清肺丸、浅薄鼻炎片、小儿肺热咳喘 口服液、小儿咳喘颗粒、小儿清肺化痰口 服液、小儿清热止咳口服液、小青龙合剂、 止嗽定喘口服液、风湿骨痛胶囊、百咳静 糖浆、急支糖浆、祛风舒筋丸、通宣理肺 丸、腰痛宁胶囊等。
氮原子二价结合在环上 需二次Hofmann降解反应，生成三甲胺和 二烯衍生物。
longikaurin a的结构式
longikaurin a的结构式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：长驱漫漫山河远，千锤百炼始成钢。
在有机化学领域，无数科学家们不断地探索新的化合物，寻找新的治疗方法和药物。
今天，我们要介绍的是一种名为longikaurin a的有机化合物，它具有独特的结构和潜在的药用价值。
Longikaurin a是一种从植物中提取的次生代谢产物，具有复杂的结构，属于类醌类化合物。
它的结构式为C25H24O8，由一个螺环和一个二氧杂环构成。
长链结构和多环结构使得longikaurin a在天然界中比较罕见，但却具有许多引人注目的生物活性。
研究表明，longikaurin a具有抗炎、抗菌、抗肿瘤等多种药理活性。
其抗炎作用主要表现在抑制炎症介质的释放和调控炎症反应过程。
对于许多炎症性疾病，如风湿性关节炎、炎症性肠病等，longikaurin a的抗炎活性可能具有重要意义。
长期以来人们一直致力于寻找新的抗菌药物，longikaurin a的抗菌活性也受到了广泛关注。
研究发现，它对多种病原微生物具有良好的抑制效果，包括耐药菌株。
这为开发新型抗菌药物提供了新的思路。
longikaurin a还表现出一定的抗肿瘤活性。
研究显示，它可以通过多种途径抑制肿瘤细胞的增殖和转移，诱导肿瘤细胞凋亡。
这使得longikaurin a在肿瘤治疗领域具有重要的潜在应用价值。
虽然目前其具体的抗肿瘤机制还需进一步研究，但长期的实验表明其在临床前研究中具有广阔的前景。
第二篇示例：长显剑藻素A（Longikaurin A）是一种从藻类中提取的天然产物，被广泛应用于药物研究和药理学领域。
这种化合物具有独特的结构，具有抗炎、抗肿瘤、抗菌等多种生物活性。
在本文中，将详细介绍长显剑藻素A的结构式以及其药理学特性。
长显剑藻素A的化学结构如下图所示：在上图中，我们可以看到长显剑藻素A的分子式为C30H33Cl2N3O5，分子量为594.51 g/mol。
生物碱合成途径与相关医药分子研究
生物碱合成途径与相关医药分子研究生物碱是一类含有一个或多个氮原子的有机化合物，具有广泛的生物活性和药理学效应。
它们在天然产物、药物和生物技术领域中起着重要的作用。
为了有效地利用和开发这些化合物，研究人员一直在探索生物碱合成途径以及与之相关的医药分子。
生物碱的合成途径涉及许多生物和化学反应。
在生物方面，植物、微生物和真菌都能合成生物碱。
对于植物来说，生物碱合成途径通常与次生代谢相关，这些生物碱可用于植物的生长和防御反应。
在微生物和真菌中，生物碱合成途径与它们的生存和竞争能力有关，生物碱可以作为它们的毒素或抑菌剂。
在化学合成方面，生物碱合成途径涉及多种反应类型，如氧化、还原、取代、环化等。
其中最常见的生物碱合成途径是Shikimate途径和Terpenoid途径。
Shikimate途径是生物合成芳香族氨基酸的主要途径，它包括七个酶催化的反应步骤，最终产生酪氨酸和苯丙氨酸等芳香族氨基酸。
这些芳香族氨基酸是许多生物碱的前体化合物。
Terpenoid途径是合成萜类化合物的主要途径，萜类化合物包括许多重要的生物碱，如鸦片碱、蒿素和顺-麻黄碱等。
这条途径包括多种反应，如异戊二烯酸的异戊耳醇酯化和脱氢反应，最终形成异戊二烯化合物。
这些异戊二烯化合物可以通过后续的反应形成各种萜类化合物，其中一些具有重要的药理学活性。
与生物碱合成途径相关的医药分子研究涉及生物碱的结构和活性的研究。
研究人员通过分析生物碱分子的结构和性质，可以了解其生物活性和医药潜能。
他们使用各种药物研发技术，如定量构效关系研究和计算机辅助药物设计，来发现和优化新的生物碱类药物。
此外，研究人员还通过药物代谢和药物治疗等研究手段，深入了解生物碱在生物体中的代谢和作用机制。
生物碱合成途径和相关医药分子的研究对于药物发现和合理用药具有重要意义。
通过研究生物碱合成途径，我们能够了解生物碱的来源和合成机制，为合成新的生物碱提供指导。
同时，通过研究生物碱的结构和活性，我们能够探索新的药物靶点和开发潜在的药物候选物。
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
【全合成】生物碱（–）-DaphnezominesA和B
【全合成】生物碱（–）-DaphnezominesA和B引言(–)-Daphnezomines A and B都是属于Daphniphyllum生物碱，特殊之处在于这两个生物碱都含有氮-杂金刚烷母核。
生源研究表明，这些类型的生物碱，都是来自于手性萜烯(S)-Carvone，该萜烯包含有[3.3.1]癸烷骨架。
国家生物科学研究所李超团队通过14步反应，报道了生物碱(–)-Daphnezomines A 和B的首次全合成1简介Daphniphyllum生物碱有很多，在其下还包括多个亚族。
代表结构有：Daphnezomine A-type生物碱属于Daphniphyllum生物碱中的一个亚族，迄今为止，只有三个该类型已知的化合物，即daphnezomines A (1) 和B (2)，以及dapholdhamine B (3)。
在2019年，徐晶团队通过22步反应，首次完成了dapholdhamine B(3)的全合成，该成果同样发表在当年JACS上。
然而，化合物1和2这两个生物碱，还没见全合成报道。
Daphnezomines A (1) 和B (2)分子骨架中都含有氮杂金刚烷结构，最早由Kobayashi和同事在1999年从Daphniphyllum humile的叶子中提取分离鉴别。
研究表明，daphnezomines B(2)具有显著的生理活性2逆合成分析作者将该化合物进行合理的逆合成分析如下：作者选择(S)-Carvone为起始物，目标化合物经过一个互变异构化作用，完成最终目标分子的转化合成；又拓扑结构启发，C8-C9键切断，该碳碳化学键可以通过基于转移氢化的自由基环化形成；丙烯酸酯5可以有前体酮6经过HWE烯烃化反应制备；烯丙醇6由烯酮7经过一个Suzuki-Miyaura偶联反应转化；烯丙基胺8在Pd催化氧化环化下，转化得到氮杂[3.3.1]双环烯酮7；烯丙基胺8则由相应的胺前体9经历烷基化得到；前体9则可以由(S)-Carvone氢化、烯醇化再经历Sharpless不对称烯丙基胺化制备3合成过程随后，作者开始进行该化合物的合成研究，全合成过程如下图所示：(S)-Carvone 11在Rh/Al双金属作用下，与氢气发生两个烯烃双键的氢化，得到酮；接着，三乙胺存在下，经TIPSOTf处理，将酮转化为硅基保护的烯醇硅醚9，两步收率80%；随后，作者采用文献报道方法，进行Sharpless不对称烯丙基胺化，以41%收率获得所需构型的烯丙基胺9；为了后续反应有足够的物料进行探索，作者在该步骤完成了60 g规模的反应接着，经NaH拔氢后，胺上进行烯丙基化，高收率地制备得到相应的烯丙基胺8；随后，在氧气氛围中，使用醋酸钯催化氧化，在30 g规模完成了氧化环化反应，收率达到91%，顺利制备获得氮杂[3.3.1]癸烷骨架7为了后续Suzuki-Miyaura反应顺利，将烯酮7进行缩酮保护，转化为烯烃缩酮13，收率80%；然后与碘代烯丙醇14发生偶联，转化为相应的醇15，该化合物在三氟乙酸处理后，脱去缩酮保护基，同时生成相应的三氟乙酸酯；紧接着，使用氢氧化钠处理，发生水解反应，得到酮醇6；如果使用(R)-14为偶联底物，两步收率为61%；当采用rac-14时，收率为58%，这两者无明显差别，并且反应后，醇手性位点发生了消旋化酮6接着与格式试剂17发生亲核加成反应，转化为相应的醇18，收率80%化合物18在萘中经金属钠处理，脱去氮上Ts，接着与Boc2O在三乙胺存在下，完成氨基Boc保护；随后在DMP试剂下，选择性氧化烯丙基醇，三步收率79%，制备得到不饱和环酮19化合物19中的叔醇在Burgess试剂处理后，发生消除反应，得到烯烃20，该步骤收率为90%；紧接着，作者采用Bobbitt盐进行氧化反应，将烯烃20转化为相应的烯丙基羧；然后和TMSCHN2发生甲基化，再使用三氟乙酸处理，脱去胺上Boc，两步收率61%转化得到烯丙基羧酸甲酯三氟甲磺酸盐5环化构建C8-C9化学键，作者经历了一系列探索，最后发现Fe(acac)3为有效的催化剂，经过进一步筛选后，发现Ph(iPrO)SiH2是最优选硅氢化试剂，反应在THF/EtOH混合溶剂中，并且底物浓度稀释至0.001 M时，反应收率最高，但是也仅获得最佳收率为32%的氢化环化产物22酮22在TFA/MeCN/H2O条件下，以53%收率转化为目标化合物daphnezomine A (1)，如果将乙腈更换为甲醇时，则可以同时转化得到化合物1（34%）和2（54%）；daphnezomine A (1)与TMSCHN2反应，可以高效地进行甲酯化，转化为目标化合物daphnezomine B (2)。
中药分析 第七讲-生物碱分析
测定总碱的方法
一、重量法 碱性极弱的生物碱或总碱。如元胡中的总生 物碱，用氨水、氯仿提取后，挥去溶剂，按重量 法测定。 本法又可分为提取重量法和沉淀重量法。
1.提取重量法
通常将生物碱提取出来并精制后，将提取液放置已知 重量的容器中，除去溶剂，干燥后称量，即可得到生物碱 或总碱的含量。
2.沉淀重量法
八、 高效液相色谱法
1.RP—HPLC
硅醇基，导致色谱峰拖尾，保留时间过长，甚至长期地保留在色 谱柱上。 （1）相中添加有机胺或季铵盐 （2）流动相中添加离子对试剂 常见的离子对试剂为：烷基磺酸盐等。 （3）调节流动相pH或缓冲液类型和浓度 对于强碱性生物碱的分离，流动相pH宜为3.5－5.5,大多数情况 下，钾盐优于钠盐缓冲液，浓度宜在0.01—0.1mol/L。
1. 酸性染料比色法
在适当的pH介质中，生物碱可与氢离子结合成 盐，一些酸性染料在此条件下、解离为阴离子， 而与生物碱的阳离子定量地结合成有色的离子 对，此离子对可溶于某些有机溶剂，生成有色的 溶液，测定溶液的吸收度，即可按比色法计算有 机碱的含量。 如硫酸阿托品片，平喘Ⅱ号中麻黄碱，止咳糖 浆中麻黄碱，在适当pH介质中，与溴麝香草酚蓝 作用，甲苯或氯仿提取后于波长403nm处测定阿托 品，422nm或420nm处测定麻黄碱。
� 一般是季胺碱＞叔胺碱＞仲胺碱。若氮原子呈酰 胺状态，则碱性极弱甚至消失，如胡椒碱、秋水仙碱 等。有的生物碱分子具有酚羟基或羧基，因而具酸碱 两性，如槟榔次碱(arecaidine)和吗啡等。
�
4.溶解度
游离生物碱极性较小，不溶或难溶于水，能溶于 氯仿、乙醚、苯、丙酮、乙醇等有机溶剂，也能溶于 稀酸的水溶液而生成盐类。生物碱盐类易溶于水和乙 醇，不溶或难溶于有机溶剂。
天然药物化学课件 第九章 生物碱
(Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属 (Picia)，油杉属（ketelearia）三尖杉 科三尖杉属(Cephalotaxus)，麻黄科麻 黄属(Ephedra)等属植物中
（3）越是结构特殊的生物碱，分布的类群越窄
三、存在形式
• 多呈碱性，绝大多数以盐的形式存在 • 有机酸盐（草酸盐、柠檬酸盐、酒食酸
O OH
O OH
N
OH
冉特可林酮
NH2
邻氨基苯甲酸
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
苯丙胺类
HO Ph H
CH3
H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四氢异喹啉类
CH3O
NH CH3O
OH CH3
哌劳亭(Pellotine)
苄基四氢异喹啉类
化学分类：按骨架分为15类，主要7类
苄基四氢异喹啉类：eg.厚朴碱 阿朴菲类： eg.千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类：eg.粉防己碱 吗啡烷类： eg.吗啡碱
一、 性状
• 多数为结晶性固体，少数为非晶形粉末， 个别为液体， eg.烟碱，毒芹碱，槟榔碱
• 多具苦味，少数呈辛辣味，成盐后较游离 者味更大
• 一般无色或白色，少数有色， eg.小檗碱， 一叶萩碱，蛇根碱
• 液体生物碱及个别小分子固体生物碱具挥 发性，可用水蒸汽蒸馏提取， eg.烟碱，麻 黄碱；个别生物碱具升华性， eg.咖啡因
二、C-N键的裂解
• 1 内酰胺开环 • 2 Hofmann降解 和 von Braun降解
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布
四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定
药物所研究生课件生物碱详解演示文稿
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２. 吲哚里西啶类（indolizidines）
吲哚里西啶类生物碱是由哌啶和吡咯啶共用 一个氮原子的稠环衍生物。150个
8 91 7
2
6
N 54
3
indolizidine
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该类生物碱数目较少，但有较强的生物活性。
代表性化合物如存在于大戟科一叶萩属植物一叶萩中的
20
亚胺盐次级环合反应
亚胺盐是生物碱生物合成中次级环合的有 利结构单元。如由△¹-吡咯亚胺盐形成托 品类生物碱。
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21
第三节 生物碱的结构与分类
来源分类：黄连生物碱、麻黄生物碱、
乌头生物碱等。
化学分类：异喹啉生物碱、吲哚生物碱等。
生源结合化学分类：
来源于氨基酸 来源于甲戊二羟酸 乙酸酯
O
O
N CH3
OCH3 O
O
OCH3
OCH3
narcotine
HO
H3CO O
N CH3 H HO H
morphine
H
N
HO
H
N
quinine
HO
N
H
H
N
cinchonine
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3
随后从植物中发现：士的宁（strychnine）， 马钱子碱
（brucine），吐根碱（emetine），咖啡碱（caffeine），秋
CH3O
HO
NCH3 CH3O
OH
(S)-网状番荔枝碱
CH3O
O H
O
O
H
邻 -对 HO
NCH3 偶 联
生物碱nakadomarin A的合成
OPg EWG OPg Ⅴ
OPg EWG OHC + PgO NHOH Ⅳ Br Ⅵ Pg2O O
OPg2 O
N
O
EWG Br Ⅲ
EWG
Kerr, M. A, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1465
Synthesis
MeO2C CO2Me BnO OHC O 42 + TBDPSO 41 HN OH 43 PMB Yb(OTf)3 87% PMB H O O N CO2Me CO2Me 2, t-BuOK, RT, 93% Br O OTBDPS 44 MeO P MeO CO2Me 1, DIBALH, 87% OBn PMB H O Br OTBDPS 45 OBn O N CO2Me CO2Me DDQ, 56% OBn BnO COCl
OTBDPS 29 TMS
O HN
O 1, TMSCH2MgCl, 83% 2, BF3•OEt2 HN O N
O
Bs
32
K2CO3, MeOH 81% for 2 steps HN O N
O
Boc2O, DMAP, Et3N O 93% BocN O N Bs
Bs 33
34
Synthesis
O BocN O N Bs 1, DIBALH 2, Et3SiH, BF3•OEt2 84% for 2 steps BocN N Bs O 1, Na/naphthalene, -65 oC 2, 5-hexenoyl chloride, Et3N 92% for 2 steps O BocN N O
(-)-Nakadomarin A
Isolated by Kobayashi from an Okinawan
药科大学天然药物化学课件——第九章生物碱
一、概述 ㈣命名规则 1. 类型的命名 ⑴基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等； ⑵以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 ⑴以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱 ⑵也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠) ⑶以人名命名的；如：pelletierine
一、概述
㈤分类方法 1.按植物来源分类；
+ ++ — ++
*酸、碱均为1%。
三、理化性质（一）一般性质
少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。 如：
OMe MeO
Me N
OH O
N Me
O OMe
去甲基粉防已碱 Ar-OH
由于空间位阻及能形成分子内氢键不易溶于碱水
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (2)成盐Alk 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。 含氧酸盐的水溶性往往较大。 与大分子有机酸所形成的盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。
一、概述
十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中 分离出吗啡碱(morphine) 现从自然界中分离得到约10000种 《全国医药产品大全》中收载的药物及其 制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活 性如：
一、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
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
重要的分：简单的吡咯衍生物
吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）
吲哚里西啶衍生物。
二、分类 ㈡吡咯衍生物 简单的吡咯衍生物
O
N
N
Me
生物碱的合成研究进展
生物碱的合成研究进展摘要：生物碱是广泛存在于自然界天然动植物中的碱性含氮有机化合物。
大多数生物碱具有显著的生理活性，是许多药用动植物的有效成分。
本文综述了近年来生各类物碱化学合成进展。
关键词：生物碱，化学合成，研究进展生物碱(alkaloids)一般指存在于生物体内的碱性含氮化合物，多数具有复杂的含氮杂环，有光学特异性和显著的生理效应。
生物碱因其具有抗肿瘤、抗炎、抗病毒、抗血小板凝集、抗心律失常以及抗高血压等心血管疾病的功能，在卫生、医药等方面有着巨大的应用潜力，近年来成为人们研究的热点。
1生物碱的化学分类生物碱是生物体次生代谢产物中较大的一类,目前已分离出的生物碱约有1万多种。
而且不断有新的生物碱被发现。
生物碱按其化学结构主要分为以下几类：(1)吡啶衍生物类，包括简单吡啶类及双稠派啶类。
如烟碱、金雀花碱、半边莲碱、槟榔碱、苦参碱等。
(2)吡咯啶衍生物类，此类生物碱指五环(吡咯烷)或六环(派啶)中存在一个氮原子的生物碱。
如红古豆碱、野百合碱等。
(3) 茛菪烷衍生物类，莨菪烷是由四氢吡咯和六氢吡咯并合而成的杂环。
莨菪碱是由莨菪醇和莨菪酸缩合而生成的酯。
如莨菪碱、阿托品、古柯碱等。
(4)异喹啉衍生物类，它们的结构基于四氢异喹啉核，主要由苯丙氨酸或酪氨酸生物合成而来。
这些生物碱都是芳香碱基，具有不同数量的羟基、甲氧基以及亚甲基二氧取代基。
如小檗碱、罂栗碱、吗啡等。
(5)菲啶衍生物类，如白屈菜碱、石蒜碱等。
(6)吲哚衍生物类，此类生物碱是从色氨酸生物合成而来,包括简单吲哚类和二吲哚类衍生物。
如长春花碱、麦角新碱、麦角胺、利血平等。
(7)吡嗪衍生物类，如川芎碱等。
(8)喹唑酮衍生物类，如常山碱等。
(9)嘌呤衍生物类，由嘌呤衍生的生物碱，在植物界分布较散。
如咖啡碱、香菇嘌呤等。
(10)喹啉衍生物类，由(邻)氨基苯甲酸生物合成而来，具有一个双环结构，即一个苯环与一个吡啶环相连接。
如蓝刺头碱、茵宇碱、奎宁、喜树碱等。
秋水仙碱类生物碱的合成及其活性研究
秋水仙碱类生物碱的合成及其活性研究秋水仙碱是一种来自秋水仙科植物的生物碱，以其独特的化学结构和生物活性而被广泛研究和利用。
这种生物碱具有极强的毒性和生物活性，在医学和农业领域均有广泛应用。
本文将从秋水仙碱类生物碱的化学结构和特性、合成方法以及其在医学和农业领域的应用等方面进行综述。
一、秋水仙碱类生物碱的化学结构和特性秋水仙碱类生物碱是一类含氮、芳香、杂环结构的天然生物碱，常见的有秋水仙碱、多叶秋水仙碱、顶冰花碱等。
它们的共同结构特征是由苯环、吡咯烷环和环氧基组成的特殊三环结构。
同时，它们具有高度的不对称性和光学活性，是一类非常重要的手性分子。
秋水仙碱类生物碱具有多种生物活性，包括抗癌、抗菌、抗病毒、镇痛、止咳等。
然而，由于其剧毒和副作用，目前仅大部分应用于医学研究和兽药领域。
二、秋水仙碱类生物碱的合成方法秋水仙碱类生物碱的合成方法主要有天然合成法和人工合成法两种。
天然合成法是指在自然界中，一些微生物（如真菌）和植物自身可产生这些生物碱，同时在生物质合成过程中发挥着重要的生物学作用。
而人工合成法则是通过化学手段进行的。
人工合成方法包括从合成前体中构建骨架或直接从有机分子中构建骨架两种。
前者通常采用酚的氧化或醛/酮的加成作为起始反应，形成吡咯烷环后再进行环氧化反应。
后者则是以吡咯烷衍生物和环氧化合物为原料，经过戈p相转化、过氧化物溴化或铝催化醇醚交换等反应，制得秋水仙碱类生物碱。
三、秋水仙碱类生物碱的应用秋水仙碱类生物碱具有多种重要的生物活性，因此在医学和农业领域均有广泛应用。
在医学领域，秋水仙碱类生物碱主要用于治疗癌症和心血管疾病。
它们的毒性和细胞毒性作用可导致瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞分裂。
同时，在心血管药物中，它们的镇痛、止咳和降压作用也得到了广泛地应用。
在农业领域，秋水仙碱类生物碱主要用于兽药和农药领域。
在兽药中，它们可用于治疗牛、猪等动物的蛔虫感染症；在农药中，秋水仙碱类生物碱可用于防治水稻、小麦等作物的病虫害。
生物碱中的物质合成原理分析
生物碱中的物质合成原理分析生物碱是自然中常见的化合物，它们具有一定的生物活性，具有抗菌、抗癌等药理作用。
如阿托品、氨茶碱、罂粟碱等，是常用的临床药物。
这些生物碱提取自植物或微生物，其生物合成途径也是备受关注的研究领域之一。
本文将系统阐述生物碱合成的原理、路径及应用价值。
一、生物碱合成原理生物碱是一种含有杂环结构的有机成分。
它们的生物合成以脂肪酸、芳香族氨基酸、天然黄酮等为基础物质，进行复杂的化学反应，生成生物活性物质。
生物碱合成的理论基础是生物合成路径。
生物合成路径是描述生物体内从小分子合成到大分子的过程，有多个步骤，每个步骤都是由一个或者多个酶催化的化学反应。
通常生物合成路线的分析可从生物碱的前体物质入手，确定每个步骤通常涉及的一系列化学反应。
生物碱的合成受到内源性酵素、酶和外源性环境等多种因素的影响。
正常情况下生物处理的原料物质，如碳、氮、能量和矿物质等都可以影响生物化学反应的进展; 受到外源性因素的影响，如温度、 pH值、氧气含量、光照、营养缺失等等都会对生物化学反应的稳定性和效率产生影响。
因此，研究生物合成的反应机制有助于更好地了解化学反应背后的科学原理。
二、生物合成路径生物合成路径是一种描述细胞内生物分子生成过程的理论模型。
它的开始点通常是一种小分子化合物，合成路径通常经过多个酵素介导的化学反应，生成大分子化合物。
生物合成路径可以大致分为三类：1. 缩合反应缩合反应是将两个单体化合物或已被转化的结构基团与转移酶或加合酶催化下并合为一个新分子。
缩合反应在生物合成中占据了重要的地位，以多种方式参与生物分子的组装和折叠过程，例如生物碱的合成就是一种典型的缩合反应。
2. 氧化反应氧化反应是指在酶的催化下，将物质中的原子或分子转变成氧化物或氧化物酸的化学反应。
氧化反应依赖于生物的呼吸机能，可以通过酸性或碱性条件来调节需要氧化的物质的反应。
在生物碱的合成中，氧化反应被广泛运用，包括氧化结构基团、氧化芳香族环、氧化偶氮双键等。
第十九杂环化合物和生物碱演示文稿
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第二节 生物碱
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一、概述
生物碱(alkaloid)是一类存在于植物体内，对人
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1.杂环化合物的命名——译音法 1.1 杂环采用译音法
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1.2 母体的选择 （1）以杂环为母体 （2）以杂环上所连官能团的类别为母体
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1.3 编号
碱性大小：脂肪族胺＞氨＞吡啶＞苯胺
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②亲电取代反应 发生在β位
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发生在α位
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③氧化与还原反应 氧化难、还原易
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嘌呤为白色晶体，熔点216—217℃，易溶于水， 其水溶液显中性，但却能与强酸或强碱作用生成盐。
药物分子中多为7H—嘌呤，而在生物体内则以9H—
嘌呤较为常见。
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嘌呤衍生物
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药物化学中的生物碱类药物合成研究
药物化学中的生物碱类药物合成研究在中药化学领域中，生物碱类药物合成研究一直是一个备受关注的课题。
生物碱类药物是从天然植物或动物中提取的，具有丰富的药理活性。
他们被广泛应用于传统药物和现代药物研究中。
本文将介绍药物化学中的生物碱类药物合成研究的重要性、方法和进展。
一、引言生物碱类药物是一类含有含氮碱性结构的天然产物，具有广泛的药用活性。
它们在植物和动物的生长与发育中起着重要的作用。
由于其丰富的药理活性和重要的临床应用，研究人员一直致力于开发合成这类药物的方法。
二、生物碱类药物的合成方法2.1 生物转化法生物转化法是一种常见的生物碱类药物合成方法。
通过利用微生物或酶的代谢能力，将一些常见的化合物转化为具有药理活性的生物碱类物质。
这种方法具有高效、环境友好等优点。
2.2 化学合成法化学合成法是合成生物碱类药物的常用方法之一。
通过有机合成的手段，利用已知的化合物或中间体，经过一系列的反应步骤，构建目标化合物的骨架。
这种方法可以灵活地设计药物结构，可以合成大量的结构复杂的生物碱类药物。
三、生物碱类药物合成研究进展3.1 生物碱类药物的合成路线研究近年来，研究人员提出了许多新颖的合成路线，以实现高效、环保的生物碱类药物的合成。
这些新的合成路线结合了生物转化和化学合成的方法，可以合成复杂结构的生物碱类化合物。
3.2 新型催化剂在生物碱类药物合成中的应用催化剂在化学合成中起到至关重要的作用。
在生物碱类药物合成研究中，许多新型催化剂被成功地应用于复杂合成反应中。
这些催化剂能够提高反应的效率和选择性，为合成生物碱类药物提供了新的思路。
四、案例分析4.1 阿托品的合成阿托品是一种药理活性极强的生物碱类药物，广泛用于眼科和神经科学领域。
研究人员通过化学合成的方法成功地合成了阿托品，并取得了显著的突破。
4.2 吗啡的合成吗啡是一种重要的镇痛药物，在临床上有广泛的应用。
通过合成方法成功合成吗啡，并优化了合成路线，提高了产率和选择性。
异育亨宾生物碱的合成生物学研究
异育亨宾生物碱的合成生物学研究异育亨宾生物碱的合成生物学研究引言：异育亨宾生物碱是一类有机碱类化合物，具有广泛的药理活性和潜在的药物应用价值。
它们在心血管、抗肿瘤、抗疟疾等领域展现了显著的效果，因此引起了科学家们的广泛关注。
然而，这些生物碱的天然来源十分有限，难以直接提取，因此需要通过合成来获得充足的供应。
近年来，合成生物学作为一门新兴的交叉学科，为异育亨宾生物碱的合成提供了新的方法和思路。
本文将介绍异育亨宾生物碱的合成生物学研究的进展，并展望其在未来的应用前景。
一、异育亨宾生物碱的结构与生物活性异育亨宾生物碱具有多样的结构，包括吲哚、喹啉和喹唑等多种核苷环。
根据它们的结构差异，这些生物碱具有不同的药理活性。
例如，异育亨宾生物碱中的曲解杂碱（Reserpine）具有镇静、降低血压和抗疟疾的作用；而喜树碱（Catharanthine）和长春素（Vincristine）则被广泛应用于抗癌治疗。
二、传统合成方法的局限性由于异育亨宾生物碱的复杂结构和多环特性，传统的化学合成方法受到了很大的限制。
其合成步骤繁琐，经济成本高，并且对环境造成了严重的污染。
此外，合成过程中还存在立体选择性问题，使得合成产物的光学纯度难以高效地控制。
因此，寻找一种高效、环保和可控的生物合成路线成为了研究热点。
三、合成生物学在异育亨宾生物碱的研究中的应用合成生物学通过基因工程技术的应用，可以在酵母、细菌等微生物细胞中实现异育亨宾生物碱的合成。
具体而言，这种方法主要包括以下几个关键步骤：首先，通过文库筛选等手段，筛选出参与生物碱合成的关键酶基因；然后，通过基因工程技术将这些基因导入到微生物细胞中；接着，通过代谢工程手段优化代谢途径，并选择适合的宿主进行表达；最后，利用工程菌发酵生产和纯化目标产品。
利用合成生物学方法，研究者们成功地合成了多种异育亨宾生物碱，并验证了其活性。
四、合成生物学方法的优势与挑战与传统化学合成方法相比，合成生物学方法具有多个优势。
生物碱合成的分子机制及其在新药研发中的应用
生物碱合成的分子机制及其在新药研发中的应用生物碱是一类含有生物碱基的天然有机化合物，广泛存在于植物、昆虫、海洋生物等生物体内。
它们具有很强的生物活性和药理效应，如利尿、止痛、抗炎、抗菌、抗肿瘤等，因此成为重要的药物资源。
但是，由于其化学结构复杂，合成难度大，通常以天然来源为主，且很多生物碱含量极低，因此研究其合成机制及开发新药成为当前生物学和医学研究领域的热点。
生物碱的合成通常与多种酶、细胞器和信号分子相关。
具体来说，生物碱的合成可分为前体物质的生物合成、生物碱前体的转化和后续的后期修饰。
其中，受到研究最多的是前体物质的生物合成和生物碱前体的转化。
前体物质的生物合成包括多种关键酶的介导过程，这些酶可以使前体物质在细胞代谢中作用于多种基质和导向基质的底物，从而促进生物碱的初步合成。
这些关键酶包括酰基载体蛋白、乙酰辅酶A、腺苷酰化酶等，它们参与了生物碱的大量生产和人体机能的调控。
另一方面，生物碱前体的转化是后期生物合成的重要过程，在该过程中，生物碱可通过各种不同的反应途径，将其前体物质转化为更为复杂的分子结构，从而增加生物碱的活性和药理效应。
例如，海洋生物的生物碱合成过程中，通过多种酶的介导，海洋动物体内的二氢甘氨酸可转化为具有生物活性的前体物质，如2,4-二氢吮烟碱及其衍生物等，最终合成各种生物碱。
生物碱合成的分子机制在新药研发中的应用具有重要意义。
首先，通过深入研究生物碱的合成机制，可以揭示其复杂的分子途径及其信号调控系统。
这对于发现新的潜在治疗靶点、设计新的化合物合成方案等领域具有重大意义。
例如，目前已有很多生物碱类药物，如奎宁、阿托品、吗啡等，在临床上得到了广泛应用。
研究表明，这些药物分子与细胞中的特定受体产生作用，从而发挥其药理作用。
因此，通过寻找新的生物碱类化合物通过与特定受体相互作用从而发挥强大的药理作用，这成为前沿领域的研究重点。
其次，生物碱合成的分子机制也可为生物碱类化合物调控和代谢研究提供重要依据，并据此开发创新型的药物调节剂和治疗方案。
Nakadomarin A、Subincanadine C以及含氟尼古丁类似物的合成研究
Nakadomarin A、Subincanadine C以及含氟尼古丁类似物的合成研究本论文分为三个部分:(1)Nakadomarin A的全合成研究,(2)Subincanadine C的全合成研究,(3)含氟尼古丁类似物的合成研究。
Nakadomarin A是日本科学家Kobayashi于1997年从日本冲绳县(Okinawa)庆良间列岛(Kerama Islands)的一种海绵Amphimedon sp.(SS-264)中分离得到了一种新型Manzamine类海洋生物碱。
它具有完全环状结构8/5/5/5/15/6六环体系,其中一个环为呋喃环,并具有一定的生理活性。
通过醛1-98和炔丙胺盐酸盐的还原氨化反应以及随后的与碘代呋喃1-94的Sonogashira偶联反应实现三个片段的连接,用PtCl2催化的串联反应构建了(-)-Nakadomarin A核心四环结构。
通过双RCM路线完成了八元环(E环)和十五元环(F环)的构建,实现了(-)-Nakadomarin A的全合成。
为了解决RCM路线构建十五元环(F环)顺反异构的比例较差的问题,采用Wittig反应构建顺式双键,分子内SN2反应或还原氨化形成C-N键构建十五元环做了很多有意义的尝试。
Subicanadines C是由日本科学家Kobayashi等人于2002年从巴西的一种药用植物(Aspidosperma subincanum Mart)中分离得到的一种新型的季铵盐类吲哚生物碱,含有一个不常见的氮鎓杂三环[4.3.3.01,5]十一烷的结构片断。
从苄基保护的色胺出发,经过Michael加成、Pictet-Spengler反应以及Dickmann酯缩合等反应合成了四环羰基化合物。
从这个中间体出发经过两次Aldol反应构建了其基本骨架,相对构型通过双键的立体选择性氢化加以控制。
最终在钠液氨条件下脱除苄基保护得到成环前体,随后的磺酰化,分子内环化完成了Subincanadine C的全合成,但是合成得到的季铵盐和分离得到的样品图谱有出入,有待单晶结构确认15和16位的相对构型。
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Synthesis
SNa O N N + O H N N O N 57 96% OTs 59 S N N T H F , r e flu x H N N N Br
4
O
O O O N N S 60 N N N
N a H , B u 4 N I ( c a t) D M SO , 71%
58
O
O
O O C s2C O 3, D M F N O 62 S O N N N 56%
C O 2 M e 6 5 % fo r 3 s te p s
OTBDPS 47
OTBDPS 48
OTBDPS 49 OBn OBn OBn O H 1, NH3 OMs 2, TBDPSO N E t3 7 7 % fo r 2 s te p s 52 TBDPSO COCl
4
OBn OBn O H C O 2M e O C O 2M e N 1, LAH , 0 ° C 2 , M s C l, E t 3 N , D M A P ( c a t) 7 9 % fo r 2 s te p s O H O N
Br
TBDPSO 41
M eO
OBn
PMB P d (P P h 3)4, A g 2S O 4, N E t3 , D M F O 82% H
O N
OBn BnO D D Q , 56% C O 2M e C O 2M e E t3 N , 8 9 % COCl
4
O O H O N
OBn
C O 2M e C O 2M e
Synthesis
M eO 2C C O 2M e PMB BnO PMB OHC O 42 + HN OH 43 Y b ( O T f) 3 O 87% Br OTBDPS 44 M eO H C O 2M e C O 2M e 1 , D IB A L H , 8 7 % O 2 , t-B u O K , R T , 9 3 % O P C O 2M e Br OTBDPS 45 C O 2M e C O 2M e N O OBn PMB H O N OBn
O n B u3S nH O B ocN N
O
O
38 37
39
2 s te p s 1, TFA, D C M N 2 , 5 - h e x e n o y l c h lo r id e , E t 3 N 9 2 % fo r 2 s te p s O H N O N O
H O H H N
40
N
O
G r u b b s II 0 .7 m M , 8 4 %
O
OTBDPS
7 0 % fo r 2 s te p s
O
2 0 % fo r 3 s te p s
55
TBD分析
RCM n itr o - M a n n ic h r e a c tio n o r g a n o - c a ta ly s e d M ic h a e l a d d ito n
Kerr小组的合成—反合成分析
RCM OPg OPg H p ip e r id in e f o r m a t io n N N O O Pg2 O Pg2 RCM ( - ) - N a k a d o m a r in A Ⅰ P g 2O Ⅱ O O N H H C O 2M e C O 2M e H eck c y c liz a t io n p y r r o lid in e f o r m a t io n OPg OPg N N H H H
OTBDPS 52
O TBDPS
TBDPSO
53
TBDPSO
54
TBDPSO
O H
N
H O H N O 1, M eO H , A cC l 2, D M P O
N
H 1 , tB u O K , M e P h 3 P B r 2 , 3 0 m o l% G r u b b s I 3 . R e d -A l TM
o
O C B ocN N O
2 , 5 - h e x e n o y l c h lo r id e , E t 3 N 9 2 % fo r 2 s te p s
34 C o 2(C O )6
35 C o 2(C O )6
36
O C o 2(C O )8, 9 1 % B ocN N O G r u b b s c a ta ly s t 1 .0 m M , 8 3 % B ocN N
H C l, E tO H 69%
65
th e n , O
OAc
66
( C O C l) 2 , D M S O , N E t3
O HO O
M eN O 2, K O H
O
86% 67 68
th e n M s C l, N E t 3 88%
O O 2N
69
Synthesis
N O N M eO 2C 218 64 + to lu e n e , 3 0 ° C , 8 days 5 7 % ( d .r . 9 1 :9 ) O O 2N 69 O 70 M e O 2C N M e O H , r e flu x , 3 h 68% F 3C CF3 NO2 O hex
th re e com ponent c o u p lin g
OPg EW G OPg Ⅴ EW G
OPg
O Pg2 O
O N PgO EW G Br Ⅲ EW G Ⅳ + NHOH
OHC
O
Br Ⅵ
P g2O
Kerr, M. A, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1465
O TBDPS 46
OTBDPS 47
Synthesis
OBn HO S m I2 C O 2M e O C O 2M e O H O C O 2M e NH OBn OBn OBn 1 , M s C l, E t 3 N , D M A P ( c a t) 2 , tB u O K O O H C O 2M e C O 2M e N N iC l 2 • 6 H 2 O N a B H 4, N a 2C O 3 67% O O H N OBn OBn
Synthesis
Synthesis
O 2, h HN O N Bs OTBDPS OTBDPS 28 29 TM S TM S TM S R ose B engal 100% TM S HN O N Bs O O TM S th e n 6 N H C l, r t 79% tB u O K , -7 8
B o c 2 O , D M A P , E t3 N O 93% B ocN O N Bs O
33
34
Synthesis
O B ocN 2 , E t 3 S iH , B F 3 • O E t 2 O N Bs 8 4 % fo r 2 s te p s N Bs 1 , D IB A L H B ocN O 1 , N a /n a p h th a le n e , - 6 5
Nishida, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7484
Synthesis
Synthesis
Synthesis
End Game
Nishida小组的第二代合成—反合成分析
Nishida, A etc. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2020
o
C
O HN O N Bs OH
D M P, 90% HN O N Bs O
O
1 , T M S C H 2 M g C l, 8 3 % 2 , B F 3 •O E t2 HN O N Bs
O
30
31
32
K 2C O 3, M e O H 8 1 % fo r 2 s te p s HN O N Bs
F H C A N D H N N M eO 2C N O O O N B O NO2 O
NO2
O
E
F - C ty p e
N a k a d o m a r in A J u lia o le fic a tio n
O O 2N
+
M e O 2C
N O
D. J. Dixon, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16632
OBn N H
H O
N
O
, OTBDPS
OMs O TBDPS 51
OTBDPS 50
Synthesis
OBn OBn O H N O O N H B C l3 , 7 1 % O O H N O N H 1 , IB X , D M S O 2 , tB u O K , M e P h 3 P B r 3 0 - 4 5 % fo r 2 s te p s OTBDPS O H N O O N OH OH H
activity against cyclin dependent kinase
4 (IC50 = 9 µg/mL) unique and demanding structure Kobayashi, J.; Watanabe, D. J. Org. Chem. 1997, 62, 9236
Nishida小组的首次全合成—反合成分析
m C PBA, 78%
O
N N O 61 S O N N N
H C l, T H F 98%
N
O O N M eO OMe N M eO 2C LHM DS 63 82% 64 O