第三章1生物碱...ppt

2020/5/1,第3章生物碱（Alkaloids）,2,教学内容,第1节概述第2节生物碱的生物合成第3节生物碱的分类第4节生物碱在植物体中的存在形式第5节生物碱的理化性质第6节生物碱的提取与分离第7节生物碱的色谱检识第8节生物碱的结构测定第9节含生物碱中药实例,3,目的要求,掌握生物碱的理化性质、提取、分离和检识熟悉生物碱结构的研究方法了解生物碱的含义、分类、分布和生理活性,4,第1节概述,发展历史生理活性定义分布,5,1.发展历史,1803年，第一个生物碱那可汀（narcotine）1806年，吗啡（morphine）1810年，奎宁（quinine）和辛可宁（cinchonine）1819年，Weissner认为：从植物中得到的具有碱性的化合物统称为生物碱。我国17世纪白猿经记载：从乌头中出砂糖样毒物作箭毒用，可能是乌头碱（aconitine），比欧洲的发现早二百年左右。（清赵学敏本草纲目拾遗）生理活性、化学结构、全合成与半合成研究,6,2.生理活性,镇痛作用：如吗啡、延胡索乙素解痉作用：如阿托品抗菌消炎：如小檗碱降压作用：如利血平止咳平喘：如麻黄碱抗疟作用：如奎宁抗癌作用：如喜树碱、紫杉醇、长春新碱、秋水仙碱抗老年痴呆：如石杉碱甲,目前用于临床的生物碱有近80多种,7,3.定义,多数认为：生物碱是来源于植物界的含氮有机化合物（N多在环内），有生理活性和碱性，能与酸成盐。广义认为：生物界中所有的含氮有机化合物（除去生物体必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋白质、B族维生素等）。Pellertier认为：生物碱是生物有机体产生(植物、动物、微生物)、含有负氧化态氮的环状化合物。氧化态：化学物质中某个原子氧化程度的量度。如氮氧化合物，N为-1；季铵，N为-3,9,4.分布,10,生物碱的有无或含量受生长条件与气候等因素的影响。一般普遍存在植物的各个部位，但往往是集中在某一部位。含量：差异大，1%-0.0001%，0.1%含量较高。同属植物、同种植物中往往含有多种结构类型相同的生物碱，也有一些科属的植物亲缘关系不相近，但可能含有相同的生物碱。积累：主要在生长活跃的组织如子房、心皮等。储藏：主要是在液泡细胞、乳汁管细胞中进行。转移：往往发生甲基化、氧化、去甲基化等次级结构修饰。,11,第2节生物碱的生物合成（Biosynthesis）,生物合成生物合成的途径生物合成的意义生物碱的生物合成,12,1.生物合成,一次代谢：维持植物机体生命活动的代谢过程。主要有糖类、蛋白质、脂肪、核酸。是植物的营养物质，也是人类赖以生存的物质基础。二次代谢：以一次代谢产物为前体，经不同途径进一步合成的过程。是产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽多姿的化学物质。维持植物的特性与特征，活性强。,植物一次代谢与生物合成过程,三羧酸循环（TCA）丁酮二酸-酮戊二酸丁二酸,CO2H2O,h/叶绿素,磷酸烯醇式丙酮酸,甲戊二羟酸,丙酮酸,乙酰辅酶A,丙二酸单酰辅酶A,赤藻糖4-磷酸,葡萄糖代谢,莽草酸,苯丙素类,芳香族氨基酸,脂肪族氨基酸,嘌呤、嘧啶,脂肪酸类,-氨基乙酰丙酸,三羧酸循环（TCA）丁酮二酸-酮戊二酸丁二酸,鞣酸类,CO2H2O,h/叶绿素,磷酸烯醇式丙酮酸,甲戊二羟酸,丙酮酸,乙酰辅酶A,丙二酸单酰辅酶A,赤藻糖4-磷酸,葡萄糖代谢,莽草酸,苯丙素类,芳香族氨基酸,脂肪族氨基酸,嘌呤、嘧啶,脂肪酸类,萜类,甾醇,胡萝卜素类,生物碱类,肽类,含氮化合物,香豆素、木脂（质）素,黄酮类,-氨基乙酰丙酸,核苷,核苷酸类,醌类,胆碱,卟啉类,前列腺素类,脂肪族及芳香族聚酮类,植物二次代谢与生物合成过程,15,生物合成途径（1）氨基酸途径：主要有鸟氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸、烟酸等。（2）甲戊二羟酸途径：萜和甾体类。生物合成原理（化学反应）（1）Schiff碱形成反应（2）Mannich碱形成反应（3）酚的氧化偶合反应（4）CN键的裂解,2.生物碱的生物合成,氨基酸途径(aminoacidpathway）：生物碱类,生物碱类生物合成途径,17,（1）Schiff碱形成：羰基与氨基加成脱水的反应。如吡咯类、托品类、吡咯里西啶类、哌啶类、喹诺里西啶类等的生物合成。,18,（2）Mannich碱形成（氨甲基化）：醛、胺和负碳离子（含活泼氢）的缩合反应，活泼氢被氨甲基取代，得到Mannich碱。如苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成。,19,环合反应,20,（3）酚的氧化偶合（N-杂环生物碱的再环合）：含酚羟基的化合物在酶的作用下形成自由基，两个自由基经偶联形成新键的反应。偶联方式有邻邻偶联、邻对偶联、对对偶联。,21,（4）CN键的裂解Hofmann降解（彻底甲基化法）：季铵碱在碱性溶液中加热，脱水生成烯和三甲胺的反应。根据生成烯的数目，可推测生物碱结构中N的结合状态。伯、仲、叔胺先用CH3I和Ag2O进行彻底甲基化反应，生成季铵碱。,22,vonBraun反应：叔胺生物碱与BrCN反应，氮环裂开，CN与N结合，Br与邻碳结合，生成溴代烷和二取代氨基氰化物，此氰化物进一步水解生成羧酸，脱羧即得仲胺。用于无-H的C-N键裂解。,23,C-N键的裂解,24,3.了解生物合成的意义,天然化合物分类推测天然化合物的结构推测植物中未获取的成分信息从生物合成途径判断得到的化合物结构是否合适植物生理学仿生合成组织培养,25,第3节生物碱的分类,按植物来源分类按生源途径分类按母核类型分类,生物碱按生源关系分类,27,吡咯烷类莨菪烷类哌啶类喹啉类喹唑啉类咪唑类吖啶酮类,异喹啉类吲哚类嘌呤及黄嘌呤类大环类萜类甾体类有机胺类,按母核类型分类,28,吡咯烷类生物碱,鸟氨酸,29,莨菪烷类生物碱,鸟氨酸,异喹啉类生物碱,苯丙氨酸,异喹啉类生物碱,异喹啉类生物碱,33,吗啡(morphine),34,吲哚类生物碱,色氨酸,35,吲哚类生物碱,36,有机胺类生物碱,苯丙氨酸,37,哌啶类生物碱,赖氨酸,38,喹啉类生物碱,邻氨基苯甲酸,色氨酸,39,喹唑啉类生物碱,咪唑类生物碱,吖啶酮类生物碱,40,嘌呤类生物碱,41,大环类生物碱,42,萜类生物碱,甾体类生物碱,44,第4节生物碱在植物体中的存在形式,生物碱盐多数生物碱以盐的形式存在，成