第3章 植物活性成分PPT课件VIP

1,第三章植物活性成分,.,2,第三章植物活性成分,概述,植物活性成分的结构及理化性质,活性简介,制备技术及工艺,.,3,1.概述,天然药物来自植物、动物、矿物和微生物，并以植物为主。明代李时针在本草纲目中收录中草药1892种，清代学者赵学敏在本草纲目拾遗中补充中草药1021种。药物的药性来源于其所含的活性成分，活性成分通常是指经过不同程度药效试验或生物活性试验，证明对机体具有一定生理活性的成分。活性成分基本是由植物体二次生理代谢所产生。,.,4,一次代谢过程：对维持植物生命活动来说是不可缺少的过程，且几乎存在于所有的绿色植物中。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。二次代谢过程：并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用的过程。二次代谢产物：生物碱、萜类、苯丙素类成分。,天然产物化学成分的生物合成：,1.概述,.,5,1.概述,.,6,按生源结合化学结构分：糖苷类、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜及其苷类、甾体及其苷类、生物碱类。按酸碱性来分：酸性成分（脂肪酸类、苯丙酸类、含羧基皂苷、蒽醌类、黄酮类），碱性成分（生物碱、非生碱的有机氮类，如毒蕈碱、辣椒素等）按极性来分：亲水性成分、亲脂性成分。,天然活性成分的分类：,1.概述,.,7,植物成分曾经是药物的唯一来源，目前随着化学合成药物的出现与发展，比例有所下降，但比例仍不低于30%，在处方药中的比例不低于50%。植物源活性成分中，有许多重要的代表化合物，其对于药物的发现具有重要的先导意义。如作为中枢阿片受体拮抗剂的吗啡，肾上腺素类的麻黄碱，具有良好抗癌药物的长春碱和紫杉醇等。,开发现状,1.概述,.,8,我国天然药物的化学研究自20世纪20年代开始，经历了创立期、创建发展期和蓬勃发展期三个阶段，取得了较大成就。截止2005年，我国生产植物源药物达164个。代表性成就：（1）20世纪70年代初开发的青蒿素（2）1971年开发的喜树碱与羟基喜树碱（3）1982年开发的石杉碱甲和石杉碱乙,开发现状,1.概述,.,9,2.植物活性成分的结构与理化性质,碱性成分,酸性成分,亲水性成分,亲脂性成分,.,10,2.1.碱性成分（生物碱）,1.多数由C、H、O、N组成。,3.大多具碱性，可与酸成盐。,4.多具显著的生理活性。,生物碱的含义和特点,（含N有机化合物的总称）,2.多在环上，少数在环外。,.,11,2.1.碱性成分（生物碱）,生物碱的分类,生物碱的工艺学特性,.,12,2.1.1生物碱的分类,按植物来源分类如长春花生物碱、石蒜生物碱等）,按生源结合化学骨架分类基于生物碱合成前体物的来源,按化学骨架分类按含基核类型：如吲哚、喹啉等按整个母核类型：如萜类、甾类等,分类方法,.,13,1.简单吡咯烷类,2.双稠吡咯烷类,3.吲哚里西定类,（一）吡咯烷类,红古豆碱(cuscohygrine),野百合碱(monocrotaline),千里光碱(securinine),来源于鸟氨酸代谢途径,2.1.1生物碱的分类,.,14,（二）哌啶类生物碱*,结构新颖的胆碱酯酶抑制剂。最初被用于重症肌无力和小儿麻痹症，1996年被成功开发为治疗老年性痴呆的新药。,石杉碱甲(huperzineA),来源于赖氨酸代谢途径,2.1.1生物碱的分类,.,15,（三）托品烷类生物碱,阿托品(atropine)R=H（dl）莨菪碱(hyoscyamine)R=H（l）山莨菪碱(anisodamine)R=OH,东莨菪碱(scopolamine),樟柳碱(anisodine),来源于鸟氨酸代谢途径,2.1.1生物碱的分类,.,16,猪毛菜碱(salsoline),罂粟碱（papaverine）,1,2苄基异喹啉类（最多）,简单异喹啉类,（四）异喹啉类生物碱*（最大的一类）,来源于苯丙氨酸和络氨酸途径,降压,解痉,2.1.1生物碱的分类,.,17,粉防己碱（tetrandrine）,3双苄基异喹啉类,2.1.1生物碱的分类,.,18,4阿扑菲类,小檗碱（berberine）轮环藤酚碱(cyclanoline),5原小檗碱类,木兰碱（magnoflorine),降压,清热解毒,2.1.1生物碱的分类,.,19,吐根碱(emetine),异喹啉环带苯骈喹啉啶环,6普洛托品类含羰基的小檗碱开环,延胡索丙素(corydalisC),7吐根碱类,三环体系,催吐,2.1.1生物碱的分类,.,20,8萘菲啶类,吗啡(morphine)R=H可待因(codeine)R=CH3,9吗啡类,血根碱(sanguinarine),降压,麻醉止咳,2.1.1生物碱的分类,.,21,奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有效成分，含量高达3）,奎尼丁,（五）喹啉类生物碱,来源于邻氨基苯甲酸途径,2.1.1生物碱的分类,.,22,喜树碱及其类似物,喜树碱(camptothecin)R=H羟基喜树碱(hydroxycamptothecin)R=OH,抗癌,2.1.1生物碱的分类,.,23,（六）吲哚生物碱（较多，有千余种）,长春碱（vinblastine,VLB）R=CH3长春新碱（vincristine,VCR）R=CHO,1.双吲哚类,来源于色氨酸途径,抗肿瘤,2.1.1生物碱的分类,.,24,2.单萜吲哚类,利血平(reserpine),降压,2.1.1生物碱的分类,.,25,（七）萜类生物碱二萜生物碱,关附甲素(guanfubaseA),紫杉醇(taxol),抗心律失常,抗肿瘤,2.1.1生物碱的分类,.,26,1.代表化合物麻黄碱、伪麻黄碱,互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。,麻黄碱R=H,R=CH3伪麻黄碱(ephedrine)（pseudoephedrine）,（八）有机胺类生物碱,平喘,2.1.1生物碱的分类,.,27,2.代表化合物秋水仙碱,秋水仙碱(colchicine),秋水仙胺(colchamine),抑制有丝分裂，毒性大,与秋水仙碱作用相同，毒性为其1/301/40。,抗癌,2.1.1生物碱的分类,.,28,（一）生物碱的性状,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,29,（二）生物碱的旋光性,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,30,（三）生物碱的溶解性,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,31,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,32,（五）生物碱的碱性1.共轭酸碱概念及强度表示,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,33,杂化方式,诱导效应,共轭效应,空间效应,氢键效应,2.碱性与分子结构的关系,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,34,1）杂化方式,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,35,甲基,苯环,2）诱导效应,氨基,其他烷基,酰基,双键,羟基,醚氧,供电子基,吸电子基,碱性增强,碱性减弱,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,36,苯胺型酰胺型烯胺型,N原子上孤对电子形成p-共轭时，碱性减弱,3）共轭效应,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,37,烯胺型特例：N原子,-位有双键可能转化为季铵,蛇根碱（serpentine）,pka10.8,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,38,番木鳖碱假马钱子碱异马钱子碱N:处在桥头，为刚性结构，不发生未共用电子对的转移，故不形成季铵碱。,4）空间效应,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,39,生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分子内氢键（与含氧基团），则碱性增强。,和钩藤碱pka6.32,异和钩藤碱pka5.20,5）氢键效应,2.1.2生物碱的工艺学特性,.,40,2.2.酸性成分,苯丙酸类,蒽醌类,黄酮类,.,41,基本结构酚羟基取代的芳香羧酸。多具有C6-C3结构的苯丙酸类。常见的苯丙酸类：,2.2.1苯丙酸类,.,42,蒽醌化合物的分类,蒽醌类化合物的工艺学特性,2.2.2蒽醌类,.,43,主要包括：蒽醌，氧化蒽酚，蒽酚，蒽酮及蒽酮的二聚体。,2.2.2.1蒽醌化合物的分类,.,44,1.单蒽核类天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见。1,4,5,8位为位2,3,6,7位为位9,10位为meso位,2.2.2.1蒽醌化合物的分类,.,45,其中羟基蒽醌分为两类：大黄素型和茜草素型。,（1）大黄素型（-OH在羰基的两侧）（2）茜草素型（-OH在一侧苯环上）,2.2.2.1蒽醌化合物的分类,.,46,2.氧化蒽酚衍生物,氧化蒽酚及蒽二酚不稳定，氧化蒽酚易氧化为蒽酮，蒽二酚易氧化为蒽醌，故较少存在于植物体中。,2.2.2.1蒽醌化合物的分类,.,47,1.性状颜色无Ar-OH近乎于无色,助色团越多，颜色越深如：黄、红橙、紫红等，多为有色晶体存在状态：蒽醌类往往结合成苷而存在于植物中,2.2.2.2蒽醌化合物的工艺学特性,.,48,2.溶解度H2OMeOHEtOHEt2OCHCl3游离醌+成苷+（热）+,3.挥发性游离的蒽醌类化合物具有升华性，常压下加热即可升华,2.2.2.2蒽醌化合物的工艺学特性,.,49,4.酸性蒽醌类化合物多具有酚羟基，具酸性，遇碱可成盐；萘醌和蒽醌的苯环上的羟基酸性：-羟基-羟基,游离蒽醌的酸性强弱顺序为：,含COOH2个以上-OH1个-OH2个以上-OH1个-OH,溶于NaHCO3溶于Na2CO3溶于1%NaOH溶于5%NaOH,2.2.2.2蒽醌化合物的工艺学特性,.,50,黄酮类化合物的分类,黄酮类化合物的工艺学特性,2.2.3黄酮类,.,51,母核：,9(8a),10(4a),2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,52,a.中央三碳链的氧化程度b.B-环联接位置（2-或3-位）c.三碳链是否构成环状,分类标准,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,53,木犀草素，抗菌作用,黄芩苷，清热解毒,槲皮素：R=H芦丁：R=芸香糖最常见的黄酮醇类化合物,黄酮类flavones,黄酮醇类flavonols,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,54,二氢黄酮类flavanones,二氢黄酮醇类flavanonols,橙皮苷Vp样作用,甘草素对溃疡有抑制作用,水飞蓟素保肝作用,治疗急慢性肝炎、肝硬化、中毒性肝损伤等。,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,55,异黄酮类isoflavones,二氢异黄酮类isoflavanones,大豆异黄酮,鱼鳞酮农业杀虫剂,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,56,查耳酮类chalcones,橙酮类aurones,红花的颜色变化,较少见黄花波斯菊花：硫黄菊素,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,57,花色素类anthocyanidins,黄烷醇类,矢车菊素：R1=OH,R2=H飞燕草素：R1=R2=OH天竺葵素：R1=R2=H锦葵花素：R1=R2=OCH3,黄烷-3-醇R=H,黄烷-3,4-二醇R=OH,儿茶素：抗癌活性,麻黄宁A/B：抗癌活性,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,58,苯骈色原酮类xanthones,苯色原酮类,异芒果苷：止咳祛痰芒果叶和知母叶,呋喃色原酮类,凯林khellin,红镰枚素：R1=CH3,R2=H去甲红镰枚素：R1=R2=H红镰枚素-6-龙胆双糖苷：R1=CH3,R2=龙胆双糖基,其他黄酮类,2.2.3.1黄酮类化合物的分类,.,59,形态：黄酮类化合物多为晶性固体，少数为无定形粉末。颜色：黄酮（醇）及其苷：显灰黄-黄色。若7-及4-位引入-OH和OCH3等，颜色加深。查尔酮：显黄-橙黄色。二氢黄酮（醇）及异黄酮：不显色或显微黄色。花色苷及苷元：颜色随pH不同而变化：pH8.5显兰色。,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,1.性状,.,60,游离苷元：二氢黄酮（醇）、黄烷（醇）有旋光性其余黄酮类化合物无旋光性。苷类：因为糖分子的引入，具有旋光性，且多为左旋。,2.旋光性,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,.,61,黄酮类化合物的溶解行为与其结构及存在状态有很大的关系。苷元：难溶或不溶于水，可溶于甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙醚等有机溶剂。苷：可溶于水、乙醇、甲醇中，难溶于苯和氯仿水溶度：苷元苷，连糖越多，水溶度越大,3.溶解性,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,.,62,取代基对溶解度的影响：羟基数目越多，水中溶解度增加；羟基甲基化后，在有机溶剂中溶解度增加。,黄酮（醇），查耳酮平面型分子二氢黄酮（醇）非平面型分子花色素离子,水溶性增大,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,.,63,4.酸性：酚羟基可溶于碱水、吡啶、中酸性强弱取决于羟基数目和位置7、4二OH7或4OH一般酚OH5OH3OH应用:提取、分离和鉴定中,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,.,64,由于黄酮类化合物分子中-吡喃酮环上的1-位氧原子，有未共用的电子对，表现出微弱碱性，与强无机酸生成盐。但稳定性很差，遇水即水解。,5.碱性,2.2.3.2黄酮类化合物的工艺学特性,.,65,2.3.亲水性成分,氨基酸与寡肽,强心苷类,皂苷类,.,66,氨基酸与寡肽概况,氨基酸与寡肽的工艺学特性,2.3.1氨基酸与寡肽类,.,67,常见的氨基酸有20种，分为蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸。蛋白质氨基酸主要是-氨基酸，是组成多肽和蛋白质的基本单位。非蛋白质氨基酸主要有和-氨基酸，具有显著的生理活性，有灭蝇、驱虫、抗菌之功效。寡肽是指分子量小于1000Da的肽，是由210个氨基酸残基通过肽键连接而成的肽。,2.3.1.1氨基酸与寡肽概况,.,68,1.性状氨基酸均为无色结晶，大多没有明确熔点，熔融时放出二氧化碳；呈两性，可溶于强酸和强碱溶液中；绝大多数溶于水，难溶于乙醇和乙醚。2.酸碱性与等电点氨基酸为两性化合物，氨基酸在溶液中的存在形式主要取决于溶液的pH，对于任何一个氨基酸来说，总有一个合适的pH，使基净电荷为0,此时的pH称为等电点。处于等电点的氨基酸水溶性最低。寡肽也系两性，具有等电点。,2.3.1.2氨基酸与寡肽的工艺学特性,.,69,3.旋光性除甘氨酸外，其余氨基酸垫子中均至少含有一个手性碳，呈旋光性；寡肽除由单一甘氨酸组成外，其余均可表现出旋光性，其比旋光度是各个氨基酸比旋光度的总和。4.水解性寡肽中含有肽键，在特定的条件下（酸性、酶），肽键发生水解，生成游离氨基酸。,2.3.1.2氨基酸与寡肽的工艺学特性,.,70,强心苷基本概况,强心苷的理化性质,2.3.2强心苷,.,71,强心苷（cardiacglycosides）是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物，由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷。目前临床应用的有二、三十种，用于治疗充血性心力衰竭及节律障碍等心脏疾病，如西地兰、地高辛、毛地黄毒苷等。但强心苷类能兴奋延髓催吐化学感受区而引起恶心、呕吐等胃肠道反应；且有剧毒，若超过安全剂量时，可使心脏中毒而停止跳动。,2.3.2.1强心苷基本概况,.,72,2.3.2.1强心苷基本概况,苷元母核A,B,C,D四个环的稠合构象对强心苷的理化及生理活性有一定影响。天然界存在的强心苷元B/C环是反式，C/D环是顺式，A/B环大多数为顺式-洋地黄毒苷元(digitoxigenin)，少数为反式-乌沙苷元(uzarigenin)。,.,73,2.3.2.1强心苷基本概况,苷元母核上的C3,C14位上都有羟基：C3位-OH多为-型-洋地黄毒苷元，少数为-型(命名时冠以“表”字)3-表洋地黄毒苷元(3-epidigitoxigenin)。,C14位-OH都是-型(C/D环顺式)。C10，C13，C17位有侧链，C10，C13多为-CH3。C17位侧链为不饱和内酯环。C11,C12和C19位可能连羰基；C4,5、C5,6、C9,11、C16,17可能有双键。,.,74,2.3.2.1强心苷基本概况,C17位上连六元不饱和内酯环，即，-双烯-内酯，分为海葱甾二烯和蟾蜍甾二烯。,.,75,2.3.2.2强心苷的理化性质,1.性状：强心苷多为无色结晶或无定形粉末，中性物质，有旋光性，C17侧链为-构型的味苦，-构型味不苦，但无效。对粘膜有刺激性。2.溶解性：强心苷的溶解性与所连糖的种类和数目有关，一般可溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等极性溶剂；难溶于乙醚、苯、石油醚等非极性溶剂。,.,76,2.3.2.2强心苷的理化性质,3.内酯环开环：强心苷具有内酯结构，当用强碱水溶液处理时，内酯环开裂，但酸化可环合。如用强碱的醇溶液处理，内酯环开环后发生异构化，开环不可逆。4.水解性：强心苷的苷键可被酸、酶所水解，由于苷键中糖的结构不同，水解难度也不相同，产物亦有区别。,.,77,甾体皂苷基本概况,甾体皂苷的理化性质,2.3.3甾体皂苷,.,78,2.3.3.1甾体皂苷基本概况,具有螺甾烷类化合物结构母核的一类皂苷。主要分布薯蓣科、百合科、玄参科、菝契科、龙舌兰科等单子叶植物中。甾体皂苷元共有27个碳原子组成，六个环，C22是E环和F环共有的碳原子，以螺缩酮的形式相联。,.,79,2.3.3.1甾体皂苷基本概况,依照螺甾烷结构中C25的构型和环的环合状态，可将其分为四种类型。,螺甾烷醇类C25为S构型,27为直立甲基,异螺甾烷醇类C25为R构型,27为平伏甲基,.,80,2.3.3.1甾体皂苷基本概况,依照螺甾烷结构中C25的构型和环的环合状态，可将其分为四种类型。,呋甾烷醇类F环为开链衍生物,变形螺甾烷醇类F环为五元四氢呋喃环,.,81,2.3.3.2甾体皂苷的理化性质,1.性状皂苷元有较好晶形，皂苷多为无定形粉末。味苦而辛辣，对人体黏膜有强烈的刺激性。2.旋光度多为左旋体。旋光度与双键间有密切关系，未饱和的苷元或乙酰化物均较相应的饱和化合物为负，因此在推定结构上有重要作用。,.,82,2.3.3.2甾体皂苷的理化性质,3.溶解性皂苷元:亲脂性，易溶于氯仿、石油醚等皂苷:一般可溶于水、热水和稀醇4.铅盐沉淀甾体皂苷能与碱式铅盐、钡盐形成沉淀。5.溶血作用溶血作用的有无与皂苷元有关，溶血作用的强弱与糖部分有关。但F环开裂的皂苷不产生溶血作用，且表面活性降低。,.,83,2.3.3.2甾体皂苷的理化性质,6.分子复合物的沉淀反应凡是含有C3位OH的甾醇都可与皂苷结合生成难溶性分子复合物。若C3-OH为构型，或者是当C3-OH被酰化或生成苷键，就不能与皂苷生成难溶性的分子复合物。生成的分子复合物用乙醚回流提取时，胆甾醇可溶于醚，但皂苷不溶，从而达到纯化皂苷和检查是否有皂苷成分的存在。,.,84,2.4.亲脂性成分,香豆素类,木脂素类,挥发油类,.,85,香豆素基本概况,香豆素的理化性质,2.4.1香豆素,.,86,2.4.1.1香豆素基本概况,香豆素母核为苯骈-吡喃酮。环上常有取代基。,通常将香豆素分为四类：,.,87,2.4.1.1香豆素基本概况,香豆素,.,88,2.4.1.1香豆素基本概况,简单香豆素类只有苯环上有取代基的香豆素。,取代基：羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等。由于绝大多数香豆素在C