天然产物提取与分离第一章总论2节

1、第一章 总 论,第二节 植物生物合成,一、植物一次代谢及二次代谢,绿色植物及藻类，含有叶绿素，通过光合作用将二氧化碳和水合成为糖类，通过固氮反应，得到氨基酸。植物通过不同的生物途径生成糖、蛋白质、脂质、核酸等植物机体不可缺少的物质的过程，称为植物的一次代谢。 糖、蛋白质、脂质、核酸等称为植物的一次代谢产物（primary metabolites),在特定的条件下（天气、土壤等），植物体内的一些重要一次代谢产物如乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸及一些氨基酸等，在植物体内作为原料或前体，又进一步通过不同的代谢过程生成如生物碱、萜类等化合物的过程，称为植物的二次代谢。 生物碱、萜类等化合物称为植

2、物的二次代谢产物（secondary metabolites),植物二次（次生）代谢,并不是所有的植物都发生植物的二次代谢，植物中的二次代谢产物，结构多样富于变化，其中不少具有生理活性，是天然产物化学的主要研究对象。,二、生物合成假说,生物合成假说：根据从天然产物中分离出的化合物结构特点，推测其生物合成起源，以利于对植物化学进行分类，寻找新的天然药物资源。,植物一次代谢产物转化成二次代谢物,植物一次代谢产物转化成二次代谢物,三、主要生物合成途径,虽然从自然界得到的化合物总数非常多，结构千变万化，但多数由一定的基本结构单位按不同方式组合而成。,常见基本结构单位 1. C2（醋酸）单位：如脂肪酸、

3、酚类、苯醌等聚酮类（polyketide)化合物 2. C5单位（异戊烯单位）：如萜类、甾类等。 3C6单位：如香豆素、木脂素等苯丙素类单位 4氨基酸单位：如生物碱类化合物 5复合单位：由上述单位复合构成,（一）醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway, AA-MA）,脂肪酸类 酚类 蒽醌类,1. 饱和 脂肪 酸生 物合 成途 径,不饱和脂肪酸生物合成途径,2. 酚类 生物 合成 途径,决明子的部分成分生物合成过程,（二）甲戊二羟酸途径(mevalonic acid pathway, MVA 途径）,甲戊二羟酸途径生成植物体内的萜类、甾体类化合物。,甲 戊 二 羟 酸

4、 途 径,-H2O,-CO2,(三)桂皮酸途径,天然化合物中C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体类及C6-C3-C6骨架的黄酮类，经桂皮酸途径得来。,（四）氨基酸途径（生成天然生物碱）,小 结,生物合成是天然产物化学的一个重要领域，了解生物合成，对天然产物结构分类或推测天然化合物结构、植物化学分类学及仿生合成有重要意义。 对采用组织培养的方法进行物质的生产具有实际意义。例如：在人参组织培养时，为了提高皂苷含量，加入甲戊二羟酸及金合欢醇时，皂苷含量可增加两倍。,四、植物化学成分,糖和苷 苯丙素类 醌类化合物 黄酮类化合物 萜类和挥发油 三萜及其苷类 甾体及其苷类 生物碱类,1糖及

5、其苷类,植物光合作用的初生产物，在中草药中分布极广,常常占植物干重的80%-90%。一些具有营养强壮作用的药，如山药、何首乌、黄精、地黄、白木耳、大枣等均含有大量糖类。 糖类与核酸、蛋白质、脂质一起合称生命运动所必需的四大类化合物，许多中草药的活性与糖及其衍生物，或糖与非糖结合的苷类密切相关。,2苯丙素类,指天然成分中的一类苯环和3个直碳链在一起为单位（C6-C3)构成的骨架，统称为苯丙素类（phenylpropanoids). 苯丙素类化合物有单独存在的，也有以2个、3个或4个等多个单位聚合存在的。 苯丙素类化合物多数由桂皮酸途径得来。,3醌类化合物,醌类是天然产物中比较重要的活性成分，主要

6、分为苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。,4黄酮类化合物,广泛存在于自然界，其不同的颜色为天然色素家族添加了更多色彩。该类化合物生理活性多种多样，多存在于高等植物中，在藻类、微生物、细菌中没有发现黄酮类化合物。,5萜类及其挥发油,Terpenoids,是一类骨架庞杂、种类繁多、数量巨大、结构千变万化，具有广泛生物活性的一类重要天然药物化学成分。它是异戊二烯的聚合体及其衍生物，其骨架一般以五个碳为单位，但也有例外。 甲戊二羟酸是萜类化合物生源途径中最关键的前体化合物。,香叶醇,橙花醇,香茅醇,芳樟醇,香叶醛,橙花醛,香茅醛,6甾体及其苷类,甾体化合物是天然广泛存在的一类化学成分，种类很多。例如强心苷类化合物即属于甾体化合物。,五元内酯环强心苷类，4-乙酰基加拿大麻苷，,五元内酯环强心苷类，毛地黄苷,六元环强心苷类：海葱苷元,7生物碱类（Alkaloids),生物碱是一类重要的天然有机化合物。自从1806年从鸦片中分离出吗啡碱（morphine)以后，目前已从自然界中分出10000多