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1、图1-1 植物体内物质代谢与生物合成过程,目的要求： 生物碱的定义、分类 理化性质（溶解度、检识反应、碱性、 C-N 键的裂解反应） 提取分离方法 波谱鉴定,一、生物碱的定义及类型 二、生物合成 三、分类 四、理化性质 五、提取分离 六、结构鉴定,1803年：Derosones首先从鸦片中分离出第一个生物碱那可汀 （narcotine） 1806年：德国学者F.W.Serturner 从鸦片中分出吗啡碱 (morphine) 1810年：西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶， 是奎宁（quinine) 和辛可宁(cinchonine)的混合物 1817年：发现士的宁 (strychnin
2、e) 、吐根碱 (emetine),一 生物碱研究历史:,第一节 概述,1819年：发现马钱子碱 (brucine)、胡椒碱 (piperine)、 咖啡碱 (caffeine) 1820年：发现奎宁、秋水仙碱 (colchicine)等 1870年： 确定第一个生物碱毒芹碱的结构式 我国赵学敏 本草纲目拾遗记载： 17世纪初白猿经一书中即记述了从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，用现代的观点分析，该物质为乌头碱(aconitine)。这比欧洲科学家发现的生物碱要早二百年左右。,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
3、理活性,比较重要的具生物活性的生物碱： 镇痛作用：吗啡（morphine） 止咳作用：可待因 (codeine) 平喘、抗哮喘作用：麻黄碱 (ephedrine) 松弛平滑肌作用：罂粟碱(papaverine) 抗菌消炎作用：小檗碱(berberine),解痉和解有机磷中毒的作用：阿托品（atropine）、 莨菪碱（hyoscyamine） 降压作用：利血平（reserpine） 抗疟作用：奎宁（quinidine） 抗癌作用：长春碱（vinblastine） 长春新碱（vincristine） 喜树碱， 美登木素等,比较重要的具生物活性的生物碱：,关附甲素 抗心律不齐,近年来，我国自主开发
4、研制的成为新药的生物碱类化合物,石杉碱甲 防治早老性痴呆症,广义 指天然产物中的一类含氮的有机化合物； 多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强的生理活性。,二 生物碱的定义,例外,秋水仙碱几乎没有碱性，氮原子不在环上,胡椒碱为含氮杂环的衍生物，但不易与酸结合成盐,麻黄碱氮原子不在环上，应属于芳烃胺衍生物,*新的定义：,指含有负氧化态氮原子 存在于生物有机体中的 环状化合物,负氧化态氮原子： 胺(-3)、氮氧化物(-1)、酰胺(-3)和季胺 排除 NO2(+3)、NO(+1) 生物有机体： 限于植物、动物、其他生物有机体 排除合成的等 环状结构: 排除
5、小分子胺类、非环的多胺和酰胺,三 生物碱的分布 主要分布于植物界，在动物中发现的生物碱极少。 1、系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无 藻类、水生植物、异养植物-无生物碱 菌类-少数：麦角菌含有麦角生物碱类 地衣、苔藓-少数：简单吲哚类生物碱 蕨类-简单型生物碱除外,结构复杂者集中于小叶 型真蕨：木贼科、卷柏科、石松科等,2、生物碱集中分布在系统发育较高级的植物类群 裸子植物：少数科属：紫杉科红豆杉属、麻黄科麻黄属等 被子植物： 单子叶植物-少数科：百合科、石蒜科和百部科等 双子叶植物-较多科：毛茛科、木兰科、小檗科、 防己科、罂粟科、茄科、夹竹桃科、马钱科、芸 香科等 3、生物碱极少与萜
6、类和挥发油共存于同一植物类群中 4、类型越特殊的生物碱，分布的植物类群越窄 如二萜生物碱主要分布于毛茛科乌头属和翠雀属,同种植物中往往含有数种甚至数十种结构类型相 同或不同的生物碱； 同种植物中，生物碱的有无或含量的多少受到生 长条件与气候等因素的影响，因此对于含生物碱 类植物药材的采收应注意产地与季节； 不同植物中生物碱的存在部位不同，如可能存在 于皮、茎、根、花、种子等。,在植物体的分布,麻黄生物碱：麻黄-髓部含量高 防己生物碱：防己-根部较多 黄柏生物碱：黄柏-树皮 三尖杉酯碱：三尖杉-枝、叶、根、种子 三棵针：小檗碱- 9% 金鸡纳树皮：生物碱- 1.5% 长春花：长春新碱-百万分之一
7、 美登木：美登木碱-千万分之二,存在部位,含量,在植物体的分布,1. 游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。,四 存在形式,那可丁 narcotine,2. 成 盐： 有机酸：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸等； 特殊的酸：乌头酸、罂粟酸、奎宁酸、绿原酸、延胡 索酸、黎芦酸、白屈菜酸、千里光酸等； 无机酸：硫酸、盐酸、硝酸等。,小檗碱盐酸盐,另外，尚有生物碱苷存在,3. 酰胺类：如秋水仙碱、胡椒碱； 4. N-氧化物：如氧化苦参碱；,氧化苦参碱,colchicine 秋水仙碱,5. 氮杂缩醛类（O，N混合缩醛）：如阿替生； 6. 其它：如亚胺（C=N）、烯胺（N-C=CN-CN）等。,阿替
8、生,N-cyano-seco-pseudo-strychine geneserine (N-CN) (-N-O-),xylostostidine N,S杂环,其他类,一、概述 二、分类 三、理化性质 四、提取分离 五、结构鉴定,第二节 生物碱的分类及生源关系,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。,（一）来源于鸟氨酸的生物碱 主要分为： 简单的吡咯烷类、吡咯里西丁类和托品类。,1. 简单吡咯烷类 （pyrrolidines） 结构较简单，数目较少，生理活性不太显著
9、。,吡咯烷 水苏碱(stachydrine) 党参碱(codonopsine) 益母草：祛痰镇咳 党参：降压作用,红古豆碱 cuscohygrine,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,（有活性）,似阿托品作用 散瞳, 舒张平滑肌等,1. 简单吡咯烷类 （pyrrolidines）,野百合碱 monocrotaline 农吉利:,有（抗癌活性）,吡咯里西啶,2. 吡咯里西丁类 （pyrrolizidines） 这类生物碱的生物活性较强，但毒性也较大，特别能导致肝中毒。主要分布在菊科千里光属植物中 。,3. 莨菪烷（tropane）衍生物 分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids） 古
10、柯生物碱（coca alkaloids）,莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：,莨菪醇,莨菪酸,莨菪碱（阿托品）,+,缩合,颠茄生物碱（belladonna alkaloids）,解痉镇痛 解有机磷中毒 散瞳,莨菪碱 hyoscyamine,阿托品 atropine,东莨菪碱 scopolamine,山莨菪碱 anisodamine,樟柳碱 anisodine,颠茄生物碱（belladonna alkaloids）,古柯生物碱（coca alkaloids）,爱康宁 ecgonine,古柯碱 cocaine,哌啶类 吲哚里西丁类 喹诺里西丁类 p
11、iperidines indolizidines quinolizidines,（二）来源于赖氨酸的生物碱,1. 哌啶类 （piperidines ）,哌啶 槟榔碱（arecoline） 烟碱（nicotine） 槟榔：驱绦虫 烟草：杀虫,胡椒碱 镇静、抗惊厥,石杉碱甲 抗老年性痴呆,2、吲哚里西丁类（indolizidines） 哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生物。数目较少，但有较强的生物活性。,吲哚里西丁 indolizidine,一叶萩碱 (securinine） 一叶萩：中枢神经兴奋作用,娃儿藤碱 抗癌,3、喹诺里西丁类（quinolizidines） 两个哌啶共用一个N原子的稠环
12、衍生物。数目不多，主要分布在豆科和千屈菜科、石松科。,苦参碱(matrine) 苦参：抗癌,金雀花碱 (cytisine) 野决明：兴奋呼吸,氧化苦参碱(oxymatrine) 抗癌、抗心律失常、平喘,（三）来源于邻氨基苯甲酸的生物碱,1. 喹啉类生物碱（quinolines）,喜树碱 （camptothecine） 喜树: 抗癌活性 白血病、直肠癌,喹啉,奎宁（quinine） R=OCH3 金鸡宁（chiconine）R=H 金鸡纳属植物：抗疟活性,（三）来源于邻氨基苯甲酸的生物碱,1. 喹啉类生物碱（quinolines）,2. 吖啶酮（acridone）衍生物,（三）来源于邻氨基苯甲酸
13、的生物碱,吖啶酮,（四）来源于苯丙aa和酪aa的生物碱,1. 苯丙胺类（phenylalkylamines）,结构特点,氮原子不结合在环内的一类生物碱。,秋水仙碱 colchicine,治疗急性痛风，并有 抑制癌细胞生长的作用,1. 苯丙胺类（phenylalkylamines）,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,2.异喹啉衍生物（isoquinolines）,异喹啉 isoquinoline,分：四氢异喹啉型 苄基异喹啉型 双苄基异喹啉型 阿朴啡型 吗啡烷型 原小檗碱型 苯乙基四氢异喹啉类 菲啶类,2. 异喹啉类生物碱（isoquinolines）,
14、1）四氢异喹啉类 （tetrahydroisoquinolines) 数量少, 分布散,萨苏林 R=H 萨苏里丁 R=CH3 鹿尾草 降血压,四氢异喹啉,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,厚朴碱 (magnocurarine) 解痉,去甲乌药碱 （demethylcoclaurine） 乌头: 强心,罂粟碱 (papaverine) 解痉,苄基四氢异喹啉,2）苄基(四氢)异喹啉 benzyl(tetrahydro)isoquinolines,粉防己: 粉防己碱（tetrandrine） 镇痛、消炎,3）双苄基四氢异喹啉类 (bisbenzyltetrahydroisoquinolines)
15、 2分子苄基异喹啉通过 l-3 个醚键(C-O-C)或C-C相连接。以异喹啉为头，苄基为尾，则有头头相连、尾尾相连和头尾相连。,单醚 （1）尾尾相连,（2）头头相连,（3）头尾相连,二醚（1）头头、尾尾相连,（2）头尾相连,三醚,4）阿朴菲类（aporphines） 阿朴菲类生物碱数目较多，已近200多个。,阿朴菲 紫堇定（corydine） 木兰碱（magnoflorine） 番荔枝：抗癌 马兜铃：降压,5）吗啡烷类（morphanes） 具有部分饱和的菲核。,吗啡烷 鸦片： 吗啡碱 R=H 镇痛 可待因 R=CH3 镇咳,6）原小檗碱和小檗碱类(protoberberines and berberines) 可视为两个异喹啉环稠合而成，二者D环氢化程度不同。 D环饱和为原小檗碱类，不饱和为小檗碱类，多为季铵碱。,原小檗碱类 小檗碱类,D,原小檗碱型,四氢黄连碱 tetrahydrocoptisine,延胡索乙素 corydalis B,小檗碱型,7） 苯乙基四氢异喹啉类 (phenethyltetrahydroisoquinolines),奥特那明,8）菲啶类（phenanthridines） 苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类,
