莽草酸途径生物碱的生物合成
莽草酸（Coniine）是一种生物碱，它的生物合成途径主要经
过以下几个步骤：
1. 赖氨酸（Lysine）途径：莽草酸的生物合成可以起始于赖氨酸。首先，赖氨酸被δ-1-吡咯磷酸基转位酶（δ-1-pyrroline-5-carboxylate synthetase）催化转化为δ-1-吡咯磷酸（δ-1-pyrroline-5-carboxylate）。接下来，经过一系列的反应，包括
钳形酮酸合成酶（quinolinate synthetase）、羟乙酮酰辅酶A
还原酶（2-oxovaleryl-CoA reductase）等催化，δ-1-吡咯磷酸逐渐转化为γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸（γ-hydroxy-δ-1-pyrroline-5-carboxylate）。
2. γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸途径：γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸是莽草酸生
物合成的重要中间体。在这个途径中，γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸首
先由γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸邻二羟基偶氮氧化酶（γ-hydroxy-δ-
1-pyrroline-5-carboxylate N-oxidase）催化氧化为γ-氧代-5-脱氢赖氨酸（γ-hydroxy-γ-(5-oxo-L-norvalyl)-L-lysine）。随后，γ-
氧代-5-脱氢赖氨酸被γ-氧代-5-脱氢赖氨酸解氨酶（γ-hydroxy-γ-(5-oxo-L-norvalyl)-L-lysine deaminase）催化解氨，形成N-氧
代-5-脱氢赖氨酸（N-oxidized 5-dehydropipecolic acid）。最后，N-氧代-5-脱氢赖氨酸被吡咯红酮酸钠（piperideine-6-carboxylate dehydrogenase）催化还原，得到莽草酸。
总的来说，莽草酸的生物合成经历了赖氨酸途径的反应和γ-
羟基-δ-1-吡咯磷酸途径的反应。这些反应涉及了多个酶的催化作用，最终合成了莽草酸这种生物碱。
第一章 1.主要的生物合成途径 包含醋酸－丙二酸途径、甲戊二羟酸途径、桂皮酸途径及莽草酸途径、氨基酸途径和复合途径五种。 2.天然药物提取分离方法 溶剂提取法、两相溶剂萃取法、沉淀法、盐析法、分馏法、结晶法、色谱法。 3.（了解）化合物的纯度测定 4.（了解）结构研究的主要程序 初步推断化合物类型→测定分子式，计算不饱和度→确定分子中含有的官能团，或结构片段，或基本骨架→推断并确定分子的平面结构→推断并确定分子的主体结构（构型、构象） 5.（了解）结构测定常用的波谱分析 紫外光谱，红外光谱，核磁共振谱（分为氢谱、碳谱、核磁共振新技术）、质谱、色谱－质谱连用技术 第二章 1.糖和苷的结构类型、性质及提取 结构类型： 单糖(monosaccharides) ：多羟基醛和酮，不能再被简单地水解成更小分子的糖。如葡萄糖、鼠李糖等。 低聚糖(oligosaccharides)：单糖以半缩醛或半缩酮的形式以端基碳原子的羟基与另一分子糖结合而成。由2～9个单糖聚合而成，也称为寡糖。如蔗糖、麦芽糖等。 多糖(polysaccharides)：类似于低聚糖。由10个以上的单糖聚合而成，分子量很大。其性质也大大不同于单糖和低聚糖。如淀粉、纤维素等。 苷类：单糖以半缩醛或半缩酮的形式以端基碳原子的羟基与非糖物质缩合而成。 单糖一般为无色晶体，极易溶于水，多有甜味。分子中有醛（酮）基、伯醇基、仲醇基和邻二醇基结构，易氧化。如：银镜反应；硝基可使醛糖氧化成糖二酸；过碘酸氧化反应：主要作用于邻二醇羟基、α-氨基醇、α-羟基醛（酮）、α-羟基酸、邻二酮和某些活性次甲基结构。具还原反应，成醛、成脂变旋光现象。 低聚糖性质与单糖近似，水溶性大，聚合度低的有甜味。 多糖无还原性，无变旋光现象，无甜味，大多难溶于水，有的能和水形成胶体溶液。 苷类多为固体，糖基少的可结晶，糖基多的则多为吸湿性的无定形粉末。一般无味，但有的有苦味，很少的苷有甜味，溶解度随糖基数目增加而增加。分类方式很多，以苷键原子的不同分为氧苷，硫苷，氮苷，和碳苷，最常见的为氧苷。 提取和分离： 糖：分级沉淀法，蛋白质去除法。
莽草酸 分子式：C7H10O5 相对分子质量：174.15 名称：3,4,5-三羟基-1-环己烯-1-羧酸 状态：白色结晶粉末 熔点：185～187 ℃ 相对密度:1.64 水中溶解度:180 g/L 莽草酸分子结构中有三个羟基、一个羧基、一个双键，具有手性异构体。它可以成酯，也可以成盐。莽草酸是合成生物体内、新陈代谢化合物的中间体，也是合成许多生物碱、芳香氨基酸与吲哚衍生物、手性药物（如抗病毒药）的原料。抗禽流感药物（Tamiflu，商品名：达菲）就是以莽草酸为原料，经过十步反应合成制得的： 【名称】八角油树脂【物化性质】：色泽：深棕色或绿色液体香气：八角的香味、滋味和感观特性。主要成分：精油、辛辣成分、色素和多糖类化合物等，比精油更完整地体现辛香料的特征。【制法】：采用八角干果，进行95％乙醇提取。【包装】：PVF内涂铁桶，每桶净重200公斤。【储存要求】：保存在密闭容器中。储存在阴凉、干燥、通风处，避免杂气污染，远离火源。【应用范围】： 1.食品加香剂：八角油树脂可用于肉制品、酒类、饮料、糖果、烘烤食品、烹调、酱卤制品、咸菜、色拉、煮豆、果汁、面包等食品的加香、着色、防腐、调味剂；由于八角油树脂具有祛寒健胃、健胃、兴奋神经、驱虫止呕、理气治疝的功能，起到保健食品的作用。 2.在日用化工业：香烟、皂类、洗涤剂和香水上的加香。 3.在调味料中的应用便面调味料、休闲食品，如薯片、虾条、锅巴、米线、粉丝制品调味中等调味料。 4.其他用途作为饲料的天然添加剂，其作用远远不只是调味,它集调味增香、抗菌抗氧化、抑菌防病、调节机体功能、改善畜禽肉质等多种功能于一身 ,是目前任何合成的饲料添加剂所无法相比的。【应用特点】①卫生。在制造过程中使微生物丧失生长繁殖能力 ,且在油树脂中微生物中无法生存。②利用率高。油树脂能将植物香料中的绝大部分赋香成分提取出来 ,使用中可分散均匀 ,呈味能力强。③易保存。由于油树脂是高度浓缩的产品 ,其体积很小，变质机会少;提取后的油树脂保存期长 ,通常都不低于一年。④方便。制成的油树脂使用、管理极为方便 ,且经济、实用。⑤计量准确，口味恒定。⑥口感逼真，色泽易控制。⑦水油两用，应用面广。香辛料油树脂不仅是油溶的 ,也可以加工成水溶性的。 天然茴香脑 天然茴香脑 ANETHOLE 产品参数： 冻点21度以上，GC含量99.9%以上（国标） 产品原料来源：天然八角果、叶提取； CAS号: 104-46-1 产品：包装：铁锌桶（200kg装） 详细说明： 理化性质：为白色结晶固体，不溶于水，溶于乙醇等有机熔剂，熔点为23℃，沸点234～237℃，相对密度d204 0.9880，折射率n20D 1.5600。 天然存在：存在于八角茴香、小茴香的精油中。感官特征：具有茴香、辛香料、
一、有效成分：指天然药物中具有一定生物活性，能代表天然药物临床疗效的单一化合物 有效部位：指一味或复方中药中提取出的一类或几类有效的成分，如：人参总皂苷二、生物合成：基本结构单元：C1、C2、C5、C6C3、C6C2N 、吲哚C2N 、C5N 合成途径：1、乙酸-丙二酸途径→脂肪酸类、聚酮类、酚及芳聚酮类2、甲戊二羟酸途径和脱氧木酮糖磷酸酯途径（MV A、DXP）→萜类、甾类化合物3、莽草酸 途径→木脂素类、苯丙素类、香豆素类；芳香氨基酸和简单苯甲酸类；醌类化合物 4、氨基酸途径→生物碱 5、复合途径 三、提取分离：（三要素：1、提取对象2、有效成分的提取3、分离与精制） 溶剂提取法：（原理：相似相容）常用溶剂按极性排列：石油醚<二硫化碳<四氯化碳<三氯乙烯<笨<二氯甲烷<乙醚<三氯甲烷<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<水<乙酸 分类：1、浸渍法2、渗漉法3、煎煮法4、回流提取法5、连续回流提取法6、超临界萃取法7、超声波提取法8、微波提取法 水蒸汽蒸馏法：实用于具有挥发性、能被水蒸汽蒸馏而不被破坏、且难溶于水的成分升华法：用于提取游离蒽醌等，如：樟脑、咖啡因等 压榨法：药材需新鲜，一般用于提取含量高的植物油 三、有效成分的分离和精制（原理-方法） A：据溶解度差异分离：1、利用温度对溶解度的影响（结晶、重结晶等）2、酸碱性对有效成分的有效（碱提酸沉、酸提碱沉、pH梯度萃取等）3、不同溶剂的影响 （醇醚法、水提醇沉、醇提水沉等）4、对酸碱成分加入酸碱试剂（沉淀法）B：据两相溶剂中分配比不同分离：液液萃取、纸色谱、逆流分溶法、液滴逆流色谱法、高速逆流色谱法、气液分配色谱法、液液分配柱色谱法 C：据物质吸附差异分离：1、物理吸附（活性炭吸附）2、极性强弱吸附3、吸附柱色谱分离4、聚酰胺吸附色谱法（氢键多、芳化程度高的吸附性强，反之减弱；聚 酰胺洗脱能力：水<甲醇<丙酮
莽草酸途径生物碱的生物合成 莽草酸（Coniine）是一种生物碱，它的生物合成途径主要经 过以下几个步骤： 1. 赖氨酸（Lysine）途径：莽草酸的生物合成可以起始于赖氨酸。首先，赖氨酸被δ-1-吡咯磷酸基转位酶（δ-1-pyrroline-5-carboxylate synthetase）催化转化为δ-1-吡咯磷酸（δ-1-pyrroline-5-carboxylate）。接下来，经过一系列的反应，包括 钳形酮酸合成酶（quinolinate synthetase）、羟乙酮酰辅酶A 还原酶（2-oxovaleryl-CoA reductase）等催化，δ-1-吡咯磷酸逐渐转化为γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸（γ-hydroxy-δ-1-pyrroline-5-carboxylate）。 2. γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸途径：γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸是莽草酸生 物合成的重要中间体。在这个途径中，γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸首 先由γ-羟基-δ-1-吡咯磷酸邻二羟基偶氮氧化酶（γ-hydroxy-δ- 1-pyrroline-5-carboxylate N-oxidase）催化氧化为γ-氧代-5-脱氢赖氨酸（γ-hydroxy-γ-(5-oxo-L-norvalyl)-L-lysine）。随后，γ- 氧代-5-脱氢赖氨酸被γ-氧代-5-脱氢赖氨酸解氨酶（γ-hydroxy-γ-(5-oxo-L-norvalyl)-L-lysine deaminase）催化解氨，形成N-氧 代-5-脱氢赖氨酸（N-oxidized 5-dehydropipecolic acid）。最后，N-氧代-5-脱氢赖氨酸被吡咯红酮酸钠（piperideine-6-carboxylate dehydrogenase）催化还原，得到莽草酸。 总的来说，莽草酸的生物合成经历了赖氨酸途径的反应和γ- 羟基-δ-1-吡咯磷酸途径的反应。这些反应涉及了多个酶的催化作用，最终合成了莽草酸这种生物碱。
莽草酸生物合成进展 张伟东; 崔恩惠; 徐露; 张凯育; 罗巧云 【期刊名称】《《化工设计通讯》》 【年(卷),期】2019(045)011 【总页数】3页(P108-109,118) 【关键词】莽草酸; 生物合成; 禽流感 【作者】张伟东; 崔恩惠; 徐露; 张凯育; 罗巧云 【作者单位】南京东沛国际贸易集团有限公司江苏南京 210004; 南京工业大学药学院江苏南京 211816; 南京合兹医药科技有限公司江苏南京 211505 【正文语种】中文 【中图分类】TQ24 1 莽草酸化学结构 近年来，病毒性流感在全球不断变异和爆发，先有H5N1和HIN1流感，后有 H7N9禽流感。在抗击流感的药物中，磷酸奥司他韦（Tamiflu，商品名：达菲）效果显著，世界卫生组织和很多国家卫生部门都将达菲作为主要治疗流感药物，并维持一定的贮备已备突发的疫情。莽草酸就是合成达菲的关键原料。 莽草酸（shikimic acid），分子式为C7H10O5 ；化学名称为3，4，5- 三羟基- 1- 环己烯-1- 羧酸（3，4，5-trihydroxy-1- cyclohexene-1-carboxylic acid）。莽草酸的相对分子质量是174.15 ；白色结晶粉末；熔点是191～192℃；相对密
度为1.64 ；易溶于水和醇等极性溶剂，水中的溶解度为180g/L，无水乙醇中的溶解度是22.5g/L ；几乎不溶于氯仿、苯和石油醚等非极性溶剂；气味辛酸；旋光度为-180°[1]，化学结构如图1所示。 2 不同植物中的莽草酸含量 1885年，Eykman 首次从八角科植物的干燥成熟果实中提取得到，随后Sieb. 和Zucc. 根据日本的一种被称为shikimino-ki 的植物将其命名为Shikimic acid。后来的研究发现草酸也作为微生物中莽草酸途径的重要中间体而存在于植物和微生物中，如桑科无花果的果实、银杏科植物银杏的叶和内皮等，其中以八角科植物八角茴香中的莽草酸含量比较高。表1显示了一些植物中莽草酸的含量[2]。 表1 不同植物中的莽草酸含量植物检测出莽草酸含量最高的部位按干燥品计含量（%）阿江榄仁树果实 15.64黄连木乳香树全株 13.28金果腊栗全株 12.68聚合草叶片 12.53白果类叶升麻全株 12.21八角枫属 salvifollium 根 11.77银杏叶片 9.79绿藜芦叶片 9.21条裂叶川续断叶片 8.57藿香属urticifolia 全株 8.40土木香叶片 8.35金丝桃全株 8.12卵叶鸭跖草茎 7.33萝藦科叶片 6.79诃子果实 5.94干莽草叶片 5.69红茴香 diffengri 果实 9.29红茴香果实 16.86八角果实 17.14红毒茴果实 3.72短梗八角果实 16.21白花八角果实 8.12八角茴香果实 24.5印度菝葜根 5.42灰白岩蔷薇全株 5.39黄花稔全株 4.46灯油藤叶片4.14山小橘属 muricata 根 4.11小白菊叶片和花 3.74小麦叶片 3.57垂叶金丝桃全株 3.45毛川续段叶片 3.29金丝桃属walteri 全株 3.27美洲金丝桃全株3.26苍白木叶片 3.06印度菝葜全株 2.83 3 中国是八角茴香的主要生产国 八角茴香也是中国传统香料和草药，中国八角年均产量近100kt，占世界八角总产量的80% 以上。从八角中提取莽草酸自然成了首选的制备方法。目前中国是世界
第一章总论 1主要的生物合成途径P8 （一）醋酸-丙二酸途径（AA-MA途径）：脂肪酸类、酚类、蒽醌类等 （二）甲戊二羟酸途径（MV A途径）：萜类、甾体化合物 （三）桂皮酸途径及莽草酸途径：C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体类以及具有C6-C3-C6骨架的黄酮类化合物 （四）氨基酸途径：生物碱类 （五）复合途径：复杂的天然产物 ①醋酸-丙二酸-莽草酸途径；②醋酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径：③氨基酸-甲戊二羟酸 途径；④氨基酸-醋酸-丙二酸途径；⑤氨基酸-醋酸-莽草酸途径。 2二次代谢（名词解释）：以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），又进一步经历不同的代谢过程生成其他化合物的过程。（其他化合物：生物碱、萜类等）P6 3天然产物提取常用的溶剂极性大小的比较：常见溶剂极性强弱如下：P18（比较） 乙酸＞吡啶＞水>乙腈>甲醇>乙醇>丙酮>醋酸乙酯>乙醚>氯仿>二氯甲烷>苯＞三氯乙烯>四氯化碳>二硫化碳＞石油醚（低沸点→高沸点） 4天然药物提取方法，P18渗漉法：是不断向粉碎的中药材中添加新鲜浸出溶剂，使其浸过药材，从渗漉筒下端出口流出浸出液的一种方法。 煎煮法：是在中药材中加入水后加热煮沸，将有效成分提取出来的方法。 5正相色谱：分离水溶性或极性较大的成分，固定相多采用强极性溶剂，流动相则用氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂。 反相色谱：分离脂溶性化合物，固定相可用液体石蜡，流动相则用水或甲醇等强极性溶剂。第二章糖和苷 1糖的绝对构型，在哈沃斯(Haworth)式中，只要看六碳吡喃糖的C5（五碳呋喃糖的C4）上取代基的取向，向上的为（ D ）型，向下的为（ L ）型。 2 苷类的溶解性与苷元和糖的结构均有关系。一般而言，苷元是（亲脂性）物质而糖是（亲水性）物质，所以，苷类分子的极性、亲水性随糖基数目的增加而（增加）。 3 苷类是（糖类）与另一非糖物质通过（糖苷键）连接而成的一类化合物，苷中的非糖部分称为（苷元）。由三部分组成：糖、非糖部分、苷键原子。 4 苷中的苷元与糖之间的化学键称为（糖苷键），苷元上形成苷键以连接糖的原子，称为（苷键原子）。根据苷键原子又可将苷分为氧苷、氮苷、硫苷、碳苷等。 硫苷：通过苷元上的巯基与糖或糖的衍生物的半缩醛（半缩酮）羟基脱一分子水缩合而成的化合物。氮苷：通过苷元上的胺基与糖或糖的衍生物的半缩醛（半缩酮）羟基脱一分子水缩合而成的化合物。 5原生苷：是指天然药物中原始存在状态的苷。也称第一苷。 次生苷：是指原始苷被部分切去糖后生成的苷，也叫第二苷。彻底切去糖的非糖部分称为苷。 6 P81简答：酸催化水解的反应原理：苷键原子先被质子化，然后苷键断裂形成糖基正离子或半椅式的中间体，该中间体再与水结合形成糖，并释放催化剂质子。 水解难易程度的影响因素：①苷键原子的电子密度：N＞O＞S＞C；②苷键原子的空间环境：位阻大，水解难；③糖上取代基：取代基越多，水解越难；④苷分子的稳定性及其水解产物的稳定性：苷分子内张力大，利水解，苷元分子大的易于小的，苷键为竖键的易于横键，产物苷元和糖稳定利水解。 氮原子虽然碱性较强，易于质子化，但当氮原子在酰胺或嘧啶环上时，由于受到强烈的p-
莽草酸途径生物碱的生物合成 莽草酸（Scopolamine）是一种具有神经抑制活性的天然生物碱， 广泛存在于茄科植物的树龙眼（Hyoscyamus niger）和曼陀罗 （Datura stramonium）中。被用作药物，主要用于镇静、止呕等药物 配方中。莽草酸的生物合成途径非常复杂，涉及多个酶和中间代谢物 的参与。本文将从植物开始，详细介绍莽草酸生物合成的途径。 莽草酸是一种羧酸类生物碱，首先我们可以从植物的羧酸代谢途 径开始。在植物细胞中，葡萄糖通过糖酷酶（Hexokinase）和磷酸果 糖同工酶（Phosphofructokinase）的催化下，生成果糖-6-磷酸 （F6P）。F6P可以进一步被磷酸果糖异构酶（Phosphopentose isomerase）转化为果糖-6-磷酸（G6P）。 G6P进入戊糖磷酸途径，在戊糖-6-磷酸糖化酶（G6PDH）的催化下，转化为戊糖-6-磷酸（Glu6P）。Glu6P通过磷酸葡萄糖异构酶（Phosphoglucoisomerase）和酮糖转移酶（Transketolase）的参与下，生成吡喃糖化合物庚糖醛酸（Sedoheptulose-7-phosphate， S7P）。
接下来，庚糖醛酸会参与到幂坏脱羧酶（Polyol dehydrogenase）催化的反应中，转化为丙酮醛（Dihydroxyacetone phosphate，DHAP）和乙酰辅酶A（acetyl-CoA）。丙酮醛进一步参与到半乳糖磷酸途径中，在磷酸醛糖庚糖醛酸脱氢酶（Phosphogluconate dehydrogenase）的 催化下，转化为戊酮糖酸（Ketogluconate）。 戊酮糖酸通过环化酶（Cyclase）的参与，生成γ-酮戊糖酸（γ-Ketoglutarate）。γ-酮戊糖酸是一个中间代谢物，在α-酮戊二酸脱羧酶（Alpha-ketoglutarate decarboxylase）的作用下，转化为D-(－)-鸟脑酮酸（D-(–)-Dihydrozeatin）。 然后，D-(－)-鸟脑酮酸在植物中通过氧化酶（Oxidase）的作用 转化为D-(－)-鸟脑酸（D-(–)-Dihydrozeatin riboside）。 通过植物细胞线粒体内质转移酶（Mitochondrial quality transferase）的作用，D-(－)-鸟脑酸进一步转化为庚酸（Heptanoic acid）。庚酸可以在庚酰辅酶A（Heptanoyl-CoA）合成酶（Synthetase）的作用下，与辅酶A结合，形成庚酰辅酶A。
葡萄果实中莽草酸途径与多酚积累的关系 摘要概述了莽草酸途径及其在植物次生代谢中的重要作用、葡萄果实类黄酮代谢与调控的研究现状,并对莽草酸代谢与葡萄多酚积累的关系进行探讨和展望。 关键词莽草酸途径;类黄酮代谢;多酚积累葡萄果实 RelationshipbetweenShikimateAcidPathwayandPolyphenolAccumulationinGrap eBerries LI Chun-lan (College of Biolgical Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083) AbstractIn this paper,shikimate acid pathway and its role in plant secondary metabolism were summarized,as well as the research status offlavonoid metabolism and regulation in grape berries. Finally,the relationship between shikimate acid metabolism and polyphenol accumulation wasdiscussed. Key wordsshikimate acid pathway;flavonoid metabolism;polyphenol accumulation grape berry 1莽草酸途径的简介 莽草酸途径是存在于植物、真菌和微生物中重要的代谢途径,是连接糖代谢和次生代谢的主要桥梁。糖酵解途径(EMP)产生的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和戊糖磷酸途径(PPP)产生的赤藓糖-4-磷酸(E4P)进入莽草酸途径(Shikimate pathway),经过7个步骤的反应形成分支酸(Chorismate)。催化这7个步骤的酶分别为:3-脱氧-D-阿拉伯糖型-庚酮糖酸-7-磷酸合成酶(3-Deoxy-D-Arabino-Heptulosonate-7-Phosphate Synthase,DAHPS,入口酶)、3-脱氢奎尼酸合成酶(3-Dehydroquinate Synthase,DHQS,催化第2步反应);脱氢奎尼酸脱氢酶(3-Dehydroquinate Dehydra-tase,DHQ)和莽草酸脱氢酶(SDH)促进了莽草酸途径中的第3、4步反应;莽草酸激酶(Shikimate Kinase,SK,催化第5步反应)、5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶(5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphate Synthase,EPSPS,催化第6步反应)、分支酸合成酶(Chorismate Synthhase,CS,催化最后1个反应),在大多数微生物中,DHQ和SDH是单功能的,但是在植物中DHQ 和SDH可以融合,形成具有2种功能的酶,这种DHQ-SDH双功能酶的优点在于莽
各类中药化学成分的生物合成途径 乙酸-丙二酸途径:脂肪酸类,酚类,醌类；甲戊二羟酸途径:萜类,甾类；莽草酸途径:即桂皮酸途径,苯丙素类,木脂素类,香豆素类；氨基酸途径:生物碱类 溶剂提取法（常用溶剂及极性） （1）溶剂按极性分类：三类，即亲脂性有机溶剂、亲水性有机溶剂和水。溶剂按极性由弱到强的顺序如下：石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜甲醇（乙醇）＜水。 甲醇（乙醇）是最常用的溶剂,能用水任意比例混合. 分子大,C多,极性小,反之,大..按相似相溶原理,极性大的溶剂提取极性大的化合物 提取方法 ①煎煮法：挥发性及加热易破坏,多糖类不宜用。②浸渍法：不用加热，适用于遇热易破坏或挥发性成分，含淀粉或黏液质多的成分,但效率不高。③渗漉法：效率较高。④回
流提取法:受热易破坏的成分不宜用。⑤连续回流提取法：有机溶剂，索氏提取器或连续回流装置。⑥水蒸气蒸馏法: 适于具挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的。挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等：⑥超临界萃取法:以CO2为溶剂.用于极性低的化合物，室温下工作,几乎不用有机溶剂,环保 分离方法 ①吸附色谱：利用吸附剂对被分离化合物分子的吸附能力的差异，而实现分离的一类色谱。硅胶用于大多数中药成分；氧化铝用于碱性或中性亲脂性成分如生物碱、萜、甾；活性炭用于水溶性物质如氨基酸、糖类和某些苷类；聚酰胺用于酚醌如黄酮、蒽醌及鞣质。②凝胶色谱：主要是分子筛作用，根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离目的。③离子交换色谱：基于各成分解离度的不同而分离。主要用于生物碱、有机酸及氨基酸、蛋白质、多糖等水溶性成分的分离纯化。④大孔树脂色谱：一类没有可解离基团，具有多孔结构，不溶于水的固体高分子物质。它可以通过物理吸附有选择地吸附有机物质而达到分离的目的。是反相的性质，一般被分离物质极性越大，越先被洗脱下来，极性越小，越后洗脱下来。应用于中药有效部位或有效成分的分离
生物碱的合成途径 生物碱是一类含有氮原子的有机化合物，具有多种生物活性和药理活性。它们广泛存在于植物、动物和微生物中，具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等多种生理活性，因此在医药领域有着广泛的应用。 生物碱的合成途径可以分为天然合成和人工合成两种。 天然合成是指生物体内通过代谢途径合成生物碱。在植物中，生物碱的合成主要通过植物体内的多个酶催化反应完成。例如，生物碱的前体物质可以通过酚酸途径合成，然后经过甲酸途径或香豆酸途径转化为生物碱。这些反应通常在细胞质和细胞器中进行，需要特定的酶催化和辅酶参与。 人工合成是指通过化学合成方法合成生物碱。这种方法通常利用有机合成化学的原理和方法，通过合成原料和反应条件的选择，以及催化剂的作用，合成目标生物碱。人工合成的优势在于可以大规模生产和改良结构，以得到更好的药理活性。人工合成生物碱的方法非常多样，常用的方法包括氧化反应、还原反应、酯化反应、醚化反应、缩合反应等。 氧化反应是合成生物碱的常用方法之一。例如，通过氧化反应可以将酮类化合物转化为羧酸类生物碱。氧化反应可以利用氧化剂如过氧化氢、过氧化苯甲酰等进行催化，使酮类化合物的α-碳氧化，生成羧酸类生物碱。
还原反应也是合成生物碱的常用方法之一。例如，通过还原反应可以将酮类生物碱还原为醇类生物碱。还原反应可以利用还原剂如氢气、亚磷酸等进行催化，使酮类化合物的羰基还原，生成醇类生物碱。 酯化反应是合成生物碱的常用方法之一。例如，通过酯化反应可以将羧酸类生物碱与醇类反应，生成酯类生物碱。酯化反应可以利用酯化剂如硫酸、氯化亚砜等进行催化，使羧酸类生物碱的羧基与醇类反应，生成酯类生物碱。 醚化反应是合成生物碱的常用方法之一。例如，通过醚化反应可以将羟基类生物碱与醇类反应，生成醚类生物碱。醚化反应可以利用酸催化剂如硫酸、氯化亚砜等进行催化，使羟基类生物碱的羟基与醇类反应，生成醚类生物碱。 缩合反应是合成生物碱的常用方法之一。例如，通过缩合反应可以将两个或多个有机化合物反应，生成含有碳氮双键的生物碱。缩合反应可以利用缩合剂如氨、胺等进行催化，使有机化合物的官能团发生反应，生成含有碳氮双键的生物碱。 生物碱的合成途径多种多样，天然合成和人工合成都是重要的合成方法。通过合理选择合成途径和反应条件，可以高效地合成出具有生物活性和药理活性的生物碱。生物碱的合成研究对于开发新型药
生物碱生物合成及其调节 生物碱是一类氮碱性化合物，广泛存在于自然界中的动植物体内，以及一些微 生物中。它们具有复杂的化学结构和广泛的生物活性，在医学、农业等领域有着重要的应用和研究价值。生物碱的生物合成是一个复杂的过程，涉及到多个酶系统的协同作用，而这个过程的调节则与植物生长发育以及生物防御密切相关。 一、生物碱的生物合成 生物碱生物合成的起点是芳香族氨基酸，如苯丙氨酸、色氨酸等。这些氨基酸 经过一系列酶催化反应，最终合成生物碱。生物碱的中间体和最终产物具有不同的生物活性和毒性，因此生物合成过程中应该遵循一定的调节机制，保证产物的质量和数量。 生物碱生物合成的初步过程是氨基酸转化为芳香族化合物，如色胺、酪胺、士 的宁等。这个过程中涉及到多种酶的参与，其中最重要的是芳香族氨基酸氧化酶（PPO）。PPO是一种铜酸化酶，在植物中广泛存在。它能够催化芳香族氨基酸的氧化反应，生成有色化合物，如茄子变黑、香蕉变色等。但是，在生物碱合成过程中，PPO的活性需要被抑制，以避免产生过多的有色化合物，影响生物碱的产量 和质量。 生物碱的生物合成需要经过多个中间体和产物，其中最重要的是肌酸和腺苷酸。这些分子的存在对于生物碱生物合成起到重要的促进作用。比如，肌酸可以促进莜麦碱的合成，腺苷酸可以促进吡啶生物碱的合成。这种协同作用有助于保证生物碱生物合成的顺利进行。 二、生物碱生物合成的调节 生物碱生物合成的调节涉及到多个生物学过程。其中最重要的是激素信号传导 和环境信号调节。植物中的激素包括赤霉素、脱落酸、植物内酰胺等，这些激素的
变化会直接影响到生物碱的生物合成。比如，赤霉素的浓度升高，会导致生物碱总量的下降，而脱落酸的浓度升高，则会促进生物碱的生物合成。 除了激素的调节作用外，生物碱生物合成还受到环境因素的调节。生物碱是植 物的一种防御物质，在环境压力下合成量会增加，从而提高植物的抵御能力。比如，胁迫因子如病菌和昆虫的攻击、逆境因子如低温和干旱等，会激活植物中的生物碱合成途径，从而增加生物碱的合成量。这种环境诱导机制有助于提高生物碱的质量和对环境压力的响应能力。 另外，还有一些非常规的生物碱生物合成途径，如激光和基因操作等。激光辐 射可以诱导植物生物碱生物合成途径的活化，从而促进某些生物碱的合成。而利用基因操作技术可以有效地调节生物碱的产量和质量，是一种非常有前景的研究方向。 三、结语 生物碱生物合成是一个复杂的过程，涉及到多个生物学过程的协同作用。它的 调节机制包括激素信号传导、环境信号调节和非常规调节方法等。这些调节机制对于保证生物碱的产量和质量至关重要，也对于理解植物生长发育和生物防御机制有着重要的意义。未来的研究可以集中于寻找更加精准和有效的调节方法，以及探究生物碱生物合成与其他生物化学过程的关联。
莽草酸途径生物碱的生物合成-回复 莽草酸（Scopolamine）是一种生物碱类化合物，常用于药物和毒品制造，具有镇静、催眠和抗呕吐等药理作用。它的合成途径多样，其中一种主要途径是从莨菪碱（tropine）合成。 莨菪碱是一种由六环芳香烃和甲基乙酮酸（acetic acid）合成的化合物。它的分子式为C8H15NO，具有两个立体异构体。其中一种立体异构体是(-)-莨菪碱，另一种是(+)-莨菪碱。 首先，(-)-莨菪碱和丙二酸二乙酯（diethyl malonate）反应，得到一个中间体，称为N, N-二乙酰乙酸莨菪碱酯（DAM莨菪碱酯）。该反应为酯化反应，需要在酸性条件下进行。反应的机理是酯合成反应，由咖啡碱类碱性催化。N, N-二乙酰乙酸莨菪碱酯的分子式是C15H21NO6。 接下来，N, N-二乙酰乙酸莨菪碱酯和邻碳羰亚胺反应，得到中间体1哌嗪-2-甲酸乙酯（ester 1,2-dihydropyridine-2-carboxylic acid）。该反应称为邻碳羰亚胺反应，需要在碱性条件下进行。1哌嗪-2-甲酸乙酯的分子式是C17H21NO6。 然后，中间体1哌嗪-2-甲酸乙酯通过水解反应，得到1哌嗪-2-甲酸（1,2-dihydropyridine-2-carboxylic acid）。该反应需要在碱性条件下进行。1哌嗪-2-甲酸的分子式是C12H15NO2。
接着，1哌嗪-2-甲酸和马来酸二乙酯（diethyl maleate）反应，得到四元环化合物，即莨菪碱。这是一个类似于迈克尔加成反应的反应，需要在酸性条件下进行。莨菪碱的分子式是C17H21NO4。 最后，莨菪碱通过热加热或酸催化下进行异构化反应，得到两个立体异构体的莽草酸。莽草酸的分子式是C17H21NO4。 综上所述，莽草酸的生物合成经历了多个步骤。首先，从莨菪碱合成N, N-二乙酰乙酸莨菪碱酯，然后与邻碳羰亚胺反应生成1哌嗪-2-甲酸乙酯，再经过水解反应得到1哌嗪-2-甲酸，随后与马来酸二乙酯反应形成莨菪碱，最后通过异构化反应得到莽草酸。这一合成途径为莽草酸的生产提供了一个可行的方法。 莽草酸在药物领域有重要的应用价值，可以作为镇静剂、催眠剂和抗呕吐剂。然而，莽草酸的毒品滥用问题也存在。因此，控制莽草酸的生产和使用是十分重要的，以确保其在合法医药范畴内发挥作用。
植物体内有机物得代谢 一、名词解释 类結：酚类：生物碱；次级产物;固醇;类黄酮 二、填空题 1、话类种类中根据__________ 数目而定，把话类分为单祜__________________ 、 _ __________ 、__________ 四結与多祜等。 2、命类得生物合成有2条途径: ____________ 与 _____________ o 3、柠檬酸、樟脑就是____________ 化合物；赤霍素就是 __________ 化合物，杜仲胶、橡胶就是___________ 化合物。 4、酚类化合物得生物合成主要以 ___________ 与 ________ 为主。 5、在植物体中，含量居有机化合物第二位得就是_______________ ，仅次于纤维素。 6、生物碱具有碱性就是由于其含有一个______________ 。 7、木质素就是属于___________ 化合物，花色素就是属于__________ 化合物。 8、花色素得种类很多,但具有相同得__________ 结构，各种花色素得结构差异就是在—________ o同一种花色素得颜色得有变化，在偏酸条件下呈_____________ 偏碱条件下就是— 9、莽草酸途径得生理意义就是________________________ ________ o 10、__________________________ 生物碱就是一类 __________________ 化合物，它就是由植物体内________________________ 代谢中间产物_ __________ 衍生出来得，因此施用___________ 可增加其含量。 11、______________________________________ 木质素生物合成得始起物就是o 三、选择题 1、祜类得种类就是根据什么数目来左得？（） A、异戊二烯 B、异戊丁烯 C、丙烯 2、倍半祜合有几个异戊二烯单位？（） A、一个半 B、三个 C、六个 3、生物碱具有碱性、就是由于其分子中含有什么？（） A、氧环 B、碱环 C、一个含N得环 4、下列物质组合当中，属于次级产物得就是哪一组？（） A、脂肪与生物碱 B、生物碱与祜类 C、蛋白质与脂肪 5、下列物质中属于倍半祜得有（）
生物碱的合成和代谢 生物碱是一类常见的天然产物，具有广泛的生物活性。这类化合物在动植物中 广泛存在，并已经成为当前化学和药物领域中的研究热点。本文将介绍生物碱的合成和代谢，探讨其中的化学机理和生物学作用。 一、生物碱的合成 生物碱的合成途径很多，最基本也最常见的是营养生长方式中的二级代谢产物 合成。在这种情况下，来自细胞参与细胞代谢的代谢物将被“重利用”并制成生物碱。例如，可用WIN S-2261发酵产生生物碱，这是一种由干酪乳杆菌株NO176中提取的2-吡咯啉乳酸。 生物碱的合成还可以通过化学合成实现，一般从易得的化合物出发。例如可用 芳酸为原料合成喹啉生物碱。此外生物碱的合成还可以利用传递RNA (tRNA)合成酶，这种酶促进由翻译后修饰的氨基酸与RNA转移核糖体链的结合，最终形成一 个具有生物碱结构的产物。 二、生物碱的代谢 生物碱的代谢被广泛研究，其代谢物对人体健康及疾病预防和治疗有重要意义。多数天然生物碱都通过包括氧化还原反应、脱辅基反应、羟基化和甲氧化等过程的生物代谢被转化成为代谢产物。当然，这些代谢产物同样具有药物作用。 最常见的生物碱代谢途径为微生物、植物和动物体内的降解代谢反应，最终使 得生物碱被分解为CO2和水。在人体中，生物碱的代谢沿着两个主要路径进行： 一是通过辅酶NADPH转化为代谢产物N-氨甲基半胱氨酸，二是通过肝脏细胞色 素P450酶促进氧化反应。这两条代谢路径对于生物碱的药理作用和毒性作用有着 至关重要的作用。 三、生物碱的生物学作用
生物碱的生物学作用在各个领域都被广泛研究。它不仅存在于医学中，还存在于植物学、生命科学和绿色工业领域中。其药理作用体现在抗癌、止痛、改善心血管系统等多个方面。同时，生物碱的作用尚未完全厘清，它们可能对生态系统也有着非常重要的影响。 生物碱在植物学中也广泛存在，它们具有保护植物的抗虫、抗菌和增强植物抵御环境压力的能力。在工业中，生物碱经常用来作为催化剂和诱导剂，可以在有机和无机化学生产过程中发挥非常重要的作用。 总之，生物碱是一类重要而广泛的天然产物，通过不断深入研究和探索其合成和代谢等本质问题，我们可以更全面地认识它们的化学机制和生物学作用，为更好地利用这一宝贵资源提供有力支持。
天然药物化学重点 天然产物生物合成的途径有哪些, 1)醋酸-丙二酸途径:生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚酮类等化合物。 2甲戊二羟酸途径:萜类及甾体化合物。 3莽草酸途径:生成芳香氨基酸、苯甲酸类和苯乙烯酸类以及具有C6-C3骨架的苯丙素类、香豆素类、木质素类、木脂体类。 4氨基酸途径:大多数生物碱类成分由此途径生成。 5复合途径:乙酸-丙二酸-莽草酸途径乙酸-丙二酸-甲戊二羟酸途径氨基酸-甲戊二羟酸途径氨基酸-乙酸-丙二酸途径氨基酸-莽草酸途径 天然药物有效成分提取方法, 1)溶剂提取法相似相溶原理2)水蒸气蒸馏法利用蒸汽压3)升华法 4)压榨法机械挤压5)超临界流体萃取法 根据物质溶解度差别进行分离的方法有哪些, 1)结晶及重结晶2)沉淀法，如铅盐沉淀法，酸溶碱沉法，碱溶酸沉法，溶剂沉淀法等。3)通过改变溶剂强度改变成分的溶解度，使用最多的是盐析法。 分离天然化合物的主要依据有哪些, 根据物质溶解度差别进行分离2)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离3)根据物质的吸附性差别进行分离4)根据物质分子大小进行分离5)根据物质解离程度不同进行分离6)根据物质的沸点进行分离――分馏法 二次代谢的意义, 1)并非所有植物发生2)维持生命活动不起重要作用3)维持植物性状4)有明显生理活性 天然药物有效成分构成特点,
1)同种植物含多种结构类型化学成分2)总成分含量少、种类多3)有效成分含 量低 影响化合物极性因素, 1)化合物母核大小(碳数多少)2)取代基极性大小 (母核相同酸酚醇 醛酮酯醚烯烷) 胺 提取溶剂选择原则, 要对提取成分溶解度大，对杂质溶解度小2)要与所提取成分不发生化学反应3)要廉价易得安全 影响提取效率因素 1)药材粉碎率2)提取温度3)提取时间4)设备条件 影响结晶因素 1)溶剂2)被结晶成分类型3)溶剂浓度4)结晶温度时间 酶对糖及苷类提取的影响, 欲提取原生苷时，需杀酶，也称灭活，一直酶的方法有:1)加入10%左右CaCO3 2 沸水提取3)乙醇提取4)采集新鲜材料-迅速加热干燥-冷水保存等 欲提取次生苷或苷元，需利用酶，如发酵等。 简述聚酰胺色谱的原理、吸附力的影响因素 适用范围:聚酰胺属于氢键吸附，是一种用途十分广泛的分离方法，极性物质 与非极性物质均可适用。但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。原理:一般认为是通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。吸附力的影响因素:至于吸附强弱则取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。通常在汗水溶剂中大致有下列规律:?形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强?称键位置对吸附力也有影
天然药物化学 总论 1、主要生物合成途径 醋酸——丙二酸（AA-MA:脂肪酸、酚类、慈酮类 脂肪酸：碳链奇数：丙酰辅酶A、支链：异丁酰辅酶A、a-甲基丁酰辅酶A、 甲基丙二酸单酰辅酶A、碳链偶数：乙酰辅酶A 甲戊二羟酸途径（MVA 桂皮酸途径和莽草酸途径 氨基酸途径 复合途径 2、分配系数：两种相互不能任意混溶的溶剂 K=C U C L（C U溶质在上相溶剂的浓度、C L溶质在下相溶剂的浓度） 3、分离难易度：A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值 0=K A/K B（0>100一次萃取分离；10<0<100萃取10-12次；0<2一百以上；0=1不能分离） 4、分配比与PHPH=pKa+lg[A]/[HA]（pKa=[A-][H3O+]/[HA]） 当PH<3酸性物质为非解离状态[HA],碱性物质为解离状态[BH+] 当PH>12酸性物质为解离状态[A-],碱性物质非解离状态[B] 5、离子交换树脂 阳离子交换树脂：交换出阳离子，交换碱性物质 阴离子交换树脂：交换出阴离子，交换酸性物质糖和音 1、几种糖的写法： D-木糖（Xyl）、D-葡萄糖（Glc）、D-甘露糖（Man）、D-半乳糖（Gal）、D-果糖（Flu）、L-鼠李糖（Rha） 2、还原糖：具有游离醛基或酮基的糖 非还原糖：不具有游离醛基或酮基的糖 3、样品鉴别：样品+浓H2SQ+a-蔡酚>棕色环 4、羟基反应： 醛化反应（甲醛化）：Haworth法一可以全甲基话、Purdic法一不能用于还原糖、Kuhn 法一可以部分甲基化、箱守法一可以全甲基化、反应在非水溶液中 5、酸水解难易程度：N>O>S>C 芳香属甘较脂肪属甘易水解：酚昔>菇甘、管昔 有氨基酸取代的糖较-OH糖难水解，-OH糖较去氧糖难水解 （2,6二去氧糖>2-去氧糖>3-去氧糖>羟基糖>2-氨基糖）易-难 味喃糖甘较口比喃糖甘易水解 酮糖较醛糖易水解 口比喃糖昔中：C5取代基越大越难水解（五碳糖>甲基五碳糖>六碳糖>七碳糖） C5上有-COOHX代时最难水解 在构象中相同的糖中：a键（竖键）-OH多则易水解 昔元为小基团一昔键横键比竖键易水解；即e>a 昔元为大基团一昔键竖键比横键易水解；即a>e 6、smith降解（过碘酸反应）：NaSO、NaBH,易得到昔元（人参皂昔一原人参二醇） 7、乙酰解反应：3-昔键的葡萄糖双糖的反应速率（乙酰解反应的易难程度） （1——6）»（1——4）»（1——3）»（1——2）
天然药物化学总结 第一章“总论”小结 第一节 绪论：要求掌握天然药物化学的概念，天然药物化学的研究内容。 一、天然药物化学(natural pharmaceutical chemistry)： 是运用现代科学理论、方法与技术，研究天然药物中化学成分的一门实验学科。 二、研究内容： 各类天然药物中具有生物活性或具有防病治病作用的化学成分即有效成分的结构特征、理化性质、提取分离方法、结构测定，及生物合成途径和必要的化学结构修饰或改造。 结构特征：每类成分所具有的结构的一些特点 理化性质：溶解度、极性、酸碱性，鉴别反应等 有效成分提取分离方法： 提取方法：溶剂法、水蒸气蒸馏法、升华法等 分离方法：萃取、pH 梯度萃取法、色谱法等 有效成分的结构鉴定： 理化方法：颜色反应、理化常数衍生物制备 波谱法：UV 、IR 、NMR 、MS 等 第二节 生物合成：要求熟悉天然药物化学成分的主要的生物合成途径. 主要的生物合成途径 1、醋酸-丙二酸途径（acetate-malonate pathway, AA-MA 途径） 以乙酰辅酶A 、丙酰辅酶A 、异丁酰辅酶A 等为起始物，丙二酸单酰辅酶A 起到延伸碳链的作用。这一途径主要生成脂肪酸类、酚类、醌类、聚酮类等化合物。 醌类和聚酮类化合物合成示意图： 上述多酮环合则生成各种醌类化合物或聚酮类化合物。 2、甲戊二羟酸途径（mevalonic acid pathway, MV A 途径） 该途径由乙酰辅酶A 出发，生成甲戊二羟酸，再进一步生成：焦磷酸二甲烯丙酯（DAPP ）、焦磷酸异戊烯酯(IPP)等异戊烯基单位, 经过互相连接以及氧化、还原、脱羧、环合或重排等反应，最后生成具有C5单位（异戊烯基单位）的化合物，如萜类及甾体化合物就是通过这个途径生成的。 起始物质为MV A ，在A TP 作用下，按如下路线合成。 CH 3CO SCoA 3COOH CH 2CO SCoA CH 3CO CH 2CO CH 2CO CH 2CO Enz 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶 A 2ADP O P 2O 5H 2O P 2O 5H 22O 5H 2甲戊二羟酸（MVA ）甲戊二羟酸-5-焦磷酸 焦磷酸异戊烯酯焦磷酸二甲烯丙酯