天然产物-生物碱
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天然产物化学综述.(乌头碱)
天然产物化学综述xxxxxxxx的研究进展院－系：理学院化学系专业：化学年级：2013化学一班学生姓名：丁顶云学号：2013010203312014年11月乌头碱研究进展摘要：乌头碱(Aconitine)，别名：附子精，是存在于川乌、草乌、附子等植物中的主要有毒成份。
它主要使迷走神经兴奋，对周围神经损害。
中毒症状以神经系统和循环系统的为主，其次是消化系统症状。
关键词：乌头，提前，检测，简述一、乌头碱（生物碱）的简述生物碱是存在于自然界（主要为植物，但有的也存在于动物）中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。
大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。
具有光学活性。
有些不含碱性而来源于植物的含氮有机化合物，有明显的生物活性，故仍包括在生物碱的范围内。
而有些来源于天然的含氮有机化合物，如某些维生素、氨基酸、肽类，习惯上又不属于“生物碱"。
乌头碱(Aconitine)，别名：附子精，是存在于川乌、草乌、附子等植物中的主要有毒成份。
它主要使迷走神经兴奋，对周围神经损害。
中毒症状以神经系统和循环系统的为主，其次是消化系统症状。
临床主要表现为口舌及四肢麻木，全身紧束感等，通过兴奋迷走神经而降低窦房结的自律性，引起易位起搏点的自律性增高而引起各心律失常，损害心肌。
口服纯乌头碱0.2mg 即可中毒，3—5mg可致死。
民间常用草乌、川乌等植物来泡制药酒。
但在此警醒大家它们都具有足以致命的毒性。
乌头属植物的主要活性成分, 但具有较强的毒性,一方面,能刺激人体神经系统, 表现出先兴奋, 后麻痹的症状,对迷走神经有强烈的兴奋作用,可引起窦房结抑制,房室传导阻滞,进而导致心律缓慢或心律失常,另一方面, 也可直接作用于心肌, 增高心肌应激性, 引起早博、心动过速以及呼吸麻痹致死，乌头碱虽然具有毒性,但其有一定的药理性，现代药理研究证实,乌头类及其复方制剂具有抗炎、免疫抑制、麻醉止痛、抗肿瘤等作用,对心血管系统则表现为强心、降血压、扩张血管等作用二、乌头碱的性质和作用物化性质：六方形片状结晶。
天然化学产物 名词解释
名词解释1、天然产物：指由动植物及海洋生物和微生物体内分离出来的生物二次代谢产物及生物体内源性生理活性化合物。
2、糖类：又叫碳水化合物，（是植物光合作用的初生产物），是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称，一般由碳、氢与氧三种元素所组成。
3、生物碱：是生物体内一类除了蛋白质、肽类、氨基酸及维生素B意外含氮化合物的总称，是结构复杂具有生理活性的植物碱。
4、黄酮类化合物：泛指两个芳环（A和B）通过三碳链相互连接而成的具有2-苯基色原酮结构的一系列化合物。
5、萜类化合物：是异戊二烯的聚合体及其含氧的饱和程度不等的衍生物。
按异戊二烯单位的多少可分为单萜、二萜、三萜。
6、甾体类化合物：具有甾核，即环戊烷多氢菲碳骨架的化合物群的总称。
基本母核为环戊稠多氢化菲，一般含有3个支链。
7、醌类化合物：只分子内具有不饱和环二酮结构（醌式结构）或容易转变成这样结构的天然有机化合物。
8、香豆素：是邻羟基桂皮酸的内酯，其母核为苯并α-吡喃酮。
9、木脂素：是一类有苯丙塑双分子聚合而成的天然成分。
10、鞣质：又称单宁，是存在于植物体内的一类结构复杂的多元酚化合物，它能与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀。
11、可水解鞣质：是由酚酸与多元醇通过苷键形成的化合物，可被酸、碱、和酶催化水解。
12、缩合鞣质：又称鞣红，它不能呗酸水解，经酸处理后反而形成不溶于水的高分子鞣酸，他是一类由儿茶素或其衍生物等黄烷-3-醇化合物以碳碳键聚合而成的化合物。
13、复合鞣质：是由黄烷-3-醇与水解鞣质部分通过碳碳键连接构成的一类化合物，可以从壳斗科植物中国分离得到。
14、有机酸：是指一些具有酸性的有机化合物。
15、氨基酸：是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的有机化合物。
16、蛋白质：是一种由氨基酸通过肽键聚合而成的高分子化合物，分子量可达数百万。
17、酶：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
托品酮、喜树碱、利血平是属于生物碱；淀粉、纤维素、维生素A1是属于多糖；芦丁是属于黄酮类化合物糖苷；石竹稀是属于双环倍半萜类化合物；紫杉醇是属于环状二萜类。
天然产物化学小报告--生物碱：苦参碱
苦参碱***资源1101 117401**一、原植物苦参碱是由豆科植物苦参的根、茎、果实经乙醇等有机溶剂提取的一种生物碱，属于喹诺里西啶类的衍生物羽扇豆生物碱类。
二、分子结构特征分子式：C15H24N2O分子量：248.37两个哌啶共用一个氮原子的稠合而成的化合物，具有喹诺里西丁的基本母核。
分子中有四个六元环，约有八种船式和椅式异构体。
由于椅式构象的异构体能量低，稳定性好，因此，植物中存在的苦参碱大多是椅式构象的异构体。
[1]三、理化性质熔点77°C沸点396.7°C at 760 mmHg密度 1.16g/cm³折射率 1.536闪点172.7°C蒸汽压 1.67E-06mmHg at 25°C碱性：苦参中所含生物碱均有两个氮原子。
一个为叔胺氮（n-1），呈碱性；另一个为酰胺氮（n-16），几乎不显碱性，所以它们只相当于一元碱。
苦参碱和氧化苦参碱的碱性比较强。
溶解性：苦参碱的溶解性比较特殊，不同于一般的叔胺碱，它既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂。
氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物，具半极性配位键，其亲水性比苦参碱更强，易溶于水，难溶于乙醚，但可溶于氯仿。
极性：苦参生物碱的极性大小顺序是：氧化苦参碱＞羟基苦参碱＞苦参碱。
四、提取、精制方法1、苦参生物总碱的提取：将原料干燥粉碎成粗粉，用50～80％乙醇将原料粗粉浸透，再装入回流提取器中，在60～80℃温度下用50～80％乙醇回流提取2～4次，合并提取液，料渣弃去；2、苦参碱的还原：按照提揉参生物总碱2～7％的比例向提取液中加入颗粒状活性炭，并在35～55℃温度下，按提揉参生物总碱3～10％的比例向提取液中缓慢加入80％水合肼进行还原反应，反应直到用薄层层析检查反应液中的氧化苦参碱和槐果碱斑点消失为止；3、苦参生物总碱的纯化：将上步骤所得的反应液浓缩成浸膏，用0.5～2％稀酸将浸膏溶解，溶液过强酸性阳离子交换树脂，并控制流速为10～50ml/ 分钟，然后用蒸馏水水洗树脂，直至水洗液为中性止，树脂中再加入碱水碱化后，乙醇洗脱，得乙醇洗脱液；4、从苦参生物总碱中分离苦参碱：将上步所得的乙醇洗脱液减压浓缩成浸膏，用15～25％酸液将浸膏溶解后，加入碱液碱化至PH值等于9～11，溶液分层，下层水弃去，上层放置结晶，过滤，得苦参碱粗品；母液减压浓缩，丙酮溶解，溶液过氧化铝柱层析，丙酮洗脱，洗脱液减压回收丙酮，得苦参碱粗品；5、苦参碱的纯化：合并上步骤所得的苦参碱粗品，丙酮反复重结晶，得苦参碱纯品。
生物碱的合成及其作用机制
生物碱的合成及其作用机制生物碱是一种化合物，具有广泛的生物活性。
生物碱广泛存在于动、植物体内，是生物体内的一种天然分子。
生物碱含有多个氮原子，其分子结构不同，因此生物碱的作用机理也是多种多样的。
在生物体内，生物碱具有许多功效，如抗菌、抗癌、抗炎、镇痛等等。
因此，生物碱成为药物化学和药物生物化学领域中的研究热点。
一、生物碱的合成生物碱和一般有机化合物的合成有所不同，其结构复杂，合成方法则需要掌握一定的化学技术。
生物碱的合成方法主要有天然产物提取、合成、生化转化等三种方法。
天然产物提取法：天然产物提取法是常见的制备生物碱的方法。
通过将含生物碱的植物或动物进行提取、分离纯化即可。
天然产物提取法操作简单，但是提取效率较低、生产成本较高，因此只适用于生产较少的药物或中间体。
合成法：生物碱的合成是一项复杂的工程，需要掌握大量的化学知识和技术。
生物碱的合成方法包括路易斯酸催化、电化学合成和过渡金属催化合成等多种方法。
其中以过渡金属催化合成方法最为常见。
生物碱的合成方法需要对合成反应的各种参数进行优化，例如温度、pH值、反应时间等等。
生化转化法：生化转化法是利用生物体内一系列酶及其代谢反应，向目标化合物进行转化制备。
利用微生物或者细胞中的生物催化转化方式，可以有效提高生物碱的产量和纯度。
二、生物碱的作用机制生物碱具有多种多样的生物活性，很大程度上归功于其独特的分子结构。
生物碱的作用机制主要通过以下几种方式实现：1. 抗菌作用机制生物碱通过特异性作用于细胞膜脂质和蛋白质，打破细菌细胞膜和抑制其DNA合成、代谢等活动，最终达到抗菌的功效。
生物碱的抗菌作用机制依赖于生物碱分子的结构，不同结构的生物碱对细菌的作用也有一定差异。
2. 抗癌作用机制生物碱中的一些物质具有显著的抗癌作用，如卡马西平、姜黄素、紫杉醇等。
这些物质主要通过以下几种机制对癌细胞发挥抗癌作用：（1）直接抑制癌细胞的生存代谢，如组成蛋白质、核酸等物质合成的步骤；（2）诱导癌细胞凋亡，即自行死亡，让细胞正常进入停止增殖和生长状态；（3）抑制癌细胞在身体内的迁移和转移，防止癌症扩散和恶化。
天然产物化学(第九章)生物碱
_
C： -OH
C CH N
曼尼希碱
在生物碱中，尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物 合成中，许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的。
天然产物化学
陕西理工学院生工院
⑶酚的氧化偶联反应 为次级环化反应。 反应过程为含酚羟基化合物在植物体内经酶作用形
成自由基，两个自由基经偶联，形成新键。如在由苄基 四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱中，则是由酚的氧化 偶联反应生成的。 2.碳-氮键的裂解 较重要的裂解为Hofmann降解和von Braun（冯·布劳恩）降解。
一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对与共轭 系统形成跨环共轭。
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4.挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如麻黄碱、烟碱
等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱具 有升华性。 （二）旋光性
生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋 光性。
CH3
N
HO
吗啡
O
CH3
N
HO
可待因
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四、色氨酸系生物碱2012/12/7 第十四周 化学
本类生物碱也称吲哚类生物碱，是类型较多、结构较 复杂、化合物数目最多的一类生物碱。主要分布于马钱科、 夹竹桃科、茜草科等几十个科中。
（一）简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核，而无其 它杂环。代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷。
1.胆甾烷碱类 2.异胆甾烷碱类
N
H
H
OH
H
HH
HH
HO H OH
浙贝甲素 verticine
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本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
植物天然产物中的生物碱物质提取和鉴定
植物天然产物中的生物碱物质提取和鉴定植物天然产物自古以来就被人们广泛应用于食品、药品、化妆品等行业，其中包括了众多的生物碱物质。
生物碱是指一类含有氮杂环的含氮有机化合物，广泛存在于动植物中，其中以植物产生的生物碱最为丰富。
植物生物碱具有多样的生物学活性，如具有镇静、镇痛、抑菌、抗病毒、抗癌等多种作用。
因此，掌握植物天然产物中生物碱物质的提取和鉴定技术对于实现植物生物碱在不同领域的应用具有重要意义。
一、植物生物碱物质提取技术植物生物碱物质提取技术多样，如麻黄碱的提取，有沸水浸提法、超声波辅助浸提法、微波辅助浸提法、离子流动萃取法等。
而莨菪碱则采用有机溶剂提取法、加压萃取法、超声波辅助提取法、改良乙腈碘钾法等方法。
当然，不同物种的生物碱提取方法也有所不同。
无论是哪种提取方法，都要注意提取温度、提取时间、提取剂量等细节问题，从而获得高品质的生物碱物质。
二、植物生物碱物质鉴定技术植物生物碱物质鉴定是指对生物碱之间的成分进行定性、定量等检测分析的过程。
鉴定过程主要涉及分离制备、色谱分析、波谱技术等，其中常用的鉴定技术包括气相色谱-质谱联用技术、高效液相色谱技术、红外线光谱、核磁共振技术等。
鉴定过程中还需要考虑样品制备方式、不同生物碱物质之间的选择性分析问题等，以保证鉴定结果的准确性。
三、植物生物碱物质应用植物生物碱物质的应用随着科技的发展而不断扩展。
在医药领域，吗啡、阿托品、血栓通等药品中就含有大量的生物碱物质，用于镇痛、止泻、扩张血管等治疗功能。
此外，植物生物碱也广泛应用于植物保护领域，如尼古丁生物碱可用于杀虫，滴滴涕生物碱可用于防藤蔓。
而对于口腔保健、护肤、美容等行业，茶碱、辣椒素、多巴胺等天然植物生物碱也被广泛应用。
总的来说，植物天然产物中的生物碱物质由于其强大的生物学活性，成为了物种之间竞争、适应环境的重要因素之一。
随着科技的不断发展，各种生物碱物质提取和鉴定技术也正在不断地创新和完善，为生物碱物质的应用开发提供了有力的技术支持。
植物天然产物中生物碱的研究
植物天然产物中生物碱的研究植物天然产物一直是药物研发的重要来源，其中生物碱是一类重要的化合物。
生物碱是一种含有氮原子的天然有机化合物，这种化合物在植物中广泛存在，具有广泛的生物活性。
生物碱有着多种多样的结构类型，包括吲哚、喹啉、茉莉酰衍生物、色胺类等多种类型。
生物碱是许多治疾药物的活性成分，因其分子结构稳定，生物活性强，因此逐渐成为各个领域的研究热点。
生物碱是生物合成和新陈代谢的重要产物，也是植物天然产物中具有广泛生物活性的重要化合物。
同样地，生物碱在人类药物研发中具有广泛的应用前景。
因此，对植物天然产物中生物碱的研究受到了广泛关注。
生物碱在植物中的活性成分生物碱在植物中的活性成分可以归结为以下几类：1.抗肿瘤剂许多生物碱具有抗肿瘤作用，例如喜树碱、紫杉醇等。
喜树碱可抑制肿瘤细胞的增殖，而紫杉醇可抑制微管蛋白动力学，阻止肿瘤细胞的正常分裂。
2.镇痛剂某些生物碱具有镇痛作用，例如吗啡、可待因等。
这些药物可通过与人体内的鸦片受体结合，从而减轻疼痛。
3.血压调节剂利血平是一种通过抑制血管紧张素转化酶来调节血压的药物。
此类药物常被用于治疗高血压和心血管疾病。
而利血平是一种生物碱衍生物，它可以从黄连中获得。
4.抗抑郁剂许多生物碱可作为治疗抑郁症的药物。
例如芝麻能够通过影响神经递质的分泌来减轻压力和抑郁症状。
植物天然产物中生物碱的研究方法许多现代科技手段都可以用于从植物天然产物中筛选出活性成分，其中包括分子对接、开发高通量筛选技术等。
分子对接是一种通过计算机模拟化学反应的方法进行活性成分研究的方法。
而高通量筛选技术则是通过在小区域中进行大规模实验的方法进行药物研发。
此外，还可以通过基因工程技术等手段将生物碱的合成基因植入其他生物体中，从而在新的生物中合成发现的生物碱成分。
植物天然产物中生物碱的发展前景由于生物活性以及分子结构的稳定性，生物碱在临床药物研发中具有重要作用。
同时，随着现代科技手段的不断发展，我们能够更加便捷地从植物及微生物等天然资源中发现生物碱。
生物碱常用提取方法
生物碱常用提取方法
生物碱是一类含有碱性官能团的天然产物，常见于植物、动物和微生物中。
提取生物碱的常用方法包括以下几种：
1. 溶剂萃取法：使用有机溶剂（如醇、醚、酮、石油醚等）将待提取物与溶剂混合，通过摇匀、浸泡、加热、搅拌等操作将生物碱溶于有机相，然后分离有机相与水相，用浓缩和溶剂蒸发等方法获得生物碱。
2. 蒸馏提取法：将待提取物与水共同加热，使其中的生物碱沸腾，然后用冷凝器冷却蒸汽，收集凝结后的生物碱溶液。
3. 离子交换树脂法：将待提取物溶解在水中，然后将溶液通过含有特定功能基团的离子交换树脂柱，通过对树脂进行相应的洗脱和反洗操作，将生物碱吸附在树脂上，并最终用酸溶解或碱洗的方式得到纯净的生物碱溶液。
4. 超临界流体萃取法：利用超临界流体的特殊性质，通过高压和适当温度调节，将待提取物与超临界流体（如二氧化碳）接触，达到生物碱与超临界流体进行溶解，然后通过降低压力和温度，使超临界流体快速回到气态，从而获得生物碱。
以上提取方法各有优缺点，根据待提取物的性质和实际需求，选择适合的提取方法进行生物碱的提取和纯化。
生物碱类天然产物的常用分离方法
生物碱类天然产物的常用分离方法
生物碱类天然产物是一类具有广泛生物活性的天然化合物，包括多种植物和微生物产生的化合物。
由于生物碱类天然产物在药物、农药和化妆品等领域具有重要的应用价值，因此针对这类化合物的分离和纯化方法得到了广泛的研究和应用。
常用的生物碱类天然产物的分离方法包括以下几种：
1. 溶剂萃取法：这是最常见的分离方法之一。
通过将原料与适当溶剂进行反复提取，将目标化合物从原料中分离出来。
该方法适用于溶解性好、极性适中的生物碱类天然产物。
2. 薄层色谱法（TLC）：这是一种简单且广泛应用的分离方法。
将样品涂于薄层色谱板上，然后通过在合适的溶剂中进行上样，待溶剂沿着色谱板上升时，不同成分会在不同位置上形成斑点，从而实现分离。
分离出的斑点可以进一步进行收集和纯化。
3. 柱层析法：柱层析法是一种高效的分离方法，可用于分离具有不同极性和相对分子质量的生物碱类天然产物。
通过将样品通过填充在色谱柱中的吸附剂上，然后通过适当的溶剂流动，不同成分会在不同的速度下通过柱层析分离。
4. 液相色谱法（HPLC）：高效液相色谱法是一种常用的分离和纯化生物碱类天然
产物的方法。
该方法利用高压将样品通过液相色谱柱，通过调整流动相和静相的性质，使得不同成分在柱上的停留时间不同，从而实现分离。
该方法具有高分离效率、高灵敏度和高选择性的优点。
以上仅是常用的分离方法之一，根据不同的实验目的和样品性质，还可以使用其他方法如气相色谱法、毛细管电泳等技术。
此外，还可以结合质谱技术对分离后的化合物进行鉴定和结构分析，以进一步确定生物碱类天然产物的结构和性质。
天然产物——生物碱在饲料中的应用
类 具 有 生物 活 性 的 有 机 化 合 物 ，是 许 多 药 用 植
物， 包括许 多 中草 药 的有效 成分 。
１ 性 质 和 分 类
大 多数 生物 碱 为结 品性 固体 （ 少数 为 液 体 ） 有 ， 明 显 的熔 点 与 旋光 性 ． 溶 于 有 机 溶 剂 ， 般 不 溶 易 一
菜碱 在饲 料业 中已得到 广 泛应 用 ｌ。 ９ ］
造 进 行 分类 ， 麻 黄 碱 、 母 草 碱 属 有 机 胺 类 生物 如 益
碱 ， 豆 碱 、 参碱 属 吡 咯烷 衍 生物 类 生 物碱 ， 古 苦 喜树
碱、 奎宁 属喹 啉 衍 生物 类 生物 碱 、 檗碱 、 粟 碱属 小 罂 异喹 啉衍 生 物 类生 物 碱 ， 啡碱 属 嘌 啉衍 生 物 类生 咖
中 图 分 类 号 ：８ ６７ ￥１．
生 物 碱 为生 物体 内一 类有 机 含 氮 化合 物 （ 白 蛋
质 、 类 、 基 酸及 Ｖ 肽 氨 除外 ）是 科 学 家研 究 的最 早 ，
一
技 术 ＿ 为生 物碱 的提取 提供 了更 多 的途 径 。 ４ 等
生物 碱 的 分 离方 法很 多 ， 如结 晶分 离 是 利用 生 物 碱 在不 同溶 剂 中 的 不 同溶 解 度 而 达 到 分 离 的 目 的 ： 生 物 分离 法 则 是利 用 生 成 生物 碱 的盐 在各 种 衍 试剂 中的不 同溶解 度 进 行 分离 ： 分馏 分 离 是 由不 同 沸 点 组成 的液 体 生物 碱 总碱 ， 通过 常 压 或 减 压 分馏 进 行 分离 ： ｓ 另外 ， 一些 在 生物 碱 分 离上 更有 优 势 的
物 碱 。生 物 碱 多根 据它 所 来 源 的植 物 命 名 ， 如麻 例
生物碱类天然产物及其药理作用研究进展
生物碱类天然产物及其药理作用研究进展概述：生物碱类天然产物是一类广泛存在于自然界中的化合物，具有多样化的结构和生物活性。
这些天然产物在草药和植物中起到了重要作用，并且在药物研究和开发领域中具有巨大潜力。
本文将探讨生物碱类天然产物的分类、生物活性以及其在药理学研究中的最新进展。
一、生物碱类天然产物的分类：生物碱类天然产物根据其化学结构可以分为多个类别，包括吡咯烷类生物碱、喹啉类生物碱、吲哚类生物碱、色胺类生物碱等。
每类生物碱都具有独特的结构和生物活性。
许多生物碱具有抗菌、抗肿瘤、抗炎和抗氧化等活性，因此引起了广泛的关注和研究。
二、生物碱类天然产物的药理作用：1. 抗菌活性：许多生物碱展示了显著的抗菌活性。
例如，伯克三线虫生物碱可以有效抑制某些细菌的生长，并具有抗菌治疗潜力。
此外，喹诺酮生物碱也显示出抗菌特性，并被广泛应用于临床。
2. 抗肿瘤活性：生物碱类天然产物在抗肿瘤药物的研究中具有重要的地位。
某些生物碱，如马钱子碱和紫杉醇，显示出广泛的抗肿瘤活性。
这些化合物通过不同的机制，如细胞凋亡的诱导和抑制肿瘤血管生成等，抑制肿瘤细胞生长，为肿瘤治疗提供了新的方向。
3. 抗炎活性：生物碱类天然产物对炎症反应的调节具有重要作用。
多种生物碱，如甘草酸和巴马叶，显示出明显的抗炎效果，并可用于治疗炎症相关疾病，如风湿性关节炎。
4. 抗氧化活性：生物碱类天然产物也具有显著的抗氧化活性。
抗氧化能力可以保护机体免受自由基的损害，降低疾病的发生风险。
一些具有强抗氧化活性的生物碱，如类黄酮类化合物，已成为研究人员关注的热点。
三、生物碱类天然产物在药理学研究中的最新进展：1. 细胞信号途径：近年来，研究人员发现生物碱类天然产物在调控细胞信号途径中发挥着关键作用。
例如，阿尔卡洛因A可通过抑制Akt/mTOR通路抑制肿瘤细胞的生长和转移。
2. 调控基因表达：生物碱类化合物还可以通过调节基因表达来影响细胞功能。
一项最新的研究发现，一种名为雷公藤多酚的生物碱可通过抑制肿瘤相关基因的表达来抑制肿瘤细胞的增殖。
天然产物课件第四章【2024版】
二、生物碱的分布
③少数单子叶植物如石蒜科，百部科 (Stemonaceae)，百合科(Liliaceae)等植物中有分 布。在低等植物中，生物碱分布少，而且结构一般为 简单。生物碱在生物体中的存在部位和含量往往差别 很大，一般来说，含量在千分之一以上即为高含量。
三、生物碱的分类
按氮原子是否结合在环上可分为两大类： 有机胺类和氮杂环类：
• 酰胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下降， 碱性降低。
• 胍基型： 供电基和氮原子上未共享电子对共轭， 碱性增强（共轭酸的高度共振稳定性,使共轭酸稳 定，Ka小，则pKa大，碱性强）。
四、生物碱的性质
（4）、空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降
低（莨菪碱和东莨菪碱）。
CH3 N
H CH2OH
羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 • 内酯型生物碱(喜树碱)： 热NaOH
皂化）
+ （碱水解、
• 内酰胺生物碱（苦参碱）： 碱水解
四、生物碱的性质
（3）生物碱的盐（离子型、极性大）：
+
+
-
+
-
• 在水中的溶解度与酸有关： • 无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 • 无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。 • 卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐
四、生物碱的性质 影响碱性强弱的因素：
（1）．氮原子的杂化方式： SP3 > SP2 > SP
NH RC N
N
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
异喹啉（SP2 pKa5.4）
氰类（SP 中性 ） 电效应
四、生物碱的性质
（2）、诱导效应：
供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云密度 增加，碱性增强。 吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云密 度降低，碱性减弱。
生物碱类天然产物的药理学研究
生物碱类天然产物的药理学研究生物碱是一类含有多种原子的有机化合物，广泛存在于植物、动物和微生物中。
这些物质因其多样的化学结构和广泛的生物学活性而备受药物研究工作者关注。
其中，天然产生的生物碱是药物研究的重要来源。
在中国和其他国家，许多天然产物已被使用为药物，比如阿托品、奎宁、曲马多等等。
本文将深入探讨生物碱类天然产物的药理学研究。
一、生物碱类天然产物的来源及药理活性生物碱类物质广泛存在于植物和微生物中。
它们具有多样的化学结构和生物学活性，已被广泛应用于人类药物研究。
一些具有代表性的生物碱类物质如下：（一）黄连素黄连素是黄连中的主要生物碱。
它具有广谱抗菌、抗病毒和抗炎症作用。
近年来，黄连素的研究表明，它还具有调节免疫系统和抗肿瘤作用等生物学特性。
（二）小檗碱小檗碱是一种天然产物，广泛存在于小檗科植物中。
它是一种强效的胆汁酸生物合成抑制剂，因此被应用于治疗肝脏疾病。
此外，小檗碱还具有抗病毒、抗菌、抗炎症和抗肿瘤等作用，被认为是一种具有广泛应用前景的天然药物。
（三）黄酮类化合物黄酮类化合物是植物中广泛存在的一类天然产物。
它们具有多种生物作用，比如抗氧化、细胞凋亡、调节免疫和抑制病毒等。
黄酮类化合物中，黄芩素和蒽醌类化合物是常用的抗氧化剂和免疫调节剂，可用于各种病理状态的治疗。
（四）生物碱类化合物的局部麻醉作用一些生物碱类化合物，比如可卡因和二甲双胍等，具有局部麻醉作用。
可卡因被广泛用于牙科手术等麻醉或止痛中。
二甲双胍则被用于治疗糖尿病和其他疾病。
（五）抗肿瘤活性生物碱类物质还被广泛用于肿瘤治疗。
生物碱类物质的抗肿瘤活性源自于它们与癌细胞结合的能力和对癌细胞的细胞毒作用。
比如卡培他滨就是一种生物碱类药物，被广泛用于治疗骨髓增生异常综合征、急性淋巴细胞白血病和其他白血病等疾病。
二、生物碱类天然产物的药理学研究进展随着研究技术的不断进步，生物碱类天然产物的药理学研究也在不断深入。
以下是一些近期的研究进展：（一）对心血管系统的保护某些生物碱物质，比如丁香碱、表沙参碱和常山碱等，具有对心血管系统的保护作用。
生物碱的提取和分离技术
生物碱的提取和分离技术生物碱是一类具有生物活性的天然产物，广泛存在于植物、动物、微生物等生物体中。
生物碱具有广泛的药理活性，可以作为抗癌药物、镇痛剂、抗菌剂等药物的原料，具有重要的临床应用价值。
生物碱的提取和分离是研究生物碱的重要环节，采用适当的提取和分离技术可以有效地分离和纯化目标生物碱，提高产率和纯度。
本文将介绍几种常用的生物碱提取和分离技术。
（一）溶剂提取法溶剂提取法是最常用的生物碱提取方法之一。
其原理是利用有机溶剂和生物样品中的生物碱发生相互溶解的特性，从而将生物碱从样品中提取出来。
溶剂提取法的操作步骤如下：1. 样品的制备：将样品研磨成细粉末状，并加入适量的溶剂，如乙醇、氯仿等，浸泡一段时间，使生物碱溶解于溶剂中。
2. 溶剂的回收：将样品溶液通过滤纸过滤，将悬浊物和溶液分离。
悬浊物中含有一部分未被溶解的生物碱，可以通过重复提取的方法继续提取。
3. 浓缩和分离：使用旋转蒸发仪将溶液浓缩至一定体积，然后通过再结晶、分离漏斗等方法将生物碱纯化。
溶剂提取法的优点是操作简便、成本较低，适用于生物样品中生物碱含量较高的情况，但其缺点是提取效果受多种因素的影响，包括溶剂的选择、提取时间和温度等。
（二）色谱法色谱法是一种高效分离和纯化生物碱的技术。
常用的色谱法包括薄层色谱、柱层析、高效液相色谱等。
1. 薄层色谱法：将样品溶解在适量的溶剂中，在薄层色谱板上涂抹成一条线，然后置于一定温度下静置，使溶剂上升，生物碱会根据其亲水性质以不同速度上升。
最终通过对比试剂反应或紫外检测器检测分离出的斑点，确定目标生物碱的位置。
2. 柱层析法：将含有样品的溶液通过填充有柱层析剂的柱子，通过洗脱剂的流动，使生物碱在柱子中发生分离。
根据生物碱的亲水性质和交互作用，可以通过控制洗脱剂的性质和流速，实现生物碱的快速分离。
3. 高效液相色谱法：与传统柱层析法相比，高效液相色谱法具有分离效果更好、操作更简单、分析更快捷的优点。
其原理是将样品溶解在溶剂中，通过高压注射器推动样品溶液进入色谱柱，通过洗脱剂的流动分离生物碱。
天然产物化学生物碱
O
四氢黄连碱 tetrahydrocoptisine
MeO MeO
N OMe
OMe
延胡索乙素 Corydalis B
23
二、分类 吗啡烷型
CH3 N
N 16 10 9
1 11 14
8
12
2
13 15 7
吗啡烷 morphinane
34
56
CH3 N
HO
O
OH
吗啡碱 morphine
OMe
MeO OH
酸性溶液——右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。
28
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (1)游离碱
类别 非酚性
极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH较弱 脂溶性 — + + —
季铵碱
强 水溶性 + — + +
氮氧化物 半极性 中等水溶 + ± + +
两性: Ar-OH 较弱 脂溶性 — -COOH 强 水溶性 +
H
H
19
二、分类
莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：
H N CH3
OH
莨菪醇
CH2OH
+
HOOC C H
缩合 莨菪酸
H N CH3
OCO
CH2OH C H
莨菪碱（阿托品） 20
二、分类
㈤喹啉衍生物
O
5 6 7
8
N
O
N
O
OH
喜树碱 camptothecine 治白血病和直肠癌
+ ++ — ++
天然产物中的生物碱合成及其调控机制
天然产物中的生物碱合成及其调控机制天然产物中的生物碱是一类广泛存在于植物、动物和微生物中的有机化合物，是众多药物和化学品的重要原料。
生物碱的生物合成机制一直是生物学界的研究热点之一。
在此，我们将重点讨论生物碱合成的生物过程与其调控机制。
1. 生物碱的生物合成过程生物碱主要由芳香族氨基酸（如苯丙氨酸、酪氨酸等）为起始物，通过一系列酶催化作用，经过多级反应逐步合成而成。
因此，生物碱的合成过程不仅涉及到单个酶催化的代谢途径，还包括整个酶催化代谢网络。
以下将详细介绍生物碱的合成过程。
1.1 芳香族氨基酸的合成苯丙氨酸和酪氨酸是生物碱合成中最常见的起始物，它们的合成受限于多种调控因素，包括氮素、光照、温度等。
苯丙氨酸合成途径主要分为植物型和微生物型两种，在不同生物体系中存在差异。
酪氨酸的合成则与苯丙氨酸有很大的相似性。
这两种芳香族氨基酸的合成途径主要包括以下几步：（1）戊糖磷酸途径（PP途径）。
该途径是生物合成中的核心过程，能够同时合成苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸。
（2）沙门氏体通路。
该途径为代谢进一步提供芳香族氨基酸，包括苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸等。
这个途径在某些微生物中表达，比如大肠杆菌。
（3）内酰胺途径。
该途径以芳香族氨基酸的氨基酸活化为起始，通过一系列途经可产生各种芳香族氨基酸。
1.2 生物碱合成生物碱合成道路的起始物是芳香族氨基酸。
生物碱的合成过程因生物体系和生物碱种类而异，但总体上分成以下几步。
（1）遇到第一步反应前身，即芳香族氨基酸在酰基转移酶的催化下形成酰辅酶A（CoA）衍生物。
（2）第二步反应是酰CoA基团的异构化，而氮杂环的合成始于芳香族酰CoA的胺基化。
（3）通过各种酶催化和不同的氧化还原途径引入中间代谢物，以产生生物碱。
在这个过程中，酶的选择非常重要，生物碱的合成途径相对固定，其代表性酶型包括脱氧镰刀菌A族酶（SDA）和尿囊菌酸脱羧酶（CAD）。
以上就是生物碱合成的基本过程。
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2.生物碱的发展历史
1806年，德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱（morphine ），在狗身上实验证明了其具有麻醉作用。 此后的数十年间发掘了大量民间药中的活性成分，如土根碱、奎 宁、辛可宁、咖啡因、阿托品、毒毛旋花苷、蟾蜍等，以生物碱 居多，都具有显著的生理活性，可以代表其原生药，多数至今仍 用作药物。 1818年德国化学家米斯纳提出了“生物碱”的概念，建议 将植物 中的弱碱性的成分命名为生物碱。
3.溶解度与碱性
溶解度
碱性
生物碱一般都具有碱性，只是碱 性强弱不同而已，因为其分子中氮原 子上的孤电子对能接受质子而显碱性 。碱性基团的pKα 值的大小顺序一般
生物碱及其盐类的溶剂度 与其分子中N原子的存在形式 、极性基团的类型与数目以及 溶剂等密切相关。 绝大多数仲胺和叔胺 生物碱具有亲脂性，溶于有机
二.生物碱的性质与鉴别
1.性状
绝大多数生物碱由C、H、O、N几种元素组成，极少数分子含有Cl 、S等元素 生物碱大多为结晶体固体，有一定的熔点，少数为非晶体粉末； 液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸气蒸馏而不被破坏。固体 生物碱有极少数如麻黄碱可以做到； 生物碱一般为无色或白色的化合物，只有少数具有高度共轭体系 结构的生物碱显其他颜色。
生物碱的提取
（2）离子交换树脂法 将水或酸溶液提取液通过强酸性阳离子交换树脂进行交换，以便于非生物 碱成分分离。将酸溶液提取液通过阳离子交换树脂柱，生物碱被树脂吸附，杂 质随溶液流出。交换后的树脂用10%氨水碱化，再用乙醚、氯仿、甲醇等洗脱， 浓缩得总生物碱。 树脂多用强酸性且是磺酸型，交联度十分重要，以3%-8%为宜。 （3）沉淀法 季铵盐类生物碱极易溶于水，用碱化或盐析的方法一般不易得到沉淀。又 由于它在有机溶剂中的溶解度不大，亦不便应用溶剂提取法，因此常用沉淀法 进行提取。常用雷氏铵盐为沉淀试剂，使之与生物碱结合为雷氏复盐，因难溶 于水而沉淀析出。 （4）其他方法 挥发性生物碱（如麻黄碱）可用水蒸气蒸馏法提取，易升华的生物碱可用 升华法提取（如吗啡碱），某些亲水性生物碱常用与水不相混溶的有机溶剂提 取。
抗菌消炎成分黄连素等。
6.有代表性的生物碱
（1）烟碱 烟碱，又称为尼古丁，分子式为C10H14N2，学 名3-(1-甲基-2-吡咯烷基)吡啶。无色或微 黄色油状液体。[α ]D-168℃，有一个手性 碳，天然的为左旋物。对植物神经和中枢 神经有先兴奋后麻痹的作用，40mg致死， 是烟草中一种主要生物碱，烟草中含4%-5% ，我国市售香烟每支含有1-1.4mg，吸烟过 多的人会引起慢性中毒。
2.旋光性
大多数生物碱分子中有手性碳原子，有光学活性，且多数为左旋。某些情 况下，生物碱的旋光性易受pH值、溶剂等因素影响，如中性条件下，烟碱、北 美黄连碱呈左旋，在酸性溶液中则变为右旋；麻黄碱在氯仿中呈左旋，但在水 中则变为右旋。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般左旋体有显著的生理活性， 而右旋体则无生理活性或很弱。如去甲乌头碱，左旋具有强心作用，右旋则无 强心作用。但也有少数生物碱与此相反，如右旋古柯碱的局麻作用大于左旋古 柯碱。
6种
ｃ.酰胺类：如秋水仙碱；
ｄ.N-氧化物及亚胺、烯胺等形式 存在的生物碱，其中以N-氧化物的形 式最多；
ｅ.苷类，分为氮苷和氧苷，尤以吲哚类和甾体类生物碱较多；
ｆ.与其他杂原子如S、Cl、Br结合的生物碱，如美橙素。
a.那可定结构式
ｂ.酒石酸
c.秋水仙碱
4.生物碱的命名规则
5.生物碱的分布
生物碱主要分布于植物界，迄今为止在动物体中发现的生物
是：胍类＞季胺碱类＞脂肪胺＞芳杂
环（吡啶）＞酰胺类。 生物碱的碱性强弱与氮原子
溶剂中，不溶于碱溶液。季胺
碱类和某些含N-氧化物生物碱 为水溶性生物碱。
的杂化类型、诱导效应、诱导-场效
应、共轭效应、空间效应以及分子内 氢键的形成等因素有关
三.生物碱的提取与分离
1.生物碱的提取
生物碱的提取方法有溶剂法、离子交换树脂法和沉淀法等。 （1）溶剂法 溶剂法是最常用的方法。根据生物碱的存在形式不同，可选择不同的溶剂进行 提取。 a.水或酸溶液-有机溶剂提取法 提取原理是生物碱盐类易溶于水，难溶于有机 溶剂； b.醇-酸溶液提取法 提取原理是生物碱及其盐类易溶于甲醇或乙醇，故用醇代 替水或酸溶液提取生物碱； c.碱溶液-有机溶剂提取法 本法的优点是所得总生物碱较为纯净；缺点是有时 提取不完全。
碱很少。且集中分布在系统发育较高的植物类群（裸子植物，尤其 是被子植物）中。生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群
中，越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群就越窄。
生物碱类化合物大多具有生物活性，往往是存在许多的药 用植物中。例如鸦片中的镇痛成分吗啡、麻黄的抗哮喘成分麻黄碱
、颠茄的解痉挛成分阿托品、长春花的抗癌成分长春新碱、黄连的
2.发展历史
1806年 鸦片 1817年 土根
1820年
金鸡纳树皮 秋水仙种子
1954年 利血平
1856年 古柯碱
1821年 咖啡因
3.生物碱的存在形式
生物碱的存在形式根据分子中氮原子所处状态主要分为六类：
ａ.游离碱：仅少数碱性极弱的生物碱以游离形式存在，如那可定、那碎 因等； ｂ.盐类：这是大多数生物碱 的存在形式，与之形成盐的酸有草酸、酒 石酸、柠檬酸、硫酸、盐酸等；
6.有代表性的生物碱
（2）茶碱 茶碱学名为1,3-二甲基黄嘌呤，茶叶中含 量为0.002%。无色针状晶体，味苦， m.p.269-272℃，易溶于沸水、氯仿中，与 NaOH水溶液生成盐，具两性。茶碱有松弛平 滑肌、扩张血管和冠状动脉的作用，临床上 可 用于治疗心绞痛和哮喘。
6.有代表性的生物碱
（3）吗啡碱 常用其盐酸盐或硫酸盐，属于阿片类生物 碱。鸦片的主要成分之一，含6%-15%。1806 年由斯图奈尔首次从鸦片中分离得到。无色 柱状结晶，mp.253-254℃。溶于热水、乙醇 、乙醚、氯仿；难溶于氨、苯；易溶于碱水 或酸水。具有优异的镇痛作用，是人类最早 使用的一种镇痛剂，也具有强麻醉的作用。
2.生物碱的分离纯化Fra bibliotek生物碱的分离通常分为系统分离与特定分离。系统分离带有基础研究的性质，通 常采用总碱分离成类别与部位再进一步分离成单体生物碱的分离程序。类别是按碱性 强弱或酚性、非酚性粗分的生物碱类别，部位主要是指经色谱柱根据其极性不同而粗 分的部分。特定分离侧重于生产实用，具有应用开发价值。 经提取和粗分后获得的总生物碱，可采用下法进行分离： （1）根据生物碱及其盐的溶解度不同进行分离 根据生物碱在有机溶剂中的溶解度 不同，可以将它们彼此分离； （2）利用生物碱碱性强弱的不同进行分离 同一植物中含有生物碱的碱性往往不同 ，因此可采用生物碱的碱性差异进行分离纯化生物碱，此法称为pH梯度萃取法； （3）利用色谱法进行分离； （4）利用生物碱分子中特殊功能基团的性质进行分离；
天然产物化学—生物碱
答辩人：何旺 学号：1075718199
目
1
概述
录
2
生物碱的性质与鉴别
3
生物碱的提取与分离
4
一.概述
1.生物碱的定义
旧定义：生物碱是指存在于生物体 （主要是指植物体）中的一类除蛋白质 、肽类、氨基酸及维生素B以外的含氮碱 基的有机化合物，有类似碱的性质，能 与酸结合成盐。 新定义：生物有机体产生的，含有 负氧态氮原子的环状化合物。