第十章生物碱(1)

形成真生物碱的氨基酸及 生物碱含氮母核类型
• 鸟氨酸：吡咯类、吡咯里西啶类、莨菪烷类；
• 赖氨酸：哌啶类、吲哚里西啶类、喹喏里西啶 类； • 苯丙氨酸-酪氨酸：苯丙胺类、苄基苯乙胺类、 异喹啉类、吐根碱类。 • 色氨酸：吲哚类 • 邻氨基苯甲酸：喹啉类、吖啶酮类、喹唑啉类； • 组氨酸：咪唑类。
2、氮原子存在的主要杂环母核进行分类 • • • • • • • 一 、吡咯生物碱 二、莨菪烷类生物碱 三、哌啶类生物碱 四、喹啉类生物碱 五、吖啶酮类生物碱 七 、咪唑类生物碱 六、喹啉唑类生物碱
•
3、喹喏里西啶类
这类生物 碱是由二个哌 啶共用一个氮 原子的稠环衍 生物。数目不 太多，主要分 布在豆科和千 屈菜科植物， 在石松科中亦 有存在。
二、分类
（三）苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
1、苯丙胺类生物碱
结构特点
氮原子不结合在环内的一类生物碱。
CH
NH 2
苯丙胺
CH
CH 3
OH
NHCH 3
蒂巴因
青风藤碱
3、苄基苯乙胺类生物碱
OH HO MeO O N O N CH 3 O OH
N
石蒜碱
加兰他敏
二、分类
（四）色氨酸系生物 碱
1、 简单吲哚类 2、色胺吲哚类 3、半萜吲哚类 4、单萜吲哚类
1、单吲哚类
• 这类生物碱结构中只含有一个氮原子，即 只有吲哚母核
2、色胺吲哚类
• 这类生物碱只具有色胺部分组成的结构，含 两个氮原子，结构比较简单。
• 这类生物碱是二个吡咯烷共用一 个氮原子的稠环衍生物。它们大多数 是由氨基醇和不同的有机酸两部分缩 合形成，结构中多以11或12元双内酯 形式存在，少数以单酯形式存在。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。
• （二）赖氨酸系生物碱
• 来源于赖氨酸的生物碱有蒎啶类、 喹诺里西啶类和吲哚里西啶类。
概述
• 一、生物碱的研究里程 • 二、生物碱生理活性 • 三、生物碱在自然界的分布
• 1803年Derosne首先 从鸦片中得到第一个 生物碱那可汀
• 其后1806年德国 Serturene又从鸦片 中得到吗啡
• 1810年西班牙医生Gomes从金鸡 纳树皮中分得结晶，以后证明主 要是奎宁和辛可宁
多数有较强的生理活性。
定义:存在于生物体内具有显著生物活性的含 N原子的碱性有机物。 ㈡分布 存在于一百多个科中如：豆科、茄科、防己 科、罂粟科、毛茛科等植物中。
一、概述 ㈢存在形式 1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。 2.成 盐：有机酸盐：柠檬酸、酒石酸等；特
殊的酸类盐：乌头酸、绿原酸等；无机酸盐：硫 酸、盐酸等。 3.苷 4.酯 类：以苷的形式存在于植物中； 类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，
O O OMe
N
N
O
N H
N CH3
O
喹啉
白鲜碱
吖啶酮
ephedrine
pseudoephedrine
麻黄碱的特点: 游离时可溶于水，能与酸生成稳定的盐，
有挥发性，不易与大多数生物碱沉淀试剂反应生成沉淀。
1、苯丙胺类生物碱
秋水仙碱 colchicine
治疗急性痛风，并有 抑制癌细胞生长的作用
益母草碱 leonurine 对动物子宫有增加其 紧张性与节律性的作用
一、概述
二、生物碱生理活性 鸦片中的吗啡——镇痛作用
麻黄中的麻黄碱——止喘作用
长春花中的长春碱——抗癌活性
黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用
山莨菪碱——抗中毒性休克作用
生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
•
当前除了提取分离生物体中大量和微 量的生物碱并测定它们的结构式外，生物 碱的全合成和半合成工作也是重要的研究 领域，而且发展的速度很快。1889年首次 全合成了毒芹碱。近年来自美登木中提取 鉴定的具有抗癌活性的极微量生物碱美登 木碱为化学结构复杂的含氮大环化合物， 经过短短的数年已有全合成的报道。 • 此外，通过对生物碱构效关系的研究， 进行结构改造，寻找疗效更高，结构更为 简单，并且便于大量生产的新型药物，也 是一个重要的研究领域。
3.按生源结合化学分类；
如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
第二节 生物碱的结构分类
• 生物碱的分类方法有数种，但都存在 一定的缺点 • 1、按照生物碱生源途径分类法 • 2、生物碱结构中氮原子存在的主要 杂环母核进行分类
1、按照生物碱生源途径分类法
• 生物碱的生源途径主要有两方面，
• 一是由氨基酸为前体，另一是由甲瓦龙酸 为前体。 • 前者生成的生物碱又称真生物碱， • 后者生成的生物碱又称伪生物碱。
在不同植物中的分布
• 植物中生物碱含量的多少差异极 大，如金鸡纳树皮中生物碱含量在 1.5％以上，而长春花中长春新碱含 量仅百万分之一，美登木中美登木碱 含量仅千万分之二。 • 一般植物中含生物碱量达到千分 之一以上就算比较高了。
影响生物碱含量的因素
• 同科同属植物，甚至同种植物中，生 物碱的有无及含量高低还受生长环境、季 节等因素的影响。如欧洲产的麻黄，麻黄 碱的含量很低，而我国产的则含量较高。 而产于山西大同附近的麻黄又较其他地区 为高，可达1.6％，并且以秋末冬初采收的 含量最高。
1917年发现士的宁、吐根碱
•
1819年发现马钱子碱、胡 椒碱、咖啡碱
1820年发现奎宁、秋水仙碱
• 我国赵学敏在《本草 纲目拾遗》中记载， 17世纪初《白猴经》 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 应是乌头碱。这比欧 洲科学家发现的生物 碱要早二百年左右。
4、单萜吲哚类
• 这类生物碱结构复杂，数量多，是由 色氨和一个10C或9C的单萜形成的吲哚 类生物碱，一般根据单萜部分的结构分 为三类，即 • 柯南因-士的宁碱型（A，杯型） • 白坚木型（B，人型） • 依波加明型（C，船型）
二、分类
（五）邻氨基苯甲酸系生物碱
COOH
NH2
OMe
三、生物碱在自然界的分布
•
生物碱在植物界分布较广，但主要分布在高 等植物中，尤其是双子叶植物中的毛茛科、防 己科、婴粟科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆 科等100多科的植物中。 • 单子叶植物中分布较少，如百合科、石 蒜科和兰科等。裸子植物中更少，如麻黄科、 红豆杉科、三尖杉科的少数目植物中。 • 低等植物中的地衣类和苔藓类未发现生 物碱，蕨类及菌类只有极个别的植物中存在生 物碱，如麦角菌含有麦角生物碱类。
• 【目的要求】
• 1、了解生物碱的分布、存在。
• 2、熟悉生物碱的生源途径。
• 3、掌握生物碱的含义、结构分类、理化 性质 • 4、掌握生物碱的提取分离和检识方法
主要内容
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节 • 第七节 概述 生物碱的结构分类 生物碱的理化性质 生物碱的提取分离 生物碱的检识 生物碱的结构研究 含生物碱中药实例
• • • • • • •
八、异喹啉类生物碱 九 、吲哚类生物碱 十、嘌呤及黄嘌呤类生物碱 十一、大环类生物碱 十二、萜类生物碱 十三 甾体类生物碱 十四、有机胺类生物碱
• （一）鸟氨酸系生物碱
• 来源于鸟氨酸的生物碱主要包括吡 咯烷类、莨菪烷类和吡咯里西啶类 生物碱。
二、分类
1、吡咯烷类 生物碱
二、分类
2、异喹啉类生物碱 （1）小檗碱类和原小檗碱类
4 3 5 6
O N
7 8
异喹啉 isoquinoline MeO
MeO N OMe OMe
2 1 13
O
N
+ OH OMe
9 12 11 10
OMe
原小檗碱
小檗碱
延胡索乙素
2、异喹啉类生物碱 （2）苄基异喹啉类
MeO MeO MeO N HO CH 3 CH 3
•
由于生物碱结构较为复杂，虽然19世 纪初提出不少生物碱，但当时并未确定结 构式，直到1870年才首次搞清较为简单的 毒芹碱结构式。
•
对于复杂结构生物碱结构式的确定多数 是在20世纪，如士的宁直到1946年才得到 正确的结构式等。现在由于提取分离手段 及波谱法用于结构式的测定得到较快地发 展，生物碱的种类和数量都增加很快，有 人统计已达万种。
第一节
•
概述
生物碱，长期来一般是指来源于植物 界的一类含氮有机化合物，大多具有较复 杂的氮杂环结构，并具有生理活性和碱性。 • 现在，人们从海洋生物、微生物及昆 虫的代谢产物中亦发现含有不少类似的有 机含氮化合物，有时也称它们为生物碱。 因此，从产义的范围讲,生物界除去生物体 必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋 白质和B族维生素等外，其他所有的含氮有 机化合物都可视为生物碱。
在不同组织和器官中的分布
生物碱在植物体的各种器官和组织都可 能存在，但对生某种植物来说，往往是集中在 某一器官。例如，麻黄生物碱在麻黄的髓部含 量高，防己生物碱在防己的根部较多，黄柏生 物碱主要存在于树皮部分，具抗癌活性的三尖 杉酯碱则在三尖杉植物的枝、叶、根、种子各 部分都有存在，但以叶和种子中含量高。
生物碱在植物体内分布特点
• 含生物碱的植物很少只含有一种生物碱， 多数是数种或数十种生物碱共存，如长春 花已知含70多种生物碱。由于同一植物中 的生物碱往往来源于同一个前体，因此它 们的化学结构往往类似，同科同属植物中 的生物碱也往往属同一结构类型。了解此 点，对寻找新的药用植物资源及化合物的 鉴别和推定结构都是非常有意义的。
（3）双苄基异喹啉类
OMe MeO
+
N
H 3C N H
OMe
MeO
N CH 3 H
MeO OMe HO
O OH
罂粟碱
厚朴碱
蝙蝠葛碱
2、异喹啉类生物碱 （4）吗啡烷类
RO HO MeO HO O CH3 N MeO MeO O CH3 N
CH3 N
O
CH3 N
HO
吗啡烷
R = H 吗啡 R = CH3 可待因
一、概述 植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine）虽 有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成 瘾
古柯碱 cocaine （可卡因）
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
一、概述 ㈠生物碱的定义 指天然产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；
常以甲酯形式存在。 5.N-氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。
五、生物碱的生物合成 ♦生物碱的生物合成途径是通过
氨基酸途径
♦存在于植物界的上万种生物碱，仅来 源于有限的前体氨基酸、甲戊二羟 酸和醋酸酯等。
生物碱的生物合成
合成生物碱的氨基酸主要有:
鸟氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨 酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等 上述这些氨基酸的骨架大部分保留在 所合成的生物碱中
四氢吡咯
水苏碱
红古豆碱
2、莨菪烷类生物碱
• 这类生物碱大多数是由莨菪烷衍生的 氨基醇和不同有机酸缩合成酯，有一元 酯和二元酯，亦有以非酯形式存在。莨 菪烷上的醇羟基多在3位，有平伏羟Leabharlann Baidu 和直立羟基之分，前者为莨菪醇，后者 为伪莨菪醇。 • 这类生物碱主要存在于茄科、旋花 科、高根科和红树科。
3吡咯里西啶类
一、概述 ㈣命名规则 1. 类型的命名 ⑴基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等； ⑵以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 ⑴以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱 ⑵也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠)
⑶以人名命名的；如：pelletierine
一、概述 ㈤分类方法 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；
•
这类生物碱主要为哌啶衍生的生物碱， 亦有一些是由吡啶衍生的。数目较多，主 要的可分为几小类 • （一）哌啶 • （二）吲哚里西啶类 • （三）喹喏里西啶类
1、哌啶
2、吲哚里西啶类
• 这是哌啶和吡 咯共用一个氮原子 的稠环衍生物。数 目较少，但有较强 的生物活性，如存 在于一叶萩中的一 叶萩碱具有对中枢 神经的兴奋作用， 存在于娃儿藤属植 物中的娃儿藤定碱 具有显著的抗癌作 用。
3、半萜吲哚类
• 这类生物碱主要存在于麦角。由色胺构成 的吲哚衍生物上接一个异戊二烯单位后形成
麦角 又称麦角菌、黑麦乌米.为真菌门麦角菌 科麦角菌属中的麦角菌.这种菌常寄生在禾本科麦 类植物的子房内,当其菌核形成时,则露出子房外,呈 紫黑色的、质地较坚硬的、形状又像动物的角,所 以叫麦角菌.是一种寄生菌.夏、秋季麦穗黄熟时采 收.阴干或烘干后备用.