天然产物第四章生物碱课件.ppt
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1、关于天然产物第四章生物碱现在学习的是第1页,共94页第第四章四章 生物碱生物碱现在学习的是第2页,共94页第一节第一节 生物碱概述生物碱概述第二节第二节 生物碱的分布生物碱的分布第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类第四节第四节 生物碱的性质生物碱的性质第四章第四章 生物碱生物碱第五节第五节 有代表性的生物碱有代表性的生物碱现在学习的是第3页,共94页 生物碱是一类十分重要的天然有机化合物,也是生物碱是一类十分重要的天然有机化合物,也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。一、生物碱的定义一、生物碱的定义 生物界除去生物体必须的含氮化合物,如氨基酸、多
2、氨基酸、多肽、蛋白质和肽、蛋白质和B族维生素族维生素等外,其他所有的含氮有机化合物都可视为生物碱。1819年,WWeissner把植物中的碱性化合物统称为类碱(alkalilike)或生物碱(alkaloids),生物碱一名沿用至今。第一节第一节 生物碱概述生物碱概述现在学习的是第4页,共94页生物碱的特点生物碱的特点h指天然产的一类含氮含氮的有机化合物;h多数具有碱性有碱性且能和酸结合生成盐;h大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内氮原子在杂环内;h多数有较强的生理活性生理活性。现在学习的是第5页,共94页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现在由于提取分离手段及波谱法用于结构式的
3、测定得到较快地发展,生物碱的种类和数量都增加很快,有人统计已快地发展,生物碱的种类和数量都增加很快,有人统计已达达万种万种。生物碱是科学家们研究得最早的、具有生物活性的一类天然有生物碱是科学家们研究得最早的、具有生物活性的一类天然有机化合物,它们大多具有生物活性,往往是许多药用植物,包机化合物,它们大多具有生物活性,往往是许多药用植物,包括许多中草药的有效成分。括许多中草药的有效成分。鸦片中的吗啡鸦片中的吗啡镇痛作用镇痛作用 麻黄中的麻黄碱麻黄中的麻黄碱止喘作用止喘作用 长春花中的长春碱长春花中的长春碱抗癌活性抗癌活性 黄连中的小檗碱黄连中的小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 山莨菪碱山莨菪碱抗中
4、毒性休克作用抗中毒性休克作用 现在学习的是第6页,共94页当前除了当前除了提取分离生物体中大量和微量的生物碱,并测定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它们的结构式外,生物碱的外,生物碱的全合成和半合成工作全合成和半合成工作也是重要的也是重要的研究领域,而且发展的速度很快。研究领域,而且发展的速度很快。1889年首次全合成了年首次全合成了毒芹碱(毒芹碱(毒芹碱及其盐均是剧毒品,小量使用时具有抗痉挛的生理作用)。近年来自美登木中提取。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鉴定的具有抗癌活性的极微量生物碱美登木碱美登木碱(maytansine)为化学结构复杂的含氮大
5、环化合物,经过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。短短的数年已有全合成的报道。现在学习的是第7页,共94页 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,久用容易成瘾普鲁卡因procaine(合成品)局麻药古柯碱cocaine(可卡因)现在学习的是第8页,共94页人们对吗啡(morphine)的研究发展了异喹啉类生物碱的研究,并导致了镇痛药度冷丁(dolantin)的发现。吗啡度冷丁现在学习的是第9页,共94页仿天然生物碱,指的是用组织培养的方法获得的生物碱,也就是把从含生物碱的根、茎、叶或花、种子等器官取下的组织-细胞群乃至单个
6、细胞,接种在特殊控制的培养基中,在人工条件下进行离体组织培养,利用离体组织培养代替原植物体,在短时间内生产优质高含量的生物碱。这种组织培养技术是细胞水平上的生物学方法,应用于工业生产又称为细胞工程,它将引起原料来源和构成的重大变革,因此科学技术先进的国家,如英美德日等国均已有相当数量的项目研究成功并投人生产。二、仿天然生物碱的研究二、仿天然生物碱的研究现在学习的是第10页,共94页英国成立一家新的植物制药公司(Novalal),主要进行植物克隆和细胞培养技术的研究,利用植物细胞悬浮培养物连续发酵技术生产医药中间体,其中绝大多数为生物碱,如(咖斯它诺精胺)便是一种具有潜在的抗病毒和抗癌作用的吲哚
7、里西啶生物碱;美国美登新麦角碱的生产、德国萝芙木生物碱的生产都具有相当规模,其中德国还于紫草培养细胞中得到无毒性吡咯双烷生物碱;现在学习的是第11页,共94页日本在此研究领域亦处先进地位,如小檗碱、喜树碱的生产已部分投放市场,并对含生物碱中药:川芎、乌头、半夏、贝母、东莨菪等进行了药用植物的克隆增殖研究。印度从罂粟的组织培养液中测得吗啡、可待因、蒂巴因、罂粟碱、那可丁、那碎因等6种生物碱,最高含量可达565;现在学习的是第12页,共94页芬兰对钝叶仙子转化根培养,可于14天内提高莨菪碱产量为干重的0.79,若在培养基加鸟氨酸则可增至1.12。国内在植物组织培养方面的研究步伐也日益加快。近年来对
8、黄连、延胡索、天仙子、美登木、三尖杉、川贝母、九莲等的组织进行了不同深度的研究。在培养条件和高产细胞株的筛优选株稳定性与再分化试验的研究等方面都取得了一定成果。现在学习的是第13页,共94页 三、三、存在形式存在形式 1.游离碱:游离碱:碱性极弱,以游离碱的形式存在。2.成成 盐:盐:有机酸有:柠檬酸、酒石酸等;特殊的酸类:乌头酸、绿原酸等无机酸:硫酸、盐酸等。3.苷苷 类:类:以苷的形式存在于植物中;4.酯酯 类:类:多种吲哚类生物碱分子中的羧基,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。现在学习的是第14页,共94页四、命名规则四、命名规则1.类型的命名基核的化学结构
9、,如吡啶、喹啉、萜类等;以来源植物命名,如石蒜科生物碱等。2.单体成分的命名以植物来源的属、种的名称命名;如 一叶萩碱也有以生理活性或药效命名,如:吗啡(使睡眠)以人名命名的;如:pelletierine现在学习的是第15页,共94页五、分类方法五、分类方法1.按植物来源分类;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;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;按生源结合化学分类;如:来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。现在学习的是第16页,共94页第一节第一节 生物碱概述生物碱概述第二节第二节 生物碱的分布生物碱的分布第三节第三节 生物碱的分类生物碱的
10、分类第四节第四节 生物碱的性质生物碱的性质第四章第四章 生物碱生物碱第五节第五节 有代表性的生物碱有代表性的生物碱现在学习的是第17页,共94页 生物碱主要分布于植物界生物碱主要分布于植物界生物碱主要分布于植物界生物碱主要分布于植物界,在动物中发现得很少。在高等植在动物中发现得很少。在高等植在动物中发现得很少。在高等植在动物中发现得很少。在高等植物尤其在双子叶植物中分布为广:物尤其在双子叶植物中分布为广:物尤其在双子叶植物中分布为广:物尤其在双子叶植物中分布为广:在双子叶植物的小檗科在双子叶植物的小檗科在双子叶植物的小檗科在双子叶植物的小檗科(Berberidaceae)(Berberidac
11、eae)(Berberidaceae)(Berberidaceae),毛茛科,毛茛科,毛茛科,毛茛科(Rununcu-(Rununcu-(Rununcu-(Rununcu-laceae)laceae)laceae)laceae),木兰科,木兰科,木兰科,木兰科(Magnoliaceae)(Magnoliaceae)(Magnoliaceae)(Magnoliaceae),防己科,防己科,防己科,防己科(Menisperma-ceae)(Menisperma-ceae)(Menisperma-ceae)(Menisperma-ceae),罂,罂,罂,罂粟科粟科粟科粟科(Papaveraceae)
12、(Papaveraceae)(Papaveraceae)(Papaveraceae),芸香科,芸香科,芸香科,芸香科(Rutaceae)(Rutaceae)(Rutaceae)(Rutaceae)等植物中广为分布;等植物中广为分布;等植物中广为分布;等植物中广为分布;裸子植物中,在红豆杉科红豆杉属裸子植物中,在红豆杉科红豆杉属裸子植物中,在红豆杉科红豆杉属裸子植物中,在红豆杉科红豆杉属(Taxus)(Taxus)(Taxus)(Taxus),松柏科松属,松柏科松属,松柏科松属,松柏科松属(Pinus)(Pinus)(Pinus)(Pinus),云杉属,云杉属,云杉属,云杉属(Picia)(Pi
13、cia)(Picia)(Picia),三尖杉科三尖杉属,三尖杉科三尖杉属,三尖杉科三尖杉属,三尖杉科三尖杉属Cepha-lotaxus)Cepha-lotaxus)Cepha-lotaxus)Cepha-lotaxus),麻,麻,麻,麻黄科麻黄属黄科麻黄属黄科麻黄属黄科麻黄属(Ephedra)(Ephedra)(Ephedra)(Ephedra)等属植物中有分布等属植物中有分布等属植物中有分布等属植物中有分布;第二节第二节 生物碱的分布生物碱的分布现在学习的是第18页,共94页 少数单子叶植物如石蒜科,百部科少数单子叶植物如石蒜科,百部科(Stemonaceae)(Stemonaceae),百
14、合科,百合科(Liliaceae)(Liliaceae)等植物中有分布。等植物中有分布。在低等植物中,生物碱分布少,而且结构一般为简在低等植物中,生物碱分布少,而且结构一般为简单。单。第二节第二节 生物碱的分布生物碱的分布现在学习的是第19页,共94页生物碱在生物体中的存在生物碱在生物体中的存在部位部位往往差别很往往差别很大。大。生物碱在植物体的各个器官均有存在,但对某一种植物来说,往往是集中在某一器官,如麻黄生物碱髓部;防己生物碱根部;黄柏生物碱树皮部等等。现在学习的是第20页,共94页生物碱在植物中的含量差异很大生物碱在植物中的含量差异很大。如金鸡纳树皮中生物碱的。如金鸡纳树皮中生物碱的含
15、量在含量在1.5%以上。长春花中长春新碱的含量仅为百万分之一,以上。长春花中长春新碱的含量仅为百万分之一,美登木中美登木碱的含量仅为千万分之二。因此,美登木中美登木碱的含量仅为千万分之二。因此,生物碱含生物碱含量达到千分之一以上就算比较高。量达到千分之一以上就算比较高。生物碱含量的高低、有无还受生长环境、季节等因素的生物碱含量的高低、有无还受生长环境、季节等因素的影响影响,如在欧洲生长的麻黄,麻黄碱的含量很低,而在我国生,如在欧洲生长的麻黄,麻黄碱的含量很低,而在我国生长的含量较高,尤其山西大同的麻黄含麻黄碱可高达长的含量较高,尤其山西大同的麻黄含麻黄碱可高达1.6%,并,并且以秋末冬初采收的
16、含量最高。且以秋末冬初采收的含量最高。现在学习的是第21页,共94页第一节第一节 生物碱概述生物碱概述第二节第二节 生物碱的分布生物碱的分布第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类第四节第四节 生物碱的性质生物碱的性质第四章第四章 生物碱生物碱第五节第五节 有代表性的生物碱有代表性的生物碱现在学习的是第22页,共94页 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:一、有机胺类生物碱一、有机胺类生物碱 结构特征:氮原子不结合在环状结构内,此类生物碱数目不多。如:麻黄碱 益母草碱第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类白加黑、新康泰克、日夜百服叮等多种常用感冒、止咳平喘药具有活血化淤、利水
17、消肿的作用具有活血化淤、利水消肿的作用现在学习的是第23页,共94页秋水仙生物碱秋水仙生物碱秋水仙生物碱是原产于欧洲中部和南部以及非洲北部的秋水仙生物碱是原产于欧洲中部和南部以及非洲北部的百合科植物百合科植物(Colchicumautumnale L)的球茎的球茎中含有的多种生物碱的总称,含量最多的中含有的多种生物碱的总称,含量最多的为秋水仙碱,约为为秋水仙碱,约为0.30.5。秋水仙碱秋水仙碱能抑制细胞有丝分裂,临床用于治疗痛症,可抑制癌细胞能抑制细胞有丝分裂,临床用于治疗痛症,可抑制癌细胞的增长,对痛风急性发作有特异性作用,的增长,对痛风急性发作有特异性作用,1224h内减轻炎症并迅速内减
18、轻炎症并迅速止痛,长期应用可减少发作次数。但秋水仙碱毒性较大,能引起恶心、食止痛,长期应用可减少发作次数。但秋水仙碱毒性较大,能引起恶心、食欲减退、腹胀,严重者出现肠麻痹和便秘,四肢酸痛较为多见,尚可引起欲减退、腹胀,严重者出现肠麻痹和便秘,四肢酸痛较为多见,尚可引起白细胞和血小板减少。白细胞和血小板减少。秋水仙胺秋水仙胺具有和秋水仙碱相似的生物活性,且作用具有和秋水仙碱相似的生物活性,且作用迅速、毒性较小,可以代替秋水仙碱以治疗癌症;迅速、毒性较小,可以代替秋水仙碱以治疗癌症;秋水仙碱甙秋水仙碱甙的作用也与的作用也与秋水仙碱相同,但毒性较小,只有秋水仙碱的秋水仙碱相同,但毒性较小,只有秋水仙
19、碱的1100。现在学习的是第24页,共94页 二、吡咯烷衍生物类生物碱二、吡咯烷衍生物类生物碱 结构特征:氮原子结合在环状结构内。基本结构为吡咯和四吡咯和四氢吡咯氢吡咯 吡咯 四氢吡咯目前已发现200多种,主要分布在紫草科、菊科的千里光属和豆科的野百合属等植物中。主要有千里光生物碱、野百合碱、瓜叶菊碱、毛果天芥菜碱、古豆碱等。第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类现在学习的是第25页,共94页 重要的分:简单的吡咯衍生物吡咯里西啶衍生物(又称双稠吡咯啶)吲哚里西啶衍生物。第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类(stachydrine)水苏碱 一叶楸碱一叶楸碱吡咯里西啶现在学习的是第26页,共9
20、4页1 1简单吡咯类简单吡咯类 该类生物碱结构简单,数目较少。如益母草中具有祛痰止咳作用的水苏碱,古豆碱、党参碱等,分布在古柯科植物古柯和中药党参中。(stachydrine)水苏碱第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类现在学习的是第27页,共94页从一些海藻中也可分离出简单的吡咯类生物碱,如我国暨南从一些海藻中也可分离出简单的吡咯类生物碱,如我国暨南大学徐石海等首次从海绵大学徐石海等首次从海绵(Spongiaobligue)中分离得到一种中分离得到一种海绵生物碱海绵生物碱,也属此类。,也属此类。海绵生物碱治疗疟疾比传统的药物治疗效果要好,海绵生物碱海绵生物碱治疗疟疾比传统的药物治疗效果要好,
21、海绵生物碱是一种很有开发前景的抗疟药。是一种很有开发前景的抗疟药。现在学习的是第28页,共94页红古豆碱cuscohygrine红古豆苦杏仁酸酯(无活性)(有活性)似阿托品药物的散瞳等作用现在学习的是第29页,共94页2 2 2 2吡咯里西啶类吡咯里西啶类 结构特征为两分子吡咯共用一个氮结构特征为两分子吡咯共用一个氮原子的稠环化合物,多与有机酸以双内酯形式缩合。如原子的稠环化合物,多与有机酸以双内酯形式缩合。如具有阿托品样活性的阔叶千里光碱。具有阿托品样活性的阔叶千里光碱。阔叶千里光碱第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类这类生物碱普遍存在于千里光属($enecio)植物,所以又称为千里光生物
22、碱类(senecioalkaloids),而其组成的氨基醇统称为千里光次碱,羧酸则统称为千里光次酸。似阿托品药物的散瞳等作用现在学习的是第30页,共94页 3、吡咯西啶二醇和二元酸形成的环酯 一野百合碱又称农吉利碱,分布在野百合属植物、假他兰、响铃豆、大叶猪屎豆及农吉利中,一般在种子中含量高,全草中含量较少,如在农吉利种子中含量可达0.4。农吉利碱对治疗皮肤癌有较好的疗效,但农吉利碱毒性较大,剂量过大可引起肝昏迷而造成死亡。现在学习的是第31页,共94页 吡咯化合物在新药开发上是一相当活跃的研究领域。对其进行结构修饰和优化,无论在新药开发上还是化学研究上都具有理论和实际意义。吡咯类生物碱具有一
23、些有益的生理活性,但是许多此类生物碱具有抑制细胞有丝分裂、引起致突和癌变、造成肝肾损伤等强烈的毒性,所以人们更多的是把此类生物碱看成毒品。现在学习的是第32页,共94页 三、吡啶衍生物类生物碱三、吡啶衍生物类生物碱吡啶类生物碱由吡啶或哌啶(piperidine)衍生的生物碱,基本结构为吡啶和六氢吡啶(哌啶)。种类很多,主要有:猕猴桃生物碱、龙胆生物碱、半边莲生物碱、槟榔碱、烟碱等 吡啶 哌啶 如具有驱绦虫作用的槟榔碱(arecoline)烟草中杀虫成分烟碱(nicotine)。第三节第三节 生物碱的分类生物碱的分类现在学习的是第33页,共94页烟碱槟榔碱(arecoline)现在学习的是第34
24、页,共94页(1)猕猴桃生物碱(actinidiaalkaloids)猕猴桃碱(2)槟榔生物碱 槟榔中主要的有效成分槟榔中总生物碱含量约为0.45,其中一半以上是醚溶性的生物碱,例如胆碱、槟榔碱等。镇静及催眠作用 槟榔碱为一种有效的除肠虫药,能麻痹绦虫,将虫体及虫头排出体外。现在学习的是第35页,共94页(3)烟草生物碱(nicotianaalkaloids)不同品种烟草中所含的生物碱总称为烟草生物碱,包括12种中以上单一成分,主要是烟碱(Nicotine,尼古丁),约含2一8%,纸烟约含1.5%,我国市售香烟每支含量为1-1.4mg。现在学习的是第36页,共94页烟草生物碱大多有毒性,例如烟
25、碱是一种细胞毒,能刺激中枢神经系统,引起血管收缩,导致血管硬化,血压上升,从而诱发冠心病,心肌梗塞等。此外还可引起消化功能紊乱、性功能障碍等。吸食少量烟碱有兴奋、抗焦虑的效果,但量大时会抑制中枢神经系统,使心脏麻痹致死,几克的烟碱就能引起头痛、呕吐、意识模糊等中毒症状,内服或吸入40mg即能使人致死,吸烟过多的人逐渐会引起慢性中毒。且长期吸食会产生依赖,成瘾后,若体内烟碱含量低于一定水平,就会有烦躁、头胀、头疼等不适,再吸烟后可迅速改善。现在学习的是第37页,共94页四、喹啉衍生物类生物碱四、喹啉衍生物类生物碱 结构特征为苯并吡啶(氮原子在-位)。如抗疟药奎宁(quinine)。喹啉 奎宁第三
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