1、天然产物化学天然产物化学(研究生研究生)全册配套完整课件全册配套完整课件5. Journal of Organic Chemistry （有机化学杂志）（有机化学杂志）6. Tetrahedron（四面体）（四面体） 7. Tetrahedron Letters（四面体通讯）（四面体通讯）8. Natural Product Reports（天然产物报告）（天然产物报告） (1993；校园网；校园网CSA；www.ncbi.nlm.nih.gov-Pubmed) 收载收载1982年以来公开发行的药学年以来公开发行的药学及相关学科及相关学科700种中文专业刊物中种中文专业刊物中有关中西药学理论、
2、生药学和中有关中西药学理论、生药学和中药材、药物化学、生产技术、制药材、药物化学、生产技术、制剂、生物药剂学、分析、药理、剂、生物药剂学、分析、药理、临床应用、药品评价、药品生产临床应用、药品评价、药品生产管理、经营管理和质量管理、制管理、经营管理和质量管理、制药设备和工厂设计、新药介绍等药设备和工厂设计、新药介绍等方面的文献。有近方面的文献。有近28万条数据，万条数据，每年增加每年增加2万万4千多条数据。可从千多条数据。可从分类目次、主题词、关键词、中、分类目次、主题词、关键词、中、外药名等途径检索、查询。外药名等途径检索、查询。创刊于创刊于1987年，旨在报道我国生年，旨在报道我国生物科学
3、领域的研究成果与进展，物科学领域的研究成果与进展，沟通国内生物学文献信息，包括沟通国内生物学文献信息，包括普通生物学、细胞学、遗传学、普通生物学、细胞学、遗传学、生理学、生物化学、生物物理学、生理学、生物化学、生物物理学、分子生物学、生态学、古生物学、分子生物学、生态学、古生物学、病毒学、微生物学、免疫学、植病毒学、微生物学、免疫学、植物学、动物学、昆虫学、人类学、物学、动物学、昆虫学、人类学、生物工程学、药理学以及生物学生物工程学、药理学以及生物学交叉学科与相关科学技术领域。交叉学科与相关科学技术领域。凡在国内公开出版发行的有关生凡在国内公开出版发行的有关生物学方面的期刊论文、专著、会物学方
4、面的期刊论文、专著、会议录等以及在国外发表的论著均议录等以及在国外发表的论著均在收录之列。在收录之列。 國家中醫藥管理局國家中醫藥管理局中華本草中華本草編委會編委會編纂，編纂，1999年出版。共年出版。共34卷（其中藏、卷（其中藏、蒙、維、傣民族藥蒙、維、傣民族藥4卷），收載中藥卷），收載中藥8980味，繪製插圖味，繪製插圖8534幅，全書幅，全書2800餘萬字。餘萬字。本書是全面總結二千多年來本草學成就，本書是全面總結二千多年來本草學成就，集中反映集中反映20世紀中藥學科發展水平的綜世紀中藥學科發展水平的綜合性本草著作。合性本草著作。精选本精选本(上下册上下册)收载常用中药收载常用中药535
5、种。种。 中国期刊网中国期刊网 中国科技期刊数据库中国科技期刊数据库 其它其它 一般性工作一般性工作: 先查阅先查阅“中华本草中华本草”(1993年以前文献年以前文献)，再，再检检 索索Medline、中国期刊网的等、中国期刊网的等(1993年以后文献年以后文献)； 对于重要的工作：应该系统检索对于重要的工作：应该系统检索 CA 或或 BA； 重点关注综述性文章，学会从文献中检索文献；重点关注综述性文章，学会从文献中检索文献； 如果某物种的文献缺或很少，则应检索同属或近缘物种。如果某物种的文献缺或很少，则应检索同属或近缘物种。绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum Makino
6、）乌蔹莓（Cayratia japonica Gagnep.）1976年，竹本常松等日本学者，从日本不同地区所产绞股蓝植物中，陆续分离、鉴定出近80种皂苷(甙 )生物活性： 对癌细胞（肝癌、肺癌、子宫癌、黑色细胞癌 等）的增殖有明显的抑制作用 增强小鼠耐高温，抗疲劳，耐缺氧的能力 可作免疫增强剂。增强人体体质，延缓衰 老等作用 （可与人参媲美） 有降血脂的作用Panthera leo leo Apis cerana cerana Apis cerana cerana 2008年5月12日文汇报报道: “喂,这是我的植物,你别动。”“好的，谢谢，拜拜。” 别以为这是小朋友在打电话，那可是地上和地
7、下的昆虫在利用芥菜进行交谈。 荷兰生态学会的生态学家罗西纳索勒领导的一个研究小组已经发现地上和地下的昆虫能够利用植物充当化学电话。但他们还不清楚这种利用植物当电话来交谈的现象有多普遍。 研究揭示，地上吃叶子的昆虫宁愿选择没有被土壤里吞噬者占领的植物。当土壤下的昆虫居住在植物下面时，它们就会以地下的植物根茎为美食。为了警告吃叶子的昆虫不要“入侵”它们的地盘，地下昆虫就通过植物叶子来发送化学警告信号，因此吃叶昆虫得到警报后就知道此植物已经被他人占领了。这一“绿色电话线”避免了昆虫竟项吞噬同一株植物的情况。 此外，地下昆虫还能通过此生物电话和第三方取得联系,比如求助毛虫的天敌-寄生蜂,如果毛虫不让步
8、,地下昆虫就会发出化学信号求助寄生蜂,让寄生蜂来制服毛虫.于是寄生蜂就将它们的卵产到吃这些植物的地上昆虫体内,它们就这样很好地阻止地上昆虫强占地下食根昆虫占领的植物.天然物化学Natural Products Chemistry(Chemistry of Natural Compounds)绪 论一、天然物化学的基本概念这里介绍的天然物化学，主要是讲天然产物化学所谓天然产物，是指那些为某一种生物所独有，或为少数亲缘关系相近的生物所共有的、天然来源的有机化合物举例说明：如吗啡(morphine)罂粟Papaver somniferum从未成熟的蒴果中割取的白色乳汁，经干燥后变成黑棕色胶状体，也即
9、：opium(阿片、鸦片)青霉素(penicillin)主要在青霉属(Penicillium)中的几个种产生如产黄青霉(P. chrysogenum)点青霉(P. notatum)从目前已知的天然产生的有机化合物来看，大多数来源于植物,因此,这门课采用的举例，比较多的是植物产生的天然产物二、天然物化学研究的内容天然产物化学主要利用现代分析仪器、化学理论、生物化学以及遗传学等生物技术和方法，阐明天然产物的化学结构、性质、生物活性等阐明天然产物的化学结构、性质，就必须进行天然产物的提取、分离和结构鉴定阐明天然产物的生物活性，主要是指这些天然产物在医药、农药、保健品、化装品、食品、香料等方面的用途探
10、明这些成分的生物合成途径等探索各类成分与外界环境之间内在规律研究各类成分在生物体内的生理作用、积累动态利用生物技术大量生产生物活性成分有机化学主要研究碳氢化合物及其衍生物的结构、性质、合成方法、应用以及之间的相互转变和内在的联系等生物化学主要研究生物体中基本物质的结构、性质及其生命活动过程中的变化规律等三门学科之间的关系 有机化学是基础，研究范围也最广，它可以包括生物化学、天然产物化学的研究内容。生物化学主要初级代谢、产物及其在生命活动中的变化规律因此，三者之间既有不同，有相互关联三、天然物化学的发展简况吗啡(morphine)oHOHON CH3H吗啡可以称得上是人类发现的第一个生物碱。 有
11、关吗啡的历史是人类科学史上最迷人的故事之一。早期人们试图解开鸦片之谜的努力成了有机化学发展的一个重要动力。有人认为，它也推动了整个天然产物化学、药物化学的发展。 几千年前人类就发现罂粟果有镇痛和迷幻的药效。苏美尔人早在公元前4千年就把鸦片用作麻醉药。到公元前3400年，在两河流域的古巴比伦，人们已经大面积地种植这种作物了，而且给它以快乐植物（joyplant）的美名。 公元前两世纪的古希腊名医盖仑（Galen）， 就记录了鸦片可以治疗的疾病：头痛、目眩、耳聋、癫痫、中风、弱视、支气管炎、气喘、咳嗽、咯血、腹痛、黄疸、脾硬化、肾结石、泌尿疾病、发烧、浮肿、麻 风病、月经不调、忧郁症、抗毒以及毒虫
12、叮咬等等疾病。在圣经与荷马的奥德赛里，鸦片被描述成为忘忧药，上帝也使用它。 有关鸦片的使用和上瘾在罗马时代就已经很普遍了。十六世纪的瑞士医生和炼金师帕拉塞尔苏斯（1493-1541）发明了鸦片酊，一种鸦片的酒精试剂，促使鸦片在欧洲广泛使用 1806年德国药剂师泽尔蒂纳（Friedrich W. Sertrner, 1783-1841）第一次分离出了纯吗啡。他用分离得到的吗啡在狗和自己身上进行实验，结果狗吃下去后很快昏昏睡 去；而他本人吞下这些粉末后也久睡不醒。于是他用希腊神话中的梦神吗啡斯（Morpheus）的名字来命名这种新化合物为“ 吗啡”。 吗啡的人工合成，于1952年被美国罗切斯特大学
13、的化学教授盖茨（Marshall D. Gates）首先实现（J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 1109）。之后还有几条合成路线被报道，但是这些化学合成从经济性上都没法和从天然罂粟中提取的方法相比。 1831、1847年两次才确定了它的分子式1950年确定了它的结构式马钱子碱(brusine)OONONOCH3CH3美登碱(maytansine)NOONOCIOHCH3OHCH3OCH3CH3OHOCH3CH3COCHNCH3CH3CCH3O上面的一些举例，从一个侧面反映了天然物化学研究的简况同时我们也可以看到，对天然物化学的研究，随着科技的迅速发展，在研究的深度和广度上
14、，由从易于得到的或含量多的物质的研究，发展到对难于得到的或含量极微的物质的研究；由对小分子的或结构简单的物质的研究，发展到对大分子或结构复杂的物质的研究四、现代研究的一些热点1.当代研究天然产物的兴趣,已从对 天然产物的结构鉴定方面,更多地 转向于生物学方面举一简单例子:山柳科(Clethraceae)山柳属里有两个种单穗桤叶树(C. monostachya Rehd et Wils)与云南桤叶树 (C. delavayi Franch) 单穗 云南2. 天然产物的生物合成途径的研究(1)加入前体(2)扩大活性成分的来源(3)探讨生物的亲源关系(4)利用基因工程大量生产有效成分3、利用组织培养
15、技术大量 生产天然产物人参的组织培养紫草的组织培养4、化学生态学方面的研究一般认为：生物产生的次生代谢产物无什么生理方面的作用，也就是说对生物自身不是必需的现在研究表明：在生态方面具有一些功能社会性昆虫（如蜜蜂、蚂蚁等），其社会性行为的控制协同进化的问题植物与植物、植物与微生物、植物与动物、动物与动物等的内在联系（生态）毛虫正准备吞食乳草属植物叶子。（图片来源：Anurag Agrawal） 美国科学家近日研究发现，乳草属植物具有一个新的进化趋势从抵抗捕食者转向投入更多的资源修复自身，修复的速度要快过被吞食的速度。相关论文发表在美国国家科学院院刊（PNAS）。乳草属植物进化出了精致的抵抗策略以
16、击退吞食它们叶子的毛虫，包括叶子上长有绒毛、组织中产生毒素cardenolides、管道中释放牛奶状白色有毒乳汁等。 而毛虫也随之进化出新的进攻方法它们刮刨叶子，呈环状切断叶子的纹理，从中间吞食，使有毒乳汁不会流出。另外，它们也已经对cardenolides产生免疫功能。5、 在医药、农药等工业生产中的 应用基础研究 （1）在医药方面的应用在世界范围内，出现“回归自然”的思潮 成功的例子（Taxol）植物中产生疫苗矮紫杉（Taxus sp.）紫杉醇的结构东北红豆杉（Taxus cuspidata Sieb. et Zucc.）东北红豆杉（Taxus cuspidata Sieb. et Zuc
17、c.）分布于黑龙江东南部、吉林东部和辽宁东部种子可榨油；树皮含鞣质；枝叶入药：通经止痛红豆杉（Taxus chinensis Rehd.）红豆杉（Taxus chinensis Rehd.）红豆杉（Taxus chinensis Rehd.）分布于甘肃南部、陕西南部、湖北西部和四川种子可榨油；入药：驱蛔虫、消积食罗汉松（Podocarpus macrophyllus D. Don）罗汉松（Podocarpus macrophyllus D. Don）分布于长江流域以南各省区【功效分类】补虚药,补血药【功效主治】补气健脾、益肺润燥、补气养血。 治血虚面色萎黄，心胃痛，咳嗽，跌打损伤。 根皮：活血
18、止痛，杀虫。用于跌打损伤。 【参考出处】本草纲目拾遗,植物名实图考世界卫生组织正式确定了2万种药用植物 约200种做过较详细的研究 利血平的例子萝芙木（Rauvolfia verticillata Baill.）印度萝芙木(蛇根木)（Rauvolfia serpentina Benth. et Kurz）利血平（reserpine）1958年，全国第一个发现云南萝芙木并从中提取制备的抗高血压药物降压灵，填补了国内空白和广大高血压患者需求，为国家节省了大量资金 云南萝芙木（Rauvolfia yunnanensis Tsiang） 1928年, 弗莱明从青霉菌中发现了抗生物质 青霉素（盘尼西林）
19、 新的疾病的出现，需要新的药品 传统性的传染病有所抬头 耐药性问题科学家表示，“超级病菌”实际上是一种抗药基因，学名为“新德里金属蛋白酶-1”（简称NDM-1）。具有强大的抗药性，能够分解绝大多数抗生素，还可能潜入其它种类的病菌并互相传递蔓延 。超级细菌出现全球蔓延趋势 “无视”一切抗生素 海洋中天然产物的资源科学家说，病菌的抗药能力一直在增强，而人类在发现更强抗生素方面的研究却一直没有取得突破性进展，“超级病菌”大范围传播只是时间问题。对于愈演愈烈的“超级病菌”危机，医学界目前还没有研究出根本性的治疗方法 我国在药品方面面临的问题 A. 我国西药97.4%（1992）是仿制的 B. 入世后的
20、问题 我国的强项：中医药 老龄化问题“超级病菌”是去年被英国卡迪夫大学的学者蒂莫西最先发现、确认的，他在一名曾在印度住院治疗的瑞典病人身上的大肠杆菌和肺炎杆菌中找到了这种基因。（2）在农药方面的应用 DDT它是瑞典科学家米勒（Miller）于第二次世界大战期间发明的由于他的这项发明创造，于1948年获得科学最高奖-诺贝尔奖CClClHC ClClCl二氯二苯基三氯乙烷 环境污染和生态破坏 生态农药(利用植物等生物的化学库)（3）在其它工业中的应用 日用化工(化装品、牙膏等) 食品工业(香精、香料、添加剂等） 其它工业（橡胶、石油等）三嗪类含氮杂环有机化合物 (三聚氰胺)第一章第一章 天然物化学
21、成分天然物化学成分第一节第一节 概述概述一、这里所说的天然产物主要指一、这里所说的天然产物主要指 生物体产生的次生代谢产物生物体产生的次生代谢产物初生代谢（产物）、次生代谢（产物）初生代谢（产物）、次生代谢（产物）所谓初生代谢（所谓初生代谢（primary metabolism）（一次代谢）是指：（一次代谢）是指： 生物体通过一系列化学生物体通过一系列化学反应（合成和分解）生成生反应（合成和分解）生成生物体生存和繁殖所必需的化物体生存和繁殖所必需的化合物，如糖类、氨基酸、脂合物，如糖类、氨基酸、脂肪酸、核酸及其聚合衍生物肪酸、核酸及其聚合衍生物（多糖类、蛋白质、酯类、（多糖类、蛋白质、酯类、R
22、NA、DNA）等的代谢过程。）等的代谢过程。 上述过程产生的化合物上述过程产生的化合物则 称 之 为 初 生 代 谢 产 物则 称 之 为 初 生 代 谢 产 物（ primary metabolites ）初生代谢过程对于各种生物初生代谢过程对于各种生物来说，基本上是相同的，其来说，基本上是相同的，其代谢产物广泛分布于生物体代谢产物广泛分布于生物体内内所谓次生代谢（所谓次生代谢（secondary metabolism）（二次代谢）是指：（二次代谢）是指： 从某些初生代谢产物作从某些初生代谢产物作为起始原料，通过一系列特为起始原料，通过一系列特殊生物化学反应生成表面上殊生物化学反应生成表面上
23、看来似乎对生物本身无明显看来似乎对生物本身无明显用途的化合物，如生物碱、用途的化合物，如生物碱、萜类等的代谢过程。萜类等的代谢过程。 上述过程产生的化合物上述过程产生的化合物则 称 之 为 次 生 代 谢 产 物则 称 之 为 次 生 代 谢 产 物（ secondary metabolites ）与初生代谢过程相比，各种与初生代谢过程相比，各种生物中的生物中的次生代谢途径不尽次生代谢途径不尽相同，分布也具有局限性相同，分布也具有局限性初生代谢和次生代谢之初生代谢和次生代谢之间的关系间的关系1. 在生物体产生的天然次生代谢产物中，在生物体产生的天然次生代谢产物中，有的具有非常明显的生物活性并且
24、能有有的具有非常明显的生物活性并且能有医疗等方面的作用，一般把这部分成分医疗等方面的作用，一般把这部分成分称之为称之为有效成分有效成分举例说明举例说明: Coptis chinensis Franch. 清热燥湿、泻水解清热燥湿、泻水解毒毒二、二、 有效成分、无效成分和有毒成分有效成分、无效成分和有毒成分 Polygonum multiflorum Thunb. 制首乌：补肝肾、益精血、乌须发、壮筋骨制首乌：补肝肾、益精血、乌须发、壮筋骨 Bufo gargarizans gargarizans Cantor 解毒、消肿、强心解毒、消肿、强心 Claviceps purpurea 寄生在禾本科
25、杂草和禾谷类寄生在禾本科杂草和禾谷类植物上，引起麦角病。病株在形植物上，引起麦角病。病株在形成种子的部分产生黑色、弯曲的成种子的部分产生黑色、弯曲的菌核菌核，即麦角。麦角为贵重的药，即麦角。麦角为贵重的药材，含材，含12种生物碱，总称麦角碱，种生物碱，总称麦角碱，为妇科常见药物。用于治疗产后为妇科常见药物。用于治疗产后出血和促进产后子宫复原等出血和促进产后子宫复原等 2. 另外的一些成分，通常没有什么生物活另外的一些成分，通常没有什么生物活 性，也不起医疗等方面的作用，一般称性，也不起医疗等方面的作用，一般称 为为无效成分无效成分Ganoderma lucidum (Leyss. ex Frr
26、.) Karst.3. 还有一些成分，具有毒害作用，还有一些成分，具有毒害作用， 一般称之为一般称之为有毒成分有毒成分Ricinus communis L.NOCOCH3CH3 Nricinine 不过，有效、无效、有毒等成分不过，有效、无效、有毒等成分，并不，并不是绝对的。因为，随着现代科学技术的不断是绝对的。因为，随着现代科学技术的不断发展以及对天然产物研究的深入，原来认为发展以及对天然产物研究的深入，原来认为无效或有毒的成分，经过深入研究，又发现无效或有毒的成分，经过深入研究，又发现它们具有生物活性，也就是说，它们又可以它们具有生物活性，也就是说，它们又可以称为有效成分称为有效成分oHO
27、HON CH3H1. 有效组分有效组分利用有效组分，我们可以通过四个利用有效组分，我们可以通过四个途径开发创新药物：途径开发创新药物：一、根据经典方剂配方，明确组分，一、根据经典方剂配方，明确组分，使其配伍量化，确使其配伍量化，确 定标准，完善质量体系，研究定标准，完善质量体系，研究新药。新药。二、利用中药组分，重新筛选配方，二、利用中药组分，重新筛选配方，优化工艺，研究新优化工艺，研究新 药。药。三、以单体化合物研究新药。三、以单体化合物研究新药。四、从单体化合物中筛选配伍复方四、从单体化合物中筛选配伍复方化合物，研究新药。化合物，研究新药。 通过这四条途径，形成现代通过这四条途径，形成现代
28、中药、化学中药、生物中药、化学中药、生物 中药中药三、有效组分、有效部位和组分中药三、有效组分、有效部位和组分中药2. 有效部位有效部位 所谓中药有效部位，所谓中药有效部位，是指当一味中药或复方中是指当一味中药或复方中药提取物中的一类或几类药提取物中的一类或几类化学成分的含量达到总提化学成分的含量达到总提取物的取物的50以上，而且一以上，而且一类或几类已知化学成分被类或几类已知化学成分被认为是有效成分，该一类认为是有效成分，该一类或几类成分的混合体即被或几类成分的混合体即被认为是有效部位。认为是有效部位。 以此种提取物制成的以此种提取物制成的中药新药即为有效部位新中药新药即为有效部位新药。药。
29、 但开发的中药有效部位新药，但开发的中药有效部位新药，对有效成分的确证方法一般是以文对有效成分的确证方法一般是以文献报道为主，没有将中药新药中的献报道为主，没有将中药新药中的一类或几类化学成分的混合体单独一类或几类化学成分的混合体单独提取出来进行药效试验，证明该一提取出来进行药效试验，证明该一类或几类化学成分混合体是有效的。类或几类化学成分混合体是有效的。也没有将几类化学成分的混合体继也没有将几类化学成分的混合体继续分离，分别证明其各自的有效性，续分离，分别证明其各自的有效性，以及各类化学成分混合后作用强度以及各类化学成分混合后作用强度的变化情况等。的变化情况等。 因此，中药有效部位的概念实因
30、此，中药有效部位的概念实际上是一较为笼统的概念。中药有际上是一较为笼统的概念。中药有效部位只是用化学方法进行含量测效部位只是用化学方法进行含量测定得到的一个结果，或者说中药有定得到的一个结果，或者说中药有效部位不一定是真正的有效成分组效部位不一定是真正的有效成分组成的有效部位，或真正产生药效的成的有效部位，或真正产生药效的有效部位。有效部位。 3. 组分中药组分中药 所谓组分中药就是以中所谓组分中药就是以中医药理论为基础，遵循中医药理论为基础，遵循中药方剂的配伍理论与原则，药方剂的配伍理论与原则，由有效组分或有效部位配由有效组分或有效部位配伍而成的现代中药。伍而成的现代中药。 组分中药的特点与
31、优势组分中药的特点与优势在于，它以临床应用安全有在于，它以临床应用安全有效的传统中药为基础，适应效的传统中药为基础，适应现代制造业的工艺技术和质现代制造业的工艺技术和质量标准，适用以专利为主的量标准，适用以专利为主的知识产权保护，有望以药品知识产权保护，有望以药品身份进入国际主流医药市场。身份进入国际主流医药市场。 组分中药的药效物质组分中药的药效物质基本明确，作用机理相对基本明确，作用机理相对清楚，临床适应病症比较清楚，临床适应病症比较确切，而且有较强针对性，确切，而且有较强针对性，安全有效，质量可控，适安全有效，质量可控，适于产业化推广。于产业化推广。 第二节、生物体所产生的次生代谢产物第
32、二节、生物体所产生的次生代谢产物一、一、 目前已知的次生代谢产物类型目前已知的次生代谢产物类型(1)糖类及其衍生物糖类及其衍生物(2) 氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质(3) 脂类脂类(4) 生物碱生物碱(5) 黄酮类黄酮类(6) 醌类醌类(7) 香豆素类香豆素类(8) 木脂素类木脂素类(9) 酚类和鞣质类酚类和鞣质类(10) 挥发油类挥发油类(11) 三萜类三萜类(12) 甾体化合物类甾体化合物类(13) 树胶和树脂类树胶和树脂类(14) 苷苷(甙甙)类类(15) 炔类炔类(16) 有机酸类有机酸类(17) 天然色素类天然色素类(18) 甜味质类甜味质类(19) 植物毒素类植物毒素类(20) 动
33、物毒素类动物毒素类(21) 矿质元素类矿质元素类(22) 激素类激素类 二、二、 生物体产生的这些代谢产物的作用生物体产生的这些代谢产物的作用1. 生物体产生的次生代谢产物的生理功能生物体产生的次生代谢产物的生理功能morphinepenicillin2. 生态方面的作用生态方面的作用（1）威慑作用）威慑作用（2）吸引作用）吸引作用（3）跟踪作用）跟踪作用(4) 防卫作用防卫作用(5) 克生作用克生作用3. 其他方面作用其他方面作用(应用应用)（1）天然药物）天然药物（2）天然保健药品和）天然保健药品和保健食品保健食品（3）天然香料和香精）天然香料和香精（4）天然色素）天然色素（5）天然甜味剂
34、）天然甜味剂（6）日用化学工业原）日用化学工业原料品及添加剂料品及添加剂（7）信息素及诱导剂）信息素及诱导剂第二章第二章 生物碱生物碱( (alkaloidsalkaloids) )生物碱生物碱是指生物体内产生的一类是指生物体内产生的一类 含氮含氮有机化合物的总称有机化合物的总称概念概念因为这类含氮化合物有因为这类含氮化合物有类似碱类似碱的性质，所以称为的性质，所以称为生物碱生物碱二、特点二、特点1. 有比较复杂的环状结构有比较复杂的环状结构oHOHON CH3H氮原子大多结合在环上氮原子大多结合在环上oHOHON CH3H3. 大多数有特殊而显著的生物活性大多数有特殊而显著的生物活性NNOC
35、H3HCHOOCH3COOOCH3OOOCH3CH3CH3治疗高血压的利血平治疗高血压的利血平(reserpine)4. 也有一部分的天然产物，其也有一部分的天然产物，其 氮原子不结合在环上氮原子不结合在环上CHOHHCNHCH3CH3三、生物碱的分布三、生物碱的分布从目前得到的生物碱在生物从目前得到的生物碱在生物界中分布的情况来看：界中分布的情况来看：1. 绝大多数分布在植物中绝大多数分布在植物中（1）据统计，在植物中，至少有）据统计，在植物中，至少有 一百个科一百个科 (family) 的植物中的植物中 均含有，而又以双子叶植物均含有，而又以双子叶植物 中最多中最多（2）低等生物如藻类，到
36、现在为此还）低等生物如藻类，到现在为此还 未检出生物碱未检出生物碱2. 动物中也产生一些生物碱，但动物中也产生一些生物碱，但 总的来说数量不多总的来说数量不多如：中华大蟾蜍中产生的生物碱如：中华大蟾蜍中产生的生物碱 蝾螈皮中产生的致死的神经毒蝾螈碱蝾螈皮中产生的致死的神经毒蝾螈碱 哥伦比亚蛙中产生的虾蟆毒素等等哥伦比亚蛙中产生的虾蟆毒素等等3. 有些菌类如真菌也能产生生物碱有些菌类如真菌也能产生生物碱如：麦角菌如：麦角菌(Claviceps purpurea) 产生的麦角碱产生的麦角碱1. 一般说，生物体产生的生物碱一般说，生物体产生的生物碱 的量都较低，大多少于的量都较低，大多少于1%2.
37、少数的含量较高少数的含量较高如：红金鸡纳树的树皮中的生物碱如：红金鸡纳树的树皮中的生物碱 含量达含量达1015%3. 也有含量极微的也有含量极微的如：前面介绍过的美登碱如：前面介绍过的美登碱 含量仅含量仅0.000002%4. 与环境之间的关系与环境之间的关系(1) 不同环境条件下不同环境条件下同一种植物，生长在不同的环境条同一种植物，生长在不同的环境条件下，由于自然条件的不同，其生件下，由于自然条件的不同，其生物碱的含量存在着较大的差别物碱的含量存在着较大的差别(2) 同一环境条件下同一环境条件下同一种植物，即使生长在相同的环境同一种植物，即使生长在相同的环境条件下，由于生长季节的不同，其生
38、条件下，由于生长季节的不同，其生物碱的含量也存在着较大的差别物碱的含量也存在着较大的差别 阐述生物碱的含量与环境之间的阐述生物碱的含量与环境之间的关系，主要是关系，主要是提醒提醒大家，在今后大家，在今后开发资源的过程中，必须注意这开发资源的过程中，必须注意这些问题，以取得最大的效益些问题，以取得最大的效益第二节 生物碱的类型目前已经分纯并已知结构的目前已经分纯并已知结构的生物碱，约生物碱，约10,000种左右种左右由于生物碱的种类繁多，化学结构由于生物碱的种类繁多，化学结构又相对复杂，因此，不同的学者有又相对复杂，因此，不同的学者有不同的分类方法不同的分类方法1. 有按来源分类的有按来源分类的
39、如：来源于长春花的，就称为长春花生物碱如：来源于长春花的，就称为长春花生物碱 来源于麻黄的，就称为麻黄生物碱来源于麻黄的，就称为麻黄生物碱易了解生物碱来源于什么生物体易了解生物碱来源于什么生物体缺点就是对这种生物碱的化学结构不太清楚缺点就是对这种生物碱的化学结构不太清楚2. 有按生源途径分类的有按生源途径分类的一般将生物碱分成一般将生物碱分成10大类，每大类中又分几组大类，每大类中又分几组这种分类反映出生物碱的生物合成途径以及它这种分类反映出生物碱的生物合成途径以及它们之间的相互关系，对人工合成生物碱及探讨们之间的相互关系，对人工合成生物碱及探讨生物碱与生物的系统发育、进行基因工程研究生物碱与
40、生物的系统发育、进行基因工程研究等有一定的理论意义等有一定的理论意义缺点就是对这种生物碱既不知道它来源于缺点就是对这种生物碱既不知道它来源于哪种生物又不知道它的化学结构哪种生物又不知道它的化学结构3. 有按化学结构分类的有按化学结构分类的一般也将生物碱分成一般也将生物碱分成15大类，每大类中又大类，每大类中又分几组分几组这种分类易了解生物碱的化学结构，但对这种分类易了解生物碱的化学结构，但对其来源于什么天然物即生物体发生困难其来源于什么天然物即生物体发生困难1. 有机胺类有机胺类(amines)举例一举例一 在南美的一些地方，当地居民有在南美的一些地方，当地居民有一种宗教仪式，他们把一种植物一
41、种宗教仪式，他们把一种植物切成碎片，让居民咀嚼，则居民切成碎片，让居民咀嚼，则居民可见神仙或神仙托梦可见神仙或神仙托梦这种植物是什么呢？这种植物是什么呢？经植物分类学家鉴定，它是一种经植物分类学家鉴定，它是一种南美产的仙人掌及同属植物南美产的仙人掌及同属植物其拉丁学名为：其拉丁学名为： Lophophora williamsii (Anhalonius williamsii)当地的土名称之为：当地的土名称之为： mescal后来，有一位名叫后来，有一位名叫 Heffeter 的药的药理学者，为了验证这个植物的作理学者，为了验证这个植物的作用，用南美仙人掌植物用，用南美仙人掌植物,切下切下5片片
42、（约（约16克）煎煮后服下克）煎煮后服下根据根据Heffeter自己亲身体验，他写自己亲身体验，他写道：初感恶心头痛，道：初感恶心头痛，3小时后，觉小时后，觉得书本上五颜六色，若是闭眼则感得书本上五颜六色，若是闭眼则感五彩条纹在眼前缭绕通过，大约持五彩条纹在眼前缭绕通过，大约持续续5小时，之后完全丧失时间意识小时，之后完全丧失时间意识那么我们要问，南美仙人掌植物那么我们要问，南美仙人掌植物中到底含有什么东西？是什么物中到底含有什么东西？是什么物质在起作用呢？质在起作用呢？经研究，发现这些植物中含有一经研究，发现这些植物中含有一种称为种称为 mezcaline 的生物碱的生物碱这种生物碱的结构现
43、已清楚即：这种生物碱的结构现已清楚即：OOOCCH3CH3CH3H2C NH2H2举例二举例二裸子植物中，有一种称为麻黄的裸子植物中，有一种称为麻黄的植物，它是我国特产而闻名世界植物，它是我国特产而闻名世界的一种中药，早在四千年以前就的一种中药，早在四千年以前就用作发汗药和平咳止喘良药，到用作发汗药和平咳止喘良药，到今天还是常用的中药之一今天还是常用的中药之一麻黄的种类很多，作药用的主要是：麻黄的种类很多，作药用的主要是： 草麻黄草麻黄( Ephedra sinica Stapf.) 木贼麻黄木贼麻黄( E. equisetina Bge.)麻黄植物中到底是什么物质在麻黄植物中到底是什么物质在
44、起作用呢？起作用呢？经过提取、分离，知这种植物经过提取、分离，知这种植物中含有许多生物碱中含有许多生物碱其中，有一种即：麻黄生物碱其中，有一种即：麻黄生物碱(ephedrine)具较强的生物活性具较强的生物活性结构如下：结构如下：CHOHHCNHCH3CH3另有一种植物：另有一种植物：益母草益母草(Leonurus heterophyllus Sweet)举例三举例三从字面上看，大家一定知其含义从字面上看，大家一定知其含义中医认为：益母草能活血调经、中医认为：益母草能活血调经、 利尿消肿，主治妇科利尿消肿，主治妇科 疾病及产后子宫收复疾病及产后子宫收复从这种植物也提取、分离到一些从这种植物也提
45、取、分离到一些生物碱，其中，生物碱，其中，leonurine 是它的是它的有效成分有效成分结构如下：结构如下：OHOOCCH3CH3ONC(CH2)4OHNH2HN举例四举例四有人在研究受病原真菌感染的马有人在研究受病原真菌感染的马铃薯块茎后发现，该植物能产生铃薯块茎后发现，该植物能产生一些植物保卫素一些植物保卫素(phytoalexin)从化学结构看，是一类肉桂酰邻从化学结构看，是一类肉桂酰邻氨基苯甲酸的衍生物氨基苯甲酸的衍生物结构如下：结构如下：NHOHOHHCHO OOHavenanthramide A2. 喹啉类喹啉类(quinoline)(1) 母核结构母核结构N12345678金鸡
46、纳树金鸡纳树(Cinchona ledgeriana Moens)这种植物已提及过几次，这种植物已提及过几次，隶属于隶属于Rubiaceae(茜草科茜草科)最初南美人发现用金鸡纳树的最初南美人发现用金鸡纳树的树皮煎煮液可以治疗疟疾，这树皮煎煮液可以治疗疟疾，这以后受到各国重视以后受到各国重视从这种植物先后提取、分离到从这种植物先后提取、分离到约约30种生物碱，从结构上看，种生物碱，从结构上看，大多为奎宁类生物碱大多为奎宁类生物碱那么，奎宁生物碱那么，奎宁生物碱(quinine)是怎是怎样的？样的？NOHHOH3CNH除了用于疟疾的治疗外，还发现除了用于疟疾的治疗外，还发现奎宁盐能用作解热药、阵
47、痛促进奎宁盐能用作解热药、阵痛促进药、避孕药等，而它的立体异构药、避孕药等，而它的立体异构体体-奎宁丁奎宁丁(quinidine)在治疗持在治疗持续性心律失常病症非常有效续性心律失常病症非常有效3. 异喹啉类异喹啉类 (isoquinoline)（1）母核结构）母核结构N12345678由这个母核结构衍生的生物由这个母核结构衍生的生物碱种类非常之多碱种类非常之多由于衍生的种类很多，所以结构由于衍生的种类很多，所以结构类型也非常之多，这里，举例说类型也非常之多，这里，举例说明它的主要类型明它的主要类型（2）举例一）举例一清热燥湿、泻水解毒清热燥湿、泻水解毒其抗菌消炎的物质基础到底其抗菌消炎的物质
48、基础到底是什么呢？是什么呢？经研究，黄连及同属植物含经研究，黄连及同属植物含有许多生物碱有许多生物碱NOOOOCH3CH3+NOOOOCH3CH3+R2R1R1=H R2=CH3 jatrorrizine(药根碱)R1=CH3 R2=CH3 palmatineR1=CH3 R2=H columbamine其中的掌叶药根碱其中的掌叶药根碱(palmatine)加加氢后，成为消旋四氢掌叶药根碱氢后，成为消旋四氢掌叶药根碱(dltetrahydropalmatine)NOCH3OCH3CH3OCH3O消旋四氢掌叶药根碱因从消旋四氢掌叶药根碱因从Papaveraceae Corydalis turts
49、chaninovii Bess. f. Yanhusuo Y. H. Chow et C. C. Hsu （延胡索）及同属其它植物（延胡索）及同属其它植物中提取、分离到，所以，又称延中提取、分离到，所以，又称延胡索乙素胡索乙素(corydaline B)这种天然化合物具有显著的镇这种天然化合物具有显著的镇痛作用，经制成商品后，称之痛作用，经制成商品后，称之为颅通定，在临床上，现可代为颅通定，在临床上，现可代替替morphine，用于治疗内脏疾，用于治疗内脏疾病的锐痛病的锐痛（3）举例二）举例二从阿片中，已经分出数十种生物碱，从阿片中，已经分出数十种生物碱，其中多为异喹啉类其中多为异喹啉类(is
50、oquinoline)如：如：oHOHON CH3HoOHON CH3HH3C可待因可待因(codeine)又称甲基吗啡又称甲基吗啡与吗啡的作用相似，但效果与吗啡的作用相似，但效果较弱，久用也会上瘾较弱，久用也会上瘾oOON CH3HH3CH3C蒂巴因蒂巴因(thebaine)也称二甲基吗也称二甲基吗啡啡它的作用麻醉效果小，而痉挛作它的作用麻醉效果小，而痉挛作用强，这种作用与阿片中其它生用强，这种作用与阿片中其它生物碱的作用正好相反物碱的作用正好相反在在1874年，伦敦圣玛丽医院的英年，伦敦圣玛丽医院的英国化学家怀特（国化学家怀特（C.R Wright）从）从吗啡中加入醋酸而得到一种白色吗啡中
