1、Chap9. Chap9. 生物堿（生物堿（alkaloids)alkaloids)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、生物堿的定義一、生物堿的定義 1 1、通常定義：天然的含氮有機(jī)物（低分子胺、通常定義：天然的含氮有機(jī)物（低分子胺類(lèi)、氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸等除外類(lèi)、氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、核酸等除外) )。 2 2、準(zhǔn)確定義：生物堿是含、準(zhǔn)確定義：生物堿是含負(fù)氧化態(tài)氮原子負(fù)氧化態(tài)氮原子、且存在于生物有機(jī)體中且存在于生物有機(jī)體中環(huán)狀環(huán)狀化合物?；衔铩６?、生物堿在植物界的分布二、生物堿在植物界的分布 1 1、發(fā)育較低級(jí)的植物類(lèi)群中生物堿分布很少、發(fā)育較低級(jí)的植物類(lèi)群中生物堿分布很少; ; 2 2、

2、發(fā)育較高級(jí)的植物類(lèi)群中生物堿分布很廣；、發(fā)育較高級(jí)的植物類(lèi)群中生物堿分布很廣； 裸子植物：如麻黃科麻黃屬、松柏科松屬等裸子植物：如麻黃科麻黃屬、松柏科松屬等； 被子植物被子植物( (單子葉單子葉) )：如百合科、石蒜科等；：如百合科、石蒜科等； 被子植物被子植物( (雙子葉雙子葉) )：如毛茛科、罌粟科與：如毛茛科、罌粟科與 木蘭科、小檗科等；木蘭科、小檗科等；3 3、生物堿類(lèi)型越特殊，其分布的植物類(lèi)群越窄、生物堿類(lèi)型越特殊，其分布的植物類(lèi)群越窄三、生物堿的存在形式三、生物堿的存在形式1 1、主要存在形式：、主要存在形式： 游離堿；游離堿； 鹽類(lèi)鹽類(lèi)； 酰胺類(lèi)；酰胺類(lèi)； N-N-氧化物；氧化物

3、； 氮雜縮醛類(lèi)；烯胺、亞胺等。氮雜縮醛類(lèi)；烯胺、亞胺等。2 2、形成鹽類(lèi)的酸：、形成鹽類(lèi)的酸： 草酸、檸檬酸、鹽酸、硫酸與硝酸等。草酸、檸檬酸、鹽酸、硫酸與硝酸等。3 3、亞胺類(lèi)生物堿含、亞胺類(lèi)生物堿含 -C=N- -C=N- 雙鍵結(jié)構(gòu)；雙鍵結(jié)構(gòu)； 烯胺類(lèi)生物堿含烯胺類(lèi)生物堿含 -C=C-N- -C=C-N- 結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；第二節(jié)第二節(jié) 生物堿生物合成的基本原理生物堿生物合成的基本原理 基本原理：環(huán)合反應(yīng)與單鍵的斷裂；基本原理：環(huán)合反應(yīng)與單鍵的斷裂； 前體化合物：前體化合物：MVAMVA、氨基酸與醋酸；、氨基酸與醋酸； 氨基酸包括：鳥(niǎo)氨酸、脯氨酸、賴(lài)氨酸、氨基酸包括：鳥(niǎo)氨酸、脯氨酸、賴(lài)氨酸、 苯

4、丙氨酸、色氨酸與鄰氨基苯甲酸等。苯丙氨酸、色氨酸與鄰氨基苯甲酸等。 鳥(niǎo)氨酸分子結(jié)構(gòu)：鳥(niǎo)氨酸分子結(jié)構(gòu)：H2N-C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COOHONH2一、環(huán)合反應(yīng)環(huán)合反應(yīng)( (一一). ).一級(jí)環(huán)合：指最先形成一級(jí)環(huán)合：指最先形成N-N-雜環(huán)的反應(yīng)。雜環(huán)的反應(yīng)。1 1、形成內(nèi)酰胺：限于肽類(lèi)生物堿、形成內(nèi)酰胺：限于肽類(lèi)生物堿 R-CH-COOHNH2R-CH-COXNH2OONNRRATP兩分子間兩分子間發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)2 2、形成、形成schiffschiffs bases base：比較廣泛：比較廣泛R-NHH:C-ROHR-NHHC-ROH+R-NHC-ROHHR-N=C-R

5、HSchiffSchiffs bases base- H- H2 2OO加成加成3 3、Mannich Mannich 氨甲基化反應(yīng)氨甲基化反應(yīng)定義：含有定義：含有-H-H的酮與甲醛及胺（伯胺、仲的酮與甲醛及胺（伯胺、仲胺或胺或NHNH3 3）反應(yīng)，可在酮的）反應(yīng)，可在酮的-位引入氨甲基。位引入氨甲基。生物體的生物體的MannichMannich縮合反應(yīng)：縮合反應(yīng)： 醛醛+ +胺胺+ +負(fù)碳離子負(fù)碳離子 經(jīng)縮合反應(yīng)得到經(jīng)縮合反應(yīng)得到MannichMannich堿。堿。 負(fù)碳離子負(fù)碳離子：含活潑氫的化合物。：含活潑氫的化合物。 MannichMannich堿：即含堿：即含N N原子的雜環(huán)體系。原

6、子的雜環(huán)體系。 ( (二二). ).次級(jí)環(huán)合：次級(jí)環(huán)合：N-N-雜環(huán)生物堿的再環(huán)合。雜環(huán)生物堿的再環(huán)合。 1 1、酚氧化偶聯(lián)反應(yīng)、酚氧化偶聯(lián)反應(yīng) 酚自由基形成酚自由基形成 O.OHFe3+O.HO.HO.H 自由基之間偶聯(lián)（即配對(duì)反應(yīng)）形成自由基之間偶聯(lián)（即配對(duì)反應(yīng)）形成 C-CC-C鍵、鍵、C-OC-O鍵和鍵和C-NC-N鍵鍵 例如：（例如：（S S）- - 網(wǎng)狀番荔枝堿發(fā)生酚氧化的網(wǎng)狀番荔枝堿發(fā)生酚氧化的 鄰鄰- -對(duì)偶聯(lián)生成嗎啡堿對(duì)偶聯(lián)生成嗎啡堿 NMeMeOMeOHOHONMeMeOMeOOH.O.HNMeMeOMeOOHHO鄰鄰- -對(duì)對(duì)偶聯(lián)偶聯(lián)OHHNMeMeOMeO.ONMeHO

7、HOMeOMeO 生物堿中鄰生物堿中鄰- -鄰偶聯(lián)方式較少鄰偶聯(lián)方式較少鄰鄰- -鄰偶聯(lián)鄰偶聯(lián) 生物堿中自由基與可極化的雙鍵之間生物堿中自由基與可極化的雙鍵之間 發(fā)生反應(yīng)形成發(fā)生反應(yīng)形成C-CC-C鍵。鍵。NOMeHOOHOMeHNHOOMeOMeHOCH2.+鄰鄰- -碳偶聯(lián)碳偶聯(lián)S-scoulerine 再芳香化：再芳香化： 烯醇化：烯醇化： 偶聯(lián)位置上必須有氫原子存在。偶聯(lián)位置上必須有氫原子存在。 C-CC-C鍵遷移：鍵遷移： 經(jīng)二烯酮重排發(fā)生經(jīng)二烯酮重排發(fā)生C-CC-C鍵遷移后再芳香化。鍵遷移后再芳香化。 MeOONMeOHMeOAMeONMeOHMeOAHHOA A環(huán)再環(huán)再芳構(gòu)化芳構(gòu)

8、化保爾定保爾定 二烯酮重排機(jī)理二烯酮重排機(jī)理R1R2H+R1R2OHHR1R2OHH2+R2R1R1R2OR1R2OH+HR1R2OH+OHR2R1H+H+R R1 1遷移遷移R R1 1遷移遷移-H-H2 2O O1)-H1)-H+ +2)2)芳構(gòu)化芳構(gòu)化1)-H1)-H+ +2)2)芳構(gòu)化芳構(gòu)化環(huán)己二烯酮環(huán)己二烯酮環(huán)己二烯醇環(huán)己二烯醇 C-C C-C鍵裂解鍵裂解- -再芳香化再芳香化 2 2、亞胺鹽次級(jí)環(huán)合反應(yīng)、亞胺鹽次級(jí)環(huán)合反應(yīng)二、二、C CN N鍵的裂解鍵的裂解1 1、內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)、內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán) NCH3NH-MeOHO2 2、HofmannHofmann消除和消除和von braunvo

9、n braun降解降解 OONOOHOONOOHHMeS-S-刺罌粟堿刺罌粟堿白屈菜堿白屈菜堿HofmannHofmann 消除消除OONOOHOONOOOMeS-S-刺罌粟堿刺罌粟堿普羅托品普羅托品HofmannHofmann 消除消除OONOOOMeOONMeOOO普羅托品普羅托品麗春花定麗春花定von braunvon braun 降解降解第三節(jié)第三節(jié) 生物堿的分類(lèi)、生源關(guān)系及分布生物堿的分類(lèi)、生源關(guān)系及分布一、來(lái)源于鳥(niǎo)氨酸的生物堿一、來(lái)源于鳥(niǎo)氨酸的生物堿1 1、有、有吡咯類(lèi)、托品烷類(lèi)和吡咯里西丁類(lèi)。吡咯類(lèi)、托品烷類(lèi)和吡咯里西丁類(lèi)。 NRNNR吡咯類(lèi)吡咯類(lèi)托品烷類(lèi)托品烷類(lèi)吡咯里西丁類(lèi)吡咯

10、里西丁類(lèi)2 2、吡咯類(lèi)生物堿、吡咯類(lèi)生物堿NCH3CH3COO+水蘇堿水蘇堿3 3、托品烷類(lèi)生物堿、托品烷類(lèi)生物堿 NCH3OCOCHOHphRR=H (R=H (dl dl -) -) 阿托品阿托品R=H(R=H(l l -) -) 莨菪堿莨菪堿R= -OH R= -OH 山莨菪堿山莨菪堿NCH3OCOCHOHphO東莨菪堿東莨菪堿NCH3O-C-phOHCH3H可卡因可卡因* * * （ 雙環(huán)雙環(huán)1R,5S1R,5S托品烷環(huán)系托品烷環(huán)系 + + 有機(jī)酸酯）有機(jī)酸酯） 1 12 23 34 45 54 4、吡咯里西丁類(lèi)生物堿、吡咯里西丁類(lèi)生物堿 NOOHOOCH3CH3CH3OH1 12 2

11、3 34 45 57 78 89 9 結(jié)構(gòu)上分為胺醇與酸兩部分結(jié)構(gòu)上分為胺醇與酸兩部分 形成形成1111或或1212元雙內(nèi)酯環(huán)元雙內(nèi)酯環(huán)野百合堿野百合堿二、來(lái)源于賴(lài)氨酸的生物堿二、來(lái)源于賴(lài)氨酸的生物堿1 1、有哌啶類(lèi)、吲哚里西丁類(lèi)和喹喏里西丁類(lèi)。、有哌啶類(lèi)、吲哚里西丁類(lèi)和喹喏里西丁類(lèi)。 RNNN哌啶類(lèi)哌啶類(lèi)吲哚里西丁類(lèi)吲哚里西丁類(lèi)喹喏里西丁類(lèi)喹喏里西丁類(lèi)2 2、哌啶類(lèi)生物堿、哌啶類(lèi)生物堿 NOOO胡椒堿3 3、吲哚里西丁類(lèi)生物堿：如一葉萩堿、吲哚里西丁類(lèi)生物堿：如一葉萩堿 4 4、喹喏里西丁類(lèi)生物堿、喹喏里西丁類(lèi)生物堿 NCH2OHNNNNOON羽扇豆堿羽扇豆堿金雀花堿金雀花堿苦參堿苦參堿石松

12、堿石松堿三、來(lái)源于鄰氨基苯甲酸的生物堿三、來(lái)源于鄰氨基苯甲酸的生物堿 1 1、有喹啉類(lèi)生物堿與丫啶酮類(lèi)生物堿、有喹啉類(lèi)生物堿與丫啶酮類(lèi)生物堿 。2 2、代表物質(zhì)：、代表物質(zhì)：NOOHOH冉特可林酮冉特可林酮四、來(lái)源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物堿四、來(lái)源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物堿COOHNH2Rph-CH2CH2COCOOHNRNRph-CH=ONH2NRRNRph-CH2COCOOHR-CH=ONR=H R=H 苯丙氨酸苯丙氨酸R=OH R=OH 酪氨酸酪氨酸1 1、苯丙胺類(lèi)生物堿、苯丙胺類(lèi)生物堿 CCCH3HOHHNHCH3CCCH3HOHHNHCH3麻黃堿麻黃堿偽麻黃堿偽麻黃堿CCCH3HHN

13、HCH3HN N甲基苯異丙胺甲基苯異丙胺（去氧麻黃素去氧麻黃素） “冰毒冰毒”2 2、四氫異喹啉類(lèi)生物堿、四氫異喹啉類(lèi)生物堿 NHCH3OHCH3OCH3O哌勞亭 3 3、芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿、芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿 芐基四氫異喹啉芐基四氫異喹啉 類(lèi)生物堿類(lèi)生物堿 NHMeONHOCH3CH3+HOOMeNOMeMeOMeO厚樸堿厚樸堿罌粟堿罌粟堿 阿樸菲類(lèi)生物堿阿樸菲類(lèi)生物堿 NCH3HOOMeOMe千金藤堿千金藤堿 雙芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿雙芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿 NCH3OMeNCH3OMeOMeOMeOOMeMe：漢防己甲素：漢防己甲素(H(H：防己諾林：防己諾林) ) 嗎啡烷類(lèi)生物

14、堿嗎啡烷類(lèi)生物堿 OHONMeHHOOHONMeHOMe甲基化甲基化嗎啡堿嗎啡堿可待因可待因 原小檗堿和小檗堿類(lèi)原小檗堿和小檗堿類(lèi)生物堿生物堿 NOMeOMeR1OR2OOH+小檗堿小檗堿 R R1 1=R=R2 2= -CH= -CH2 2-CH-CH2 2- -1-1-巴馬亭巴馬亭 R R1 1=R=R2 2=Me =Me 藥根堿藥根堿 R R1 1=Me=Me R R2 2=H=HD 普羅托品類(lèi)生物堿普羅托品類(lèi)生物堿 如普羅托品如普羅托品2727 苯菲啶類(lèi)生物堿：苯菲啶類(lèi)生物堿： 如白屈菜堿如白屈菜堿2626 芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿的生源關(guān)系芐基四氫異喹啉類(lèi)生物堿的生源關(guān)系 ON-RNN-RN-RO嗎啡二烯酮類(lèi)嗎啡