生物碱—ppt

Chap9.生物碱（alkaloids)第一节概述一、生物碱的定义1、通常定义：天然的含氮有机物（低分子胺类、氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸等除外).2、准确定义：生物碱是含负氧化态氮原子、且存在于生物有机体中环状化合物。二、生物碱在植物界的分布1、发育较低级的植物类群中生物碱分布很少；2、发育较高级的植物类群中生物碱分布很广：①裸子植物：如麻黄科麻黄属、松柏科松属等;②被子植物(单子叶)：如百合科、石蒜科等；③被子植物(双子叶)：如毛茛科、罂粟科与木兰科、小檗科等；3、生物碱类型越特殊，其分布的植物类群越窄.三、生物碱的存在形式1、主要存在形式：①游离碱；②盐类；③酰胺类；④N-氧化物；⑤氮杂缩醛类；⑥烯胺、亚胺等.2、形成盐类的酸：草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸与硝酸等。3、亚胺类生物碱含-C=N-双键结构；烯胺类生物碱含-C=C-N-结构；第二节生物碱生物合成的基本原理※基本原理：环合反应与单键的断裂；※前体化合物：MVA、氨基酸与醋酸；※氨基酸包括：鸟氨酸、脯氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸与邻氨基苯甲酸等。※鸟氨酸分子结构：H2N-C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COOHONH2一、环合反应(一).一级环合：指最先形成N-杂环的反应。1、形成内酰胺：限于肽类生物碱R-CH-COOHNH2R-CH-COXNH2OONNRRATP两分子间发生反应2、形成schiff’sbase：比较广泛R-NHH:C-R'OHR-NHHC-R'OH+R-NHC-R'OHHR-N=C-R'HSchiff’sbase-H2O加成3、Mannich氨甲基化反应①定义：含有α-H的酮与甲醛及胺（伯胺、仲胺或NH3）反应，可在酮的α-位引入氨甲基。②生物体的Mannich缩合反应：醛+胺+负碳离子经缩合反应得到Mannich碱。◆负碳离子：含活泼氢的化合物。◆Mannich碱：即含N原子的杂环体系。(二).次级环合：N-杂环生物碱的再环合。1、酚氧化偶联反应①酚自由基形成O.OHFe3+O.HO.HO.H②自由基之间偶联（即配对反应）形成C-C键、C-O键和C-N键例如：（S）-网状番荔枝碱发生酚氧化的邻-对偶联生成吗啡碱NMeMeOMeOHOHONMeMeOMeOOH.O.HNMeMeOMeOOHHO邻-对偶联OHHNMeMeOMeO..ONMeHOHOMeOMeO生物碱中邻-邻偶联方式较少邻-碳偶联生物碱中自由基与可极化的双键之间发生反应形成C-C键。NOMeHOOHOMeHNHOOMeOMeHOCH2.+邻-碳偶联S-scoulerine③再芳香化：◆烯醇化：偶联位置上必须有氢原子存在。◆C-C键迁移：经二烯酮重排发生C-C键迁移后再芳香化。MeOONMeOHMeOAMeONMeOHMeOAHHOA环再芳构化保尔定二烯酮重排机理R1R2H+R1R2OHHR1R2OHH2+R2R1R1R2OR1R2OH+HR1R2OH+OHR2R1H+H+R1迁移R1迁移-H2O1)-H+2)芳构化1)-H+2)芳构化环己二烯酮环己二烯醇◆C-C键裂解-再芳香化2、亚胺盐次级环合反应二、C—N键的裂解1、内酰胺开环NCH3NH-MeOHO2、Hofmann消除和vonbraun降解OONOOHOONOOHHMeS-刺罂粟碱白屈菜碱Hofmann消除OONOOHOONOOOMeS-刺罂粟碱普罗托品Hofmann消除OONOOOMeOONMeOOO普罗托品丽春花定vonbraun降解第三节生物碱的分类、生源关系及分布一、来源于鸟氨酸的生物碱1、有吡咯类、托品烷类和吡咯里西丁类。NRNNR吡咯类托品烷类吡咯里西丁类2、吡咯类生物碱NCH3CH3COO+水苏碱3、托品烷类生物碱NCH3OCOCHOHphRR=H(dl-)阿托品R=H(l-)莨菪碱R=-OH山莨菪碱＊NCH3OCOCHOHphO东莨菪碱NCH3O-C-phOHCH3H可卡因**（双环—1R,5S—托品烷环系+有机酸酯）123454、吡咯里西丁类生物碱NOOHOOCH3CH3CH3OH12345789①结构上分为胺醇与酸两部分②形成11或12元双内酯环野百合碱二、来源于赖氨酸的生物碱1、有哌啶类、吲哚里西丁类和喹喏里西丁类。RNNN哌啶类吲哚里西丁类喹喏里西丁类2、哌啶类生物碱NOOO胡椒碱3、吲哚里西丁类生物碱：如一叶萩碱4、喹喏里西丁类生物碱NCH2OHNNNNOON羽扇豆碱金雀花碱苦参碱石松碱三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱1、有喹啉类生物碱与丫啶酮类生物碱。2、代表物质：NOOHOH冉特可林酮四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱COOHNH2Rph-CH2CH2COCOOHNRNRph-CH=ONH2NR'RNRph-CH2COCOOHR-CH=ONR=H苯丙氨酸R=OH酪氨酸1、苯丙胺类生物碱CCCH3HOHHNHCH3CCCH3HOHHNHCH3麻黄碱伪麻黄碱CCCH3HHNHCH3HN—甲基苯异丙胺（去氧麻黄素）“冰毒”2、四氢异喹啉类生物碱NHCH3OHCH3OCH3O哌劳亭3、苄基四氢异喹啉类生物碱①苄基四氢异喹啉类生物碱NHMeONHOCH3CH3+HOOMeNOMeMeOMeO厚朴碱罂粟碱②阿朴菲类生物碱NCH3HOOMeOMe千金藤碱③双苄基四氢异喹啉类生物碱NCH3OMeNCH3OMeOMeOMeOOMe：汉防己甲素(H：防己诺林)④吗啡烷类生物碱OHONMeHHOOHONMeHOMe甲基化吗啡碱可待因⑤原小檗碱和小檗碱类生物碱NOMeOMeR1OR2OOH+小檗碱R1=R2=-CH2-CH2-1-巴马亭R1=R2=Me药根碱R1=MeR2=HD⑥普罗托品类生物碱如普罗托品27⑦苯菲啶类生物碱：如白屈菜碱26苄基四氢异喹啉类生物碱的生源关系ON-RNN-RN-RO吗啡二烯酮类阿朴菲类偶联bc原小檗碱类bc苯菲啶类普罗托品类原绿刺酮碱类4、苯乙基四氢异喹啉类生物碱NMeOMeOMeOOMeOMeOMeNHCOCH3OMe奥特那明秋水仙碱5、苄基苯乙胺类生物碱NOHHOHOOH石蒜碱6、吐根碱类生物碱NNHOMeOMeOMeOMe1-土根碱