第1部分化學(xué)成分與生物合成途徑的關(guān)系

1、第一部分第一部分 天然藥物化學(xué)成分的分類及天然藥物化學(xué)成分的分類及其生物合成途徑其生物合成途徑1、乙酸乙酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途徑）途徑2、甲戊二羥酸（甲戊二羥酸（MVA）途徑途徑3 3、莽草酸及桂皮酸途徑、莽草酸及桂皮酸途徑4 4、氨基酸途徑、氨基酸途徑 5、復(fù)合途徑、復(fù)合途徑一、一、天然藥物化學(xué)成分的生物合成途徑天然藥物化學(xué)成分的生物合成途徑 （一）（一） 乙酸乙酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途徑）途徑 多以乙酰輔酶多以乙酰輔酶A A為起始物質(zhì)，丙二酸單酰輔酶為起始物質(zhì)，丙二酸單酰輔酶A A起延伸碳鏈的作起延伸碳鏈的作用。通過這一途徑能生成脂肪酸類、酚類、醌類等化合物（聚酮類用

2、。通過這一途徑能生成脂肪酸類、酚類、醌類等化合物（聚酮類化合物化合物 ）。）。 1.1.脂肪酸類脂肪酸類 乙酰輔酶乙酰輔酶A A為起始物質(zhì)，丙二酸單酰輔酶為起始物質(zhì)，丙二酸單酰輔酶A A起延伸起延伸碳鏈的作用。由縮合和還原兩個反應(yīng)交叉進(jìn)行，生成各種長碳鏈的碳鏈的作用。由縮合和還原兩個反應(yīng)交叉進(jìn)行，生成各種長碳鏈的脂肪酸，得到的飽和脂肪酸為偶數(shù)。如果起始物質(zhì)為丙酰輔酶脂肪酸，得到的飽和脂肪酸為偶數(shù)。如果起始物質(zhì)為丙酰輔酶A A則則產(chǎn)生碳鏈為奇數(shù)的脂肪酸。產(chǎn)生碳鏈為奇數(shù)的脂肪酸。 2. .酚類這類物質(zhì)生物合成過程中只發(fā)生縮合反應(yīng)。乙酰輔酶酚類這類物質(zhì)生物合成過程中只發(fā)生縮合反應(yīng)。乙酰輔酶A直線聚合

3、后再進(jìn)行環(huán)合生成各種酚類化合物，其特點是具有間苯直線聚合后再進(jìn)行環(huán)合生成各種酚類化合物，其特點是具有間苯酚樣結(jié)構(gòu)。酚樣結(jié)構(gòu)。 3.3.醌類在乙酸醌類在乙酸- -丙二酸途徑中，由多酮環(huán)合生成各種醌類化丙二酸途徑中，由多酮環(huán)合生成各種醌類化合物或聚酮類化合物。合物或聚酮類化合物。CH3COOHCOOHH2CCOOHCH3COSCoACOSCoAH2CCOOHCH3COACP乙酰CoA羧化酶ATPADP乙乙酰酰輔輔酶酶A丙丙二二酸酸單單酰酰輔輔酶酶ACOACPH2CCOOHCH3COCH2COACP縮縮合合NADPHNADPCH3CH2CH2COACPCOACPH2CCOOH還還原原+ +縮縮合合(

4、C4單單位位)CH3COCH2COCH2COACP(C6單單位位)CH3(CH2)nCOOH(Cn+2單單位位)還還原原縮縮合合脂脂肪肪酸酸縮縮合合COACPH2CCOOH+ +OHOHHOCH3OOOOCH3HOCH3COCH2COCH2CO-EnzOOOHOHHOCH3OOOOOCH3OOEnz乙乙酸酸丙丙二二酸酸酚酚類類醌醌類類（二）二） 甲戊二羥酸（甲戊二羥酸（MVA）途徑途徑 起始物質(zhì)為起始物質(zhì)為MVAMVA，在，在ATPATP作用下，按如下路線合成。作用下，按如下路線合成。萜類、甾類化合物均由這一途徑生成。萜類、甾類化合物均由這一途徑生成。 OPPCO22ATP2ADP(HMG C

5、oA)2NADPH2NADPCH3COSCoASCoAOOHOOCSCoAHOOHOOCOHHO(MVA)CH3COSCoACH3COSCoAHOOCOPPHOATPADPOPPOPP(IPP)(DMAPP)焦磷酸香葉酯GPP（C10）單單萜萜OPPOPPOPP焦磷酸香葉酯GPP（C10）+ +IPP+ +IPP焦磷酸金金合合歡歡酯FPP（C15）焦磷酸香葉基香葉酯（C20）GGPP（C20）焦磷酸香葉基金合歡酯GFPP（C25）OPP+ +IPP單單萜萜倍倍半半萜萜二二萜萜二二倍倍半半萜萜三三萜萜甾甾體體(三三) 莽草酸途徑莽草酸途徑 具有具有C6-C3及及C6-C1基本結(jié)構(gòu)的化合物由這一途

6、徑衍基本結(jié)構(gòu)的化合物由這一途徑衍化生成。如由此途徑生成的苯丙氨酸，經(jīng)脫氨及氧化反化生成。如由此途徑生成的苯丙氨酸，經(jīng)脫氨及氧化反應(yīng)等分別生成桂皮酸，再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各應(yīng)等分別生成桂皮酸，再由桂皮酸、苯甲酸生物合成各種含種含C6-C3及及C6-C1結(jié)構(gòu)的天然化合物如苯丙素類、木脂結(jié)構(gòu)的天然化合物如苯丙素類、木脂素類、香豆素類等。素類、香豆素類等。 此途徑由莽草酸通過苯丙氨酸，生成桂皮酸，再由此途徑由莽草酸通過苯丙氨酸，生成桂皮酸，再由桂皮酸生成各種苯丙素類化合物?，F(xiàn)也被稱為桂皮酸途桂皮酸生成各種苯丙素類化合物。現(xiàn)也被稱為桂皮酸途徑徑 。以香豆素生合成簡圖示意本途徑如下：。以香豆素生合成

7、簡圖示意本途徑如下：OHOHOHCOOHCOOHHNH2COOHOO香豆素香豆素莽草酸莽草酸苯丙氨酸苯丙氨酸桂皮酸桂皮酸OOCOOHOglcandcoumarinslignanslignansCOOHNH2COOHCOOHHOHOHOCOOHHOOHOHCH2OHHOHOCOOHHOHOCOOHHOOCH3CH2OHHOOCH3COOHHOHOOH (四四) 氨基酸途徑氨基酸途徑 大多數(shù)生物堿類成分由此途徑生成。有些氨基酸，如鳥大多數(shù)生物堿類成分由此途徑生成。有些氨基酸，如鳥氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，經(jīng)脫羧成為胺氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸等，經(jīng)脫羧成為胺類類, 再經(jīng)

8、過一系列化學(xué)反應(yīng)再經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)(甲基化、氧化、還原、重排等甲基化、氧化、還原、重排等) 生成生成各種生物堿。各種生物堿。 ( (五五) )復(fù)合途徑復(fù)合途徑 許多二級代謝產(chǎn)物由上述生物合成的復(fù)合途徑生成。許多二級代謝產(chǎn)物由上述生物合成的復(fù)合途徑生成。即分子中各個部分由不同的生物合成途徑產(chǎn)生。如查耳酮即分子中各個部分由不同的生物合成途徑產(chǎn)生。如查耳酮類、二氫黃酮類化合物的類、二氫黃酮類化合物的A A環(huán)和環(huán)和B B環(huán)分別由乙酸環(huán)分別由乙酸- -丙二酸途丙二酸途徑和莽草酸途徑生成，再在各種酶作用下生成黃酮。一些徑和莽草酸途徑生成，再在各種酶作用下生成黃酮。一些萜類生物堿分別來自甲戊二羥酸途徑及莽

9、草酸途徑或乙酸萜類生物堿分別來自甲戊二羥酸途徑及莽草酸途徑或乙酸- -丙二酸途徑。丙二酸途徑。 1、糖類：單糖、寡糖、多糖。、糖類：單糖、寡糖、多糖。2、醌類化合物：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。、醌類化合物：苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌。3、苯丙素類化合物：簡單苯丙素、香豆素和木脂素。、苯丙素類化合物：簡單苯丙素、香豆素和木脂素。4、黃酮類化合物：黃酮（醇），二氫黃酮（醇），異黃、黃酮類化合物：黃酮（醇），二氫黃酮（醇），異黃酮，二氫異黃酮；查爾酮，二氫查爾酮；橙酮；花色酮，二氫異黃酮；查爾酮，二氫查爾酮；橙酮；花色素；黃烷素；黃烷-3-醇，黃烷醇，黃烷-3,4-二醇；雙黃酮，口山酮（雙二醇；雙黃酮，口

10、山酮（雙苯吡酮），高異黃酮等。苯吡酮），高異黃酮等。5、鞣質(zhì)：可水解鞣質(zhì)、縮合鞣質(zhì)和復(fù)合鞣質(zhì)。、鞣質(zhì)：可水解鞣質(zhì)、縮合鞣質(zhì)和復(fù)合鞣質(zhì)。二、天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)分類二、天然藥物化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)分類6、萜類和揮發(fā)油：單萜，倍半萜，二萜，二倍半萜；揮發(fā)油。、萜類和揮發(fā)油：單萜，倍半萜，二萜，二倍半萜；揮發(fā)油。8、三萜類化合物：四環(huán)三萜，五環(huán)三萜。、三萜類化合物：四環(huán)三萜，五環(huán)三萜。7、甾體類化合物：強(qiáng)心苷，甾體皂苷，、甾體類化合物：強(qiáng)心苷，甾體皂苷，C21載體，植物甾醇，載體，植物甾醇，膽汁酸，昆蟲變態(tài)激素等。膽汁酸，昆蟲變態(tài)激素等。9、生物堿：來源鳥氨酸，賴氨酸，苯丙氨酸、生物堿：來源鳥氨酸，賴氨

11、酸，苯丙氨酸/酪氨酸，色氨酸，酪氨酸，色氨酸，組氨酸，鄰氨基苯甲酸，萜類，甾體的生物堿等。組氨酸，鄰氨基苯甲酸，萜類，甾體的生物堿等。10、苷類化合物：氧苷、氮苷、硫苷、碳酐。、苷類化合物：氧苷、氮苷、硫苷、碳酐。11、其他成分：脂肪酸，有機(jī)含硫化合物，氨基酸、多肽、蛋白、其他成分：脂肪酸，有機(jī)含硫化合物，氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)，非核糖體肽。質(zhì)，非核糖體肽。（一）糖類化合物 糖是多羥基醛或多羥基酮及其衍生物、聚合物的總稱。 1、單糖：不能再被簡單地水解成更小分子的糖。掌握知識：相對構(gòu)型，絕對構(gòu)型。 2、寡糖（低聚糖）：29個單糖分子通過苷鍵聚合而成的糖。 3、多聚糖：又稱多糖，是由10個以上的單

12、糖分子通過苷鍵聚合而成，分子量較大，一般由幾百個甚至幾萬個單糖分子組成 （二）醌類化合物（二）醌類化合物 具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）的一類化學(xué)成具有不飽和環(huán)二酮結(jié)構(gòu)（醌式結(jié)構(gòu)）的一類化學(xué)成分的總稱。要包括分的總稱。要包括:苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。苯醌、萘醌、菲醌、蒽醌。OOOMeMeOOO對苯醌鄰苯醌OOCH3(CH2-CH=C-CH2)n-HMeOMeOCH3輔酶Q10（n=10）苯苯 醌：醌：OOOHOOOO胡桃醌（胡桃醌（-萘醌）萘醌） -萘醌萘醌 amphi - 萘醌萘醌萘萘 醌醌 ： （1 1，4 4）萘醌）萘醌 （1 1，2 2）萘醌）萘醌 amphiamphi（2 2，6

13、6）萘醌）萘醌舉例：舉例：CHCH2CH=OOOHOHRCCH3CH3OOCH3Hn 維生素K1（n=3）紫草素R=OH菲菲 醌醌: 鄰菲醌、對菲醌鄰菲醌、對菲醌OOOHRROOOCHCH3CH2OH丹參醌A R1=CH3 丹參醌B R1=CH2OH 丹參新醌甲R=丹參新醌乙R= 丹參新醌丙R= CHCH3CH3 CH321367854OO1091、4、5、8 位2、3、6、7 位9、10 meso位，中位蒽蒽 醌：醌：OOH蒽酮蒽酚HOOHOOHOOHCOOHCOOHglcglc（三）苯丙素類化合物（三）苯丙素類化合物 苯丙素類是指基本母核具有一個或幾個苯丙素類是指基本母核具有一個或幾個C6

14、-C3單元單元的天然有機(jī)化合物類群。的天然有機(jī)化合物類群。 狹義苯丙素類化合物是指簡單苯丙素類、香豆素類、狹義苯丙素類化合物是指簡單苯丙素類、香豆素類、木脂素類。木脂素類。 廣義苯丙素類化合物包括簡單苯丙素類、香豆素類、廣義苯丙素類化合物包括簡單苯丙素類、香豆素類、木脂素和木質(zhì)素類、黃酮類，甚至縮合鞣質(zhì)等多數(shù)天然木脂素和木質(zhì)素類、黃酮類，甚至縮合鞣質(zhì)等多數(shù)天然芳香族化合物。芳香族化合物。OCH3OCH3OCH3H3COHOH3COH3COH3COOCH3H3COHOCH2OHH3COCH2OHOCH3glc(1-6)glc-OCHOH3COHOHOHOCOOHCOOHCOOHHOHOOH簡單苯

15、丙素簡單苯丙素 簡單苯丙素結(jié)構(gòu)上屬苯丙烷衍生物，依簡單苯丙素結(jié)構(gòu)上屬苯丙烷衍生物，依C3側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)變化，可分為苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等類型。變化，可分為苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等類型。OOOOOOHOOHglc-O12345678香香 豆豆 素素OOOOOOOOOOOOOOOCH3OOOOOOglcOOCOH 香豆素類是一類具有苯駢香豆素類是一類具有苯駢-吡喃酮母核的天然產(chǎn)物的總吡喃酮母核的天然產(chǎn)物的總稱，在結(jié)構(gòu)上可以看成是順式鄰羥基桂皮酸脫水而形成的內(nèi)稱，在結(jié)構(gòu)上可以看成是順式鄰羥基桂皮酸脫水而形成的內(nèi)酯類化合物。酯類化合物。 木木 脂脂 素素 木脂素是一類由兩分子苯

16、丙素衍生物聚合而成的天然化木脂素是一類由兩分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物，主要存在于植物的木部和樹脂中，多數(shù)呈游離狀態(tài)，合物，主要存在于植物的木部和樹脂中，多數(shù)呈游離狀態(tài)，少數(shù)與糖結(jié)合成苷。少數(shù)與糖結(jié)合成苷。 123456789987234561O77O99O79OOOOOOOOArArArHHArArArArArHH12345678HHHHH3COH3COH3COH3COORORCH3OHCH3OOOO12344321OOOOOOOOOOOO（四）黃酮類化合物（四）黃酮類化合物 黃酮類化合物主要是指基本母核為黃酮類化合物主要是指基本母核為2-苯基色原酮的苯基色原酮的一系列化合物?，F(xiàn)在泛

17、指兩個苯環(huán)（一系列化合物?，F(xiàn)在泛指兩個苯環(huán)（A與與B環(huán)）通過三個環(huán)）通過三個碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合物。碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合物。 OO12345678OO12345678123456O12345678123456ABC色原酮2-苯基色原酮C6-C3-C6OOOOOHOOOHOOOOOHO黃 酮黃酮醇二氫黃酮二氫黃酮醇異黃酮查耳酮O+OHOOHOOHOH花色素黃烷三醇黃烷3,4-二醇123456123456OOOHO二氫異黃酮二氫查耳酮OCHOO山 酮橙酮(奧弄)OO高異黃酮OOHOOHOHOOHOOHOOOHOOHOHOOHOOHOHO3, 8-雙芹菜素型雙黃酮雙苯醚型雙黃酮1

18、234567123456（五）萜類化合物和揮發(fā)油（五）萜類化合物和揮發(fā)油 萜類化合物是一類由甲戊二羥酸（萜類化合物是一類由甲戊二羥酸（MVA）衍生而）衍生而成，基本碳架多具有成，基本碳架多具有2個或個或2個以上異戊二烯單位（個以上異戊二烯單位（C5單單位）結(jié)構(gòu)特征的化合物。位）結(jié)構(gòu)特征的化合物。 揮發(fā)油也稱精油，是存在于植物體內(nèi)的一類具有揮發(fā)油也稱精油，是存在于植物體內(nèi)的一類具有揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體。揮發(fā)性、可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的油狀液體。 HCH2OHHCHO香葉醇檸檬醛OOH卓酚酮OH薄荷醇OH龍腦OOH環(huán)烯醚萜OOOHHHOO青蒿素O蒼術(shù)酮OOOOOHH

19、HHOHOO銀杏內(nèi)酯A紫杉醇AcOOOOHHOAcOOOOOHNHOHOHOCH2OHHOOHO穿心蓮內(nèi)酯冬凌草素HOHOOHOOHOHHHOHOCHO OHOHCHOOHOH棉 酚OH龍腦OHCOCH3OCH3OHH3CO百里香酚花椒油素CHOOOCHO苯甲醛原白頭翁素桂皮醛CH3CH(OH)(C C)2CH2CHCH(CH2)6H2C CH人參炔醇CH2CNH2C CHS異硫氰酸烯丙酯CHO桂皮醛HOH3CO丁香酚（六）三萜類化合物（六）三萜類化合物 三萜類化合物是一類基本母核由三萜類化合物是一類基本母核由30個碳原子組成的個碳原子組成的萜類化合物，其結(jié)構(gòu)根據(jù)異戊二烯定則可視為六個異戊萜類

20、化合物，其結(jié)構(gòu)根據(jù)異戊二烯定則可視為六個異戊二烯單位聚合而成。二烯單位聚合而成。COOHHOHHH（七）甾體類化合物（七）甾體類化合物 甾體類化合物是結(jié)構(gòu)中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾甾體類化合物是結(jié)構(gòu)中都具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾體母核的一類天然化學(xué)成分，包括強(qiáng)心苷、甾體皂苷、體母核的一類天然化學(xué)成分，包括強(qiáng)心苷、甾體皂苷、植物甾醇、植物甾醇、 C21甾類、膽汁酸、昆蟲變態(tài)激素、甾體生甾類、膽汁酸、昆蟲變態(tài)激素、甾體生物堿等。物堿等。R167891011121314151617ABCD4532181920OOHOHOHOOOHOCOOHOHHOHHHHRO1724OHROHOOHOHOHHOHOHO

21、HOHOOHOHH（七）生物堿（七）生物堿 生物堿指來源于生物界（主要是植物界）的一類含氮有生物堿指來源于生物界（主要是植物界）的一類含氮有機(jī)化合物。大多有較復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)；機(jī)化合物。大多有較復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)；多呈堿性，可與酸成鹽；多具有顯著的生理活性。多呈堿性，可與酸成鹽；多具有顯著的生理活性。OMeOMeNMeOMeONNOOOMeOMeOH12345678910111213+-NNH2HNNNOCH3HNHNNCH3CH3ONCOOCH3CH3OCONCH3CHCH2OH+_1234567NCH3COOHNHNOOONCH3COOCH3NONOMeNOH

22、NOOCH3OMeNNNOCH3ONCH3HNOONCH3CH3CH3OOCH3NHCH3OHHNHCH3NOHOHHH（八）苷類化合物（八）苷類化合物 苷類是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)通過糖的端基碳苷類是糖或糖的衍生物與另一非糖物質(zhì)通過糖的端基碳原子連接而成的一類化合物，又稱為配糖體。苷中的非糖部原子連接而成的一類化合物，又稱為配糖體。苷中的非糖部分稱為苷元或配基。分稱為苷元或配基。 按苷鍵原子分類苷可分為氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。按苷鍵原子分類苷可分為氧苷、硫苷、氮苷和碳苷。 （1）氧苷）氧苷 苷元通過氧原子和糖相連接而成的苷稱為氧苷。苷元通過氧原子和糖相連接而成的苷稱為氧苷。根據(jù)形成苷鍵

23、的苷元羥基的不同又分為醇苷、酚苷、酯苷和根據(jù)形成苷鍵的苷元羥基的不同又分為醇苷、酚苷、酯苷和氰苷等。氰苷等。糖OH+HOR糖OR糖OH+HOR- H2OH+ H2O苷元苷苷元 醇苷醇苷 是苷元的醇羥基與糖縮合而成的苷。是苷元的醇羥基與糖縮合而成的苷。 酚苷酚苷 苷元的酚羥基與糖脫水而成的苷。苯酚苷、蒽苷元的酚羥基與糖脫水而成的苷。苯酚苷、蒽醌苷、香豆素苷等多為酚苷。醌苷、香豆素苷等多為酚苷。 酯苷酯苷 苷元中羧基與糖的半縮醛羥基縮合而成的苷。苷元中羧基與糖的半縮醛羥基縮合而成的苷。酯苷鍵既有縮醛性質(zhì)又有酯的性質(zhì)，易為稀酸和稀堿所水酯苷鍵既有縮醛性質(zhì)又有酯的性質(zhì)，易為稀酸和稀堿所水解。三萜皂苷中

24、酯苷較常見。解。三萜皂苷中酯苷較常見。 氰苷氰苷 主要是指一類具有主要是指一類具有-羥基腈的苷。氰苷易水解，羥基腈的苷。氰苷易水解，在有稀酸和酶催化時水解更快，生成的苷元在有稀酸和酶催化時水解更快，生成的苷元-羥腈不穩(wěn)定，羥腈不穩(wěn)定，立即分解為醛（酮）和氫氰酸；在濃酸作用下苷元中的立即分解為醛（酮）和氫氰酸；在濃酸作用下苷元中的-CN氧化成氧化成-COOH基，并產(chǎn)生基，并產(chǎn)生NH4+；在堿性條件下苷元發(fā)生；在堿性條件下苷元發(fā)生異構(gòu)化而生成異構(gòu)化而生成-羥基羧酸鹽。如苦杏仁苷。羥基羧酸鹽。如苦杏仁苷。 （2）硫苷）硫苷 是糖的半縮醛羥基與苷元上巰基縮合而成的苷。這是糖的半縮醛羥基與苷元上巰基縮合而成的苷。這類苷較少，常存在于十字花科植物中，蘿卜中的蘿卜苷，黑芥子類苷較少，常存在于十字花科植物中，蘿卜中的蘿卜苷，黑芥子中的黑芥子苷等都是硫苷。中的黑芥子苷等都是硫苷。 （3）氮苷）氮苷 糖上的端基碳與苷元上氮原子相連接而成的苷稱為糖上的端基碳與苷元上氮原子相連接而成的苷稱為氮苷。氮苷在生物化學(xué)中是十分重要的物質(zhì)，腺苷、