天然產物資源化學ResourcesChemistryofNaturalProducts段金友郵箱：jduan@電話/p>

試驗室：C201第1頁第1頁第1周

概論第2周糖類化合物和脂類第3周氨基酸、肽和蛋白質第4周生物堿和黃酮第5周萜類和揮發油第6周甾體類第7周鞣質和醌類第8周

海洋植物資源化學及總結主要課程內容第2頁第2頁第一章概論第一節天然產物資源化學概念

天然產物（naturalresources）是指生物（植物、動物和真菌）新陳代謝過程中產生和積累物質。天然產物資源（naturalproductresources）是指可供獲取天然產物資源。天然產物資源學（scienceofnaturalproductresources）是研究天然產物資源構成、數量和質量組合、地理分布、時空改變、開發與利用、保護和管理學科。第3頁第3頁天然產物化學是指研究天然產物化學構成、結構分類、物理化學性質、提取分離辦法、檢識技術、結構鑒定及生物合成路徑等。

天然產物資源化學（resourceschemistryofnaturalproducts）是天然產物化學與天然產物資源學互相滲入、交叉與整合而形成一門新興邊沿學科。第4頁第4頁第二節天然產物資源化學研究對象及任務

（1）研究天然產物化學結構特點、類型、物理化學性質、提取與分離辦法及結構鑒定等，這些是天然產物基本理論和必備技術。

1.有機化學/無機化學

2.分析化學（有機分析/儀器分析）

3.生藥學/藥用植物學

4.有機化合物波譜分析

5.其它學科

*注意：各門學科相關性相關課程第5頁第5頁紅花花冠為慣用中藥，鮮花中紅花素可用作食用無毒色素及化妝品原料，其鐵鹽或鋁鹽為媒染劑；紅花種子含豐富油脂和不飽和酸，可供食用和工業用；紅花幼苗含高營養成份，可作為較好菜蔬。

天然產物資源化學不局限于藥用成份！第6頁第6頁（2）研究天然產物與物種及系統演化關系。

生物性狀是遺傳基因與環境因子綜合作用產物蒿屬植物在中國有200余種，但到當前為止僅發覺黃花蒿有高含量青蒿素（artemisinin）；南非產甜菊屬有百余種植物僅甜葉菊富含甜菊苷。甜葉菊甜菊苷甜度為蔗糖180——200倍第7頁第7頁

（3）研究天然產物積累與生物生長發育節律關系。各器官有不同生理作用及功效，因而含有不同成份。種子富含脂類、糖類、氨基酸及蛋白質等初生代謝產物；皮部多含末端產物和生理代謝產物如樹脂、樹膠、草酸鈣結晶、揮發油及生物堿類；莖葉多含有功效色素如葉綠素、黃酮類、揮發油等，衰頹時則聚積多酚類等；地下器官則儲存大量營養物質如糖類及其衍生物，尤其是在休眠期最富有。第8頁第8頁

各器官中化學成份存在著節律改變及消長關系，研究其改變規律能夠擬定資源植物最佳采收期。梔子果實中京尼平苷，在果實早期形成時含量逐步連續升高，而其中藏紅花素只在果實后期形成，直到果熟期達到高峰。梔子果第9頁第9頁內蒙麻黃，含有麻黃生物總堿，于春季含量低，夏季劇增（1%），9至10月份達到高峰（1.4%），10月份以后又趨下降，故適宜采收期應在9至10月份或夏季。麻黃麻黃堿具平喘作用，偽麻黃堿具消炎作用第10頁第10頁(4)研究天然產物與環境生態關系。天然產物多為次生代謝產物，其形成與積累受基因調控，對環境也有相稱依賴性:如研究各類化學成份隨不同空間（海拔、經緯度等）改變及改變規律，對制訂天然藥用動植物生產區劃和生產基地選擇含有十分主要意義。第11頁第11頁亞洲薄荷在新疆產于低海拔地域不含，而高海拔地域油中含有薄荷醇及薄荷酮9.0%-15.6%。薄荷第12頁第12頁

蛇床子中化學成份主要為香豆素，產于中國北方主要含角型呋喃香豆素如愛得爾庭、異蛇床素E等，產于中國南方主要含簡樸香豆素及線性呋喃香豆素類如蛇床子素、花椒毒素、香柑內酯等。蛇床子1.工業用于調配工業和日用煙草香精，是優良定香劑，亦用于電鍍等2.醫用香豆素類內酯能有效幫助人體抗血小板凝集、抗血栓、護肝和調整睡眠第13頁第13頁

環境生物（包括生物體內微環境，如內生菌等）對植物生長、發育及天然產物形成與積累也有主要影響。紅豆杉第14頁第14頁

有天然產物是在生物正常生長、發育條件下產生和積累，有是植物病態產物（如一些樹膠和樹脂），有是在脅迫（逆境）條件下產生和積累，如銀杏

最適宜生長發育環境并非黃酮類化合物積累最適環境，而在次適宜環境下銀杏，其黃酮積累較多。銀杏增長腦血管流量，改進腦血管循環功效，保護腦細胞，擴張冠狀動脈，預防心絞痛及心肌梗塞，預防血栓形成，提升機體免疫能力.第15頁第15頁（5）研究擴大與尋找新資源化學路徑。擴大與尋找新資源是資源學基本任務之一，資源化學可利用各種化學手段為此服務：以某一類成份為目標，在近緣植物中尋找高含量生物資源；以天然產物為先導進行結構修飾改造；從植物中尋找一些合成藥品原料和中間體；研究藥材加工中副產品級廢料；研究同一植物不同器官化學成份。第16頁第16頁家庭作業

2月26日1、名字解釋：初生代謝產物；次生代謝產物2、敘述題：天然產物積累與生長發育節律關系；天然產物與環境生態關系;天然產物紫杉醇、青蒿素和石穿堿甲起源、含量和功效機制.第17頁第17頁第三節天然產物分類和生物合成路徑天然產物分類

采用四級分類法：

第一級是依據自然屬性分為植物源產物和動物源產物；第二級是依據生成路徑分為初生代謝產物（primarymetabolite）和次生代謝產物（secondarymetabolite），以及異常次生代謝產物（abnormalsecondarymetabolite）；

第18頁第18頁第三級是與依據經濟屬性或用途分類，如營養物質（糖類、脂類、蛋白質類等）、藥用物質類、天然色類、鞣質類、香精香料類等；第四級是在三級分類下，蜂聚天然產物化學構成或分子結構再細分，如要用物質類下有生物堿類、萜類等。第19頁第19頁植物代謝產物分類（一）初生代謝產物植物在獲取能量過程中所產生、最基本、生活必需或共有一些成份，支撐和營養植物有機體，如糖、蛋白質、脂類、核酸和激素等。（二）次生代謝產物植物在釋放能量過程中所產生物質，如生物堿、萜類、黃銅、醌、木脂素等以及一些新陳代謝末端產物如樹膠等。初生代謝產物受基因控制，類型有限；次生代謝產物不但受基因控制，并且受次生代謝產物代謝調整，從而造成后者復雜性和多樣性。第20頁第20頁植物一次代謝與生物合成過程三羧酸循環（TCA）丁酮二酸α-酮戊二酸丁二酸CO2H2Ohυ

/葉綠素磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羥酸丙酮酸乙酰輔酶A丙二酸單酰輔酶A赤藻糖4-磷酸葡萄糖代謝莽草酸芳香族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶脂肪酸類δ-氨基乙酰丙酸第21頁第21頁植物二次代謝與生物合成程三羧酸循環（TCA）丁酮二酸α-酮戊二酸丁二酸鞣酸類hυ

/葉綠素

磷酸烯醇式丙酮酸甲戊二羥酸丙酮酸乙酰輔酶A丙二酸單酰輔酶A赤藻糖4-磷酸葡萄糖代謝莽草酸苯丙素類芳香族氨基酸脂肪族氨基酸嘌呤、嘧啶脂肪酸類萜

類甾

醇胡蘿卜素類生物堿類肽

類含氮化合物香豆素、木脂（質）素黃酮類δ-氨基乙酰丙酸核苷核苷酸類醌

類膽

堿卟啉類前列腺素類脂肪族及芳香族聚酮類第22頁第22頁（三）異常次生代謝產物是一個應激產物，體內很少或沒有，經刺激后快速大量產生，且有保護作用，又稱植保素（phytoalexin）植物遭受一些刺激，無論是物理、化學，還是生物（如病、蟲害）而產生物質。如鹽膚木上蟲癭大量積累鞣質；切割松樹、桃樹流出樹脂、樹膠等。第23頁第23頁異常次生代謝產物：

萜類、酚類、黃酮類、香豆素類和炔類1960年染病豌豆分離出第一個植保素──異黃酮豌豆素仿用異常次生代謝產物辦法，選育抗逆品種和獲取含有應用價值異常次生代謝產物：培養高脯氨酸含量植物變異株作為培養抗旱、抗寒和抗鹽澤新品種；利用化學物質刺激松樹，提升其產脂量；刺激漆樹，提升產漆量。第24頁第24頁天然產物生物合成路徑理解其起源、生物合成途經及他們之間聯系，對于天然產物分類、結構研究、資源利用以及仿生合成等學科發展有著主要理論指導意義：(一)利用植物親緣相關性

1.推測天然化合物結構

2.定向尋找天然活性成份

3.植物化學分類(二)組織培養

1.工業生產有效成份

2.生物調控，提升活性成份含量第25頁第25頁<天然藥物化學成份生物合成概論>ISBN：9787811355901;作者：于榮敏

黃璐琦

出版社：暨南大學;出版時間：-01-01概述了生物合整天然產物基本結構及其反應機制，以及生物合成路徑推導，敘述了各種不同生物合成路徑，包含乙酸路徑、莽草酸路徑、甲羥戊酸路徑／甲基赤蘚糖磷酸路徑、生物堿路徑、多肽蛋白路徑以及糖類化合物生物合成路徑等。

利用基本化學原理，敘述了天然藥品中不同化學成份之間關系，為天然產物提供了一個推理論證描述方法；側重于將復雜結構轉化為簡樸片段，即將其分而解之。第26頁第26頁1.乙酸—丙二酸路徑

(acetate-malonatepathway)

合成成份類別：脂肪酸類主要生物合成路徑脂肪酸類生物合成路徑直鏈奇數碳脂肪酸起始物為丙酰輔酶A；支鏈脂肪酸前體為異丁酰/α-甲基丁酰/甲基丙二酰輔酶A;不飽和脂肪酸先經生物氧化為羥基衍生物，再脫水而成。第27頁第27頁苯酚、苯醌、蒽酮和蒽醌類生物合成路徑1.乙酸—丙二酸路徑

(acetate-malonatepathway)

合成成份類別：酚類、蒽酮、蒽醌類化合物。-OH、-OCH3多互為間位第28頁第28頁萜、甾族類生物合成路徑2.甲戊二羥酸路徑(mevalonicacidpathway)合成成份類別：萜類、甾體類化合物第29頁第29頁3.桂皮酸

—莽草酸路徑

(cinnamicacid–shikimicacidpathway）含有C6-C3骨架苯丙素類、香豆素類、木脂素和木質素類、以及含有C6-C3-C6骨架黃酮類生物合成路徑。

香豆素類、木脂素和木質素類、黃酮類生物合成路徑第30頁第30頁4.氨基酸路徑

(aminoacidpathway）

合成成份類別：生物堿類生物堿類生物合成路徑生物堿普通起源于前體氨基酸、甲戊二羥酸和醋酸酯。第31頁第31頁5、復合路徑復合路徑：有些化合物（查耳酮、二氫黃酮）合成經歷兩種以上不同生物合成路徑。常見主要復合路徑有：（1）乙酰-丙二酸-莽草酸路徑（2）乙酰-丙二酸-甲戊二羥酸路徑（3）氨基酸-乙酰-甲戊二羥酸路徑（4）氨基酸-乙酰-丙二酸路徑（5）氨基酸-莽草酸