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生物鹼

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首個被分離出的生物鹼,嗎啡,於1804年由罌粟中提取[1]

生物鹼(英語:alkaloid)是一種天然存在的含氮鹼性化合物。一些人工合成但結構類似的化合物有時也被稱作生物鹼。除了,生物鹼也可以含有等元素。[2] 生物鹼與其它含氮鹼性化合物之間的分界並不明確,但氨基酸核苷酸類物質通常不被稱作生物鹼。

生物鹼在人或動物體內產生藥理反應。雖然大部份的生物鹼對人體有毒,但有些也能入藥,起鎮痛或麻醉的作用,以嗎啡可待因尤為重要。生物鹼大都是氨基酸衍生物,嚐起來有苦澀味,是植物(如馬鈴薯蕃茄罌粟)、動物(如貝類)、細菌真菌等多種生命體的次生代謝物。通過對生物體的粗提取物進行酸鹼萃取純化,可以獲得大部份的生物鹼。

發現史

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自古以來,人類就將含有生物鹼的植物用於治療和娛樂。

例如,早在公元前 2000 年左右,美索不達米亞就已發現藥用植物[3]。[30] 荷馬(作家)的奧德賽提到了埃及女王送給海倫的禮物,一種帶來遺忘的藥物。

據信,這份禮物是一種含有鴉片的藥物[4]。一本寫於公元前一至三世紀的中國室內植物書籍提到了麻黃罌粟的醫療用途[5]。此外,古柯葉自古以來就被南美原住民使用。

德國化學家--弗里德里希·塞圖納第一次從鴉片中分離出嗎啡。

含有有毒生物鹼(例如烏頭鹼管箭毒鹼)的植物提取物自古以來就被用於毒箭[3]

生物鹼的研究始於 19 世紀。

1804年,德國化學家弗里德里希·瑟圖納從鴉片中分離出一種「催眠原理」(拉丁語:principium somniferum),他將其稱為「嗎啡」,指的是希臘夢神墨菲斯; 在德語和其他一些中歐語言中,這仍然是該藥物的名稱。 「嗎啡」一詞在英語和法語中使用,由法國物理學家蓋-呂薩克提出。

法國研究人員皮埃爾-佩爾提埃約瑟夫·卡旺圖在生物鹼發展的早期對化學做出了重大貢獻,他們發現了奎寧 (1820年) 和士的寧 (1818年)。

大約在同一時期還發現了其他幾種生物鹼,包括黃嘌呤(1817年)、阿托品(1819年)、咖啡因(1820年)、可尼鹼(1827年)、尼古丁(1828年)、秋水仙鹼(1833年)、金雀花鹼(1851年)和可卡因(1860年)。

20 世紀光譜色譜方法的出現加速了生物鹼化學的發展,到 2008 年已鑑定出超過 12,000 種生物鹼[6]

1886 年,德國化學家阿爾伯特·拉登堡首次完成了生物鹼的合成。 他通過2-甲基吡啶乙醛反應並用鈉還原生成的2-丙烯基吡啶來生產烏頭鹼[7]

生物鹼的分類

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與大多數其他天然化合物相比,生物鹼的特徵在於其豐富的結構多樣性,沒有統一分類。

類別 主要結構 主要合成路線 例子
與含氮雜環生物鹼(真正生物鹼)
吡咯烷 類衍生物[8]
鳥氨酸精氨酸腐胺 → N-甲基腐胺 → N-methyl-Δ1-pyrroline [9] Cuscohygrine英語Cuscohygrine, hygrine英語hygrine, hygroline, stachydrine[8][10]
托烷 類衍生物[11]
阿托品
原子取代於位置 3, 6 或 7
鳥氨酸或精氨酸→腐胺→N-甲基腐胺→N-甲基-Δ1-吡咯烷酮 [9] Atropine, scopolamine, hyoscyamine[8][11][12]
可卡因
原子取代於位置 2, 3
Cocaine, ecgonine英語ecgonine [11][13]
吡咯里西啶 類衍生物[14]
鳥氨酸,精氨酸→腐→類精脒→惹卓裂鹼 [9] Retronecine英語Retronecine, heliotridine, laburnine [14][15]
一元羧酸的複合酯 Indicine, lindelophin, sarracine [14]
大環內二酯 Platyphylline, trichodesmine[14]
1-氨基吡咯烷類 (lolines英語Loline alkaloids) L-脯氨酸+ L-高絲氨酸→N-(3-氨基-3-羧丙基)脯氨酸→降黑麥草堿 [16][17] Loline, N-formylloline, N-acetylloline[18]
哌啶 類衍生物[19]
賴氨酸屍胺 → Δ1-piperideine [20] Sedamine, lobeline, anaferine, piperine [21][22]
辛酸 → coniceine → 毒芹鹼 [23] Coniine, coniceine [23]
類衍生物[24][25]
羽扇豆鹼 賴氨酸屍胺 → Δ1-piperideine [26] Lupinine英語Lupinine, nupharidin [24]
野靛鹼 野靛鹼 [24]
司巴丁 司巴丁, lupanine, anahygrine[24]
苦參鹼 Matrine, oxymatrine, allomatridine[24][27][28]
苦豆鹼 Ormosanine, piptantine[24][29]
吲哚聯啶 類衍生物[30]
賴氨酸 → δ-semialdehyde of Α-氨基己二酸pipecolic acid英語pipecolic acid → 1 indolizidinone [31] Swainsonine英語Swainsonine, castanospermine英語castanospermine [32]
吡啶 類衍生物[33][34]
吡啶簡單衍生物 煙酸 → dihydronicotinic acid → 1,2-dihydropyridine [35] Trigonelline英語Trigonelline, ricinine, arecoline英語arecoline [33][36]
多環芳烴冷凝吡啶衍生物 Nicotine, nornicotine英語nornicotine, anabasine英語anabasine, anatabine [33][36]
多環芳烴冷凝吡啶衍生物 Actinidine英語Actinidine, gentianine, pediculinine [37]
Sesquiterpene英語Sesquiterpene pyridine derivatives 煙酸, 異亮氨酸 [38] Evonine, hippocrateine, triptonine [34][35]
異喹啉 類衍生物及相關生物鹼[39]
Simple derivatives of isoquinoline [40] Tyrosine or 苯丙氨酸多巴胺 or 酪胺 (for alkaloids Amarillis) [41][42] Salsoline, lophocerine [39][40]
Derivatives of 1- and 3-isoquinolines [43] N-methylcoridaldine, noroxyhydrastinine [43]
Derivatives of 1- and 4-phenyltetrahydroisoquinolines [40] Cryptostilin [40][44]
Derivatives of 5-naftil-isoquinoline [45] Ancistrocladine [45]
Derivatives of 1- and 2-benzyl-izoquinolines [46] Papaverine, laudanosine英語laudanosine, sendaverine
Cularine group[47] Cularine, yagonine [47]
Pavine英語Pavine (molecule)s and isopavines [48] Argemonine, amurensine英語amurensine [48]
Benzopyrrocolines [49] Cryptaustoline [40]
Protoberberines [40] Berberine, canadine英語canadine, ophiocarpine, mecambridine, corydaline [50]
Phthalidisoquinolines [40] Hydrastine, narcotine英語narcotine (Noscapine) [51]
Spirobenzylisoquinolines [40] Fumaricine [48]
Ipecacuanha英語Psychotria ipecacuanha alkaloids[52] Emetine, protoemetine, ipecoside [52]
Benzophenanthridines [40] Sanguinarine, oxynitidine, corynoloxine [53]
Aporphine英語Aporphines [40] Glaucine英語Glaucine, coridine, liriodenine [54]
Proaporphines [40] Pronuciferine, glaziovine [40][49]
Homoaporphines [55] Kreysiginine, multifloramine [55]
Homoproaporphines [55] Bulbocodine [47]
嗎啡s[56] 嗎啡, 可待因, 蒂巴因, 青藤鹼 [57]
Homomorphines [58] Kreysiginine, androcymbine [56]
Tropoloisoquinolines [40] Imerubrine [40]
Azofluoranthenes [40] Rufescine, imeluteine [59]
Amaryllis alkaloids[60] Lycorine, ambelline, tazettine, galantamine英語galantamine, montanine [61]
Erythrina alkaloids[44] Erysodine, erythroidine [44]
Phenanthrene derivatives [40] Atherosperminine [40][50]
Protopine英語Protopines [40] Protopine英語Protopine, oxomuramine, corycavidine [53]
Aristolactam [40] Doriflavin [40]
噁唑 類衍生物[[62]
Tyrosinetyramine [63] Annuloline, halfordinol, texaline, texamine[64]
異噁唑 類衍生物
Ibotenic acidMuscimol Ibotenic acid, Muscimol
噻唑 類衍生物[65]
1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate英語1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate (DOXP), tyrosine, cysteine [66] Nostocyclamide, thiostreptone [65][67]
喹唑啉 類衍生物[68]
3,4-Dihydro-4-quinazolone derivatives Anthranilic acid or phenylalanine or ornithine [69] Febrifugine[70]
1,4-Dihydro-4-quinazolone derivatives Glycorine, arborine, glycosminine[70]
Pyrrolidine and piperidine quinazoline derivatives Vazicine (peganine) [62]
吖啶 類衍生物[62]
Anthranilic acid [71] Rutacridone, acronicine[72][73]
喹啉 類衍生物[74][75]
Simple derivatives of quinoline derivatives of 2 – quinolones and 4-quinolone Anthranilic acid → 3-carboxyquinoline [76] Cusparine, echinopsine, evocarpine[75][77][78]
Tricyclic terpenoids Flindersine[75][79]
Furanoquinoline derivatives Dictamnine, fagarine, skimmianine[75][80][81]
Quinines Tryptophantryptaminestrictosidine英語strictosidine (with secologanin英語secologanin) → korinanteal → cinhoninon [42][76] Quinine, quinidine, cinchonine, cinhonidine [79]
吲哚 類衍生物[57]
異戊二烯吲哚生物鹼
Simple indole derivatives [82] Tryptophantryptamine or 5-hydroxitriptofan [83] Serotonin, psilocybin, dimethyltryptamine (DMT), bufotenin [84][85]
Simple derivatives of β-carboline英語beta-carboline [86] Harman, harmine英語harmine, harmaline英語harmaline, eleagnine [82]
Pyrroloindole alkaloids [87] Physostigmine (eserine), etheramine, physovenine, eptastigmine[87]
萜類吲哚生物鹼'
Ergot alkaloids[57] Tryptophan → chanoclavine → agroclavine → elimoclavine → paspalic acidlysergic acid [87] Ergotamine, ergobasine, ergosine[88]
單萜吲哚生物鹼
Corynanthe type alkaloids[83] Tryptophantryptaminestrictosidine英語strictosidine (with secologanin英語secologanin) [83] Ajmalicine, sarpagine, vobasine, ajmaline, yohimbine, reserpine, mitragynine英語mitragynine,[89][90] group strychnine and (Strychnine brucine英語brucine, aquamicine, vomicine [91])
Iboga英語Iboga-type alkaloids[83] Ibogamine英語Ibogamine, ibogaine英語ibogaine, voacangine英語voacangine[83]
Aspidosperma-type alkaloids[83] Vincamine英語Vincamine, vinca alkaloids英語vinca alkaloids, vincotine, aspidospermine[92][93]
咪唑 類衍生物[62]
Directly from histidine[94] Histamine, pilocarpine, pilosine, stevensine[62][94]
嘌呤 類衍生物[95]
Xanthosine英語Xanthosine (formed in purine biosynthesis) → 7 methylxantosine → 7-methyl xanthinetheobrominecaffeine [42] Caffeine, theobromine, theophylline, saxitoxin英語saxitoxin [96][97]
側鏈上含氮原子的生物側鏈鹼
β-苯乙胺 類衍生物[49]
Tyrosine or phenylalaninedioxyphenilalaninedopamineadrenaline and mescaline tyrosinetyramine phenylalanine → 1-phenylpropane-1,2-dione → cathinone英語cathinoneephedrine and pseudoephedrine [38][98][99] Tyramine, ephedrine, pseudoephedrine, mescaline, cathinone英語cathinone, catecholamines (adrenaline, noradrenaline, dopamine)[38][100]
秋水仙素 類衍生物 [101]
Tyrosine or phenylalaninedopamineautumnalinecolchicine [102] Colchicine, colchamine[101]
毒蕈鹼 [103]
Glutamic acid → 3-ketoglutamic acid → muscarine (with pyruvic acid)[104] Muscarine, allomuscarine, epimuscarine, epiallomuscarine[103]
芐胺[105]
Phenylalanine with valine, leucine or isoleucine[106] Capsaicin, dihydrocapsaicin, nordihydrocapsaicin, vanillylamine[105][107]
多胺生物鹼
腐胺 衍生物[108]
ornithineputrescinespermidinespermine[109] Paucine [108]
亞精胺 衍生物[108]
Lunarine, codonocarpine[108]
精胺 衍生物[108]
Verbascenine, aphelandrine [108]
Peptide (cyclopeptide) alkaloids
Peptide alkaloids with a 13-membered cycle [110][111] Nummularine C type From different amino acids [110] Nummularine C, Nummularine S [110]
Ziziphine type Ziziphine A, sativanine H [110]
Peptide alkaloids with a 14-membered cycle [110][111] Frangulanine type Frangulanine, scutianine J [111]
Scutianine A type Scutianine A [110]
Integerrine type Integerrine, discarine D [111]
Amphibine F type Amphibine F, spinanine A [110]
Amfibine B type Amphibine B, lotusine C [110]
Peptide alkaloids with a 15-membered cycle [111] Mucronine A type Mucronine A [112][111]
Pseudoalkaloids (terpenes and steroids)
Diterpenes [112]
Lycoctonine type Mevalonic acidizopentenilpyrophosfategeranyl pyrophosphate英語geranyl pyrophosphate [113][114] Aconitine, delphinine英語delphinine [112][115]
Steroids[116]
Cholesterol, arginine[117] Solasodine, solanidine英語solanidine, veralkamine, batrachotoxin英語batrachotoxin[118]

參考文獻

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引用

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來源

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外部連結

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參見

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