生物碱课件.ppt

.,1,生物碱概述,生物碱的分布,生物碱的分类,生物碱的性质,生物碱的提取分离实例,第二节 生物碱,.,2,一基本内容：,1.大多数在双子叶植物中，在植物中多集中在某一器官：金鸡纳生物碱金鸡纳树皮，麻黄碱麻黄髓部，黄柏生物碱黄柏树皮，三棵针生物碱根皮。2.不同植物体内生物碱的含量差别很大，但 一般都较低（1%以下），通常把含量在 0.01%的植物称为生物碱植物。3.同一植物体内的生物碱，往往是多种生物碱共存，而且母核结构相似。,生物碱的分布特点：,.,3,三、生物碱的分类及结构特征,此类生物碱多来源于赖氨酸，是由吡啶或哌啶衍生的生物碱。1.简单吡啶类 此类生物碱分子较小，结构简单，很多呈液态。如槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱，烟草中的烟碱，胡椒中的胡椒碱等,（一）吡啶类生物碱：p33,.,4,三、生物碱的分类及结构特征,2.双稠哌啶类由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环，具喹喏里西啶的基本母核。主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。如苦参中的苦参碱、氧化苦参碱，野决明中的金雀花碱等。,（一）吡啶类生物碱：,.,5,三、生物碱的分类及结构特征,此类生物碱多来源于鸟氨酸，由莨菪烷环系的C3-醇羟基与有机酸缩合成酯。主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属。重要的化合物有莨菪碱、古柯碱等。,（二）莨菪烷类生物碱,.,6,三、生物碱的分类及结构特征,这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多。1.简单异喹啉类 如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉的衍生物,（三）异喹啉类生物碱,.,7,三、生物碱的分类及结构特征,2.苄基异喹啉类 苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹啉类。（1）1-苄基(苯甲基)异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。,.,8,三、生物碱的分类及结构特征,（2）双苄基异喹啉类：为两个苄基异喹啉通过13个醚键相连接的一类生物碱。 如存在于防己科北豆根中的主要酚性生物碱蝙蝠葛碱，汉防己中的汉防己甲素和乙素。,.,9,三、生物碱的分类及结构特征,3.原小檗碱类此类生物碱可以看成由两个异喹啉环稠合而成，依据两者结构母核中D环氧化程度不同，又分为小檗碱类和原小檗碱类。前者多为季铵碱，如黄连、黄柏、三棵针中的小檗碱；后者多为叔胺碱，如延胡索中的延胡索乙素。,.,10,三、生物碱的分类及结构特征,4.吗啡烷类这类化合物具有部分饱和的菲核，如罂粟中的吗啡、可待因，青风藤中的青风藤碱等。,.,11,三、生物碱的分类及结构特征,（四）吲哚类生物碱 这类生物碱来源于色氨酸，其数目较多，结构复杂，多具有显著的生物活性。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草科等1.简单吲哚类 如板蓝根、大青叶中的大青素B，蓼蓝中的靛青苷等,.,12,三、生物碱的分类及结构特征,（四）吲哚类生物碱 2.色胺吲哚类 此类化合物中含有色胺部分，结构较简单。如吴茱萸中的吴茱萸碱。,.,13,三、生物碱的分类及结构特征,（四）吲哚类生物碱 3.单萜吲哚类 这类生物碱的结构较复杂，如萝芙木中的利血平、番木鳖中的士的宁等。,.,14,三、生物碱的分类及结构特征,（四）吲哚类生物碱 4.双吲哚类 双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。,.,15,三、生物碱的分类及结构特征,（五）有机胺类生物碱 这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内，如麻黄中的麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。,.,16,二生物碱的理化性质p46,一、性状多为结晶形固体，少数为非晶形粉末；具有固定的熔点，有的具有双熔点，个别的仅具有分解点；少数小分子生物碱为液体，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱。生物碱多具苦味,少数呈辛辣味或其他味道,如甜菜碱具有甜味。生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗碱、蛇根碱呈黄色，药根碱、小檗红碱呈红色等。个别生物碱在可见光下无色，而在紫外光下显荧光，如利血平。个别小分子固体及少数呈液态的生物碱如麻黄碱、烟碱等具挥发性，可用水蒸气蒸馏法提取。咖啡因具有升华性。,.,17,二生物碱的理化性质,二、旋光性含有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱都有旋光性，且多为左旋。通常左旋体的生理活性比右旋体强。（少数右旋体生物活性强于左旋体，如d-古柯碱的局部麻醉作用强于-古柯碱）,.,18,二生物碱的理化性质,三、溶解性（一）游离生物碱1.亲脂性生物碱多数仲胺碱和叔胺碱为亲脂性易溶于乙醚、苯和卤烃类（二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳）等有机溶剂，尤其在三氯甲烷中溶解度较大。可溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等。不溶或难溶于水，但溶于酸水。,.,19,二生物碱的理化性质,三、溶解性2.亲水性生物碱（1） 季铵碱型生物碱：为离子型化合物，易溶于水和酸水，可溶于甲醇、乙醇及正丁醇等极性较大的有机溶剂，难溶于亲脂性有机溶剂。（2）含N-氧化物结构的生物碱：具有配位键,可溶于水，如氧化苦参碱。,.,20,二生物碱的理化性质,三、溶解性2.亲水性生物碱（3） 小分子生物碱：少数分子较小而碱性较强的生物碱，既可溶于水，也可溶于三氯甲烷，如麻黄碱、烟碱等。 （4） 酰胺类生物碱：由于酰胺在水中可形成氢键，所以在水中有一定的溶解度，如秋水仙碱、咖啡碱等。,.,21,二生物碱的理化性质,三、溶解性3.具有特殊官能团的生物碱（1）具有酚羟基或羧基的生物碱：具有酸、碱两性，故即可溶于酸水，又可溶于碱水。具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡；具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔次碱。（2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如喜树碱、苦参碱等。,.,22,二生物碱的理化性质,三、溶解性（二）生物碱盐一般易溶于水，可溶于甲醇、乙醇类，难溶于亲脂性有机溶剂。无机酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐水溶性大于大分子有机酸盐。有些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等。,.,23,二生物碱的理化性质,四、碱性生物碱的碱性强弱与pKa的关系：pKa2为极弱碱，如酰胺、N-五元芳杂环类生物碱。pKa27为弱碱，如芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱。pKa711为中强碱，如脂肪胺、脂杂环类生物碱。pKa11以上为强碱，如季铵碱、胍类生物碱。生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般是：胍基季铵碱N-烷杂环脂肪胺芳香胺N-芳杂环酰胺吡咯。,.,24,二生物碱的理化性质,（二）碱性强弱与分子结构的关系(大标题)1.氮原子的杂化方式碱性随杂化程度的升高而增强，即sp3sp2sp,.,25,二生物碱的理化性质,（二）碱性强弱与分子结构的关系2.电性效应电性效应（包括诱导效应和共轭效应），能影响N原子上电子云排布，从而影响碱性的大小。（1）诱导效应生物碱分子中的氮原子上的电子云密度可受氮原子附近供电基（如烷基）或和吸电基（如各类含氧基团、芳环、双键）诱导效应的影响。供电诱导使氮原子上电子云密度增加，碱性增强；吸电诱导使氮原子上电子云密度减小，碱性降低。,.,26,（2）共轭效应：当生物碱分子中氮原子的孤电子对与电子基团共轭时，一般使生物碱的碱性减弱。常见的有苯胺和酰胺两种类型。苯胺型：苯胺氮原子上的孤电子对与电子形成p-共轭体系后，其碱性减弱。如环己胺的碱性（pKa10.64）大于苯胺（pKa4.58），后者显然为共轭效应所致。,二生物碱的理化性质,环已胺（pKa10.64）苯胺（pKa4.85）,.,27,（2）共轭效应：酰胺型：酰胺氮原子上的孤电子对与羰基形成p-共轭效应，使其碱性极弱。如胡椒碱、秋水仙碱或咖啡碱等。,二生物碱的理化性质,秋水仙碱（pKa1.84）咖啡碱（pKa1.22）,.,28,3.空间效应氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。如麻黄碱碱性小于去甲麻黄碱，山莨菪碱碱性介于东莨菪碱与莨菪碱之间，以及利血平碱性较弱等,二生物碱的理化性质,.,29,4.氢键效应当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰基，并处于有利于形成稳定分子内氢键时，氮上的质子不易离去，其共轭酸稳定，则碱性强。如钩藤碱的碱性大于异钩藤碱碱性。伪麻黄碱碱性大于麻黄碱.,二生物碱的理化性质,.,30,五、沉淀反应p48生物碱在酸性水或稀醇中（苦味酸试剂可在中性条件下进行），与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应。（一）常用的生物碱沉淀试剂,二 生物碱的理化性质,.,31,（二）沉淀反应的条件及阳性结果的判定1.反应条件除苦味酸试剂外，其他生物碱沉淀反应都在酸性水溶液中进行。2.阳性结果的判断利用沉淀反应鉴别生物碱时，应注意假阴性和假阳性反应。对生物碱定性鉴别时，应用三种以上试剂分别进行反应，均阳性或阴性方有可信性。仲胺一般不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等。水溶液中如有蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等亦可与此类试剂产生阳性反应，故应在被检液中除掉这些成分。（具体方法：利用酸提碱沉得方法使生物碱游离，萃取使其与杂质分离）,二生物碱的理化性质,.,32,3.沉淀反应的应用用于检查生物碱的有无。可用于试管定性反应和色谱的显色剂。在生物碱的提取分离中可指示提取、分离终点。个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱，如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。某些生物碱沉淀反应可用于生物碱的定量，如硅钨酸试剂反应。,二生物碱的理化性质,.,33,六、显色反应某些生物碱能与一些试剂反应生成不同颜色的产物，这些试剂成为生物碱显色剂。常用的生物碱显色剂,二生物碱的理化性质,.,34,三含生物碱的中药实例p38,一、苦参1.苦参中主要生物碱及其化学结构主要生物碱：苦参碱和氧化苦参碱，此外还含有羟基苦参碱、N-甲基金雀花碱、安娜吉碱、巴普叶碱和去氢苦参碱（苦参烯碱）等。中国药典指标成分：苦参碱和氧化苦参碱。结构分类：这些生物碱都属于双稠哌啶类，具喹喏里西啶的基本结构，除N-甲基金雀花碱外，均由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成,.,35,2.苦参生物碱的生物活性：消肿利尿、抗肿瘤等作用。3.苦参生物碱在临床应用中应注意的问题苦参碱可致胆碱酯酶活性下降。,三含生物碱的中药实例,.,36,二、山豆根（一）山豆根中主要生物碱及其化学结构主要生物碱：苦参碱和氧化苦参碱。中国药典指标成分：苦参碱和氧化苦参碱。,三含生物碱的中药实例,.,37,二、山豆根（二）山豆根中主要生物碱生物活性抗癌活性：苦参碱、氧化苦参碱；抗溃疡作用；抗菌作用；臭豆碱、金雀花碱反射性兴奋呼吸，氧化苦参碱、槐果碱平喘作用；还具有升高白细胞、抗心律失常、抗炎、保肝作用。 注意事项：中毒（超剂量应用）中毒成分：苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱.,三含生物碱的中药实例,.,38,三、麻黄（一）麻黄中主要生物碱及其化学结构主要成分：以麻黄碱和伪麻黄碱为主，前者占总生物碱的40%90%。此外还含少量的甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱和去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。中国药典指标成分：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱。,三含生物碱的中药实例,.,39,（二）麻黄碱和伪麻黄碱的理化性质1.性状麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，游离麻黄碱含水物熔点为40。两者均具有挥发性。 2.溶解性游离麻黄碱可溶于水，但伪麻黄碱在水中的溶解度较麻黄碱小。（这是由于伪麻黄碱形成较稳定的分子内氢键的缘故）麻黄碱和伪麻黄碱也能溶于三氯甲烷、乙醚、苯及醇类溶剂。草酸麻黄碱难溶于水，而草酸伪麻黄碱易溶于水；盐酸麻黄碱不溶于三氯甲烷，而盐酸伪麻黄碱可溶于三氯甲烷。,三含生物碱的中药实例,.,40,（三）麻黄生物碱的鉴别反应麻黄碱和伪麻黄碱为仲胺碱，不与一般生物碱沉淀试剂发生沉淀反应。但下列两种特征反应可用于鉴别麻黄碱和伪麻黄碱。1.二硫化碳-硫酸铜反应 在麻黄碱和伪麻黄碱的醇溶液中加入二硫化碳、硫酸铜试剂和氢氧化钠各二滴，即产生棕色沉淀。2.铜络盐反应在麻黄碱和伪麻黄碱的水溶液中加硫酸铜试剂后，随即加氢氧化钠试剂呈碱性，溶液呈蓝紫色，再加乙醚振摇分层，乙醚层为紫红色，水层为蓝色。,三含生物碱的中药实例,.,41,（五）麻黄生物碱的生物活性药理实验表明，麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢神经作用，能兴奋大脑、中脑、延髓和呼吸循环中枢；有类似肾上腺素样作用，能增加汗腺及唾液腺分泌，缓解平滑肌痉挛。伪麻黄碱有升压、利尿作用；甲基麻黄碱有舒张支气管平滑肌作用等。（六） 麻黄生物碱在临床应用中应注意的问题麻黄生物碱具兴奋中枢神经系统及强心、升高血压的作用。其中麻黄碱的毒性大于伪麻黄碱。,三含生物碱的中药实例,.,42,四、黄连 （一）黄连中主要生物碱及其化学结构主要成分：小檗碱、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、药根碱和木兰碱等。其中以小檗碱含量最高（可达10%）。中国药典指标成分：盐酸小檗碱，不得少于5.5%。结构分类：以上生物碱均属异喹啉类衍生物，除木兰碱为阿朴菲型外，其他都属于原小檗碱型，且都是季铵型生物碱。,三含生物碱的中药实例,.,43,（二）小檗碱的理化性质黄连与甘草、黄芩、大黄配伍时，小檗碱与甘草酸、黄芩苷、大黄鞣质形成难溶于水的盐而析出，影响疗效，要注意配伍变化。互变异构：小檗碱一般以季铵型生物碱的状态存在，可以离子化呈强碱性，能溶予水，溶液为红棕色。当在水溶液中加入过量碱时，则抑制了季铵离子的解离，季铵型小檗碱则部分转变为醛式或醇式，其溶液也转变成棕色或黄色。醇式或醛式小檗碱为亲脂性成分，可溶于乙醚等亲脂性有机溶剂。,三含生物碱的中药实例,.,44,（三）小檗碱的鉴别反应除了能与一般的生物碱沉淀试剂发生反应外，还具有以下特征性鉴别反应（1）丙酮加成反应 在盐酸小檗碱水溶液中，加入氢氧化钠使呈强碱性，然后滴加丙酮数滴，即生成黄色结晶性小檗碱丙酮加成物，有一定熔点，可供鉴别。（2）漂白粉显色反应 在小檗碱的酸性水液中加入漂白粉（或通入氯气），溶液变为樱红色。,三含生物碱的中药实例,.,45,（四）黄连生物碱的生物活性药理实验表明，其主要成分小檗碱有明显的抗菌、抗病毒作用，小檗碱、黄连碱、巴马丁、药根碱等原小檗型生物碱还具有明显的抗炎、解痉、抗溃疡、免疫调节及抗癌等作用。（五）黄连生物碱在临床应用中应注意的问题黄连粉或小檗碱外用或口服偶引起过敏性皮疹；小檗碱静注或肌注有毒性反应，引起药疹、皮疹、血小板减少以致过敏性休克，静脉给予大剂量的小檗碱则可引起循环、呼吸骤停以及急性心源性脑缺氧综合征，甚至死亡，临床应用应注意。,三含生物碱的中药实例,.,46,五、延胡索1.延胡索中主要生物碱：苄基异喹啉类，延胡索甲素，延胡索乙素等，中国药典以延胡索乙素为指标成分进行含量测定。 2.生物活性：总碱具有活血散瘀，理气止痛作用，延胡索乙素具有较强镇痛作用，对慢性持续性疼痛及内脏钝痛效果较好。延胡索醋制后生物碱转化为可溶性盐，可增加镇痛作用。,三含生物碱的中药实例,.,47,六、防己1.防己中主要生物碱：汉防己甲素(粉防己碱)汉防己乙素(防己诺林碱)。 2.生物活性：防己甲素:抗心肌缺血、抑制血小板凝聚、抗炎、保肝。汉防己乙素：抗炎镇痛、降压、抗肿瘤。,三含生物碱的中药实例,.,48,七、川乌（一）川乌中主要毒性生物碱及其化学结构乌头所含生物碱多达400多种，结构复杂，其中重要且含量较高的有：乌头碱、次乌头碱和新乌头碱。中国药典指标成分：乌头碱、次乌头碱和新乌头碱。结构分类：二萜类生物碱，属于四环或五环二萜类衍生物。由于C14和C8的羟基常和乙酸、苯甲酸结合成酯，故称为二萜双酯型生物碱。,三含生物碱的中药实例,.,49,（二）川乌中主要毒性生物碱在炮制过程中的变化,双酯型乌头碱 单酯型乌头碱 无酯键的醇胺型生物碱。,三含生物碱的中药实例,.,50,八、洋金花（一）洋金花中主要生物碱成分及其化学结构主要化学成分：莨菪碱（阿托品）、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱和N-去甲莨菪碱中国药典指标成分：硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱。结构分类：莨菪烷类生物碱，由莨菪醇类和芳香族有机酸结合生成的一元酯类化合物。,三含生物碱的中药实例,.,51,（二）莨菪烷类生物碱的鉴别反应1.氯化汞沉淀反应 莨菪碱（或阿托品）在氯化汞的乙醇溶液中发生反应生成黄色沉淀，加热后沉淀变为红色（碱性强）。在同样条件下，东莨菪碱则生成白色沉淀。2.Vitali反应 莨菪碱（或阿托品）、 东莨菪碱等莨菪烷类生物碱分子结构中具有莨菪酸部分者，用发烟硝酸处理，产生硝基化反应，生成三硝基衍生物，此物再与苛性碱醇溶液反应，分子内双键重排，生成醌样结构的衍生物而呈深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失。3.过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应（DDL反应） 樟柳碱分子具邻二羟基结构，可被过碘酸氧化生成甲醛，然后甲醛与乙酰丙酮在乙酰胺溶液中加热，缩合成二乙酰基二甲基二氢吡啶（DDL）而显黄色。,三含生物碱的中药实例,.,52,（三）洋金花中生物碱的生物活性现代药理研究表明，莨菪碱及其外消旋体阿托品有解痉镇痛、解救有机磷中毒和散瞳作用；东莨菪碱除具有莨菪碱的生理活性外，还有镇静、麻醉作用。（四）洋金花在临床应用中应注意的问题食用过量或误食易致中毒，少儿较为多见。其中毒机制主要为M-胆碱反应。对周围神经表现为抑制副交感神经功能作用，对中枢神经系统则为兴奋作用，严重者转入中枢抑制，也可影响呼吸及温度调节中枢,三含生物碱的中药实例,.,53,九、天仙子1.主要成分:东莨菪碱、莨菪碱。2.临床应用问题：含有莨菪碱类成分，安全范围很窄，用量控制在0.06-0.6g.,三含生物碱的中药实例,.,54,十、马钱子（一）马钱子中主要生物碱的化学结构与毒性主要生物碱：士的宁（又称番木鳖碱）和马钱子碱，还含少量的10余种其他吲哚类生物碱。中国药典指标成分：士的宁、马钱子碱。结构分类：吲哚类生物碱（单萜吲哚类）。,三含生物碱的中药实例,.,55,（二）马钱子生物碱的鉴别方法1.与硝酸-氯化亚锡作用士的宁与硝酸作用显淡黄色，再于100加热蒸干，残渣遇氨气转变为紫红色。马钱子碱与浓硝酸接触即显深红色，再加氯化亚锡溶液，则由红色转变为紫色。2.与浓硫酸重铬酸钾作用士的宁加浓硫酸1ml，加少许重铬酸钾晶体，最初显蓝紫色，渐变为紫堇色、紫红色，最后为橙黄色。马钱子碱在此条件下不能产生相似的颜色反应。（三）马钱子在临床应用中应注意的问题马钱子所含生物碱主要是士的宁和马钱子碱，是主要的有效成分（镇痛），亦是有毒成分。此外，有毒成分能经皮肤吸收，外用不宜大面积涂敷。,三含生物碱的中药实例,.,56,十一、千里光（一）千里光中主要生物碱的化学结构与毒性主要生物碱：主要吡咯里西啶类，千里光宁碱，千里光菲宁碱，具12元环酯结构生物碱比无环双酯或单酯类毒性强。活性：抗肿瘤。问题：肝、肾、胚胎毒性，中国药典以阿多尼弗林碱进行定量，含量不得过0.004%。,三含生物碱的中药实例,.,57,十二、雷公藤（一）雷公藤中主要生物碱的化学结构与毒性主要成分：雷公藤甲素（二萜），主要生物碱：倍半萜大环内酯生物碱、雷公藤碱等，精脒类生物碱：苯乙烯南蛇碱等。活性：抗炎、免疫抑制、抗肿瘤、抗生育。问题：胃肠道症状、白细胞和血小板减少、肾功能损伤。,三含生物碱的中药实例,.,58,.,59,C,.,60,.,61,2014年真题解析,.,62,