第三章 生物碱00232 课件.ppt

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1、第三章,生物碱,吗啡,F.W.Serturner,乌头碱,第一节 概 述,（含N有机化合物的总称）,1.多数由C、H、 O、N组成。,2. 多在环上，少数在环外。,3. 大多具碱性，可与酸成盐。,4. 多具显著的生理活性。,生物碱的含义 和特点,生物碱的存在形式,多数以盐的形式存在（以有机酸盐为主，少数为无机酸盐）少数以游离形式存在（主要是一些碱性极弱的生物碱，如酰胺类生物碱）其他尚有以酯、苷及氮氧化合物的形式存在（乌头碱、氧化苦参碱）,第二节 生物碱的结构和分类,1按植物来源分类2按生源途径分类3按化学结构类型分类,一、有机胺类 氮原子不在环内的一类生物碱。,结构特点,一、有机胺类,秋水仙碱

2、（酰胺类）colchicine,治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用,益母草碱leonurine,对动物子宫有增加其紧张性与节律性的作用,二、杂环类生物碱1、吡咯衍生物 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱,重要的分类：简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物 吲哚里西啶衍生物。,氮原子存在于不同的环内,简单的吡咯衍生物,红古豆碱,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,（有活性）,似阿托品药物的散瞳等作用,野百合碱,（有抗癌活性）,吡咯里西啶,吡咯里西啶衍生物,吲哚里西啶衍生物,吲哚里西啶,一叶萩碱,兴奋中枢神经，治疗面神经麻痹，小儿麻痹症,2、吡啶衍生物,哌啶,槟榔碱,槟榔次碱,3、莨菪烷衍生物,莨菪碱,存在于

3、中药颠茄，具有解痉、镇痛作用,4、喹啉衍生物,喜树碱,喹啉,5、异喹啉衍生物,小檗碱（黄连素）,异喹啉,苄基异喹啉,罂粟碱,双苄基异喹啉型,唐松草碱thalicarpine,原小檗碱型,延胡索乙素,吗啡烷,吗啡（止痛作用）,6、吲哚衍生物,吲哚,利血平,7、其他杂环,咪唑,毛果芸香碱,吡嗪,川穹嗪,活血作用，治疗各种闭塞性血管疾病,嘌呤,三、萜类生物碱 单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科）倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛）二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子）三萜类生物碱：少,石斛碱,紫杉醇 三环二萜,四、甾类生物碱,环常绿黄杨碱D,胆甾烷型,贝母碱,异胆甾烷型,第三节 理化性质,一、性状 形态：多呈结晶状

4、态或粉末状固体； 少数呈液态（小分子、无氧或氧呈酯键）-烟碱、槟榔碱。个别小分子固体生物碱有挥发性-麻黄碱 升华性 -咖啡碱气味：苦，个别具甜味-甜菜碱旋光性：大多有旋光（不对称碳原子或不对称中心），且多呈左旋性。,二、溶解性 影响生物碱溶解性的因素氮原子的存在状态极性基团的种类和数量分子大小,（一）游离生物碱1、脂溶性生物碱 易溶于亲脂性有机溶剂，不溶或难溶于水和碱水。此类生物碱结构中的氮原子多为仲胺、叔胺，分子比较大，有较强的亲脂性。,2、水溶性生物碱 （1）季铵型生物碱为离子型化合物，易溶于水、乙醇、甲醇等极性较大的溶剂。,（2）含N-O配位键-氧化苦参碱（3）小分子或液体生物碱-烟碱、

5、麻黄碱、苦参碱（4）酰胺类生物碱-秋水仙碱、咖啡碱,秋水仙碱,3、两性生物碱 具有酚羟基或羧基等酸性基团的生物碱。既可溶于酸水，又可溶于碱水溶液。,槟榔次碱,4、具有内酯结构或内酰胺结构的生物碱 易溶于NaOH溶液，其内酯结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后可环合析出。,（二）生物碱盐 一般易溶于甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。由于酸的种类不同，所形成的生物碱盐的溶解度也有差异。通常生物碱盐的无机酸盐水溶性大于有机酸盐，特别是含氧酸盐甾水中溶解度大于卤代酸盐；小分子有机酸盐水溶性大于大分子有机酸盐。,第三节 碱性,碱性的概念：能够接受质子或者给出电子,碱性强弱的表示方法,影响生物碱碱性的因素

6、,1.氮原子杂化方式,2.诱导效应 1）供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云密度增加，碱性增强。2）吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云密度降低，碱性减弱。,麻黄碱（pKa9.58）（甲基供电诱导效应）,去甲基麻黄碱（pKa9.00） （羟基的吸电诱导效应）,苯异丙胺（pKa9.80）（无羟基的吸电作用）,3.共轭效应概念： H2C=CH2，键的两个电子的运动范围局限在两个碳原子之间，这叫 做定域运动。 CH2=CH-CH=CH2中，可以看作两个孤立的双键重合在一起，电子的运动范围不再局限在两个碳原子之间，而是扩充到四个碳原子之间，这叫做离域现象。 这种分子叫共轭分子。共轭分子中

7、任何一个原子受到外界试剂的作用，其它部分可以马上受到影响。 这种电子通过共轭体系的传递方式，叫做共轭效应。,苯胺（pKa4.58）,环己胺（pKa10.64）,酰胺结构：,胡椒碱（酰胺共轭 pKa1.42）,其他因素：,莨菪碱（pka9.65）,东莨菪碱（环氧位阻pka6.20）,空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。,常见生物碱碱性规律：,季铵碱 烷胺类（仲胺，叔胺） 芳胺类（芳杂环） 酰胺类 小檗碱（11.5） 四氢异喹啉（9.5） 异喹啉（5.4） （pKa 2） 离子型 SP3杂化 SP2杂化 P共轭 类似无机碱 （无双键） （有双键）,通常情况下碱性强弱与pK

8、a大小的关系如下：pKa 11 为强碱 （胍、季胺碱）pKa 7 11 中强碱（脂肪胺类仲胺、叔胺）pKa 2 7 弱碱 （ 芳胺、芳氮杂环）pKa 2 极弱碱（酰胺类）,第四节 检识,一、化学检识：沉淀反应 生物碱在酸性水溶液中，能和某些试剂生成难溶于水的复盐或分子复合物。这种反应称为生物碱沉淀反应，这些试剂称为生物碱沉淀试剂。,碘-碘化钾 KI-I2 棕褐色沉淀碘化铋钾 BiI3KI 红棕色沉淀碘化汞钾 HgI22KI 类白色沉淀（若加过量试剂，沉淀又被溶解） 硅钨酸 SiO212WO3 乳白色苦味酸 2,4,6-三硝基苯酚 黄色雷氏铵盐 硫氰酸铬铵试剂 紫红色（能与季铵型生物碱生成难溶性

9、复盐）,沉淀反应条件（1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行； （若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%； （当醇含量50%时可使沉淀溶解）（3）沉淀试剂不易加入多量。 （如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）,结果判断：1、需要用三种以上生物碱沉淀试剂2、氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂 沉淀（假阳性） 阳性结果不能判定生物碱的存在 阴性结果可判断无生物碱存在3、仲胺类一般不易与生物碱沉淀试剂反应。,二、色谱检识（一）薄层色谱法硅胶（吸附能力弱 弱酸性） 适用于大多数生物碱，但强碱性生物碱可能出现Rf太小和复斑或拖尾（与硅胶的弱酸性成盐）

10、，解决这一问题的办法：1、碱液（0.1-0.5mol/L NaOH）制板2、碱性展开剂（中性展开剂 + 少许二乙胺或氨水）3在层析槽中放一盛有氨水的小器皿,观察薄层色谱日光下（有颜色的生物碱 小檗碱显黄色斑点）观察看荧光（有荧光的生物碱 小檗碱有黄绿色荧光）喷显色剂（改良碘化铋钾，对大多数生物碱显橘红色）,（二）纸色谱法固定相 甲酰胺、水、酸性缓冲溶液展开剂 苯、正丁醇-冰醋酸-水等显色剂 同上,但不能含有硫酸,第五节 提取与分离,一、提取 除个别具有生物碱挥发性的生物碱（麻黄碱）可用水蒸汽蒸馏法提取外，一般情况下，总生物碱的提取均采用溶剂法提取。,（一）酸水提取法,提取操作：渗漉法、浸渍法

11、酸性水0.1% - 1%H2SO4、HCl、HOAc等。 酸水提取液中含有生物碱盐和水溶性杂志，需要用以下三种方法进一步处理。 1、离子交换法,2、萃取法 酸水提取液（生物碱盐）,氨水和石灰水碱化,游离生物碱,亲脂性有机溶剂，萃取,合并有机溶剂，浓缩,总生物碱,2、沉淀法 酸水提取液（生物碱盐）,氨水和石灰水碱化,游离生物碱,碱水液,雷氏铵盐,雷氏复盐沉淀（季铵型生物碱）,药材,乙醇类溶剂提取法,渗漉/ 浸渍 /回流,醇提取液（盐 游离）,回收,总生物碱,酸碱处理,较纯的总生物碱,（二）乙醇提取法,药材 （少量碱水湿润）,亲脂性有机溶剂提取法（苯 /二氯甲烷/ 氯仿）,冷浸/ 回流,提取液（游

12、离）,回收,总生物碱,（三）亲脂性有机溶剂提取法,二、分离,（一）初步分离,总生物碱,酸水溶解，滤过,酸水溶液,三氯甲烷等有机溶剂萃取,三氯甲烷层（弱碱性生物碱）,酸水层（强碱、中强碱）,氨水调节，有机溶剂萃取,碱水层（强碱性生物碱）,有机层（中强碱性生物碱）,（二）生物碱单体的分离1.利用生物碱碱性的差异性进行分离 a.总生物碱溶于有机溶剂b.总生物碱溶于酸水,不同酸性缓冲液,H由高到低萃取,碱性较强先溶于酸水,碱性较弱后溶于酸水,H由低到高萃取,逐渐加碱,碱性较弱的先游离出来,碱性较强后游离出来,2.利用游离生物碱在有机溶剂中溶解性的不同进行分离,苦参碱和氧化苦参碱混合物,少量CHCl3溶解,CHCl3 液,加入10倍量的乙醚,沉淀（氧化苦参碱）,母液（苦参碱）,3.利用生物碱盐在水中溶解度的差异进行分离 麻黄碱和伪麻黄碱混合物,甲苯溶解,甲苯溶液,流经12%草酸溶液,草酸溶液,减压浓缩，冷置，过滤,结晶（草酸麻黄碱）,母液（草酸伪麻黄碱）,CaCl2转化,CaCl2转化,盐酸麻黄碱,盐酸伪麻黄碱,流程说明: 利用麻黄碱草酸盐的水溶度小于伪麻黄碱草酸盐的水溶度进行分离。,4.利用生物碱特殊官能团的性质不同进行分离,混合物的三氯甲烷溶液,5%NaOH萃取,三氯甲烷层（可待因）,碱水层（吗啡）,