天然药物化学教学资料天然药化9.生物碱.ppt

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1、性状：组成、形态、熔点、颜色、味觉、挥发性II.旋光性III.溶解性IV.生物碱碱性V.生物碱的检识,第三节、生物碱的理化性质,生物碱概述,生物碱的化学结构和分类,生物碱的理化性质,生物碱的提取分离,生物碱的结构鉴定,第九章 生物碱,第四节、生物碱的提取分离,一、总生物碱的提取二、总生物碱的分离,第四节、生物碱的提取分离,一、总生物碱的提取 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）水或酸水提取法（二）醇提法（三）亲脂有机溶剂提取法（四）水溶性生物碱的提取 1.沉淀法 2.溶剂法 3.大孔树脂法 4.其它提取法：离子交换树

2、脂法,溶剂提取法,1.存在形式:生物碱盐、游离生物碱 N-氧化物;氮杂缩醛类;亚胺、烯胺类2.溶剂提取方法：,溶剂的选择,生物碱类成分的存在状态及溶解性 溶剂的溶解性能,提取方法（煎煮法、渗漉法、回流法等）的选择,选择依据,关键,生物碱的溶解性小结,1.原理：盐易溶于水。使中药中的生物碱转为盐类，提高了生物碱在水中的溶解度,水或酸水提取法（盐酸 硫酸 醋酸 酒石酸）,浸渍 渗漉或煎煮,酸水提取液（盐）,离子交换树脂法 沉淀法 萃取法,总生物碱,*,（一）水或酸水提取法,2.方法：,药材粗粉,0.5%盐酸或 硫酸或醋酸或酒石酸浸渍、渗漉或煎煮,酸水提取液（盐）,Con.c,酸水浓缩提取液（盐）,

3、（一）水或酸水提取法,3.特点：多采用冷提法；体积大、浓缩难、水溶性杂质多4.解决方法：离子交换树脂或沉淀法、萃取法,碱化,酸水浓缩提取液（盐）,二.萃取法,总生物碱,碱化,正丁醇层,水溶性生物碱,脂溶性总生物碱,有机溶剂,回收,碱水,阳离子交换树脂法,沉淀/盐析,一.沉淀法,三.离子交换树脂法,水洗干燥,（一）酸水提取法,碱水,正丁醇,碱水,雷氏铵盐法,季铵碱盐,酸水浓缩提取液（盐）,（一）酸水提取法,沉淀法：1.适于碱性弱的生物碱,沉淀,总生物碱（不溶或难溶的AlK）,水溶性AlK或杂质 雷氏铵盐 沉淀法水溶性AlK,沉淀,黄藤1%硫酸酸水浓缩提取液（盐）,（一）酸水提取法,沉淀法：2.盐

4、析法：适于中等弱碱性的生物碱,沉淀,掌叶防己碱,沉淀,碱化至PH=9，加NaCL达饱和,水溶性AlK或杂质 雷氏铵盐 沉淀法水溶性AlK,沉淀法小结,1.酸提碱沉 碱性弱生物碱2.盐析法 中等极性生物碱:掌叶防己碱-PH93.沉淀生物碱 雷氏铵盐沉淀法:水溶性生物碱,药材,醇（甲、乙）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,*,用此法时，若有水溶性生物碱存在于水液中，可用丁醇或戊醇直接萃取。,1.原理：生物碱盐、游离生物碱均易于醇 2.方法：3.特点：水溶性杂质比酸水提取法少，但含较多的脂溶性杂质,（二）醇类溶剂提取,1.原理：游离生物碱

5、-有机溶剂提取-原料一般须碱化,（三）亲脂性有机溶剂提取法,亲脂性有机溶剂提取法（苯/二氯甲烷/氯仿）,冷浸 回流,提取液（游离）,回收,总生物碱,原料碱化,2.特点：只含亲脂性生物碱、杂质少 溶剂成本高，提取时间较长，不安全，有毒性，易燃,3.方法：,（三）碱化-亲脂性有机溶剂提取法,加氨水/Na2CO3/石灰乳,（三）碱化-亲脂性有机溶剂提取法,若生物碱为弱碱,多以游离碱存在,则处理方法稍有不同:用少量水或稀有机酸水润湿，有机溶剂固液提取,（三）碱化-亲脂性有机溶剂提取法,（三）碱化-亲脂性有机溶剂提取法,超声波提取法:微波萃取法：CO2超临界提取：水蒸气蒸馏法：麻黄碱等挥发性的生物碱,其

6、他提取生物碱的技术,1.沉淀法2.溶剂法3.大孔树脂法,（四）水溶性生物碱提取方法,（1）雷氏铵盐沉淀法:水溶性生物碱原理：,1.沉淀法,雷氏铵盐沉淀法,季胺碱的水液,酸化至弱酸性,酸水液,雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）,丙酮溶解，过漉,丙酮液,加硫酸银饱和水溶液，过漉,滤液（生物碱硫酸盐）,加氯化钡溶液,生物碱盐酸盐,1.沉淀法,雷氏铵盐（硫氰酸铬钾）或磷酸盐、硅酸盐等,雷氏铵盐沉淀法,季胺碱的水液,酸化至弱酸性,酸水液,雷氏铵盐（硫氰酸铬钾）,雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）,丙酮溶解，过漉,丙酮液,交换树脂柱,生物碱盐酸盐,过氧化铝柱，丙酮洗脱,丙酮液,加硫酸银饱和水溶液，过漉,漉液（生物碱硫

7、酸盐）,加氯化钡溶液,生物碱盐酸盐,1.沉淀法,1.沉淀法,（2）盐析法：三颗针-小檗碱-10%NaCl,小檗科：三颗针,小檗碱：黄色针状结晶，具5.5结晶水，mp145，能缓缓溶于冷水中（1:20），微溶于冷乙醇（1:100），易溶于热水和热乙醇，难溶于苯，氯仿和丙酮，与酸结合成盐时失去一分子水，其硝酸盐和氢碘酸盐极难溶于水，盐酸盐（l:500）微溶于冷水，较易溶于沸水，几乎不溶于乙醇，其硫酸盐（l:30），磷酸盐（l:15）在水中溶解度较大。小檗碱盐酸盐称作盐酸小檗碱。利用小檗碱与含氧酸（硝酸例外）所成盐在水中溶解度较大的性质，采用稀硫酸将其转变为硫酸盐形成式提取出来，再将小檗碱游离后，加

8、入盐酸使其形成盐酸盐，结合盐析法，使之沉淀析出。,2.溶剂法 正丁醇或戊醇萃取碱水中的季铵碱3.大孔树脂法:苯乙烯型或2-甲丙烯酸酯型的大孔吸附树脂网状小孔结构，以吸附和筛选结合的方式分离生物碱水溶液上柱，洗去水溶性杂质，适当的溶剂(含水醇，醇，丙酮等)洗脱。-浙贝母总碱：正丁醇-大孔吸附树脂,二.生物碱分离,（一）不同类别生物碱的分离 分离依据：生物碱的碱性强弱（弱碱性生物碱的盐不稳定；中强碱在pH910时可以游离）特殊官能团（酚羟基的酸性，可溶于NaOH溶液）,分离流程：,总生物碱的酸水液（盐）,氯仿萃取,(1)氯仿液（弱碱性生物碱）,二.生物碱分离纯化方法,(2)酸水液（强，中强碱性生物

9、碱）,(1)氯仿液（弱碱性生物碱）,12%NaOH萃取,碱水液,CHCl3液,NH4Cl处理，CHCl3萃取,CHCl3液,回收,酚性弱碱性生物碱,回收,非酚性弱碱性生物碱,NH4Cl/不用HCL,(2)酸水液（强，中强碱性生物碱）,氨水碱化，pH910 CHCl3萃取,CHCl3液,碱水液（强碱：季铵）,12%NaOH萃取,酸化，雷氏铵盐沉淀,沉淀,分解沉淀,水溶性生物碱,碱水液,CHCl3液,NH4Cl处理，CHCl3萃取,回收,非酚性中强碱性生物碱,CHCl3液,回收,酚性中强碱性生物碱,PH12 正丁醇,水溶性生物碱,氨水碱化/不用NaOH,二.生物碱分离纯化方法,（二）利用生物碱的碱

10、性差异分离,总碱中各生物碱的碱性不同，可用pH梯度萃取法进行分离。1.已知 pKa：布朗斯特酸碱理论pKa与pH的关系 让碱100%游离 pH=pKa+lg100/1=pKa+2 让碱100%成盐 pH=pKa-2,2.未知pKa：利用多缓冲纸色谱（分配原理）进行先导分离：不同酸性缓冲液依pH由高至低涂布，以水饱和亲脂性有机溶剂展开,3.PH梯度萃取:,（1）游离生物碱：将总生物碱溶于氯仿等亲脂性有机溶剂，以不同酸性缓冲液依pH由高至低依次萃取，生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离，分别碱化后以有机溶剂萃取即可。（2）生物碱盐：将总生物碱溶于酸水，逐步加碱使pH值由低至高，每调一次

11、pH值，即用氯仿等有机溶剂萃取，则各单体生物碱依碱性由弱至强先后成盐依次被萃取出而分离。,（二）利用生物碱的碱性差异分离,*碱性弱的生物碱易游离（脂溶性，易于CHCl3）。*碱性强的生物碱易成盐（离子型，易于水）。,依操作方式的不同，分离方法有二种,混合总生物碱,酸水溶解,酸水液（盐）,加碱进行梯度碱化同时用CHCl3萃取，分别回收CHCl3,生物碱由弱到强依次被分离,CHCl3溶解,CHCl3溶液(游离),用不同酸度(酸度由弱到强,pH 由大到小)的酸水进行梯度萃取,酸水液分别碱化,同时CHCl3萃取,回收CHCl3,生物碱由强到弱依次被分离,（二）利用生物碱的碱性差异分离-小结,1.利用生

12、物碱溶解度不同：分子结构的不同，极性的差异,(三)利用生物碱的溶解度差异分离,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）,苦参碱,氧化苦参碱,流程说明：氧化苦参碱的 N O 半极性配位键，极性大，水中的溶解度较大，而在乙醚中的溶解度较小。,防 己,防己生物碱,汉防己甲素汉防己乙素（防己诺林碱）,双苄基异喹啉类生物碱,性 质,汉防己甲素 R=CH3汉防己乙素 R=H,1 2 3,1、白色结晶，有旋光性。2、具脂溶性生物碱的溶解性特点。汉防己乙素具隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防己甲素具甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用

13、于分离）。3、中强碱（叔胺碱），具有生物碱的通性（溶解性，沉淀反应）。*隐性酚羟基连结在苯环上的羟基称为酚羟基，具有酸性，可以和氢氧化钠反应成盐；而汉防己乙素的酚羟基处于两个含氧基团之间，由于空间位阻等原因，不显示酚羟基的通性，难溶于氢氧化钠溶液，所以称为隐性酚羟基。,汉防己甲素和汉防己乙素混合物,冷苯溶解,不溶物（汉防己乙素）,冷苯液,回收,汉防己甲素,汉防己甲素 R=CH3 汉防己乙素 R=H,流程说明：汉防己乙素的隐性酚羟基，使其极性较大，而在冷苯中的溶解度较小。,麻黄生物碱,麻黄碱，伪麻黄碱,有机胺类（苯丙胺衍生物）,性质,l麻黄碱（1R 2S）d伪麻黄碱(1S 2S),麻 黄,1 2

14、 3 4,2.利用生物碱盐的溶解度不同分离,对特殊溶剂的溶解性能不同而分离,(三)利用生物碱的溶解度差异分离,1、无色结晶，有旋光性，有挥发性（水蒸汽蒸馏法提取）2、不能和多数生物碱沉淀试剂发生沉淀。CS2-CuSO4反应-CS2-CuSO4-NaOH呈棕或黄色沉淀(仲胺特有)。铜络盐反应-CuSO4,NaOH反应，紫红色铜络盐（乙醚中）。,3、碱性较强（有机胺类）:伪麻黄碱（碱的共轭酸稳定9.74）强于麻黄碱（9.58）。可用于二者分离。4、麻黄碱在水、乙醚、氯仿、苯中均溶，伪麻黄碱难溶于水；麻黄碱草酸盐难溶于水，伪麻黄碱草酸盐易溶于水。可用于二者分离。,麻黄碱和伪麻黄碱混合物,甲苯溶解,甲

15、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。,麻黄提取工艺？,含羧基的生物碱-碳酸氢钠水溶液萃取分离。含酚羟基的生物碱-氢氧化钠水溶液萃取分离（吗啡和可待因）。含内酯或内酰胺结构的生物碱-用热的氢氧化钠开环，加酸环合的性质予以分离（喜树碱）。,(四)利用特殊官能团的性质进行分离,例：含酚羟基的生物碱-将混合物溶于氯仿中，用5%氢氧化钠萃取，酚性碱即转入碱水溶液中。将碱水萃取液调至偏酸性，使酚羟基游离，用氨水等弱

16、碱碱化，再用氯仿萃取出酚性生物碱。,(四)利用特殊官能团的性质进行分离,吗啡和可待因混合物,CHCl3溶解,氯仿溶液,12%NaOH溶液萃取,碱水液,CHCl3液,弱酸酸化CHCl3萃取,回收,可待因,CHCl3液,吗 啡,回收,吗啡 R=H 可待因 R=CH3,(四)利用特殊官能团的性质进行分离,1.离子交换树脂法（1）将酸水液与阳离子交换树脂（多用磺酸型）进行交换，以与非生物碱成分分离。（2）碱化：倒出，水洗，碱液或10%氨水碱化（3）有机溶剂（如乙醚、氯仿、甲醇等）洗脱，回收有机溶剂中的总生物碱。,(五)利用色谱法进行分离,原理：BH+Cl-BH+Cl-R-H+BH+R-BH+H+1.碱

17、洗/CHCL3/乙醇洗脱树脂 游离生物碱 R-BH+NH3H2O R-NH 4+B+H2O2.酸洗/酸水/酸性乙醇 生物碱盐（补充）R-BH+H+Cl-R-H+BH+Cl-（奎宁、东莨菪碱、咖啡碱、石蒜碱等均采用了阳离子交换树脂法提取）,2.离子交换树脂法,离子树脂法优点:纯度高；可用于纯化与分离；成本低,离子交换树脂法,2.吸附色谱法分离：生物碱（游离）为脂溶性成分，适合于采用吸附原理进行分离吸附剂：硅胶、氧化铝流动相：中性的苯，氯仿，乙醚等或混合有机溶剂。化合物：极性大、吸附牢 Rf小官能团极性：羧基羟基醛基羰基酰酯基醚氧基双键（羧基不一定比羟基极性大）1）极性官能团承担碳原子个数比例，碳

18、越少，极性大2）碱性大小和极性无相应的关系展开剂：极性越大，展开能力越强（溶解前提下）,(五)利用色谱法进行分离,（1）硅胶柱色谱（吸附能力弱 弱酸性）强碱性生物碱可能出现Rf太小或拖尾（与硅胶的弱酸性成盐）碱性洗脱剂（+少许二乙胺或氨水）例：汉防己甲素-OCH3极性小于乙素-OH，先出柱（2）氧化铝：长春碱-CH3、长春新碱-CHO,(五)利用色谱法进行分离,3.分配色谱法 对一些极性很近似或极性较大的生物碱的分离，可以利用分配原理进行分离，效果可能更佳（三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱）的分离。,(五)利用色谱法进行分离,三尖杉酯碱 R=,高三尖杉酯碱 R=,三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱混合物,支持剂

19、 硅胶固定相 pH5.0缓冲液洗脱剂 pH5.0缓冲液饱和的氯仿液,高三尖杉酯碱 二者混合物 三尖杉酯碱,流程说明：利用高三尖杉酯碱较三尖杉酯碱结构中多一个 CH2，极性较小（流动相中易于分配）而先被洗脱下来，三尖杉酯碱则后被洗脱下来，中间为二者的混合物。,II生物碱分离纯化方法,4.高效液相色谱（三尖杉混合酯碱的分离）5.气相色谱（挥发性生物碱）6.分步结晶法：利用生物碱在不同溶剂中析晶速度快慢来纯化 溶剂:乙醇、丙酮、甲醇等 分离到的较纯晶体可以重结晶进一步纯化。7.衍生物制备法（成盐，成酯等）先使其成盐、成酯后再用分步结晶法加以分离HI酸，过氯酸，苦味酸盐最易结晶。,8.液体生物碱混合物

20、的分馏分离法 液体生物碱混合物可进行分馏分离。如毒芹(Conium maculatum)中的毒芹碱，羟基毒芹碱。,毒芹碱(coniine)羟基毒芹碱(Conhydrin)(m.p.166-167)(m.p.116),II生物碱分离纯化方法,石榴皮碱 异石榴皮碱 甲基异石榴皮碱 Punicine Isopelletrerine Methyisopelletrerine(m.p.195)(m.p.86)（m.p.114-117),石榴皮(Punica granatum L.)中的石榴皮碱、异石榴皮碱和甲基异石榴皮碱。,II生物碱分离纯化方法,生物碱概述,生物碱的化学结构和分类,生物碱的理化性质,生

21、物碱的提取和分离,生物碱的结构鉴定,第十三章 生物碱,一.UV法 生色团（羰基、双键、苯基和硝基等）,第五节、生物碱的结构鉴定,(1)生色团接在整体结构中：,其他如：吡啶类、吖啶酮类、小檗碱类等。,UV(CH3OH)230270314,UV(CH3OH)230(sh)300-315(2sh),喹啉类,吲哚类,生色团在生物碱的整体结构中时，UV可以反映其骨架类型特征。,UV(CH3OH)(4.26)(4.19)309(3.78)349(3.81)400(3.81),氧化劳瑞林,(1)生色团接在整体结构中：,不同类型B有相同的UV光谱，不能由UV谱推断生物碱的骨架类型 a.单生色团接在主体结构中：

22、,莨菪烷、苄基四氢异喹啉类、普罗托品类等。,UV(CH3OH)230282-289,UV(CH3OH)230282-290,阿托品,四氢原小檗碱,(2)生色团接在主体结构中：,b.双生色团接在主体结构中：,UV(CH3OH)215 228-235取代苯-二烯酮,UV(CH3OH)228-232 278 311-322取代苯-萘类,前莲碱,二氢血根碱,(1)生色团接在主体结构中：,b.双生色团接在主体结构中：,(1)生色团接在主体结构中：,青风藤碱,(3)生色团在分子的非主体结构中奎诺里西啶、吡咯里西啶,苦参碱,氧化苦参碱,IR法在生物碱结构测定中作用有限。胺基、羰基基团的IR图谱和Bohlma

23、nn带吸收峰较为常用。,二.IR 法,1.胺基：伯胺约在35003150 cm1出现两条尖锐谱带，仲胺约在3400 cm1处有一条谱带出现。例：苯丙胺类、秋水仙碱类、部分吲哚类以及异喹啉类生物碱。,C=O 1661-1658cm-1,二.IR 法,2.C=O：1660-1690,普洛托品碱,2.Bohlmann吸收带,喹诺里西啶类可顺式或反式稠和，N上的孤对电子与两个邻位C上的H成反式双竖键关系时，在2800-2700cm-1区域出现两个以上CH峰。氮孤电子不参与共轭,如：,表别育亨烷 3-H，20-H,伪育亨烷 3-H，20-H,别育亨烷 3-H，20-H,正育亨烷 3-H，20-H,正、别

24、育亨烷有Bohlmann吸收峰,二.IR 法,1H-NMR提供、J值、积分比、裂分图形判断H的化学环境、个数及空间位置,推测结构的骨架类型和立体构型,提供C的个数，峰值大小,13C-NMR,三.NMR 法,（1）基于生物碱结构中氮原子的电负性影响，使 碳明显向低场位移。芳氮杂环中，氮使 碳向低场位移最大，碳次之，而 碳位移最小；脂氮杂环中，氮原子对 碳影响最大。（2）生物碱的构象和构型不同，其化学位移也是不同的，e键甲基使、碳去屏蔽，因此使、碳向低场位移，对 碳影响不大；a键使、碳向低场位移，而使 碳向高场位移。（3）生物碱结构中存在氮甲基，由于氮的电负性使甲基碳在较低场出现。（4）季铵盐中氮

25、原子使 碳向更低场位移，氮氧化物和季铵中的氮也使 碳向低场位移。,表别育亨烷 3-H，20-H,伪育亨烷 3-H，20-H,别育亨烷 3-H，20-H,正育亨烷 3-H，20-H,13C-NMR数据()3C 20C,表别育亨烷 54.3 39.9,伪育亨烷 54.6 34.2,别育亨烷 60.4 36.7,正育亨烷 60.1 41.6,此法在生物碱结构测定中多有应用。生物碱的质谱裂解方式主要有三种：1.以N原子为中心的裂解；2.RDA裂解，产生互补离子；3.C-C裂解。一种生物碱的质谱裂解可能存在一种或二种，甚至是同时存在三种裂解方式。根据主要生物碱结构类型的质谱特征，质谱的一般规律简单总结归

26、纳。,四.MS 法,此法在生物碱结构测定中多有应用。1.母核稳定或由于取代基或边链裂解产生特征离子。主体或整体由芳香结构组成，如：4喹酮、吖啶酮、喹啉去氢阿朴菲等类：,M-R+,四.MS 法,环系多，分子结构紧密：取代氨基甾体、秋水仙碱、苦参碱等,m/e 332(M-15),m/e 72(100%),-CH3,三.MS 法,2.以N原子为中心的裂解 多涉及骨架裂解生成的含N部分多为基峰或强峰，如金鸡宁、托品、石松碱等类生物碱。,(1)裂解,C2-C3断开，形成互补的离子a和b,三.MS 法,金鸡宁,m/e 153,m/e 136(100%),浙贝甲素,m/e 112(100%),三.MS 法,2.主要裂解受N原子支配(2)甾体：裂解,无特征性，均涉及N,3.RDA裂解：存在环己烯结构，基峰为亚胺盐,三.MS 法,3.RDA裂解：,文卡明,RDA,裂解,m/e 124(100%),三.MS 法,(4)苄基裂解：基峰为亚胺盐,三.MS 法,(4)苄基裂解：,多为基峰,三.MS 法,(4)苄基裂解：,生物碱概述,生物碱的化学结构和分类,生物碱的理化性质,生物碱的提取和分离,生物碱的结构鉴定,第十三章 生物碱,吡啶的碱性比苯胺强，比脂肪胺弱,