药科大学天然药物化学课件-第九章生物碱.ppt
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1、,一、概述,十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱(morphine)现从自然界中分离得到约10000种全国医药产品大全中收载的药物及其制剂达六十余种植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性如:,一、概述,鸦片中的吗啡镇痛作用 麻黄中的麻黄碱止喘作用 长春花中的长春碱抗癌活性 黄连中的小檗碱抗菌消炎作用 山莨菪碱抗中毒性休克作用生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索,如:,一、概述,植物古柯中的有效成分古柯碱(cocaine)虽有很强的局部麻醉作用,但是毒性较大,久用易成瘾,普鲁卡因procaine(合成品)局麻药,古柯碱cocaine(可卡因),指天然产的一类含氮的有机
2、化合物;多数具有碱性且能和酸结合生成盐;大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内;多数有较强的生理活性。,一、概述,分布 存在于一百多个科中如:豆科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科等植物中。,生物碱的定义,一、概述,1.游离碱:碱性极弱,以游离碱的形式存在。2.成 盐:有机酸有:柠檬酸、酒石酸等;特殊的酸类:乌头酸、绿原酸等无机酸:硫酸、盐酸等。3.苷 类:以苷的形式存在于植物中;4.酯 类:多种吲哚类生物碱分子中的羧基,常以甲酯形式存在。5.N-氧化物:植物体中的氮氧化物约一百余种。,存在形式,一、概述,命名规则1.类型的命名基核的化学结构,如吡啶、喹啉、萜类等;以来源植物命名,如石蒜科生物碱等。2
3、.单体成分的命名以植物来源的属、种的名称命名;如 一叶萩碱也有以生理活性或药效命名,如:吗啡(使睡眠)以人名命名的;如:pelletierine,一、概述,分类方法1.按植物来源分类;如:石蒜生物碱,长春花生物碱;2.按化学结构分类;如:异喹啉生物碱、甾体生物碱;3.按生源结合化学分类;如:来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。,本 章 内 容,结构特点,二、分类,有机胺类(苯丙氨酸/酪氨酸)氮原子不结合在环内的一类生物碱。,麻黄碱的特点:,二、分类,有机胺类(苯丙氨酸/酪氨酸)游离时可溶于水,能与酸生成稳定的盐,有挥发性,不易与大多数生物碱沉淀试剂反应生成沉淀。,二、分类,有机胺类(苯丙氨酸/酪氨酸),
4、秋水仙碱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、分类,吡咯衍生物由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。,重要的分:简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物(又称双稠吡咯啶)吲哚里西啶衍生物。,二、分类,吡咯衍生物简单的吡咯衍生物,红古豆碱cuscohygrine,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,二、分类,吡咯衍生物,野百合碱monocrotaline,(有抗癌活性),吡咯里西啶,吡咯里西啶(pyrrolizidine)衍生物,二、分类,吡咯衍生物吲哚里西啶(indolizidin
5、e)衍生物,吲哚里西啶indolizidine,一叶萩碱securinine,二、分类,吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。分:简单吡啶衍生物、喹诺里西啶(quinolizidine),二、分类,吡啶衍生物,actinidine,ricinine,cytisine,二、分类,吡啶衍生物,二、分类,莨菪烷(tropane)衍生物由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。分:颠茄生物碱(belladonna alkaloids)古柯生物碱(coca alkaloids),二、分类,莨菪碱是由莨菪醇(tuopine)与莨菪酸(tuopic acid)缩合而生成的酯:,莨菪醇,莨菪酸,莨菪碱(阿托品),+,缩
6、合,二、分类,颠茄生物碱(belladonna alkaloids),莨菪碱hyoscyamine,阿托品atropine,东莨菪碱scopolamine,山莨菪碱anisodamine,樟柳碱anisodine,二、分类,古柯生物碱(coca alkaloids),爱康宁ecgonine,古柯碱cocaine,二、分类,喹啉衍生物,喜树碱camptothecine,治白血病和直肠癌,内酯结构,碱化开环,成盐溶于水,二、分类,异喹啉衍生物,分:1-苯甲基异喹啉型 双苯甲基异喹啉型 原小檗碱型 阿朴啡型 原阿朴啡型 吗啡烷型 原托品碱型,异喹啉isoquinoline,二、分类,异喹啉衍生物,1
7、-苯甲基异喹啉型,1-benzyl-isoquinoline,二、分类,双苯甲基异喹啉型,唐松草碱thalicarpine,二、分类,原小檗碱型 protoberberine,二、分类,原小檗碱型,二、分类,阿朴啡型,二、分类,原阿朴啡型,二、分类,吗啡烷型,吗啡烷morphinane,二、分类,原托品碱型,原托品碱protopine,二、分类,菲啶(phenanthridine)衍生物属异喹啉类衍生物,重要的类型有:苯骈菲啶类吡咯骈菲啶类,二、分类,菲啶(phenanthridine)衍生物 苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类,二、分类,吖啶酮(acridone)衍生物,吖啶,二、分类,吲哚(yind
8、uo)衍生物,吲哚,麦角新碱ergonovineergometrine,二、分类,吲哚(yinduo)衍生物,二、分类,咪唑(imidazole)衍生物,二、分类,(十一)喹唑酮(quinazolidone)衍生物,二、分类,(十二)嘌呤(purine)衍生物,嘌呤,二、分类,(十三)甾体生物碱类,贝母碱peimineverticine,二、分类,(十四)萜生物碱类,二、分类,(十五)大环生物碱类,二、分类,(十六)其他类型生物碱,本 章 内 容,三、理化性质(一)一般性质,(一)一般性质1.形态多为结晶固体,少为粉末;有熔点。少数常温下液体(多不含氧,若含多成酯键),三、理化性质(一)一般性
9、质,2.颜色多为无色或白色,少数有色。,三、理化性质(一)一般性质,一叶萩碱成盐后则无色。,一叶萩碱(黄色),三、理化性质(一)一般性质,3.味 觉多具苦味。4.挥发性多无挥发性,少数具挥发性。5.旋光性多为左旋光性。有的产生变旋现象。如:菸碱 中性溶液左旋光性 酸性溶液右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。,三、理化性质(一)一般性质,*酸、碱均为1%。,6.溶解度(1)游离碱,类别 极性 溶解性 H2O CHCl3 H+OH-,非酚性 较弱 脂溶性+,季铵碱 强 水溶性+,氮氧化物 半极性 中等水溶+,两性:Ar-OH 较弱 脂溶性+-COOH 强 水溶性+,三、理化性质(一)一般性质,少数
10、酚性碱,由于各种原因而导致不溶碱水中。如:,去甲基粉防已碱,三、理化性质(一)一般性质,6.溶解度(2)成盐Alk 多易溶于水,不溶或难溶有机溶剂。含氧酸盐的水溶性往往较大。与大分子有机酸所形成的盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。,三、理化性质(二)碱性,(二)碱性 1.碱性的来源,2.碱性强弱的表示方法,三、理化性质(二)碱性,2.碱性强弱的表示方法,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(1)杂化方式,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(2)电子效应,连接供电基团则使碱性增强。,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(2)电子效应,三、理化性质(
11、二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(2)电子效应,氮原子附近若有吸电基团,碱性减弱。,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(2)电子效应,氮原子孤电子对处于P共轭体系时,碱性减弱。,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(2)电子效应,诱导场效应:碱性降低。,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(3)立体因素,叔胺分子碱性降低但如:苦参碱使碱性增强,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(4)分子内氢键,若能形成稳定的分子内氢键,可使碱性增强。(指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键),三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(4)分子内氢键,三、理化
12、性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(4)分子内氢键,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构,pKa=11.53,小檗碱(醇胺型),小檗碱(季铵型),三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构,N原子处在稠环的“桥头”张力较大,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素(5)分子内互变异构 互变异构的条件:环叔胺分子,氮原子的、位有双键
13、;环叔胺分子,氮原子的位有-OH;处于稠环桥头的N,不能异构化。,三、理化性质(二)碱性,3.影响碱性强弱的因素碱性强弱:,三、理化性质(二)碱性,比较碱性强弱:,三、理化性质,生物碱与酸成盐,对质子化来说,仲胺、叔胺生物碱成盐时,质子多结合于氮原子。季胺碱、氮杂缩醛、烯胺以及具有涉及氮原子的跨环效应形式存在的生物碱,质子化则往往并非发生在氮原子上。,(三)成盐(Alk成盐的机理),三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)1.季胺碱的成盐,三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)2.含氮杂缩醛Alk的成盐,质子与 RO-结合成 H-OR(醇或水),三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的
14、机理)2.含氮杂缩醛Alk的成盐,(内酯环开裂,质子与COO-结合),三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)3.具有烯胺结构Alk的成盐,三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)3.具有烯胺结构Alk的成盐,三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)*稠环桥头N原子不能形成亚胺形式的盐。,三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐,N原子孤电子对空间上靠近酮基时,则产生跨环效应,三、理化性质,(三)成盐(Alk成盐的机理)4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化 大多生物碱在氧化剂的作用下,被氧化生成亚胺及其盐类、
15、N-去烷基化、酰胺化、氮杂缩醛以及氮氧化物等。除氮氧化物外,氧化反应大多是经过中间体亚胺盐离子进行的。,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化,三、理化性质,Alk可被氧化的条件:当用Hg(OAc)2或KMnO4氧化时,只有满足中间体中的失去氢与离去基AcOHg成反式共平面关系时,才可生成亚胺盐离子而被氧化。,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化 1.氧化成亚胺及其盐类:,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化 2.N-去烷基化(去N-甲基、N-乙基等),三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化 3.酰胺化,三、理化性质,(四)涉及氮原子的氧化 4.氮杂缩醛的形成
16、,三、理化性质,(五)沉淀反应用途:鉴别试管、TLC或PPC显色剂;提取分离检查是否提取完全。主要内容:1.沉淀试剂 2.反应原理 3.反应条件 4.结果判断,三、理化性质,(五)沉淀反应 1.沉淀试剂金属盐类碘-碘化钾(Wagner)KI-I2 棕褐色沉淀碘化铋钾(Dragendoff)BiI3KI 红棕色沉淀碘化汞钾(Mayer试剂)HgI22KI 类白色沉淀 若加过量试剂,沉淀又被溶解氯化金(3%)(Suric chloride)HAuCl4 黄色晶形沉淀,三、理化性质,(五)沉淀反应 1.沉淀试剂酸类硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色酚酸类苦味酸(Hager试剂)
17、2,4,6-三硝基苯酚黄色复盐 雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色,三、理化性质,(五)沉淀反应 2.反应原理:生成更大多分子复盐和络盐,三、理化性质,(五)沉淀反应 3.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),三、理化性质,(五)沉淀反应 4.结果的判断(1)鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂;(沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同)(2)直
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- 药科 大学 天然 药物 化学课件 第九 生物碱
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