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第四章生物碱一、生物碱定义：生物碱为生物体内一类除蛋白质、肽类、氨基酸及维生素B以外含氮化合物的总称，是结构复杂具有生理活性的植物碱。（特殊情况：也有少数生物碱N不在杂环上，如麻黄碱；少数生物碱不显碱性；如秋水仙碱等）二、生物碱的分类：（一）有机胺类（二）吡咯衍生物（三）吡啶衍生物（四）喹啉衍生物（五）异喹啉衍生物（六）吲哚衍生物(七)嘌呤衍生物(八)甾体生物碱类(九)萜生物碱类(十)大环生物碱类（十一）莨菪烷衍生物（十二）咪唑衍生物三、生物碱的性质：（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）2.颜色——多为无色或白色，少数有色。（例子）3.味觉——多具苦味（黄连素）；少数味甜（甜菜碱）4.挥发性——少数具有挥发性（麻黄碱）5.升华性——少数有升华性（咖啡碱；川穹嗪）6.荧光——少数有荧光（利血平）7.旋光性——多为左旋光性。旋光性受溶剂、pH、浓度和温度等因素影响如：麻黄碱氯仿——左旋光性水——右旋光性菸碱中性溶液——左旋光性酸性溶液——右旋光性旋光与活性关系（1）多数左旋活性强，右旋活性弱或无活性。莨菪碱（左旋散瞳作用比右旋大100倍）；去甲乌药碱（只有左旋具有强心作用）；（2）少数右旋活性比左旋强。古柯碱（右旋局部麻醉作用比左旋强）。（二）碱性（碱性大小比较按最后一次课那样复习即可）1、影响碱性强弱的因素（1）杂化方式N-NCCNSP3()SP2()SP()pKa10~5~60~1（2）电子效应连接供电基团则使碱性增强氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。氮原子孤电子对处于P~共轭体系时，碱性减弱。诱导——场效应：碱性降低。（3）立体因素叔胺分子——碱性降低但如：苦参碱——使碱性增强（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）（5）分子内互变异构供电---碱性升高共轭、诱导效应---碱性降低（三）沉淀反应沉淀反应条件：酸性水溶液中四、生物碱的提取与分离（一）总生物碱的提取方法：1、酸水提取法2、醇类溶剂提取法3、有机溶剂提取法（二）生物碱的分离（主要记住三四个）1、利用分步结晶法进行混合生物碱的分离（重结晶法）2、利用生物碱的碱性强弱不同进行分离（pH梯度萃取）3、采用色谱法进行分离Ar-NH2N+OHNHNH2NONH季铵仲胺伯胺叔胺芳胺酰胺-NH3MeNH2NHMeMeMeNMeMe仲胺叔胺伯胺胺pka9.310.610.79.74------麻黄碱例一、选择题1、下列生物碱右旋体的生物活性强于左旋体的是（）A、莨菪碱B、麻黄碱C、古柯碱D、去甲乌药碱E、咖啡碱2、A、烟碱B、麻黄碱C、小檗碱D、甜菜碱E、川芎嗪（1）具有挥发性的生物碱是（）；（2）显黄色的生物碱是（）；（3）具有升华性的生物碱是（）；（4）有甜味的生物碱（）。3、其外消旋体在临床中常用作散瞳药的化合物是（）A、莨菪碱B、山莨菪碱C、N-去甲莨菪碱D、东莨菪碱E、樟柳碱CHCHCH3OHNHCH3NOOOMeOMeOHMeONOMeOMe+OH-+OH-小檗碱berberine药根碱jatrorrhizineNNONNOO苦参碱氧化苦参碱4、生物碱的盐若从酸水中游离出来，pH应为（B）A.pHPkaB.pHPkaC.pH=PKa5、某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为(C)。A.伯胺B.仲胺C.酰胺D.叔胺6、季铵型生物碱分离常用(B)。A.水蒸汽蒸馏法B.雷氏铵盐法C.升华法D.聚酰胺色谱法生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在(A)条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。A.酸性水溶液B.碱性水溶液C.中性水溶液D.亲脂性有机溶剂7、Emde降解多用于(C)的生物碱中C-N链的裂解。A.α位有氢B.β位有氢C.β位无氢D.α位无氢8、将混合生物碱溶于有机溶剂中，以酸液pH由大→小顺次萃取，可依次萃取出(A)。A.碱性由强→弱的生物碱B.碱性由弱→强的生物碱C.极性由弱→强的生物碱D.极性由强→弱的生物碱9、用Hofmann降解反应鉴别生物碱基本母核时，要求结构中(B)。A.α位有氢B.β位有氢C.α、β位均有氢D.α、β位均无氢10、生物碱的碱性强弱可与下列(C)情况有关。A.生物碱中N原子具有各种杂化状态B.生物碱中N原子处于不同的化学环境C.以上两者均有关D.以上两者均无关11、pH梯度萃取法分离生物碱时，生物碱在酸水层，应顺次调pH（B）用氯仿萃取。A.pH=3~8B.pH=8~13C.pH=1~7D.pH=7~112、对生物碱进行分离常用的吸附剂为(D)。A.活性炭B.硅胶C.葡聚糖凝胶D.碱性氧化铝二、方法鉴别化合物（了解）1、生物碱沉淀试剂A为阳性B为阴性NNOMeH3COOCCOOHOMeOMeMeOAB2、茚三酮反应+碘化铋钾++三、比较各化合物中N原子的碱性大小1、2、3、3212131324、ABC5、BCANH2COOHNOHNHMeMeABCCS2CuSO4NaOHNNNMeHMe123NNHCONHCH-CH2OHHMeMe123NNNOMeH123NNNNOMeOMeMeNOOOOHMeNNOMeH3COOCABCNOHOHOOONOHOHOONOHOHOOABC6、BAC第五章黄酮类化合物（槲皮素、花色素、芦丁结构需掌握；结构解析重点掌握三道习题）★黄酮类化合物泛指两个苯环（A与B）通过三个碳原子相互联结而成的一系列化合物。分类依据：1、三碳链的氧化程度（C环）——C2-C3键的状态（黄酮、二氢黄酮）2、三碳链是否构成环状结构——黄酮、查耳酮、噢哢（橙酮）3、B环（苯基）连接的位置——黄酮、双苯吡酮、异黄酮4、C环上羟基取代位置（3位羟基取代与否）——黄酮、黄酮醇5、C-4是否有羰基——黄酮、花色素、黄烷-3-醇理化性质：1、颜色：黄酮类化合物大多呈黄色；与母核和取代基都有关系。与其分子中是否存在交叉共轭体系及助色团（-OH、-OCH3等）的数目及取代位置有关即与它们的分子结构有关。颜色与交叉共轭体系的关系——基本结构条件–以黄酮类说，其色原酮部分原本无色–在2-位上引入苯基后，形成交叉共轭体系，表现出颜色两个苯（酰）基结构部分共用一个羰基，形成共轭体系，称之“交叉共轭体系”★具有交叉共轭体系，是黄酮类化合物具有颜色的基本结构条件★若，C2、C3间双键被氧化→交叉共轭体系中断→无色或几乎无色；二氢黄酮（醇），几乎无色若，异黄酮，共轭很少（减少）——仅显微黄色颜色与助色团的数目及取代位置有关，当分子中引入一个基团，使交叉共轭体系延长，化合物颜色加深，该基团为“助色团”助色团：-OH、-OCH3、-O-CH2-O-等pH的影响：花色苷及其苷元，随pH不同而改变；是植物呈各种颜色的物质基础；一般，pH7红色；pH8.5紫色；pH8.5蓝色2、旋光性：苷元：大多无旋光性少数具有旋光性（结构上，具有手性C）黄酮苷类：一般均有旋光性，且多为左旋3、溶解度：甘元（游离的黄酮类化合物）：多酚OH衍生物具一定程度的亲水性，难溶或不溶于水，可溶于MeOH、EtOH、EtOAc、Et2O，可溶于稀碱液中影响因素：（1）与分子形状有关：黄酮、黄酮醇、查耳酮——难溶于水；因为分子中存在交叉共轭体系，为平面型分子二氢黄酮、二氢黄酮醇等——水中具有一定溶解度成脂环，易扭曲成其稳定构型——半椅式构象为非平面型分子异黄酮——水溶性较平面型分子稍大；C3-苯环，受C4=O羰基的立体阻碍，使分子成为非平面型分子NOOMeOHNOHHNOABC花色苷元（花青素）——亲水性较强，水溶性较大以离子形式存在，具有盐的通性，虽然属于平面型分子，却具有水溶性（2）取代基种类、数目与位置的影响：引入OH数目↑，水溶性↑，脂溶性↓引入烃基后，水溶性↓，脂溶性↑（异戊烯基、-CH3、-OCH3；或-OH甲基化后）总结：花色素(平面性分子,离子型)非平面性分子平面性分子苷：苷元的羟基被糖苷化后，极性↑，具一般苷类的通性，水溶性↑，脂溶性↓，易溶于热水、MeOH、EtOH，难溶或不溶于苯、Et2O、CHCl3、石油醚等影响因素：糖数目：↑，水溶性↑；糖链越长，水溶性越大；糖位置：C3-O-糖苷C7-O-糖苷4、酸性；酸性强弱与酚OH的数目和位置有关（1）酚OH数目↑，酸性↑（2）酚OH位置；不同位置酚OH酸性强弱顺序为：7,4’-OH7-OH或4’-OH一般酚OH5-OH或3-OH↓↓↓↓5%NaHCO35%NaCO30.2%NaOH4%NaOH5、碱性；黄酮类化合物溶于浓硫酸中生成的钅盐，常常表现出特殊的颜色，可用于鉴别。★显色反应（重点在于结构解析中应用）：1盐酸-镁粉反应：黄酮、黄铜醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇与盐酸-镁粉反应显红色至紫红色；查耳酮、橙酮、儿茶素类、异黄酮无显色反应；花色素呈假阳性反应。2、四氢硼钠反应：二氢黄酮、二氢黄酮醇显红色至紫红色，二氢黄酮类特有，其他黄酮类无显色反应。3、钠汞齐反应：黄酮、二氢黄酮、异黄酮、二氢异黄酮显红色；黄酮醇显黄色至淡红色；二氢黄酮醇显棕黄色。4、三氯化铝：与黄酮类化合物生成黄色络合物且有荧光。5、锆盐-枸橼酸反应：加2%二氯氧锆显黄色再加2%枸橼酸黄色退去说明有5-OH无3-OH黄色不退说明有3-OH，可能有5-OH。6、氨性氯化锶：结构中有邻二酚羟基，反应生成绿色、棕色乃至黑色沉淀。8、硼酸显色反应：具有C=C-C=O结构才呈正反应。9、碱性试剂反应：开环闭环反应，用于鉴别查耳酮和二氢黄酮，二氢黄酮（无色）在碱性条件下开环成查耳酮（黄色）。提取与分离：提取方法：（一）甲、乙醇提取：90～95％醇——黄酮苷元；稀（50～60％）醇——黄酮苷（二）热水提取——仅黄酮苷（三）碱提取酸沉淀法★加硼酸的作用：保护邻酚羟基。加石灰水的作用：石灰水作为液提取具有酚羟基的黄酮类同时石灰水能使含有多羟基的鞣质和果胶，粘液等水溶性杂质去除有利于提取也的纯化。分离方法：（一）溶剂萃取法（二）柱色谱法聚酰胺柱色谱——氢键吸附注意：是分离黄酮理想吸附剂。吸附强弱与下列因素有关。（1）黄酮化合物分子中酚羟基的数目与位置不同与聚酰胺形成氢键大小；（2）溶剂与黄酮类化合物之间形成的氢键缔合能力的大小；（3）溶剂与聚酰胺形成氢键大小。黄酮苷元与苷元的分离应遵循以下规律（含水流动相）①形成氢键的基团数目↑，吸附能力↑如，分子中OH的数目，↑，吸附力↑②成键位置的影响：易于形成分子内氢键，吸附力↓③分子中芳香化程度高↑，共轭双键多↑，吸附性↑④、不同母核类型，吸附力不同黄酮醇黄酮二氢黄酮醇异黄酮(羟基多不连续共轭体系共轭链短，空间位阻)苷元单糖苷双糖苷叁糖苷∵糖基多，水中溶解度↑，易洗脱，相对被吸附弱些⑤、与溶剂介质有关水＜甲醇或乙醇(浓度由低到高)＜丙酮＜稀氢氧化钠水溶液＜甲酰胺＜二甲基甲酰胺(DMF)＜尿素水溶液洗脱能力由弱至强的顺序黄酮可与尿素缔合，因此与聚酰胺的缔合很少，吸附力小★结构分析：（一）黄酮类化合物在甲醇溶液中的UV光谱特征；多数黄酮在MeOH中UV由两个主要吸收带组成。带Ⅰ：出现在300~400nm之间；带Ⅱ：出现在240~280nm之间不同类型的黄酮化合物，带Ⅰ、带Ⅱ的峰位、峰形和吸收强度不同——大致推测结构黄酮类化合物UV吸收范围黄酮类型带Ⅱ（nm）240~280带Ⅰ（nm）300~400黄酮250~280304~350黄酮醇（3-OH取代）250~280328~357黄酮醇（3-OH游离）250~280358~385异黄酮245~270310~330（肩峰sh）二氢黄酮（醇）270~295300~330（肩峰）查耳酮220~270（低强度）340~390奥弄230~270（低强度）370~430花青素及其苷270~280465~5602、黄酮及黄酮醇类UV光谱特征（1）黄酮和黄酮醇峰形相似，但黄酮醇（3-OH）带I吸收波长红移，如黄酮I吸收波长304~350nm；黄酮醇（3-OH游离）I吸收波长352~385n