第九章-生物碱

第九章生物碱Alkaloids第九章生物碱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和分离生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例24313335637一、生物碱概述（含N有机化合物的总称）1.多数由C、H、O、N组成。2.Ｎ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和分离生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例24313335637第六章生物碱主要分布于植物界，在动物中发现得很少。双子叶植物：小檗科，毛茛科，木兰科，防己科，罂粟科，芸香科裸子植物：红豆杉属，松属，云杉属，三尖杉属，麻黄属单子叶植物：石蒜科，百部科，百合科二、生物碱的分布动物界也有存在，但种类少。肾上腺素蟾酥碱二、生物碱的分布蟾蜍毒汁中的色胺海绵中含溴的生物碱，具有很强的细胞毒作用二、生物碱的分布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和分离生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例24313335637第六章生物碱按植物来源分类如长春花生物碱、石蒜生物碱等）按生源结合化学骨架分类基于生物碱合成前体物的来源按化学骨架分类（本教材选用）按含Ｎ基核类型：如吲哚、喹啉等按整个母核类型：如萜类、甾类等分类方法三、生物碱的分类1.简单吡咯烷类2.双稠吡咯烷类3.吲哚里西定类（一）吡咯烷类红古豆碱(cuscohygrine)野百合碱(monocrotaline)一叶萩碱(securinine)三、生物碱的分类（二）哌啶类生物碱*结构新颖的胆碱酯酶抑制剂。最初被用于重症肌无力和小儿麻痹症，1996年被成功开发为治疗老年性痴呆的新药。石杉碱甲(huperzineA)三、生物碱的分类苦参碱氧化苦参碱matrineoxymatrine三、生物碱的分类（三）托品烷类生物碱NH3CRHOCOCHNH3COHOCOCHNH3COHOCOCOHOHOHOHNH3CRHOCOCHNH3COHOCOCHNH3COHOCOCOHOHOHOHNH3CRHOCOCHNH3COHOCOCHNH3COHOCOCOHOHOHOH阿托品(atropine)R=H（dl）莨菪碱(hyoscyamine)R=H（l–）山莨菪碱(anisodamine)R=OH东莨菪碱(scopolamine)樟柳碱(anisodine)三、生物碱的分类鉴别反应(1)Vitali反应(针对莨菪酸部分)（深紫--暗红--消失）紫色三、生物碱的分类(2)DDL反应黄色三、生物碱的分类NH3COH3COOCH3H3CO猪毛菜碱(salsoline)罂粟碱（papaverine）12苄基异喹啉类（最多）简单异喹啉类（四）异喹啉类生物碱*（最大的一类）三、生物碱的分类粉防己碱（tetrandrine）3双苄基异喹啉类三、生物碱的分类4阿扑芬类NH3COHOCH3CH3HOH3CONOOOCH3OCH3小檗碱（berberine）轮环藤酚碱(cyclanoline)5原小檗碱类木兰碱（magnoflorine)三、生物碱的分类吐根碱(emetine)异喹啉环带苯骈喹啉啶环6普洛托品类含羰基的小檗碱开环延胡索丙素(corydalisC)三、生物碱的分类7吐根碱类8α－萘菲啶类OONOOCH3吗啡(morphine)R=H可待因(codeine)R=CH39吗啡类三、生物碱的分类血根碱(sanguinarine)奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有效成分，含量高达3％）奎尼丁（五）喹啉类生物碱三、生物碱的分类喜树碱及其类似物喜树碱(camptothecin)R=H羟基喜树碱(hydroxycamptothecin)R=OH三、生物碱的分类（六）吲哚生物碱（较多，有千余种）长春碱（vinblastine,VLB）R=CH3长春新碱（vincristine,VCR）R=CHO1.长春碱和长春新碱三、生物碱的分类2.萝芙木生物碱利血平(reserpine)三、生物碱的分类美登碱（maylasine）（七）大环生物碱三、生物碱的分类（八）萜类生物碱二萜生物碱关附甲素(guanfubaseA)紫杉醇(taxol)三、生物碱的分类二萜生物碱乌头碱（aconitine）三、生物碱的分类1.代表化合物——麻黄碱、伪麻黄碱互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。麻黄碱R=H,R’=CH3伪麻黄碱(ephedrine)（pseudoephedrine）（九）有机胺类生物碱三、生物碱的分类2.代表化合物——秋水仙碱秋水仙碱(colchicine)秋水仙胺(colchamine)抑制有丝分裂，毒性大与秋水仙碱作用相同，毒性为其1/30～1/40。三、生物碱的分类秋水仙酰胺(秋裂胺，colchicinamide)三、生物碱的分类（十）甾体生物碱浙贝甲素三、生物碱的分类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和分离生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例24313335637第九章生物碱（一）生物碱的性状组成多数含有C、H、O、N，少数含有S、Cl形态多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液体(如烟碱、槟榔碱)味道多具苦味(盐酸小檗碱)，少数呈辛辣味颜色一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有一定颜色。如，小檗碱：黄色；小檗红碱：红色；一叶萩碱：淡黄色挥发性与升华性少数液体及个别小分子生物碱具挥发性(麻黄碱)，少数具升华性(咖啡因)四、生物碱的性质产生条件具有手性碳原子或手性分子影响因素A.手性碳的构型B.测定溶液C.pH值D.浓度研究意义生理活性与旋光性密切相关。一般情况下，左旋体的活性比右旋体活性强。如，L-莨菪碱的散瞳作用比D-莨菪碱大100倍。（二）生物碱的旋光性四、生物碱的性质游离生物碱亲脂性叔胺碱和仲胺碱，溶于有机溶剂，溶于酸水亲水性主要指季胺碱和某些含N-氧化物生物碱；液体或分子较小的生物碱亲脂又亲水。如东莨菪碱、氧化苦参碱、烟碱、麻黄碱。具特殊官能团两性生物碱（吗啡、小檗胺、槟榔次碱）：可溶于酸水及碱水，pH8～9产生沉淀。内酯（或内酰胺）结构：类似一般叔胺碱，但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水，加酸又复原。（三）生物碱的溶解性四、生物碱的性质生物碱盐一般易溶于水，可溶于醇无机酸盐＞有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐＞卤代酸盐；小分子有机酸盐＞大分子有机酸盐溶解性特殊的化合物①吗啡为酸性叔胺碱：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水②石蒜碱叔胺碱：难溶于有机溶剂，溶于水③喜树碱：不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿④高石蒜碱的盐酸盐：难溶于水，易溶于氯仿⑤盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水四、生物碱的性质生成不溶性盐类:硅钨酸、苦味酸、磷钼酸试剂等生成疏松的配合物:碘-碘化钾试剂生成不溶性加成物：碘化铋钾、碘化汞钾等重金属盐类沉淀试剂（四）生物碱的检识1.沉淀反应与某些试剂生成难溶于水的复盐或配合物的反应。四、生物碱的性质试剂名称组成反应特征碘化物复盐类：碘-碘化钾试剂KII2红棕色沉淀碘化汞钾试剂K2HgI4类白色沉淀碘化铋钾试剂KBiI4黄至橘红色沉淀重金属盐类：硅钨酸试剂SiO212WO3nH2O淡黄或灰白色沉淀磷钼酸试剂H3PO412MO32H2O白色或黄褐色沉淀四、生物碱的性质试剂名称组成反应特征大分子酸类：苦味酸试剂黄色结晶苦酮酸试剂黄色结晶其它：雷氏铵盐试剂NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]红色沉淀或结晶四、生物碱的性质1234个别生物碱如麻黄碱、咖啡碱不反应多在酸性溶液中反应，个别在中性条件，如苦味酸。一般三种以上的沉淀试剂均有反应，可判断为阳性。多糖、鞣质等非生物碱也能反应，溶液需净化处理。注意事项：四、生物碱的性质名称组成现象Macquis试剂甲醛-浓硫酸吗啡——紫红色可待因——蓝色Mandelin试剂钒酸铵-浓硫酸吗啡——棕色士的宁——蓝紫色奎宁——淡橙色Frohde试剂钼酸钠-浓硫酸利血平——黄~蓝色小檗碱——棕绿色2.显色反应某些试剂能与一些生物碱反应生成有颜色的溶液。四、生物碱的性质薄层色谱(TLC)吸附剂：硅胶，氧化铝，活性炭，纤维素移动相：各种溶剂系统纸色谱(PC)固定相：水、甲酰胺或缓冲溶液移动相：各种溶剂系统高效液相色谱法(HPLC)对结构相似的生物碱的分离检识可获得满意的效果3.色谱检识123四、生物碱的性质产生原因N原子具有孤对电子，能接受质子或给出电子而显碱性理论依据表示方法pKa碱性大小与pKa关系pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱pKa7～11为中强碱，pKa11以上为强碱碱性基团pKa值顺序胍基＞季胺碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯五、生物碱的碱性1.共轭酸碱概念及强度表示四、生物碱的性质杂化方式诱导效应共轭效应空间效应氢键效应2.碱性与分子结构的关系四、生物碱的性质碱性类型杂化举例脂肪胺脂氮环sp311.311.29.5芳杂环sp20.45.174.945.14氰基sp－C≡N四、生物碱的性质1）杂化方式甲基苯环2）诱导效应氨基其他烷基酰基,双键羟基,醚氧供电子基吸电子基碱性增强碱性减弱四、生物碱的性质苯胺型酰胺型烯胺型N原子上孤对电子形成p-π共轭时，碱性减弱四、生物碱的性质3）共轭效应稀胺型特例：N原子α,β-位有双键可能转化为季铵蛇根碱（serpentine）pka10.8四、生物碱的性质pka8.2pka5.6pka3.8strychninepseudostrychnineneostrychnineN:处在桥头，为刚性结构，不发生未共用电子对的转移，故不形成季铵碱。四、生物碱的性质4）空间效应生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分子内氢键（与含氧基团），则碱性增强。和钩藤碱pka6.32异和钩藤碱pka5.20四、生物碱的性质5）氢键效应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和分离生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例24313335637第九章生物碱药材粉末（生物碱盐形式）湿润粉末提取液有机溶剂部分稀酸部分少量碱性水湿润非极性溶剂提取多次CH2Cl2,CHCl3,Et2O稀酸水1.非极性有机溶剂提取法（一）生物碱的提取五、生物碱的提取分离稀酸部分稀酸部分乙醚,CHCl3部分乙醚部分CHCl3部分水溶液部分总碱1过滤后用乙醚,CHCl3分别去杂加1%氨水碱化，乙醚,CHCl3提取水洗,干燥回收乙醚总碱2水洗,干燥回收CHCl3五、生物碱的提取分离若生物碱为弱碱,多以游离碱存在,则处理方法稍有不同:药材粉末（游离弱生物碱）生药残渣乙醚或氯仿提取部分酸水部分酸水提取多次少量水湿润乙醚或氯仿提取多次五、生物碱的提取分离酸水部分水部分CHCl3部分碱化，CHCl3提取多次过滤后用乙醚，CHCl3分别去杂稀酸部分乙醚或CHCl3部分弱碱性生物碱总碱干燥，回收乙醚或CHCl3五、生物碱的提取分离2.极性有机溶剂提取※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。五、生物碱的提取分离药材粉末生药残渣乙醇液部分60%-80%乙醇室温或回流提取胶质残渣稀酸液残渣乙醚部分氯仿部分水溶液部分总碱1总碱2总碱3水洗,干燥,回收水洗,干燥,回收丁醇提取,蒸干碱化，分别用乙醚氯仿提取2%稀酸提取多次3.水或酸水提取后+强(弱)酸型阳离子树脂法:药材粉末药材残渣提取液部分树脂部分水冲洗液稀氨水部分生物碱总碱浓缩稀氨水洗脱通过阳离子树脂用水冲水，或0.5%-1%硫酸或乙酸室温或回流提取多次五、生物碱的提取分离药材粉末药材残渣稀酸水部分溶液+沉淀沉淀丙酮液稀酸水提取多次雷氏铵盐或磷酸盐、硅酸盐等过滤母液丙酮溶解4.酸水提取液+雷氏铵盐等沉淀法:五、生物碱的提取分离溶液+硫酸铜沉淀滤液残渣乙醇液滤液丙酮液(析晶)母液粗晶总碱甲醇重结晶浓缩加丙酮浓缩过滤乙醇提过滤，加BaCl2滤除Ag+加入饱和硫酸银过滤五、生物碱的提取分离大孔树脂法: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,适当的溶剂(含水醇，醇，丙酮等)洗脱。水蒸气蒸馏法：麻黄碱等挥发性的生物碱可用此法提取总碱5.其他提取生