天然药物化学生物碱.pptx

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1、 生物碱（生物碱（Alkaloids）是一类重要的天然有机化合）是一类重要的天然有机化合物，具有多种多样的生理活性。物，具有多种多样的生理活性。1806年从鸦片中分离年从鸦片中分离出吗啡碱出吗啡碱(morphine)以后，迄今已经从自然界分出大以后，迄今已经从自然界分出大约约10000多种生物碱。多种生物碱。生物碱广泛地分布于植物界，其中许多重要的植生物碱广泛地分布于植物界，其中许多重要的植物药如鸦片、麻黄、金鸡纳、汉防己、莨菪、延胡索、物药如鸦片、麻黄、金鸡纳、汉防己、莨菪、延胡索、苦参、洋金花、秋水仙、长春花、乌头等都主要含有苦参、洋金花、秋水仙、长春花、乌头等都主要含有生物碱成分。生物碱

2、成分。第一节 概 述第1页/共109页一、生物碱的定义一、生物碱的定义定义：定义：生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物有机体生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物有机体中的环状化合物。中的环状化合物。环状结构环状结构排除了小分子的胺类、非环状的多胺和酰胺；排除了小分子的胺类、非环状的多胺和酰胺；负氧化态氮负氧化态氮排除了含硝基排除了含硝基()和亚硝基和亚硝基()的化合物。的化合物。生物有机体生物有机体是从实用考虑将其范围限于植物、动物和其是从实用考虑将其范围限于植物、动物和其它生物有机体，同时却包括经典定义中例外的大多数化它生物有机体，同时却包括经典定义中例外的大多数化合物如秋水仙碱、胡椒碱、苯

3、丙胺类合物如秋水仙碱、胡椒碱、苯丙胺类(如麻黄碱如麻黄碱)和嘌呤和嘌呤类类(如咖啡因如咖啡因)等。等。第2页/共109页二、生物碱在植物界的分布二、生物碱在植物界的分布生物碱在植物界分布的一般规律：生物碱在植物界分布的一般规律：1.1.在系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无。在系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无。表现在：表现在：(1)(1)藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱。藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱。(2)(2)菌类植物如麦角菌类等少数植物中含有生物碱。菌类植物如麦角菌类等少数植物中含有生物碱。(3)(3)地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚生物碱。地衣、苔藓类植

4、物中仅发现少数简单的吲哚生物碱。(4)(4)蕨类植物中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复蕨类植物中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复杂的生物碱则集中地分布于小叶型的真蕨如木贼科、杂的生物碱则集中地分布于小叶型的真蕨如木贼科、卷柏科、石松科等植物中。卷柏科、石松科等植物中。第3页/共109页二、生物碱在植物界的分布二、生物碱在植物界的分布生物碱在植物界分布的一般规律：生物碱在植物界分布的一般规律：2.2.生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物类群生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物类群(裸子裸子植物，尤其是被子植物植物，尤其是被子植物)中。表现在：中。表现在：(1)(1)裸子植物中，仅紫杉科红

5、豆杉属、松柏科属麻黄科麻裸子植物中，仅紫杉科红豆杉属、松柏科属麻黄科麻黄属、三尖杉科三尖杉属等植物含有生物碱。黄属、三尖杉科三尖杉属等植物含有生物碱。(2)(2)少数被子植物的单子叶植物中，生物碱主要分布于百少数被子植物的单子叶植物中，生物碱主要分布于百合科、石蒜科和百部科等植物中。合科、石蒜科和百部科等植物中。(3)(3)在被子植物古生花被类双子叶植物中，生物碱主要分在被子植物古生花被类双子叶植物中，生物碱主要分布于毛茛科、木兰科、小檗科、防已科、马兜铃科、布于毛茛科、木兰科、小檗科、防已科、马兜铃科、罂粟科、番荔枝科、芸香科等植物中。罂粟科、番荔枝科、芸香科等植物中。(4)(4)在被子植物

6、中后生花被类双子叶植物中，生物碱主要在被子植物中后生花被类双子叶植物中，生物碱主要分布在龙胆科、夹竹桃科、马钱科、茜草科、茄科、分布在龙胆科、夹竹桃科、马钱科、茜草科、茄科、紫草科、菊科等植物中。紫草科、菊科等植物中。第4页/共109页二、生物碱在植物界的分布二、生物碱在植物界的分布生物碱在植物界分布的一般规律：生物碱在植物界分布的一般规律：3.3.生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中。中。4.4.越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群就越越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群就越窄。如莲花氏烷型异喹啉生物碱类，仅分布在毛窄。如莲花氏烷型异喹啉

7、生物碱类，仅分布在毛茛科千金藤属植物中。又如二萜生物碱主要分布茛科千金藤属植物中。又如二萜生物碱主要分布于毛茛科乌头属和翠雀属植物中。于毛茛科乌头属和翠雀属植物中。第5页/共109页动物界也有存在，但种类少。动物界也有存在，但种类少。肾上腺素肾上腺素蟾酥碱蟾酥碱第6页/共109页三、生物碱的存在形式三、生物碱的存在形式1.游离碱：少数碱性极弱的生物碱如那碎因、那可定2.盐类：绝大多数。形成盐的酸：草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸与硝酸等3.酰胺类：秋水仙碱、喜树碱4.N-氧化物：吡咯里西丁类（如野百合碱等）5.氮杂缩醛类：如阿马林等6.其他如亚胺（C=N）、烯胺等根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类

8、：根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类：第7页/共109页第二节 生物碱的分类、生源关系及其分布生物碱种类繁多，其分类方法主要有三种生物碱种类繁多，其分类方法主要有三种:1.1.来源分类：如鸦片生物碱、麦角生物碱等。来源分类：如鸦片生物碱、麦角生物碱等。2.2.化学分类：如托品烷生物碱、异喹啉生物碱等。化学分类：如托品烷生物碱、异喹啉生物碱等。3.3.生源结合化学分类生源结合化学分类:如来源于鸟氨酸的吡咯生物碱如来源于鸟氨酸的吡咯生物碱等。（最能反映生物碱的生源和化学本质及其相互关等。（最能反映生物碱的生源和化学本质及其相互关系）系）第8页/共109页第9页/共109页一、来源于鸟氨酸的生物

9、碱一、来源于鸟氨酸的生物碱主要包括吡咯类、托品类和吡咯里西丁类主要包括吡咯类、托品类和吡咯里西丁类吡咯类吡咯类托品烷类托品烷类吡咯里西丁类吡咯里西丁类第10页/共109页（一）（一）吡咯类生物碱吡咯类生物碱 由吡咯或四氢吡咯衍生。结构简单，数目比较少由吡咯或四氢吡咯衍生。结构简单，数目比较少，生理活性不太显著。，生理活性不太显著。红古豆碱与苦杏仁酸形成的酯红古豆碱与苦杏仁酸形成的酯（简称简称701），临床用于降压。，临床用于降压。第11页/共109页 本类结构由两部分组成：双环本类结构由两部分组成：双环-1(R)、5(S)-托品烷托品烷环系和有机酸，二者多在环系和有机酸，二者多在3-位结合成酯

10、。主要分布于位结合成酯。主要分布于茄科颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中。茄科颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中。（二）（二）托品烷类生物碱托品烷类生物碱 R=H (dl-)阿托品阿托品 R=H (l-)莨菪碱莨菪碱 (均为抗胆碱药，解除平滑肌痉挛均为抗胆碱药，解除平滑肌痉挛)（常用于表面麻醉）（常用于表面麻醉）第12页/共109页莨菪碱（阿托品）莨菪碱（阿托品）东莨菪碱东莨菪碱 樟柳碱樟柳碱 山莨菪碱山莨菪碱 第13页/共109页1.阿托品（外消旋体）无旋光，其它均有旋光。2.碱性：莨菪碱（pka 9.65）山菪碱东菪碱（6.20）和樟柳碱 3.鉴别反应(1)Vitali反应(针对莨菪酸部分)（

11、深紫-暗红-消失）此反应樟柳碱呈阴性第14页/共109页二、来源于赖氨酸的生物碱二、来源于赖氨酸的生物碱主要包括哌啶类、吲哚里西丁类和喹喏里西丁类主要包括哌啶类、吲哚里西丁类和喹喏里西丁类哌啶类哌啶类吲哚里西丁类吲哚里西丁类喹喏里西丁类喹喏里西丁类第15页/共109页（一）（一）哌啶类生物碱哌啶类生物碱 结构简单，生源上最关键的前体物是哌啶亚胺盐结构简单，生源上最关键的前体物是哌啶亚胺盐类，分布广泛。其代表化合物有胡椒碱、洛贝林和石类，分布广泛。其代表化合物有胡椒碱、洛贝林和石杉碱甲等。杉碱甲等。胡椒碱胡椒碱第16页/共109页 是赖氨酸与酪氨酸的缩合物。本类主要有简单吲是赖氨酸与酪氨酸的缩合

12、物。本类主要有简单吲哚里西丁类和一叶秋碱类等。前者分布较分散，后者哚里西丁类和一叶秋碱类等。前者分布较分散，后者主要分布于大戟科一叶秋属植物中。主要分布于大戟科一叶秋属植物中。（二）（二）吲哚里西丁类生物碱吲哚里西丁类生物碱吡咯和哌啶双骈合的杂环。一吡咯和哌啶双骈合的杂环。一叶萩属植物中得到的能兴奋中叶萩属植物中得到的能兴奋中枢，临床主要用于治疗面部神枢，临床主要用于治疗面部神经麻痹、神经衰弱等。经麻痹、神经衰弱等。第17页/共109页 代表化合物有羽扇豆碱、金雀花碱、苦参碱和石松代表化合物有羽扇豆碱、金雀花碱、苦参碱和石松碱等。生源关系：由赖氨酸衍生的戊二胺为最关键的碱等。生源关系：由赖氨酸

13、衍生的戊二胺为最关键的前体物。赖氨酸衍生物石榴碱可能是几乎所有石松碱前体物。赖氨酸衍生物石榴碱可能是几乎所有石松碱类生物碱的关键前体物。类生物碱的关键前体物。（三）（三）喹诺里西丁类生物碱喹诺里西丁类生物碱苦参碱苦参碱(具有抗菌、消炎、抗癌，临床上用于治疗宫颈癌、胃癌、具有抗菌、消炎、抗癌，临床上用于治疗宫颈癌、胃癌、肝癌及胆囊癌肝癌及胆囊癌)第18页/共109页三、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱三、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱 本类生物碱量多（约本类生物碱量多（约1000多种）、分布广、药多种）、分布广、药用价值大、结构类型复杂。根据生源上关键前提物用价值大、结构类型复杂。根据生源上关键前

14、提物质的骨架类型初步分为六类：质的骨架类型初步分为六类：苯丙胺类苯丙胺类 四氢异喹啉类四氢异喹啉类 苄基四氢异喹啉类苄基四氢异喹啉类苯乙基四氢异喹啉类苯乙基四氢异喹啉类 苄基苯乙胺类苄基苯乙胺类 吐根碱类吐根碱类 第19页/共109页第20页/共109页 麻黄是一种常用中药，麻黄碱的盐酸盐内服治疗麻黄是一种常用中药，麻黄碱的盐酸盐内服治疗气喘，作用缓和持久，属于拟肾上腺素类药。氮原子气喘，作用缓和持久，属于拟肾上腺素类药。氮原子在侧链以仲胺形式存在。在侧链以仲胺形式存在。（一）（一）苯丙胺类生物碱苯丙胺类生物碱 (芳香族氨基醇类衍生物，较少芳香族氨基醇类衍生物，较少)麻黄碱麻黄碱（1R 2S）

15、伪麻黄碱（伪麻黄碱（1S 2S）第21页/共109页N-N-甲基苯丙胺、去氧麻黄碱、甲基安非他明甲基苯丙胺、去氧麻黄碱、甲基安非他明 “冰毒冰毒”N-N-去甲麻黄碱（去甲麻黄碱（PPAPPA）第22页/共109页（二）（二）四氢异喹啉类生物碱四氢异喹啉类生物碱 本类生物碱很少，分布分散。本类生物碱很少，分布分散。Pellotine(哌劳亭）哌劳亭）第23页/共109页（三）（三）苄基四氢异喹啉类生物碱苄基四氢异喹啉类生物碱 这一类生物碱在天然产物中是很重要的生物碱，数这一类生物碱在天然产物中是很重要的生物碱，数量多、结构类型比较复杂，按骨架可分为量多、结构类型比较复杂，按骨架可分为15个类型，

16、个类型，其中主要有其中主要有7类类。1.苄基四氢异喹啉类苄基四氢异喹啉类罂粟碱罂粟碱 （解痉药物，在阿片中的含量约（解痉药物，在阿片中的含量约0.50.51%1%）第24页/共109页2.阿朴菲类生物碱阿朴菲类生物碱 特点：特点：苄基异喹啉分子内脱去二个氢原子，苯苄基异喹啉分子内脱去二个氢原子，苯环与苯环相结合成菲核。环与苯环相结合成菲核。千金藤碱千金藤碱 第25页/共109页3.双苄基四氢异喹啉类双苄基四氢异喹啉类 相同或不同的分子经酚氧化偶联，产生醚氧键而相同或不同的分子经酚氧化偶联，产生醚氧键而成二聚体。成二聚体。R=CH3汉防己甲素；汉防己甲素；R=H汉防己乙素汉防己乙素（治疗风湿性关

17、节疼痛、神经疼痛）（治疗风湿性关节疼痛、神经疼痛）汉防己乙素的隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防汉防己乙素的隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防己甲素的甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用于分离）己甲素的甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用于分离）第26页/共109页4.吗啡烷类生物碱吗啡烷类生物碱吗啡（吗啡（morphinemorphine）可待因可待因 (Codeine)(Codeine)(镇痛药，酚性生物碱，具有酸碱两性镇痛药，酚性生物碱，具有酸碱两性)(镇咳药镇咳药)第27页/共109页5.原小檗碱和小檗碱类生物碱原小檗碱和小檗碱类生物碱 二者的区别在于二者的区别在于D环氢化程度不同环氢

18、化程度不同。四氢巴马亭四氢巴马亭 小檗碱小檗碱 (原小檗碱类原小檗碱类)()(小檗碱类，黄连中的有效成分小檗碱类，黄连中的有效成分)DD第28页/共109页季铵式（红棕色）醇式（黄色）醛式（黄色）1.水溶液呈强碱性（季铵碱，pKa 11.5）2.与大多数生物碱沉淀试剂呈阳性反应。在碱性条件下与丙酮加成，生成黄色结晶型加成物。酸水液加漂白粉（或通氯气），溶液即变樱红色。3.游离小檗碱易溶于热水和热乙醇，难溶于苯，氯仿，丙酮。硫酸盐的水溶度较大（1：30），可用于小檗碱提取。第29页/共109页五、来源于色氨酸的生物碱五、来源于色氨酸的生物碱 本类型生物碱又称吲哚类生物碱，是最大最复杂的本类型生物

19、碱又称吲哚类生物碱，是最大最复杂的一类生物碱，约占已知生物碱的一类生物碱，约占已知生物碱的1/41/4。根据生源，将其初步分成四大类：简单吲哚类、根据生源，将其初步分成四大类：简单吲哚类、-卡波林碱类、半萜吲哚碱类、单萜吲哚碱类。卡波林碱类、半萜吲哚碱类、单萜吲哚碱类。其中单萜吲哚碱是最重要的来源于色氨酸的生物其中单萜吲哚碱是最重要的来源于色氨酸的生物碱，分子中有一个吲哚核。根据其生源并结合化学结碱，分子中有一个吲哚核。根据其生源并结合化学结构分成三类：单萜吲哚碱、双分子吲哚类、与单萜吲构分成三类：单萜吲哚碱、双分子吲哚类、与单萜吲哚类碱相关的生物碱。哚类碱相关的生物碱。第30页/共109页（

20、四）（四）单萜吲哚类生物碱单萜吲哚类生物碱1.单萜吲哚类生物碱单萜吲哚类生物碱 从萝芙木中得到的（热带、亚热带地区产，广东、广从萝芙木中得到的（热带、亚热带地区产，广东、广西、云南省均有生长），具有降压、镇静、安定作用。结西、云南省均有生长），具有降压、镇静、安定作用。结构中的两个酯键被水解后生成利血平酸，失去生物活性构中的两个酯键被水解后生成利血平酸，失去生物活性。利血平(reserpine)(reserpine)第31页/共109页2.双吲哚类生物碱双吲哚类生物碱 本类生物碱由不同单萜吲哚类生物碱经分子间缩本类生物碱由不同单萜吲哚类生物碱经分子间缩合而成。合而成。从长春花中分离得到从长春花

21、中分离得到的长春碱（的长春碱（VLBVLB）、长春）、长春新碱（新碱（VCRVCR）用于治疗急）用于治疗急性淋巴细胞性白血病、淋性淋巴细胞性白血病、淋巴肉瘤、绒毛膜淋巴上皮巴肉瘤、绒毛膜淋巴上皮细胞癌等恶性肿瘤，是目细胞癌等恶性肿瘤，是目前国际上应用最多的植物前国际上应用最多的植物来源的抗癌药。来源的抗癌药。R=CH3R=CH3长春碱(神经毒性反应较大神经毒性反应较大)R=CHOR=CHO长春新碱 第32页/共109页3.与单萜吲哚类碱有关的生物碱与单萜吲哚类碱有关的生物碱 生源上与单萜吲哚类碱有关的生物碱有阿巴利生生源上与单萜吲哚类碱有关的生物碱有阿巴利生类、乌勒因类、喜树碱类以及金鸡宁碱类

22、。类、乌勒因类、喜树碱类以及金鸡宁碱类。从我国特有的植物喜树的木从我国特有的植物喜树的木部、根皮、种子中分离得到的抗部、根皮、种子中分离得到的抗癌成分，对白血病和直肠癌有一癌成分，对白血病和直肠癌有一定疗效，毒性较大，提取过程中定疗效，毒性较大，提取过程中应小心，是喹啉与吲哚里西啶骈应小心，是喹啉与吲哚里西啶骈合的复环衍生物。合的复环衍生物。喜树碱喜树碱 第33页/共109页六、来源于萜类的生物碱六、来源于萜类的生物碱（一）（一）单萜类生物碱单萜类生物碱 本类主要包括由环烯醚萜衍生的生物碱。代表化合本类主要包括由环烯醚萜衍生的生物碱。代表化合物如猕猴桃碱、秦艽碱甲等。主要分布于龙胆科植物，物如

23、猕猴桃碱、秦艽碱甲等。主要分布于龙胆科植物，且常与单萜吲哚碱类生物碱共存。且常与单萜吲哚碱类生物碱共存。猕猴桃碱猕猴桃碱（镇静、催眠、降压作用）（镇静、催眠、降压作用）第34页/共109页（二）（二）倍半萜类生物碱倍半萜类生物碱 主要分布于石斛科石斛属和睡莲科萍蓬草属植物中。主要分布于石斛科石斛属和睡莲科萍蓬草属植物中。石斛碱石斛碱（解热止痛作用与非那西丁相似，但较弱）（解热止痛作用与非那西丁相似，但较弱）第35页/共109页（三）（三）二萜生物碱二萜生物碱 双酯类生物碱，是川乌和附子的主要成分。具有镇双酯类生物碱，是川乌和附子的主要成分。具有镇痛、麻醉、消炎、降血压作用。亲脂性较强，并具有痛

24、、麻醉、消炎、降血压作用。亲脂性较强，并具有强烈毒性，口服强烈毒性，口服4mg4mg即可致死，稀释即可致死，稀释1/100001/10000溶液可产溶液可产生麻感。稀碱水溶液中加热，很容易水解除去两个酯生麻感。稀碱水溶液中加热，很容易水解除去两个酯键，产生乌头原碱，毒性降低。键，产生乌头原碱，毒性降低。（中药附子必须经过（中药附子必须经过炮制或者长时间的煎煮，才能减少毒性）炮制或者长时间的煎煮，才能减少毒性）乌头碱乌头碱乌乌 头头第36页/共109页第三节 生物碱的理化性质一、性状一、性状1.绝大多数生物碱由绝大多数生物碱由C、H、O、N元素组成。极元素组成。极少数分子尚含有少数分子尚含有Cl

25、、S等元素。等元素。2.多数生物碱呈结晶形固体，有些为非晶形粉末，多数生物碱呈结晶形固体，有些为非晶形粉末，而少数是液体，如烟碱、毒芹碱等。而少数是液体，如烟碱、毒芹碱等。挥发性：液体生物碱挥发性：液体生物碱(分子中多无氧原子分子中多无氧原子)如麻黄如麻黄碱等，常压下可随水蒸气蒸馏而逸出。碱等，常压下可随水蒸气蒸馏而逸出。第37页/共109页一、性状一、性状4.固体生物碱多具有确定的熔点，极个别有双固体生物碱多具有确定的熔点，极个别有双熔点如防已诺林等。少数有升华性，如咖啡因。熔点如防已诺林等。少数有升华性，如咖啡因。5.绝大多数生物碱呈无色状态，仅少数具有高绝大多数生物碱呈无色状态，仅少数具

26、有高度共轭体系结构的生物碱显种种颜色。如小檗度共轭体系结构的生物碱显种种颜色。如小檗碱碱(黄色黄色)、蛇根碱、蛇根碱(黄色黄色)、小檗红碱、小檗红碱(红色红色)。3.生物碱多具苦味，有些味极苦如盐酸小檗碱。生物碱多具苦味，有些味极苦如盐酸小檗碱。有些刺激唇舌有焦灼感。有些刺激唇舌有焦灼感。第38页/共109页二、旋光性二、旋光性1.凡是具有手性碳原子或本身为手性分子的生凡是具有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱，都有旋光性质。物碱，都有旋光性质。2.生物碱的旋光性易受生物碱的旋光性易受PH、溶剂等因素影响。、溶剂等因素影响。如中性条件下，如中性条件下，烟碱、北美黄连碱呈左旋光烟碱、北美黄连碱呈

27、左旋光性，但酸性条件下，则变为右旋光性性，但酸性条件下，则变为右旋光性。麻黄碱麻黄碱在氯仿中呈左旋光性，但在水中，则变为右旋在氯仿中呈左旋光性，但在水中，则变为右旋光性。光性。3.游离碱与其相应盐类的旋光性质并不一致。游离碱与其相应盐类的旋光性质并不一致。如氯仿中吐根碱呈左旋光性，但其盐酸盐则如氯仿中吐根碱呈左旋光性，但其盐酸盐则呈右旋光性。呈右旋光性。第39页/共109页三、溶解度三、溶解度 生物碱及其盐类的溶解度与其分子中生物碱及其盐类的溶解度与其分子中N原子的原子的存在形式、极性基团的有无、数目以及溶剂等存在形式、极性基团的有无、数目以及溶剂等密切相关。密切相关。1.绝大多数仲胺和叔胺生

28、物碱具有亲脂性，溶于绝大多数仲胺和叔胺生物碱具有亲脂性，溶于有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、苯和卤有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、苯和卤代烷类等，不溶于碱水中。代烷类等，不溶于碱水中。2.水溶性生物碱主要包括季铵碱类和某些含水溶性生物碱主要包括季铵碱类和某些含N-氧化氧化物。前者如小檗碱、益母草碱甲等，后者如氧物。前者如小檗碱、益母草碱甲等，后者如氧化苦参碱等，二者均易溶于水。化苦参碱等，二者均易溶于水。第40页/共109页三、溶解度三、溶解度3.3.含羧基的生物碱，由于本身形成内盐而易溶于水含羧基的生物碱，由于本身形成内盐而易溶于水,如那碎因等如那碎因等。液体生物碱液体生物碱-易溶于水，

29、易溶于水，如如烟碱。烟碱。苷类生物碱苷类生物碱-多数水溶性较大。多数水溶性较大。酸碱两性生物碱酸碱两性生物碱-易溶于稀碱水中，如含酚基的吗易溶于稀碱水中，如含酚基的吗啡碱、药根碱等。啡碱、药根碱等。内酯的生物碱内酯的生物碱-遇碱水内酯环开裂成盐而溶解，加遇碱水内酯环开裂成盐而溶解，加酸复又还原。如喜树碱、毛果芸香碱。酸复又还原。如喜树碱、毛果芸香碱。第41页/共109页三、溶解度三、溶解度4.4.生物碱盐类一般多易溶于水生物碱盐类一般多易溶于水。但仍有不少例外，。但仍有不少例外，如高石蒜碱的盐酸盐不溶于水，而溶于氯仿，又如如高石蒜碱的盐酸盐不溶于水，而溶于氯仿，又如盐酸小檗碱难溶于水等。盐酸小

30、檗碱难溶于水等。5.5.同一生物碱与不同酸所成的盐类溶解度不同。同一生物碱与不同酸所成的盐类溶解度不同。无机酸盐的水溶性大于有机酸的盐类。含氧酸盐水无机酸盐的水溶性大于有机酸的盐类。含氧酸盐水溶性大于无含氧酸盐。溶性大于无含氧酸盐。第42页/共109页四、生物碱的检识四、生物碱的检识 在生物碱的预试、提取分离和结构鉴定中，在生物碱的预试、提取分离和结构鉴定中，常常需要一种简便的检识方法。最常用的是生常常需要一种简便的检识方法。最常用的是生物碱的沉淀反应与显色反应。物碱的沉淀反应与显色反应。试剂名称试剂名称组成组成 反应特征反应特征 碘化物复盐类：碘化物复盐类：碘碘-碘化钾试剂碘化钾试剂 KI

31、I2 红棕色沉淀红棕色沉淀碘化汞钾试剂碘化汞钾试剂 K2HgI4类白色沉淀类白色沉淀碘化铋钾试剂碘化铋钾试剂 KBiI4黄至橘红色沉淀黄至橘红色沉淀重金属盐类：重金属盐类：硅钨酸试剂硅钨酸试剂 SiO2 12WO3 nH2O淡黄或灰白色沉淀淡黄或灰白色沉淀 磷钼酸试剂磷钼酸试剂H3PO4 12MO3 2H2 O白色或黄褐色沉淀白色或黄褐色沉淀第43页/共109页试剂名称试剂名称 组成组成 反应特征反应特征大分子酸类：大分子酸类：苦味酸试剂苦味酸试剂 黄色结晶黄色结晶苦酮酸试剂苦酮酸试剂 黄色结晶黄色结晶其它：其它：雷氏铵盐试剂雷氏铵盐试剂 NH4Cr(NH3)2(SCN)4 红色沉淀或结晶红色

32、沉淀或结晶四、生物碱的检识四、生物碱的检识第44页/共109页1234个别生物个别生物碱如碱如麻黄麻黄碱、咖啡碱、咖啡碱碱不反应不反应多多在在酸酸性性溶溶液液中中反反应应，个个别别在在中中性性条条件件，如如苦苦味酸。味酸。一般一般三种三种以上以上的沉的沉淀试剂均淀试剂均有反应，有反应，可判断为可判断为阳性。阳性。多糖、鞣多糖、鞣质等非生质等非生物碱也能物碱也能反应，溶反应，溶液需净化液需净化处理处理。注意事项：注意事项：第45页/共109页五、生物碱的化学性质和反应五、生物碱的化学性质和反应 生物碱具有碱性。其强度的定量是用酸式离解指生物碱具有碱性。其强度的定量是用酸式离解指数数Pka和碱式离

33、解指数和碱式离解指数Pkb表示。表示。Pka越大，碱性越越大，碱性越强。强。碱性强度与碱性强度与Pka值关系：值关系：Pka2(极弱碱极弱碱)、Pka27(弱碱弱碱)、Pka712(中中强碱强碱)、Pka 12(强碱强碱)。（一）（一）碱性碱性1.碱性的产生及其强度表示碱性的产生及其强度表示第46页/共109页产生原因产生原因N原子具有孤对电子，能接受质子或给出原子具有孤对电子，能接受质子或给出电子而显碱性电子而显碱性理论依据理论依据表示方法表示方法pKa碱性大小与碱性大小与pKa关系关系pKa2为极弱碱，为极弱碱，pKa27为弱碱为弱碱pKa711为中强碱，为中强碱，pKa11以上为强碱以上

34、为强碱碱性基团碱性基团pKa值顺序值顺序胍基胍基-NH(C=NH)NH2 季胺碱季胺碱N-烷杂环烷杂环脂肪胺芳香胺脂肪胺芳香胺N-芳杂环酰胺芳杂环酰胺吡咯吡咯共轭酸碱概念及强度表示共轭酸碱概念及强度表示 第47页/共109页杂化方式杂化方式诱导效应诱导效应共轭效应共轭效应空间效应空间效应氢键效应氢键效应 2.碱性与分碱性与分子结构的关系子结构的关系第48页/共109页 氮氮原原子子的的孤孤对对电电子子处处在在杂杂化化轨轨道道中中，有有三三种种形形式式SP、SP2、SP3，它它是是不不等等价价杂杂化化。在在杂杂化化轨轨道道中中P电电子子比比例例多多，其其活活动动性性大大，而而且且易易供供给给电电

35、子子，因因此此碱碱性性强强；反反之之，S电子成分多碱性弱。电子成分多碱性弱。以以生生物物碱碱结结构构中中，氮氮原原子子上上未未共共用用电电子子对对的的杂杂化化方方式式而而言言，SP3 SP2 SP。例例如如：异异喹喹啉啉（SP2杂杂化化）和和四四氢氢异异喹喹啉啉（SP3杂杂化化）；例例如如氰氰基基属属于于SP杂杂化化，有有两两个个P轨轨道道形形成成键键，未未共共用用电电子子对对在在SP轨轨道道上上，碱碱性最弱（中性）性最弱（中性）2.碱性与分子结构的关系碱性与分子结构的关系(1)氮原子的杂化度氮原子的杂化度第49页/共109页吡啶吡啶哌啶哌啶Pka=5.2（SP2）Pka=11.2（SP3）烟

36、碱 N(1)pKa3.27 N(2)pKa8.04 第50页/共109页.Pka 5.2Pka 0.4第51页/共109页供电基：供电基：烷基等烷基等吸电基：吸电基：如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基等如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基等 供电基使氮原子电荷密度增多，碱性变强；吸电供电基使氮原子电荷密度增多，碱性变强；吸电基则降低氮原子电荷密度，碱性减弱。基则降低氮原子电荷密度，碱性减弱。碱性：二甲胺碱性：二甲胺(CH3)2NH(PKa10.70)甲胺甲胺CH3NH2 (PKa10.64)氨氨NH3(2)诱导效应诱导效应 凡能影响氮原子上未共用电子云密度分布凡能影响氮原子上未共用电子云密度分布的诸多因

37、素，都能影响生物碱的碱性。的诸多因素，都能影响生物碱的碱性。第52页/共109页例如：二甲胺（pKa=10.70）甲胺（pKa=10.64）氨（pKa=9.75）又：石蒜碱(pKa=6.4)21132213第68页/共109页第69页/共109页第70页/共109页第四节 生物碱的提取与分离一、总生物碱的提取一、总生物碱的提取 提提取取生生物物碱碱时时，首首先先考考虑虑到到生生物物碱碱在在中中草草药药组组织织中中的的各各种种存存在在状状态态以以及及生生物物碱碱的的特特性性，以以便便于于选选择择合合适适的的溶溶剂剂和和提提取取方方法法。除除了了个个别别具具有有挥挥发发性性的的生生物物碱碱采采用用

38、水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏外外，大大部部分分可可采采用用溶溶剂剂提提取取法法。提提取取效效率率与与溶溶剂剂用用量量（一一般般是是715倍倍）、原原料料粉粉碎碎度度、操操作作条条件件(如如温温度度、搅搅拌拌)等等因因素素有有关关。工工业业上上采采用用超超声声波波提提取取，可可以以缩缩短短提提取取时时间间（萝萝芙芙木木从从原原来来的的120小小时缩到时缩到5小时）。小时）。（一）脂溶性生物碱的提取（一）脂溶性生物碱的提取第71页/共109页（1）水或酸水提取法 原理：生物碱盐易溶于水，难溶于亲脂性溶剂溶剂：0.5-1%乙酸、硫酸、盐酸等 方法：浸渍、渗漉、煎煮 纯化：离子交换树脂（强酸型阳离子树脂）有机

39、溶剂萃取（碱化亲脂性溶剂萃取）第72页/共109页第73页/共109页（2）醇类溶剂提取法 原理：游离生物碱及生物碱盐均易溶于醇溶剂：乙醇、甲醇、酸性醇等 方法：浸渍、渗漉、回流等 纯化：浓缩，酸水-碱化-亲脂性溶剂萃取第74页/共109页第75页/共109页3.亲脂性有机溶剂提取法 原理：游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂溶剂：碱水或水湿润后用亲脂性溶剂提取 方法：冷浸、连续回流等 纯化：回收溶剂后即得总生物碱第76页/共109页第77页/共109页（二）水溶性生物碱的提取（二）水溶性生物碱的提取 雷氏铵盐沉淀法雷氏铵盐沉淀法：1.将季铵生物碱的水溶液，调到弱酸性，加入新鲜将季铵生物碱的水溶液，

40、调到弱酸性，加入新鲜配制的雷氏铵盐饱和水溶液至不再生成沉淀为止。滤配制的雷氏铵盐饱和水溶液至不再生成沉淀为止。滤取沉淀，用少量水洗涤取沉淀，用少量水洗涤12次，抽干，将沉淀溶于次，抽干，将沉淀溶于丙酮丙酮(或乙醇或乙醇)中，过滤，滤液即为雷氏生物碱复盐溶中，过滤，滤液即为雷氏生物碱复盐溶液。液。2.于此滤液中，加入于此滤液中，加入Ag2SO4饱和水液，形成雷氏铵饱和水液，形成雷氏铵盐沉淀，滤除，滤液备用。盐沉淀，滤除，滤液备用。3.于滤液中加入计算量于滤液中加入计算量BaCl2溶液，滤除溶液，滤除BaSO4沉淀，沉淀，最后所得滤液即为季胺生物碱的盐酸盐。最后所得滤液即为季胺生物碱的盐酸盐。第7

41、8页/共109页第79页/共109页80生物碱水提液生物碱水提液 酸化至弱酸性 酸水液酸水液 雷氏铵盐（硫氰酸铬钾）雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）丙酮溶解，过滤 丙酮液丙酮液 过氧化铝柱，丙酮洗脱 丙酮液丙酮液 加硫酸银饱和水溶液，过滤 漉液（生物碱硫酸盐）漉液（生物碱硫酸盐）加氯化钡溶液 生物碱盐酸盐生物碱盐酸盐 雷氏铵盐沉淀法雷氏铵盐沉淀法 第80页/共109页二、生物碱的分离二、生物碱的分离 分离程序一般分为分离程序一般分为系统分离系统分离与与特定生物碱特定生物碱的分离。的分离。系统分离系统分离适用于基础研究适用于基础研究特定生物碱的分离特定生物碱的分离适用于生

42、产适用于生产系统分离程序：系统分离程序：总碱总碱类别或部位类别或部位单体生物碱的分离单体生物碱的分离 类别类别指按碱性强弱或酚性、非酚性粗分的生指按碱性强弱或酚性、非酚性粗分的生物碱类别。物碱类别。部位部位主要指最初色谱中洗脱的极性不同的生主要指最初色谱中洗脱的极性不同的生物碱。物碱。第81页/共109页类别生物碱的一般分离流程类别生物碱的一般分离流程第82页/共109页特定生物碱的分离特定生物碱的分离（一）（一）利用生物碱的碱性差异进行分离利用生物碱的碱性差异进行分离 同一植物中所含有生物碱的碱性往往不同。据此，可同一植物中所含有生物碱的碱性往往不同。据此，可采用不同采用不同PH条件下用水不

43、溶性有机溶剂进行生物碱的分条件下用水不溶性有机溶剂进行生物碱的分离。若欲利用这种方法系统分离生物碱，则常采用离。若欲利用这种方法系统分离生物碱，则常采用PH梯梯度萃取法度萃取法(萃取时应用缓冲液调制萃取时应用缓冲液调制pH梯度梯度)。原理：原理：PH梯度萃取法是在特定条件下，利用生物碱梯度萃取法是在特定条件下，利用生物碱碱性不同而与酸结合成盐的稳定性差异而达到分离目的。碱性不同而与酸结合成盐的稳定性差异而达到分离目的。方法：方法：1.样品酸水液用氯仿萃取。样品酸水液用氯仿萃取。2.混合生物碱溶解于氯仿中，从混合生物碱溶解于氯仿中，从PH6.0开始以递减开始以递减0.5的缓冲溶液依次萃取，直到的

44、缓冲溶液依次萃取，直到PH2。依次提取出强碱性、中。依次提取出强碱性、中强碱性和弱碱性生物碱。强碱性和弱碱性生物碱。第83页/共109页混合总生物碱混合总生物碱 酸水溶解酸水溶解 酸水液（盐）酸水液（盐）加碱进行梯度碱化加碱进行梯度碱化同时用同时用CHCl3萃取，萃取，分别回收分别回收CHCl3 生物碱由弱到强生物碱由弱到强依次被分离依次被分离 CHCl3溶解溶解 CHCl3溶液溶液(游离游离)用不同酸度用不同酸度(酸度由弱到强酸度由弱到强,pH 由大到小由大到小)的酸水进行梯度萃取的酸水进行梯度萃取,酸水液分别碱化酸水液分别碱化,同时同时CHCl3萃取萃取,回收回收CHCl3 生物碱由强到弱

45、依次被分离生物碱由强到弱依次被分离 第84页/共109页（二）（二）利用生物碱及其盐溶解度的差异进行分离利用生物碱及其盐溶解度的差异进行分离利用某些生物碱对有机溶剂的溶解度不同进行分离：利用某些生物碱对有机溶剂的溶解度不同进行分离：如从唐古特山莨菪中将莨菪碱和红古豆碱与山莨菪碱、如从唐古特山莨菪中将莨菪碱和红古豆碱与山莨菪碱、樟柳碱分离时，就是采用樟柳碱分离时，就是采用PH9时，依次利用时，依次利用CCl4和和CHCl3萃取。萃取。分离结果：分离结果：CCl4溶液溶液莨菪碱和红古豆碱。莨菪碱和红古豆碱。CHCl3溶液溶液山莨菪碱和樟柳碱山莨菪碱和樟柳碱.（结构中均有（结构中均有OH)第85页/

46、共109页苦参碱和氧化苦参碱混合物苦参碱和氧化苦参碱混合物少量少量CHClCHCl3 3溶解溶解 CHClCHCl3 3 液液加入加入1010倍量的乙醚倍量的乙醚 沉淀沉淀（氧化苦参碱）（氧化苦参碱）母液母液（苦参碱）（苦参碱）苦参碱苦参碱 氧化苦参碱氧化苦参碱 第86页/共109页汉防己生物碱混合物 冷苯溶解 不溶物（汉防己乙素）冷苯液 回收 汉防己甲素 R=CH3汉防己甲素；汉防己甲素；R=H汉防己乙素汉防己乙素第87页/共109页（二）（二）利利用用生物碱及其盐溶解度的差异进行分离生物碱及其盐溶解度的差异进行分离 另外，常常利用生物碱盐的溶解度不同来进行另外，常常利用生物碱盐的溶解度不同

47、来进行分离。少数情况下，可直接从原料中以特殊的盐类分离。少数情况下，可直接从原料中以特殊的盐类形式分出单一生物碱。形式分出单一生物碱。典型的例子是金鸡纳树皮中四种生物碱奎宁、典型的例子是金鸡纳树皮中四种生物碱奎宁、奎尼丁、辛可宁和辛可尼定的分离：奎尼丁、辛可宁和辛可尼定的分离：硫酸奎宁、酒石酸辛可尼定和氢碘酸奎尼丁在硫酸奎宁、酒石酸辛可尼定和氢碘酸奎尼丁在水中溶解度小，辛可宁在乙醚中不溶，根据此性质水中溶解度小，辛可宁在乙醚中不溶，根据此性质制备成相应的难溶性盐类彼此分离。制备成相应的难溶性盐类彼此分离。第88页/共109页奎宁奎宁（QN）奎尼丁（奎尼丁（QD）辛可宁（辛可宁（CN）辛可尼定（

48、辛可尼定（CD）第89页/共109页金鸡纳树皮金鸡纳树皮Ca(OH)2润湿，苯提取润湿，苯提取苯提取液苯提取液稀稀H2SO4酸水液酸水液NaOH调调pH=6,温热放置温热放置硫酸奎宁沉淀硫酸奎宁沉淀氨水碱化氨水碱化奎宁奎宁母液母液碱化碱化沉淀沉淀滤液滤液乙醚乙醚沉淀（辛可宁）沉淀（辛可宁）乙醚液乙醚液第90页/共109页乙醚液乙醚液稀稀HCl酸水液酸水液乙醚液乙醚液酒石酸钾钠酒石酸钾钠 酒石酸辛可尼酒石酸辛可尼定（沉淀）定（沉淀）碱化碱化辛可宁定辛可宁定母液母液母液母液KI 氢碘酸奎尼丁（沉淀）氢碘酸奎尼丁（沉淀）碱化碱化 奎尼丁奎尼丁第91页/共109页92麻黄碱和伪麻黄碱混合物 甲苯溶解

49、甲苯溶液 流经1-2%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。第92页/共109页（三）利用特殊官能团的性质进行分离含羧基的生物碱 可用碳酸氢钠水溶液萃取分离。含酚羟基的生物碱 可用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）。第93页/共109页 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C

50、HCl3萃取 回收 可待因 CHCl3液 吗 啡回收 吗啡吗啡 R=H R=H 可待因可待因 R=CHR=CH3 3 第94页/共109页（三）（三）色谱法色谱法 该法广泛地用于生物碱的分离。绝大多数采用吸附色该法广泛地用于生物碱的分离。绝大多数采用吸附色谱，但分配色谱亦不少。谱，但分配色谱亦不少。吸附剂：吸附剂：硅胶、氧化铝、纤维素、聚酰胺等。其中，硅胶应用硅胶、氧化铝、纤维素、聚酰胺等。其中，硅胶应用最广。最广。对苷类生物碱或极性较大的生物碱：可用反相色谱对苷类生物碱或极性较大的生物碱：可用反相色谱(反相填料反相填料RP-8、RP-18等等)或葡聚糖凝胶进行分离。或葡聚糖凝胶进行分离。HP