第三章生物碱课件.ppt

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1、第第三三章章 基本要求基本要求 掌握：掌握：生物碱的含义、结构特征；生物碱的含义、结构特征；酸碱性，碱性强弱与分子结构的关系及其在提取分离中的应用；酸碱性，碱性强弱与分子结构的关系及其在提取分离中的应用；碱和盐的溶解性及其应用；碱和盐的溶解性及其应用；常用沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性结果的判定及其应用；常用沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性结果的判定及其应用；提取分离原理和方法；提取分离原理和方法；色谱检识方法。色谱检识方法。一、概述一、概述十九世纪德国学者十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片从鸦片中分离出吗啡碱中分离出吗啡碱(morphine)现从自然界中分离得到约现从自然界

2、中分离得到约10000种种植物中存在的生物碱大多有明显的生理植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性，如：活性，如：一、概述一、概述 鸦片中的鸦片中的吗啡吗啡镇痛作用镇痛作用 麻黄中的麻黄中的麻黄碱麻黄碱止喘作用止喘作用 长春花中的长春花中的长春碱长春碱抗癌活性抗癌活性 黄连中的黄连中的小檗碱小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 山莨菪碱山莨菪碱抗中毒性休克作用抗中毒性休克作用h指天然产的一类指天然产的一类含氮含氮的有机化合物；的有机化合物；h多数具多数具有碱性有碱性且能和酸结合生成盐；且能和酸结合生成盐；h大部分为杂环化合物且大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内氮原子在杂环内；h多数有较强的多数有较强

3、的生理活性生理活性。一、概述一、概述分布分布 存在于一百多个科中如：存在于一百多个科中如：豆科豆科、茄科、防己科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科罂粟科、毛茛科等植物中。等植物中。生物碱的含义生物碱的含义一、概述一、概述1.游离碱游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。碱性极弱，以游离碱的形式存在。2.成成 盐盐：柠檬酸、酒石酸等；：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸特殊的酸类：乌头酸、类：乌头酸、绿原酸等绿原酸等;无机酸无机酸：硫酸、盐酸等。：硫酸、盐酸等。3.苷苷 类类：以苷的形式存在于植物中；：以苷的形式存在于植物中；4.酯酯 类类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯：多种吲哚类生物碱分子中的羧基

4、，常以甲酯形式存在。形式存在。5.N-氧化物氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。：植物体中的氮氧化物约一百余种。存在形式存在形式一、概述一、概述命名规则命名规则1.类型的命名类型的命名基本母核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等；基本母核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等；以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。2.单体成分的命名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：吗啡也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠使睡眠)以人名命名的；如：以人名命名的；如：pelletierine一、概

5、述一、概述分类方法分类方法1.按植物来源分类；按植物来源分类；如：石蒜生物碱，长春花生物碱；如：石蒜生物碱，长春花生物碱；2.按化学结构分类；按化学结构分类；如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；3.按生源结合化学分类；按生源结合化学分类；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。本本 章章 内内 容容从化学结构入手，生物碱可分为从化学结构入手，生物碱可分为 1.1.杂环衍生物杂环衍生物：指氮原子处于杂环上的：指氮原子处于杂环上的 2.2.有机胺类有机胺类：氮原子不处于环状结构上；：氮原子不处于环状结构上；3.3.肽类生物碱肽类生物碱：结构中含有两个以上

6、的酰胺基，并：结构中含有两个以上的酰胺基，并且大多属于大环结构，不同于生物体中的肽类成分，且大多属于大环结构，不同于生物体中的肽类成分，因为组成的氨基酸多是不常见氨基酸，如：劳纳灵、因为组成的氨基酸多是不常见氨基酸，如：劳纳灵、后马林等。后马林等。二、分类二、分类劳纳灵劳纳灵后马林后马林二、分类二、分类（一）肽类生物碱（一）肽类生物碱结构特点结构特点二、分类二、分类（二）有（二）有机胺类机胺类（苯丙氨酸（苯丙氨酸/酪氨酸）酪氨酸）氮原子不结合在环内的一类生物碱氮原子不结合在环内的一类生物碱。ephedrinepseudoephedrine二、分类二、分类（二）有机胺类（二）有机胺类（苯丙氨酸（

7、苯丙氨酸/酪氨酸）酪氨酸）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（三）杂环衍生物（三）杂环衍生物 吡咯衍生物吡咯衍生物 吡啶衍生物吡啶衍生物 莨宕烷类莨宕烷类 喹啉类喹啉类 异喹啉类异喹啉类 吲哚类吲哚类 吖啶酮类吖啶酮类 喹唑啉类喹唑啉类 其它：咪唑类、嘌呤类、萜类、甾类生物碱等其它：咪唑类、嘌呤类、萜类、甾类生物碱等二、分类二、分类1 1、吡咯衍生物（鸟氨酸系生物碱）、吡咯衍生物（鸟氨酸系生物碱）由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。重要的成分：简单的吡咯衍生物重要的成分：简单

8、的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吲哚里西啶衍生物吲哚里西啶衍生物二、分类二、分类1 1、吡咯衍生物、吡咯衍生物简单的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、分类二、分类1 1、吡咯衍生物、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（吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物）衍生物二、分类二、分类1 1、吡咯衍生物、吡咯衍生物吲哚里西啶（吲哚里西啶（indolizidine）衍生物）衍生物吲哚里西啶indolizidine一

9、叶萩碱securinine二、分类二、分类2 2、吡啶衍生物、吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。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（分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（quinolizidine）二、分类二、分类2 2、吡啶衍生物、吡啶衍生物actinidinericininecytisine二、分类二、分类2 2、吡啶衍生物、吡啶衍生物matrineoxymatrine二、分类二、分类3、莨菪烷（、莨菪烷（tropane）衍生物衍生物二、分类二、分类 莨菪碱是由莨菪醇（莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：

10、）缩合而生成的酯：莨菪醇莨菪酸莨菪碱（阿托品）+缩合二、分类二、分类莨菪碱hyoscyamine东莨菪碱scopolamine山莨菪碱anisodamine樟柳碱anisodine二、分类二、分类4、喹啉衍生物、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、分类二、分类5、异喹啉、异喹啉衍生物衍生物分：苄基异喹啉型分：苄基异喹啉型 双苄基异喹啉型双苄基异喹啉型 原小檗碱型原小檗碱型 吗啡烷型吗啡烷型 异喹啉isoquinoline二、分类二、分类5、异喹啉衍生物异喹啉衍生物 1-苯甲基异喹啉型那可丁narcotine存在于鸦片中，具有镇咳作用与可待因相

11、似，但无成瘾性，可替代可待因。1-benzyl-isoquinoline二、分类二、分类双苄基异喹啉型双苄基异喹啉型唐松草碱thalicarpine二、分类二、分类原小檗碱型原小檗碱型 protoberberine小檗碱（黄连素）berberine药根碱jatrorrhizine二、分类二、分类 原小檗碱型原小檗碱型四氢黄连碱tetrahydrocoptisine延胡索乙素Corydalis B二、分类二、分类吗啡烷型吗啡烷型吗啡烷morphinane吗啡碱morphine青藤碱sinomenine二、分类二、分类6 6、吖啶酮（、吖啶酮（acridone）衍生物衍生物吖啶山油柑碱acrony

12、cine具有显著抗癌作用，抗瘤谱较广，现已有人工合成品。二、分类二、分类7、吲哚（、吲哚（yinduo）衍生物衍生物吲哚麦角新碱ergonovineergometrine二、分类二、分类8 8、咪唑（咪唑（imidazole）衍生物衍生物咪唑毛果芸香碱pilocarpine治疗青光眼二、分类二、分类9、喹唑酮（、喹唑酮（quinazolidone）衍生物衍生物喹唑酮常山碱-dichroinefebrifugine抗疟作用二、分类二、分类10、嘌呤（、嘌呤（purine）衍生物衍生物嘌呤香菇嘌呤eritadenine具降脂作用二、分类二、分类1111、甾体生物碱类、甾体生物碱类贝母碱peimin

13、everticine本本 章章 内内 容容三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质（一）（一）一般性质一般性质1.1.形态形态多为多为结晶结晶固体，少为固体，少为粉末粉末。少数常温下少数常温下液体（多不含氧，若含多成酯键）液体（多不含氧，若含多成酯键）毒藜碱dl-anabasine菸碱nicotine槟榔碱arecoline三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质2.颜色颜色多为无色或白色多为无色或白色，少数有色少数有色。三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质一叶萩碱一叶萩碱 （黄色）（黄色）三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质3.3.味味

14、 觉觉多具苦味。多具苦味。4.4.挥发性挥发性少数具挥发性。少数具挥发性。5.5.旋光性旋光性多为左旋光性。多为左旋光性。有的产生变旋现象。有的产生变旋现象。如：烟碱如：烟碱 中性溶液中性溶液左旋光性左旋光性 酸性溶液酸性溶液右旋光性右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。多数左旋体呈显著生理活性。三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质*酸、碱均为酸、碱均为1%。6.6.溶解性溶解性 (1)游离碱游离碱 类别类别 极性极性 溶解性溶解性 H2O CHCl3 H+OH-非酚性非酚性 较弱较弱 脂溶性脂溶性 +季铵碱季铵碱 强强 水溶性水溶性 +氮氧化物氮氧化物 半极性半极性 中等水溶中

15、等水溶 +两性两性:Ar-OH 较弱较弱 脂溶性脂溶性 +-COOH 强强 水溶性水溶性 +三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质 6.6.溶解度溶解度 (1)(1)游离碱游离碱 少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。如：三、理化性质三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质6.溶解度溶解度 (2)成盐成盐Alk 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。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。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。与小分子

16、有机酸或无机酸成盐水溶性较好。三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性（二）碱性（二）碱性 1.碱性的来源碱性的来源2.碱性强弱的表示方法碱性强弱的表示方法三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 2.2.碱性强弱的表示方法碱性强弱的表示方法 生物碱的碱性大小统一用生物碱的碱性大小统一用pKapKa值表示，值表示，pKapKa越大，碱越大，碱性越强。性越强。三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素（1）杂化方式）杂化方式三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素（2）电子效应）电子效应连接供电基团

17、则使碱性增强。连接供电基团则使碱性增强。三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素（2）电子效应）电子效应ABab pKa：10.1 11.2 10.4 11.3三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素（2）电子效应）电子效应氮原子附近若有吸电基团（含氧基团、芳环、氮原子附近若有吸电基团（含氧基团、芳环、双键），碱性减弱。双键），碱性减弱。三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素（2）电子效应）电子效应氮原子孤电子对处于氮原子孤电子对处于P 共轭体系时，共轭体

18、系时，碱性减弱。碱性减弱。三、理化性质三、理化性质（二）碱性（二）碱性 比较碱性强弱比较碱性强弱：三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应:生物碱在酸性水或酸性稀醇中与某生物碱在酸性水或酸性稀醇中与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应。些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应。用途：用途：鉴别鉴别试管、试管、TCL或或PPC显色剂；显色剂；提取分离提取分离检查是否提取完全。检查是否提取完全。主要内容：主要内容：1.沉淀试剂沉淀试剂 2.反应原理反应原理 3.反应条件反应条件 4.结果判断结果判断三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应 1.沉淀试剂沉淀试剂金属盐类金属

19、盐类 碘碘-碘化钾碘化钾（Wagner）KI-I2 红棕色无定形沉淀红棕色无定形沉淀 碘化铋钾碘化铋钾（Dragendoff）BiI3 KI 橘红色至黄色沉淀橘红色至黄色沉淀 碘化汞钾碘化汞钾（Mayer试剂试剂）HgI2 2KI 类白色沉淀类白色沉淀 三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应 1.沉淀试剂沉淀试剂酸类酸类硅钨酸硅钨酸(Bertrand试剂试剂)SiO2 12WO3，类白色类白色 苦味酸苦味酸(Hager试剂试剂)2,4,6-三硝基苯酚，三硝基苯酚，黄色黄色复盐复盐 雷氏铵盐雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂硫氰酸铬铵试剂 与季铵型生物碱

20、反应生成与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶。红色沉淀或结晶。三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应 2.反应原理：生成更大分子复盐和络盐反应原理：生成更大分子复盐和络盐三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应 3.沉淀反应条件沉淀反应条件（1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；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）（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）在稀醇溶液中时，含水量在稀醇溶液中时，含水量50%；（当醇含量（当醇含量50%时可使沉淀溶解）时可使沉淀溶解）（3）沉淀试剂不易加入多量。沉淀试剂不易加入多量。（如：

21、过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）三、理化性质三、理化性质（三）沉淀反应（三）沉淀反应 4.结果的判断结果的判断（1）鉴别时每种鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；需采用三种以上沉淀试剂；（沉淀试剂对各种（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同）的灵敏度不同）（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性阳性结果结果不能判定不能判定Alk的存在的存在 阴性阴性结果可判断无结果可判断无Alk存在存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等+沉淀试剂沉淀试剂沉淀沉淀本本 章章 内内 容容常规提纯方法（排除水溶性成分

22、的干扰）常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）中草药水提液中草药水提液CHCl3H2OH+/H2OOH-/CHCl3萃取萃取H2OCHCl3水溶性生物碱、水溶性生物碱、氨基酸、蛋白质氨基酸、蛋白质多糖、鞣质等多糖、鞣质等生物碱盐生物碱盐极弱碱生物碱极弱碱生物碱四、提取分离四、提取分离（一）提取（一）提取 1.1.水或酸水提取法水或酸水提取法 2.2.醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 3.3.亲脂性有机溶剂提取法亲脂性有机溶剂提取法四、提取分离四、提取分离（一）提取（一）提取 1.酸水提取法：酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水酸性水0.1%1%H2SO4、HCl、HOA

23、c等等生药生药H+/H2O药渣药渣Alk OH-/H2OH+/H2OOH-弱碱及杂质弱碱及杂质亲水性亲水性Alk四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法 此法缺点此法缺点：提取液体积较大（浓缩困难）提取液体积较大（浓缩困难）提取液中水溶性杂质多提取液中水溶性杂质多 解决方法解决方法：（1）阳离子交换树脂法）阳离子交换树脂法 （2）沉淀法）沉淀法 （3）萃取法）萃取法四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法（1）离子交换树脂法）离子交换树脂法四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法（2）沉淀法）沉淀法 酸提

24、碱沉法酸提碱沉法药药 材材沉沉 淀淀H2OH+/H2O提取；加碱碱化提取；加碱碱化水溶性水溶性Alk、杂质、杂质中、强碱性中、强碱性Alk四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法（2）沉淀法）沉淀法 盐析法：适用中、弱碱性生物碱。盐析法：适用中、弱碱性生物碱。黄藤黄藤1%H2SO4水溶液水溶液H2O沉淀碱化至碱化至pH=9；加；加NaCl达饱和达饱和掌叶防已碱掌叶防已碱四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法（2）沉淀法）沉淀法 雷氏铵盐沉淀法雷氏铵盐沉淀法四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取季铵碱的水溶液季铵碱的水溶液季铵碱

25、的水溶液季铵碱的水溶液水溶液水溶液沉淀沉淀(雷氏复盐雷氏复盐)雷氏铵盐沉淀雷氏铵盐沉淀沉沉 淀淀滤滤 液液滤液滤液 (B2SO4)硫酸钡沉淀硫酸钡沉淀季铵碱的盐酸盐季铵碱的盐酸盐加酸水调至弱酸性加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和加新配制的雷氏铵盐饱和/H2O溶丙酮（乙醇）中溶丙酮（乙醇）中加加Ag2SO4饱和水溶液饱和水溶液加入氯化钡（BaCl2）四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 2.醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 生生 药药H+/H2O药药 渣渣醇醇 液液OH-/H2O醇或酸性醇醇或酸性醇回收醇；加酸水回收醇；加酸水 弱碱性生物碱弱碱性生物碱及脂溶性杂质及脂溶性杂质亲水性亲水性

26、AlkCHCl3沉沉 淀淀中、强碱性中、强碱性AlkOH-/H2O，CHCl3四、提取分离（一）提取四、提取分离（一）提取 3.亲脂性有机溶剂提取法亲脂性有机溶剂提取法生生 药药残残 渣渣CHCl3CHCl3H+/H2O碱化（如碱化（如NH4OH）（使）（使Alk游离）游离）渗滤（或浸渍）（如渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）等）H+/H2OOH-/H2OAlk沉淀沉淀亲水性亲水性Alk碱性较弱的碱性较弱的Alk四、提取分离四、提取分离（二）分离（二）分离 溶解性溶解性重结晶法重结晶法 碱性强弱碱性强弱pH梯度萃取梯度萃取 色谱法色谱法四、提取四、提取分离（二）分离分离（二）分离 1.根据根据A

27、lk及其盐的及其盐的溶解度不同进行分离溶解度不同进行分离 （1）已知成分）已知成分查文献选择结晶溶剂查文献选择结晶溶剂 （2）未知成分）未知成分色谱方法进行溶剂的色谱方法进行溶剂的 选择选择 2.Alk碱性不同碱性不同pH梯度萃取法梯度萃取法 本本 章章 内内 容容第五节第五节 结构鉴定结构鉴定 测定理化常数（如：熔点），与文献报道的测定理化常数（如：熔点），与文献报道的数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物的理化数据等。的理化数据等。一、色谱法一、色谱法一、色谱法一、色谱法 1.薄层色谱法薄层色谱法 2.纸色谱法纸色谱法 二、谱学法二、谱学法二、谱学法二、谱学法 紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振 UV反映分子中所含共轭系统情况；反映分子中所含共轭系统情况；IR利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团；能团；NMR各种技术图谱测定结构；各种技术图谱测定结构；MS依据文献，结合主要生物碱类型的依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征进行解析。质谱特征进行解析。第五节第五节 结构鉴定结构鉴定 The End