生物碱幻灯片

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1、,第十章 生物碱,（Alkaloids）,第一节 概述,一、含义 天然含氮有机化合物 多数有氮杂环结构 多数有碱性 较强的生物活性 正确理解生物碱的含义 氨基酸、蛋白质、核酸及某些含氮维生素除外 例外，麻黄碱氮原子不在环内 秋水仙碱氮原子不在环内，不呈碱性。,主要分布于高等植物 双子叶植物较多 如：毛茛科（黄连） 、防己科（汉防己）、罂粟科（罂粟） 、茄科（洋金花）等 单子叶植物中较少 如：百合科（贝母）、石蒜科等 裸子植物和低等植物中少数 如：麻黄科（麻黄）、三尖杉科（三尖杉）等,二、分布特点,黄连抗菌消炎药,美丽邪恶的罂粟花,防己利水消肿,洋金花麻醉剂,止咳良药贝母,麻黄与冰毒,抗癌植物三

2、尖杉,植物熊猫红豆杉紫杉醇,生物碱盐(多数） 多与有机酸成盐柠檬酸盐、草酸盐等 少数与无机酸成盐盐酸小檗碱 游离生物碱碱性极弱，如酰胺碱 其他：酯、苷、氮氧化物等 如氧化苦参碱,三、存在形式,氧化苦参碱,镇痛：吗啡、延胡索乙素。 解痉：阿托品。 抗菌消炎：小檗碱、苦参生物碱。 降压：利血平。 止咳平喘：麻黄碱。 抗疟：奎宁。 抗心律失常：苦参碱、氧化苦参碱。 抗癌：喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等。,四、生物活性,1、植物来源黄连生物碱、苦参生物碱等 2、结构类型吡咯类、吡啶类、异喹啉类、异喹啉类、吲哚类等。 3、生源途径结合化学结构类型 生源 氨基酸：鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸等

3、 甲戊二羟酸：三萜、甾体生物碱,第二节 结构和分类,一、鸟氨酸系 （一）吡咯类（五元环）,吡咯 四氢吡咯 吡咯里西啶,大叶千里光碱,水苏碱,（二） 莨菪烷类,莨菪烷,多由莨菪烷环的C3-OH和有机酸缩合成酯,例1、莨菪碱（阿托品）,C3-OH为 a键，莨菪醇衍生物 一元酯,例2、古柯碱（可卡因）,C3-OH为 e键，伪莨菪醇衍生物 二元酯,二、赖氨酸系生物碱 （一）哌啶和吡啶类,槟榔碱（槟榔）,烟碱（烟草）,毒芹碱,哌啶,吡啶,（二）喹喏里西啶类,喹喏里西啶,苦参碱,（三）吲哚里西啶类,吲哚里西啶,一叶萩碱,中枢神经系统兴奋作用,三、邻氨基苯甲酸系生物碱 喹啉类,奎宁：抗疟疾,喹啉,四、苯丙氨

4、酸和酪氨酸系 （一）苯丙胺类生物碱 特点：C6-C3,N不在环内,麻黄碱,（二）异喹啉类生物碱 1、简单异喹啉型,2、苄基异喹啉型,罂粟碱,3、原小檗碱型 2分子异喹啉稠合而成,延胡索乙素,小檗碱（黄连素）,原小檗碱型叔胺碱,小檗碱型季铵碱,4、吗啡烷型,吗啡烷,R = H 吗啡 R = CH3 可待因,5、双苄基异喹啉型 2分子苄基异喹啉通过醚键结合而成,汉防己甲素 R=CH3 汉防己乙素 R=H,五、色氨酸系生物碱 吲哚类 （一） 单吲哚型：靛青苷（蓼蓝）,吲哚,靛青苷,（二） 色胺吲哚型：,色胺,吴茱萸碱,（三） 半萜吲哚型：色胺接1个异戊二烯单位,麦角新碱 （麦角）,（四） 单萜吲哚型

5、：色胺和一个C9或C10的裂环番木鳖萜及其衍生物的结构单元,利血平,六、萜类衍生物,单萜类生物碱：猕猴桃碱、龙胆碱（龙胆科） 倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛） 二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子） 三萜类生物碱：少,七、甾体类生物碱,黄杨科黄杨属植物中的环常绿黄杨碱D 百合科植物多含此类生物碱，如贝母碱（贝母）,环常绿黄杨碱D,常见氮杂环类生物碱基本母核,吡啶,莨菪烷,吡咯,喹啉,异喹啉,吲哚,第三节 理化性质,一、性状 形态：多呈结晶 少数液态：小分子无氧或酯键-烟碱、槟榔碱 颜色：多无色或白色，少数呈色-小檗碱 味道：多苦味，极少甜味-甜菜碱 个别挥发性：液体-烟碱 小分子固体-麻黄碱 极少数

6、升华性 -咖啡因,二、旋光性 多有旋光（不对称碳原子或不对称中心），多左旋。 影响因素：测定溶剂及pH、浓度 例1、麻黄碱 水右旋 氯仿左旋 例2、北美黄连碱 95%乙醇左旋 稀乙醇右旋 中性左旋 酸性右旋 生物活性与旋光活性相关，左旋右旋 例：l-莨菪碱散瞳d-莨菪碱（100倍）,1游离生物碱 （1）亲脂性碱 类型：大多数叔胺碱和仲胺碱。 特点：溶于有机溶剂，尤其易溶于氯仿。 溶于酸水，难溶于水和碱水。,三、溶解性,（3）介于亲脂性和亲水性之间 含NO配位键 -氧化苦参碱 液体或小分子生物碱 -烟碱、麻黄碱 酰胺类生物碱-秋水仙碱、咖啡碱,（2）亲水性碱(少数) 季铵碱（离子型） -小檗碱

7、溶于水、醇，难溶于亲脂性溶剂,（4）特殊官能团生物碱两性生物碱 既溶于酸水，也溶于碱水。,酚羟基或羧基加碱成盐 羧基（槟榔次碱） 溶于5%NaHCO3 酚羟基（吗啡） 溶于5%NaOH,槟榔次碱 吗啡,内酯或内酰胺碱水加热，内酯（或内酰胺）开环形成羧酸盐溶于水，加酸还原。 内酯（喜树碱） 溶于热NaOH 内酰胺（苦参碱）,喜树碱 苦参碱,2.生物碱盐（离子型、极性大）,亲水性，溶于水、醇，难溶于亲脂性有机溶剂。 溶解度与酸有关： 无机酸盐有机酸盐（CH3COOH) 含氧酸盐（H2SO4）卤代酸盐（HCl） 小分子酸盐大分子酸盐（沉淀） 例外（1）不溶于水（小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐） （2）溶

8、于氯仿（盐酸奎宁） （3）极弱碱（酰胺碱）的盐不稳定，酸水液用氯仿萃取，转溶于氯仿。,溶解性总结,水 酸水 碱水 甲（乙）醇 苯 /乙醚 /CHCl3 亲脂性碱 + + + 亲水性碱 + + + + 生物碱盐 + + + ,+ 示易溶或可溶 - 示不溶或难溶。,四、碱性 N 7 1S2 2S2 2P3 碱性来源 N：（孤对电子） 碱性强弱表示方法 共轭酸的 pKa pKa=-lgKa pKa越大，碱性越强。 014,B H2O BH + OH- 碱 酸 共轭酸 共轭碱,碱性强弱影响因素 1、氮原子的杂化方式： SP3 SP2 SP p比例 3/4 2/3 1/2,四氢异喹啉 SP3 pKa9.

9、5,异喹啉 SP2 pKa5.4,氰类 SP 中性,季铵碱 强碱 pKa11,2、诱导效应： 供电子诱导效应（烷基）： N周围电子云密度 碱性 吸电子诱导效应（含氧基团，双键，苯环）： N周围电子云密度 碱性,麻黄碱（pKa9.58） （甲基供电诱导效应）,去甲麻黄碱（pKa9.00） （羟基吸电诱导效应）,苯异丙胺（pKa9.80） （无羟基吸电作用）,3、共轭效应：,（1）P-共轭，碱性（多数） 苯胺型： N原子电子云密度，碱性 弱碱 酰胺型： N原子电子云密度 ，碱性 极弱碱,苯胺 （pKa 4.58）,秋水仙碱 （酰胺共轭 pKa1.84）,环己胺 (Pka10.64 ）,吡咯型：N上

10、孤对电子在p轨道上，参与环内共轭，电子云密度 ，碱性 极弱碱,吡咯 pKa 0.4,注意与吡啶区别：,N上孤对电子在sp2轨道上，在环外未参与环内共轭， 碱性较强，pKa5.2,(2)少数 碱性 胍基型： 供电基和N原子未共享电子对共轭 共轭酸高度共振 共轭酸稳定 碱性 强碱,胍 （pKa13.6）,4、空间效应： N周围取代基大 阻碍质子靠近N原子 碱性 例：莨菪碱东莨菪碱,莨菪碱（pka9.65）,东莨菪碱 （环氧位阻pka6.20）,5、氢键效应： N原子周围-OH位置有利于共轭酸分子内氢键 共轭酸稳定 碱性,麻黄碱共轭酸稳定性差 （苯环和甲基在同侧） pKa9.58（碱性弱）,伪麻黄碱

11、共轭酸稳定 （苯环和甲基在异侧） pKa9.74（碱性强）,+,+,常见生物碱碱性规律：,（13.6） 小檗碱（11.5）四氢异喹啉（9.5）苯胺（4.58）异喹啉（5.4）（ 2） 共轭酸高度 离子型 SP3杂化 SP2杂化 P-共轭 共振稳定性 类似无机碱 （无双键） （有双键）,碱性强弱与pKa大小关系： pKa 11 强碱 （胍、季铵碱） pKa 7 11 中强碱（脂肪胺、 N-烷杂环） pKa 2 7 弱碱（ 芳香胺、 N-芳杂环吡啶） pKa 2 极弱碱（酰胺、吡咯）,胍 季铵碱 N-烷杂环 脂肪胺 芳香胺 N-芳杂环 酰胺吡咯,碱性总结,1、氮原子的杂化方式：SP3 SP2 SP

12、 2、诱导效应： 供电子诱导效应：碱性 吸电子诱导效应： 碱性 3、共轭效应： P-共轭，碱性（苯胺型、酰胺型、吡咯型） 4、空间效应：碱性 5、氢键效应：碱性,问 题 ？,毒扁豆碱 pKa: 7.6, 7.88，1.76,苦参碱,烟碱,五沉淀反应,生物碱酸水溶液 + 生物碱沉淀试剂,沉 淀,应用注意 1在酸性条件下进行。 2至少三种以上试剂。,（1）碘化物复盐 碘化铋钾（Dragendorff） 橘红色沉淀 碘化汞钾(Mayer) 类白色沉淀 碘-碘化钾（Wagner） 红棕色沉淀 （2）大分子酸 苦味酸：黄色结晶 磷钼酸：白色或黄褐色沉淀 硅钨酸：淡黄或灰白色沉淀 （3）重金属盐 氯化金、

13、氯化铂 （4）其他：硫氰酸铬钾（雷氏铵盐） 红色沉淀,1、沉 淀 试 剂,2、注意事项： 1）假阳性：蛋白质、多肽、鞣质等阳性反应。 处理方法：,氯仿层 沉淀反应（+） 含生物碱,2）假阴性：少数生物碱（麻黄碱、伪麻黄碱）不反应。,3、应 用,1）生物碱预试（注意假阳性，假阴性）， 提取分离追踪指标。 2）分离纯化生物碱（季铵碱雷氏铵盐沉淀法）。 3）鉴定和含量测定（晶型，熔点）。 4）薄层和纸色谱显色剂（改良碘化铋钾）。,第四节 提取分离,一、提取 一般采用溶剂法 个别挥发性碱（麻黄碱）水蒸汽蒸馏法 升华性碱（咖啡因）升华法 溶剂提取法,关键 溶剂的选择,溶 剂,选择依据 生物碱存在状态（游

14、离 、盐 ）及溶解性,盐易溶于水,（一）水或酸水提取法（盐酸 /硫酸/ 醋酸 ）,酸水浸渍 /渗漉/煎煮,酸水提取液（盐）,离子交换树脂法 有机溶剂萃取法,总生物碱,药材,优点：提取完全 缺点：水溶性杂质,离子交换树脂法 酸水提取液（盐BH+ ）,阳离子交换树脂柱 （RSO3- H+）,流出液 （水性杂质）,树脂柱（RSO3- BH+）,氨液碱化（游离），氯仿提 碱性乙醇洗脱（游离） 酸水或酸性乙醇洗脱,亲脂性碱（B） 总生物碱（B） 生物碱盐（BH+ Cl-）, RSO3- BH+ + NH3H2O RSO3- NH4+ + B + H 2O, RSO3- BH + HCl RSO3-H+ BH+ Cl-,2.有机溶剂萃取法,酸水液（盐）,氨水碱化（游离） 氯仿萃取,碱水液 （水溶性杂质） （水溶性碱）,氯仿液（游离）,回收,较纯总碱,游离碱、盐均易溶于醇,（二）醇（甲、乙）类溶剂提取法,醇回流/渗漉/ 浸渍,醇提取液（游离碱、盐 ）,回收,总生物碱,酸碱处理,较纯总碱,药材,优点：提取完全 缺点：各种杂质,酸碱处理法,浓缩液（水）或浓缩物,酸水处理，过滤,不溶物 （脂溶性杂质）,酸水液（盐）,碱化（游离） 氯仿萃取,碱水液 （水溶性杂质） （水溶性碱）,氯仿液（游离）,回收,较纯总碱,1、碱水湿润