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1、第七章 生物碱,alkaloids,知识目标：,掌握生物碱的理化性质（碱性、溶解性、检识）、提取分离和鉴定方法 熟悉生物碱的结构、理化性质（性状、旋光性） 了解生物碱的含义、分布和生物活性,能力目标：,熟练掌握生物碱提取分离的基本操作技能 学会化学检识法和色谱法鉴别生物碱的基本技术 能按天然药物中生物碱成分的性质，提出合理的提取分离步骤和方案,概 述 基本知识 应用实例 本章小结,本 章 内 容,生物碱的定义： 一类含氮的有机化合物； 多数具有较复杂的环状结构且氮原子在杂环内； 具有碱性，能和酸结合生成盐； 有较强的生理活性。,分布： 主要存在于植物界，如：茄科、防己科、罂粟科和毛茛科等植物中
2、。,概 述,结 构 性 质 提 取 分 离 鉴 定,基 本 知 识,结 构,按化学结构分类,有机胺类生物碱 吡啶类生物碱 莨菪烷类生物碱 异喹啉类生物碱 吲哚类生物碱 其他类生物碱,结构特点:氮原子不结合在环内,有机胺类生物碱,麻黄碱（ephedrine）,结 构,麻黄碱 麻黄科草麻黄、中麻黄或木贼麻黄 干燥草质茎 止咳平喘,结 构,有机胺类生物碱,结 构,吡啶类生物碱,槟榔碱 棕榈科植物槟榔的干燥成熟种子 能减慢心率，并可做驱肠虫剂,结 构,吡啶类生物碱,苦参 （matrine）,结 构,吡啶类生物碱,苦参碱 豆科植物苦参的干燥根 抗癌作用,结 构,吡啶类生物碱,结 构,莨菪烷类生物碱,莨菪
3、碱 茄科植物白花曼陀罗的干燥花 解痉、镇痛和解毒,结 构,莨菪烷类生物碱,结 构,异喹啉类生物碱,吗啡碱（morphine）,罂粟碱和吗啡碱 罂粟科罂粟 罂粟碱-解痉 吗啡碱-镇痛,结 构,异喹啉类生物碱,豆科越南槐 防己科蝙蝠葛 降压,N,H,3,CO,H,3,CO,H,N,C,H,3,H,OCH,3,OCH,3,OH,O,C,H,3,蝙蝠葛碱（dauricine）,结 构,异喹啉类生物碱,小檗碱（berberine）,结 构,异喹啉类生物碱,小檗碱 毛茛科植物黄连、三角叶黄连或云连 芸香科植物黄皮树的干燥树皮 小檗科植物阔叶十大功劳和细叶小檗 抗菌消炎,结 构,异喹啉类生物碱,十字花科菘蓝
4、 杀菌,结 构,吲哚类生物碱,夹竹桃科萝芙木 降压,利血平（reserpine）,结 构,吲哚类生物碱,夹竹桃科长春花-抗癌,长春碱 （vinblastine） R=CH3 长春新碱 （vincristine） R=CHO,结 构,吲哚类生物碱,豆科野百合 抗癌,结 构,其他类生物碱,茜草科小果咖啡 山茶科茶 兴奋中枢神经,结 构,其他类生物碱,镇痛,乌头碱（aconitine）,结 构,其他类生物碱,扩张支气管平滑肌,贝母碱（peimine）,结 构,其他类生物碱,性 质,1. 形态,多为结晶固体或粉末 少数常温下为液体（分子中多不含氧或成酯键 ）,（一）性 状,性 质,2. 颜色,多为无色
5、或白色，少数有色,小檗碱 （黄色）,性 质,（一）性 状,3. 气味 多苦味 4. 挥发性 少数，如麻黄碱 5. 升华性 极少数，如咖啡因,性 质,（一）性 状,多为左旋光性 多数左旋体呈显著生理活性 左旋莨菪碱的散瞳作用大于右旋莨菪碱 100倍,（二）旋 光 性,性 质,生物碱,生物碱盐,1. 碱性的产生及其强度的表示方法,氮原子具有孤电子对 能给出电子或接受质子而显碱性,（三）碱 性,性 质,pKa=pKwpKb=14pKb,碱性强度用酸式离解常数pKa 和碱式离解常数pKb表示,pKw 为水的离解常数 pKa越大，碱性越强,性 质,（三）碱 性,生物碱分类：,性 质,弱碱性生物碱（pKa
6、27） 中强碱性生物碱（pKa711） 强碱性生物碱（pKa11）,（三）碱 性,碱性基团的pKa值大小顺序： 胍基季铵碱N-烷杂环脂肪胺 芳胺N-芳杂环酰胺基吡咯,性 质,（三）碱 性,性 质,影响因素,氮原子的杂化方式 诱导效应 共轭效应 空间效应 分子内氢键形成,2. 碱性强弱与分子结构的关系,（三）碱 性,（）氮原子的杂化方式,p电子成分比例越大，越易供电子 碱性越强（sp3sp2sp）,性 质,（三）碱 性,（）诱导效应,N原子连接供电基团则使碱性增强,性 质,（三）碱 性,（）诱导效应,N原子连接吸电基团则使碱性减弱,苯异丙胺 去甲麻黄碱 pKa 9.8 9.0,性 质,（三）碱
7、性,（）共轭效应,氮原子孤电子对处于p-共轭体系时，碱性减弱。,性 质,（三）碱 性,胍基接受质子后形成铵离子，共振稳定性高 呈强碱性(pKa=13.6),（）共轭效应,性 质,（三）碱 性,（）空间效应,莨菪碱（pKa=9.65）,东莨菪碱（pKa=7.50）,性 质,（三）碱 性,（）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）,性 质,（三）碱 性,（）分子内氢键,性 质,（三）碱 性,（）分子内氢键,性 质,（三）碱 性,生物碱在植物体内存在状态 大多数与共存的有机酸（如酒石酸和草酸等） 结合成生物碱盐 少数与无机酸（硫酸和盐酸等）
8、成盐 还有的生物碱呈游离状态,生物碱分类 脂溶性生物碱 水溶性生物碱,（四）溶 解 性,性 质,脂溶性生物碱 易溶于亲脂性有机溶剂，特别易溶于氯仿 可溶于甲醇、乙醇、丙酮、酸水 不溶于水、碱水 生物碱盐 易溶于水 可溶于甲醇、乙醇 难溶于亲脂性有机溶剂,性 质,（四）溶 解 性,生物碱盐水溶性 无机酸盐有机酸盐 含氧酸盐（如硫酸）卤代酸盐（如盐酸） 小分子有机酸盐（如醋酸）大分子有机酸盐,性 质,（四）溶 解 性,水溶性生物碱：季铵型生物碱 氮-氧化合物生物碱 （如氧化苦参碱） 可溶于水、甲醇、乙醇 难溶于亲脂性有机试剂,性 质,（四）溶 解 性,分子较小（如麻黄碱） 有配位键（如氧化苦参碱）
9、 为液体（如烟碱） 既可溶于水，又溶于有机试剂,性 质,（四）溶 解 性,性 质,两性生物碱：生物碱分子中具有酚羟基或羧基等酸性基团 既可溶于酸水，又可溶于碱水溶液，但在pH89时溶解性最差，易产生沉淀,（四）溶 解 性,性 质,游离碱,（四）溶 解 性,性 质,生物碱盐 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂 含氧酸盐的水溶性较大 小分子有机酸盐或无机酸盐水溶性较好 大分子有机酸盐水溶性差,（四）溶 解 性,（五）沉淀反应,性 质,1. 概念 在酸性水溶液或稀醇溶液中，大多数生物碱能和某些试剂生成难溶于水的复盐或分子络合物的反应,性 质,2. 用途： 鉴别试管、TLC显色剂 提取分离预试生物碱的存在
10、 检查提取分离是否完全 生物碱的精制,（五）沉淀反应,性 质,3. 常用沉淀试剂 金属盐类： 碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 红棕色沉淀 碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI 棕红至黄色沉淀 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 类白色沉淀 若加过量试剂，沉淀又被溶解,（五）沉淀反应,性 质,3. 常用沉淀试剂： 酸 类硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色 酚酸类苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚黄色 复 盐雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵 试剂， 生成难溶性复盐（ 紫红色）,（五）沉淀反应,性 质,4. 反应原理
11、：生成大分子复盐和络盐,（五）沉淀反应,性 质,5. 沉淀反应条件 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） 在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%； （当醇含量50%时可使沉淀溶解） 沉淀试剂不易加入多量。 （如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）,（五）沉淀反应,性 质,6. 结果的判断 鉴别生物碱时采用三种沉淀试剂； （沉淀试剂对各种生物碱的灵敏度不同） 直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性结果不能判定生物碱的存在 阴性结果可判断无生物碱存在 干扰物质：氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等,（五）沉淀反应,性 质,碘-碘化钾试剂 碘化铋钾试剂 硅钨酸试剂,
12、（五）沉淀反应,性 质,7.提纯方法（排除水溶性成分的干扰）,（五）沉淀反应,（六）显色反应,性 质,概念 生物碱单体能与某些试剂反应，生成具有特殊颜色的产物，不同结构的生物碱产生不同的颜色。 要求 生物碱的纯度高 用途 检识个别生物碱,性 质,（六）显色反应,提 取,渗漉法、浸渍法 0.1% 1%H2SO4、HCl、HOAc等,（一）酸水提取法,提 取,缺点： 提取液体积较大（浓缩困难） 提取液中水溶性杂质多 解决方法： 1.离子交换树脂法 2.有机溶剂萃取法 3. 沉淀法,（一）酸水提取法,提 取,1. 离子交换树脂法,（一）酸水提取法,提 取,离子交换树脂法动画,离子交换树脂法视频,（一
13、）酸水提取法,离子交换树脂提取装置,（一）酸水提取法,提 取,离子交换树脂连续回流装置,（一）酸水提取法,提 取,2. 有机溶剂萃取法,（一）酸水提取法,提 取,3. 沉淀法,（一）酸水提取法,提 取,（二）醇类溶剂提取法,原理 利用生物碱及其盐都可溶于乙醇的性质进行提取 特点 易浓缩，水溶性杂质少 方法 提取液浓缩后，用酸水溶解，碱化后有机溶剂萃取法纯化,提 取,（二）醇类溶剂提取法,提 取,原理 生物碱易溶于亲脂性有机溶剂 特点 溶剂价格高，安全性差 对设备要求严格，以防溶剂泄露,（三）亲脂性溶剂提取法,提 取,加碱水目的 （1）药材吸水膨胀 （2）使生物碱游离,（三）亲脂性溶剂提取法,提
14、 取,（三）亲脂性溶剂提取法,分离方法 依据方法 溶解性重结晶法 、沉淀法 碱性pH梯度萃取法 极性色谱法,分 离,分 离,分 离,根据生物碱及其盐的溶解度不同进行分离 已知成分查文献选择结晶溶剂 未知成分色谱方法进行溶剂的选择 根据生物碱碱性不同pH梯度萃取法,分 离,（一）总生物碱的分离,流程见教材生物碱,分 离,1. 利用生物碱碱性的差异进行分离 2. 利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行分离 3. 利用生物碱特殊功能基不同进行分离 4. 利用色谱法进行分离,（二）单体生物碱的分离,分 离,1. 利用生物碱碱性的差异,分 离,pH梯度萃取法,1. 利用生物碱碱性的差异,分 离,确定pH值
15、的方法缓冲纸色谱,1. 利用生物碱碱性的差异,2.利用生物碱（盐）溶解度的差异,分 离,苦参总碱中分离氧化苦参碱 氧化苦参碱：苦参碱的氮氧化物，亲水性强 乙醚中溶解度小 总碱的氯仿溶液中加入大约10倍量乙醚 氧化苦参碱沉淀析出,3.利用生物碱特殊功能基不同,分 离,酚羟基生物碱 NaOH生成酚盐而溶于水 非酚性生物碱不溶于碱水 吗啡和可待因 用NaOH溶液萃取,吗啡碱 R=H 可待因 R=CH3,吸附剂：常用氧化铝（少用硅胶） 展开剂：游离生物碱以乙醚、氯仿等溶剂洗脱 化合物极性判断： 相似结构：双键多、含氧官能团多则极性大 在含氧官能团中：,4. 利用色谱法进行分离,分 离,1. 沉淀法 2. 溶剂法,分 离,（三）水溶性生物碱的分离,雷氏铵盐沉淀法-适用于季铵碱,雷氏铵盐反应如下：,分 离,1. 沉淀法,分 离,水溶性生物碱能溶于极性较大 又与水不混溶的有机溶剂（如正丁醇） 两相溶剂萃取法,分 离,2. 溶剂法,鉴 定,物理方法形态、 颜色、 熔点 化学方法 沉淀反应 、显色反应,（一）理化鉴定,鉴 定,1. 薄层色谱法（TLC） 2. 纸色谱法（PC） 3. 高效液相色谱法（HPLC） 4. 气相色谱法（GC）,（二）色谱鉴定,吸附剂：氧化铝或硅胶 展开剂：以氯仿为基本溶剂 生物碱极性很弱加一些极性较小的有机溶剂 （如石油醚和环己
