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1、第六章第六章 生物碱生物碱 Alkaloids第六章第六章 生物碱生物碱生物碱概述生物碱概述生物碱的分布生物碱的分布生物碱的分类生物碱的分类生物碱的性质生物碱的性质生物碱的提取和分离生物碱的提取和分离生物碱的结构鉴定生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例生物碱的提取分离实例243 13 33 563 7一、生物碱概述一、生物碱概述 （含（含N有机化合物的总称）有机化合物的总称）1.多数由多数由C、H、 O、N组成。组成。2. 多在环上，少数在环外。多在环上，少数在环外。3. 大多具碱性，可与酸成盐。大多具碱性，可与酸成盐。4. 多具显著的生理活性。多具显著的生理活性。生物碱的含义生物碱的含义 和
2、特点和特点 生物碱概述生物碱概述生物碱的分布生物碱的分布生物碱的分类生物碱的分类生物碱的性质生物碱的性质生物碱的提取和分离生物碱的提取和分离生物碱的结构鉴定生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例生物碱的提取分离实例243 13 33 563 7第六章第六章 生物碱生物碱 主要分布于植物界，在动物中发现得很少。主要分布于植物界，在动物中发现得很少。双子叶植物：双子叶植物：小檗科，毛茛科，木兰科，防己科，小檗科，毛茛科，木兰科，防己科， 罂粟科，罂粟科， 芸香科芸香科裸子植物：裸子植物： 红豆杉属，松属，云杉属，三尖杉红豆杉属，松属，云杉属，三尖杉 属，麻黄属属，麻黄属单子叶植物：单子叶植物：石蒜科
3、，百部科，百合科石蒜科，百部科，百合科 二、生物碱的分布二、生物碱的分布 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二、生物碱的分布二、生物碱的分布 蟾蜍毒汁中的色胺蟾蜍毒汁中的色胺海绵中含溴的生物碱，海绵中含溴的生物碱，具有很强的细胞毒作用具有很强的细胞毒作用二、生物碱的分布二、生物碱的分布 生物碱概述生物碱概述生物碱的分布生物碱的分布生物碱的分类生物碱的分类生物碱的性质生物碱的性质生物碱的提取和分离生物碱的提取和分离生物碱的结构鉴定生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例生物碱的提取分离实例243 13 33 563 7第六章第六章 生物碱生物碱按植物来源
4、分按植物来源分类类如长春花生物如长春花生物碱、石蒜生物碱、石蒜生物碱等）碱等）按生源结合化按生源结合化学骨架分类学骨架分类基于生物碱合基于生物碱合成前体物的来成前体物的来源源 按化学骨架分类按化学骨架分类（本教材选用）（本教材选用） 按含基核类型：如吲哚、喹啉等按含基核类型：如吲哚、喹啉等 按整个母核类型：如萜类、甾类等按整个母核类型：如萜类、甾类等分类方法分类方法三、生物碱的分类三、生物碱的分类 1.简单吡咯烷类简单吡咯烷类2.双稠吡咯烷类双稠吡咯烷类 3.吲哚里西定类吲哚里西定类 （一）吡咯烷类（一）吡咯烷类红古豆碱红古豆碱(cuscohygrine) 野百合碱野百合碱(monocrota
5、line)一叶萩碱一叶萩碱(securinine )三、生物碱的分类三、生物碱的分类 （二）哌啶类生物碱（二）哌啶类生物碱*结结构构新新颖颖的的胆胆碱碱酯酯酶酶抑抑制制剂剂。最最初初被被用用于于重重症症肌肌无无力力和和小小儿儿麻麻痹痹症症，19961996年年被被成成功功开开发发为为治治疗疗老老年性痴呆的新药。年性痴呆的新药。石杉碱甲石杉碱甲(huperzine A)三、生物碱的分类三、生物碱的分类 苦参碱苦参碱 氧化苦参碱氧化苦参碱matrine oxymatrine三、生物碱的分类三、生物碱的分类 （三）（三） 托品烷类生物碱托品烷类生物碱阿托品阿托品(atropine) R=H （dl）
6、莨菪碱莨菪碱(hyoscyamine) R=H （l）山莨菪碱山莨菪碱(anisodamine) R=OH东莨菪碱东莨菪碱(scopolamine) 樟柳碱樟柳碱(anisodine) 三、生物碱的分类三、生物碱的分类 鉴别反应鉴别反应(1) Vitali反应反应(针对莨菪酸部分针对莨菪酸部分) （深紫（深紫-暗红暗红-消失）消失） 紫色紫色三、生物碱的分类三、生物碱的分类 (2) DDL反应反应黄色黄色三、生物碱的分类三、生物碱的分类 猪毛菜碱猪毛菜碱( (salsoline) )罂粟碱（罂粟碱（papaverine）1 2 苄基异喹啉类（最多）苄基异喹啉类（最多） 简单异喹啉类简单异喹啉类
7、（四）异喹啉类生物碱（四）异喹啉类生物碱*（最大的一类）（最大的一类）三、生物碱的分类三、生物碱的分类 粉防己碱（粉防己碱（tetrandrine）3 双苄基异喹啉类双苄基异喹啉类三、生物碱的分类三、生物碱的分类 4 阿扑芬类阿扑芬类小檗碱（小檗碱（berberine） 轮环藤酚碱轮环藤酚碱 (cyclanoline) 5 原小檗碱原小檗碱 类类 木兰碱（木兰碱（magnoflorine)三、生物碱的分类三、生物碱的分类 吐根碱吐根碱(emetine)异喹啉环带苯骈喹啉啶环异喹啉环带苯骈喹啉啶环 6 普洛托品类普洛托品类 含羰基的小檗碱开环含羰基的小檗碱开环延胡索丙素延胡索丙素(corydal
8、is C)三、生物碱的分类三、生物碱的分类 7 吐根碱类吐根碱类8 萘菲啶类萘菲啶类 吗啡吗啡(morphine) R=H可待因可待因(codeine)R=CH39 吗啡类吗啡类三、生物碱的分类三、生物碱的分类 血根碱血根碱 (sanguinarine)奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有效成分，含量高达效成分，含量高达3）奎尼丁奎尼丁（五）喹啉类生物碱（五）喹啉类生物碱三、生物碱的分类三、生物碱的分类 喜树碱及其类似物喜树碱及其类似物喜树碱喜树碱(camptothecin) R=H 羟基喜树碱羟基喜树碱(hydroxycamptothecin) R=OH 三、生物碱的分类三、
9、生物碱的分类 （六）吲哚生物碱六）吲哚生物碱（较多，有千余种）（较多，有千余种）长春碱长春碱 （vinblastine, VLB） R=CH3长春新碱长春新碱 （vincristine, VCR）R=CHO1. 长春长春碱和长春新碱碱和长春新碱三、生物碱的分类三、生物碱的分类 2. 萝芙木生物碱萝芙木生物碱利血平利血平 (reserpine)三、生物碱的分类三、生物碱的分类 美美登碱（登碱（maylasine ）（七）大环生物碱（七）大环生物碱三、生物碱的分类三、生物碱的分类 （八）萜类生物碱（八）萜类生物碱 二萜生物碱二萜生物碱关附甲素关附甲素( guanfu base A)紫杉醇紫杉醇 (
10、taxol)三、生物碱的分类三、生物碱的分类 二萜生物碱二萜生物碱乌头碱（乌头碱（aconitine）三、生物碱的分类三、生物碱的分类 1. 代表化合物代表化合物麻黄碱、伪麻黄碱麻黄碱、伪麻黄碱互为立体异构体，区别在于互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。的构型不同。 麻黄碱麻黄碱 R=H, R=CH3 伪麻黄碱伪麻黄碱 (ephedrine) （pseudoephedrine）（九）有机胺类生物碱（九）有机胺类生物碱三、生物碱的分类三、生物碱的分类 2. 代表化合物代表化合物 秋水仙秋水仙碱碱秋水仙碱秋水仙碱(colchicine)秋水仙胺秋水仙胺(colchamine)抑制有丝分裂，毒性
11、大抑制有丝分裂，毒性大与秋水仙碱作用相同，与秋水仙碱作用相同， 毒性为其毒性为其1/301/40。三、生物碱的分类三、生物碱的分类 秋水仙酰胺秋水仙酰胺(秋裂胺，秋裂胺，colchicinamide) 三、生物碱的分类三、生物碱的分类 （十）甾体生物碱（十）甾体生物碱浙贝甲素浙贝甲素三、生物碱的分类三、生物碱的分类 生物碱概述生物碱概述生物碱的分布生物碱的分布生物碱的分类生物碱的分类生物碱的性质生物碱的性质生物碱的提取和分离生物碱的提取和分离生物碱的结构鉴定生物碱的结构鉴定生物碱的提取分离实例生物碱的提取分离实例243 13 33 563 7第六章第六章 生物碱生物碱（一）（一） 生物碱的性状
12、生物碱的性状 组成组成多数含有多数含有C、H、O、N，少数含有，少数含有S、Cl 形态形态 多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液体多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液体( (如烟碱、槟榔碱如烟碱、槟榔碱) )味道味道 多具苦味多具苦味( (盐酸小檗碱盐酸小檗碱) )，少数呈辛辣味，少数呈辛辣味 颜色颜色 一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有一一般无色或白色；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；一定颜色。如，小檗碱：黄色；小檗红碱：红色；一叶萩碱：淡黄色叶萩碱：淡黄色 挥发性与挥发性与升华性升华性 少数液体及个别小分子生物碱具挥发性少数液体及个
13、别小分子生物碱具挥发性( (麻黄碱麻黄碱) )，少数具升华性少数具升华性( (咖啡因咖啡因) ) 四、生物碱的性质四、生物碱的性质 产生条件产生条件 具有手性碳原子或手性分子具有手性碳原子或手性分子 影响因素影响因素 A. 手性碳的构型手性碳的构型 B. 测定溶液测定溶液 C. pH值值 D. 浓度浓度研究意义研究意义 生理活性与旋光性密切相关。一般情况下，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，左旋体的活性比右旋体活性强。如，L-L-莨莨菪碱的散瞳作用比菪碱的散瞳作用比D-D-莨菪碱大莨菪碱大100100倍。倍。 （二）（二） 生物碱的旋光性生物碱的旋光性 四、
14、生物碱的性质四、生物碱的性质 游离游离生物碱生物碱亲脂性亲脂性叔胺碱和仲胺碱，溶于有机溶剂，溶于酸叔胺碱和仲胺碱，溶于有机溶剂，溶于酸水水亲水性亲水性主要指季胺碱和某些含主要指季胺碱和某些含N-氧化物生物碱；氧化物生物碱；液体或分子较小的生物碱亲脂又亲水。如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。东莨菪碱、氧化苦参碱、烟碱、麻黄碱。具特殊具特殊官能团官能团两性生物碱（吗啡、小檗胺、槟榔次碱）：两性生物碱（吗啡、小檗胺、槟榔次碱）：可溶于酸水及碱水，可溶于酸水及碱水，pH89产生沉淀。产生沉淀。内酯（或内酰胺）结构：类似一般叔胺碱，内酯（或内酰胺）结构：类似一般叔
15、胺碱，但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水，但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水，加酸又复原。加酸又复原。（三）（三） 生物碱的溶解性生物碱的溶解性 四、生物碱的性质四、生物碱的性质 生物生物碱盐碱盐一般易溶于水，可溶于醇一般易溶于水，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盐；小分子有机酸盐大分子有机酸盐溶解性溶解性特殊的特殊的化合物化合物吗啡为酸性叔胺碱：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水吗啡为酸性叔胺碱：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水石蒜碱叔胺碱：难溶于有机溶剂，溶于水石蒜碱叔胺碱：难溶于有机溶剂，溶于水喜树碱：不溶于一
16、般有机溶剂，而溶于酸性氯仿喜树碱：不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿高石蒜碱的盐酸盐：难溶于水，易溶于氯仿高石蒜碱的盐酸盐：难溶于水，易溶于氯仿盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水四、生物碱的性质四、生物碱的性质 生成不溶性盐类生成不溶性盐类: 硅钨酸、苦味酸、磷硅钨酸、苦味酸、磷钼钼 酸试剂等酸试剂等生成疏松的配合物生成疏松的配合物: 碘碘-碘化钾试剂碘化钾试剂 生成不溶性加成物：生成不溶性加成物：碘化铋钾、碘化汞钾等碘化铋钾、碘化汞钾等 重金属盐类重金属盐类 沉淀试剂沉淀试剂 （四）生物碱的检识（四）生物碱的检识 1. 沉淀反应沉淀反应 与某些试剂生成难溶于
17、水的复盐或配合物的反应。与某些试剂生成难溶于水的复盐或配合物的反应。四、生物碱的性质四、生物碱的性质 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 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四、生物碱的性质四、生物碱的性质 试剂名称试剂
18、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沉淀或结晶四、生物碱的性质四、生物碱的性质 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。一般三种一般三种以上的沉以上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、鞣质质等非生等非生物碱也能物碱也能反应，溶反应，溶液需净化液需净
19、化处理处理 。注意事项：注意事项： 四、生物碱的性质四、生物碱的性质 名称名称组成组成现象现象Macquis试剂试剂甲醛甲醛-浓硫酸浓硫酸吗啡吗啡紫红色紫红色可待因可待因蓝色蓝色Mandelin试剂试剂钒酸铵钒酸铵-浓硫浓硫酸酸吗啡吗啡棕色棕色士的宁士的宁蓝紫色蓝紫色奎宁奎宁淡橙色淡橙色Frohde试剂试剂钼酸钠钼酸钠-浓硫浓硫酸酸利血平利血平黄黄蓝色蓝色小檗碱小檗碱棕绿色棕绿色2. 显色反应显色反应 某些试剂能与一些生物碱反应生成有颜色的溶液。某些试剂能与一些生物碱反应生成有颜色的溶液。四、生物碱的性质四、生物碱的性质 薄层色谱薄层色谱 (TLC) 吸附剂：硅胶，氧化铝，活性炭，纤维素吸附剂
20、：硅胶，氧化铝，活性炭，纤维素 移动相：各种溶剂系统移动相：各种溶剂系统 纸色谱纸色谱 (PC) 固定相：水、甲酰胺或缓冲溶液固定相：水、甲酰胺或缓冲溶液 移动相：各种溶剂系统移动相：各种溶剂系统 高效液相色谱法高效液相色谱法(HPLC) 对结构相似的生物碱的分离检识可获得满意对结构相似的生物碱的分离检识可获得满意 的效果的效果3.色谱检识色谱检识 123四、生物碱的性质四、生物碱的性质 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
21、，pKa27为弱碱为弱碱pKa711为中强碱，为中强碱，pKa11以上为强碱以上为强碱碱性基团碱性基团pKa值顺序值顺序胍基季胺碱胍基季胺碱N-烷杂环脂肪胺芳香烷杂环脂肪胺芳香胺胺N-芳杂环酰胺芳杂环酰胺吡咯吡咯五、生物碱的碱性五、生物碱的碱性 1. 共轭酸碱概念及强度表示共轭酸碱概念及强度表示 四、生物碱的性质四、生物碱的性质 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四、生物碱的性质四、生物碱的性质 碱性碱性 类型类型杂化杂化举例举例脂肪胺脂肪胺脂氮环脂氮环sp3 11.3 11.2 9.5 芳杂环芳杂环
22、sp2 0.4 5.17 4.94 5.14氰基氰基spCN四、生物碱的性质四、生物碱的性质 1）杂化方式）杂化方式 甲基甲基苯环苯环2）诱导效应）诱导效应 氨基氨基其他烷基其他烷基酰基酰基,双双键键羟基羟基,醚氧醚氧供电子基供电子基吸电子基吸电子基碱性碱性增强增强碱性碱性减弱减弱四、生物碱的性质四、生物碱的性质 苯胺型苯胺型 酰胺型酰胺型 烯胺型烯胺型 N原子上孤对电子形成原子上孤对电子形成p- 共轭时，碱性减弱共轭时，碱性减弱四、生物碱的性质四、生物碱的性质 3）共轭效应）共轭效应 稀胺型特例：稀胺型特例：N原子原子,-位有双键可能转化为季铵位有双键可能转化为季铵 蛇根碱蛇根碱 （serp
23、entine）pka 10.8四、生物碱的性质四、生物碱的性质 pkapka 8.2 8.2pkapka 5.6 5.6pkapka 3.8 3.8strychnine pseudostrychnine neostrychnineN: 处在桥头，为刚性结构，不发生未共用电子对处在桥头，为刚性结构，不发生未共用电子对的转移，故不形成季铵碱。的转移，故不形成季铵碱。四、生物碱的性质四、生物碱的性质 4）空间效应）空间效应 生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分子内氢键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。（与含氧基团），则碱性增强。 和钩藤碱和钩藤碱 pka 6.32 异和钩藤碱异和钩藤碱 pka 5.20 四、生物碱的性质四、生物碱的性质 5）氢键效应）氢键效应
