第4章-生物碱00377-课件

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1、化学工业出版社化学工业出版社 第第4章章 生物碱生物碱 一、一、 概述概述 二、二、生物碱的分类生物碱的分类 三、三、生物碱的性质生物碱的性质 四、四、生物碱的提取与分离生物碱的提取与分离 五、五、生物碱的生物碱的鉴鉴定和结构测定定和结构测定 六、六、代表性的生物碱代表性的生物碱 化学工业出版社化学工业出版社 一、概述一、概述 生生物物碱碱为为生生物物体体内内一一类类含含氮氮化化合合物物的的总总称称，是是结结构构复杂具有生理活性的植物碱。复杂具有生理活性的植物碱。 天天然然界界以以盐盐的的形形式式存存在在较较多多，与与苹苹果果酸酸、柠柠檬檬酸酸、草酸、鞣酸草酸、鞣酸(丹宁丹宁)、乙酸、丙酸、乳

2、酸形成盐。、乙酸、丙酸、乳酸形成盐。 生物碱是科学家们研究得最早的具有生物活性的一生物碱是科学家们研究得最早的具有生物活性的一类天然有机化合物，它们大多具有生物活性，往往是类天然有机化合物，它们大多具有生物活性，往往是许多药用植物，包括许多中草药的有效成分。例如：许多药用植物，包括许多中草药的有效成分。例如：阿片中的阿片中的镇痛镇痛成分成分吗啡吗啡，麻黄的抗哮喘成分，麻黄的抗哮喘成分麻黄碱麻黄碱，颠茄的颠茄的解痉解痉成分成分阿托品阿托品，长春花的，长春花的抗癌抗癌成分成分长春新碱长春新碱，黄连的黄连的抗菌消炎抗菌消炎成分成分黄连素黄连素(小檗碱小檗碱)等等。等等。 化学工业出版社化学工业出版社

3、 生生物物碱碱能能与与酸酸结结合合成成盐盐，易易被被体体内内吸吸收收，它它们们又又大大多多具具有有复复杂杂的的化化学学结结构构。由由于于上上述述特特点点，生生物物碱碱一一直直吸吸引引着有机化学家们的研究兴趣并久经不衰着有机化学家们的研究兴趣并久经不衰。 目目前前：已已报报道道的的生生物物碱碱并并搞搞清清化化学学结结构构的的已已达达4000多多种，并且仍以每年约种，并且仍以每年约100个的速度递增。个的速度递增。 生物碱在植物中的分布较广生物碱在植物中的分布较广，有的在根皮或根茎中含，有的在根皮或根茎中含量较高，有的则主要集中于种子。生物碱在植物中的含量较高，有的则主要集中于种子。生物碱在植物中

4、的含量高低不一，如金鸡纳树皮中含生物碱高达量高低不一，如金鸡纳树皮中含生物碱高达1.5%以上，以上，而长春花中的长春新碱含量仅为百万分之一，美登木中而长春花中的长春新碱含量仅为百万分之一，美登木中美登素含量更微，仅千万分之二。美登素含量更微，仅千万分之二。一般含量在千分之一一般含量在千分之一以上就算比较高了。以上就算比较高了。 化学工业出版社化学工业出版社 生物碱是天然有机化合物中最大的一类化合物，且各生物碱是天然有机化合物中最大的一类化合物，且各类生物碱的结构千差万别，变幻无穷类生物碱的结构千差万别，变幻无穷。科学家们在阐明。科学家们在阐明化学结构的同时亦研究它们的结构与疗效的关系，同时化学

5、结构的同时亦研究它们的结构与疗效的关系，同时进行进行结构的改造结构的改造，寻找疗效更高、结构更为简单并且便，寻找疗效更高、结构更为简单并且便于大量生产的新型化合物。例如，人们对于大量生产的新型化合物。例如，人们对吗啡吗啡的研究发的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导致了展了异喹啉类生物碱的研究，并导致了镇痛药镇痛药杜朗丁杜朗丁的的发现。发现。 吗啡吗啡杜朗丁杜朗丁化学工业出版社化学工业出版社 又如又如可卡因可卡因的研究发展了莨菪类生物碱化学并导致局的研究发展了莨菪类生物碱化学并导致局部部麻醉药麻醉药普鲁卡因普鲁卡因的产生。由此可见，人们对生物碱的的产生。由此可见，人们对生物碱的研究大大促进了天

6、然有机化学与药物化学的发展。研究大大促进了天然有机化学与药物化学的发展。可卡因可卡因普鲁卡因普鲁卡因 生物碱在植物体内一般被认为是次级代谢产物，起着生物碱在植物体内一般被认为是次级代谢产物，起着保护植物或促进植物生长与代谢的作用，但是保护植物或促进植物生长与代谢的作用，但是它们的真它们的真正作用仍不清楚正作用仍不清楚，因为一些不含或微含生物碱的植物或，因为一些不含或微含生物碱的植物或生物同样生长发育良好，因此生物碱在体内的功能仍生物同样生长发育良好，因此生物碱在体内的功能仍有有待今后研究解决。待今后研究解决。 化学工业出版社化学工业出版社 二、生物碱的分类二、生物碱的分类1.1.有机胺类生物碱

7、有机胺类生物碱 氮原子不结在环内的生物碱。氮原子不结在环内的生物碱。例例麻黄碱麻黄碱，毒品之一，毒品之一，具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管作用，可治具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管作用，可治哮喘等。哮喘等。益母草碱益母草碱，中药益母草的有效成分，具有收缩中药益母草的有效成分，具有收缩子宫作用。子宫作用。 麻黄碱麻黄碱益母草碱益母草碱 化学工业出版社化学工业出版社 2.2.吡咯衍生物类生物碱吡咯衍生物类生物碱 最最简简单单的的吡吡咯咯烷烷生生物物碱碱如如古古豆豆碱碱是是从从古古柯柯叶叶中中分分出出的的液液体体生生物物碱碱，沸沸点点195。从从一一叶叶萩萩的的叶叶与与根根中中分分离离出

8、出的的一一叶叶萩萩碱碱，临临床床可可用用于于治治疗疗脊脊髓髓灰灰白白质质炎炎及及某某些些植物神经系统紊乱所引起的植物神经系统紊乱所引起的头晕头晕等病症。等病症。 古豆碱古豆碱一叶萩碱一叶萩碱 化学工业出版社化学工业出版社 3.3.吡啶衍生物类生物碱吡啶衍生物类生物碱 蓖麻碱蓖麻碱，分子中含有氰基，毒性较大，内服后能至吐，分子中含有氰基，毒性较大，内服后能至吐，损伤肝和肾。损伤肝和肾。猕猴桃碱猕猴桃碱，具有强壮补精作用。具有强壮补精作用。 蓖麻碱蓖麻碱猕猴桃碱猕猴桃碱 化学工业出版社化学工业出版社 4.4.喹啉衍生物类生物碱喹啉衍生物类生物碱 具具抗癌抗癌活性的活性的喜树碱喜树碱与具与具治疗疟疾

9、治疗疟疾作用的作用的奎宁奎宁都是喹都是喹啉衍生物类生物碱。啉衍生物类生物碱。 喜树碱喜树碱奎宁奎宁化学工业出版社化学工业出版社 5.5.异喹啉衍生物类生物碱异喹啉衍生物类生物碱 最简单的为鹿尾草中最简单的为鹿尾草中降血压降血压成分成分鹿尾草碱鹿尾草碱和和鹿尾草定鹿尾草定，再如阿片中具有再如阿片中具有解痉解痉作用的作用的罂栗碱罂栗碱。 鹿尾草碱鹿尾草碱鹿尾草定鹿尾草定罂栗碱罂栗碱化学工业出版社化学工业出版社 6.6.吲哚衍生物类生物碱吲哚衍生物类生物碱 最简单的如相思豆中的最简单的如相思豆中的相思豆碱相思豆碱，作用于中枢神经会作用于中枢神经会产生狂躁、精神错乱。另如可治青光眼毒产生狂躁、精神错乱

10、。另如可治青光眼毒扁豆碱扁豆碱。 相思豆碱相思豆碱毒扁豆碱毒扁豆碱 化学工业出版社化学工业出版社 7.7.嘌啉衍生物类生物碱嘌啉衍生物类生物碱 咖啡碱咖啡碱(咖啡因咖啡因) ，中枢神经兴奋剂和利尿、强心中枢神经兴奋剂和利尿、强心药。药。香菇嘌啉香菇嘌啉，具降血脂作用。具降血脂作用。 咖啡碱咖啡碱香菇嘌啉香菇嘌啉 化学工业出版社化学工业出版社 8.8.二萜类生物碱二萜类生物碱 乌头碱乌头碱，分子式分子式C34H47O11N，具具强心与止痛作用强心与止痛作用。国。国内内17世纪从乌头中提取得到，比国外文献记述最早的生世纪从乌头中提取得到，比国外文献记述最早的生物碱吗啡早约物碱吗啡早约200年。年。

11、 乌头碱乌头碱多少个手性碳？多少个手性碳？化学工业出版社化学工业出版社 9. 9. 甾体类生物碱甾体类生物碱 甾体类生物碱是一类含有甾体结构的生物碱，例如孕甾体类生物碱是一类含有甾体结构的生物碱，例如孕甾烷衍生物生物碱甾烷衍生物生物碱枯其林枯其林，有，有止泻、解毒止泻、解毒的功能。异甾的功能。异甾烷衍生物生物碱烷衍生物生物碱黎芦碱黎芦碱，有有催吐、祛瘀催吐、祛瘀等功效。等功效。 化学工业出版社化学工业出版社 10.10.大环类生物碱大环类生物碱 美美登登素素，分分子子式式C34H46ClO10N3，mp：183.5184。1972年年报报道道，新新型型抗抗癌癌活活性性物物质质，得得率率为为千千

12、万万分分之之二二。最最终终结结构构：经经美美登登素素的的溴溴丙丙醚醚衍衍生生物物的的X单单晶晶衍衍射射分分析析而而确确定定，是是个个含含有有8个个手手性性中中心心与与一一对对共共轭轭双双健健的的19元元大大环环内内酰酰胺胺化化合合物物。其其全全合合成成工工作作在在1982年年由由Corey等等首首先先完成，我国化学工作者近来也完成了其全合成方法。完成，我国化学工作者近来也完成了其全合成方法。化学工业出版社化学工业出版社 三、生物碱的性质三、生物碱的性质1.1. 性状性状 大大多多数数生生物物碱碱为为结结晶晶形形固固体体，有有一一定定的的结结晶晶形形状状，有有明明显显的的熔熔点点，少少数数有有升

13、升华华性性，如如咖咖啡啡碱碱等等。少少数数生生物物碱碱为液体，如烟碱、毒芹碱等。为液体，如烟碱、毒芹碱等。 绝绝大大多多数数生生物物碱碱是是无无色色或或白白色色的的化化合合物物，只只有有少少数数生生物物碱碱有有颜颜色色，如如小小檗檗碱碱为为黄黄色色、蛇蛇根根碱碱也也为为黄黄色色，主主要要原因是它们结构中有共轭体系存在。原因是它们结构中有共轭体系存在。 生物碱生物碱多具苦味多具苦味如盐酸小檗碱。如盐酸小檗碱。 化学工业出版社化学工业出版社 2.2.旋光性旋光性 大大多多数数生生物物碱碱分分子子有有手手性性碳碳原原子子存存在在，有有光光学学活活性性，且且多多数数为为左左旋旋光光性性。某某些些生生物

14、物碱碱不不含含手手性性碳碳原原子子，但但没没有对称因素存在，因而也有旋光性。有对称因素存在，因而也有旋光性。 旋旋光光性性可可因因溶溶剂剂、pH值值的的改改变变而而有有较较大大的的差差别别。如如麻麻黄黄碱碱在在氯氯仿仿中中呈呈左左旋旋，在在水水中中则则变变为为右右旋旋。烟烟碱碱在在中中性性条条件件下下呈呈左左旋旋，但但在在酸酸性性条条件件下下则则变变为为右右旋旋。生生物物碱碱的的生理活性与旋光性有密切关系，生理活性与旋光性有密切关系， 一一般般左左旋旋体体有有较较强强的的生生理理活活性性，而而右右旋旋体体则则没没有有或或仅仅有有很很弱弱的的生生理理活活性性。如如L-莨莨菪菪碱碱的的散散瞳瞳作作

15、用用是是D-莨莨菪菪碱碱的的100倍。倍。化学工业出版社化学工业出版社 3.3.酸碱性酸碱性 生生物物碱碱分分子子中中氮氮原原子子具具有有孤孤对对电电子子，可可接接受受质质子子而而显显碱性碱性，因此除酰胺生物碱呈中性外，大多生物碱呈碱性。，因此除酰胺生物碱呈中性外，大多生物碱呈碱性。 生生物物碱碱的的碱碱性性强强弱弱，与与其其分分子子结结构构，特特别别是是氮氮原原子子的的杂杂化化状状态态和和其其化化学学环环境境有有很很大大的的关关系系，一一般般碱碱性性强强弱弱顺顺序序：季季铵铵碱碱脂脂仲仲氨氨碱碱脂脂叔叔氨氨碱碱芳芳叔叔氨氨碱碱酰酰胺胺碱碱。生物碱大多能与无机酸或有机酸成盐而溶于水。生物碱大多

16、能与无机酸或有机酸成盐而溶于水。 另另外外，含含有有酚酚羟羟基基或或羧羧基基的的生生物物碱碱也也能能溶溶于于碱碱水水溶溶液液，因而因而显现两性显现两性，例如吗啡。，例如吗啡。生物碱盐生物碱盐化学工业出版社化学工业出版社 4.4.溶解度溶解度 生生物物碱碱及及其其盐盐类类的的溶溶解解度度与与其其分分子子中中N原原子子的的存存在在形形式、极性基团的数目和溶剂等有关。式、极性基团的数目和溶剂等有关。 游游离离生生物物碱碱极极性性极极小小，大大多多数数不不溶溶于于水水或或难难溶溶于于水水，能溶于氯仿、乙醚、丙酮、乙醇或苯等有机溶剂。能溶于氯仿、乙醚、丙酮、乙醇或苯等有机溶剂。 生生物物碱碱的的盐盐类类

17、极极性性较较大大，大大多多易易溶溶于于水水及及醇醇，不不溶溶或或难难溶溶于于氯氯仿仿、乙乙醚醚、丙丙酮酮或或苯苯等等有有机机溶溶剂剂，其其溶溶解解性性与与游离生物碱恰好相反。游离生物碱恰好相反。 苷类、季铵碱类生物碱苷类、季铵碱类生物碱多数水溶性较大。多数水溶性较大。 含含酸酸性性基基团团（酚酚羟羟基基、羧羧基基）的的生生物物碱碱难难溶溶于于一一般般有有机溶剂中，因具有两性可溶于酸水或碱水中。机溶剂中，因具有两性可溶于酸水或碱水中。化学工业出版社化学工业出版社 5.5.沉淀反应沉淀反应 利利用用生生物物碱碱的的沉沉淀淀反反应应可可检检查查植植物物中中是是否否含含有有生生物物碱碱以以及及分分离离

18、生生物物碱碱。沉沉淀淀反反应应是是利利用用生生物物碱碱在在酸酸性性条条件件下下与与某某些些沉沉淀淀剂剂生生成成不不溶溶性性复复盐盐或或配配合合物物沉沉淀淀。生生物物碱碱的的沉淀试剂较多，常用的有：沉淀试剂较多，常用的有： Mayer试试剂剂(碘碘化化汞汞钾钾试试剂剂)：HgI22KI，在在酸酸性性溶溶液液中中与与生生物物碱碱反反应应生生成成类类白白色色沉沉淀淀，若若加加过过量量试试剂剂，沉沉淀淀又被溶解。又被溶解。 Drugendroff试试剂剂(碘碘化化铋铋钾钾试试剂剂)：BiI3KI，在在酸酸性性溶液中与生物碱反应多生成红棕色沉淀。溶液中与生物碱反应多生成红棕色沉淀。 Bertrand试试

19、剂剂(硅硅钨钨酸酸试试剂剂)：12WO3SiO2，在在酸酸性性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。化学工业出版社化学工业出版社 6. 显色反应显色反应 显显色色反反应应可可用用于于鉴鉴别别生生物物碱碱，其其原原理理目目前前还还不不太太清清楚楚。常用的显色剂有以下几种。常用的显色剂有以下几种。 Frohde试试剂剂(1钼钼酸酸钠钠或或5钼钼酸酸铵铵的的浓浓硫硫酸酸溶溶液液)：乌乌头头碱碱显显黄黄棕棕色色，吗吗啡啡显显紫紫色色转转棕棕色色，可可待待因因显显暗暗绿绿色色至至淡淡黄色，黄连素显棕绿色，阿托品等不显色。黄色，黄连素显棕绿色，阿托品等不显色。 Mandeli

20、n试试剂剂(1%钒钒酸酸铵铵的的浓浓硫硫酸酸溶溶液液)：吗吗啡啡显显棕棕色色，可待因显蓝色，莨菪碱则显红色。可待因显蓝色，莨菪碱则显红色。 Marquis试剂试剂(0.2mL30%甲醛溶液与甲醛溶液与10mL浓硫酸的混合溶浓硫酸的混合溶液液)：吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。 化学工业出版社化学工业出版社 四、生物碱的提取与分离四、生物碱的提取与分离1.1.总生物碱的提取总生物碱的提取(1) (1) 酸水提取法酸水提取法 用用0.11%HCl、H2SO4、HOAc浸浸泡泡或或渗渗漉漉，易易提提尽尽，但但提提取取液液体体积积大大，水水溶溶性性杂杂质

21、质多多，结结合合强强酸酸性性或或弱弱酸酸性性离子交换树脂、沉淀法等方法分离。离子交换树脂、沉淀法等方法分离。(2) (2) 醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 乙醇乙醇(95%)或稀乙醇或稀乙醇(6080%)浸泡、渗漉或加热提取，浸泡、渗漉或加热提取，浓缩液加酸酸化，过滤后，酸水用氯仿、乙醚洗涤，再浓缩液加酸酸化，过滤后，酸水用氯仿、乙醚洗涤，再碱化，最后用氯仿或乙醚提取，浓缩得较纯的总碱。碱化，最后用氯仿或乙醚提取，浓缩得较纯的总碱。化学工业出版社化学工业出版社 (3) (3) 有机溶剂提取法有机溶剂提取法 先先用用1Na2CO3(或或氨氨水水)水水溶溶液液搅搅匀匀或或磨磨匀匀，再再用用CHCl3

22、、CH2Cl2、苯苯、石石油油醚醚等等浸浸泡泡或或渗渗漉漉提提取取，提提取取液液用用稀稀酸酸水水萃萃取取。此此法法选选择择性性强强，产产品品纯纯度度高高，但但溶溶剂剂昂贵，有毒，不安全。昂贵，有毒，不安全。2.2.生物碱的分离生物碱的分离(1) (1) 利用分步结晶法进行混合生物碱的分离利用分步结晶法进行混合生物碱的分离 利用生物碱在不同溶剂中的不同溶解度以达到分离的利用生物碱在不同溶剂中的不同溶解度以达到分离的目的。先将总碱溶于少量乙醚、丙酮或甲醇，放置，如目的。先将总碱溶于少量乙醚、丙酮或甲醇，放置，如果析出结晶，过滤，母液浓缩至少量或加入另一种溶剂果析出结晶，过滤，母液浓缩至少量或加入另

23、一种溶剂往往又可得到其它生物碱结晶。往往又可得到其它生物碱结晶。 化学工业出版社化学工业出版社 (2) (2) 生成生物碱的衍生物进行分离生成生物碱的衍生物进行分离 常常用用酸酸（氢氢碘碘酸酸、过过氯氯酸酸、苦苦味味酸酸）与与生生物物碱碱形形成成盐盐，生物碱的盐比游离生物碱更易于结晶生物碱的盐比游离生物碱更易于结晶。 例例麻麻黄黄碱碱与与伪伪麻麻黄黄碱碱的的分分离离：利利用用它它们们草草酸酸盐盐的的溶溶解解度不同度不同(前者小前者小)而分离。而分离。(3) (3) 利用生物碱的碱性强弱不同进行分离利用生物碱的碱性强弱不同进行分离 碱度不同的混合生物碱在酸水溶液中加适量的碱液，碱度不同的混合生物

24、碱在酸水溶液中加适量的碱液，有机溶剂萃取，则弱碱先游离析出转入有机溶剂层，强有机溶剂萃取，则弱碱先游离析出转入有机溶剂层，强碱与酸成盐仍留在水溶液中，如逐步添加碱量，则游离碱与酸成盐仍留在水溶液中，如逐步添加碱量，则游离出生物碱的强度也逐步增强。出生物碱的强度也逐步增强。 见下图。见下图。化学工业出版社化学工业出版社 化学工业出版社化学工业出版社 (4) (4) 利用生物碱中不同官能团用化学法进行分离利用生物碱中不同官能团用化学法进行分离 例例含含吗吗啡啡的的总总碱碱加加NaOH水水溶溶液液，再再用用CHCl3提提取取，因因吗吗啡啡含含有有酚酚羟羟基基可可与与NaOH生生成成钠钠盐盐仍仍留留于

25、于水水中中，从从而与其它生物碱分离开。而与其它生物碱分离开。(5) (5) 利用分馏方法进行分离利用分馏方法进行分离 由不同沸点组成的液体生物碱总碱，往往可通过常压由不同沸点组成的液体生物碱总碱，往往可通过常压或减压分馏进行分离。或减压分馏进行分离。 化学工业出版社化学工业出版社 (6) (6) 采用色谱法进行分离采用色谱法进行分离 当当用用一一些些简简便便方方法法还还未未能能达达到到分分离离的的目目的的时时，往往往往采采用用柱柱层层析析法法进进行行分分离离，常常用用氧氧化化铝铝、硅硅胶胶作作吸吸附附剂剂，根根据据吸吸附附能能力力不不同同而而达达到到分分离离的的目目的的。还还可可用用离离子子交

26、交换换层层析析法法根根据据碱碱性性强强弱弱不不同同而而分分离离。有有时时也也可可用用凝凝胶胶层层析析，根据分子量大小不同进行分离。根据分子量大小不同进行分离。 上述分离所得上述分离所得单体单体纯度的检查纯度的检查：薄层层析检查必须是：薄层层析检查必须是单一斑点；结晶经重结晶后晶体均匀，色泽均匀，熔距单一斑点；结晶经重结晶后晶体均匀，色泽均匀，熔距短短(12以内以内)；1H-NMR及及MS谱中无杂质信号；必要谱中无杂质信号；必要时再经时再经GC与与HPLC检查纯度。检查纯度。 化学工业出版社化学工业出版社 五、生物碱的鉴定和结构测定五、生物碱的鉴定和结构测定1.1.已知生物碱的鉴定已知生物碱的鉴

27、定(1) (1) 物性测定物性测定 测测定定化化合合物物的的熔熔沸沸点点、比比旋旋光光度度等等物物理理常常数数，与与已已知知生生物碱的物理常数比较。物碱的物理常数比较。(2) (2) 层析分析层析分析 常常用用薄薄层层层层析析，纸纸层层析析，可可用用几几种种溶溶剂剂尝尝试试，对对照照其其Rf值。值。化学工业出版社化学工业出版社 例例薄薄层层层层析析：软软板板常常用用氧氧化化铝铝，展展开开剂剂为为苯苯、氯氯仿仿。硬硬板板常常用用硅硅胶胶，展展开开剂剂为为苯苯、氯氯仿仿、石石油油醚醚。如如生生物物碱碱中中极极性基团多，则可在展开剂中加适量乙醇或丙酮。性基团多，则可在展开剂中加适量乙醇或丙酮。 纸纸

28、层层析析：以以水水为为固固定定相相，或或将将甲甲酰酰胺胺加加到到滤滤纸纸上上作作固固定定相；苯相；苯+氯仿氯仿+乙酸乙酯作为移动相。乙酸乙酯作为移动相。 常常用用显显色色剂剂：都都可可用用碘碘化化铋铋钾钾或或碘碘化化铂铂钾钾。前前者者多多显显橙橙红红色色；后后者者则则不不同同(例例吗吗啡啡显显蓝蓝色色；蛇蛇根根碱碱显显红红棕棕色色；阿阿托托品显蓝紫色；乌头碱显红棕色品显蓝紫色；乌头碱显红棕色)。 大多生物碱的大多生物碱的Rf值值可查，但随溶剂不同易变化。可查，但随溶剂不同易变化。如有标如有标样则可与标样作共同分析，确定是否为同一物。样则可与标样作共同分析，确定是否为同一物。 化学工业出版社化学

29、工业出版社 (3) (3) 谱学特征分析谱学特征分析 与与文文献献中中所所列列化化合合物物的的紫紫外外光光谱谱、红红外外光光谱谱、核核磁磁共共振振谱、质谱的谱学特征进行对照，以确定是否为该化合物。谱、质谱的谱学特征进行对照，以确定是否为该化合物。 紫紫外外光光谱谱（UV）：生生物物碱碱的的UV谱谱反反映映了了其其基基本本骨骨架架或或生生色色基基团团的的结结构构特特点点。生生色色基基团团在在分分子子的的非非主主体体部部分分，UV谱谱不不能能反反映映分分子子的的骨骨架架特特征征，对对测测定定结结构构作作用用有有限限。生生色色基基团团在在分分子子的的整整体体结结构构部部分分，生生色色基基团团组组成成

30、分分子子的的基基本本骨骨架架与与类类型型，如如吡吡啶啶、喹喹啉啉、吲吲哚哚类类生生物物碱碱，UV谱谱可可反反映映生生物物碱碱的的基基本本骨骨架架与与类类型型特特征征，且且受受取取代代基基的的影影响响很很小，对生物碱骨架的测定有重要的作用。小，对生物碱骨架的测定有重要的作用。 红外光谱（红外光谱（IR）：）：主要用于官能团的定性和与己知生物主要用于官能团的定性和与己知生物碱对照鉴定。碱对照鉴定。例酮基在例酮基在1690cm-1左右区域的振动吸收，左右区域的振动吸收，3735,1296cm-1显示酚羟基的吸收等。显示酚羟基的吸收等。 化学工业出版社化学工业出版社 核核磁磁共共振振谱谱（NMR）：N

31、MR谱谱是是生生物物碱碱结结构构测测定定中中最最强强有有力力的的工工具具之之一一。氢氢谱谱可可提提供供有有关关官官能能团团（如如NCH3、NC2H5、NH、OH、CH3O、C=C、Ar-H等等）和和立立体体化化学学的的许许多多信信息息。碳碳谱谱、高高分分辨辨氢氢谱谱和和2D-NMR谱谱，所所提提供供的的结结构构信信息息的的数数量量和和质质量量，是是其其它它光光谱谱方方法法所所难难于于比比拟拟的的。因此核磁共振谱是生物碱结构测定中应用最广的方法。因此核磁共振谱是生物碱结构测定中应用最广的方法。 质谱质谱( (MS)MS)：由于生物碱结构不同，有不同的裂解方式，由于生物碱结构不同，有不同的裂解方式

32、，产生不同的离子峰。难于裂解或由取代基或侧链的裂解产产生不同的离子峰。难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生的生的M+或或M+-1多为基峰或强峰，一般观察不到由骨架裂多为基峰或强峰，一般观察不到由骨架裂解产生的特征离子。以氮原子为中心的解产生的特征离子。以氮原子为中心的-裂解，多涉及裂解，多涉及骨架的裂解，且基峰或强峰多是含氮的基团或部分。骨架的裂解，且基峰或强峰多是含氮的基团或部分。化学工业出版社化学工业出版社 2. 2. 未知生物碱的结构测定未知生物碱的结构测定(1) (1) 化学降解反应化学降解反应 化学降解反应是经典的结构测定方法，其方法很多，化学降解反应是经典的结构测定方法，其方法很多，

33、对生物碱而言，对生物碱而言，Hoffman分解反应分解反应(彻底甲基化反应彻底甲基化反应）是是最常用的方法最常用的方法，可了解氮原子的结合状态，基本明确生，可了解氮原子的结合状态，基本明确生物碱的骨架，当然随着物理方法的广泛应用，目前这种物碱的骨架，当然随着物理方法的广泛应用，目前这种化学降解方法已用得很少。化学降解方法已用得很少。 例：例： 化学工业出版社化学工业出版社 再再例：例：思考题：思考题：毒芹的活性成分是一种叫毒芹碱的生物碱。从毒芹的活性成分是一种叫毒芹碱的生物碱。从下面所示的反应过程中推测毒芹碱下面所示的反应过程中推测毒芹碱( (C C8 8H H1717N)N)的结构式。的结构

34、式。 化学工业出版社化学工业出版社 (2) (2) 物理方法物理方法 通通过过元元素素分分析析，四四谱谱，X单单晶晶衍衍射射光光谱谱等等分分析析，确确定定化化合物的结构。合物的结构。 例例防防已已碱碱：分分子子式式C19H23O4N，为为酚酚性性生生物物碱碱，m.p. 161，D -70(乙醇乙醇)。 紫外光谱紫外光谱 263nm( lg3.79)显示四氢异喹啉吸收；显示四氢异喹啉吸收； 红红外外光光谱谱 3735,1590,1296cm-1显显示示苯苯酚酚吸吸收收，1700cm-1显示显示,-不饱和酮吸收；不饱和酮吸收；化学工业出版社化学工业出版社 1H-NMR(CDCl3)显示：显示：NC

35、H32.34(3H,s)， -OCH33.40(3H,s)， ArOCH33.70(3H,s)， AB芳香质子芳香质子6.56,6.44(均为均为1H,d, J=7Hz)， 烯质烯质子子5.40(1H,s)及及酮基邻位酮基邻位CH22.30, 2.40 (各各1H,d,J=14Hz)。化学工业出版社化学工业出版社 六、有代表性的生物碱六、有代表性的生物碱1.1.胡椒碱胡椒碱 胡胡椒椒碱碱为为白白色色晶晶体体，m.p. 130。碱碱性性极极弱弱，不不易易与与酸酸结结合合，不不溶溶于于水水与与石石油油醚醚，易易溶溶于于氯氯仿仿、乙乙醇醇、乙乙醚醚、苯苯、醋醋酸酸中中。由由于于结结构构中中共共轭轭链

36、链较较长长，因因此此具具有有抗抗氧氧化化性性，扩扩张胆管等作用。张胆管等作用。 化学工业出版社化学工业出版社 胡椒碱为酰胺衍生物，有如下反应：胡椒碱为酰胺衍生物，有如下反应： 从结构式可知，从结构式可知，胡椒酸有四种顺胡椒酸有四种顺反异构体反异构体，熔点分别为，熔点分别为134136，154156，200202，215217。分子对称性高，则熔点。分子对称性高，则熔点高。上述胡椒酸高。上述胡椒酸m.p. 215 217，右面所示结构胡椒酸右面所示结构胡椒酸m.p. 134136。 化学工业出版社化学工业出版社 2. 2. 菸碱菸碱 菸碱又称烟碱、尼古丁，分子式菸碱又称烟碱、尼古丁，分子式C10

37、H14N2，学名学名3-(1-甲基甲基-2-吡咯烷吡咯烷基基)吡啶吡啶。b.p. 246，无色或微黄无色或微黄色油状液体，色油状液体，D -168o，有一手有一手性碳，天然的为左旋物。性碳，天然的为左旋物。对植物神对植物神经和中枢神经有先兴奋后麻痹作用经和中枢神经有先兴奋后麻痹作用，40mg致死，致死，是烟草中的一种主要生是烟草中的一种主要生物碱，物碱，烟草中含烟草中含45%，我国市售香，我国市售香烟每支含量约为烟每支含量约为11.4mg，吸烟过多吸烟过多的人会引起慢性中毒。的人会引起慢性中毒。化学工业出版社化学工业出版社 菸碱的性质：菸碱的性质：(1) 具有碱性，使酚酞变红，具有碱性，使酚酞

38、变红，pH 8.210。(2) 与碘化汞与碘化汞(铋铋)钾生成络合物而显色。钾生成络合物而显色。 B(生物碱生物碱) + HgI2KI BHgI2KI (有色物有色物)(3) 与苦味酸或鞣酸生成沉淀。与苦味酸或鞣酸生成沉淀。(4) 被高锰酸钾氧化成烟酸。被高锰酸钾氧化成烟酸。 烟碱的提取方法烟碱的提取方法：35g烟丝，加烟丝，加10%HCl 100ml加热加热20min，抽滤，滤液用抽滤，滤液用25%NaOH中和至中和至pH 77.5，水汽水汽蒸馏，得无色透明液体。蒸馏，得无色透明液体。 化学工业出版社化学工业出版社 利用上法从烟草中提取制备的烟碱纯度差，能耗大，利用上法从烟草中提取制备的烟碱

39、纯度差，能耗大，污染严重，产品成本高，收率低。目前可采用微波辅助污染严重，产品成本高，收率低。目前可采用微波辅助提取技术和索氏提取技术，分别用极性和非极性溶剂对提取技术和索氏提取技术，分别用极性和非极性溶剂对烟草中的烟碱进行提取。烟草中的烟碱进行提取。 天然烟碱的用途十分广泛，可用干粮食、油料、蔬菜、天然烟碱的用途十分广泛，可用干粮食、油料、蔬菜、水果等食用农作物的水果等食用农作物的无残留、无公害的高效杀虫剂等无残留、无公害的高效杀虫剂等。 近年来发现，尼古丁通过烟碱受体作用于中枢神经递近年来发现，尼古丁通过烟碱受体作用于中枢神经递质系统，使多巴胺释放增加，因而质系统，使多巴胺释放增加，因而对

40、帕金森病的发病具对帕金森病的发病具有保护作用有保护作用。 尼古丁作为尼古丁作为治疗心血管、皮肤、蛇毒虫咬伤害等疾患治疗心血管、皮肤、蛇毒虫咬伤害等疾患药物的原料药物的原料，需求量越来越大，尤其是高纯度的天然尼，需求量越来越大，尤其是高纯度的天然尼古丁，在国际上备受欢迎。古丁，在国际上备受欢迎。化学工业出版社化学工业出版社 3.3.茶碱茶碱 茶碱学名为茶碱学名为1,3-二甲基黄嘌呤二甲基黄嘌呤，茶叶中含量为，茶叶中含量为0.002%。无色针状晶体，味苦，无色针状晶体，味苦，m.p. 269272, 易溶于沸水、氯易溶于沸水、氯仿中，与仿中，与NaOH水溶液生成盐，具两性。水溶液生成盐，具两性。茶

41、碱有松驰平滑茶碱有松驰平滑肌、扩张血管和冠状动脉的作用肌、扩张血管和冠状动脉的作用，临床上可用于，临床上可用于治疗心绞治疗心绞痛和哮喘痛和哮喘。 化学工业出版社化学工业出版社 4.4.可可豆碱可可豆碱 可可可可豆豆碱碱学学名名是是3,7-二二甲甲基基黄黄嘌嘌呤呤，与与茶茶碱碱同同分分异异构构体体，可可可可豆豆中中主主要要成成分分。茶茶叶叶中中含含0.05%、可可可可豆豆中中约约含含有有1.53%。白白粉粉末末状状结结晶晶，味味苦苦，m.p. 357，290升升华华，易易溶溶于于热热水水，难难溶溶于于冷冷水水、乙乙醇醇、乙乙醚醚。与与NaOH水水溶溶液液生生成成盐盐，具具有有两两性性。主主要要作

42、作心心脏性水肿病的治疗，作利尿剂脏性水肿病的治疗，作利尿剂。化学工业出版社化学工业出版社 5.5.咖啡碱咖啡碱 咖啡碱学名为咖啡碱学名为1,3,7-三甲基黄嘌三甲基黄嘌呤呤，又称咖啡因。茶叶中含，又称咖啡因。茶叶中含0.10.5%。无色针状晶体，味苦，。无色针状晶体，味苦，m.p. 234237，178升华。易升华。易溶于水、乙醇、丙酮、三氯甲烷。溶于水、乙醇、丙酮、三氯甲烷。能能兴奋中枢神经，对心脏和肾也兴奋中枢神经，对心脏和肾也有兴奋作用。作中枢神经兴奋剂有兴奋作用。作中枢神经兴奋剂和利尿、强心药和利尿、强心药。 化学工业出版社化学工业出版社 6.6.三尖杉碱三尖杉碱 三三 尖尖 杉杉 碱

43、碱 分分 子子 式式 为为 C18H21NO4， 白白 色色 结结 晶晶 ， m.p. 132133，D 204o。使使溴溴的的四四氯氯化化碳碳及及高高锰锰酸酸钾钾溶溶液液褪褪色色，遇遇H2SO4出出现现从从红红色色到到深深紫紫色色的的颜颜色色变变化化，用用水水稀稀释释后后颜颜色色变变绿绿。具具显显著著抗抗癌癌作作用用，临临床床治治恶恶性性肿肿瘤瘤的的有效率为有效率为32.4%，存在于三尖杉属植物中。，存在于三尖杉属植物中。 提取：提取：80%乙醇浸取三尖杉茎乙醇浸取三尖杉茎粉，浸取液浓缩加氨水调粉，浸取液浓缩加氨水调pH 910，以氯仿反复提取，蒸去氯仿，柱以氯仿反复提取，蒸去氯仿，柱层析层

44、析(Al2O3)，乙醚洗脱，浓缩后乙醚洗脱，浓缩后得三尖杉粗碱，在乙醚中重结晶得三尖杉粗碱，在乙醚中重结晶12次得纯品。次得纯品。化学工业出版社化学工业出版社 7.7.吗啡吗啡 吗吗啡啡是是鸦鸦片片主主要要成成分分之之一一，含含615%。1860年年由由斯斯图图萘萘尔尔首首次次从从鸦鸦片片中中分分离离得得到到。无无色色柱柱状状结结晶晶，m.p. 253254，D -132o(甲甲醇醇)。溶溶于于热热水水、乙乙醇醇、乙乙醚醚、氯氯仿仿；难难溶溶于于氨氨、苯苯。易易溶溶于于碱碱水水或或酸酸水水。是是人人类类最最早早使使用用的的一一种种镇镇痛痛剂剂，也也具具有有强强麻麻醉醉剂剂的的作作用用。 184

45、7年年Laurent经经元元素素分分析析: :吗吗啡啡的的分分子子式式为为C17H19O3N，至至1925年年才才基基本本确确定定了了吗吗啡的结构。啡的结构。1950年左右出现了各种全合成方法。年左右出现了各种全合成方法。 提提取取：鸦鸦片片加加水水得得水水提提液液，水水提提液液加加25%氨氨水水与与乙乙醇醇得得沉沉淀淀，沉沉淀淀加加乙乙酸酸，去去掉掉不不溶溶沉沉淀淀得得酸酸液液，酸酸液液再再加加氨氨水水得得沉沉淀淀，即即为为吗吗啡啡，加加盐酸得吗啡盐酸盐。盐酸得吗啡盐酸盐。化学工业出版社化学工业出版社 8.8.利血平利血平 利血平存在于萝芙木、蛇根木的根茎中，分子式利血平存在于萝芙木、蛇根木

46、的根茎中，分子式C33H40O9N2，无色棱状结晶，无色棱状结晶，mp 264265(分解分解)，D23 -118o（氯仿），易溶于氯仿、冰醋酸；可溶于苯、氯仿），易溶于氯仿、冰醋酸；可溶于苯、乙酸乙酯；微溶于丙酮、甲醇和乙醚。利血平对光比较敏乙酸乙酯；微溶于丙酮、甲醇和乙醚。利血平对光比较敏感，尤其是其溶液见光易氧化变质。感，尤其是其溶液见光易氧化变质。利血平对降低高血压利血平对降低高血压有较好疗效，且毒性低，并有显著的镇静和安定作用。有较好疗效，且毒性低，并有显著的镇静和安定作用。 化学工业出版社化学工业出版社 9.9.莨菪碱莨菪碱 莨菪碱是从曼陀罗的叶、花、根及种子中分离得到的生莨菪碱是

47、从曼陀罗的叶、花、根及种子中分离得到的生物碱。莨菪碱是左旋生物碱，为细针状结晶，分子式为物碱。莨菪碱是左旋生物碱，为细针状结晶，分子式为C17H23O3N，mp 111，D -21o，易溶于一般有机溶剂。易溶于一般有机溶剂。 将莨菪碱加热或用碱处理，即消将莨菪碱加热或用碱处理，即消旋化转化为阿托品，因而有人认为旋化转化为阿托品，因而有人认为阿托品不是天然产物，而是在提取阿托品不是天然产物，而是在提取过程中的消旋化产物。过程中的消旋化产物。阿托品是副阿托品是副交感神经抑制剂，常用于治疗肠胃交感神经抑制剂，常用于治疗肠胃及肾绞痛等症，同时有放大瞳孔的及肾绞痛等症，同时有放大瞳孔的作用作用，医用阿托

48、品为硫酸盐，医用阿托品为硫酸盐，B2H2SO4H2O，熔点熔点195196，易溶于水。易溶于水。 化学工业出版社化学工业出版社 10.10.奎宁奎宁 奎奎宁宁是是继继吗吗啡啡后后研研究究得得最最早早的的生生物物碱碱之之一一，早早在在1792年年Fourcroy即即曾曾分分得得粗粗品品。奎奎宁宁是是金金鸡鸡纳纳树树皮皮的的主主要要成成分分，含含 量量 高高 达达 3%， 是是 治治 疗疗 疟疟 疾疾 的的 主主 要要 成成 分分 。 分分 子子 式式 为为C20H24O2N2，从从金金鸡鸡纳纳生生树树皮皮中中提提出出的的奎奎宁宁通通常常制制成成硫硫酸酸盐，含盐，含7个结晶水，个结晶水，BH2SO

49、47H2O，D -216.50(H2O)。 十九世纪末确定了奎宁的十九世纪末确定了奎宁的平面结构，二十世纪四、五平面结构，二十世纪四、五十年代确定了其立体结构，十年代确定了其立体结构，分子中含有四个手性中心。分子中含有四个手性中心。Woodward 在在1945年解决了年解决了天然奎宁的全合成。天然奎宁的全合成。化学工业出版社化学工业出版社 11.11.喜树碱喜树碱 喜树碱是淡黄色结晶，分子式为喜树碱是淡黄色结晶，分子式为C20H16N2O4，mp 264266，D 40(CHCl3:MeOH，4:1)。从我国特有植从我国特有植物喜树中发现，物喜树中发现，具抗癌活性具抗癌活性。临床主要用于治疗

50、胃癌、膀。临床主要用于治疗胃癌、膀胱癌、白血病等，但因有血尿、尿急尿频等副作用而受到胱癌、白血病等，但因有血尿、尿急尿频等副作用而受到限制。喜树碱在喜树枝、皮、根、根皮及果中的得率分别限制。喜树碱在喜树枝、皮、根、根皮及果中的得率分别约为万分之约为万分之0.4、1、1、2及及3。 1966年年Wall等首先报道从等首先报道从喜树杆中分得。喜树杆中分得。化学工业出版社化学工业出版社 我国从我国从1969年开始从喜树中分得喜树碱，以后又进一年开始从喜树中分得喜树碱，以后又进一步分得步分得10-羟基喜树碱，羟基喜树碱，C20H16N2O5H2O，mp 266267，D-147o (吡啶吡啶)，并首先

51、投入生产，用，并首先投入生产，用于临床。于临床。10-羟基喜树碱则可用于治疗肝癌与头颈部肿羟基喜树碱则可用于治疗肝癌与头颈部肿瘤，副作用远比喜树碱为小。近年来又发现喜树碱用黄瘤，副作用远比喜树碱为小。近年来又发现喜树碱用黄曲霉素曲霉素T-37可选择性地氧化成可选择性地氧化成10-羟基喜树碱。羟基喜树碱。化学工业出版社化学工业出版社 喜喜树树碱碱类类生生物物碱碱是是一一类类特特殊殊的的生生物物碱碱，是是带带有有喹喹啉啉环环的的五五环环化化合合物物，含含-内内酰酰胺胺与与-内内酯酯环环，它它们们都都属属于于中中性性乃乃至至近近酸酸性性的的化化合合物物，无无一一般般生生物物碱碱反反应应(与与碘碘化化

52、铋铋钾钾试试剂剂反反应应呈呈阴阴性性)，也也不不能能与与酸酸成成盐盐，不不溶溶于于一一般般有有机机溶溶剂剂与与水水，能能溶溶于于稀稀碱碱而而开开内内酯酯环环。因因而而与与一一般般生生物物碱碱提提取取方方法法不不同同，可可从从乙乙醇醇提提取取液液浓浓缩缩后后的的浓浓水水溶液中用氯仿直接提出。溶液中用氯仿直接提出。 喜树碱文献报道的全合成工作有十多个，例如喜树碱文献报道的全合成工作有十多个，例如1975年，年，Corey等第一次直接合成了光学活性的天然喜树碱，等第一次直接合成了光学活性的天然喜树碱，1978年我国化学工作者合成了消旋的喜树碱。年我国化学工作者合成了消旋的喜树碱。 化学工业出版社化学

53、工业出版社 12.12.雷公藤碱雷公藤碱 雷雷公公藤藤碱碱是是从从雷雷公公藤藤中中分分离离出出的的一一种种大大环环生生物物碱碱，mp 175176。雷雷公公藤藤碱碱有有一一定定毒毒性性，有有显显著著的的杀杀虫虫作作用用，可可用用于于制制造造生生物物杀杀虫虫农农药药。雷雷公公藤藤碱碱对对体体内内许许多多生生化化物物质质和和生生化化反反应应如如对对肾肾上上腺腺皮皮质质功功能能、性性激激素素、机机体体蛋蛋白白质质代代谢谢、环环核核苷苷酸酸均均有有不不同同程程度度的的影影响响。加加强强对对雷雷公公藤藤生生物物碱碱的的药药理理作作用用和和临临床床应应用用的的研研究究，提提取取、纯纯化化、合合成成出出高高效效低低毒毒的的雷雷公公藤藤生生物物碱碱有有效效成成分分或或衍衍生生物物，提提高高其其安安全全性性和和应应用用价价值值，在在抗抗菌菌、抗抗炎炎、及及抗抗炎炎免免疫疫、活活血化瘀方面将发挥更重要的作用血化瘀方面将发挥更重要的作用。化学工业出版社化学工业出版社