天然药物化学第九章蒸发与结晶设备ppt课件

图1-1 植物体内物质代谢与生物合成过程,目的要求： 生物碱的定义、分类 理化性质（溶解度、检识反应、碱性、 C-N 键的裂解反应） 提取分离方法 波谱鉴定,一、生物碱的定义及类型二、生物合成三、分类四、理化性质五、提取分离六、结构鉴定,1803年：Derosones首先从鸦片中分离出第一个生物碱那可汀 （narcotine）1806年：德国学者F.W.Serturner 从鸦片中分出吗啡碱 (morphine) 1810年：西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶， 是奎宁（quinine) 和辛可宁(cinchonine)的混合物1817年：发现士的宁 (strychnine) 、吐根碱 (emetine),一 生物碱研究历史:,第一节 概述,1819年：发现马钱子碱 (brucine)、胡椒碱 (piperine)、 咖啡碱 (caffeine)1820年：发现奎宁、秋水仙碱 (colchicine)等1870年： 确定第一个生物碱毒芹碱的结构式我国赵学敏 本草纲目拾遗记载： 17世纪初白猿经一书中即记述了从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，用现代的观点分析，该物质为乌头碱(aconitine)。这比欧洲科学家发现的生物碱要早二百年左右。,现从自然界中分离得到约10000种 全国医药产品大全中收载的药物及其 制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性,比较重要的具生物活性的生物碱： 镇痛作用：吗啡（morphine） 止咳作用：可待因 (codeine) 平喘、抗哮喘作用：麻黄碱 (ephedrine) 松弛平滑肌作用：罂粟碱(papaverine) 抗菌消炎作用：小檗碱(berberine),解痉和解有机磷中毒的作用：阿托品（atropine）、 莨菪碱（hyoscyamine） 降压作用：利血平（reserpine） 抗疟作用：奎宁（quinidine） 抗癌作用：长春碱（vinblastine） 长春新碱（vincristine） 喜树碱， 美登木素等,比较重要的具生物活性的生物碱：,关附甲素抗心律不齐,近年来，我国自主开发研制的成为新药的生物碱类化合物,石杉碱甲防治早老性痴呆症,广义 指天然产物中的一类含氮的有机化合物； 多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强的生理活性。,二 生物碱的定义,例外,秋水仙碱几乎没有碱性，氮原子不在环上,胡椒碱为含氮杂环的衍生物，但不易与酸结合成盐,麻黄碱氮原子不在环上，应属于芳烃胺衍生物,*新的定义：,指含有负氧化态氮原子 存在于生物有机体中的 环状化合物,负氧化态氮原子： 胺(-3)、氮氧化物(-1)、酰胺(-3)和季胺 排除 NO2(+3)、NO(+1)生物有机体： 限于植物、动物、其他生物有机体 排除合成的等环状结构: 排除小分子胺类、非环的多胺和酰胺,三 生物碱的分布 主要分布于植物界，在动物中发现的生物碱极少。 1、系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无 藻类、水生植物、异养植物-无生物碱 菌类-少数：麦角菌含有麦角生物碱类 地衣、苔藓-少数：简单吲哚类生物碱 蕨类-简单型生物碱除外,结构复杂者集中于小叶 型真蕨：木贼科、卷柏科、石松科等,2、生物碱集中分布在系统发育较高级的植物类群 裸子植物：少数科属：紫杉科红豆杉属、麻黄科麻黄属等 被子植物： 单子叶植物-少数科：百合科、石蒜科和百部科等 双子叶植物-较多科：毛茛科、木兰科、小檗科、 防己科、罂粟科、茄科、夹竹桃科、马钱科、芸 香科等3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中4、类型越特殊的生物碱，分布的植物类群越窄 如二萜生物碱主要分布于毛茛科乌头属和翠雀属,同种植物中往往含有数种甚至数十种结构类型相 同或不同的生物碱； 同种植物中，生物碱的有无或含量的多少受到生 长条件与气候等因素的影响，因此对于含生物碱 类植物药材的采收应注意产地与季节； 不同植物中生物碱的存在部位不同，如可能存在 于皮、茎、根、花、种子等。,在植物体的分布,麻黄生物碱：麻黄-髓部含量高 防己生物碱：防己-根部较多 黄柏生物碱：黄柏-树皮 三尖杉酯碱：三尖杉-枝、叶、根、种子 三棵针：小檗碱- 9% 金鸡纳树皮：生物碱- 1.5% 长春花：长春新碱-百万分之一 美登木：美登木碱-千万分之二,存在部位,含量,在植物体的分布,1. 游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。,四 存在形式,那可丁 narcotine,2. 成 盐： 有机酸：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸等； 特殊的酸：乌头酸、罂粟酸、奎宁酸、绿原酸、延胡 索酸、黎芦酸、白屈菜酸、千里光酸等； 无机酸：硫酸、盐酸、硝酸等。,小檗碱盐酸盐,另外，尚有生物碱苷存在,3. 酰胺类：如秋水仙碱、胡椒碱；4. N-氧化物：如氧化苦参碱；,氧化苦参碱,colchicine 秋水仙碱,5. 氮杂缩醛类（O，N混合缩醛）：如阿替生；6. 其它：如亚胺（C=N）、烯胺（N-C=CN-CN）等。,阿替生,N-cyano-seco-pseudo-strychine geneserine (N-CN) (-N-O-),xylostostidineN,S杂环,其他类,一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定,第二节 生物碱的分类及生源关系,1. 按植物来源分类； 如：石蒜生物碱，长春花生物碱； 2. 按化学结构分类； 如：异喹啉生物碱、甾体生物碱； 3. 按生源结合化学分类； 如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。,（一）来源于鸟氨酸的生物碱 主要分为： 简单的吡咯烷类、吡咯里西丁类和托品类。,1. 简单吡咯烷类 （pyrrolidines）结构较简单，数目较少，生理活性不太显著。,吡咯烷 水苏碱(stachydrine) 党参碱(codonopsine) 益母草：祛痰镇咳 党参：降压作用,红古豆碱 cuscohygrine,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,（有活性）,似阿托品作用散瞳, 舒张平滑肌等,1. 简单吡咯烷类 （pyrrolidines）,野百合碱 monocrotaline 农吉利:,有（抗癌活性）,吡咯里西啶,2. 吡咯里西丁类 （pyrrolizidines） 这类生物碱的生物活性较强，但毒性也较大，特别能导致肝中毒。主要分布在菊科千里光属植物中 。,3. 莨菪烷（tropane）衍生物 分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids） 古柯生物碱（coca alkaloids）,莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：,莨菪醇,莨菪酸,莨菪碱（阿托品）,+,缩合,颠茄生物碱（belladonna alkaloids）,解痉镇痛解有机磷中毒散瞳,莨菪碱 hyoscyamine,阿托品 atropine,东莨菪碱 scopolamine,山莨菪碱 anisodamine,樟柳碱 anisodine,颠茄生物碱（belladonna alkaloids）,古柯生物碱（coca alkaloids）,爱康宁 ecgonine,古柯碱 cocaine,哌啶类 吲哚里西丁类 喹诺里西丁类 piperidines indolizidines quinolizidines,（二）来源于赖氨酸的生物碱,1. 哌啶类 （piperidines ）,哌啶 槟榔碱（arecoline） 烟碱（nicotine） 槟榔：驱绦虫 烟草：杀虫,胡椒碱 镇静、抗惊厥,石杉碱甲 抗老年性痴呆,2、吲哚里西丁类（indolizidines） 哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生物。数目较少，但有较强的生物活性。,吲哚里西丁 indolizidine,一叶萩碱 (securinine）一叶萩：中枢神经兴奋作用,娃儿藤碱 抗癌,3、喹诺里西丁类（quinolizidines） 两个哌啶共用一个N原子的稠环衍生物。数目不多，主要分布在豆科和千屈菜科、石松科。,苦参碱(matrine) 苦参：抗癌,金雀花碱 (cytisine)野决明：兴奋呼吸,氧化苦参碱(oxymatrine)抗癌、抗心律失常、平喘,（三）来源于邻氨基苯甲酸的生物碱,1. 喹啉类生物碱（quinolines）,喜树碱（camptothecine） 喜树: 抗癌活性 白血病、直肠癌,喹啉,奎宁（quinine） R=OCH3 金鸡宁（chiconine）R=H 金鸡纳属植物：抗疟活性,（三）来源于邻氨基苯甲酸的生物碱,1. 喹啉类生物碱（quinolines）,2. 吖啶酮（acridone）衍生物,（三）来源于邻氨基苯甲酸的生物碱,吖啶酮,（四）来源于苯丙aa和酪aa的生物碱,1. 苯丙胺类（phenylalkylamines）,结构特点,氮原子不结合在环内的一类生物碱。,秋水仙碱 colchicine,治疗急性痛风，并有 抑制癌细胞生长的作用,1. 苯丙胺类（phenylalkylamines）,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,2.异喹啉衍生物（isoquinolines）,异喹啉 isoquinoline,分：四氢异喹啉型 苄基异喹啉型 双苄基异喹啉型 阿朴啡型 吗啡烷型 原小檗碱型 苯乙基四氢异喹啉类 菲啶类,2. 异喹啉类生物碱（isoquinolines）,1）四氢异喹啉类 （tetrahydroisoquinolines) 数量少, 分布散,萨苏林 R=H萨苏里丁 R=CH3鹿尾草 降血压,四氢异喹啉,（四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱,厚朴碱 (magnocurarine)解痉,去甲乌药碱 （demethylcoclaurine） 乌头: 强心,罂粟碱(papaverine)解痉,苄基四氢异喹啉,2）苄基(四氢)异喹啉 benzyl(tetrahydro)isoquinolines,粉防己: 粉防己碱（tetrandrine）镇痛、消炎,3）双苄基四氢异喹啉类 (bisbenzyltetrahydroisoquinolines) 2分子苄基异喹啉通过 l-3 个醚键(C-O-C)或C-C相连接。以异喹啉为头，苄基为尾，则有头头相连、尾尾相连和头尾相连。,单醚 （1）尾尾相连,（2）头头相连,（3）头尾相连,二醚（1）头头、尾尾相连,（2）头尾相连,三醚,4）阿朴菲类（aporphines） 阿朴菲类生物碱数目较多，已近200多个。,阿朴菲 紫堇定（corydine） 木兰碱（magnoflorine） 番荔枝：抗癌 马兜铃：降压,5）吗啡烷类（morphanes） 具有部分饱和的菲核。,吗啡烷 鸦片： 吗啡碱 R=H 镇痛 可待因 R=CH3 镇咳,6）原小檗碱和小檗碱类(protoberberines and berberines) 可视为两个异喹啉环稠合而成，二者D环氢化程度不同。 D环饱和为原小檗碱类，不饱和为小檗碱类，多为季铵碱。,原小檗碱类 小檗碱类,D,原小檗碱型,四氢黄连碱 tetrahydrocoptisine,延胡索乙素 corydalis B,小檗碱型,7） 苯乙基四氢异喹啉类 (phenethyltetrahydroisoquinolines),奥特那明,8）菲啶类（phenanthridines）苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类,吡咯骈菲啶类,苯骈菲啶类,菲啶,8）菲啶 苯骈菲啶类,吡咯骈菲啶类,白屈菜: 镇痛, 抗菌,催吐, 祛痰, 抗癌,（五）来源于色氨酸的生物碱,1. 吲哚（indoles）衍生物,吲哚,色氨酸,吲哚衍生物,麦角新碱(产后子宫收缩) ergonovine ergometrine,2. 半萜吲哚类（麦角碱类）生物碱（semiterpenoid indoles）,利血平（reserpine）萝芙木：降压、镇静,士的宁（strychnine）番木鳖：中枢兴奋作用,3. 单萜吲哚类生物碱（monoterpenoid indoles）,长春碱（vinblastine） R=CH3长春新碱（vincristine）R=CHO 长春花：抗癌,4. 双吲哚类生物碱（bisindole alkanoids),（六）萜类生物碱（terpenoid alkaloids） 萜类生物碱形成过程中没有氨基酸参与生物合成, 具有较强的生物活性。 包括： 单萜类生物碱 倍半萜类生物碱 二萜类生物碱 三萜类 生物碱,肉苁蓉碱 龙胆碱 （boschniakine） （gentianine） 肉苁蓉: 强壮 龙胆： 抗炎、镇痛,单萜类生物碱（monoterpenoid alkanoids） 环烯醚萜和裂环环烯醚萜衍生,（六）萜类生物碱,2.倍半萜类生物碱（sesqueterpenoid alkaloids),石斛碱dendrobine镇痛、退热,（六）萜类生物碱,乌头碱（aconitine）C19乌头: 强心、止痛、局麻,二萜类生物碱（diterpenoid alkaloids） （ 去甲二萜生物碱C19 、二萜生物碱C20 ）,（六）萜类生物碱,乌头原碱（aconine),二萜类生物碱（diterpenoid alkaloids）,植物源广谱抗肿瘤药，乳腺癌、卵巢癌、肺癌、宫颈癌、直肠癌、肝脏肿瘤、头部肿瘤、白血病等中晚期癌症等。,二萜类生物碱（紫杉醇-Paclitaxel）,4. 三萜类 （triterpenoid alkaloids）C-30 交让木科交让木属 交让木碱（daphniphylline）,（六）萜类生物碱,（七）甾体类生物碱（steroid alkaloids） 孕甾烷C21生物碱 环孕甾烷C24生物碱 胆甾烷C27生物碱 具有甾体母核，含有氮原子，氮原子可 构成杂环，也可存在环外，但都不存在 于甾体母核内。,结构特点,锥丝碱（conessine） 辣茄碱（solanocapsine） 止泻木：杀原虫作用 辣茄：减慢心率、抗菌,（七）甾体类生物碱,（八）大环类生物碱（macrocyclic alkaloides）,美登木碱（maytansine）美登木：高效低毒、安全幅度大的抗癌成分,（九）其他类生物碱1. 嘌呤及黄嘌呤类生物碱（purine and xanthine ）,嘌呤,香菇嘌呤（降脂）,黄嘌呤,咖啡因：R1=R2=R3=CH3 中枢兴奋茶碱：R1=R2= CH3，R3= H 平滑肌松弛 用于支气管哮喘；利尿，扩冠可可碱： R1=H，R2=R3=CH3 利尿，扩冠,（九）其他类生物碱1. 嘌呤及黄嘌呤类生物碱（purine and xanthine ）,2. 喹唑啉类生物碱（quizoline alkaloids）,喹唑啉 常山碱 抗疟,（九）其他类生物碱,3. 咪唑类生物碱（mizon alkaloids）,咪唑 毛果芸香碱（匹鲁卡品） 治疗青光眼,（九）其他类生物碱,一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定,（一）性状 （二）旋光 （三）溶解度 （四）检识 （五）化学性质与反应 碱性 成盐 C-N键的裂解,第三节 生物碱的理化性质,1. 形态多为结晶固体，少为粉末；有熔点。 少数常温下液体（多不含氧，若含多成酯键）,（一）性状,2. 颜色 多为无色或白色，少数有色。,（一）性状,颜色与共轭系统有关，共轭系统长则颜色深，共轭系统短则颜色浅。,2. 颜色,（一）性状,小檗红碱（红色）,血根碱（红色）,3.味觉 多具苦味，奎宁碱105 克分子浓 度，即具有显著的苦味。 有些刺激唇舌有焦灼感。 少数具有其他味觉，如甜菜碱具甜味。4.挥发性 多无挥发性，少数具挥发性。,（一）性状,凡是具有手性碳原子的生物碱，有旋光性质。多为左旋光性, 有些存在变旋现象。 A. 与pH有关 如：菸碱 中性溶液（游离状态）左旋光性 酸性溶液（成盐状态）右旋光性B. 与溶剂有关 麻黄碱 氯仿（l）、水（d）C. 存在状态有关 氯仿中吐根碱（l）、其盐酸盐（d）,（二）旋光性,D. 旋光性与生理活性密切相关 一般左旋体呈显著的生理活性，右旋体则无或弱 l-莨菪碱散瞳作用是d-的100倍 去甲乌药碱仅l-体有强心作用少数右旋活性大于左旋 d-古柯碱局部麻醉作用大于l-古柯碱,（二）旋光性,影响因素： N原子存在形式（游离生物碱，生物碱盐） 极性基团（有无、数目和位置） 分子大小 溶剂等诸多因素,（三）溶解度,1.游离生物碱 脂溶性生物碱： 大多数仲胺、叔胺 溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、苯和卤代烷 （CH2Cl2、CHCl3、CCl4），不溶于水和碱水， 溶于酸水。 例外：伪石蒜碱不溶于有机溶剂，溶于水； 喜树碱仅溶于酸性氯仿； 亲脂性的吗啡碱难溶于一般有机溶剂中； 小分子的麻黄碱同时溶于有机溶剂和水。,（三）溶解度,水溶性生物碱：含N-氧化物的生物碱：氧化苦参碱分子中含COO-的：本身形成内盐溶于水，如槟榔次碱小分子叔胺和液体生物碱：烟碱溶于水苷类生物碱：水溶性较大,槟榔次碱,烟碱,（三）溶解度,氧化苦参碱,2. 季铵碱或生物碱盐类 易溶于水，难溶于有机溶剂，但可以溶于甲醇和乙醇。 生物碱盐的溶解度与酸的种类有关： 无机酸盐 有机酸盐 含氧酸盐 卤代酸盐（盐酸盐 氢溴酸盐 氢碘酸盐） 小分子有机酸盐或多羟基酸盐 大分子有机酸盐,（三）溶解度,小檗碱盐酸盐在水中溶解度很小,奎宁硫酸盐溶于氯仿,罂粟碱盐酸盐溶于氯仿,例外,3. 其他 分子中有酚性基团：溶于稀碱水 含内酯环的生物碱：遇碱水（常需加热）内酯环开裂 成盐而溶解，加酸还原。,例外：少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。,（三）溶解度,（四）检识,沉淀反应 显色反应,沉淀反应 用途： 鉴别试管、TLC或纸色谱显色剂； 提取分离检查是否提取完全。,（四）检识,1. 沉淀试剂 * 大多数生物碱能和某些酸类、重金属盐类以及一些较大分子量的复盐反应，生成单盐、复盐或络盐沉淀。这些能与生物碱产生沉淀的试剂称为生物碱的沉淀试剂。,（四）检识,金属盐类 碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色沉淀 碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI 红棕色沉淀 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 类白色沉淀,（四）检识,1. 沉淀试剂,1. 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,（四）检识,2. 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； （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50%； （当醇含量50%时可使沉淀溶解） （3）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）,（四）检识,3. 结果的判断 （1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂； （沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同） （2）直接对中药酸提液进行沉淀反应 阳性结果不能判定Alk的存在 阴性结果可判断无Alk存在 氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂沉淀,（四）检识,注意：1、 假阳性反应：蛋白质、多肽、氨基酸、多糖、鞣质、某些苷 类及有共轭双键的羰基化合物，需排除干扰、进行预处理,2、 极少数生物碱无沉淀反应 麻黄碱、咖啡碱与碘化铋钾阴性,碱水层,中药提取物,碱化，氯仿萃取,氯仿层,酸水萃取,氯仿层 酸水层,鞣质、蛋白、酸性皂苷等,亲脂性物质,进行生物碱定性试验,生物碱常用的显色反应,（四）检识,无机酸可与一些生物碱显色，如浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸等。 浓硫酸可使秋水仙碱显黄色，可待因显淡蓝色，小檗碱显绿色，阿托品、古柯碱、吗啡及士的宁等不显色。 生物碱与酸性染料如溴麝香草酚蓝、溴甲酚绿等，在一定pH的缓冲液中也可形成复合物而显色，此种复合物定量地被氯仿等有机溶剂提出而用于比色测定，是应用广泛的一种微量测定生物碱的方法。,（四）检识,（五）化学性质与反应,碱性* 1. 碱性的来源,Bronsted 酸碱质子理论：接受质子（H+）-碱给出质子（H+）-酸,Lewis 酸碱电子理论：给出电子对-碱接受电子对-酸,2. 碱性强弱的表示方法,碱性,pKa越大，碱性越强,碱的强度接受质子或提供电子对的能力一般用酸式离解指数pKa表示,2. 碱性强弱的表示方法,碱性,pKb越小，碱性越强,碱式离解指数pKb,碱性基团的pka值顺序：胍基 季铵碱 脂肪胺 芳杂环（吡啶） 酰胺 吲哚,碱性,碱性强度与pKa值的关系：,季铵碱羟基以负离子形式存在，强碱性,小檗碱pKa=11.53,OH-,H+,3. 影响碱性强弱的因素 （1）N原子杂化方式（2）电子效应（诱导效应、诱导-场效应、共轭效应）（3）空间效应（立体因素）（4）分子内氢键（5）分子内互变异构,碱性,3. 影响碱性强弱的因素* （1）N原子杂化方式 碱性随杂化度的升高而增强,氰基中的氮原子为SP杂化呈中性； 吡啶（pKa=5.17）和异喹啉（pKa=5.4）的氮原子均 为SP2杂化，其碱性较弱； 吡咯啶的氮原子为SP3杂化（pKa=11.27），其碱 性较强。,碱性,3. 影响碱性强弱的因素 （1）N原子杂化方式,碱性,碱性,（2）电子效应 诱导效应（供电、吸电） 共轭效应 诱导场效应,（2）电子效应诱导效应,连接供电基团（烷基）则使碱性增强。,碱性,氨 伯胺 仲胺 叔胺,（2）电子效应诱导效应,pKa 9.0,pKa 9.6,pKa 9.3,碱性,去甲基麻黄碱,麻黄碱,甲基麻黄碱,（2）电子效应诱导效应,氮原子附近若有吸电基团（芳环、酰基、醚键、双键、羟基等），碱性减弱。,碱性,氮原子孤电子对处于p共轭体系（3种：酰胺、苯胺、烯胺）时，通常碱性减弱。,（2）电子效应共轭效应,碱性,a) 酰胺型,共轭效应b) 苯胺型,pKa 4.58 10.14,毒扁豆碱,碱性,1,2,3,1.76 7.88,C) 烯胺型 enamines,仲烯胺 (R或R=H)：B不稳定 向C进行 碱性弱叔烯胺 (R,R=烷基) ：B稳定 向B进行 碱性强,pKa 11.94,N甲基2甲基二氢吡咯,A. 叔烯胺若N处于稠环桥头, 不能发生上述质子化（Bredts 规则限制）, 且因双键的吸电性, 弱碱性,新士的宁 pKa = 3.8,注意,B. 并非所有的p共轭效应都降低碱性强度， 如：“胍” 。接受质子后形成季铵离子，存在共振平衡体系，稳定性增加，为碱性最强的碱，pKa13.6。,注意,C. N孤对电子和共轭体系中的电子要产生p共轭，两者必须共平面，否则，这种共轭效应会减弱或消失，从而使碱性增强。,注意,pKa 4.39 5.15 2.93,A,B,C,（2）电子效应诱导-场效应,碱性,分子中同时含有2个氮原子时，第一个氮原子质子化后，产生一个强的吸电基团（-+NHR2），对第二个氮原子产生两种碱性降低的效应： 诱 导 效 应：通过碳链传递(碳链长,作用减弱) 静电场效应：通过空间直接作用(空间近,作用强),诱导场效应：碱性降低。,碱性,（2）电子效应,诱导场效应,金雀花碱 pka 8.1,吐根碱 pka 0.89,碱性,（3）立体因素,莨菪碱 碱性较强 pKa 9.65,东莨菪碱 碱性弱 pKa 7.50,碱性,（4）分子内氢键,若成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。,和钩藤碱,异和钩藤碱,碱性,（4）分子内氢键,10-羟基二氢去氧可待因,顺式,反式,碱性,（4）分子内氢键,pKa 9.58,pKa 9.74,碱性,（4）分子内氢键,碱性,（5）分子内互变异构,蛇根碱,碱性,（5）分子内互变异构,碱性,N原子处在稠环的“桥头”张力较大,（5）分子内互变异构,碱性,例外,互变异构的条件： 环叔胺分子，氮原子的、位有双键； 环叔胺分子，氮原子的位有-OH； 处于稠环桥头的N，不能异构化。,（5）分子内互变异构,碱性,具体到某个化合物的碱性强弱的判断，需要将几个影响碱性强度的因素综合起来考察。一般来说， 空间效应与诱导效应共存时，前者居主导地位； 诱导效应与共轭效应共存时，后者居主导地位。,碱性强弱小结,碱性,碱性强弱小结,供电碱性 吸电碱性 共轭碱性立体因素碱性增强、降低（视结构而定）；结构中有-COOH、Ar-OH基团，则为两性生物碱。,碱性,比较碱性强弱：,比较碱性强弱：,A C B,（一）溶剂法（二）离子交换树脂法（三）沉淀法,第四节 生物碱的提取与分离,提取,提取速率与下列因素有关： 溶剂用量 原料粉碎度 操作条件 温度 搅拌 操作工艺,（一）溶剂法,1、酸水提取法 2、醇提法 (醇-酸水-有机溶剂法) 3、碱化-有机溶剂提取法,（一）溶剂法,1、酸水提取法原理：生物碱盐类易溶于水溶剂：0.5l 矿酸水溶液（HCl、H2SO4）方法：冷提法（浸泡和渗滤）优点：简便、易行、安全、便宜缺点：体积大，难浓缩，水溶杂质多，难成盐的 生物碱可能提取不完全纯化: 离子交换树脂法、 碱化后有机溶剂萃取、 沉淀法,若不沉淀可用有机溶剂萃取，然后蒸去溶剂,2、醇提法 (醇-酸水-有机溶剂法)原理：游离生物碱、生物碱盐均易溶于醇溶剂：甲醇、乙醇方法：冷提取（浸渍、渗漉） 热提取（回流、连续回流）优点：溶剂易回收，水溶杂质少缺点：亲脂性杂质多纯化方法：酸碱处理后有机溶剂萃取,醇提浓缩液,MeOH /EtOH,酸水溶液 沉淀 树脂、叶绿素 油脂、甾萜,Na2CO3 或 NH4OH 碱化 / CHCl3萃取,有机溶剂层 酸水层亲脂性杂质,有机溶剂萃取,有机溶剂层 碱水层 粗生物碱 水溶性杂质 水溶性生物碱,生药粗粉,加稀酸使生物碱成盐，放置,CHCl3、CH2Cl2Ether、EtOAc,3、碱化-有机溶剂提取法前处理：药材粗粉用（NH4OH、Na2CO3、石灰 乳等）湿润方法：冷浸、回流、连续回流溶剂：氯仿、二氯甲烷、乙醚、苯等优点：溶剂回收容易，水溶性杂质少缺点：亲脂性杂质多纯化方法：酸碱处理方法,3、碱化-有机溶剂提取法,生 药,残 渣,CHCl3,CHCl3,H+/H2O,碱化（如NH4OH）（使Alk游离） 渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）,H+/H2O,OH-/H2O,Alk沉淀,亲水性Alk,碱性较弱的Alk,（二）离子交换树脂法,一叶萩叶及嫩茎粗粉,0.3% H2SO4，渗漉,渗漉液,阳离子交换树脂柱,流出液 树脂不能产生交换作用的亲水性杂质,水洗，干燥10% NH4OH 湿润碱化树脂,碱化的树脂,Et2O沙氏提取,Et2O提取液,回收Et2O,黄色一叶萩碱粗品,（三）沉淀法 酸提取碱沉淀法,（三）沉淀法 盐析法：适用于中等强度碱,黄藤1%H2SO4水溶液,H2O,沉淀,碱化至pH=9；加NaCl达饱和,掌叶防已碱,（三）沉淀法* 雷氏铵盐沉淀法,季铵碱的水溶液,水溶液,沉淀(雷氏复盐),雷氏铵盐沉淀,沉 淀,滤 液,滤液 (B2SO4),硫酸钡沉淀,季铵碱的盐酸盐,加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐饱和/H2O,溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液,加入氯化钡（BaCl2）,生物碱的分离,系统分离,特定分离,多用于基础研究,侧重于生产实用,总 碱,单体Alk的分离,类别 指酸碱性强弱,部位 指极性不同,依据Alk的理化性质,分 离,（一）总生物碱的分离（二）生物碱单体的分离,分 离,总生物碱,酸水提取，浓缩 / 氯仿(苯),水溶性生物碱,酸化 沉淀剂,（二）生物碱单体分离*1、利用生物碱碱性差异（pH 梯度萃取法）,2、利用生物碱及其盐的溶解度差异,3、利用特殊官能团分离,4、利用色谱法,（二）生物碱单体分离1、利用生物碱碱性差异（pH 梯度萃取法）,脂溶生物碱总碱 （ CHCl3）,弱酸液/中等/强酸,弱酸液 中等酸液 强酸液,强碱 中强碱 弱碱,总碱稀酸溶液,弱碱调pH/CHCl3,CHCl3 水液,弱碱,中强/强碱调pH/CHCl3,中强碱 强碱,1. Alk碱性不同pH梯度萃取法 首先考虑的问题： 所选溶剂pH值多少为宜？ 萃取几次能完全？ 萃取溶剂的最佳体积？,1 乌藤碱 insularine,2 表千金藤碱 epistephine,3 千斤藤碱 stephanine,千斤藤中生物碱的分离,千金藤总碱,千金藤总碱,溶液 不溶物酚性生物碱 非酚性生物碱,溶于CHCl3,CHCl3液,缓冲液萃取,pH 5.8 pH 4.4 pH 2.8,10%NaOH碱化乙醚萃取,乙醚液,1,同左,2,3,5%NaOH溶解,2、利用生物碱及其盐的溶解度差异,麻黄草,水煎煮,草渣 煎煮液,NaOH碱化pH 10-12,碱液,甲苯萃取,甲苯溶液 碱液,流经草酸溶液吸收塔,甲苯 草酸溶液,减压浓缩,草酸麻黄碱结晶 母液,CaCl2溶液,草酸钙沉淀 溶液（盐酸麻黄碱）,麻黄碱：草酸盐溶解度小伪麻黄碱,饱和CaCl2,盐酸伪麻黄碱,碘,金鸡纳树皮粉末,Ca(OH)2 湿润苯提取,苯提液,稀H2SO4,酸水液,NaOH调pH6.5,硫酸奎宁结晶 母液,氨水碱化,奎宁,碱化，过滤,沉淀 滤液,乙醚,不溶物 乙醚液 金鸡宁,稀HCl,酸水液 乙醚液,酒石酸钾钠,酒石酸 母液金鸡宁丁,碱化,金鸡宁丁,1,2,3,4,KI,氢碘酸 母液奎尼丁,碱化,奎尼丁,3、利用特殊官能团分离,R=H CH3吗啡 可待因,1) 酚-OH可溶于NaOH,2）COOH可溶于NaHCO3,槟榔次碱,3)内酯、内酰胺等 加碱开环形成溶于水的羧酸盐, 加酸环合自水溶液中析出。,喜树碱,苦参碱,3)内酯、内酰胺等 加碱开环形成溶于水的羧酸盐, 加酸环合自水溶液中析出。,4、利用色谱法 （1） 吸附色谱 （2） 分配色谱 （3） 离子交换树脂色谱 （4） HPLC等,相似结构：双键多、含氧官能团多则极性大 在含氧官能团中：,（1）吸附色谱吸附剂：硅胶和氧化铝溶剂：苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯等有时需加碱（氨水，二乙胺， 三乙胺等）,化合物极性判断,五、提取分离,长春花全草粗粉,长春碱 长春新碱,0.3倍水湿润，苯提取,总游离生物碱,Al2O3柱, 苯-CHCl3(1:2),药渣 苯提取物,经二次酸碱处理,长春碱 R=CH3长春新碱 R=CHO,混合生物碱,硅胶分配色谱Na2HPO4/枸橼酸（pH=5）为固定相CHCl3为流动相,高三尖杉碱 三尖杉酯碱 n=3 n=2,2）分配色谱（极性较大的生物碱或苷或极性差别较小）,3）离子交换树脂,洋金花粗粉,流出液 树脂,水洗，干燥，10%NaHCO3 碱化乙醚沙氏提取,0.1% HCl渗漉,渗漉液,磺酸型阳离子交换树脂,乙醚液 树脂,干燥，回收溶剂,莨菪碱,母液 结晶（HBr 东莨菪碱）,油状物,NH3H2O碱化，洗脱,溶于3倍量丙酮，滴加40%HBr，使刚果红试纸显蓝色，冰箱放置,3）离子交换树脂,1 R=,2 R=,3 R=,4 R=,LI-Chrosorb SL-60 (正相)正己烷-二氯甲烷-甲醇-二乙胺(85:40:1:0.6)1ml/min, 290nm,4）HPLC,提取分离实例长春碱与长春新碱,五、提取分离,长春花全草,(干粉80目),苯渗漉液,药 渣,苯 液,H+/H2O,苯渗漉,pH=4,6%酒石酸水溶液萃取,氨水碱化至 pH=67 CHCl3提,水杂,脂杂,五、提取分离,H2O,CHCl3,Alk硫酸盐,回收氯仿，蒸干 溶于无水乙醇 H2SO4调pH=3.84.1 Alk沉淀,溶于H2O，氨水碱化至 pH=89 CHCl3萃取,除脂杂,除水杂,精 制,五、提取分离,碱性较强的成分,H2O,CHCl3,游离Alk,长春碱,醛基长春碱,回收氯仿,溶于苯:氯仿(1:2)液中 通过Al2O3吸附柱 用苯:氯仿(1:2)洗脱,色谱分离,五、提取分离,某中药材中主要含有生物碱类成分，且已知在其总碱中含有如下成分： 季铵碱、酚性叔胺碱、非酚性叔胺碱、水溶性杂质、脂溶性杂质 现有下列分离流程，试将每种成分可能出现的部位填入括号中。,习 题,一、概述二、生物合成三、分类四、理化性质五、提取分离六、结构鉴定,鉴定纯度结构鉴定（一）化学方法（二）波谱方法,六、结构鉴定,步 骤,1.外观色泽均匀、晶型较一致； 2.TLC在三种以上溶剂系统中展开均为一个点；3.熔距小于等于2C；4.HPLC、GC单峰,鉴定纯度,六、结构鉴定,辅助用于功能团的测定酚羟基FeCl3 兰或绿内酯的异羟戊酸铁反应 红亚甲二氧基浓硫酸没食子酸 翠绿色 （Labat反应）*,化学方法:,六、结构鉴定,六、结构鉴定,波谱法 紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振谱 UV反映分子中所含共轭系统情况； IR利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团； NMR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质谱特征进行解析；确定分子量（HR-MS),（一）UV 确定结构骨架类型 当生色团组成分子的基本骨架（共轭体系）时，如吡啶、喹啉、吲哚碱等，其UV光谱可反映生物碱的基本骨架和类型特征。,六、结构鉴定,毒藜碱 261nm（log3.52）,（二）IR 1. 确定官能团 OH（3