天然药物化学第六章

天然药物化学第六章第1页，课件共47页，创作于2023年2月教学目标:1、掌握生物碱的结构类型。2、掌握生物碱的理化性质和检识方法。3、理解提取总生物碱的原理。4、掌握生物碱的提取、分离方法。5、熟悉主要生物碱的生理活性。6、熟悉生物碱的结构研究方法。第2页，课件共47页，创作于2023年2月

生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。

生物碱的含义

生物碱一般指植物中含N的有机化合物，大多数具有氮杂环结构，呈碱性并有较强的生物活性。但也有例外，麻黄碱的氮原子不在杂环内，秋水仙碱几乎没有碱性。有些来源于生物界的含氮衍生物：氨基酸、蛋白质、维生素等不属于生物碱。第3页，课件共47页，创作于2023年2月第一节生物碱的化学分类根据生物碱的化学结构可分为以下主要类型：一、有机胺类生物碱结构特点:氮原子不在环状结构内。（平喘作用）（收缩子宫、镇静、利尿）益母草碱麻黄碱第4页，课件共47页，创作于2023年2月6.1生物碱的化学分类二、吡咯类：由哌啶或吡啶衍生而成(一)哌啶或吡啶类这类生物碱结构较简单：哌啶吡啶毒芹碱烟碱第5页，课件共47页，创作于2023年2月(二)吲哚里西啶类这是由哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生物.6.1生物碱的化学分类吲哚里西啶一叶萩碱植物一叶萩，兴奋中枢神经，用于治疗面神经麻痹及小儿麻痹后遗症第6页，课件共47页，创作于2023年2月(三)喹喏里西啶类这类生物碱是由二个哌啶共用一个氮原子的稠环衍生物。6.1生物碱的化学分类喹喏里西啶苦参碱抗癌活性第7页，课件共47页，创作于2023年2月三、莨菪烷类生物碱是由莨菪烷衍生的氨基醇和有机酸结合的一元酯。6.1生物碱的化学分类阿托品（解痉、镇痛、解毒）莨菪烷第8页，课件共47页，创作于2023年2月四、喹啉类生物碱以异喹啉或四氢异喹啉为基本母核。（一）简单异喹啉6.1生物碱的化学分类异喹啉萨苏林：有降压作用第9页，课件共47页，创作于2023年2月（二）苄基异喹啉型6.1生物碱的化学分类苄基异喹啉罂粟碱解痉作用第10页，课件共47页，创作于2023年2月（三）双苄基异喹啉型由两个分子的苄基异喹啉衍生物通过醚键结合而成。6.1生物碱的化学分类蝙蝠葛碱第11页，课件共47页，创作于2023年2月（四）原小檗碱型可视为两个异喹啉稠合而成：6.1生物碱的化学分类原小檗碱型小檗碱（抗菌消炎作用）第12页，课件共47页，创作于2023年2月（五）吗啡烷型有一部分饱和的菲核。6.1生物碱的化学分类吗啡碱吗啡烷第13页，课件共47页，创作于2023年2月五、吲哚类生物碱

吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成，根据其结构特点大致可分为下列几类：(一)单吲哚类只含有一个氮原子，即只有吲哚母核6.1生物碱的化学分类吲哚大青素B第14页，课件共47页，创作于2023年2月(二)色胺吲哚类

(三)半萜吲哚类

这类生物碱主要存在于麦角6.1生物碱的化学分类色胺晗尔明碱麦角新碱：兴奋子宫作用第15页，课件共47页，创作于2023年2月(四)单萜吲哚类

由色胺和一个单萜（10C或9C）形成的吲哚类生物碱。(五)二聚吲哚类由二分子单萜吲哚类生物碱聚合而成。

C—C聚合：长春碱(vinblastine)、长春新碱(vincristine)。6.1生物碱的化学分类长春花碱第16页，课件共47页，创作于2023年2月六、其他类生物碱（一）吡咯类衍生物由吡咯和四氢吡咯衍生的生物碱6.1生物碱的化学分类吡咯红古豆碱第17页，课件共47页，创作于2023年2月（二）喹啉类衍生物6.1生物碱的化学分类喹啉奎宁第18页，课件共47页，创作于2023年2月（三）嘌呤及黄嘌呤类衍生物这类生物碱含有嘌呤母核或黄嘌呤母核嘌呤香菇嘌呤6.1生物碱的化学分类第19页，课件共47页，创作于2023年2月（四）萜类衍生物萜类生物碱形成过程中没有氨基酸参与生物合成这类生物碱一般具有较强的生物活性。6.1生物碱的化学分类猕猴桃碱第20页，课件共47页，创作于2023年2月（五）甾体类生物碱具有甾体母核，还有氮原子。这类生物碱的氮原子可构成杂环，也可存在环外，但都不存在于甾体母核内。6.1生物碱的化学分类贝母碱：第21页，课件共47页，创作于2023年2月（六）大环类生物碱吡类生物碱中氮原子在大环上。美登木碱6.1生物碱的化学分类第22页，课件共47页，创作于2023年2月第二节生物碱的理化性质一、性状

大多数为结晶形固体，有些是非结晶形粉末。少数在常温下是液体。液体生物碱分子中大多数不含氧或氧原子结合成的酯，如烟碱。个别有挥发性，可以蒸馏，如麻黄碱极少数有升华性，如咖啡因多数具有苦味，少部分有甜味，如甜菜碱甜。多无色或白色晶体，只有少数其较长的共轭体系而呈现不同颜色。如小檗碱和蛇根碱显黄色，小檗红碱显红色。

第23页，课件共47页，创作于2023年2月二、旋光性大多生物碱是手性分子，具有旋光性，天然产物多为左旋。

生物碱的生物活性与其旋光性有关，通常左旋体的生理活性比右旋体强，如左莨菪碱是右莨菪碱（散瞳）的100倍。例外：右旋古柯碱局麻作用强。6.2生物碱的理化性质第24页，课件共47页，创作于2023年2月三、碱性（一）碱性的产生因生物分子中氮原子上的孤对电子对，能接受质子而显碱性。6.2生物碱的理化性质第25页，课件共47页，创作于2023年2月（二）碱性强弱与分子结构的关系1）N原子的杂化方式：

碱性SP3>SP2>SP

P电子成分比例越大，越易供电子，则碱性越强<异喹啉四氢异喹啉6.2生物碱的理化性质第26页，课件共47页，创作于2023年2月2）诱导效应：如果生物碱分子结构中氮原子附近存在供电基团（烷基）能使氮原子电子云密度增加，而使其碱性增强。但是叔胺碱性弱于仲胺，其原因是叔胺结构中的三个甲基阻碍了氮原子接受质子的能力，因而碱性降低。

NH3H3C-NH2H2C-NH-CH36.2生物碱的理化性质第27页，课件共47页，创作于2023年2月若存在吸电子基（苯、羰、酯、醚、羟、双键）使氮电子云密度降低，使碱性降低<6.2生物碱的理化性质第28页，课件共47页，创作于2023年2月3）共轭效应

1、当生物碱分子结构中氮原子的孤电子对处于p-π

共轭状态时，电子云平均化使其碱性降低。

<6.2生物碱的理化性质第29页，课件共47页，创作于2023年2月2、若氮原子处于酰胺结构中，其孤电子对与羰基：π电子形成p-π

共轭，碱性很弱。胡椒碱6.2生物碱的理化性质第30页，课件共47页，创作于2023年2月3、当氮电子对与供电子基发生共轭时，可使碱性增强。例如：含胍基的生物碱多数呈强碱性，因为胍基接受质子后形成铵离子，具有较高的共轭稳定性，而呈强碱性。胍6.2生物碱的理化性质第31页，课件共47页，创作于2023年2月

4）空间效应（或立体效应）

基团阻碍氮给出电子则碱性减小；阻碍p-π

共轭则碱性增大莨菪碱（pka=9.65)东莨菪碱(pka=7.5)6.2生物碱的理化性质第32页，课件共47页，创作于2023年2月5）分子内氢键

若结构中氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团，并处在有利于同生物碱共轭酸分子的质子形成分子内氢键缔合，此时共轭酸较稳定，碱性增强。

6）分子中有酸性基团（羧基、酚羟基时），则呈酸碱两性。6.2生物碱的理化性质第33页，课件共47页，创作于2023年2月四、溶解性五、沉淀反应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等．这些试剂称为生物碱沉淀试剂。只能定性，专属性不强6.2生物碱的理化性质第34页，课件共47页，创作于2023年2月碘-碘化钾试剂（KI-I2

）生成棕色或褐色沉淀

（B·I2·HI)碘化铋钾试剂（BiI3·KI)

生成红棕色沉淀（B·BiI3·HI)雷氏铵盐(硫氰酸铭铵)NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]

生成难溶性复盐，有一定晶形、熔点、分解点，（BH+[Cr(NH3)2(SCN)4]6.2生物碱的理化性质第35页，课件共47页，创作于2023年2月六、显色反应①1％钼酸钠或5％钼酸铵的浓硫酸溶液乌头碱呈黄棕色吗啡呈紫色转棕色②1％钒酸铵的浓硫酸溶液阿托品呈红色奎宁呈橙色③浓硫酸中含有少量甲醛

吗啡呈橙色至紫色可待因呈洋红至黄棕色6.2生物碱的理化性质第36页，课件共47页，创作于2023年2月第三节生物碱的提取一、脂溶性生物碱的提取酸水提取法：

0.5～1％的硫酸、HCl或CH3COOH

酸水提取液因体积较大、浓缩困难、水溶性杂质多。采用下列方法进一步处理：第37页，课件共47页，创作于2023年2月

（1）离子交换树脂提取法R-SO3-H++(BH)+Cl-R-SO3-(BH)++HClR-SO3-(BH)++NH4OHR-SO3-NH4++B+H2O

（2）有机溶剂萃取法：酸提取后碱化，再用有机溶剂萃取

6.3生物碱的提取第38页，课件共47页，创作于2023年2月

（3）沉淀法：酸水提取液加碱液碱化，使生物碱在水中游离而沉淀析出。2醇类溶剂提取法3亲脂性有机溶剂提取法6.3生物碱的提取第39页，课件共47页，创作于2023年2月二、水溶性生物碱的提取

1沉淀法：

利用季铵型生物碱与雷氏铵盐沉淀试剂生成雷氏复盐，难溶于水而沉淀析出，将季铵型生物碱从碱水层提取出来。B代表季铵生物碱：6.3生物碱的提取B+NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]B[Cr(NH3)2(SCN)4]2B[Cr(NH3)2(SCN)4]+Ag2SO4B2SO4+

2AgB[Cr(NH3)2(SCN)4]B2SO4+BaCl2BaSO4+2BCl第40页，课件共47页，创作于2023年2月第四节生物碱的分离一、总生物碱的分离总生物碱酸水（2％H2SO4、2%酒石酸等）溶解过滤酸水液有机溶剂萃取（CHCl3、苯等）有机溶剂层（弱碱性生物碱）1％～2％NaOH液萃取酸水层（中、强碱性生物碱）氨水调Ph9~10有机溶剂萃取第41页，课件共47页，创作于2023年2月碱水层有机溶剂层有机溶剂层酸性弱碱性生物碱非酚性弱碱性生物碱NH4Cl/有机溶剂有机溶剂层有机溶剂层碱水层1％～2％NaOH萃取①或②碱水层CHCl层酚性叔胺生物碱NH4Cl/CHCl3非酚类叔胺生物碱正丁醇层Ph>12正丁醇萃取水溶性生物碱酸化，加生物碱沉淀试剂，滤过沉淀分解水溶性生物碱①第42页，课件共47页，创作于2023年2月二、单体生物碱的分离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利用生物碱特殊功能基不同进行分离薄层利用色谱法进行分离

HPLC6.4生物碱的分离第43页，课件共47页，创作于2023年2月举例防己

干燥根具有利水消肿、祛风止痛的功效。用于治疗水肿脚气，小便不利，湿疹疮毒。（一）化学成分粉防己碱R=CH3防己喏林碱R=H粉防己碱碱性>

防己喏林碱第44页，课件共47页，创作于2023年2月（二）理化性质

粉防己碱：