天然产物化学---第8章生物碱.ppt

生 物 碱,Alkaloid,第九章,1、掌握生物碱的定义、理化性质中溶解性、碱性、沉淀反应； 2、掌握生物碱的碱性与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用； 3、掌握生物碱提取分离方法。,本 章 内 容,第一节 概述 第二节 理化性质 第三节 提取分离,含负氧化态氮原子； 存在于生物有机体中的环状化合物。,一、生物碱的定义,第一节 概 述,吗啡碱,罂粟碱,麻黄碱,奎宁,三尖杉碱,喜树碱,莨菪碱,长春碱,利血平,秋水仙碱,菸碱,第一节 概 述,二、分布,生物碱主要分布在高等植物中； 相近种属往往含有类似的生物碱； 植物中往往含有数种甚至几十种生物碱;,1.游离碱：少数碱性极弱生物碱。 2.成 盐 有机酸：柠檬酸、酒石酸等； 特殊的酸：乌头酸、绿原酸等； 无机酸：硫酸、盐酸等。 3.酰 胺：秋水仙碱、喜树碱等。,三、存在形式,第一节 概 述,4.N-氧化物 6.其他：亚胺、烯胺等。,三、存在形式,第一节 概 述,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。,第一节 概 述,四、分类,第二节 理化性质,一、性 状 形 态,多为结晶固体，少为粉末；有一定熔点； 少数常温下为液体；,3. 挥发性,2. 味 觉多具苦味。,4. 颜色多为无色或白色。,一、性 状 第二节 理化性质,多为左旋光性； 有的产生变旋现象； 如：烟碱 中性溶液左旋光性 酸性溶液右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。 如：去甲乌头碱 左旋强心作用 右旋无强心作用,第二节 理化性质,二、 旋光性,（1） 多数叔胺和仲胺生物碱具有亲脂性; 季铵碱和某些N-氧化物可水溶；,第二节 理化性质,三、溶解度,1、 游离碱,（2） 含羧基生物碱能溶于NaHCO3溶液中； 具内酯结构的生物碱易溶于热NaOH溶液中； 含酚羟基的生物碱能溶于NaOH溶液中。,多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂； 无机酸盐 有机酸盐； 含氧酸盐 卤代酸盐；,三、溶解度 第二节 理化性质,2、 生物碱盐,用途： 鉴别试管、TLC或PPC显色剂； 提取分离检查是否提取完全。,第二节 理化性质,四、沉淀反应,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 氯化金(3%)（Suric chloride）HAuCl4 黄色晶形沉淀,四、沉淀反应 第二节 理化性质,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) 黄色 复 盐： 雷氏铵盐 硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色,四、沉淀反应 第二节 理化性质,1. 沉淀试剂,（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） 在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%； （当醇含量50%时可使沉淀溶解） （3） 沉淀试剂不易加入过量。,四、沉淀反应 第二节 理化性质,2. 沉淀反应条件,（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，则 阳性结果不能判定Alk的存在 阴性结果可判断无Alk存在,四、沉淀反应 第二节 理化性质,3. 结果判断,中草药醇提液,H2O,CHCl3,H+ / CHCl3萃取,H2O,CHCl3,+,OH- / CHCl3萃取,H+,H2O,CHCl3,+,Labat反应： 5%没食子酸的醇溶液 具有亚甲二氧基结构呈翠绿色 Vitali反应： 发烟硝酸和苛性碱醇溶液 结构中有苄氢存在则呈阳性反应,第二节 理化性质,五、显色反应,1. 碱性的来源,第二节 理化性质,六、碱 性,2. 碱性强弱的表示方法,六、碱性 第二节 理化性质,六、碱性 第二节 理化性质,2. 碱性强弱的表示方法,碱性基团的pKa值大小顺序： 胍基 季铵碱 脂肪胺基 芳杂环（吡啶）酰胺基,（1） 杂化方式,六、碱性 第二节 理化性质,3. 影响碱性强弱的因素,pKa 10 5 6 0 1,pka = 5.4（sp2）,pka = 5.2（sp2）,pka = 11.2（sp3）,pka = 9.5（sp3）,六、碱性 第二节 理化性质,（2） 诱导效应,连接供电基团则使碱性增强。,六、碱性 第二节 理化性质,氨 伯胺 仲胺 叔胺,氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。,（2） 诱导效应,六、碱性 第二节 理化性质,（3） 诱导场效应：,六、碱性 第二节 理化性质,碱性降低,H+,H+,诱导效应,静电场效应,pka = 8.1,金雀花碱,pka = 0.89,吐 根 碱,六、碱性 第二节 理化性质,氮原子孤电子对处于p共轭体系时，碱性减弱。,六、碱性 第二节 理化性质,（4） 共轭效应,pka = 7.88,pka = 1.76,六、碱性 第二节 理化性质,秋水仙碱 pka = 1.84,六、碱性 第二节 理化性质,pka = 13.6,六、碱性 第二节 理化性质,（5） 空间效应,利血平,pka = 6.07,六、碱性 第二节 理化性质,（6） 分子内氢键,六、碱性 第二节 理化性质,和钩藤碱,pka = 6.32,异和钩藤碱,pka = 5.20,若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。,碱性强弱：,六、碱性 第二节 理化性质,影响碱性强弱的因素,六、碱性 第二节 理化性质,影响碱性强弱的因素,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，后者影响较大。,比较碱性强弱：,1. 酸水提取法 （离子交换树脂法、沉淀法） 2. 醇类溶剂提取法 3. 与水不相混溶的有机溶剂提取法,第三节 提取分离,一、提 取,1. 酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法） 酸性水 （0.5% 1%）H2SO4、HCl、HOAc等,一、提取 第三节 提取分离,（1） 离子交换树脂法,一、提取 第三节 提取分离,1. 酸水提取法,OH- 如：NH4OH,有机溶剂洗脱,B,生物碱盐,阳离子交换树脂,阳离子交换树脂的铵盐,游离生物碱,（2） 雷氏铵盐沉淀法,一、提取 第三节 提取分离,丙酮 Ag2SO4,BaCl2,适用于季铵生物碱,B +,2. 醇类溶剂提取法,3. 与水不相混溶的有机溶剂提取法,一、提取 第三节 提取分离,二、分 离,总生物碱,酸水溶解，过滤,酸水滤液,有机溶剂萃取,有机层,酸水层,12% NaOH萃取,碱水层,有机层,NH4Cl 有机溶剂,有机层,酚性弱碱性生物碱,非酚性弱碱性生物碱,氨水 pH 910 有机溶剂,有机层,碱水层,有机层,NH4Cl 有机溶剂,有机层,非酚性叔胺碱,12% NaOH萃取,酚性叔胺碱,碱水层,水溶性生物碱,碱性强弱pH梯度萃取 溶解性重结晶法 色谱法,第三节 提取分离,二、 分 离,pH逐渐升高,弱生物碱先游离而溶于CHCl3层,强生物碱先溶于酸水中,pH逐渐降低, 缓冲纸色谱,二、分离 第三节 提取分离,确定pH值的方法,A+B,二、分离 第三节 提取分离, 缓冲纸色谱,确定pH值的方法,C+,二、分离 第三节 提取分离,确定pH值的方法,二、分离 第三节 提取分离,确定pH值的方法, 利用pKa值来确定pH值,若生物碱完全游离，则： pH pKa +2 若生物碱完全成盐，则： pH pKa -2,THE END！,练 习 题,一、选择判断题,用pH梯度萃取法从氯仿中分离生物碱时，可顺次用（ ）缓冲液萃取。 A. pH= 83 B. pH= 68 C. pH= 814 D. pH= 38,生物碱的盐若从酸水中游离出来，pH应为（ ） A. pH Pka C. pH = PKa,某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为( )。 A.伯胺 B.仲胺 C.酰胺 D.叔胺,一、选择判断题,季铵型生物碱分离常用( )。 A. 水蒸汽蒸馏法 B. 雷氏铵盐法 C. 升华法 D. 聚酰胺色谱法,生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在( )条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。 A. 酸性水溶液 B. 碱性水溶液 C. 中性水溶液 D. 亲脂性有机溶剂,一、选择判断题,将混合生物碱溶于有机溶剂中，以酸液pH由大小顺次萃取，可依次萃取出( )。 A.碱性由强弱的生物碱 B.碱性由弱强的生物碱 C.极性由弱强的生物碱 D.极性由强弱的生物碱,pH梯度萃取法分离生物碱时，生物碱在酸水层，应顺次调pH（ ）用氯仿萃取。 A.pH=38 B.pH=813 C.pH=17 D.pH=71,一、选择判断题,生物碱的碱性强弱可与下列( )情况有关。 A.生物碱中N原子具有各种杂化状态 B.生物碱中N原子处于不同的化学环境 C.以上两者均有关 D.以上两者均无关,对生物碱进行分离常用的吸附剂为( )。 A.活性炭 B.硅胶 C.葡聚糖凝胶 D.碱性氧化铝,二、是非判断题,1、自然界所发现的生物碱都是氨基酸的代谢产物。 2、季铵型生物碱可溶于水，它是各类生物碱中碱性最强的一类生物碱。 3、阴离子交换树脂适用于分离生物碱类物质。 4、生物碱一般是以游离碱的状态存在于植物体内。 5、生物碱都能被生物碱沉淀试剂所沉淀。,二、是非判断题,6、某一中药的粗浸液，用生物碱沉淀试剂检查结果为阳性，可说明该中药中肯定含有生物碱。 7、某生物碱PKa=7.6，若用足够的雷氏铵盐使该生物碱完全沉淀，该溶液的pH值应调节到大于PKa两个单位（即pH=9.6)。,三、化学方法鉴别下列各组化合物,1、,三、化学方法鉴别下列各组化合物,2、,三、化学方法鉴别下列各组化合物,3、,三、化学方法鉴别下列各组化合物,4、,四、比较下列各组化合物的碱性,1、,四、比较下列各组化合物的碱性,2、,四、比较下列各组化合物的碱性,3、,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。,A,B,C,D,E,一、 A B C B A A B C D 二、 ,三、 1、,A,B,茚三酮反应 + - 生物碱沉淀试剂 - +,三、 2、,A,B,Labat + -,3、,A,B,Vatali - +,4、,A,B,生物碱沉淀试剂 + -,四、 1、 B C A 2、 B C A 3、 B A C,五、 A（季铵碱） B（水溶性杂质） C（酚性叔胺碱） D（非酚性叔