学习项目一生物碱类成分的基础知识.ppt

中药中生物碱类成分 的基础知识,生物碱（alkaloids）是来源于生物界的一类含氮有机化合物，大多数具有复杂的氮杂环结构，呈碱性能与酸结合成盐，多数能与生物碱的沉淀试剂发生沉淀反应，并有较强的生物活性。,含义及特点,生物碱主要分布于植物界，绝大多数存在于高等植物的双子叶植物中，已知存在于50多个科的120多个属中。与中药有关的一些典型的科如毛茛科、罂粟科、茄科、防己科、豆科等。单子叶植物也有少数科属含生物碱，如石蒜科，百合科、兰科等，少数裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科也存在生物碱。,分布,在植物体内，少数碱性极弱的生物碱以游离态存在，如酰胺类生物碱；有一定碱性的生物碱多以有机酸盐形式存在；少数以无机酸盐形式存在，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等。其它存在形式尚有N-氧化物、生物碱苷等。,存在形式,生物碱多具有显著而特殊的生物活性。如吗啡、延胡索乙素具有镇痛作用；阿托品具有解痉作用；小檗碱、苦参生物碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用；利血平有降血压作用；麻黄碱有止咳平喘作用；奎宁有抗疟作用；苦参碱、氧化苦参碱等有抗心律失常作用；喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有不同程度的抗癌作用等。,生物活性,本类生物碱是由苯丙氨酸和酪氨酸为前体物，生物合成的一大类数量多（约1000多种）、类型复杂、分布广泛、具有较高药用价值的生物碱类型。,（一）结构与分类,有机胺类生物碱,苯丙胺 麻黄碱,四氢吡咯,水苏碱,氮杂环类生物碱,1、五元氮杂环类生物碱,（1）简单吡咯类,此类化合物中含有色胺部分，结构较简单。如吴茱萸中的吴茱萸碱。,吲哚 靛青苷 色胺 吴茱萸碱,（3）吲哚类,2、六元氮杂环类生物碱,（1）简单吡啶类,（2）喹啉类,（3）异喹啉类,简单异喹啉,苄基异喹啉,原小檗碱型,本类生物碱多由莨菪烷环系的C3-醇羟基和有机酸缩合成酯。主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属中。,(4)莨菪烷类,乌头碱,(5)萜类生物碱,茄碱,（6）甾体类生物碱,多数为结晶形固体，少数为非晶形粉末；个别为液体，如烟碱(nicotine)、槟榔碱等。 生物碱多具苦味。一般无色或白色，少数有颜色，如小檗碱、蛇根碱呈黄色等。,（二）理化性质,1、性状,少数液体状态及个别小分子固体生物碱如麻黄碱、烟碱等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱具有升华性。,生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋光性。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关，通常左旋体的生理活性比右旋体强。,2、旋光性,凡是能给出电子的电子授体为碱；能接受电子的电子受体为酸。生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。,3、碱性,（1）碱性概念及碱性强弱的表示方法,碱性概念,生物碱碱性大小可用碱的碱式离解常数pKb表示，也可用其共轭酸的酸式离解常数pKa表示。,表示方法,以酸性物质(HA)为例，其在水中的解离平衡及解离常数K可用下式表示：,一般pH12，则酸性物质呈解离状态（A）、碱性物质则呈非解离状态（B）存在。据此，可采用在不同pH的缓冲液与有机溶剂中进行分配的方法，使酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。 目前，生物碱碱性大小统一用pKa表示，pKa越大，碱性越强,生物碱分子中氮原子的孤电子对在有机胺分子中为不等性杂化，其碱性强弱随杂化程度的升高而增强，即sp3sp2sp。,（2）碱性与分子结构的关系,氮原子的杂化方式,生物碱分子中的氮原子上电子云密度受到氮原子附近供电基（如烷基）和吸电基（如各类含氧基团、芳环、双键）诱导效应的影响。供电诱导使氮原子上电子云密度增加，碱性增强；吸电诱导使氮原子上电子云密度减小，碱性降低。,诱导效应,氮原子孤电子对处于p-共轭体系时，可使其碱性减弱，如苯胺氮原子上孤电子对与苯环-电子形成p-共轭体系，而使碱性比环己胺弱得多。,苯胺pKa=4.58,环已胺pKa=10.4,共轭效应,质子的体积较小，但是生物碱中的氮原子质子化时，仍受到空间效应的影响，使其碱性增强或减弱。如东莨菪碱分子结构中，氮原子附近的环氧结构形成空间位阻，使其碱性弱于莨菪碱。,空间效应,莨菪碱 pKa=9.65,东莨菪碱 pKa=7.50,当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰基，并处于有利于形成稳定的分子内氢键时，氮上的质子不易离去，碱性强。,麻黄碱共轭酸 伪麻黄碱共轭酸 二者平面结构 （不稳定） （稳定）,氢键效应,对于具体生物碱来说，若影响碱性的因素不止一个，则需综合考虑。一般来说，空间效应与诱导效应共存，空间效应居主导地位；共轭效应与诱导效应共存，共轭效应居主导地位。,大多数叔胺碱和仲胺碱为亲脂性，一般能溶于有机溶剂，尤其易溶于亲脂性有机溶剂，如苯、乙醚、氯仿，特别易溶于氯仿。溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水。,4、溶解性,脂溶性生物碱,（1）含有季铵、胍基或氮氧化物的生物碱：极性大，能溶于水、甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。 (2)小分子、极性强的生物碱：苦参碱、麻黄碱、樟柳碱等有一定的亲水性，即能溶于有机溶剂，又可溶于水。,水溶性生物碱,(3)生物碱盐 一般易溶于水，可溶于