中药化学生物碱重点.ppt

,第十章生物碱,概念：生物碱(alkaloid)是存在于自然界(主要为植物，但有的也存在于动物)中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。,分布规律：（1）绝大多数生物碱分布在高等植物，尤其是双子叶植物中，如毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、马钱科、夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。（2）极少数生物碱分布在低等植物中。（3）同科同属植物可能含相同结构类型的生物碱。（4）一种植物体内多有数种或数十种生物碱共存，且它们的化学结构有相似之处。（5）主要分布在植物的某些器官或部位：麻黄碱主要存在于麻黄的髓部，黄柏碱主要分布在树皮，三颗针生物碱主要分布在根部。存在形式：有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷、以及氮氧化合物等。,结构和分类,理化性质，检识,提取和分离,重点讨论以下三点,结构和分类,1.鸟氨酸系生物碱2.赖氨酸系生物碱3.苯丙氨酸和络氨酸系生物碱4.色氨酸系生物碱5.领氨基苯甲酸系生物碱6.组氨酸系生物碱7.萜类生物碱8.甾类生物碱,鸟氨酸系生物碱,1、吡咯烷类生物碱益母草中的水苏碱、山莨菪中的红谷豆碱。2、莨菪烷类生物碱主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属和天仙子属中；是由四氢吡咯和六氢吡啶并合而成的杂环。由莨菪醇和莨菪酸缩合而成的酯。3、吡咯里西啶类分布于菊科千里光属。,四氢吡咯,水苏碱,红古豆碱,莨菪碱,吡咯里西啶,赖氨酸系生物碱,1.蒎啶类：如胡椒中的胡椒碱、槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱等。2.喹诺里西啶类：两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生物。3.吲哚里西碇类：为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物,.吲哚里西碇,哌啶,苦参碱,金雀儿碱,喹诺里西,苯丙氨酸和络氨酸系生物碱,1.苯丙胺类生物碱：麻黄中的麻黄碱、伪麻黄碱,2.异喹啉类生物碱：（1）小檗碱类和原小檗碱类：前者多为季铵碱，如黄连、黄柏、三棵针中的小檗碱；后者多为叔胺碱，如延胡索中的延胡索乙素。,原小檗碱,小檗碱,延胡索乙素,（2）苄基异喹啉类：如罂粟中的罂粟碱、厚朴中的厚朴碱等。,（3）双苄基异喹啉类：如存在于防己科北豆根中的蝙蝠葛碱。,罂粟碱,（4）吗啡烷类：如罂粟中的吗啡、可待因，青风藤中的青风藤碱等。,吗啡R是H可待因R是ch3,帝巴因,色氨酸系生物碱（吲哚类生物碱）,是类型较多、结构较复杂、化合物数目最多的一类生物碱。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草科等几十个科中。如存在于吴茱萸中的吴茱萸碱，麦角菌中的麦角新碱等。,吲哚母核,、,士的宁,色胺,邻氨基苯甲酸系生物碱主要包括喹啉和吖啶酮生物碱，主要分布在芸香科植物中，如白鲜碱，山油苷碱,组氨酸系生物碱,喹啉,白鲜碱,咪唑,毛果芸香碱,萜类生物碱,1.单萜类生物碱，环烯醚萜衍生而来。龙胆碱2.倍半萜类生物碱，石斛属植物3.二萜类生物碱，乌头属，翠雀属，飞燕草属植物中，代表物乌头碱。4.三萜类生物碱。,甾类生物碱,龙胆碱,这类生物碱具有甾体母核，另含有氮原子，甾体生物碱的氮原子可构成杂环，也可存在环外。藜芦胺，环常绿黄杨碱。,环常绿黄杨碱,藜芦胺,生物碱的理化性质,物理性质：1.性状：生物碱多数为结晶形固体，少数为非晶形粉末。2.溶解性：大多数生物碱均几乎不溶或难溶于水。能溶于氯仿、乙醚、酒精、丙酮、苯等有机溶剂。也能溶于稀酸的水溶液而成盐类。生物碱的盐类大多溶于水。但也有不少例外，如麻黄碱（Ephedrine）可溶于水，也能溶于有机溶剂。又如烟碱、麦角新碱（Ergonovine）等在水中也有较大的溶解度。3.旋光性：大多数生物碱含有不对称碳原子，有旋光性，多数呈左旋光性。只有少数生物碱，分子中没有不对称碳原子，如那碎因（Narceine）则无旋光性。还有少数生物碱，如烟碱，北美黄连碱（Hydrastine）等在中性溶液中呈左旋性，在酸性溶液中则变为右旋性,生物碱特殊的物理性质，主要包括：液体生物碱：烟碱、槟榔碱、毒芹碱。具挥发性的生物碱：麻黄碱、伪麻黄碱具升华性的生物碱：咖啡因具甜味的生物碱：甜菜碱有颜色的生物碱：小檗碱（黄色）、蛇根碱（黄色）、小檗红碱（黄色），药根碱红色。双熔点沸点：汉防己乙素。另外需注意生物碱的旋光性受多种因素的影响，如溶剂、pH值、生物碱存在状态等。同时生物碱的旋光性影响其生理活性，通常左旋体的生理活性强于右旋体。,二。化学性质,一。碱性1.碱性强弱的表示方法pKa（pKa越大，碱性越强）pKa2为极弱碱，pKa27为弱碱，pKa711为中强，pKa11以上为强碱。碱性由强到弱的一般顺序：胍基季铵碱N-烷杂环脂肪胺芳香胺N-芳杂环酰胺吡咯2.碱性强弱影响因素（1）氮原子的杂化方式（sp3sp2sp）（2）诱导效应供电诱导（如烷基）碱性增强；吸电诱导（如各类含氧基团、芳环、双键）碱性降低。共轭碱性减弱。（3）空间效应（空间位阻大，碱性弱）（4）分子内氢键（形成分子内氢键，碱性强）,二。沉淀反应,大多数生物碱在酸水或稀醇中能与某些试剂反应生成难溶于水的复盐或分子络合物，这些试剂称为生物碱沉淀试剂、1.常用试剂，以及现象。,（2）反应条件：稀酸水溶液。（3）假阳性：蛋白质、多肽、鞣质等可引起假阳性，需净化。收集整理净化方法为酸水提取液碱化后氯仿萃取，氯仿萃取液再用酸水萃取，取酸水萃取液进行沉淀反应。（4）假阴性：麻黄碱、咖啡碱与多数生物碱沉淀试剂不能发生沉淀反应。（5）应用：生物碱预识；生物碱提取、分离、纯化；生物碱检识（薄层或纸层色谱显色剂）。,三，显色反应有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色，叫做显色反应，常用于鉴识某种生物碱。但显色反应受生物碱纯度的影响很大，生物碱愈纯，颜色愈明显。常用的显色剂有：（1）矾酸铵一浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为1矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色，士的宁显紫色到红色。（2）钼酸铵一浓硫酸溶液（Frohde试剂）为1钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液，如遇乌头碱显黄棕色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。（3）甲醛一浓硫酸试剂（Marquis试剂）为30甲醛溶液0.2ml与10ml浓硫酸的混合溶液。如遇吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。（4）浓硫酸如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿色，阿托品不显色。（5）浓硝酸如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱显蓝色，咖啡碱不显色。生物碱的显色反应原理尚不太明了，一般认为是氧化反应、脱水反应、缩合反应或氧化、脱水与缩合的共同反应。,一。总生物碱的提取方法,四，生物碱的提取分离,二，生物碱的分离方法,1、不同类别生物碱分离将总生物碱按碱性强弱、酚性有无以及是否水溶性初步分离。总生碱加酸水溶解、过滤，用氯仿萃取，最终分成非酚性弱碱性生物碱、酚性弱碱性生物碱、非酚性叔氨碱、酚性叔氨碱、水溶性生物碱2，酸碱性差异进行分离（ph梯度萃取法）,三，利用生物碱盐的溶解度不一样分离,四，利用特殊官能团进行分离,五，利用色谱法进行分离,六，水溶性生物碱的分离,五，生物碱的检识,1、吸附色谱：吸附剂：氧化铝、硅胶（涂铺薄层时加稀碱溶液制成碱性硅胶薄层）。展开剂：亲脂性溶剂比如氯仿显色剂：改良碘化铋钾显橘红色斑点。色谱行为：极性小的，Rf大。2、分配薄层色谱支持剂：硅胶、纤维粉，固定相：亲脂性或极性较小的生物碱的分离多选用甲酰胺，极性较大的生物碱可选用水。展开剂：分离脂溶性，应用亲脂性有机溶剂比如氯仿-苯（1:1），分离水溶性，应用水溶性溶剂比如BAW系统。吸附色谱主要用于分离极性较小的生