生物碱结构研究

1、关于生物碱的结构研究第一张，PPT共六十页，创作于2022年6月例：用Al2O3薄层层析，CHCl3MeOH（10：1）展开，则Rf:( )( )( ) 。 A: B: C: 第二张，PPT共六十页，创作于2022年6月 2.分配TLC 亲脂性生物碱 固定相选用甲酰胺 水溶性生物碱 固定相多选用水 绝大多数生物碱的薄层色谱可用改良的碘化铋钾试剂显色，显示橘红色斑点。 （二）PC 多选用正相PC 固定相多选用水、甲酰胺或酸性缓冲液。 用酸性缓冲液作固定相的PC，常采用多缓冲纸色谱的方式。第三张，PPT共六十页，创作于2022年6月多缓冲纸色谱 展开第四张，PPT共六十页，创作于2022年6月第六

2、节 生物碱的结构研究 一、化学方法 1、Hofmann降解反应 又称彻底甲基化反应.起始物为伯、仲、叔胺，用CH3I和Ag2O进行彻底甲基化反应，生成 季铵碱；再将季铵碱加热，消除H，同时伴 C-N键断裂，生成三甲胺和烯。 根据生成物烯的双键数目，可推测生物碱结 构中N的结合状态。第五张，PPT共六十页，创作于2022年6月 反应必要条件：N的位应有H，其次是-H能够在反应中被消除。 （1）直链含N化合物，一次降解第六张，PPT共六十页，创作于2022年6月（2）N原子二价结合在环上,需二次降解（3）N原子三价结合在环上,需三次降解第七张，PPT共六十页，创作于2022年6月 -C上烷基取代多

3、则-H不易消除；-C上有芳环或其它吸电子基团时-H易消除；-H与季N反式构型较 顺式易消除。+ CH3OH 个别含N杂环虽有 -H，但不能消除如：喹啉、吡啶、异喹啉等均无-H，故均不能产生Hofmann降解反应。第八张，PPT共六十页，创作于2022年6月2、Emde降解：3、von Braun 反应： 用于无H的含N化合物第九张，PPT共六十页，创作于2022年6月 二、波谱法 （一）UV 一般只作为辅助手段 1、生物碱母体结构为共轭系统 UV可反映分子的基本骨架和类型，如吡啶、喹啉、吲哚等。 2、生物碱母体的主体结构部分为共轭系统 如莨菪烷类、苄基异喹啉类、四氢原小檗碱类等。 UV谱相同或

4、相似。第十张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）、IR光谱反式喹诺里西啶 顺式喹诺里西啶 2798 cm-1莱曼碱 2735 cm-1 反式稠合的喹诺里西啶类环N原子邻近C上H，有两个以上与N上孤电子对呈反式直立键者，在28002700cm-1区域有两个以上明显的吸收峰，此峰称为Bohlmann峰，顺式稠合者无此吸收峰。第十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月（三）1H-NMR谱1.不同类型N上质子的值范围： 脂肪胺：0.32.2 ； 芳香胺：2.65.0； 酰胺：5.2102.生物碱不同类型氮原子上甲基的值范围（P320 表10-1） 叔胺：1.972.56； 仲胺：2.32.

5、5 芳叔胺和芳仲胺：2.63.1； 杂环胺：2.74.0； 酰胺：2.63.1； 季铵：2.73.5第十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月a b3.构象和取代基的确定 第十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月（四）13C-NMR1、氮原子电负性对邻近碳原子化学位移的影响 N原子的吸电诱导效应使邻近碳原子向低场位移,碳的位移最大. 一般规律为：-C-C-C 。第十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月 2 、N原子对甲基碳化学位移的影响 N-CH3较普通-CH3向低场位移 3047 3 、生物碱结构异构体的研究 4、 超导核磁共振技术的应用 DEPT谱、 2D 13C-1HCO

6、SY谱 HMBC谱等。第十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月 （五）MS 1. -裂解 P341 裂解发生在和N相连的碳和碳之间的键 即-键上。 特征：基峰或强峰是含N的基团或部分 2.RDA裂解 双键的位键的裂解。当生物碱存在相当于环己烯部分时，常发生此种裂解。（四氢原小檗碱类） 见P341 3.其他裂解第十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月第七节 中 药 实 例一、麻黄 麻黄为麻黄科植物草麻黄、木贼麻黄和中麻黄的干燥茎与枝，是我国特产药材，为常用重要中药。该药味辛苦，性温，具发汗、平喘、利水等作用。现代药理实验证明，麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢作用，有类似肾上腺素样作用；伪麻

7、黄碱有升压、利尿作用；去甲麻黄碱有舒张支气管平滑肌作用。第十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）化学成分l麻黄碱 （1R，2S） pka 9.58d伪麻黄碱（1S，2S） pka 9.74 R=H，R=CH3 l麻黄碱 d伪麻黄碱 R= R=CH3 l甲基麻黄碱 d甲基伪麻黄碱 R= R=H l去甲基麻黄碱 d去甲基伪麻黄碱第十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）麻黄生物碱的理化性质 1.性状 麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，具挥发性。 2.碱性 碱性较强，伪麻黄碱pKa9.74，麻黄碱pKa 9.58。 3.溶解性 可溶于水（伪麻黄碱水溶性较麻黄碱小），也能溶解于氯仿、乙

8、醚、苯及醇类溶剂中。草酸麻黄碱难溶于水，草酸伪麻黄碱则易溶于水。第十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月（三）麻黄生物碱的鉴别反应 麻黄碱和伪麻黄碱不能与大多数生物碱沉淀试剂发生 沉淀反应，可通过以下反应鉴别：1.CS2-CuSO4反应 在麻黄碱或伪麻黄碱的醇液中加入CS2、CuSO4和NaOH各2滴，则产生棕色沉淀。2.铜络盐反应 在麻黄碱或伪麻黄碱的醇液中 + CuSO4+ NaOH 呈碱性,则产生蓝紫色。第二十张，PPT共六十页，创作于2022年6月二、黄连 黄连为毛茛科植物黄连的根茎，性寒味苦，具有清热燥湿、清心除烦、泻火解毒功效。药理实验表明：其主要成分小檗碱有明显的抗菌、抗病

9、毒作用；小檗碱、黄连碱、巴马丁、药根碱还具有抗炎、镇痛、抗溃疡、免疫调节及抗癌作用。 第二十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）化学成分 其有效成分主要是原小檗碱型生物碱，已经分离出来的生物碱有小檗碱、巴马丁、黄连碱等。其中以小檗碱含量最高（可达10%）。第二十二张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）小檗碱的理化性质 1.性状 小檗碱为黄色针状结晶，加热至110变为黄棕色，于160分解，盐酸小檗碱为黄色小针状结晶。 2.碱性 属于季铵碱，呈强碱性，pKa为11.5。 3.溶解性 游离小檗碱易溶于热水或热乙醇，能缓缓溶于水中，在冷乙醇中溶解度不大，难溶于苯等亲脂性溶剂。 第二

10、十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月 4.小檗碱的鉴别反应（1）小檗红碱反应 盐酸小檗碱加热至220左右分解，生成红棕色小檗红碱，加热至285，完全熔融。（2）丙酮加成反应 盐酸小檗碱水溶液，加NaOH使呈强碱性，滴加丙酮数滴，生成黄色结晶性丙酮加成物。（3）漂白粉显色反应 小檗碱的酸性水液中加入适量的漂白粉（或通入气） 黄色 樱红色。第二十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月三、洋金花 洋金花为茄科植物毛曼陀罗（Daturainnoxia）和白曼陀罗（D.metal）的花，为常用重要中药。以洋金花为主药的中药麻醉剂自古以来就在中国应用，如华佗的麻沸散中，洋金花即为其主要成分。

11、洋金花味辛、性温、有毒；具有解痉止痛、止咳平喘的功效。其所含莨菪碱及阿托品有解痉镇痛、解有机磷中毒和散瞳作用；东莨菪碱还有镇静、麻醉的作用。第二十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）化学成分R=H 莨菪碱（阿托品atropine） R=OH 山莨菪碱 樟柳碱 东莨菪碱 N-去甲莨菪碱 第二十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月2.旋光性（-）莨菪碱 烯醇式 （+）莨菪碱 第二十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月3.水解性莨菪醇 莨菪酸第二十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月4.碱性 由于氮原子周围化学环境、立体效应等因素，使得碱性差异较大：莨菪碱(pka 9.

12、65)山莨菪碱东莨菪碱、樟柳碱5.溶解性 莨菪碱亲脂性强，可溶于四氯化碳，难溶于水；山莨菪碱亲脂性较前者弱，能溶于水和乙醇；东莨菪碱有较强的亲水性，可溶于水；樟柳碱亲水性较前强，溶于水。 极性：樟柳碱、山莨菪碱东莨菪碱莨菪碱第二十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月（三）鉴别反应 1.HgCl2 沉淀反应 莨菪碱（阿托品） HgCL2 黄色 红色 东莨菪碱 HgCL2 白色 2.Vitali反应 莨菪酸部分用发烟硝酸处理时，可产生硝基化反应，生成三硝基衍生物。此物可与苛性碱醇溶液反应，分子内氢重排，生成醌样结构的衍生物而呈深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失。 反应式见P353第三十张，PP

13、T共六十页，创作于2022年6月3.过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应 樟柳碱分子中的羟基莨菪酸部分具有邻二羟基结构，可被HIO4氧化成甲醛，甲醛与乙酰丙酮在乙酸铵溶液中加热，缩合成二乙酰基二甲基二氢吡啶（DDL）而显黄色，故又称DDL反应。第三十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月四、苦参 苦参为豆科植物苦参（Sophoraflavescens）的干燥根，性寒、味苦；具有清热燥湿、杀虫、利水等功效。苦参总碱具有消肿利尿、抗肿瘤、抗病原体作用。同时具有抗心律失常、抗缺氧、扩张血管、降血脂等作用及抗柯萨奇病毒、调节免疫作用。 临床用于心律失常、心力衰竭、病毒性心肌炎、冠心病等。第三十二张，PPT共

14、六十页，创作于2022年6月（一）化学成分苦参碱 氧化苦参碱 羟基苦参碱 去氢苦参碱 第三十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）理化性质1.性状 苦参碱有-、-、-、-四种形态，-、-、-苦参碱为结晶体，常见的是-型，为针状或棱柱状结晶，熔点76，-苦参碱为液状。2.碱性 苦参碱和氧化苦参碱的碱性较强（一元碱）3.溶解性 极性大小：氧化苦参碱羟基苦参碱苦参碱第三十四张，PPT共六十页，创作于2022年6月 4.水解性及氧化还原反应KI或 SO2 H2O2 5%KOH/EtOH HCL 第三十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月五、汉防己 亦称粉防己，为防己科植物汉防己（ste

15、phania tetrandra）的干燥根，为常用中药。味苦、辛，性寒，具有祛风湿、止痛、利水消肿、泻下焦湿热等功效。防己总碱具有镇痛、消炎、降压、肌肉松弛以及抗菌、抗肿瘤作用，其中汉防己甲素作用最强，乙素镇痛作用只有甲素的一半。 近年来研究表明：汉防己甲素对肺纤维及高血压、心绞痛等有良好疗效。第三十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）化学成分R=CH3 汉防己甲素R=H 汉防己乙素（隐性酚羟基）第三十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月 (二）理化性质 1.性状 汉防己甲素和汉防己乙素均为白色结晶。 乙素在丙酮中结晶具有双熔点，126177熔融，200固化，273238再熔

16、融。 2.碱性 甲素和乙素中均有两个叔胺态N，碱性较强。 3.溶解性 甲素和乙素亲脂性均较强，但甲素的极性较小能溶于冷苯，而乙素极性较大，难溶于冷苯。 第三十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月隐性酚羟基：由于空间位阻、氢键等原因而使得酚羟基失去了酚羟基的通性，难溶于NaOH溶液中，这样的酚羟基常称为隐性酚羟基。 汉防己乙素结构中所具有的酚羟基即为隐性酚羟基第三十九张，PPT共六十页，创作于2022年6月六、乌头（附子） 乌头为毛茛科乌头属植物乌头（Aconitum Cermichaeli）的干燥母根，其子根的加工品即为附子，同属植物北（A.kusnezoffii）块根为草乌，均为临床常

17、用中药。 乌头味辛，性苦、热，有大毒，具有祛风除湿、温经止痛功效。现代药理学实验表明，乌头和附子的提取物具有镇痛、消炎、麻醉、降压及对心脏产生刺激作用，其有效成分为生物碱。该类生物碱毒性很强，人口服4mg可导致死亡。第四十张，PPT共六十页，创作于2022年6月（一）化学成分第四十一张，PPT共六十页，创作于2022年6月（二）理化性质1.性状 多具完好晶型，乌头碱为六方片状结晶，次乌头碱为白色柱状结晶，美沙乌头碱为白色结晶，2.碱性 具一般叔胺碱的碱性，能与酸成盐。3.水解性 乌头碱、次乌头碱、美沙乌头碱等为双酯型生物碱，具有辛辣味，毒性极强，是乌头的主要毒性成分。第四十二张，PPT共六十页

18、，创作于2022年6月 若将乌头浸泡于水中加热，或不加热在水中长时间浸泡都可水解酯基，生成单酯型生物碱或无酯键的醇胺型生物碱，则无毒性。如乌头碱水解生成乌头次碱、乌头原碱，降低毒性。但均不减低原双酯型生物碱的疗效，这就是乌头及附子经水浸、加热等炮制后毒性变小的化学原理。 第四十三张，PPT共六十页，创作于2022年6月 思考题一、简答题1.莨菪碱、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱均为莨菪烷类生物碱，请回答下列问题： 比较四者的碱性大小，并说明为什么？ （2）四者的溶解性是怎样的？ （3）莨菪碱和阿托品是何关系？2.从化学角度分析乌头经水浸、加热等方法炮制后为何毒性大大减低？第四十四张，PPT共六十页

19、，创作于2022年6月二、单选题1.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= 382.生物碱的盐若从酸水中游离出来，pH应（ ） A. pH Pka C. pH = PKa3.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.叔胺第四十五张，PPT共六十页，创作于2022年6月4.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5. 氧化苦参碱水溶性大的原因是（ ） A 有离子键 B 有NO配位键

20、C 属于双稠哌啶烷类 D 碱性强6.生物碱沉淀反应大多数在( )条件下进行。 A. 酸性水溶液 B. 碱性水溶液 C. 中性水溶液 D. 亲脂性有机溶剂第四十六张，PPT共六十页，创作于2022年6月7.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=718.不能与生物碱沉淀试剂产生沉淀的是（ ） A.生物碱 B.多糖 C.多肽 D.蛋白质 E.鞣质9.生物碱碱性的表示方法多用（ ） A.Kb BpKb C.Ka DpKa E. pH第四十七张，PPT共六十页，创作于2022年6月10.分离碱性不同的混合生物碱可用（ ） A简单萃取法 B酸提取碱沉淀法 C. pH梯度萃取法 D有机溶剂回流法 E分馏法 11. 从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用 二者（ ） A在水中溶解度不同 B在乙醇中溶解度不同 C在氯仿中溶解度不同 D在苯中溶解度不同 E在乙醚中溶解度不同 12.阿托品是（ ） A 左旋体 B右旋体 C内消旋体 D 外消旋体 E 都不是第四十八张，PPT共六十页，创作于2022年6月13.某生物碱碱性强，则（ ） A.PKa小 B.PKa 大 C.PKb大 D. Ka 大 E. Kb 小14.