中药化学技术生物碱.ppt

1、第十章生物碱教学内容： 10.1概要10.2结构和分类10.3理化性质和检验10.4提取分离10.5结构研究、10.1概要(1)定义生物碱除了生物界所需的含氮有机化合物氨基酸、氨基糖、肽、蛋白质、核酸、核苷酸以外的结构复杂且具有碱性的生物(二)分布1，多分布于双子叶植物，也分布少数单子叶植物和裸子植物。 孪生叶防己科、幼儿粟科、夹竹桃科、毛茛科、豆科、马钱科、茄科、丝绒科等。 单子叶兰科、百合科、石蒜科、禾本科等。 裸子麻黄科、红豆杉科、三尖杉科等。 2 .多集中分布在植物的某些器官。 金鸡纳树皮麻黄髓3 .多种生物碱共存，结构相似。 (3)在存在形式的盐的形式植物中，很多生物碱与有机酸结合成

2、盐。 游离形态的少数碱性极弱的生物碱以游离状态存在，如酰胺类。 苷类的形式的生物碱；苷类。 (四)生物活性镇痛吗啡、延胡索乙素解痉阿托品抗菌消炎小檗碱、蝙蝠葛碱抗癌喜树碱、秋水仙碱、长春新碱止咳平喘麻黄碱、10.2结构和分类，根据氮原子是否与环结合可分为两大类：有机胺类和氮杂环类：一， 有机胺类碱结构特征：氮原子不与环状结构结合如麻黄碱、二、氮杂环类生物碱结构特征：氮原子与环状结构内结合。 其中多为五元、六元氮杂环衍生物。 (1)五元氮杂环类生物碱的基本结构为吡咯和四氢吡咯四氢吡咯，1单纯吡咯类生物碱结构简单，数量少。 例如益母草中有祛痰止咳作用的水苏碱(stachydrine )水苏碱吡咯烷

3、宽叶千里光碱2吡咯烷类的结构特征是双分子吡咯共有一个氮原子的稠环化合物，多以有机酸和双内酯的形式缩合。 例如具有阿托品样活性的阔叶千里光碱。 3吲哚类的结构特征为苯并吡咯。 例如，具有兴奋子宫作用的麦角新碱(ergometrine )吲哚麦角新碱、(二)六元氮杂环系生物碱的基本结构是吡啶和六氢吡啶(哌啶)。 这样的生物碱衍生物的数量很多。 吡啶哌啶1的单纯吡啶类，例如具有驱虫作用的槟榔碱(arecoline )烟草中的杀虫成分烟碱(nicotine )。 槟榔碱烟碱2 -喹啉类的结构特征是2个哌啶共有1个氮原子的缩合环化化合物。 例如，苦参中的苦参碱(matrine )和氧化苦参碱(oxyma

4、trine )。 喹啉苦参碱氧化苦参碱、3喹啉类的结构特征为苯并吡啶(氮原子在-位)。 抗疟疾药奎宁(quinine )。喹啉奎宁4异喹啉类的结构特征是苯并吡啶(氮原子为-位)。 本类衍生物结构多，可分为(1)单纯的异喹啉：存在于鹿尾的降压成分撒索林(salsoline )。 有：单或双苄基异喹啉衍生物，其中，异喹啉-沙林R=H沙林R=CH3 (2)苄基异喹啉。 具有解痉作用的罂粟碱、(3)原小檗碱型：结构特征是双分子异喹啉共有氮原子的稠环化合物。 例如抗菌药小檗碱(berberine )等。 小檗碱、5 -洛特烯类的结构特征是洛特烯衍生物-洛特烯与有机酸缩合而成的酯。 例如茄科植物中具有解痉

5、作用的东莨菪碱(hyoscyamine )、东莨菪碱(scopolamine )。 东莨菪碱(阿托品)东莨菪碱、6吗啡类的结构特征是吡啶环垂直地与聚氢菲缩合。 吗啡(morphine )和可因(codeine )等。吗啡吗啡(三)其他结构型生物碱中常见的结构型有嘌呤(咖啡碱)、喹唑啉(常山碱)、咪唑啉(吡嗪(川芎)、萜烯类(请参阅乌头碱、本章的实例)、大环类(美环类)、 10.3生物碱的理化性质和检验一、物理性质(一)性状多为结晶固体，少数为非晶粉末，少数为液体烟碱、芹碱、槟榔碱等。 多为无色或白色，少数为小檗碱，蛇根碱为黄色。 很多味道都很苦。 少数小分子生物碱和液态生物碱有挥发性麻黄碱、烟

6、碱。 (二)旋光性多的生物碱有旋光性，多呈左旋。 (三)溶解性、1、游离生物碱亲脂性生物碱(叔胺碱、仲胺碱)易溶于亲脂性有机溶剂、酸水，不易溶于水。 亲水性生物碱(季胺碱、含氮氧化物)可溶于水、甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。 特殊官能团生物碱(含酚性羟基、羧基)溶解于酸水和碱水溶液中，在PH89中溶解度最差，容易沉淀。 2、生物碱盐，一般易溶于水，易溶于酒精，不易溶于亲脂性有机溶剂。 水溶性的大小规律：无机盐有机酸盐含氧酸盐卤代酸盐小分子有机酸盐大分子有机酸盐，二、化学性质(一)碱性生物碱分子中的氮原子具有孤立电子对，可给电子，可接受质子，因此具有碱性。 1、碱性强弱的表示方法取决于吸引质

7、子的能力和给予电子的能力。 主要与氮原子的混合方式、电子云密度及立体效应有关。 用其共轭酸的pKa值表示。 pKa值越大碱性越强。 2 .导入碱性弱的一般规则季铵碱(强碱pKa11 )脂肪族胺、脂氮杂环(中强碱pKa811 )芳香族胺、芳香族氮杂环(弱碱pKa37 )酰胺类(极弱碱pKa2)、3、影响碱性的要素(1)吸电子云的常见的吸电子基团：苯基、羰基、羟基、双键、醚键、酯键。 常见的供电子基团：烷基，2 )共轭效应供电子基团或吸电子基团与氮原子处于同一共轭体系时，具有引起氮原子的电子云密度增加或降低，增强或降低碱性的效果。 这个效果不限于碳链的长度。 (3)立体效应氮原子周围取代基的结构型

8、、结构型等立体要素，如果阻碍氮原子与质子的结合，则使碱性降低。 (4)氢键效应生物碱成为盐后，氮原子附近有羟基、羰基，与氮上的氢形成分子内氢键，使质子不易分离，碱性增强。 (二)沉淀反应1、反应条件：在酸水或酸性稀醇中进行。 2 .沉淀试剂：碘化物复盐、重金属盐、大分子有机酸。 常用的是碘化钾(橙色沉淀)、碘化钾(类白色沉淀)、碘化钾(红褐色沉淀)； 硅钨酸(类白色或淡黄色沉淀)、苦味酸(黄色沉淀)雷氏铵盐(即生成硫氰酸铬铵、季铵碱和红色沉淀)。 3、应用： (1)检测生物碱的存在(初步试验) (2)鉴定、检测(反应、薄层显色) (3)追踪提取分离生物碱(4)分离纯化季铵盐基团(5)定量(组成

9、固定)显色反应不同的生物碱生成和特殊试剂不同的颜色，鉴别Mandelin试剂(1%铬酸铵浓硫酸): 东莨菪碱、阿托品红色奎宁淡橙色吗啡、士的宁蓝紫色可因蓝色Marquis试剂(30%甲醛0.2ml与10ml硫酸的混合液): 吗啡橙色至紫色可因洋红色至黄褐色， 10.4生物碱萃取分离常用酸：盐酸、硫酸、乙酸、酒石酸方法：渗滤液；浸渍缺点：浸出液体积大，杂质多，需要净化；净化方法： (1)阳离子交换树脂法为强酸型阳离子交换树脂，磺酸型多。 也可以用交联度4%8%中性水洗脱杂质，然后用氨水将用酸水或盐水洗脱生物碱的树脂碱化(PH10左右)，然后用有机溶剂回流萃取生物碱。 (2)有机溶剂萃取法：碱化后

10、萃取。 (3)碱添加沉淀法：一般加入石灰乳沉淀。 这个方法用于生产。 2、醇提法游离生物碱及生物碱盐的提取均可。 方法：渗滤液、浸泡、回流、连续回流。 缺点：常含亲脂性杂质，可以通过生物碱溶于酸水，不溶于杂质来提纯。 3 .亲脂性有机溶剂萃取法的操作：用碱水润湿中草药，使生物碱游离后，用有机溶剂萃取。 方法浸渍、回流、连续回流。 碱水： 10%氨水，石灰乳或碳酸钠。 如果是弱碱，可以直接用有机溶剂萃取。 (二)生物碱的分离1、粗分(异种生物碱的分离)总碱酸水溶解、氯仿萃取氯仿层酸水层1%NaOH萃取氨水PH910氯仿萃取碱水溶液层氯仿层氯仿层碱水溶液层NH4Cl盐析(非酚性1%NaOH萃取(季

11、胺碱)氯仿萃取碱水溶液层氯仿层NH4Cl盐析(非酚性叔胺碱) (酚性弱碱)氯仿层(酚性叔胺碱)、2 .生物碱单体的分离(1) 利用碱性差异： PH梯度萃取法是将生物碱混合物溶解于酸水中，逐步加碱，每次调节时用氯仿萃取，生物碱依次由弱到强提出。 将生物碱溶于有机溶剂中，从PH值高的酸性缓冲液中依次提取，生物碱从强到弱依次提取。 (2)生物碱或生物碱盐溶解度不同的氧化苦参碱的极性大于苦参碱，对醚难溶，将总碱溶于氯仿后，加入醚，氧化苦参碱沉淀析出。 草酸麻黄碱的水溶性比草酸伪麻黄碱小，浓缩后草酸麻黄碱析出结晶。 (3)用特殊功能基分离的酚性生物碱溶解于稀氢氧化钠中。 含羧基生物碱溶解于碳酸氢钠中。

12、含有内酯的生物碱溶于热水氧化钠中。 (4)色谱常用氧化铝、硅胶作为吸附剂。 以石油醚、氯仿、二氯甲烷、甲醇等混合溶剂为洗脱剂。 注意：以硅胶为吸附剂时，需要在洗脱剂中加入碱，抑制硅胶的酸性。 HPLC :反相、离子交换； 向碱移动相、(三)水溶性生物碱的萃取分离1、沉淀法：含有雷氏铵盐NH4Cr(SCN)4(NH3)2季铵盐的水溶液中加入稀无机酸调PH23，加入新制备的雷氏铵盐饱和水溶液，则生成碱雷氏盐沉淀沉淀过氧化铝柱净化，10.5生物碱的检验(1)理化检验可以利用生物碱的沉淀反应，检验某中药中是否含有生物碱。 方法：取中药酸水提取液，用氨水碱化，用氯仿提取，氯仿层提取，用酸水提取，分离酸水

13、层，放入3根试管，分别加入3种生物碱沉淀试剂，均产生沉淀，该中药含有生物碱。 避免蛋白质、多肽、鞣质引起的假呈阳性。(二)色谱检验1、TLC吸附剂： (1)硅胶：常用缓冲液或0.10.5mol/L稀氢氧化钠代替水垫板，克服拖尾。 或在展开剂中加入二乙胺、氨水等或用浓氨水饱和。 (2)氧化铝：分离亲脂性强的生物碱。 展开剂：为了分离亲脂性混合溶剂多的季铵碱，以正丁醇冰醋酸水系为多。 显色剂：经常改良碘化铋钾，显橙色。 2、纸层分析(PC )以水、甲酰胺为固定相或以酸性缓冲液为固定相进行多缓冲纸色谱。 PH 6 5 4 3 2原点。 以水为固定相时，以正丁醇-冰醋酸-水为展开剂。 以甲酰胺或酸性缓

14、冲液为固定相时，多以氯仿、乙酸乙酯等亲脂性有机溶剂为展开剂。 交换碱的反相、离子交换碱的流动相、 (1)原理伯胺、仲胺、叔胺通过CH3I和Ag2O的全甲基化生成季胺碱，季胺碱通过加热脱水、C-N分解生成烯烃、三甲胺，我脂肪胺单烯； (一次分解) n原子与环二价结合二烯； (二次分解) n原子与环三价键三烯； (3次分解)、(2)反应条件n原子的位碳中有h，可以在反应中除去。 喹啉、吡啶、异喹啉等不能进行Hofmann分解，2、Emde分解是经过改良的Hofmann分解。 用钠汞将季铵碱同时还原，通过分解C-N，使不引起Hofmann分解的生物碱发生分解反应。 von Braun分解试剂：溴化氰(CN-Br )原理：直接使叔胺的C-N断裂，生成二取代氨基和溴化烷，将二取代氨基水解、脱羧而生成二级胺。 不含h的生物碱也可以分解。 二、光谱法、(一)紫外光谱特征1、吡啶类、喹啉类等生物碱2、与溶液的PH值有关的(二)红外光谱(三)氢光谱、碳光谱(四)质谱1、-分解： n原子的-，实施10.7 效果发汗、平喘、利水成分生物碱、鞣质、挥发油、黄酮等(1)主要成分结构和性质1、生物碱类l-麻黄碱发汗、平喘d-伪麻黄碱升压、利尿、