1、天然产物化学,生物碱 生物碱的鉴定和结构测定 有代表性的生物碱,5,4,3,2,1,START,生物碱的鉴定和结构测定,已知生物碱的鉴定,未知生物碱的结构测定,物 性 测 定,谱 学 特 征 分 析,色 谱 分 析,物 理 方 法,化 学 降 解 反 应,一、已知生物碱的鉴定 1.物性测定 测定物理常数与已知生物碱的物理常数做比较 2.色谱分析 薄层色谱、纸色谱,薄层色谱 吸附剂：硅胶（弱酸性）、氧化铝 适用于鉴定脂溶性生物碱。 展开剂：三氯甲烷、苯 极性很弱的生物碱：加入极性小的有机溶剂（石油醚、环己烷） 极性较强的生物碱：加入极性较大的有机溶剂（甲醇、乙醇）,纸色谱法,正相色谱，分配色谱,
2、适用：水溶性生物碱、脂溶性生物碱、生物碱盐,检识 水溶性生物碱，样品液为酸水溶液 固定相 水 展开剂 偏酸性（使生物碱以盐的状态存在）、极性较大的有机溶剂（正丁醇冰醋酸水4：1：5上层 ，即BAW系统 ）,纸色谱法,适用：水溶性生物碱、脂溶性生物碱、生物碱盐,检识 游离态生物碱（脂溶性、极性小）的检识，样品液为氯仿溶液。 固定相 甲酰胺（有机碱） 展开剂 偏碱性（使生物碱以游离状态存在）、极性较小的有机溶剂（甲酰胺饱和的苯、三氯甲烷、乙酸乙酯）,3.谱学特征分析,与文献中所列化合物的紫外光谱（UV）、红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱（MS）的谱学特征进行对照。已确定是否为该化合物在生
3、物碱的整体结构中 时，UV可以反映其骨架类型特征对其骨架类型的判断和推定有重要作用。若生色团仅是连接在生物碱的母核上或边链上时，其UV对判断其母核类型的作用十分有限。I R 法在生物碱结构测定中作用有限。其中，羰基基团的I R 图谱和Bohlmann带吸收峰较为常用。,核磁共振(NMR )法可以提供、积分比、裂分图形等多种参数，用以判断H的化学环境、个数以及空间位置等。生物碱品种繁多，但同类型或相当类型的生物碱的1HNMR谱有规律可循；因此要了解其规律，方能进行1HNMR解析。除此之外还有(质谱)MS 法在生物碱结构测定中也多有应用。,二、未知生物碱的结构测定,生物碱的结构测定常用的化学方法有
4、Hofmann（霍夫曼）降解反应、Emde（埃姆特）降解反应等，物理测定法有UV、IR、MS、NMR等。生物碱的结构鉴定往往用波谱法结合化学法进行。1、霍夫曼降解反应霍夫曼降解反应是最为重要的C-N键裂解反应，发生的必要条件是氮原子的-位应有质子。非季铵碱应先用碘甲烷和氧化银进行彻底甲基化，生成季铵碱后再进行霍夫曼降解。 霍夫曼降解每次只能使一个C-N键断裂。,1）,2）,Hofmann降解反应,3）,、 Emde（埃姆特）降解反应（ 无 位H ）Emde 降解改进了Hofmann 降解反应，把季胺生物碱的碘化物用Na-Hg齐等还原，是C-N键断裂而降解。,3.物理方法,主要是通过元素的分析、
5、X单晶衍射光谱分析，等确定化合物的结构。,谢谢观赏！,二、 有代表性的生物碱 1.胡椒碱胡椒碱为白色晶体，熔点（m.p.）为 130。碱性极弱，不易与酸结合，不溶于水与石油醚，易溶于氯仿、乙醇、乙醚、苯、醋酸中。由于结构中共轭链较长，因此具有抗氧化性，扩张胆管等作用。,胡椒碱为酰胺衍生物，有如下反应：,从结构式可知，胡椒酸有四种顺反异构体，熔点分别为134136，154156，200202，215217。分子对称性高，则熔点高。上述胡椒酸m.p. 215 217，右面所示结构胡椒酸m.p. 134136。,历史上的胡椒原产于印度西南部的热带雨林中，唐代的时候传入中国，在我国的云南、广西、广东都
6、有种植。据唐新修本草记载，胡椒“温中，去痰，除脏腑中风冷。” 我国唐代的药物学家发现了胡椒具有治疗癫痫的效果。 现代医学中也记载了一些胡椒治疗癫痫的历史。,2. 菸碱菸碱又称烟碱、尼古丁，分子式C10H14N2，学名3-(1-甲基-2-吡咯烷基)吡啶。b.p. 246，无色或微黄色油状液体，D -168o，有一手性碳，天然的为左旋物。对植物神经和中枢神经有先兴奋后麻痹作用，40mg致死，是烟草中的一种主要生物碱，烟草中含45%，我国市售香烟每支含量约为11.4mg，吸烟过多的人会引起慢性中毒。,菸碱的性质： (1) 具有碱性，使酚酞变红，pH 8.210。 (2) 与碘化汞(铋)钾生成络合物而
7、显色。B(生物碱) + HgI2KI BHgI2KI (有色物) (3) 与苦味酸或鞣酸生成沉淀。 (4) 被高锰酸钾氧化成烟酸。,烟碱的提取方法：35g烟丝，加10%HCl 100ml加热20min，抽滤，滤液用25%NaOH中和至pH 77.5，水汽蒸馏，得无色透明液体。,利用上法从烟草中提取制备的烟碱纯度差，能耗大，污染严重，产品成本高，收率低。目前可采用微波辅助提取技术和索氏提取技术，分别用极性和非极性溶剂对烟草中的烟碱进行提取。天然烟碱的用途十分广泛，可用干粮食、油料、蔬菜、水果等食用农作物的无残留、无公害的高效杀虫剂等。 近年来发现，尼古丁通过烟碱受体作用于中枢神经递质系统，使多巴
8、胺释放增加，因而对帕金森病的发病具有保护作用。尼古丁作为治疗心血管、皮肤、蛇毒虫咬伤害等疾患药物的原料，需求量越来越大，尤其是高纯度的天然尼古丁，在国际上备受欢迎。,3.茶碱 茶碱学名为1,3-二甲基黄嘌呤，茶叶中含量为0.002%。无色针状晶体，味苦，m.p. 269272, 易溶于沸水、氯仿中，与NaOH水溶液生成盐，具两性。茶碱有松驰平滑肌、扩张血管和冠状动脉的作用，临床上可用于治疗心绞痛和哮喘。,4.可可豆碱可可豆碱学名是3,7-二甲基黄嘌呤，与茶碱同分异构体，可可豆中主要成分。茶叶中含0.05%、可可豆中约含有1.53%。白粉末状结晶，味苦，m.p. 357，290升华，易溶于热水，
9、难溶于冷水、乙醇、乙醚。与NaOH水溶液生成盐，具有两性。主要作心脏性水肿病的治疗，作利尿剂。,6.小檗（b ）碱,小檗碱又名黄连素。是一种重要的生物碱，是我国应用很久的中药。可从黄连、黄柏、三颗针等植物中提取。它具有显著的抑菌作用。常用的盐酸黄连素又叫盐酸小檗碱，其化学结构如图所示。黄连素能对抗病原微生物，对多种细菌如痢疾杆菌、结核杆菌、肺炎球菌、伤寒杆菌及白喉杆菌等都有抑制作用，其中对痢疾杆菌作用最强，常用来治疗细菌性胃肠炎、痢疾等消化道疾病。临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎，它无抗药性和副作用。,5.咖啡碱咖啡碱学名为1,3,7-三甲基黄嘌呤，又称咖啡因。茶叶中含0.10.5%。无色针
10、状晶体，味苦，m.p. 234237，178升华。易溶于水、乙醇、丙酮、三氯甲烷。能兴奋中枢神经，对心脏和肾也有兴奋作用。作中枢神经兴奋剂和利尿、强心药。,7.三尖杉碱三尖杉又称榧子，血榧，石榧，水柏子，藏杉，桃松，狗尾松，尖松，山榧树，白头杉，崖头杉或岩杉，为粗榧科。粗榧属植物，是常绿乔木，高10-20米，生于溪边或山间林中。分布于陕西，甘肃，浙江，福建，江西，湖北，湖南，广西，广东，四川，贵州和云南等地区。 三尖杉碱分子式为C18H21NO4，白色结晶，m.p. 132133，D 204o。使溴的四氯化碳及高锰酸钾溶液褪色，遇H2SO4出现从红色到深紫色的颜色变化，用水稀释后颜色变绿。具显
11、著抗癌作用，临床治恶性肿瘤的有效率为32.4%，存在于三尖杉属植物中。,提取：80%乙醇浸取三尖杉茎粉，浸取液浓缩加氨水调pH 910，以氯仿反复提取，蒸去氯仿，柱层析(Al2O3)，乙醚洗脱，浓缩后得三尖杉粗碱，在乙醚中重结晶12次得纯品。,8.吗啡吗啡是鸦片主要成分之一，含615%。1860年由斯图萘尔首次从鸦片中分离得到。无色柱状结晶，m.p. 253254，D -132o(甲醇)。溶于热水、乙醇、乙醚、氯仿；难溶于氨、苯。易溶于碱水或酸水。是人类最早使用的一种镇痛剂，也具有强麻醉剂的作用。,9.利血平 利血平存在于萝芙木、蛇根木的根茎中，分子式C33H40O9N2，无色棱状结晶，mp
12、264265(分解)，D23 -118o（氯仿），易溶于氯仿、冰醋酸；可溶于苯、乙酸乙酯；微溶于丙酮、甲醇和乙醚。利血平对光比较敏感，尤其是其溶液见光易氧化变质。利血平对降低高血压有较好疗效，且毒性低，并有显著的镇静和安定作用。,蛇根木,10.莨菪碱莨菪碱是从曼陀罗的叶、花、根及种子中分离得到的生物碱。莨菪碱是左旋生物碱，为细针状结晶，分子式为C17H23O3N，mp 111，D -21o，易溶于一般有机溶剂。,将莨菪碱加热或用碱处理，即消旋化转化为阿托品，因而有人认为阿托品不是天然产物，而是在提取过程中的消旋化产物。阿托品是副交感神经抑制剂，常用于治疗肠胃及肾绞痛等症，同时有放大瞳孔的作用，
13、医用阿托品为硫酸盐，B2H2SO4H2O，熔点195196，易溶于水。,11.奎宁奎宁是继吗啡后研究得最早的生物碱之一，早在1792年Fourcroy即曾分得粗品。奎宁是金鸡纳树皮的主要成分，俗称金鸡纳霜，含量高达3%，是治疗疟疾的主要成分。分子式为C20H24O2N2，从金鸡纳生树皮中提出的奎宁通常制成硫酸盐，含7个结晶水，BH2SO47H2O，D -216.50(H2O)。,12.喜树碱,喜树碱是淡黄色结晶，分子式为C20H16N2O4，mp 264266，D 40(CHCl3:MeOH，4:1)。从我国特有植物喜树中发现，具抗癌活性。临床主要用于治疗胃癌、膀胱癌、白血病等，但因有血尿、尿
14、急尿频等副作用而受到限制。喜树碱在喜树枝、皮、根、根皮及果中的得率分别约为万分之0.4、1、1、2及3。 1966年Wall等首先报道从喜树杆中分得。,我国从1969年开始从喜树中分得喜树碱，以后又进一步分得10-羟基喜树碱，C20H16N2O5H2O，mp 266267，D-147o (吡啶)，并首先投入生产，用于临床。10-羟基喜树碱则可用于治疗肝癌与头颈部肿瘤，副作用远比喜树碱为小。近年来又发现喜树碱用黄曲霉素T-37可选择性地氧化成10-羟基喜树碱。,喜树果,喜树碱类生物碱是一类特殊的生物碱，是带有喹啉环的五环化合物，含-内酰胺与-内酯环，它们都属于中性乃至近酸性的化合物，无一般生物碱
15、反应(与碘化铋钾试剂反应呈阴性)，也不能与酸成盐，不溶于一般有机溶剂与水，能溶于稀碱而开内酯环。因而与一般生物碱提取方法不同，可从乙醇提取液浓缩后的浓水溶液中用氯仿直接提出。喜树碱文献报道的全合成工作有十多个，例如1975年，Corey等第一次直接合成了光学活性的天然喜树碱，1978年我国化学工作者合成了消旋的喜树碱。,13.雷公藤碱雷公藤碱是从雷公藤中分离出的一种大环生物碱，mp 175176。雷公藤碱有一定毒性，有显著的杀虫作用，可用于制造生物杀虫农药。雷公藤碱对体内许多生化物质和生化反应如对肾上腺皮质功能、性激素、机体蛋白质代谢、环核苷酸均有不同程度的影响。加强对雷公藤生物碱的药理作用和临床应用的研究，提取、纯化、合成出高效低毒的雷公藤生物碱有效成分或衍生物，提高其安全性和应用价值，在抗菌、抗炎、及抗炎免疫、活血化瘀方面将发挥更重要的作用。,END,
