1、第三章,基本要求 掌握：生物碱的含义、结构特征；酸碱性，碱性强弱与分子结构的关系及其在提取分离中的应用；碱和盐的溶解性及其应用；常用沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性结果的判定及其应用；提取分离原理和方法；色谱检识方法。,一、概述,十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱(morphine) 现从自然界中分离得到约10000种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性，如：,一、概述,鸦片中的吗啡镇痛作用麻黄中的麻黄碱止喘作用长春花中的长春碱抗癌活性黄连中的小檗碱抗菌消炎作用山莨菪碱抗中毒性休克作用,指天然产的一类含氮的有机化合物； 多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为
2、杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强的生理活性。,一、概述,分布存在于一百多个科中如：豆科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科等植物中。,生物碱的含义,一、概述,1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。 2.成 盐：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等; 无机酸：硫酸、盐酸等。 3.苷 类：以苷的形式存在于植物中； 4.酯 类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。 5.N-氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。,存在形式,一、概述,命名规则 1. 类型的命名 基本母核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等； 以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 以植物来源的属
3、、种的名称命名；如一叶萩碱 也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠) 以人名命名的；如：pelletierine,一、概述,分类方法 1.按植物来源分类；如：石蒜生物碱，长春花生物碱； 2.按化学结构分类；如：异喹啉生物碱、甾体生物碱； 3.按生源结合化学分类；如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。,本 章 内 容,从化学结构入手，生物碱可分为1.杂环衍生物：指氮原子处于杂环上的2.有机胺类：氮原子不处于环状结构上；3.肽类生物碱：结构中含有两个以上的酰胺基，并且大多属于大环结构，不同于生物体中的肽类成分，因为组成的氨基酸多是不常见氨基酸，如：劳纳灵、后马林等。,二、分类,劳纳灵,后马林,二、分类
4、,（一）肽类生物碱,结构特点,二、分类,（二）有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）氮原子不结合在环内的一类生物碱。,二、分类,（二）有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）,秋水仙碱 colchicine,治疗急性痛风，并有 抑制癌细胞生长的作用,益母草碱 leonurine,对动物子宫有增加其 紧张性与节律性的作用,（三）杂环衍生物 吡咯衍生物 吡啶衍生物 莨宕烷类 喹啉类异喹啉类 吲哚类 吖啶酮类喹唑啉类其它：咪唑类、嘌呤类、萜类、甾类生物碱等,二、分类,1、吡咯衍生物（鸟氨酸系生物碱） 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。,重要的成分：简单的吡咯衍生物吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吲哚里西啶衍生物,二、分类,
5、1、吡咯衍生物 简单的吡咯衍生物,红古豆碱 cuscohygrine,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,（有活性）,似阿托品药物 的散瞳等作用,二、分类,1、吡咯衍生物,野百合碱 monocrotaline,（有抗癌活性）,吡咯里西啶,吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物,二、分类,1、吡咯衍生物 吲哚里西啶（indolizidine）衍生物,吲哚里西啶 indolizidine,一叶萩碱 securinine,二、分类,2、吡啶衍生物 由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。 分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（quinolizidine）,二、分类,2、吡啶衍生物,actinidine,ricin
6、ine,cytisine,二、分类,2、吡啶衍生物,matrine,oxymatrine,二、分类,3、莨菪烷（tropane）衍生物,二、分类,莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：,莨菪醇,莨菪酸,莨菪碱（阿托品）,+,缩合,二、分类,二、分类,4、喹啉衍生物,喜树碱 camptothecine,治白血病和直肠癌,内酯结构,碱化开环,成盐溶于水,二、分类,5、异喹啉衍生物,分：苄基异喹啉型双苄基异喹啉型原小檗碱型吗啡烷型,异喹啉 isoquinoline,二、分类,5、异喹啉衍生物,1-苯甲基异喹啉型,1-benzyl-isoquinoline
7、,二、分类,双苄基异喹啉型,唐松草碱 thalicarpine,二、分类,原小檗碱型 protoberberine,二、分类,原小檗碱型,二、分类,吗啡烷型,吗啡烷 morphinane,二、分类,6、吖啶酮（acridone）衍生物,吖啶,二、分类,7、吲哚（yinduo）衍生物,吲哚,麦角新碱 ergonovine ergometrine,二、分类,8、咪唑（imidazole）衍生物,二、分类,9、喹唑酮（quinazolidone）衍生物,二、分类,10、嘌呤（purine）衍生物,嘌呤,二、分类,11、甾体生物碱类,贝母碱 peimine verticine,本 章 内 容,三、理化
8、性质（一）一般性质,（一）一般性质 1.形态多为结晶固体，少为粉末。 少数常温下液体（多不含氧，若含多成酯键）,三、理化性质（一）一般性质,2.颜色多为无色或白色，少数有色。,三、理化性质（一）一般性质,一叶萩碱（黄色）,三、理化性质（一）一般性质,3.味 觉多具苦味。 4.挥发性少数具挥发性。 5.旋光性多为左旋光性。有的产生变旋现象。如：烟碱 中性溶液左旋光性酸性溶液右旋光性多数左旋体呈显著生理活性。,三、理化性质（一）一般性质,*酸、碱均为1%。,6.溶解性(1)游离碱,类别 极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH-,非酚性 较弱 脂溶性 + + ,季铵碱 强 水溶性 + + +,
9、氮氧化物 半极性 中等水溶 + + +,两性: Ar-OH 较弱 脂溶性 + + +-COOH 强 水溶性 + + +,三、理化性质（一）一般性质,6.溶解度(1)游离碱少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。 如：,三、理化性质（一）一般性质,6.溶解度(2)成盐Alk多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。含氧酸盐的水溶性往往较大。与大分子有机酸所形成的盐水溶性差与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。,三、理化性质（二）碱性,（二）碱性1.碱性的来源,2.碱性强弱的表示方法,三、理化性质（二）碱性,2.碱性强弱的表示方法,生物碱的碱性大小统一用pKa值表示， pKa越大，碱性越强。,三、理化性质
10、（二）碱性,3.影响碱性强弱的因素 （1）杂化方式,三、理化性质（二）碱性,3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应,连接供电基团则使碱性增强。,三、理化性质（二）碱性,3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应,pKa：10.1 11.2 10.4 11.3,三、理化性质（二）碱性,3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应,氮原子附近若有吸电基团（含氧基团、芳环、双键），碱性减弱。,三、理化性质（二）碱性,3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应,氮原子孤电子对处于P共轭体系时，碱性减弱。,三、理化性质（二）碱性,比较碱性强弱：,三、理化性质,（三）沉淀反应: 生物碱在酸性水或酸性稀醇中与某些试剂生成
11、难溶于水的复盐或络合物的反应。 用途：鉴别试管、TCL或PPC显色剂；提取分离检查是否提取完全。 主要内容： 1. 沉淀试剂2. 反应原理3. 反应条件4. 结果判断,三、理化性质,（三）沉淀反应1. 沉淀试剂 金属盐类碘-碘化钾（Wagner） KI-I2 红棕色无定形沉淀碘化铋钾（Dragendoff） BiI3KI 橘红色至黄色沉淀碘化汞钾（Mayer试剂） HgI22KI 类白色沉淀,三、理化性质,（三）沉淀反应1. 沉淀试剂 酸类硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 ，类白色苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚，黄色 复盐雷氏铵盐(Ammoniumreinec
12、kate) 硫氰酸铬铵试剂与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶。,三、理化性质,（三）沉淀反应2. 反应原理：生成更大分子复盐和络盐,三、理化性质,（三）沉淀反应3. 沉淀反应条件 （1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀） （2）在稀醇溶液中时，含水量50%；（当醇含量50%时可使沉淀溶解） （3）沉淀试剂不易加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）,三、理化性质,（三）沉淀反应4. 结果的判断 （1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同） （2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则阳性结果不能判定Alk的
13、存在阴性结果可判断无Alk存在 氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂沉淀,本 章 内 容,常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）,中草药水提液,CHCl3,H2O,H+/H2O,OH- / CHCl3萃取,H2O,CHCl3,水溶性生物碱、 氨基酸、蛋白质 多糖、鞣质等,生物碱盐,极弱碱生物碱,四、提取分离,（一）提取1. 水或酸水提取法2. 醇类溶剂提取法3. 亲脂性有机溶剂提取法,四、提取分离（一）提取,1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水0.1% 1%H2SO4、HCl、HOAc等,四、提取分离（一）提取,1. 酸水提取法此法缺点：提取液体积较大（浓缩困难）提取液中水溶性杂
14、质多解决方法：（1）阳离子交换树脂法（2）沉淀法（3）萃取法,四、提取分离（一）提取,1.酸水提取法（1）离子交换树脂法,四、提取分离（一）提取,1.酸水提取法（2）沉淀法酸提碱沉法,四、提取分离（一）提取,1.酸水提取法（2）沉淀法盐析法：适用中、弱碱性生物碱。,黄藤1%H2SO4水溶液,H2O,沉淀,碱化至pH=9；加NaCl达饱和,掌叶防已碱,四、提取分离（一）提取,1.酸水提取法（2）沉淀法雷氏铵盐沉淀法,四、提取分离（一）提取,季铵碱的水溶液,水溶液,沉淀(雷氏复盐),雷氏铵盐沉淀,沉 淀,滤 液,滤液 (B2SO4),硫酸钡沉淀,季铵碱的盐酸盐,加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐
15、饱和/H2O,溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液,加入氯化钡（BaCl2）,四、提取分离（一）提取,2. 醇类溶剂提取法,生 药,H+ / H2O,药 渣,醇 液,OH-/H2O,醇或酸性醇,回收醇；加酸水,弱碱性生物碱 及脂溶性杂质,亲水性Alk,CHCl3,沉 淀,中、强碱性Alk,OH-/H2O， CHCl3,四、提取分离（一）提取,3. 亲脂性有机溶剂提取法,生 药,残 渣,CHCl3,CHCl3,H+/H2O,碱化（如NH4OH）（使Alk游离） 渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）,H+/H2O,OH-/H2O,Alk沉淀,亲水性Alk,碱性较弱的Alk,四、提取分离,（二）分
16、离溶解性重结晶法碱性强弱pH梯度萃取色谱法,四、提取分离（二）分离,1. 根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离（1）已知成分查文献选择结晶溶剂（2）未知成分色谱方法进行溶剂的选择2. Alk碱性不同pH梯度萃取法,本 章 内 容,第五节 结构鉴定,测定理化常数（如：熔点），与文献报道的数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物的理化数据等。 一、色谱法1. 薄层色谱法2. 纸色谱法,二、谱学法紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振UV反映分子中所含共轭系统情况；IR利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团；NMR各种技术图谱测定结构；MS依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征进行解析。,第五节 结构鉴定,The End,
