天然产物化学生物碱

O
四氢黄连碱 tetrahydrocoptisine
MeO MeO
N OMe
OMe
延胡索乙素 Corydalis B
23
二、分类 吗啡烷型
CH3 N
N 16 10 9
1 11 14
8
12
2
13 15 7
吗啡烷 morphinane
34
56
CH3 N
HO
O
OH
吗啡碱 morphine
OMe
MeO OH
酸性溶液——右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。
28
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (1)游离碱
类别 非酚性
极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH较弱 脂溶性 — + + —
季铵碱
强 水溶性 + — + +
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 +
H
H
19
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：
H N CH3
OH
莨菪醇
CH2OH
+
HOOC C H
缩合 莨菪酸
H N CH3
OCO
CH2OH C H
莨菪碱（阿托品） 20
二、分类
㈤喹啉衍生物
O
5 6 7
8
N
O
N
O
OH
喜树碱 camptothecine 治白血病和直肠癌
+ ++ — ++
*酸、碱均为1%。
29
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：
OMe MeO
Me N
OH O O
OMe
去甲基粉防已碱
N Me Ar-OH 由于空间位阻且能 形成分子内氢键 所以不溶于碱水
30
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (2)成盐 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。
pK a 10~ 5~6
0~1
N
吡啶
N H
胡椒啶
p k a = 5 .2 (S P 2 ) p k a = 1 1 .2 (S P 3 ) 34
三、理化性质（二）碱性
3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应
NH3
Me NH2
MeNMe MeNMe
H
Me
胺 伯 胺 仲 胺
叔 胺
p k a 9 . 3 1 0 . 6 1 0 . 7 9 . 7 4
31
三、理化性质（二）碱性
（二）碱性
1.碱性的来源
N: + H+
+ N:H
生物碱
生物碱盐
2.碱性强弱的表示方法
BH+
B+H3O+
Ka
[B] [H3O]+ [BH+]
32
三、理化性质（二）碱性
2.碱性强弱的表示方法
[B ] p K a p H — — lg[B H+ ]
游 离 碱 浓 度 成 盐 碱 浓 度
连接供电基团则使碱性增强。
35
三、理化性质（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应
N H
N CH3
N H
A
B
a
N CH3
b
p K a :1 1 .2 1 0 .1 1 1 .3 1 0 .4
36
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，碱性减弱。
48
本章内容
49
四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法 （离子交换树脂法、沉淀法）
2.醇类溶剂提取法 3.与水不相混溶的有机溶剂提取法
50
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
ON N Me
咖啡因 （ pKa=1.22）
38
三、理化性质（二）碱性
3.影响碱性强弱的因素 （4）分子内氢键
若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。 （指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）
HH C C CH3 OHNHCH3
麻黄碱
OHH C C CH3 H NHCH3
伪麻黄碱 39
三、理化性质（二）碱性
p K a = - l g K a ； p K b = - l g K b ； p K a + p K b = 1 4
p K a : < 2 2 ~ 7 7 ~ 1 1 > 1 1
极 弱 碱 弱 碱 中 强 碱 强 碱
33
三、理化性质（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素 （1）杂化方式
SP3(N)>SP2-(NC)>SP(CN)
42
三、理化性质
（五）沉淀反应 1.沉淀试剂
酸类——硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色 酚酸类——苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚黄色 复盐——
雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色
43
三、理化性质
（五）沉淀反应 3.沉淀反应条件
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
重要的分：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。
12
二、分类 ㈡吡咯衍生物 简单的吡咯衍生物
O
N
N
Me
Me
红古豆碱 cuscohygrine
（无活性）
OC O Me O
O
N
N
Me
Me
红古豆苦杏仁酸酯 （有活性）
似阿托品药物 的散瞳等作用 13
二、分类
4 3
N2 1
喹啉
内酯结构 成盐溶于水
碱化开环
21
二、分类
原小檗碱型 protoberberine
N
小檗碱、药根碱是黄连、黄柏中的有效成分
O
HO
O
N+OH-
MeO
N+OH-
OMe
OMe
OMe
小檗碱（黄连素） berberine
OMe

药根碱
jatrorrhizine
22
二、分类 原小檗碱型
O
O
N
O
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 《全国医药产品大全》中收载的药物及其 制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活 性如：
2
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 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线 索，如：
NHCH3
伪麻黄碱
(1S,2S)
pseudoephedrine
10
麻黄碱
麻黄碱通过激动β受体,加快心率,增加收缩力。 麻黄碱及伪麻黄碱均有升高血压、增加心
输出量的作用。 麻黄碱兴奋中枢神经系统,增加大鼠自发活
动次数。 伪麻黄碱与解热、镇痛及抗炎药配伍, 作为
抗感冒药在临床应用。
11
二、分类 ㈡吡咯衍生物 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。
（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）在稀醇或脂溶性溶液中时，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）
44
三、理化性质
（五）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）
O
青藤碱
sinomenine
24
本章内容
25
三、理化性质（一）一般性质
（一）一般性质 1.形态——多为结晶固体，少为粉末；有熔点。
少数常温下——液体（多不含氧，若含多成酯键）
N H N
毒藜碱 dl-anabasine
N Me N
菸碱 nicotine
COOCH3
N Me
槟榔碱 arecoline
COOCH3 H
N CH3 OC
O
可卡因
p K a = 8 .3 1
H NCH3
OC O
托哌可卡因
p K a = 9 .8 8
37
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。
.. NCO
R
酰胺结构
O
O
Me
O
N
Me N
N
O
胡椒碱 （pKa=1.42）
3.影响碱性强弱的因素 碱性强弱：
O +-
N O H>N H>N H 2 > N > A r- N H 2 >N
H
季 铵 仲 胺伯 胺叔 胺芳 胺 酰 胺
供 电 --碱 性 ↑ 共 轭 、 诱 导 吸 电 - - 碱 性 ↓
40
三、理化性质
（五）沉淀反应 用途：
鉴别——试管、TLC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
6
一、概述
㈣命名规则 1. 类型的命名 ⑴基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等； ⑵以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 ⑴以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱 ⑵也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠) ⑶以人名命名的；如：pelletierine
7
一、概述
㈤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。
8
本章内容
9
二、分类 ㈠有机胺类
结构特点 氮原子不结合在环内的一类生物碱。
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
(1R,2S)
ephedrine
OH
CH CH CH3
15
二、分类 ㈢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）
N N
吡啶
喹诺里西啶
16
二、分类 ㈢吡啶衍生物
Me
Me
N
猕猴桃碱 actinidine
OMe CN
NO Me
蓖麻碱 ricinine
NH N O
金雀花碱 cytisine
17
二、分类 ㈢吡啶衍生物
O N
N
苦参碱 matrine
O N
N O
氧化苦参碱 oxymatrine
18
二、分类
㈣莨菪烷（tropane）衍生物 由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。 分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids）
古柯生物碱（coca alkaloids）
H NCH3
H
莨 菪 烷
NCH3
H3CN
H H
2.反应原理 3.反应条件 4.结果判断
41
三、理化性质 （五）沉淀反应
1.沉淀试剂 金属盐类 碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色沉淀 碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI 红棕色沉淀 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 类白色沉淀
若加过量试剂，沉淀又被溶解 氯化金(3%)（Suric chloride）HAuCl4 黄色晶形沉淀
（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 45
三、理化性质 常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）
中草药水提液
OH- / CHCl3萃取
H2O 氨基酸、蛋白质
多糖、鞣质等
H2O
CHCl3
H+/H2O
26
三、理化性质（一）一般性质 2.颜色——多为无色或白色，少数有色。
O
O
+
O
N
Zn O
N
OMe H2SO4
OMe
OMe
小檗碱 （黄色）
四氢小檗碱 （无色）
OMe
27
三、理化性质（一）一般性质
3.味 觉——多具苦味。 4.挥发性——多无挥发性，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：菸碱 中性溶液——左旋光性
CHCl3
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三、理化性质
（六）显色反应 ◆Labat反应
5%没食子酸的醇溶液 具有亚甲二氧基结构呈翠绿色 ◆Vitali反应 发烟硝酸和苛性碱醇溶液 结构中有苄氢存在则呈阳性反应
深紫—暗红—最后颜色消失
47
三、理化性质
（一）一般性质 （二）碱性 （三）成盐 （四）涉及氮原子的氧化 （五）沉淀反应 （六）显色反应
㈡吡咯衍生物
吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物
Me
Me
Me O
O
OH
N
O H OH O
吡咯里西啶
N
野百合碱 （有抗癌活性） monocrotaline
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二、分类
㈡吡咯衍生物 吲哚里西啶（indolizidine）衍生物
O
O
N
吲哚里西啶 indolizidine
N
一叶萩碱 securinine
多数具有碱性且能和酸结合生成盐；
大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内；
多数有较强的生理活性。
㈡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。
5
一、概述 ㈢存在形式 1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。 2.成 盐：有机酸有：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。
3
一、概述
植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine）虽有 很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成瘾
COOCH3 H
N CH3 O
O
古柯碱 cocaine （可卡因）
NH2
C2H5 N C2H5
O O
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
4
一、概述 ㈠生物碱的定义
指天然产的一类含氮的有机化合物；