天然产物化学全套 - 生物碱的理化性质
合集下载
生物碱-理化性质
假阳性： 蛋白质、多肽、鞣质等。 净化方法： 酸水提取液碱化后氯仿萃取，氯仿萃取液再 用酸水萃取，取酸水萃取液进行沉淀反应。
（二）显色反应
◆ 某些生物碱单体能与一些浓无机酸为主的试剂反
应，呈现出不同的颜色，常用来检识和鉴别个别
生物碱。
◆ 具体试剂与反应现象见P403 表9-2
3>2>1
2>1>3
复盐：
雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色
反应原理：生成复盐和络盐
NH
+
+ KBiI4
NH BiI4
+
-
+ K
+
生物碱盐 碘化铋钾
NO2 NH
+
O2 N NH O
+ -
+
O2 N OH NO2
NO2
O2 N
生物碱盐
苦味酸
加入生物碱沉淀试剂， 若阳性，是否说明含 有生物碱？
H C NH2
CH3
苯异丙胺 PKa9.80
二氢石蒜碱
石蒜碱
Pka=8.4
Pka=6.4
可卡因
托哌可卡因
Pka=8.31
Pka=9.88
氮杂缩醛(酮)生物碱的碱性
HX N C OR OH- , HOR + N X C
+ H-OR
若结构易于质子化，呈强碱性，如醇胺型小檗碱
若氮原子处在桥头，不易质子化，则碱性可能较弱；
若加过量试剂，沉淀又被溶解
其中改良的碘化铋钾试剂最为常用。
氯化金（3%）（auric chloride）
HAuCl4
天然产物-生物碱
2.生物碱的发展历史
1806年，德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱（morphine ），在狗身上实验证明了其具有麻醉作用。 此后的数十年间发掘了大量民间药中的活性成分，如土根碱、奎 宁、辛可宁、咖啡因、阿托品、毒毛旋花苷、蟾蜍等，以生物碱 居多，都具有显著的生理活性，可以代表其原生药，多数至今仍 用作药物。 1818年德国化学家米斯纳提出了“生物碱”的概念，建议 将植物 中的弱碱性的成分命名为生物碱。
3.溶解度与碱性
溶解度
碱性
生物碱一般都具有碱性，只是碱 性强弱不同而已，因为其分子中氮原 子上的孤电子对能接受质子而显碱性 。碱性基团的pKα 值的大小顺序一般
生物碱及其盐类的溶剂度 与其分子中N原子的存在形式 、极性基团的类型与数目以及 溶剂等密切相关。 绝大多数仲胺和叔胺 生物碱具有亲脂性，溶于有机
二.生物碱的性质与鉴别
1.性状
绝大多数生物碱由C、H、O、N几种元素组成，极少数分子含有Cl 、S等元素 生物碱大多为结晶体固体，有一定的熔点，少数为非晶体粉末； 液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸气蒸馏而不被破坏。固体 生物碱有极少数如麻黄碱可以做到； 生物碱一般为无色或白色的化合物，只有少数具有高度共轭体系 结构的生物碱显其他颜色。
生物碱的提取
（2）离子交换树脂法 将水或酸溶液提取液通过强酸性阳离子交换树脂进行交换，以便于非生物 碱成分分离。将酸溶液提取液通过阳离子交换树脂柱，生物碱被树脂吸附，杂 质随溶液流出。交换后的树脂用10%氨水碱化，再用乙醚、氯仿、甲醇等洗脱， 浓缩得总生物碱。 树脂多用强酸性且是磺酸型，交联度十分重要，以3%-8%为宜。 （3）沉淀法 季铵盐类生物碱极易溶于水，用碱化或盐析的方法一般不易得到沉淀。又 由于它在有机溶剂中的溶解度不大，亦不便应用溶剂提取法，因此常用沉淀法 进行提取。常用雷氏铵盐为沉淀试剂，使之与生物碱结合为雷氏复盐，因难溶 于水而沉淀析出。 （4）其他方法 挥发性生物碱（如麻黄碱）可用水蒸气蒸馏法提取，易升华的生物碱可用 升华法提取（如吗啡碱），某些亲水性生物碱常用与水不相混溶的有机溶剂提 取。
生物碱的理化性质
有烯胺结构
OH
N
OH
N
H
Me
阿马林碱 含氮杂缩醛结构
4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐
N O
H+
-
N+ C
OH
OH具有酮基的Alk成盐N原子孤电子对空间上靠近酮基时，则产生跨环效应
MeO MeO
N HO
Me ..N
MeO
H+ MeO
N H HO
+N Me
O MeOOC
二甲氧基皮拉菲林 dimethoxy picraphylline
二.旋光性——多为左旋光性。 条件改变有的产生变旋现
象。
如：菸碱 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.溶解度
（1）绝大多数仲胺和叔胺生物碱的游离碱具亲脂性； （2）绝大多数生物碱盐具亲水性； （3）季铵生物碱具亲水性； （4）具酚羟基、羧基等酸性基团的生物碱具酸碱两性； （5）具内酯基的生物碱，遇碱水开环成盐而溶解，遇酸又闭环而析出；
O MeOOC 产生跨环效应生成的盐
（五）沉淀反应 用途：
鉴别——试管法、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
2.反应原理 3.反应条件 4.结果判断
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
(Pka10.64)>氨(Pka9.75)
氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱；
COOCH3 H
N CH3 OC O
可卡因
生物碱
概述生物碱的分类生物碱在植物体中的存在形式生物碱的理化性质生物碱的提取与分离生物碱的色谱检识生物碱的结构测定含生物碱中药实例第一节概述一、定义：●生物碱是指生物界中的含氮有机化合物。
●以前的定义：生物碱是一类含氮的有机合物，它存在于自然界生物体内，具有复杂的环状结构、且氮原子结合在环内，有类似碱的性质，能和酸结合成盐，具有明显的生物活性。
●美国学者Pelletier在其生物碱一书的生物碱的定义开头一句话：●What is an alkaloid?●他的一个同事回答：“an alkaloid is like my brother. I can recognize him when I see him, but I can’t define him.”二、历史：●生物碱是科学家们研究得最早的有生物活性的一类天然有机物。
在我国，《本草纲目拾遗》中记载，17世纪初《白猿经》即记述了从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，从现代观点分析，它应该是乌头碱。
●在欧洲，1806年德国科学家第一次从鸦片中分得吗啡，以后，1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶cinochonine，以后证明主要是奎宁与辛可宁（cinchonine）的混合物。
●1819年，W.Weissner把这类植物中的碱性化合物统称为类碱（alkali-like）或生物碱（alkaloids）。
生物碱一名沿用至今。
●生物碱类化合物往往是许多药用植物，包括许多中药的有效成分。
●阿片中的镇痛成分吗啡；●麻黄的抗哮喘成分麻黄碱；●颠茄的解痉成分阿托品；●长春花的抗癌成分长春碱和长春新碱；●黄连的抗菌消炎成分黄连素（小檗碱）等。
●同时生物碱多能与酸结合成盐而溶于水，易被体内吸收，且又大多具有复杂的化学结构，基于上述的特点，生物碱一直吸引着药物学家们研究的兴趣并经久不衰。
三．分布●生物碱在生物中的分布较广，其中双子叶植物类的豆科、茄科、防己科、罂栗科、毛茛科、和小檗科等科属含生物碱较多。
生物碱的理化性质
生物碱的理化性质
（1）形状：多数生物碱为结晶形固体，少数为非结晶形粉末。
（2）旋光性：含有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱都有旋光性，且多呈左旋光性。
（3）溶解性：生物碱的溶解性与生物碱分子结构中氮原子的存在状态、分子大小、分子中极性基团的种类和数目以及溶剂的种类有关。
1）游离生物碱包括：
亲脂性生物碱：易溶于乙醚、苯和卤烃类（二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等）等有机溶剂中，尤其在三氯甲烷中溶解度较大；亲水性生物碱有季铵型生物碱、含N-氧化物结构的生物碱、小分子生物碱、酰胺类生物碱。
具有特殊官能团的生物碱包括：具有酚羟基或羧基的生物碱（前者可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡，后者可溶于碳酸氢钠溶液）、具有内酯或内酰胺结构的生物碱。
生物碱盐：生物碱盐一般易溶于水，可溶于甲醇、乙醇，难容或不溶于亲脂性溶剂。
（4）碱性是生物碱的重要性质之一。
生物碱碱性强度统一用其共轭酸的酸式离解常数PKa值表示。
PKa越大，改碱的碱性越强；反之，碱性越弱。
根据PKa值大小，可将生物碱分为：
1）强碱PKa＞11，如季胺碱、胍类生物碱
2）中强碱PKa7~11，如脂胺、脂杂环类生物碱
3）弱碱PKa2-7，如芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱
4）极弱碱PKa＜2如酰胺，N-五元芳杂环类生物碱
（5）大多数生物碱在酸水或稀醇中与某些试剂反应生成难溶于水的络合物或复盐，这一反应称为生物碱沉淀反应，这些试剂称为生物碱沉淀试剂。
（6）某些生物碱能与一些试剂反应生成不同颜色的产物，这些试剂称为生物碱显色剂。
生物碱的显色试剂较多。
天然产物化学小报告--生物碱：苦参碱
苦参碱***资源1101 117401**一、原植物苦参碱是由豆科植物苦参的根、茎、果实经乙醇等有机溶剂提取的一种生物碱，属于喹诺里西啶类的衍生物羽扇豆生物碱类。
二、分子结构特征分子式：C15H24N2O分子量：248.37两个哌啶共用一个氮原子的稠合而成的化合物，具有喹诺里西丁的基本母核。
分子中有四个六元环，约有八种船式和椅式异构体。
由于椅式构象的异构体能量低，稳定性好，因此，植物中存在的苦参碱大多是椅式构象的异构体。
[1]三、理化性质熔点77°C沸点396.7°C at 760 mmHg密度 1.16g/cm³折射率 1.536闪点172.7°C蒸汽压 1.67E-06mmHg at 25°C碱性：苦参中所含生物碱均有两个氮原子。
一个为叔胺氮（n-1），呈碱性；另一个为酰胺氮（n-16），几乎不显碱性，所以它们只相当于一元碱。
苦参碱和氧化苦参碱的碱性比较强。
溶解性：苦参碱的溶解性比较特殊，不同于一般的叔胺碱，它既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂。
氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物，具半极性配位键，其亲水性比苦参碱更强，易溶于水，难溶于乙醚，但可溶于氯仿。
极性：苦参生物碱的极性大小顺序是：氧化苦参碱＞羟基苦参碱＞苦参碱。
四、提取、精制方法1、苦参生物总碱的提取：将原料干燥粉碎成粗粉，用50～80％乙醇将原料粗粉浸透，再装入回流提取器中，在60～80℃温度下用50～80％乙醇回流提取2～4次，合并提取液，料渣弃去；2、苦参碱的还原：按照提揉参生物总碱2～7％的比例向提取液中加入颗粒状活性炭，并在35～55℃温度下，按提揉参生物总碱3～10％的比例向提取液中缓慢加入80％水合肼进行还原反应，反应直到用薄层层析检查反应液中的氧化苦参碱和槐果碱斑点消失为止；3、苦参生物总碱的纯化：将上步骤所得的反应液浓缩成浸膏，用0.5～2％稀酸将浸膏溶解，溶液过强酸性阳离子交换树脂，并控制流速为10～50ml/ 分钟，然后用蒸馏水水洗树脂，直至水洗液为中性止，树脂中再加入碱水碱化后，乙醇洗脱，得乙醇洗脱液；4、从苦参生物总碱中分离苦参碱：将上步所得的乙醇洗脱液减压浓缩成浸膏，用15～25％酸液将浸膏溶解后，加入碱液碱化至PH值等于9～11，溶液分层，下层水弃去，上层放置结晶，过滤，得苦参碱粗品；母液减压浓缩，丙酮溶解，溶液过氧化铝柱层析，丙酮洗脱，洗脱液减压回收丙酮，得苦参碱粗品；5、苦参碱的纯化：合并上步骤所得的苦参碱粗品，丙酮反复重结晶，得苦参碱纯品。
执业药师考试必背生物碱的理化性质
执业药师考试必背生物碱的理化性质
生物碱是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物，多数具有复杂的氮杂环，大多氮原子在环内，具有碱性和显著的生物活性。
特例
如：秋水仙碱氮原子不在环内，几乎无碱性。
氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核苷酸及含氮维生素不属于生物碱。
生物碱多以有机酸盐形式存在；少数以无机酸盐形式存在；少数碱性极弱的生物碱以游离态存在。
一、生物碱的分类及典型化合物★★★
二、生物碱的理化性质★★★
（一）性状
少数小分子的生物碱为液体，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱等；
少数液体状态和小分子的固体生物碱具有挥发性；
个别生物碱还具有升华性，如咖啡因。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
左旋体的生物活性显著，右旋体的生物活性弱或无活性。
（三）溶解性
（四）碱性
碱性强弱：用共轭酸的pKa值表示。
pKa值越大，碱性越强。
（五）沉淀反应
（六）显色反应。
第9章 生物碱
生物界
2.生物碱集中分布在系统 发育较高级的类群中
CH3
动物界：极少
CH2 N
CH2
N CH3
三、存在形式； 1、游离：那碎因、那可丁 2、成盐：与草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸， 硝酸等成盐 3、酰胺：秋水仙碱、喜树碱 4、N-氧化物：苦参碱 5、氮杂缩醛：阿替生 6、其他：亚胺，烯胺
秋水仙碱
（五）苄基苯乙胺类生物碱 (benzylphenethylamines)
OH HO H O H O 石 碱 蒜 N
（六）吐根碱类(emetines)生物碱
MeOe 1-吐 碱 根
五、来源于色氨酸的生物碱
（一）简单吲哚类(simple indoles)生物碱
下列除外：
硝基（+3），亚硝基（+1）属于正氧化态，不在 此列。
低分子胺类：甲胺、乙胺； 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、 核苷酸、卟啉类、维生素；
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine H C CH 3 C H CH 3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH 3 O C O O NH C CH 3 CH 2OH C
（一）苯丙氨类生物碱(phenylalkylamines)
HO Ph C H 麻 碱 黄 C
CH3 H NHCH3
（二）四氢异喹啉类生物碱 (tetrahydroisoquinolines)
MeO MeO OH 哌 亭 劳 N CH3
（三）苄基四氢异喹啉类生物碱 1、苄基四氢异喹啉类 (benzyltetrahydroisoquinolines)
OH
天然产物化学(第九章)生物碱
_
C： -OH
C CH N
曼尼希碱
在生物碱中，尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物 合成中，许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的。
天然产物化学
陕西理工学院生工院
⑶酚的氧化偶联反应 为次级环化反应。 反应过程为含酚羟基化合物在植物体内经酶作用形
成自由基，两个自由基经偶联，形成新键。如在由苄基 四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱中，则是由酚的氧化 偶联反应生成的。 2.碳-氮键的裂解 较重要的裂解为Hofmann降解和von Braun（冯·布劳恩）降解。
一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对与共轭 系统形成跨环共轭。
天然产物化学
陕西理工学院生工院
4.挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如麻黄碱、烟碱
等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱具 有升华性。 （二）旋光性
生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋 光性。
CH3
N
HO
吗啡
O
CH3
N
HO
可待因
天然产物化学
陕西理工学院生工院
四、色氨酸系生物碱2012/12/7 第十四周 化学
本类生物碱也称吲哚类生物碱，是类型较多、结构较 复杂、化合物数目最多的一类生物碱。主要分布于马钱科、 夹竹桃科、茜草科等几十个科中。
（一）简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核，而无其 它杂环。代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷。
1.胆甾烷碱类 2.异胆甾烷碱类
N
H
H
OH
H
HH
HH
HO H OH
浙贝甲素 verticine
天然产物化学
陕西理工学院生工院
本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
生物碱
5、浓硝酸如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱显蓝色，咖啡碱不显色。
谢谢观看
生物碱具环状结构，难溶于水，与酸可以形成盐，有一定的旋光性和吸收光谱，大多有苦味。呈无色结晶状， 少数为液体。生物碱有几千种，由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒 性或强烈的生理作用。
理化性质
形态 颜色
味感 酸碱
旋光性
溶解度
挥发性
形态
大多数生物碱是结晶形固体；有些是非结晶形粉末；还有少数在常温时为液体，如烟碱（Nicotine）、毒 芹碱（Coniine）等。
分布规律
分布规律
（1）绝大多数生物碱分布在高等植物，尤其是双子叶植物中，如毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、夹竹桃 科、芸香科、豆科、小檗科等。
（2）极少数生物碱分布在低等植物中。 （3）同科同属植物可能含相同结构类型的生物碱。 （4）一种植物体内多有数种或数十种生物碱共存，且它们的化学结构有相似之处。
颜色
一般为无色。只有少数带有颜色，例如小檗碱（Berberine）、木兰花碱（Magnoflorine）、蛇根碱 （Serpentine）等均为黄色。
味感
不论生物碱本身或其盐类，多具苦味，有些味极苦而辛辣，还有些刺激唇舌的焦灼感。
酸碱
大多呈碱性反应。但也有呈中性反应的，如秋水仙碱；也有呈酸性反应的，如茶碱和可可豆碱；也有呈两性 反应的，如吗啡（Morphine）和槟榔碱（Arecaadine）。
显色反应
显色反应
有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色，叫做显色反应，常用于鉴识某种生物碱。但显色反应受生物 碱纯度的影响很大，生物碱愈纯，颜色愈明显。常用的显色剂有：
1、矾酸铵-浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为1%矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色， 士的宁显紫色到红色。
谢谢观看
生物碱具环状结构，难溶于水，与酸可以形成盐，有一定的旋光性和吸收光谱，大多有苦味。呈无色结晶状， 少数为液体。生物碱有几千种，由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒 性或强烈的生理作用。
理化性质
形态 颜色
味感 酸碱
旋光性
溶解度
挥发性
形态
大多数生物碱是结晶形固体；有些是非结晶形粉末；还有少数在常温时为液体，如烟碱（Nicotine）、毒 芹碱（Coniine）等。
分布规律
分布规律
（1）绝大多数生物碱分布在高等植物，尤其是双子叶植物中，如毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、夹竹桃 科、芸香科、豆科、小檗科等。
（2）极少数生物碱分布在低等植物中。 （3）同科同属植物可能含相同结构类型的生物碱。 （4）一种植物体内多有数种或数十种生物碱共存，且它们的化学结构有相似之处。
颜色
一般为无色。只有少数带有颜色，例如小檗碱（Berberine）、木兰花碱（Magnoflorine）、蛇根碱 （Serpentine）等均为黄色。
味感
不论生物碱本身或其盐类，多具苦味，有些味极苦而辛辣，还有些刺激唇舌的焦灼感。
酸碱
大多呈碱性反应。但也有呈中性反应的，如秋水仙碱；也有呈酸性反应的，如茶碱和可可豆碱；也有呈两性 反应的，如吗啡（Morphine）和槟榔碱（Arecaadine）。
显色反应
显色反应
有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色，叫做显色反应，常用于鉴识某种生物碱。但显色反应受生物 碱纯度的影响很大，生物碱愈纯，颜色愈明显。常用的显色剂有：
1、矾酸铵-浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为1%矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色， 士的宁显紫色到红色。
生物碱概述分类性质
生物碱的分类
二萜生物碱
1. 代表化合物——麻黄碱、伪麻黄碱 互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。 麻黄碱 R=H, R’=CH3 伪麻黄碱 (ephedrine) （pseudoephedrine） （九）有机胺类生物碱 三、生物碱的分类
8 α－萘菲啶类 吗啡(morphine) R=H 可待因(codeine) R=CH3 9 吗啡类 三、生物碱的分类 血根碱 (sanguinarine)
三、生物碱的分类
奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有效成分，含量高达3％） 奎尼丁 （五）喹啉类生物碱
喜树碱及其类似物
喜树碱(camptothecin) R=H 羟基喜树碱(hydroxycamptothecin) R=OH
酰基,双键
羟基,醚氧
供电子基
吸电子基
碱性增强
碱性减弱
四、生物碱的性质
苯胺型 酰胺型 烯胺型 N原子上孤对电子形成p- π共轭时，碱性减弱 3）共轭效应
稀胺型特例：N原子α,β-位有双键可能转化为季铵
蛇根碱 （serpentine）
4 阿扑芬类 小檗碱（berberine） 轮环藤酚碱 (cyclanoline) 5 原小檗碱 类 木兰碱（magnoflorine) 三、生物碱的分类
异喹啉环带苯骈喹啉啶环 6 普洛托品类 含羰基的小檗碱开环 延胡索丙素(corydalis C) 三、生物碱的分类 7 吐根碱类
碱性基团 pKa值顺序
胍基＞季胺碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香 胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯
五、生物碱的碱性 1. 共轭酸碱概念及强度表示
四、生物碱的性质
四、生物碱的性质
杂化方式 诱导效应 共轭效应 空间效应 氢键效应 2. 碱性与分子结构的关系
天然产物课件第四章【2024版】
二、生物碱的分布
③少数单子叶植物如石蒜科，百部科 (Stemonaceae)，百合科(Liliaceae)等植物中有分 布。在低等植物中，生物碱分布少，而且结构一般为 简单。生物碱在生物体中的存在部位和含量往往差别 很大，一般来说，含量在千分之一以上即为高含量。
三、生物碱的分类
按氮原子是否结合在环上可分为两大类： 有机胺类和氮杂环类：
• 酰胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下降， 碱性降低。
• 胍基型： 供电基和氮原子上未共享电子对共轭， 碱性增强（共轭酸的高度共振稳定性,使共轭酸稳 定，Ka小，则pKa大，碱性强）。
四、生物碱的性质
（4）、空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降
低（莨菪碱和东莨菪碱）。
CH3 N
H CH2OH
羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 • 内酯型生物碱(喜树碱)： 热NaOH
皂化）
+ （碱水解、
• 内酰胺生物碱（苦参碱）： 碱水解
四、生物碱的性质
（3）生物碱的盐（离子型、极性大）：
+
+
-
+
-
• 在水中的溶解度与酸有关： • 无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 • 无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。 • 卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐
四、生物碱的性质 影响碱性强弱的因素：
（1）．氮原子的杂化方式： SP3 > SP2 > SP
NH RC N
N
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
异喹啉（SP2 pKa5.4）
氰类（SP 中性 ） 电效应
四、生物碱的性质
（2）、诱导效应：
供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云密度 增加，碱性增强。 吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云密 度降低，碱性减弱。
天然药物化学 第十章 生物碱
O O OCH3
R=CH3汉防己甲素；R=H汉防己乙素
（治疗风湿性关节疼痛、神经疼痛）
汉防己乙素的隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防 己甲素的甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用于分离）
4.吗啡烷类生物碱
吗啡（morphine） (镇痛药，酚性生物碱，具有酸碱两性)
可待因 (Codeine) (镇咳药)
H OH O O C C OH
山莨菪碱
樟柳碱
1.阿托品（外消旋体）无旋光 ，其它均有旋光。 2.碱性： 莨菪碱（pka 9.65）>山菪碱>东菪碱（6.20）和樟柳碱
3.鉴别反应 (1) Vitali反应(针对莨菪酸部分) （深紫--暗红--消失）
COOR CHCH2OH HNO3 O2N COOR CHCH2OH NO2 KOH C2H5OH O2N COOR C CH2OH NO2
OH CHCH2NHCH3
HO CH2CH2N(CH3)2
OH OH
N H
肾上腺素
蟾酥碱
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类：
1.游离碱：少数碱性极弱的生物碱如那碎因、那可定
2.盐类：绝大多数。形成盐的酸：草酸、柠檬酸、盐
酸、硫酸与硝酸等 3.酰胺类：秋水仙碱、喜树碱 4.N-氧化物：吡咯里西丁类（如野百合碱等） 5.氮杂缩醛类：如阿马林等 6.其他如亚胺（C=N）、烯胺等
R N N R N
吡咯类
托品烷类
吡咯里西丁类
（一）吡咯类生物碱
由吡咯或四氢吡咯衍生。结构简单，数目比较 少，生理活性不太显著。
O N CH3 红古豆碱
红古豆碱与苦杏仁酸形成的酯（简称701），临床用于降压。
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性质38页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性 质
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
谢谢！
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性 质
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
天然药物化学-生物碱
02
在动物中，生物碱主要存在于昆虫、蛇类、海洋生物等有毒物
种中，作为防御性物质。
微生物中的生物碱主要与微生物的代谢活动相关，具有抗菌、
03
抗病毒等活性。
02 生物碱的提取与分离
CHAPTER
生物碱的提取
溶剂提取法
利用有机溶剂如乙醇、氯仿 等从植物中提取生物碱，根 据不同溶剂的极性选择合适 的提取方法。
CHAPTER
新药研发中的生物碱
01
02
03
抗癌药物
生物碱具有抑制肿瘤细胞 生长和扩散的作用，是抗 癌药物研发的重要来源。
抗病毒药物
一些生物碱具有抑制病毒 复制和传播的作用，为抗 病毒药物的研发提供了新 的思路。
抗炎药物
一些生物碱具有抗炎作用， 可用于抗炎药物的研发。
生物碱的资源保护与可持续利用
谢谢
THANKS
利用生物碱在不同溶剂中的溶 解度差异，通过多次萃取将生
物碱与其他成分分离。
沉淀法
利用生物碱的酸碱性或与其他 试剂的反应，生成难溶于水的 沉淀物，从而实现分离。
色谱法
利用色谱技术的原理，如薄层 色谱、柱色谱等，将生物碱与 其他成分进行分离。
膜分离法
利用膜的选择透过性，将生物 碱与其他成分进行分离，常用
抗病毒作用
生物碱能够抑制病毒的复制过程，降低病毒的致病力，对多种病毒 性疾病具有治疗作用。
代表性药物
黄连素、麻黄碱等。
抗炎作用
抗炎机制
生物碱通过抑制炎症介质的产生和释放，减轻炎症反应，同时还能够抑制免疫 反应，缓解过敏症状。
代表性药物
水杨酸、穿心莲内酯等。
其他药理作用
心血管系统作用
生物碱能够扩张血管、降低血压、 抗心律失常等，对心血管系统具 有保护作用。
天然产物-生物碱
此后的数十年间发掘了大量民间药中的活性成分如土根碱奎宁辛可宁咖啡因阿托品毒毛旋花苷蟾蜍等以生物碱居多都具有显著的生理活性可以代表其原生药多数至今仍用作药物
天然产物化学—生物碱
答辩人：何旺 学号：1075718199
目
1
概述
录
2
生物碱的性质与鉴别
3
生物碱的提取与分离
4
一.概述
1.生物碱的定义
旧定义：生物碱是指存在于生物体 （主要是指植物体）中的一类除蛋白质 、肽类、氨基酸及维生素B以外的含氮碱 基的有机化合物，有类似碱的性质，能 与酸结合成盐。 新定义：生物有机体产生的，含有 负氧态氮原子的环状化合物。
3.溶解度与碱性
溶解度
碱性
生物碱一般都具有碱性，只是碱 性强弱不同而已，因为其分子中氮原 子上的孤电子对能接受质子而显碱性 。碱性基团的pKα 值的大小顺序一般
生物碱及其盐类的溶剂度 与其分子中N原子的存在形式 、极性基团的类型与数目以及 溶剂等密切相关。 绝大多数仲胺和叔胺 生物碱具有亲脂性，溶于有机
2.旋光性
大多数生物碱分子中有手性碳原子，有光学活性，且多数为左旋。某些情 况下，生物碱的旋光性易受pH值、溶剂等因素影响，如中性条件下，烟碱、北 美黄连碱呈左旋，在酸性溶液中则变为右旋；麻黄碱在氯仿中呈左旋，但在水 中则变为右旋。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般左旋体有显著的生理活性， 而右旋体则无生理活性或很弱。如去甲乌头碱，左旋具有强心作用，右旋则无 强心作用。但也有少数生物碱与此相反，如右旋古柯碱的局麻作用大于左旋古 柯碱。
2.生物碱的分离纯化
生物碱的分离通常分为系统分离与特定分离。系统分离带有基础研究的性质，通 常采用总碱分离成类别与部位再进一步分离成单体生物碱的分离程序。类别是按碱性 强弱或酚性、非酚性粗分的生物碱类别，部位主要是指经色谱柱根据其极性不同而粗 分的部分。特定分离侧重于生产实用，具有应用开发价值。 经提取和粗分后获得的总生物碱，可采用下法进行分离： （1）根据生物碱及其盐的溶解度不同进行分离 根据生物碱在有机溶剂中的溶解度 不同，可以将它们彼此分离； （2）利用生物碱碱性强弱的不同进行分离 同一植物中含有生物碱的碱性往往不同 ，因此可采用生物碱的碱性差异进行分离纯化生物碱，此法称为pH梯度萃取法； （3）利用色谱法进行分离； （4）利用生物碱分子中特殊功能基团的性质进行分离；
天然产物化学—生物碱
答辩人：何旺 学号：1075718199
目
1
概述
录
2
生物碱的性质与鉴别
3
生物碱的提取与分离
4
一.概述
1.生物碱的定义
旧定义：生物碱是指存在于生物体 （主要是指植物体）中的一类除蛋白质 、肽类、氨基酸及维生素B以外的含氮碱 基的有机化合物，有类似碱的性质，能 与酸结合成盐。 新定义：生物有机体产生的，含有 负氧态氮原子的环状化合物。
3.溶解度与碱性
溶解度
碱性
生物碱一般都具有碱性，只是碱 性强弱不同而已，因为其分子中氮原 子上的孤电子对能接受质子而显碱性 。碱性基团的pKα 值的大小顺序一般
生物碱及其盐类的溶剂度 与其分子中N原子的存在形式 、极性基团的类型与数目以及 溶剂等密切相关。 绝大多数仲胺和叔胺 生物碱具有亲脂性，溶于有机
2.旋光性
大多数生物碱分子中有手性碳原子，有光学活性，且多数为左旋。某些情 况下，生物碱的旋光性易受pH值、溶剂等因素影响，如中性条件下，烟碱、北 美黄连碱呈左旋，在酸性溶液中则变为右旋；麻黄碱在氯仿中呈左旋，但在水 中则变为右旋。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般左旋体有显著的生理活性， 而右旋体则无生理活性或很弱。如去甲乌头碱，左旋具有强心作用，右旋则无 强心作用。但也有少数生物碱与此相反，如右旋古柯碱的局麻作用大于左旋古 柯碱。
2.生物碱的分离纯化
生物碱的分离通常分为系统分离与特定分离。系统分离带有基础研究的性质，通 常采用总碱分离成类别与部位再进一步分离成单体生物碱的分离程序。类别是按碱性 强弱或酚性、非酚性粗分的生物碱类别，部位主要是指经色谱柱根据其极性不同而粗 分的部分。特定分离侧重于生产实用，具有应用开发价值。 经提取和粗分后获得的总生物碱，可采用下法进行分离： （1）根据生物碱及其盐的溶解度不同进行分离 根据生物碱在有机溶剂中的溶解度 不同，可以将它们彼此分离； （2）利用生物碱碱性强弱的不同进行分离 同一植物中含有生物碱的碱性往往不同 ，因此可采用生物碱的碱性差异进行分离纯化生物碱，此法称为pH梯度萃取法； （3）利用色谱法进行分离； （4）利用生物碱分子中特殊功能基团的性质进行分离；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四节
二、 生物碱的检识
生物碱的理化性质
生物碱可和生物碱沉淀试剂发生反应生成沉淀，常见的沉 淀试剂有三类：1). 碘化物复盐类；(2).酸类；(3).重金属盐类。
碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色沉淀 碘化铋钾（Dragendoff）BiI3×KI 红棕色沉淀 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI2×2KI 类白色沉淀 硅钨酸(Bertrand试剂)SiO2×12WO3 乳白色沉淀 苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚黄色沉淀 氯化金（Suric chloride）HAuCl4 黄色晶形沉淀
第四节
NH2
生物碱的理化性质
NH2
NH2
OCH3
NO2
N电子云密度 N电子云密度
碱性 碱性
pKa
5.3
4.6
1.7
b). 酰胺、酰亚胺
O R N
R1 O N H O R2
酰胺
酰亚胺 (有一定酸性)
与芳胺相似，形成P-共轭， N上电子云密度很低，也为等性 sp2杂化，碱性与吡咯相近。
第四节
生物碱的理化性质
第四节
注意事项
生物碱的理化性质
a. 需在酸性溶液中进行。若为碱性不但生物碱自己会 沉淀，而且试剂也易形成氢氧化物产生沉淀，与苦味酸反 应在中性条件下进行。 b. 需要在50％以下的醇溶液或水溶液中进行，因有机 溶剂可使试剂产生沉淀。
c. 试剂用量 1-2滴即可，生物碱产生的沉淀有时可溶于 过量的试剂中。
R
O OC O O HO
R = H, 托哌可卡因 pKa = 9.88 R = COOCH3, 可卡因 pKa = 8.31
N
OH
H
OR
R = H, .. 阿马林 H
N N OR H MeO OMe
OMe
OMe pKa = 8.15
N Me
R = Ac, 二乙酰阿马林 pKa = 4.9
N H
阿马林 R= H 二乙酰阿马林 H 3C N R= Ac
(5). 空间效应
H 3C N CH 3
H 3C N CH 3 CH 3
H3C H3 C N CH 3 CH 3
H 3C
N
CH 3 C 4 H9 (t)
pKa
4.39
Et Et
5.15
4.81
2.93
N H
N H
NH3 ,
NH2CH3 , NH(CH3)2 , N(CH3)3
pKa 11.29
10.98
d. 少数生物碱不与某些生物碱沉淀试剂反应，故在进 行生物碱检识时需三种以上试剂才能推断其可能为生物碱。
第四节
生物碱的理化性质
三、 生物碱的碱性
（一） 碱性的产生及其强度的表示方法 经典的酸碱理论 HA H+ + A能解离出H＋的为酸
BOH
B+ + OH-
能解离出OH-的为碱
布朗太特(Brnstð d)酸碱理论 H+ + B N: + H+ BH+ N:H+ 能接受质子的为碱
旋光性： a. 大多数生物碱分子具有旋光性（多为左旋）。 b. 有些生物碱的旋光性受pH、溶剂、成盐影响。 烟碱 北美黄连碱 麻黄碱 吐根碱 中性时 左旋, 酸性 右旋； 中性时 左旋, 酸性 右旋； 氯仿中 左旋, 水中 右旋； 游离型氯仿中 左旋，盐酸盐 右旋。
c. 生物碱的生物活性与旋光性有关（立体结构)， 一般左旋的生理活性强，右旋的弱或无生理活性。 l-莨菪碱的散瞳作用 > d-莨菪碱的100倍 l-去甲乌药碱有强心作用，d-去甲乌药碱无强心作用。
H
H C Байду номын сангаасH3 NHCH3
麻黄碱
C OH
C H
伪麻黄碱
pKa 9.58
pKa 9.74
构象式能量高
构象式能量低
第四节
生物碱的理化性质
(7). 共振稳定
H2N
C
H2N
NH
H+
[
H2N
C
H2N
NH2
+
H2N
+
H2N
C
H2N
NH 2
H2N
+
C
NH 2
]
胍 pKa 13.4
H3C
C NH2
:
C
H2N
NH
第四节
溶解性：
生物碱的理化性质
a. 绝大多数仲胺和叔胺生物碱具有亲脂性，溶于有机溶 剂如甲醇、乙醇、丙酮、苯、卤代烷类等，不溶于水中。 b. 季铵类生物碱，N-氧化物生物碱，某些含有羧基的 生物碱和液体生物碱溶于水。 c. 大多数生物碱不易溶于碱水，但含有酸性基团(如酚羟 基、羧基等)的生物碱溶于碱水。 d. 大多数生物碱溶于酸水。但盐酸小檗碱不溶于水；喹 宁碱与硫酸生成的酸性盐溶于水(1:9)，生成的中性盐(二元 盐基)难溶于水(1:810)，溶于氯仿。
R
N
吐根碱
H
CH2 OH Ph
O C C N H O
R = H, 莨菪碱 pKa = 9.65 MeHNCOO R = OH, 山莨菪碱
N2 N1 Me Me
金雀花碱
毒扁豆碱
第四节
生物碱的理化性质
(3). 诱导-场效应
OR
.. OR
N N OR H MeO OMe
OMe H OMe
相隔五个碳
N pKa 0.89 H MeO OMe
NH 2
生物碱的理化性质
(4). 共轭效应 孤对电子与芳环形成了P共轭，使氮上电子云密度降 低。 孤对电子处在P轨道上， 故可近似看为等性sp2杂化。
CH 3 N CH 3
N H
pKa：5左右， 碱性与吡啶相近
N
苯并喹啉 pKa 7.76 不等性sp3杂化
因苯骈喹啉分子刚性较强，氮原 子不能与苯环构成共轭体系，故不是 等性sp2杂化，而是不等性sp3杂化， 碱性较强。
Lewis酸碱理论
能给出电子的为碱，能接受电子的为酸
第四节
生物碱的理化性质
酸碱强弱的表示方法: pKa = -lgKa = -lg Ka 酸性
[
N:] [H+] [ N:H+]
碱性
pKa
酸性
碱性
pKa与pKb的关系 pKa + pKb = 14 pKb = 14 - pKa
pKa < 2(极弱碱)
N Me
N H
..
OMe OMe
H
阿马林 R= H 酰阿马林 R= Ac
N N
N Me
吐根碱 N
OR
N H
阿马林 R= H 二乙酰阿马林 R= Ac
MeHNCOO N2 N1 Me
吐根碱
N
Me
MeHNCOO
金雀花碱
毒扁豆碱
N
相隔三个碳 pKa Me8.1Me
毒扁豆碱
N2 N1
金雀花碱
第四节
a). 芳胺
第四节
反应机理
生物碱的理化性质
生物碱一般在酸性条件下成为离子，与试剂反应产生，生 成不溶性复盐或络合物沉淀。
N+H + K+[BiI4 - ]
应用 a. 定性：
N+H[BiI4] - + K+
生物体中有无生物碱；提取是否完全。
b. 分离纯化：如线麻叶中治疗马肠梗阻的有效成分-胆碱 就是用雷氏铵盐沉淀法分离精制的。 c. 定 量： 有些生物碱沉淀试剂能与生物碱生成具有一 定组成的沉淀，故可用于定量。
9.15
与不等性sp2杂化的亚胺和吡啶相比。亚 胺和吡啶的孤对电子为参与共轭，因此碱性 强于吡咯。
第四节
e).
C
生物碱的理化性质
N 类（不等性sp杂化）
不等性sp杂化，因孤对电子存在于杂化轨道中，其S成 分占50％，故碱性极弱。 sp3 > sp2 > sp 脂肪胺 > 亚胺 > 吡啶 > 吡咯 pKa 10.0 9.0 5.0 -3.8 >腈 -10
氮杂缩醛生物碱
亚胺盐
醇或水
H+ OH-
X
醇胺型 小檗碱
季铵型 小檗碱
季铵向氮杂缩醛的转化受溶剂极性，结构类型，异喹啉骨 架上取代基团的数目和位置的影响
第四节
生物碱的理化性质
阿马林碱
阿马林与酸成盐时，N原子处于桥头， 由于受立体结构的限制，就不能形成 亚胺盐。
第四节
生物碱的理化性质
c). 氮原子在空间上靠近羰基的生物碱产生跨环效应生成盐
N
利血平部分结构
士的宁
pKa
8.20
6.07
第四节
H N
生物碱的理化性质
Et H COOMe H OMe HN O H H N + H OMe
(6). 分子内氢键
O
和钩藤碱 pKa 6.32
H N + H
Et H COOMe
7
异和钩藤碱 pKa 5.2
和钩藤碱
异和钩藤碱
OH H C CH3 NHCH3
Chemistry of Natural Medicine
第九章
生 物 碱
（Alkaloids）
天然药化教研室 主讲教师：华会明
本 章 内 容
第一节 概述
F
第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
生物碱合成的基本原理 生物碱的结构分类 生物碱的理化性质 生物碱的提取与分离 生物碱的结构鉴定
第四节
一、 性状
H
10.0
O 利血平部分结构 O C