生物碱类

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主要包括吡咯烷类、莨菪烷类和吡咯里西啶类生物 碱。
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1.吡咯烷类生物碱
此类生物碱结构较简单,数量较少、生理活性不太 显著,如红古豆碱。
O
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
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N N Me Me 红古豆碱(cuscohygrine)
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2. 莨菪烷类生物碱
多由莨菪烷环系的C3-醇羟基与有机酸缩合成酯。 主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天 仙子属中,典型的化合物如莨菪碱。 Me N
3.半萜吲哚类
由色胺构成的吲哚衍生物上连有一个异戊二烯单位后 形成,如麦角新碱。
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CH3
H CONHCH N
CH2 OH CH3
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麦角新碱
4.单萜吲哚类
N H
分子中具有吲哚母核和一个C9或C10的裂环番木鳖贴及其衍 生物的结构单元,如士的宁,利血平。
N H N O H H O MeO N H H H H3COOC OMe N H OMe O CO OMe OMe
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生物碱常用的沉淀剂
碘化汞钾(Mayer):类白色沉淀,试剂过量 沉淀消失。 碘-碘化钾(Wagner):棕色或褐色沉淀 硅钨酸试剂(Bertrand):淡黄或灰白色沉淀 (可定量) 苦味酸试剂(Hager):黄色结晶(在中性溶液 中进行) 硫氰酸铬铵(雷氏铵盐):红色沉淀或结晶 NH4 [Cr(NH3)2(SCN)4] 碘化铋钾试剂(Dragendorff) :红棕色沉淀
N
吲哚里西啶
N 一叶萩碱 (securinine)
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三、苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
主要包括苯丙胺类生物碱、异喹啉类生物碱和苄基苯乙 胺类生物碱。
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1.苯丙胺类生物碱
如麻黄中的麻黄碱
OH CH3 NHCH3 (1R, 2S) 麻黄碱(ephedrine)
OH CH3 NHCH3 (1S, 2S) 伪麻黄碱(pseudoephedrine)
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2. 沉淀反应
生物碱在酸水中或稀醇中与某些试剂生成难溶于水 的复盐或配合物的反应,称为生物碱沉淀反应。 大多数生物碱能发生沉淀反应(个别如麻黄碱、咖啡碱 不反应)。大多数沉淀反应在酸性水溶液中进行(个别 如苦味酸在中性条件进行)。 生物碱沉淀试剂根据生成物不同可分成三种类型: 一是生成不溶性盐类,属于该类试剂有硅钨酸试剂、苦 味酸试剂、磷钼酸试剂等; 二是生成疏松的配合物,如碘-碘化钾试剂; 三是生成不溶性加成物,如碘化铋钾、碘化汞钾等一些 重金属盐类。
HO
O
OH
吗啡
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3. 苄基苯乙胺类生物碱
如石蒜碱
OH HO H O H O N
石蒜碱(lycorine)
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四、色氨酸系生物碱
也称吲哚类生物碱。按生源关系,可将其详细分为四 类。
1.简单吲哚类
结构特点为只有吲哚母核,而无其它杂环。如靛青苷。
2.色胺吲哚类
含有色胺部分,结构较简单。如吴茱萸碱。
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3. 溶解性
游离生物碱与成盐生物碱相比:水溶性小、脂溶性大。 具有酸性基团的生物碱可溶于碱性溶液。
成盐生物碱: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。
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二、化学性质
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二、生物碱的存在形式
1.游离式:少数碱性弱的生物碱一般以游离态存在。 2.成盐式:多数生物碱一般盐的形式存在: 有机酸:柠檬酸、酒石酸、草酸等; 无机酸:硫酸、盐酸、硝酸等; 特殊酸类:乌头酸、绿原酸等。 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的羧基常以甲酸形式存在。 5.N-氧化物
士的宁
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利血平
五、邻氨基苯甲酸系生物碱
喹啉类:白鲜碱(白鲜皮) 丫啶酮类:山油柑碱(鲍氏山油柑)
O
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N
喹啉
N H
丫啶酮
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六、组氨酸系生物碱
咪唑类生物碱:毛果芸香碱(毛果芸香)
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N N H
咪唑
H3 C OFra Baidu bibliotekO
毛果芸香碱
N N
CH3
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七、萜类生物碱
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N
H3CO
N
异喹啉
H3CO OCH3
罂粟碱
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(3)双苄基异喹啉类
两个苄基异喹啉通过1–3个醚键连接,如唐松草碱。
OMe MeO N Me OMe MeO N Me
O MeO OMe OMe
唐松草碱 (thalicarpine)
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(4)吗啡烷类 如吗啡。
H3C N
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2. 旋光性
多为左旋光性。有的产生变旋现象。 溶剂:如麻黄碱在CHCl3为左旋、在H2O中为右旋; pH:如烟碱在中性溶液呈左旋光性、酸性溶液中为右 旋光性; 存在形式:长春碱,游离时为右旋、H2SO4盐为左旋; 多数左旋体呈显著生理活性,少数右旋体活性较强。 如去甲基乌药碱,存在于乌头属植物中的左旋体有强 心作用、存在于其它植物中的右旋体无此活性;左旋 莨菪碱的扩瞳作用是右旋体的100倍;右旋古柯碱的 局部麻醉作用优于左旋体。
O O
CH2OH C H
Ph 莨菪碱(hyoscyamine)
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3. 吡咯里西啶类生物碱
为两个吡咯烷共用一个氮原子稠合而成。主要存在于菊 科植物的千里光属植物中: 活性强(抗癌)、毒性也大(肝毒) 如:大叶千里光碱
N
吡咯里西啶
大叶千里光碱
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二、赖氨酸系生物碱
主要包括哌啶类、喹诺里西啶类、吲哚里西啶类
1.哌啶类
N H
哌啶
槟榔碱
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2. 喹诺里西啶类生物碱
为两个哌啶共用一个氮原子稠合而生的衍生物。如苦参中的 苦参碱。
O N
N
N
喹诺里西啶
苦参碱
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3. 吲哚里西啶类
为哌啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。分为简 单吲哚里西啶和一叶萩碱两类。数量少,有极强的生 理活性
O O
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2. 异喹啉类生物碱
(1)原小檗碱类和小檗碱类 两个异喹啉通过C1–N和C3–N 稠合而成
O
叔胺碱(氢化程度高) 季铵碱(氢化程度低)
N+ OHOCH3 OCH3
N
+
O
原小檗碱
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小檗碱
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(2)苄基异喹啉类 为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱,如罂粟碱
H3CO
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生物碱类
4112430051 王赛赛
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概述
一、含义与分布
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生物碱(alkaloids)是指存在于生物界(主要是植物界) 的一类含有氮原子的有机化合物。 大多具有复杂的环状结构,氮原子结合在环内。 多呈碱性,可与酸成盐。 多具有显著的生理活性。 生物界除生物体必须的含氮有机化合物,如氨基酸、 肽类、蛋白质、核酸、核苷酸及含氮维生素外,其它含氮有 机化合物均可视为生物碱。 生物碱主要分布于植物界,少数动物体中也有生物碱, 如蟾酥毒汁中的蟾酥碱。
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3. 显色反应
某些试剂能与一些生物碱反应生成有颜色的溶液, 该类反应称为生物碱显色反应,所使用的化学试剂 称为生物碱显色试剂。 生物碱常用的显色剂: (1)钼酸铵一浓硫酸溶液(Frohde试剂) 1%钼酸钠或5%钼酸铵的浓硫酸溶液,如遇乌头碱 显黄棕色,小檗碱显棕绿色,阿托品不显色。 (2)矾酸铵一浓硫酸溶液(Mandelin试剂) 1%矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色,可 待因显蓝色,士的宁显蓝紫色到红色。
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游离易溶于有机溶剂(原料须碱化)
1. 碱性
(1)碱性的产生及其强度表示: 生物碱由于其分子中氮原子上的孤电子对能接受质子故显 碱性。 碱度分别用酸式离解指数pKa和碱式离解指数pKb来表示: pKa值越大,碱性越强 pKa<2为极弱碱,pKa2~7为弱碱,pKa7~11为中强碱, pKa>11为强碱。
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LOGO (2)生物碱的碱性与分子结构的关系 生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中氮 原子的电子云密度,若电子云密度升高,则碱性增 强,反之碱性下降。 1.氮原子的杂化方式 杂化轨道中P轨道的成分增多、能量升高,成 对电子的能量也随之升高,易接受质子,碱性增强。 故碱性为sp3>sp2>sp。季铵碱分子中的氮原子最 外层有九个电子,,极易给出一个电子达到稳定结 构,所以碱性强(pKa>11)。 2.诱导效应 氮原子连接供电子基如烷烃时,碱性增强。 而氮原子附近有吸电子基时,则碱性下降。
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生物碱的提取分离
一、提取方法
(一)水或酸水提取法
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此法适用于水溶性生物碱及生物碱盐的提取。酸水提 取液可以采用下列方法进一步处理:1.阳离子树脂交换 法 2.萃取法。 原理:①利用生物碱盐易溶于水,难溶或不溶于亲脂性有 机溶剂的溶解性能,用水进行提取。
②用酸水提取可使生物碱都以盐的形式被提出,提 高提取率。 常用的酸:0.5%~1%的乙酸、硫酸、盐酸 或酒石酸等。 提取方法:浸渍法、渗漉法、煎煮法。 此 方法的缺点是提取液体积大,浓缩困难,水溶性杂质多。
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(3)甲醛一浓硫酸试剂(Marquis试剂) 30%甲醛溶液0.2ml与10ml浓硫酸的混合 溶液。如遇吗啡显橙色至紫色,可待因显红 色至黄棕色。 (4)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。 (5)硝基醌反应(vitali试剂) 托品烷用发烟硝酸的碱性醇溶液处理, 产生紫红色 山茛菪碱(+) 东茛菪碱(+) 茛菪碱(+) 樟柳碱(-)
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3.共轭效应 吸电子共轭效应使氮原子上的电子云 密度降低,造成碱性减弱。供电子共轭效应使碱性增 强。如含胍基生物碱呈强碱性。 4.空间效应 如果氮原子周围的取代基分子较大, 对氮原子构成屏蔽作用,使氮原子难于接受质子,造 成碱性降低。 5.氢键效应 生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分 子内氢键(与含氧基团),则共轭酸的酸性较弱,其 共轭碱的碱性较强。 综上所述,生物碱结构中的碱性基团与碱性强弱 之间的关系为:胍基>季铵碱>脂肪胺和脂杂环>芳 胺和吡啶环>多氮同环芳杂环>酰胺基和吡咯环。
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生物碱的结构与分类
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生物碱的分类方法有三种: 植物来源分类:苦参生物碱,黄连生物碱,长春花生物 碱等; 化学结构分类:吡啶类生物碱,异喹啉生物碱、甾体生 物碱、吲哚类生物碱等; 生源途径结合化学结构分类:来源于鸟氨酸的吡咯生物 碱、托品类生物碱等;
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一、鸟氨酸系生物碱
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易溶于醇 醇(甲、乙)类溶剂提取法 渗漉/浸渍/回流 醇提取液(盐 游离) 回收 总生物碱 酸碱处理 较纯的总生物碱
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(三)亲脂性有机溶剂提取
水溶性生物碱不适用此法。此法提取需先用氨水、石 灰乳将药材粗粉湿润膨胀,同时使药材中生物碱盐转变为 游离形式再用亲脂性有机溶剂提取。 原理:利用游离生物碱易溶于低极性有机溶剂,进行提取。 提取方法:冷浸法、加热回流(连续回流)提取法。 此方法的特点是 ① 提取前需用碱碱化。 ② 只能提取亲脂性生物碱,亲水性生物 碱不被提出。 ③ 杂质少,易于进一步纯化。 ④ 毒性大,易燃易爆。
1. 性状
•颜色: •状态:
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多为无色或白色,少数有色(如小蘗碱为黄色)。 多为结晶固体(有熔点),少为粉末。 少数为液体(多不含氧,若含则多成酯键)如槟 榔碱、烟碱。 •味道: 多具苦味,少数为它味(如甜菜碱有甜味)。 •挥发性:多无挥发性,少数具挥发性(如麻黄碱可随水蒸 气蒸馏、咖啡因可升华)。
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易溶于水
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水或酸水提取法(盐酸/硫酸/醋酸/酒石酸) 浸渍/渗漉/煎煮
酸水提取液(盐)
离子交换树脂法或 有机溶剂萃取法 总生物碱
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(二)醇类溶剂提取法
醇类提取法适用于各种极性生物碱的提取。 原理:游离生物碱及其盐一般都能溶于乙醇和甲醇。 提取方法:浸渍法、渗漉法、加热回流(连续回流)提取 法。 此方法的缺点是含有大量脂溶性杂质。
1. 单萜类生物碱:龙胆碱(龙胆科) 2. 倍半萜类生物碱:石斛碱(石斛) 3. 二萜类生物碱:乌头碱(乌头、附子)关附甲素、紫
杉醇
4. 三萜类生物碱:较少
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八、甾体类生物碱
环常绿黄杨碱D(黄杨科)
H H N CH3 OH
H N H3 C
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生物碱的理化性质
一、物理性质
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