生物碱PPT课件

第一节 概 述
生物碱大多具有生物活性。是许多中草药的有效成分。阿片中的镇痛 成分吗啡，止咳成分可待因，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新碱，黄连的抗菌消炎成分黄连素(小檗碱 )等。生物碱能与酸结合成盐而溶于水，容易被体内吸收。它们又大多具有 复杂的化学结构。一直吸引着有机化学家们研究的兴趣并经久不衰。
二、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。
二、分布
生物碱的含量，金鸡纳树皮中高达3％以上，长春花中的长春新碱 含量仅为0．0001％，美登木中美登素含量更微，仅0．000 02％。一般 含量在0．1％以上就算比较高了。同一植物中的生物碱往往来源于同一 个前体，化学结构往往类似。鉴定植物品种并对同种同属植物中的生物 碱情况有所了解，掌握生源知识有助于化合物的鉴别和结构推定
鉴别生物碱常用的试剂为
碘化铋钾(dragendorff)试剂。
其配制方法：溶液I为0.85g次硝酸铋溶于10ml冰醋酸及40ml水中；溶液 Ⅱ为8g碘化铋钾溶于20ml水中。取溶液I、溶液Ⅱ等体积混合液1ml与2ml 乙酸、10ml．水混合即可用于显色试验。加入该试剂的含生物碱试液显 棕黄色。
三、生物碱的性质与鉴别
四）生物碱的检识--显色反应 在生物碱的预试，提取分离和结构鉴定中，常需要一
种简便的检识方法。最常用的是生物碱的沉淀反应与显 色反应。沉淀反应是生物碱在酸性条件下，与沉淀试剂 生成不溶性复盐沉淀。
生物碱沉淀反应 ①碘化铋钾(Dragendoff’s Reagent)试剂，与生物碱反应显棕黄色。 ②碘-碘化钾试剂（Wagner’s Reagent） 棕色沉淀 ③碘化汞钾试剂（Mayer’s Reagent ）棕红色沉淀
三、生物碱的性质与鉴别
大多为无色结晶性化合物(少数为液体)，有明显的熔点与旋光，味苦， 易溶于有机溶剂，一般不溶于水。
除酰胺生物碱外，大多为碱性。碱性强弱不等，一般能与无机酸或有机 酸成盐而溶于水，但生物碱与某些特殊的无机酸(如硅钨酸、磷钨酸)及一 些有机酸(如苦味酸等)成盐后不溶于水，常利用此性质鉴别和分离生物碱 。
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第一章 概论 第二章 天然产物的提取分离 第三章 结构研究中常用的波谱技术 第四章 生物碱 第五章 单萜 第六章 倍半萜类 第七章 昆虫激素与信息素 第八章 二萜类化合物 第九章 皂萜
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第四章
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第一节 概 述
生物碱一般是指植物中的含氮有机化合物(蛋白质、肽类、氨基酸及 维生素B除外)。现在，除植物以外，人们从海洋生物、微生物、真菌及昆 虫的代谢产物中发现了不少含氮化合物。有时也称它们为生物碱。因此广 义地讲，生物界所有含氮的有机化合物都可称为生物碱(alkaloid) 。
（2）诱导效应： N原子上电荷密度受供电基和吸电基诱导效应的影响 ①N上连接的基团为供电基团（烷基）则碱性增强。甲基的供电性使N的电
荷密度增加，碱性增强。
三、生物碱的性质与鉴别
②N原子附近有吸电基（如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基、羰基、酯基等)， 使氮上电子云密度降低，碱性减弱。
三、生物碱的性质与鉴别
五）碱性 2.碱性与分子结构的关系：生物碱的碱性强弱与N原子的杂化度，诱导效应，
诱导-场效应，共轭效应，空间效应以及分子内氢键形成等有关。 （1）N原子杂化度：
氰基（CN）（sp）中性，吡啶（pKa5.17）（sp2）， 2-甲基-甲基-吡咯（pKa10.26）（sp3）
三、生物碱的性质与鉴别
（1）N原子杂化度：
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱与许多试剂显不同的颜色，常见的有以下几种：
1)Mandelin试剂为1％钒酸铵的浓硫酸溶液。它与阿托品显红色；奎宁显 淡橙色；吗啡显蓝紫色；可待因显蓝色；士的宁显蓝紫色到红色。
2)Frohde试剂为1％钼酸钠或5％钼酸铵的浓硫酸溶液。它与乌头碱显黄 棕色；吗啡显紫色转棕色；可待因显暗绿色至淡黄色；黄连素显棕绿色； 秋水仙碱显黄色；阿托品和士的宁等不显色。
（3）共轭效应： N原子孤电子对处于p-π共轭体系时，碱性较弱。
三、生物碱的性质与鉴别
（4）诱导-场效应：使碱性降低
生物碱分子如同时含有2个氮原子时，即使其处境完全相同，碱度总是有 差异的。一旦第一个氮原子质子化后，就产生一个强的吸电基团_+NHR2 ， 此时它对第二个氮原子产生两种碱性降低的效应:诱导效应和静电场效应。前 者通过碳链传递，且随碳链增长而渐降低。后者通过空间直接作用--直接效 应。二者统称为诱导-场效应。如：烟碱
3. 子对能接受质子而显碱性。
碱性强度表示：酸式离解指数pKa，碱式离解指数pKb；pKa越大，碱性越强 。pKa=14-pKb
碱性强度与pKa的关系：
pKa 12~14强碱 7~12中强碱 2~7弱碱 <2极弱碱 碱性基团的pKa值大小顺序：
胍基>季铵碱>脂肪胺基>芳杂环（吡啶）>酰胺基
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也是一类研究得最早的 有生物活性的天然化合物。自1806年德国学者从鸦片中分出吗啡碱，迄 今已有1万多种生物碱。生物碱广布植物界，许多重要中药中含生物碱 ：麻黄，汉防己，延胡索，苦参，洋金花，乌头等主要含生物碱。生物 碱有多种多样的生物活性。附录中列出46种药用生物碱的来源，作用与 用途。生物碱又是天然有机化学的重要研究领域之一。
三、生物碱的性质与鉴别 （6）分子内氢键形成：
若能形成稳定的分子内氢键，则使碱性增强。
三、生物碱的性质与鉴别 生物碱碱性规律：
生物碱碱性强弱的影响因素虽然较多，但就常见N原子的结合形式按其 碱性强弱排序如下：
季铵碱由于其离子化程度大，使N原子具有似金属性，呈强碱性。酰胺碱 性最弱是由于N原子上的未共用电子对，与羰基上的π电子形成p- π共轭， 电子云密度偏向O原子，N上电子云减少了，碱性大大降低。
5)浓硝酸与吗啡显红蓝色至黄色；可待因显黄色；士的宁显黄色；乌头 碱显红棕色；阿托品、古柯碱、咖啡碱不显色。
6)浓盐酸与藜芦碱显红色；小檗碱在加氨水情况下可显红色；其他大部 分生物碱均不显色。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱显色反应 浓硫酸，浓硝酸，和浓盐酸可使不同的生物碱显不同的颜色。
三、生物碱的性质与鉴别
二）旋光性：具手性碳的分子，有旋光性（小檗碱，罂粟碱无）；旋光 受pH和溶剂影响，烟碱（中性-l，酸性-d），麻黄碱（氯仿-l，水中-d） ；生理活性与旋光有密切关系，左旋-有显著生理活性，右旋-无或很弱， l-莨菪碱散瞳作用大于d-莨菪碱，去甲乌药碱仅l-体有强心作用，d-古柯 碱的局麻作用大于l-古柯碱。
一、 概述
一.生物碱的含义 生物碱的定义至今尚无一个令人满意的表述。随生物碱研究的深入，
其定义的严格性伴随新的限制。 1）含N的有机化合物（不包括低分子胺类—甲胺，乙胺，氨基酸，氨基 糖，维生素等）。 2）具碱的性质且能和酸成盐。 3）多数具有复杂的氮杂环（少数N原子在环外）。 4）多数具强的生物活性。
对吗啡(1)的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导致镇痛药哌替啶 (杜冷丁，2)的发现。又如可卡因(3)的研究发展了莨菪类生物碱化学研究 并导致局部麻醉药普鲁卡因(4)的产生。
二、分布
第四章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的性质与鉴别 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的分类 六、生物碱的结构鉴定 七、生物碱的提取分离实例
二、分布
生物碱主要分布于植物界,在动物中发现得很少。在高等植物尤其 在双子叶植物中分布为广：①在双子叶植物的小檗科(Berberidaceae) ， 毛 茛 科 (Rununcu-laceae) ， 木 兰 科 (Magnoliaceae) ， 防 己 科 (Menisperma-ceae)，罂粟科(Papaveraceae)，芸香科(Rutaceae)等植 物中广为分布；②裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属(Taxus)，松柏科 松属(Pinus)，云杉属(Picia)，三尖杉科三尖杉属Cepha-lotaxus)， 麻黄科麻黄属(Ephedra)等属植物中有分布；
3)Marquis试剂为30％甲醛溶液0.2ml与10ml浓硫酸混合。它与吗啡显橙 色至紫色；可待因显洋红色至黄棕色；古柯碱和咖啡碱不显色。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱与许多试剂显不同的颜色，常见的有以下几种：
4)浓硫酸与秋水仙碱显黄色；可待因渐显淡蓝色；小檗碱显绿色；阿托 品、古柯碱、吗啡及士的宁等不显色。
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目前为止，已报道的并搞清化学结构的生物碱已达4000多种，并且还以 每年约上百个的速度递增着。同时还发现了在植物中含量极微，化学结构 复杂的含氮大环化合物，如具有抗癌活性的美登素，它的全合成也已报道 。近年来生物碱的分离、结构鉴定与全合成工作依然是天然有机化学家的 重要研究领域。
第一节 概 述
第四章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的性质与鉴别 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的分类 六、生物碱的结构鉴定 七、生物碱的提取分离实例
四、生物碱的提取与分离
生物碱在植物体内常与有机酸(如咖啡酸、枸橼酸、草酸、罂粟酸等)结 合成盐。所以提取生物碱时，生药粉末可直接用乙醇、稀乙醇(60％一80％ )、水或酸水(一般用0．5％～1％硫酸或乙酸)浸泡，渗漉或加热提取。提 取液蒸去水或乙醇后，将所得胶质用2％左右稀酸水提取生物碱。如用稀醇 提取，则所得浓水液加酸酸化，滤清酸水，用乙醚、氯仿洗涤，酸液用氨 水、碳酸钠或石灰溶液碱化，游离出来的生物碱分别用乙醚、氯仿提取， 即得总生物碱。
二、分布
生物碱在体内存在形式
1）游离碱—碱性极弱的生物碱（秋水仙碱，吲哚类生物碱）。 2）盐类（大多数生物碱在植物中与酸结合成盐存在，盐酸、草酸、硫
酸、酒石酸、苹果酸等） 3) 酯或苷（极少数） 4) N-氧化物
二、分布
生物碱是天然有机化合物中最大的一类化合物。各类生物碱的结构千 差万别，变幻无穷。科学家们在阐明化学结构的同时也研究它们的结构与 疗效的关系，并进行结构改造，以寻求疗效更高、结构简单并且易于大量 生产的新型化合物。
三、生物碱的性质与鉴别
（5）空间效应：
尽管质子的体积较小，但N原子质子化时，仍受到立体效应的影响，使碱 性增强或减弱。
东莨菪碱分子中，三元氧环的存在，对N原子产生立体效应，不宜接受质 子，碱性减弱。
苦参碱有较强碱性，N16呈酰胺状态，几无碱性，N1叔胺，三价结在环 上， 立体形象便于接受质 子，碱性强。
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三、生物碱的性质与鉴别
沉淀反应条件： ①酸性水溶液中（碱性-试剂沉淀；稀醇或脂溶性-沉淀溶解） ②不能过量-沉淀溶解。
沉淀反应阳性结果的判断 一般需选用三种以上的沉淀试剂进行反应，如均有沉 淀反应，可判断为阳性结果。因为中药中某些非生物碱 物质也能与沉淀试剂产生沉淀反应，如蛋白质、多肽、 鞣质等，因此在制备供试品溶液时，须净化处理除去这 些物质，避免其干扰而导致错误结论。
三、生物碱的性质与鉴别
三）溶解度: 游离碱及其盐类溶解度与N的存在形式,有
无和有几个极性基团,以及溶剂等有关。N原子存在形式：仲胺，叔胺 具亲脂性，溶有机溶剂；季铵碱（小檗碱，益母草碱甲），N-氧化物（ 氧化苦参碱）-溶于水。液体生物碱（烟碱）溶于水。具酸性基团（酚OH ，COOH）（两性生物碱）（药根碱）--溶于稀碱水，生物碱盐易溶于水 （盐酸小檗碱难溶于水）。
酚性生物碱也能溶于碱水溶液，因而具有两性反应。例如，吗啡既能 与酸结合成盐又能与苛性碱成盐。季胺类生物碱一般能溶于水，属水溶性 生物碱，提取时应特别注意。
三、生物碱的性质与鉴别
一) 性状：多由C，H，O，N组成（少数有Cl，S）； 多为无色晶体，少数为液体（烟碱，毒芹碱），个别有挥发性（麻黄碱
，槟榔碱）；升华性（咖啡因）；多具苦味（盐酸小檗碱）；多数无色， 少数具高度共轭体系的有颜色，小檗碱（黄色），蛇根碱（黄色），小檗 红碱（红色）。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱沉淀反应的应用 ① 检识反应--是否存在生物碱 ② 指导生物碱的提取分离
作为追踪手段了解其是否提取完全 ③ 分离纯化
如雷氏铵盐常用于分离纯化季铵型水溶性生物碱 ④ 薄层或纸层色谱的显色剂
改良碘化铋钾
三、生物碱的性质与鉴别
五）碱性
1. 碱性的产生及强度表示：
2.
因分子中氮原子上的孤电