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生物碱-习题

第九章生物碱

[学习要求]

掌握1、生物碱碱性大小的影响因素

2、生物碱的提取分离方法

3、生物碱的鉴别方法

熟悉 1、生物碱的分类特点

2、生物碱成盐过程的特点

3、离子交换色谱法的原理

了解1、生物碱类化合物的结构鉴定方法

[重点内容]

1、生物碱类化合物的基本结构类型:肽类、有机胺类、杂环衍生物类

还包括吡咯衍生物、吡啶衍生物、莨菪烷衍生物、喹啉衍生物、异

喹啉衍生物、吖啶酮衍生物、吲哚衍生物、咪唑衍生物、喹唑酮衍

生物、嘌呤衍生物、甾体类、萜类生物碱。

2、生物碱类化合物的理化性质:①多数生物碱呈结晶形状态, 有的则

为非晶形粉末,少数是液体,绝大多数生物碱呈无色状态, 仅少数具

有高度共轭体系结构的生物碱显出种种颜色;②绝大多数仲胺和叔

胺生物碱具有亲脂性, 易溶于苯、氯仿、乙醚、丙酮、醇等有机溶

剂,生物碱的盐尤其是小分子的有机酸盐和无机酸盐多易溶于水,

而难溶于有机溶剂。不同的酸与不同的生物碱结合生成的盐,具有

不同的溶解度,季铵类生物碱由于碱性强、离子化程度大、亲水性

强,故较易溶于水;③生物碱都具有碱性,因为其分子中氮原子上

的孤对电子能接受质子而显碱性;④生物碱的旋光性易受PH值、

溶剂等因素影响。

3、影响碱性强弱的因素:生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化方式、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

等因素有关。①杂化方式:生物碱分子中氮原子孤对电子对处于杂

化轨道中,其碱性强弱随杂化度升高而增强;②诱导效应:氮原子

所连接的基团如为供电基团则碱性增强,如为吸电基团基团则碱性减弱;③诱导—场效应:使生物碱的碱性降低;④共轭效应:若生物碱分子中氮原子孤对电子成p-π共轭体系时, 通常情况下,其碱性较弱;⑤空间效应:若生物碱的空间环境不利于氮原子接受质子,其碱性减弱;反之,则碱性增强;⑥分子内氢键形成:若生物碱分子结构中氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团,碱性增强。

4、生物碱类化合物的鉴别方法:①沉淀反应:大多数生物碱能和某些

酸类、重金属盐类以及一些较大分子量的复盐反应,生成单盐、复盐或络盐沉淀。如与碘化铋钾试剂的反应;②显色反应:用于生物碱的显色试剂很多,它们往往因生物碱的结构不同而显示不同的颜色,Mandelin试剂(1%钒酸铵的浓硫酸溶液);③成盐反应:绝大多数生物碱可与酸形成盐类,但不同类型的生物碱与酸成盐的形式不同,主要有:季铵生物碱的成盐反应、含氮杂缩醛生物碱的成盐反应、具有烯胺结构生物碱的成盐反应、涉及氮原子跨环效应生物碱的成盐反应。

5、生物碱类化合物的提取:一般从天然药物中提取总生物碱通常采用

溶剂法、离子交换法、沉淀法等提取分离方法。①对于脂溶性生物碱可采取酸水提取法、醇类溶剂提取法、亲脂性有机溶剂提取法;②对于水溶性生物碱可采取沉淀法、溶剂萃取法。

6、生物碱类化合物的分离:对于生物碱的分离通常分为系统分离与特

定分离。一般的方法是先对总碱进行初步分离,将性质相近的生物碱分成几个类别或部位。然后再按各成分的碱度、极性或功能团的差异分离生物碱单体。①总生物碱的初步分离:根据总生物碱中各成分理化性质的差异,可将其初步分离为强碱性的季铵碱、中等强度碱性的叔胺碱及其酚性碱、弱碱性生物碱及其酚性碱等几个部分;②生物碱单体的分离:利用生物碱碱性的差异、利用生物碱极性的差异或生物碱盐的溶解度差异、利用生物碱特殊官能团、利用色谱法进行分离。

7、生物碱类化合物的结构鉴定:①色谱法:色谱法在生物碱鉴别中的应用主要体现在天然药物及天然药物制剂中有无生物碱存在的检识、指导

生物碱的分离、检察生物碱的纯度及对已知生物碱的鉴定等多个方面,主要有:薄层色谱法、纸色谱法、高效液相色谱法、气相色谱法;②谱学法。目前,在生物碱结构鉴定工作中,最常用的分析方法有紫外光谱(UV)、红外光谱(IR)、质谱(MS)和核磁共振(NMR)。

[习题]

一、名词解释

1.生物碱

2.两性生物碱

3.生物碱沉淀反应

4.诱导效应

5.共轭效应

6.空间效应

7.诱导-场效应

8.氢键效应

二、填空题

1. 小檗碱呈黄色,而四氢小檗碱则无色,其原因在于。

2. 弱碱性生物碱在植物体内是以状态存在。

3. 在生物碱的色谱检识中常用的显色剂是,它与生物碱斑点作用常

显色。

4. Mayer’s试剂的主要成分为;Dragendorff’s试剂的主要成分为。

5. 总生物碱的提取方法大致有以下三类:、、。

6. 麻黄碱和伪麻黄碱的分离可利用它们的盐在水中的溶解度不同,

在水中溶解度比较小,能先行结晶检出,则留在母液中。

7. 生物碱沉淀反应可应用于:、、等。

8. 用硅胶吸附剂进行生物碱的薄层色谱时,为克服硅胶的酸性,得到集中的斑

点,有两种方法:、。

9. 用pH梯度萃取法分离生物碱,是将总生物碱溶于有机溶剂中,用不同pH的

缓冲液进行萃取,缓冲液pH值由到,所得生物碱的碱度则由到。

三、判断题

1.所有生物碱都有不同程度的碱性。

2.含氮原子的杂环化合物都是生物碱。

3.一般生物碱的旋光性都是左旋的。

4.生物碱盐都易溶于水中。

5.在所有生物碱中,季铵碱的碱性最强。

6.生物碱与碘化铋钾多生成红棕色沉淀。

四、选择题

(一)A型题(单项选择题)

1.下列有关生物碱的论述,正确的是

A. 含有氮原子

B. 显碱性

C. 自然界的所有含氮成分

D. 无色

E. 在植物体内以盐的状态存在

2.生物碱不具有的特点是

A.分子中含氮原子

B. 氮原子多在环内

C. 具有碱性

D. 分子中多有苯环

E. 显著而特殊的生物活性

3.小檗碱的结构类型是

A. 喹啉类

B. 异喹啉类

C. 哌啶类

D. 有机胺类

E. 吲哚类

4.水溶性生物碱从化学结构上多属于

A. 伯胺碱

B. 仲胺碱

C. 叔胺碱

D. 季铵碱

E. 酰胺碱

5.氧化苦参碱在水中溶解度大于苦参碱的原因是

A. 属季铵碱

B. 具有半极性N O配位键

C. 相对分子质量大

D. 碱性强

E. 酸性强

6.表示生物碱碱性的方法是

A. pKb

B. Kb

C. pH

D. pKa

E. Ka

7.pKa的含义是

A. 生物碱的溶解度

B. 生物碱的解离度

C. 生物碱共轭酸的溶解度

D. 生物碱共轭酸的解离度

E. 生物碱共轭酸解离常数的负对数

8.下列生物碱碱性最强的是

A. 伯胺生物碱

B. 叔胺生物碱

C. 仲胺生物碱

D. 季铵生物碱

E. 酰胺生物碱

9.碱性最弱的生物碱是

A. 季铵生物碱

B. 叔胺生物碱

C. 仲胺生物碱

D. 伯胺生物碱

E. 酰胺生物碱

10.下述生物碱碱性叙述项不正确的是

A. 酰胺生物碱几乎不显碱性

B. 脂肪胺为中等碱性

C. 季铵生物碱为强碱性

D. 吡啶为弱碱性

E. 苯胺类为中强碱性

11.下列生物碱碱性大小排序正确的是

a 酰胺生物碱b季铵生物碱c伯、仲、叔胺类生物碱

A. a >b> c

B. c> b> a

C. c> a > b

D. b> c> a

E. b> a> c

12.决定生物碱碱性最主要的因素是

A. 氮原子的杂化方式

B. 诱导效应

C. 共轭效应

D. 分子内氢键

E. 空间效应

13.L-麻黄碱和D-麻黄碱的碱性差异是因为

A. 诱导效应

B. 共轭效应

C. 分子内氢键效应

D. 共轭酸分子内氢键效应

E. 立体效应

14.用酸水提取生物碱时,一般采用

A. 渗漉法

B. 回流法

C. 煎煮法

D. 连续回流法

E. 沉淀法

15.从药材中提取季铵型生物碱时,一般采用的方法是

A. 碱溶酸沉法

B. 醇-酸水-碱化-氯仿提取法

C. pH梯度萃取法

D. 酸水-氯仿提取法

E. 醇-酸水-碱化-雷氏铵盐沉淀法

16.在酸水溶液中可直接被氯仿提取出来的生物碱是

A. 强碱

B. 中强碱

C. 弱碱

D. 酚性碱

E. 季铵碱

17.碱性不同的生物碱混合物的分离可选用

A. 简单萃取法

B. 酸提取碱沉淀法

C. pH梯度萃取法

D. 有机溶剂回流法

E. 分馏法

18.吸附色谱法分离生物碱常用的吸附剂是

A. 聚酰胺

B. 氧化铝

C. 硅胶

D. 活性炭

E. 硅藻土

19.在生物碱酸水提取液中,加碱调pH由低到高,每调一次用氯仿萃取一次,首先得到

A. 强碱性生物碱

B. 弱碱性生物碱

C. 季铵碱

D. 中等碱性生物碱

E. 水溶性生物碱

20.将生物碱总碱溶于氯仿中,用不同pH(由高到低)缓冲液依次萃取,最后萃取出的生物碱是

A. 强碱性生物碱

B. 弱碱性生物碱

C. 季铵碱

D. 中等碱性生物碱

E. 水溶性生物碱

21.生物碱进行薄层色谱时,一般使用的显色剂是

A. 碘化汞钾试剂

B. 苦味酸试剂

C. 硅钨酸试剂

D. 雷氏铵盐试剂

E. 改良碘化铋钾试剂

22.用氧化铝薄层色谱法分离生物碱时,化合物的Rf值大小取决于

A. 极性大小

B. 碱性大小

C. 酸性大小

D. 分子大小

E. 挥发性大小

(二)B型题(多项选择题)

1.根据结构母核分类,生物碱主要分为

A. 异喹啉类

B. 哌啶类

C. 莨菪烷类

D. 吲哚类

E. 有机胺类

2.常温下为液态生物碱的是

A. 烟碱

B. 咖啡因

C. 麻黄碱

D. 槟榔碱

E. 苦参碱

3.下列有关生物碱旋光性的叙述,正确的是

A. 生物碱旋光性受溶剂影响

B. 生物碱旋光性影响其生理活性

C. 生物碱旋光性受pH影响

D. 麻黄碱在氯仿中呈左旋光性

E. 麻黄碱在水中呈右旋光性

4.酚性叔胺碱可溶于

A. 苯

B. 氢氧化钠

C. 水

D. 盐酸

E. 乙醇

5.亲水性生物碱常指

A. 两性生物碱

B. 游离生物碱

C. 季铵生物碱

D. 仲胺生物碱

E. 具有N O配位键的生物碱

6.使生物碱碱性减弱的因素是

A. 吸电子诱导效应

B. 供电子诱导效应

C. 吸电子共轭效应

D. 供电子共轭效应

E. 立体效应

7.使生物碱碱性增强的因素是

A. 吸电子诱导效应

B. 供电子诱导效应

C. 吸电子共轭效应

D. 供电子共轭效应

E. 其共轭酸易形成分子内氢键 8.使生物碱碱性减弱的吸电子基团是

A. 烷基

B. 羰基

C. 醚基

D. 酯基

E. 苯基 9.生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是 A. 氮原子的p 电子成分比例越大,碱性越强 B. 氮原子附近有吸电子基团,碱性增强 C. 氮原子处于酰胺状态,碱性极弱

D. 生物碱的立体结构有利于氮原子接受质子,碱性增强

E .氮原子附近取代基不利于其共轭酸质子形成氢键缔合,碱性增强 10.用酸水提取植物中的生物碱可采用的方法是

A. 煎煮法

B. 渗漉法

C. 回流法

D. 浸渍法

E. 连续回流法 五、指出化合物结构类型

1 2 3

生物碱-习题

4 5 6

7 8

O H 3C O H 3C O

N H C O C H 3

H 3C O

O C H 3

N

O O

N

O C H 3

C N

O

C H 3

N

O C H 3

O C H 3

H 3C O H 3C O

N

C O O C H 3H

O C

O

C H 3

N

O O H

N O

O C H 3O C H 3H 3C O

C H 3

H H

H 3C N

H C

H O

N

C H

C H 2

9 10 11

六、比较题

1.比较下列生物碱中各N 原子的碱度强弱,并简述理由

N 1

O

H 3C O

H 3C O

O

N 2

N 1H

N 2

C H 3

C H 3

N 1

H N 2

O

(1) (2) (3)

N 1

H 3C O

C H O H

N 2

C H 2C H 2

(4)

2. 比较下列各组化合物的碱性大小,并简述理由。

(1)

N

C H 3

H 3C O H 3C O

H 3C O

O H

N +

3

H O H 3C O

H O H 3CO

C H 3

A B

N

C O N H H C

C H 3

C H 2O H

C H 3

H

N

H

N

H O

H

O H

H

H

H

H H

H

H

H

O H O

N H O

H O

H

(2)

N

H 3C O

H 3C O

H O

C H 3

N H

H 3C O

H 3C O

H O

A B

(3)

C H 3

N (C H 3)24H 9(t)

C H 3

N (C H 3)2

C H 3

A B

(4)

N O C H 3

H N

O

H 3C O O

O N

O H

O CH 3

O CH 3

A B

(5)

O O

N C H 3

C H 3

O H

O N C H 3

H 3

A B

3.比较下列各组化合物Rf 值大小,并简要说明理由。

(1) PC :甲酰胺为固定相,甲酰胺饱和乙酸乙酯为展开剂。

N H

N +

O

O C H 3

H 3C C O O

N H

N

O

O C H 3

H 3C C O O

A B

(2) TLC :在石蜡溶液中浸过的硅胶板,展开剂为石蜡饱和丙酮。

N

O

N

H O

O

O

O H

N

O

N

H 3C O

O O

O H

A B

(3) 缓冲PC :展开剂为氯仿-甲醇(1:1)。

N H 3C O

H 3C O

H 3C O

O C H 3

O C H 3

C H 3

N

H 3C O

H 3C O

H 3C O

O C H 3

O CH 3

A B

(4) 硅胶G TLC :展开剂为氯仿-甲醇-氨水(7:1:0.5),比较

I. 苦参碱(A )与氧化苦参碱(B ); II. 汉防己甲素(A )与汉防己乙素(B ); III. 莨菪碱(A )与东莨菪碱(B )

七.用化学方法区分下列各组化合物

1.

N

OCH 3OCH 3

OH O O

N OCH 3OCH 3OH

H 3CO H 3CO

A B

2.

N O H

C C CH 2OH

O CH 3

N CH 2

H 3CO

OCH 3H 3CO H 3CO

CH 3

A B

3.

N

H 3CO H 3CO

33

N H 3CO H 3CO

OH 3

CH

3

A B

八、简答题

1. 某中草药含有下列三种生物碱,若按下面提取工艺,这些生物碱分别存在哪些部位,简要说明理由。

N +OH

-OCH 3OCH 3

O O

N

H 3CO H 3CO

OCH 3

H 3CO

O

N

CH 3OH

HO

A B C

生物碱-习题

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酸化沉淀

3

溶液

EtOH 浸提

2.某植物中,有下列几个生物碱,按下表分离时,应在哪个部位获得,将生物碱代号填入空格

OH

N OCH 3OCH 3

H 3CO H 3CO

N

OCH 3OCH 3

H 3CO H 3CO

H 3C

H 3C

A B

N

H 3CO H 3CO

OCH 3OH

N O

O

CH 3

O

O

O

C D

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75%

醋酸

生物碱-习题

(1) NH 4OH

碱化

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氧化铝

/乙醚洗脱

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酸化/乙醚萃取乙醚液( )

( )

( )

Zn/还原

NH 4OH 75%醇提取CHCl 3萃取

九、问答题

1.比较四氢异喹啉与异喹啉的碱性强弱,说明N 的杂化方式对生物碱碱性的影响?

2. 比较麻黄碱和去甲麻黄碱及苯异丙胺三者的碱性强弱,说明诱导效应对生物碱碱性的影响。

3. 多数生物碱为何有碱性?其碱性强弱和哪些因素有关?

4..生物碱沉淀反应在天然药物化学成分研究中有何作用?若用生物碱沉淀试剂检识提取液为阳性反应,能否说明一定含有生物碱?

5.雷氏铵盐沉淀法的主要操作步骤有哪些?用方程式表示。

6.试述生物碱pH 梯度萃取法的原理,怎样运用梯度萃取法分离不同碱性的生物碱?

[习题答案]:

一、名词解释(略)

二、填空题

1.结构中有较长的共轭体系;2.游离;3.碘化铋钾,橘红;4.碘化汞钾,碘

化铋钾,5.有机溶剂提取法,醇溶剂提取法,酸水提法;6.草酸盐,草酸伪麻

黄碱,草酸伪麻黄碱;7.预试中药中是否存在生物碱,在提取分离过程中可作

为追踪生物碱的指标,分离纯化生物碱;8.用碱液或缓冲液替代水来制硅胶板,

用碱性溶剂作为展开剂;9.高,低,强,弱;

三、判断题

1.√

2.×

3.×

4.×

5.×

6.√

四、选择题

(一)A型题(单项选择题)

1.A

2.D

3.B

4.D

5.B

6.D

7.D

8.D

9.E 10.E 11.D 12.A 13.D 14.A 15.E 16.C

17.C 18.B 19.B 20.B 21.E 22.A

(二)X型题(多项选择题)

1.ABCDE

2.AD

3.ABCE

4.ABDE

5.CE

6.ACE

7.BDE

8.BCDE

9.ACD

五、指出化合物结构类型

1.有机胺类2.吲哚里西啶类3.喹啉类4.原小檗碱型5.喹诺里西啶类6.呲

啶类7.莨菪烷类8.双苄基异喹啉类9.吲哚类10.甾类生物碱11.吗啡烷

六、比较题

1.(1)N1

2.(1)AB(3)A>B(4)A

3.(1)AB(3)A>B(4)Ⅰ.A>BⅡ.AB

七、用化学方法区分下列各组化合物

1.Labat反应:A为阳性

2.Vitali反应:B为阳性

3.FeCl3反应:B为阳性

八、简答题

1.从左至右分别为:沉淀(B)、CHCl3(C)、不溶物(A)

2.从左至右分别为:先(B)、后(D)、乙醚液(C)、水液(A)、乙醚提(B)九、问答题(略)

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