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第十章生物碱

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第十章生物碱

本章是本教材的重点,因此考试也是重点。

学习和复习时,抓住生物碱的通性这一关键,掌握了通性,就能灵活应用于生物碱的提取分离及检识。

第一节概述

这一节要掌握生物碱的含义:生物碱是指一类来源于生物界(以植物为主)的含氮的有机化合物,多数生物碱分子具有较复杂的环状结构,且氮原子在环状结构内,大多呈碱性。一般具有生物活性。

同时还要了解有些生物碱并不完全符合上述生物碱的的含义,如麻黄碱的氮原子不在环内,咖啡不呈碱性;有些来源于生物界的含氮衍生物又不属于生物碱的范畴,如氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、维生素等。

第二节结构与分类

这一节与实例的内容结合复习,掌握几个重要生物碱(如小檗碱、乌头碱、麻黄碱、莨菪碱、苦参碱马钱子碱、粉防己碱等)的结构分类。

第三节理化性质

这一节内容为生物碱通性,其中生物碱的碱性占主导地位,是难点也是考点,因此必须掌握,复习时将影响生物碱碱性强弱的因素归纳总结便于记忆。

首先明确季铵类生物碱碱性最强,排除季铵碱后,分析氮原子在分子中的杂化方式,这是决定生物碱碱性强弱的本质,氮原子的杂化方式与碱性强弱的关系表现为:SP3杂化>SP2杂化>SP杂化,因此一般碱性脂氮杂环>芳氮杂环。尔后分析氮原子周围的化学环境,主要为电效应和立体效应,而电效应的影响较明显,主要有诱导效应和共轭效应,这两种效应的影响均为如增加氮原子上电子云密度则使生物碱碱性增加,降低氮原子上电子云密度则使生物碱碱性降低。在诱导效应中主要是氮原子α、β位取代基,如、果为供(斥)电子基(主要为甲基)取代,可增加氮原子电子云密度,则使碱性增加,而吸电子基(如羟基、双键、羰基等)可降低氮原子电子云密度,使碱性降低。共轭效应多以吸电子共轭为多,即共轭体系与氮原子形成P-π共轭,使氮原子电子云密度降低,则生物碱碱性降低。在电效应中特别要注意氮原子邻位羟基、双键,在立体条件允许下,反而使生物碱碱性大大增加。影响生物碱碱性的因素还有空间效应、氢健效应等。以上

简单概述了影响生物碱碱性的因素,请同学们结合教材复习。

另外生物碱碱性强弱的表示也是一个考点,虽不难但容易记混,其实只要牢记最常用的pKa(生物碱共轭酸的离解常数Ka的负对数或叫酸式离解指数)值大生物碱的碱性强这一点,其余的可据此推出。

即碱性强:pKa值大、pKb值小、Kb值大、Ka值小;

碱性弱:pKa值小、pKb值大、Kb值小、Ka值大。

关于生物碱碱性方面的考题各种题型都有可能,如果是选择题,常有备选答案为常见取代基或上述影响因素,请你选择使生物碱碱性降低(升高)的正确答案,这样的问题,在多项选择题时容易有遗漏。还可以有排列碱性强弱顺序、从备选答案中选出碱性最强(弱)的具体的生物碱(如常见的小檗碱等)或氮原子类型(季铵、芳氮杂环等)等。还可有论述题(如影响因素全面论述)、简答题(影响因素某一方面回答)以及名词解释(如pKa的含义)等。

其它通性在一定程度上均与碱性有关:如溶解性,亲脂性生物碱多为大分子碱性成分,游离状态易溶于有机溶剂(如氯仿、乙醚、甲醇、乙醇等)难溶于水;由于有碱性,则可与酸成盐而易溶于水、甲醇、乙醇不溶于亲脂性有机溶剂。强碱性的季铵生物碱由于是离子型化合物,故易溶于水,称为水溶性生物碱(尚有一些小分子量生物碱、具有N-O配位键的生物碱等也为水溶性生物碱),亲水性生物碱也可以溶于甲醇、乙醇、正丁醇等极性有机溶剂。

生物碱盐溶解性因成盐的酸的种类不同而有差异。一般与无机酸生成的盐的水溶性大于有机酸盐;无机酸盐中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐;在有机酸盐中,小分子有机酸或多羟基酸盐的水溶性大于大分子有机酸盐。

当然也有一些生物碱盐的溶解性不符合上述规律,此外结构中有酚羟基、羧基等酸碱两性生物碱还可溶于碱性溶液。

在生物碱溶解性方面的考题,除了有简答、论述性的外,选择题出题常与实例相结合。

生物碱的沉淀反应大多数生物碱在酸水或稀醇中能与某些试剂反应生成难溶于水的复盐或分子络合物,这些试剂称为生物碱沉淀试剂。常用的生物碱沉淀试剂有碘化物复盐、重金属盐、大分子酸类等。常见的生物碱沉淀试剂有碘-碘化钾试剂、碘化铋钾试剂、碘化汞钾试剂等。生物碱沉淀反应的条件一般在酸

性水溶液中进行,特别要注意假阳性(中药中有些非生物碱类物质也能与生物碱沉淀试剂产生沉淀,如蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等)及假阴性(如麻黄碱、咖啡碱等)问题。

生物碱沉淀反应常应用于指导生物碱的提取分离、生物碱的分离纯化及鉴别。

有关生物碱沉淀反应的考点,一般在三方面,其一沉淀反应条件和溶液性质、其二沉淀反应试剂种类及产物类型、其三沉淀反应的用途。题型主要为选择题、简答题。

第四节提取与分离

生物碱的提取分离大致有总生物碱的提取、碱性不同生物碱的粗分离以及单体生物碱的分离。方法有经典的溶剂法(包括酸碱梯度溶剂法)、离子交换树脂法、沉淀法及层析法。这一节实质是对生物碱性质——碱性、溶解性的综合利用,考点也在于此,因此出题常以设计提取分离流程(亲脂性生物碱与亲水性生物碱、酚性碱与非酚性碱、强碱与弱碱)、论述(常用方法、溶剂)、简答(实例中一些单体生物碱的分离)等题型。设计流程需要掌握原则,被分离物质的性质与选用的方法、溶剂不能矛盾,如题目要求从药材中提取总亲脂性生物碱,则应将药材碱化后用亲脂性有机溶剂回流提取,如要求提取总生物碱,则用醇溶液提取;如要求分离得到酚性生物碱,则利用酚性生物碱可溶于苛性碱水溶液的性质从,用氢氧化钠(钾)水溶液从含有亲脂性总碱的亲脂性有机溶剂中萃取,(注意常有在醇液中加水性或有机溶剂萃取是错误的)。利用碱度分离一般采用PH梯度法。简答题中如一对单体生物碱的分离,需掌握单体生物碱的特性可有极性不同(如粉防己甲素与粉防己乙素)、碱性不同(莨菪碱与东莨菪碱)溶解度或盐溶解度不同(苦参碱与氧化苦参碱、麻黄碱与伪麻黄碱等)。

比较特殊的水溶性生物碱的分离可用沉淀法(在除去脂溶性生物碱后的水液中调PH酸性后加生物碱沉淀试剂如雷氏盐试剂(季胺碱),将水溶性生物碱沉淀,再进行分解得到);溶剂法(在除去脂溶性生物碱后的水液中用正丁醇萃取)及离子交换法等。

第五节检识

用于生物碱的色谱鉴别主要是吸附薄层色谱法,对于以硅胶为吸附剂的薄层

鉴别要注意硅胶本身的弱酸性对生物碱层析的影响,色谱过程一般在碱性条件下进行。显色观察多数生物碱需用改良碘化铋钾试剂喷洒,显示桔红色斑点,注意有些生物碱不与改良碘化铋钾试剂显色(如麻黄碱),应选用该生物碱的特殊显色试剂,个别本身有紫外吸收或本身有颜色的生物碱(如小檗碱)可在UV灯下或可见光下直接观察。

第六节结构研究

生物碱的结构鉴定目前主要利用谱学方法,如UV、IR、MS、NMR等。由于生物碱结构复杂,此部分为重点和难点。

第七节实例

实例因即反映生物碱通性又体现生物碱个性因此是考试重要内容(其它章节也如此),通性的内容需要掌握原则,而实例的内容就需要记忆。考试一般考查的侧重点在常见(主要)生物碱的结构类型、特性(碱性、溶解性、化学反应)、分离及鉴别。

乌头

乌头和附子主要含二萜生物碱,属于四环或五环二萜类衍生物。较重要和含量较高的有乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱,由于在C-14和C-8位有两个酯键,故称为双酯型生物碱。

乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱等双酯型生物碱,具麻辣味,毒性极强,是乌头的主要毒性成分。若将双酯型经碱水解除去酯基,生成单酯型生物碱(乌头次碱)或醇胺型生物碱(乌头原碱),则毒性降低。

双酯型生物碱亲脂性较强;单脂型生物碱由于酯健被水解,亲脂性较弱。

第十一章杂环化合物和生物碱

第十一章 杂环化合物和生物碱 一、学习要求 1.掌握杂环化合物的分类和命名 2.掌握五元杂环、六元杂环和稠杂环的结构和性质 3.掌握生物碱的基本概念及分类 4.了解生物碱的一般性质、提取方法及重要的生物碱 二、本章要点 (一)杂环化合物的分类和命名 1.杂环化合物的概念 由碳原子和非碳原子所构成的环状有机化合物称为杂环化合物,环中的非碳原子称为杂原子,最常见的杂原子有氧、硫、氮等。 2.杂环化合物的分类 按环的数目不同,可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环按环的大小不同又可分为五元杂环和六元杂环。稠杂环通常由苯与单杂环或单杂环与单杂环稠合杂环化合物而成。 3.杂环化合物的命名 杂环化合物的命名比较复杂,目前我国常使用“音译法”,即按英文的读音,用同音汉字加上“口”字旁命名: O 1 2 3 45 5 43 2 1 S 5 432 1N 543 2 1 N S 543 2 1N N H 5432 1N N H 呋喃 噻吩 吡咯 噻唑 吡唑 咪唑 (furan ) (thiophene ) (pyrrole ) (thiazole ) (pyrazole ) (imidazole ) 6 54 32 1 O N N 1 2 3456 N N 1 2 3456 N N 1 2 3456 6 54 3 2 1 N 吡啶 哒嗪 嘧啶 吡嗪 吡喃(pyridine ) (pyridazine) (pyrimidine) (pyrazine) (pyran)

环上有取代基的杂环化合物的名称是以杂环为母体,并注明取代基的位置、数目和名称。杂原子的编号,除个别稠杂环外,一般从杂原子开始编号,环上有不同不同杂原子时,按O 、S 、NH 和N 的顺序编号;某些杂环可能有互变异构体,为区别各异构体,需用大写斜体“H ”及其位置编号标明一个或多个氢原子所在的位置。例如: 2,4-二羟基嘧啶 2-氨基-6-氧嘌呤 4H -吡喃 2H -吡喃 此外,还可以将杂环作为取代基,以官能团侧链为母体进行命名。例如: N ,N-二乙基-3- 4-嘧啶甲酸 3-吲哚乙酸 2-呋喃甲醛 吡啶甲酰胺 (二)含氮六元杂环 1.吡啶的结构 1 2345 6 7 8 9 N N N N H 2N O H N N OH OH 1 23 4 56 O 1 2 34 56 1 2 3 45O 6 1 2 1 CHO O CON(C 2H 5)2 N 2 34 56 COOH 6 5432 1 N N CH 2COOH N H 12 3 456 7 N .. 6 8 75 43 2 110 98 76 5321 6 58 7 654321 H N N N N N N 8 7 65 432 N 7 4 32 1H N 喹啉 异喹啉 吲哚 吖啶 嘌呤 ( quinoline) (isoquinoline) (indole) (acridine) (purine)

第十章 生物碱

第十章生物碱 课次:29 课题:生物碱概述 一、教学内容: 1.生物碱的含义。 2.生物碱的发展史及常见的生物碱概述。 3.生物碱的分布规律及概况。 4.生物碱的结构类型。 5.生物碱的性质(上):性状、旋光性、酸碱性、溶解性。 二、课堂目标: 1.说出生物碱的基本含义。 2.简述生物碱的发展史,举例说明中药中常见的生物碱及其临床疗效。 3.说出植物中生物碱分布的基本概况,简述生物碱分布的特点及规律。 4.详述生物碱的结构分类及各类生物碱的结构特点。 5.简述生物碱的基本性状、旋光性与结构的关系。 6.详述生物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。三、教学内容分析及教法设计: 生物碱是人们最早研究的一类天然药物成分,也是最重要的中药有效成分之一。生物碱是进入各论部分以后学生接触到的第一类有效成分,它在整个各论部分所占的比重特别大。生物碱部分的教学,内容较多,化合物类型较多,要注意加强类比分析,归纳推理,增进学生理解记忆。寻找规律,分门别类的攻克难关,掌握生物碱的基础知识。 本部分教学在理论联系实际的基础上,精讲多练,注重推理分析,争取能在各论的第一部分-生物碱教学中,让学生掌握中药化学学习的基本规律和基本方法。 本次课全部内容采用启发式讨论教学。 四、教学过程: 1.组织教学:检查学生出勤,填写教学日志,随机应变,组织好课堂纪律。 2.课程引入: 生物碱是一类存在于生物体内的具有生理活性的含氮的碱性有机化合物。生物碱是中草药有效成分之一,在我国,中草药的使用已有数千年历史,目前从各种植物中分离出的四千多种生物碱,应用于临床的已有数百种,随苷对生物碱结构、性质及作用的深入研究,必将促进中草药的临床应用。生物碱的结构有何特点?生物碱的研究历史怎样?生物碱的分布有何规律?生物碱的基本性状如何?本次课我们将对以上问题进行详细研究。 3.展示目标: (1)生物碱的含义。 (2)说出生物碱的分布概况和分布规律。 (3)举例说明常见的生物碱及其在临床上的应用。 (4)详述生物碱的结构类型,并能举例说明。 (5)简述生物碱的基本性状。 4.进行新课: 除了极少数裸子植物外,双子叶植物、单子叶植物的多个科属的多种植物中,都含有一种具有显著生理活性的含氮的有机碱化合物。后来在一些动物器官及少数微生物中也发现了同样的物质,于是,生物碱的名称开始被广泛使用。

第十六章杂环化合物生物碱

第十六章 杂环化合物、生物碱 杂环化合物的定义:在环状有机化合物中,构成环的原子除了碳原子外还含有其他原子,这环状种化合物就叫做杂环化合物(heterocyclic compound )。除碳以外的其他原子叫做杂原子。常见的杂原子有:氮、氧、硫。 第一节 杂环化合物的分类和命名 一、 分类 按照环的大小和环的数目可分为: 杂环 单杂环 五元环 六元环 苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环) 两个或两个以上单杂环的稠合杂环O S N H 稠杂环 N N N N N H N 二、 命名 1、音译法:根据外文译音,选用同音汉字,加“口”字旁表示杂环。 O S N H 吡咯呋喃噻吩吡啶N pyrrole furan thiophene pyridine N H 吲哚indole N N 咪啶pyrimidine 取代杂环的命名: ① 杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……(或:α,β,γ……)。 ② 如环上不止一个杂原子时,则从O 、S 、N 的顺序依次编号。 ③ 有两个相同杂原子的,应从连有H 原子或取代基的开始编号。 ④ 编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。 ⑤ 稠杂环是特定的母体和固定的编号。 N S 5 1 2 4 3 5-乙基噻唑N N H 1 23454-甲基咪唑 CH 3 C 2H 5 N CH 31 23 4563-甲基吡啶 2、根据结构命名:

即根据相应于杂环的碳环来命名,把杂环看作是相应的碳环中的碳原子被杂原子置换而形成的。例如,吡啶可看作是苯环上一个碳原子被氮原子置换而成的,所以叫做氮杂苯。 O S N H N 茂 (环戊二烯)氮茂 氧茂 硫茂 N N 苯氮苯 1,3-二氮苯 第二节 一杂五元杂环化合物 含有一个杂原子的典型五元杂环是呋喃、噻吩、吡咯。 O S N H 一、 呋喃、噻吩、吡咯的结构 1、据现代物理方法证明: ① 呋喃、噻吩、吡咯都是一个平面的五元环结构,即成环的四个C 原子和一个杂原子都是以SP 2杂化轨道成键的。 ②环上每个碳原子的P 轨道有一个电子,杂原子P 轨道上有两个电子。 ③ P 轨道垂直于五元环的平面,互相侧面重叠而形成一个与苯环相似的闭合共轭体系。 ④ 五元环的六个π电子分布在包括环上五个原子在内的分子轨道。 2、分子结构符合休克尔(Huckel)规则(4n+2=6,n=1),π电子数为6。具有芳香性。但芳性比苯弱,环的稳定性差。 3、芳香性秩序: 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃 呋喃的芳香性最弱,实际上它可以进行双烯加成反应,表现出共轭二烯烃的性质。 4、它们的键长数据如下[单位(ppm )]: O S N 140 145 135 172 143 137 138144 135 137 5、吡咯、呋喃、噻吩环上杂原子氮、氧、硫的未共用电子对参与环的共轭体系,使环上的电子云密 度增大。因此,它们都比苯活泼,比苯容易进行亲电取代反应,而且它们进行亲电取代反应的活泼性顺序是: 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 X +(CF 3CO)2O X COCF 3 +CF 3COOH 三氟乙酐酰化 二、 呋喃、噻吩、吡咯的性质 1、亲电取代反应——主要在杂原子的α位: 它是呋喃、吡咯、噻吩的典型反应。由于它们环上的电子云密度比苯大,比苯容易发生亲电取代反应。同时环稳定性比苯差,因此反应条件与苯不同,需要在较温和的条件下反应,以避免氧化、开环或聚合等副反应。

第十章 生物碱

第十章生物碱 一、名词解释 1.生物碱 2.两性生物碱 3.亲水性生物碱 4.生物碱沉淀反应 5.Vitali反应 二、填空题 1.生物碱按生源途径结合化学结构分类通常可分为()、()、()、()、()、()、()等几大类。 2.大多数生物碱是()体,少数为();少数生物碱具有(),可利用水蒸气蒸馏法提取;个别生物碱还具有()。 3.大多数叔胺碱和仲胺碱为()性,一般能溶于(),尤其易溶于()。 4.生物碱因结构中N原子上的孤电子对易接受()而显碱性。生物碱根据pKa值大小可以分为()、()、()和()。 5.醇胺型小檗碱的碱性强是因为其具有(),其氮原子上的孤电子对与α-羟基的C—O单键的б电子发生转位,形成()。 6.将生物碱总碱溶于酸中,加入碱水调节pH值,由()到(),则生物碱按碱性由()到()依次被有机溶剂萃取出来;若将生物碱总碱溶于有机溶剂中,用pH值由()到()的缓冲液依次萃取,生物碱按碱性由()到()被萃取出来。 7.Hofmann降解反应的必要条件是(),其次是()。 8.不同类型N上质子的δ值大小,酰胺(),脂肪胺(),芳香胺()。 9.在生物碱的13C-NMR谱中,生物碱结构中氮原子()产生的吸电诱导效应使邻近碳原子向()位移。 10.乌头碱水解后生成的单酯型生物碱叫()、无酯键的醇胺型生物碱叫()。 三、单项选择题 1.生物碱不具有的特点是() A.分子中含N原子 B.N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

2.具有莨菪烷母核的生物碱是( ) A.甲基麻黄碱 B.小檗碱 C.阿托品 D.氧化苦参碱 E.乌头碱 3.此生物碱结构属于( ) A.吲哚类 B.异喹啉类 C.吡啶类 D.甾体类 E. 大环类 4.氧化苦参碱水溶性比苦参碱大的原因是( ) A.呈离子态 B.碱性较强 C.属喹诺里西啶类 D.具有酰胺键 E.具有N →O 配位键 5.下列碱性大小顺序( ) (a ) (b ) (c ) A.a >b >c B.c >b >a C.c >a >b D.a >c >b E.b >c >a 6.生物碱沉淀反应呈桔红色的是( ) A.碘化汞钾试剂 B.碘化铋钾试剂 C.饱和苦味酸试剂 D.硅钨酸试剂 E.碘-碘化钾试剂 7.生物碱酸水提取液常用的处理方法是( ) A.阴离子交换树脂 B.阳离子交换树脂 C.硅胶柱色谱吸附 D.大孔树脂吸附 E.氧化铝柱色谱吸附 8.水溶性生物碱分离的常用方法是( ) A.碘化汞钾沉淀法 B.硅钨酸沉淀法 C.雷氏盐沉淀法 D.苦味酸沉淀法 E.碘化铋钾沉淀法 9. 不同碱性的生物碱混合物分离可选用( ) N H 3CO H 3CO H 3CO 3 N 3 COOCH 3 N CH 3 O N COOCH 3

第十章 生物碱

第十章生物碱 一、填空题 1、大多数叔胺碱和仲胺碱为亲()性,一般能溶于()溶剂,尤其易溶于()溶剂。 2、具内酯或酰胺结构的生物碱在正常情况下,在()中其内酯或内酰胺结构可开环形成()两溶于水中,继之加()可复又环合。 3、生物碱分子的碱性随P轨道的杂化轨道中的比例升高而(),即()>()>()。 4、季铵碱的碱性强,是因为其羟基以()形式存在,类似()碱。 5、一般来说双键和羟基的吸电诱导效应使生物碱的碱性()。 6、莨菪碱的碱性强于东莨菪碱主要是因为东莨菪碱醚环的(),其次是因为醚环的()。 7、生物碱沉淀反应要在()或()中进行。水溶液中如有()、()、()亦可与此类试剂产生阳性反应,故应在被检液中除掉这些成分。 8、生物碱的提取最常用的方法是以()进行()或()。 9、Hofmann降解反应的必要条件是(),其次是()。而Von Braun反应可直接使()键断裂,不要求氮原子的β位有()。 10、麻黄碱和伪麻黄碱因其为(),不能与大多数生物碱沉淀试剂发生沉淀反应故常用()和()鉴别之。 11、延胡索中主要含()型和()型异喹啉类生物碱。 12、小檗碱一般以()的状态存在,但在其水溶液中加入过量碱,则部分转变为()或()。 13、阿托品为莨菪碱的()。 14、莨菪烷类生物碱都是()类,易水解,尤其在碱性溶液中更易进行。如莨菪碱水解生成()和(),而东莨菪碱水解生成的()不稳定,立即异构化成()。 15、区别莨菪碱和东莨菪碱可用(),此时莨菪碱反应生成()沉淀,而东莨菪碱反应生成()沉淀。 16、苦参总碱中含量最多的生物碱是()。 17、汉防已的镇痛有效成分()作用最强,其化学结构属于()型生物碱。 18、马钱子中的主要生物碱是()和(),属于()衍生物。 19、乌头碱水解后生成的单酯型生物碱叫(),无酯键的醇胺型生物碱叫()。 20、红豆杉中的主要生物碱为(),化学结构为()类似物,其主要生物活性为()。 二、选择题 (一)单选题(每题有5个备选答案,备选答案中只有1个最佳答案) 1、生物碱碱性的表示方法多用() A、Kb B.pKb C.Ka D.pKa E.pH 2、碱性最强的生物碱类型为() A、酰胺生物碱 B、叔胺生物碱 C、仲胺生物碱 D、季铵生物碱

杂环化合物及生物碱教材

第十一章杂环化合物及生物碱 杂环化学是有机化学的一个重要组成部分。所有的有机化合物,从结构上可以分为两大类,即链状化合物和环状化合物。在环状化合物中,所有的“环节”原子都是碳原子组成的,称为环状化合物。如果在“环节”原子中除了碳原子以外,还含有一个或者多个非碳原子时,则称为杂环化合物。杂环化学就是研究杂环化合物的化学。 杂环化合物中的非碳“环节”原子称为杂原子。在有机化学中,周期表中碳以外的其他元素,通常被看成是杂原子,并用以构成杂环化合物。实际上,到目前为止,有些元素——如零族和第Ⅱ族元素等,还尚未发现由它们组成的、稳定的杂环化合物。另外,金属元素的原子也能参与构成环状结构的分子,然而这种分子的键型结构和物理、化学性质都与一般的化合物不同,通常把它们称作金属有机化合物,而不作为杂环化合物来讨论。 在杂环化合物中,各种不同的“环节”原子的排列组合方式和键合类型是多种多样的,所以如此构成的杂环化合物的数目是十分的惊人的。据统计,在现今已知的有机化合物中,杂环化合物的数量,占总数的65%以上。因此,杂环化合物在有机化学的各领域研究中都占有极其重要的地位。 杂环化合物不仅种类繁多,而且在自然界中分布较为广泛。具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。例如:在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料分子结构也含有杂环。杂环化合物的应用范围极其广泛,涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等,尤其在生物界,杂环化合物几乎随处可见。 在此,就不对杂环化合物品种多样性、应用广泛性进行过多的陈述。以下将杂环化合物中具有代表的几种物质向读者进行简要的介绍。最常见的杂原子是氧、硫和氮。如: O O S S 呋喃四氢呋喃噻吩四氢噻吩

第十章 生物碱

第十章 生物碱 第一节 概述 一、 生物碱的含义、分布、存在形式及生物活性 生物碱(alkaloids )指来源于生物界(主要是植物界)的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构,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。一般来说,生物界除生物体必须的含氮有机化合物,如:氨基酸、氨基糖、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,绝大多数存在于高等植物的双子叶植物中,已知存在于50多个科的120多个属中。与中药有关的一些科和典型的中药有,毛茛科黄连、乌头、附子,罂粟科罂粟、延胡索,茄科洋金花、颠茄、莨菪,防己科汉防己、北豆根,小檗科三棵针,豆科苦参、苦豆子等。单子叶植物也有少数科属含生物碱,如石蒜科,百合科、兰科等,百合科中较重要的中药如川贝母、浙贝母等。少数裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科也存在生物碱。 生物碱在植物体内的分布,对某种植物来说,也可能分布于全株,但多数集中在某一器官。如金鸡纳生物碱主要分布在金鸡纳树皮中,麻黄生物碱在麻黄髓部含量高。生物碱在植物中含量差别也很大,如黄连根茎中含生物碱7%以上,而抗癌成分美登素(maytansine )在卵叶美登木(Maytanus ovatus )中,得率仅为千万分之二。 含生物碱的植物中多数是多种生物碱共存。由于同一植物中的生物碱生物合成途径往往相似,因此化学结构也往往类似,同科同属的植物往往有同一母核或结构相同的化合物。 在植物体内,少数碱性极弱的生物碱以游离态存在,如酰胺类生物碱。有一定碱性的生物碱多以有机酸盐形式存在,如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等。少数以无机酸盐形式存在,如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等。其它存在形式尚有N-氧化物、生物碱苷等。 生物碱多具有显著而特殊的生物活性。如吗啡、延胡索乙素具有镇痛作用;阿托品具有解痉作用;小檗碱、苦参生物碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用;利血平有降血压作用;麻黄碱有止咳平喘作用;奎宁有抗疟作用;苦参碱、氧化苦参碱等有抗心律失常作用;喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有不同程度的抗癌作用等。 二、生物碱的生物合成简介 在生物碱的生物合成途径中,一般认为一次代谢产物氨基酸是其初始物。主要有鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等。这些氨基酸的骨架大部分保留在所合成的生物碱中。另外,甲戊二羟酸和乙酸酯也是一些生物碱的重要组成部分。前者生成的生物碱有时被称为真生物碱(trile alkaloids ),后者生成的生物碱有时又被称为伪生物碱(pseudoalkaloids )。 (一) 生物碱生物合成的主要化学反应 1.环合反应 (1)希夫碱(Schiff )形成反应 氨基和羰基加成-脱水形成希夫碱: 许多生物碱如吡咯、莨菪烷、蒎啶、喹诺里西啶类生物合成中都涉及希夫碱的形成反应。 (2)曼尼希(Mannich )氨甲基化反应 醛、胺和负碳离子(含活泼氢的化合物)发生R C H O R'R N C H R'2

生物碱类药物的分析

生物碱类药物的分析 掌握盐酸麻黄碱、硫酸阿托品、硫酸奎宁、盐酸吗啡和硝酸士的宁的鉴别、杂质检查和含量测定方法。 一、概述 (一)定义:生物碱是一类存在于生物体内的含氮有机化合物。 (二)分类 1.芳烃胺类 硫酸苯丙胺,精神振奋药pKb=9.9 盐酸麻黄碱,肾上腺受体激动药pKb=9.6 2.异喹啉类 盐酸吗啡,镇痛药pKb1=8.0,pKb2=9.9 磷酸可待因,镇痛镇咳药;盐酸黄连素,抗菌药;度冷丁等 3.喹啉类 硫酸奎宁,抗疟药;异构体硫酸喹尼丁,抗心率失常药; pKb1=5.07,pKb2=9.7 4.托烷类 硫酸阿托品,抗胆碱药pKb=9.9 氢溴酸东莨菪碱,抗胆碱药pKb=7.6; 5.黄嘌呤类 咖啡因,pKb=14.15(碱性极弱); 茶碱,平滑肌松弛药,含活泼氢酸性; 6.吲哚类 硝酸士的宁,中枢神经兴奋药pKb1=6.0,pKb2=11.7(酰胺) 硫酸长春新碱,抗肿瘤药;利血平,抗高血压药;

7.其他类 硝酸毛果芸香碱,缩瞳药。 由上可知,生物碱类药物有如下特点。 (三)特点 1.数量多,绝大多数存在于植物体内;已发现3000多种,100多种有效,中成药中富含生物碱。 2.生理活性强,但大都有毒性 因此,质量控制和临床应用尤应慎重,许多为特殊管制药物,并已超出药物分析的范畴,体育运动中的兴奋剂问题,世界关注的毒品问题,许多是生物碱类成分。该类药物的质量应严格控制,以保证用药的安全和有效。 (四)结构特征和分析方法间的关系 1.碱性:N原子的存在,强弱从N上的取代基是供电子还是吸电子基团,空间位阻两方面考虑。 1)一般情况:季铵>仲铵>伯铵>叔铵>NH3>环酰铵 2)脂肪铵>脂环铵>芳铵 3)个别两性化合物如吗啡有酸性(酚羟基),茶碱只有酸性(活泼氢) 2.存在状态多数以盐的形式存在 1)植物中多与有机酸成盐如吗啡罂粟酸盐,鞣酸奎宁盐; 2)药用多为多为无机酸盐如盐酸、硫酸、磷酸和硝酸盐。 含量测定应考虑上述2个因素,碱性强弱选择滴定溶液和指示剂,成盐的情况在非水滴定时要考虑对滴定的干扰。 3.溶解性 1)共性:游离生物碱易溶于CHCl3等中等极性有机溶剂,难或不溶于水,溶于稀酸溶液;成盐易溶于水;(提问?) 2)个性:两性和酸性化合物易溶于稀碱溶液(吗啡和茶碱);麻黄碱和咖啡因能溶于水;咖啡因和利血平碱性极弱,不能与酸结合成稳定的盐。 溶解性可以用于提取分离和鉴别时的重要依据。

生物碱习题

3 生物碱的碱性与哪些有关 (1)氮原子的杂化类型: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,如为吸电基团则碱性减弱;③诱导一场效应: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-兀共轭体系时,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:用于生物碱的冠色试剂很多,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巾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、检查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(U V)、红外光谱(IR)、质谱(M S)和核磁共振(N M R)。 【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.共轭效府 6.空间效应 7.诱导一场效应 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

第10章 微生物分类与鉴定 复习题

《微生物学》复习题 第十章微生物的分类和鉴定 1、名词解释 1 系统发育树: 2 培养物: 3 菌株: 4 种: 6 属: 7 数值分类法: 8 模式(或典型)菌株: 9 DNA(G+C)mol%值: 10 三域学说: 二、是非题 1、“大肠埃希氏菌”才是俗称“大肠杆菌”的学名。() 2、所谓“模式菌株”通常是指一个细菌的种内了具代表的菌株。( ) 3、两种细菌的G+C含量相近,说明它们亲缘关系近,反之,G+C含量差别大说明它们亲缘关系远。() 4、DNA-DNA杂交主要用于种、属水平上的分类研究,而进行亲缘关系更远(属以上等级)分类单元的比较,则需进行DNA-rRNA杂交。 () 5、数值分类由于采用了先进的计算想技术,减少了大量的特征测定的实验操作,所以它是比较科学的现代微生物系统分类方法。 () 6、“吹口气查胃病”的原理是:幽门螺杆菌具有人体不具有的尿素酶,受检者口服13C标记的尿素,如有该菌感染,则尿素被尿素酶分解生成NH3和13CO2,用质谱仪能快速灵敏地测出受检者呼气中13CO2的量,准

确地鉴定是否被幽门螺杆菌感染。() 7、亚种名为三元式组合,即由科名、属名加词和亚种名加词构成。 8、现代微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较,加上测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多,因此生理生化特征对于微生物的系统仍然是有意义的。 9、蛋白质氨基酸顺序的进化速率大体上是恒定的,但功能不同的蛋白质常以不同的速率进化。功能重要的分子序列或序列区域往往进化变化速率高。 10.目前种是生物分类中最小的分类单元和分类等级。() 11.G+C含量的比较主要用于分类中否定。() 12.菌株是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。() 三、选择题(4个答案选1) 1、血清学试验,尤其在医学细菌的分类鉴定中的重要意义,但它主要用于划分()。 (1)种内血清型(2)种间血清型(3)属间血清型(4)属以上血清型 2、根据你所掌握的知识,人为认为形态学特征学特征在以下几类微生物中的哪严分类鉴定中显得更加重要?() (1)病毒(2)细菌(3)酵母菌(4)霉菌 3、现在自动化程度最高、功能最多的微生物专用检测仪是()(1)气相色谱仪(2)高压液相色谱仪 (3)自动微生物检测仪(4)激光拉曼光谱仪 4、目前微生物的快速检测和自动化分析中,广泛地采用的免疫学技术是()。 (1)DNA探针(2)聚合酶链反应技术 (3)DNA芯片(4)酶联免疫吸附测定法 5、第一个古生菌的全基因组序列测定结果初步证实了它是独立于其他

第十一章 生物碱

第十一章生物碱 一、选择题 A型题 1、生物碱具有碱性是因生物碱结构中含有哪种原子 A、碳原子 B、氧原子 C、氢原子 D、氮原子 E、氯原子 2、亲脂性生物碱在哪种溶剂中的溶解度最大 A、乙醚 B、乙醇 C、氯仿 D、石油醚 E、苯 3、下列生物碱为水溶性生物碱的是 A、伯胺类生物碱 B、仲胺类生物碱 C、季胺类生物碱 D、叔胺类生物碱和季铵类生物碱 E、季铵类生物碱和含氮氧化物的生物碱 4、在碱水溶液中开环溶解,在酸水溶液中还原的生物碱是 A、酚性生物碱 B、酸性生物碱 C、含内酯键的生物碱 D、季铵碱 E、含氮-氧化物的生物碱 5、属于麻黄碱性质的是 A、具有挥发性 B、具有升华性 C、具有挥发性和升华性 D、不具有挥发性 E、不具升华性 6、生物碱的沉淀反应须在何种条件的溶液中完成 A酸性水溶液 B、碱性水溶液 C、中性水溶液 D、盐水溶液 E、氯仿溶液 7、碱性最强的生物碱类型为 A、伯胺类生物碱 B、仲胺类生物碱 C、叔胺类生物碱 D、季铵类生物碱 E、酰胺类生物碱 8、吸附色谱法分离生物碱常用的吸附剂是 A、硅胶 B、氧化铝 C、活性炭 D、聚酰胺 E、硅藻土 9、属于两性生物碱的是 A、小檗碱 B、小檗胺 C、麻黄碱 D、黄连碱 E、茛菪碱 10、与酰胺生物碱碱性相近的是 A、芳香胺 B、N-芳香杂环 C、吡咯 D、吡啶 E、N-烷杂环 11、比季胺碱碱性强的生物碱的结构是 A、胍基 B、脂肪胺 C、芳香胺 D、N-芳香杂环 E、N-烷杂环 12、伪麻黄碱碱性大于麻黄碱是因为 A、氮原子杂化方式 B、诱导效应 C、共轭效应 D、空间效应 E、氢键效应 13、使酰胺生物碱的碱性较弱的原因是 A、立体效应 B、共轭效应 C、P-л共轭 D、诱导效应 E、氮原子的杂化形式 14、下列为生物碱沉淀试剂的是 A、草酸 B、丙酮 C、1%钒酸胺 D、碘化铋钾 E、二硫化碳-硫酸铜 15、可在中性条件下进行的生物碱沉淀反应是 A、碘化铋钾 B、硅钨酸 C、苦味酸 D、碘化汞钾 E、碘-碘化钾 16、氮原子杂化轨道能量的大小顺序为 A、SP3>SP2>SP B、SP>SP2>SP3 C、SP2>SP>SP3 D、SP>SP3>SP2

第十章生物碱

第十章生物碱 本章是本教材的重点,因此考试也是重点。 学习和复习时,抓住生物碱的通性这一关键,掌握了通性,就能灵活应用于生物碱的提取分离及检识。 第一节概述 这一节要掌握生物碱的含义:生物碱是指一类来源于生物界(以植物为主)的含氮的有机化合物,多数生物碱分子具有较复杂的环状结构,且氮原子在环状结构内,大多呈碱性。一般具有生物活性。 同时还要了解有些生物碱并不完全符合上述生物碱的的含义,如麻黄碱的氮原子不在环内,咖啡不呈碱性;有些来源于生物界的含氮衍生物又不属于生物碱的范畴,如氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、维生素等。 第二节结构与分类 这一节与实例的内容结合复习,掌握几个重要生物碱(如小檗碱、乌头碱、麻黄碱、莨菪碱、苦参碱马钱子碱、粉防己碱等)的结构分类。 第三节理化性质 这一节内容为生物碱通性,其中生物碱的碱性占主导地位,是难点也是考点,因此必须掌握,复习时将影响生物碱碱性强弱的因素归纳总结便于记忆。 首先明确季铵类生物碱碱性最强,排除季铵碱后,分析氮原子在分子中的杂化方式,这是决定生物碱碱性强弱的本质,氮原子的杂化方式与碱性强弱的关系表现为:SP3杂化>SP2杂化>SP杂化,因此一般碱性脂氮杂环>芳氮杂环。尔后分析氮原子周围的化学环境,主要为电效应和立体效应,而电效应的影响较明显,主要有诱导效应和共轭效应,这两种效应的影响均为如增加氮原子上电子云密度则使生物碱碱性增加,降低氮原子上电子云密度则使生物碱碱性降低。在诱导效应中主要是氮原子α、β位取代基,如、果为供(斥)电子基(主要为甲基)取代,可增加氮原子电子云密度,则使碱性增加,而吸电子基(如羟基、双键、羰基等)可降低氮原子电子云密度,使碱性降低。共轭效应多以吸电子共轭为多,即共轭体系与氮原子形成P-π共轭,使氮原子电子云密度降低,则生物碱碱性降低。在电效应中特别要注意氮原子邻位羟基、双键,在立体条件允许下,反而使生物碱碱性大大增加。影响生物碱碱性的因素还有空间效应、氢健效应等。以上

有机化学 第十一章 杂环化合物和生物碱

第十一章杂环化合物和生物碱 杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中,在动植物体内起着重要的生理作用。本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、性质及重要的杂环化合物,生物碱的一般性质、提取方法和重要的生物碱。 第一节杂环化合物 环状有机化合物中,构成环的原子除碳原子外还含有其它原子,且这种环具有芳香结构,则这种环状化合物叫做杂环化合物。组成杂环的原子,除碳以外的都叫做杂原子。常见的杂原子有氧、硫、氮等。前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子,但它们容易开环,性质上又与开链化合物相似,所以不把它们放在杂环化合物中讨论。 杂环化合物种类繁多,在自然界中分布很广。具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。例如:在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。 杂环化合物的应用范围极其广泛,涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等,尤其在生物界,杂环化合物几乎随处可见。

一、杂环化合物的分类和命名 为了研究方便,根据杂环母体中所含环的数目,将杂环化合物分为单杂环和稠杂环两大类。最常见的单杂环有五元环和六元环。稠杂环有芳环并杂环和杂环并杂环两种。另外,可根据单杂环中杂原子的数目不同分为含一个杂原子的单杂环、含两个杂原子的单杂环等。 杂环化合物的命名在我国有两种方法:一种是译音命名法;另一种是系统命名法。 译音法是根据IUPAC 推荐的通用名,按外文名称的译音来命名,并用带―口‖旁的同音汉字来表示环状化合物。例如: 呋喃 咪唑 吡啶 嘌呤 furan imidazole pyridine purine 杂环上有取代基时,以杂环为母体,将环编号以注明取代基的位次,编号一般从杂原子开始。含有两个或两个以上相同杂原子的单杂环编号时,把连有氢原子的杂原子编为1,并使其余杂原子的位次尽可能小;如果环上有多个不同杂原子时,按氧、硫、氮的顺序编号。例如: O N N N N N N H N

第十章生物碱

生物碱不具有的特点是 A. 分子中含N 原子 B. N 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 D 此生物碱结构属于 A. 吲哚类 B. 吡啶类 C. 喹啉类 D. 萜类 E. 莨菪烷类 E 此生物碱结构属于 A. 吲哚类 B. 异喹啉类 C. 吡啶类 D. 甾体类 E. 大环类 B 生物碱在植物体中往往与____性成分结合成____状态存在。 酸 盐 多数生物碱 A. 以结晶形固体、非晶形粉末或液体状态存在 B. 具挥发性 C. 无色 D. 其旋光性不受溶剂、pH 等因素的影响 E. 生理活性与旋光性有关 A C E N CH 3O C O CH CH 2OH N H 3CO H 3CO H 3CO 3

在植物体内,生物碱 A. 不能以游离状态存在 B. 多与共存的有机酸结合成生物碱盐 C. 往往在植物的某种器官含量较高 D. 可与无机酸成盐 E. 多以酯或苷的形式存在 BCD 在常温下呈液体的生物碱是 A. 槟榔碱 B. 麻黄碱 C. 苦参碱 D. 乌头碱 E. 莨菪碱 A 具有挥发性的生物碱是 A. 吗啡碱 B. 小檗碱 C. 苦参碱 D. 麻黄碱 E. 乌头碱 D 具有升华性的生物碱是 A. 烟碱 B. 咖啡因 C. 小檗胺 D. 益母草碱 E. 氧化苦参碱 B 生物碱的味多为 A. 咸 B. 辣 C. 苦 D. 甜 E. 酸 C 生物碱类对水的溶解性因成盐的酸不同而异,一般来说其水溶性:A. 无机酸盐和有机酸盐差不多 B. 无机酸盐大于有机酸盐 C. 无机酸盐小于有机酸盐 D. 不能确定

水溶性生物碱主要指 A. 伯胺生物碱 B. 仲胺生物碱 C. 叔胺生物碱 D. 两性生物碱 E. 季铵生物碱 E 溶解脂溶性生物碱的最好溶剂是 A. 乙醚 B. 甲醇 C.乙醇 D. 氯仿 E. 水 D 在水溶液中两性生物碱形成沉淀的pH为 A. 1 B. 10 C. 2~3 D. 6~7 E. 8~9 E 生物碱碱性的表示方法多用 A.K b B.pk b C.K a D.pk a E.pH [D]pk a为生物碱共轭酸的酸式离解常数,目前生物碱碱性大小统一用pKa表示 生物碱分子的碱性随p轨道在杂化轨道中的比例升高而(),即()>()>()增强;sp3;sp2;sp 碱性最强的生物碱类型为 A.酰胺生物碱B.叔胺生物碱C.仲胺生物碱D.季胺生物碱E.两性生物碱 [D]季铵碱的碱性强(pKa11.5以上),是因羟基以负离子形式存在,类似无机碱。 生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是 A.氮原子价电子的p电子成分比例越大,碱性越强 B.氮原子附近有吸电子基因则使碱性增强 C.酰胺状态氮原子则碱性极弱 D.生物碱的立体结构有利于氮原子接受质子,则其碱性增强

大学第十章微生物生态学题库汇总

第十章微生物生态学 单项选择题 1.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记地球被科学家划分为4个圈,不包括下列哪一项( )。选项A)土壤圈 选项B)大气圈 选项C)水圈 选项D)岩石圈 答案:A 2.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记生态圈中,起着主导作用的是( )。 选项A)大气圈 选项B)生物圈 选项C)水圈 选项D)岩石圈 答案:B 3.知识点:1(生态系统) 难易度:容易认知度:识记生物循环的特点是( )。 选项A)运转较缓慢 选项B)可循环性 选项C)运转迅速 选项D)以上均是

答案:C 11. 知识点:1(生态系统) 难易度:适中认知度:理解 生态系统结构不包括下面哪一个方面( )。 选项A)外源能 选项B)生物关系 选项C)营养循环 选项D)能量代谢 答案:D 12. 知识点:1(生态系统) 难易度:适中认知度:认知 生物在生态系统物质循环中扮演着重要作用,但不包括( )。选项A)生产者 选项B)消费者 选项C)分解者 选项D)固定者 答案:D 13. 知识点:1(生态系统) 难易度:较难认知度:认知 微生物生态系统自身的特点不包括( )。 选项A)微环境 选项B)稳定性 选项C)协调性 选项D)适应性 答案:C 14. 知识点:1(生态系统) 难易度:较难认知度:理解

成熟的生态系统的平衡特点是( )。 选项A)生产者、消费者、分解者比例相同 选项B)物质循环与能量循环协调畅通 选项C)系统的输入和输出在比例上合理 选项D)物质循环与能量循环大致相等 答案:B 15.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解土壤中三大类群体微生物以数量排序为( )。 选项A)细菌>放线菌>真菌 选项B)细菌>真菌>放线菌 选项C)放线菌>细菌>真菌 选项D)真菌>细菌>放线菌 答案:A 16.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解微生物的种质资源库存在于( )。 选项A)水体 选项B)土壤 选项C)植物 选项D)动物 答案:B 17.知识点:2(微生物在自然界中的分布) 难易度:容易认知度:理解土壤微生物的季节分布特征一般是( )。

第十五章 杂环化合物、生物碱

第十五章 杂环化合物、生物碱 杂环化合物的定义:在环状有机化合物中,构成环的原子除了碳原子外还含有其他原子,这环状种化合物就叫做杂环化合物(heterocyclic compound )。除碳以外的其他原子叫做杂原子。常见的杂原子有:氮、氧、硫。 第一节 杂环化合物的分类和命名 一、 分类 按照环的大小和环的数目可分为: 杂环 单杂环 五元环 六元环 苯环与单杂环的稠合杂环(苯并杂环) 两个或两个以上单杂环的稠合杂环O S N H 稠杂环 N N N N N H N 二、 命名 1、音译法:根据外文译音,选用同音汉字,加“口”字旁表示杂环。 O S N H 吡咯呋喃噻吩吡啶N pyrrole furan thiophene pyridine N H 吲哚indole N N 咪啶pyrimidine 取代杂环的命名: ① 杂环的编号从杂原子起依次1,2,3 ……(或:α,β,γ……)。 ② 如环上不止一个杂原子时,则从O 、S 、N 的顺序依次编号。 ③ 有两个相同杂原子的,应从连有H 原子或取代基的开始编号。 ④ 编号时注意杂原子或取代基的位次之和最小。 ⑤ 稠杂环是特定的母体和固定的编号。 N S 5 1 2 4 3 5-乙基噻唑N N H 1 23454-甲基咪唑 CH 3 C 2H 5 N CH 31 23 4563-甲基吡啶 2、根据结构命名:

即根据相应于杂环的碳环来命名,把杂环看作是相应的碳环中的碳原子被杂原子置换而形成的。例如,吡啶可看作是苯环上一个碳原子被氮原子置换而成的,所以叫做氮杂苯。 O S N H N 茂 (环戊二烯)氮茂 氧茂 硫茂 N N 苯氮苯 1,3-二氮苯 第二节 一杂五元杂环化合物 含有一个杂原子的典型五元杂环是呋喃、噻吩、吡咯。 O S N H 一、 呋喃、噻吩、吡咯的结构 1、据现代物理方法证明: ① 呋喃、噻吩、吡咯都是一个平面的五元环结构,即成环的四个C 原子和一个杂原子都是以SP 2杂化轨道成键的。 ②环上每个碳原子的P 轨道有一个电子,杂原子P 轨道上有两个电子。 ③ P 轨道垂直于五元环的平面,互相侧面重叠而形成一个与苯环相似的闭合共轭体系。 ④ 五元环的六个π电子分布在包括环上五个原子在内的分子轨道。 2、分子结构符合休克尔(Huckel)规则(4n+2=6,n=1),π电子数为6。具有芳香性。但芳性比苯弱,环的稳定性差。 3、芳香性秩序: 苯 > 噻吩 > 吡咯 > 呋喃 呋喃的芳香性最弱,实际上它可以进行双烯加成反应,表现出共轭二烯烃的性质。 4、它们的键长数据如下[单位(ppm )]: O S N 140 145 135 172 143 137 138144 135 137 5、吡咯、呋喃、噻吩环上杂原子氮、氧、硫的未共用电子对参与环的共轭体系,使环上的电子云密 度增大。因此,它们都比苯活泼,比苯容易进行亲电取代反应,而且它们进行亲电取代反应的活泼性顺序是: 吡咯 > 呋喃 > 噻吩 > 苯 X +(CF 3CO)2O X COCF 3 +CF 3COOH 三氟乙酐酰化 二、 呋喃、噻吩、吡咯的性质 1、亲电取代反应——主要在杂原子的α位: 它是呋喃、吡咯、噻吩的典型反应。由于它们环上的电子云密度比苯大,比苯容易发生亲电取代反应。同时环稳定性比苯差,因此反应条件与苯不同,需要在较温和的条件下反应,以避免氧化、开环或聚合等副反应。

杂环化合物和生物碱

13 杂环化合物和生物碱Heterocyclic Compounds and Natural Bases 杂环化合物是由碳原子和非碳原子共同组成环状骨架结构的一类化合物。这些非碳原子统称为杂原子,常见的杂原子为氮、氧、硫等。环状有机化合物中,构成环的原子除碳原子外还含有其它原子,且这种环具有芳香结构,则这种环状化合物叫做杂环化合物。组成杂环的原子,除碳以外的都叫做杂原子。前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子,但它们容易开环,性质上又与开链化合物相似,所以不把它们放在杂环化合物中讨论。本章将主要讨论的是环系比较稳定、具有一定程度芳香性的杂环化合物,即芳杂环化合物。 杂环化合物种类繁多,在自然界中分布很广。具有生物活性的天然杂环化合物对生物体的生长、发育、遗传和衰亡过程都起着关键性的作用。例如:在动、植物体内起着重要生理作用的血红素、叶绿素、核酸的碱基、中草药的有效成分——生物碱等都是含氮杂环化合物。一部分维生素、抗菌素、植物色素、许多人工合成的药物及合成染料也含有杂环。杂环化合物的应用范围极其广泛,涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等,尤其在生物界,杂环化合物随处可见。 13.1 杂环化合物Heterocyclic Compounds 分子中由碳原子和氧、硫、氮等其它原子形成的比较稳定的环状结构的化 合物称为杂环化合物。杂环中除碳原子以外的其它原子称为杂原子。最常见的杂原子有氧、硫、氮等。例如: S N H N N N O 呋喃噻吩吡咯吡啶嘧啶 furan thiophene pyrrole pyridine pyrimidine 前述章节中,我们遇到的内酯、交酯、内酰胺、内酐、环醚以及环状半缩醛等,虽然也有环状结构,但它们的环容易形成,也容易破裂,其性质与相应的脂肪族化合物相类似,因此不把它们列入杂环化合物之列,本章主要讨论环比较稳定且具有芳香性的杂环化合物。 杂环化合物可以含一个或多个相同的或不相同的杂原子,环的数目也可以是一个或多个。杂环化合物的种类繁多,数量庞大,其数量占已知有机物总数的三分之一左右。杂环化合物在自然界的分布极广,其中很多有重要的生理作用,如血红素、叶绿素、维生素、花色素、抗菌素、核酸、生物碱等都是含有杂环结构的化合物。杂环化合物也是合成许多染料、药物的原料。治疗癌症的一些有效药物也是杂环化合物的衍生物。因此,杂环化合物无论在理论研究或实际应用方面都很重要。 13.1.1杂环化合物的分类Classification of Heterocyclic Compounds 按照杂环的结构,杂环化合物大致可分为单杂环和稠杂环两大类。单杂环中最常见的为五员杂环和六员杂环;稠杂环中普遍存在的是苯环与单杂环稠合和杂环与杂环稠合。根据所含杂原子的种类和数目,单杂环和稠杂环又可分为多种。 常见杂环化合物的分类和名称见表13.1。 表13.1 常见杂环化合物的结构、分类和名称

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