生物碱的理化性质
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中药化学第二章生物碱考点精要:1.生物碱的含义、存在形式及重要成分2.生物碱的结构与分类3.生物碱的理化性质(碱性及其与结构的关系、沉淀反应)4.生物碱的提取与分离5.生物碱的色谱检识6.实例:苦参、麻黄、黄连、川乌、洋金花、马钱子第一节基本内容一、生物碱的定义生物碱(Alkaloids)指来源于生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(特例:有机胺类生物碱N原子不在环内);多呈碱性,可与酸成盐;多具有显著的生理活性。
一般来说,除氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸以及含氮维生素等动、植物体必需的含氮有机化合物外,其他含氮有机化合物均可视为生物碱。
二、生物碱的分布宝马别逗罂粟(毛茛科、马钱科、茄科、豆科、罂粟科)防己终于小破(防己科、吴茱萸属、小檗科)存在形式①酰胺形式;②游离形式:少数极弱碱,如那可丁;③有机酸盐形式:绝大多数生物碱,如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等;④无机酸盐形式:少数盐酸生物碱,如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等;⑤极少数以N-氧化物、生物碱苷等形式存在。
三、生物碱的分类及结构特征(一)吡啶类生物碱此类生物碱多来源于赖氨酸,是由吡啶或哌啶衍生的生物碱,其结构简单,数量较少,主要有两种类型。
1.简单吡啶类此类生物碱分子较小,结构简单,很多呈液态。
如槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱,烟草中的烟碱,胡椒中的胡椒碱等。
2.双稠哌啶类由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环,具喹喏里西啶的基本母核。
主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。
如苦参中的苦参碱、氧化苦参碱,野决明中的金雀花碱等。
(二)莨菪烷类生物碱此类生物碱多来源于鸟氨酸,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。
重要的化合物有莨菪碱、古柯碱等。
(三)异喹啉类生物碱这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系,具有异喹啉或四氢异喹啉的基本母核,在植物中分布广泛,数目较多,具有多方面的生物活性。
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。