主要包括吡咯烷类、莨菪烷类和吡咯里西啶类生物 碱。 LOGO 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 Page 5 N N Me Me 红古豆碱(cuscohygrine) LOGO 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。 Page 17 CH3 H CONHCH N CH2 OH CH3 LOGO 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 Page 29 LOGO 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) Page 10 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。 LOGO 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) Page 28 LOGO 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 Page 15 LOGO 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) Page 16 LOGO 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。 Page 24 LOGO 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。 Page 25 LOGO 二、化学性质 Page 2 LOGO 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 Page 18 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 LOGO N 喹啉 N H 丫啶酮 Page 19 六、组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱:毛果芸香碱(毛果芸香) LOGO N N H 咪唑 H3 C OFra Baidu bibliotekO 毛果芸香碱 N N CH3 Page 20 七、萜类生物碱 LOGO N H3CO N 异喹啉 H3CO OCH3 罂粟碱 Page 13 LOGO (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) Page 14 LOGO (4)吗啡烷类 如吗啡。 H3C N Page 23 LOGO 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) Page 6 LOGO 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 Page 7 LOGO 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 Page 8 LOGO 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 Page 9 LOGO 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 Page 11 LOGO 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 Page 12 小檗碱 LOGO (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 LOGO 生物碱类 4112430051 王赛赛 由NordriDesign™提供 www.nordridesign.com 概述 一、含义与分布 LOGO 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。 Page 30 LOGO 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。 Page 37 LOGO 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。 Page 26 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。 Page 32 生物碱的提取分离 一、提取方法 (一)水或酸水提取法 LOGO 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。 Page 31 LOGO (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(-) Page 27 LOGO 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。 Page 3 生物碱的结构与分类 LOGO 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; Page 4 一、鸟氨酸系生物碱 Page 35 LOGO 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 Page 36 LOGO (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: LOGO 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)。 Page 33 易溶于水 LOGO 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 Page 34 LOGO (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 Page 21 LOGO 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 Page 22 生物碱的理化性质 一、物理性质