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生物碱类化合物药理作用研究进展

生物碱类化合物药理作用研究进展
生物碱类化合物药理作用研究进展

收稿日期:2003-03-17; 修订日期:2003-09-18

作者简介:蒙其淼(1979-),男(汉族),广西横县人,在读研究生,主要从事药物分析工作.

生物碱类化合物药理作用研究进展

蒙其淼,梁 洁,吴桂凡,陆 晖

(广西中医学院,广西南宁 530001)

摘要:对生物碱类化合物的药理作用研究进展进行了概述和分析。生物碱类化合物具有心血管系统、中枢神经系统、抗炎、抗菌、抗病毒、保肝、抗癌等多方面的药理活性。

关键词:生物碱类化合物; 药理作用

中图分类号:R 285.5 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2003)11-0700-03

生物碱类化合物广泛存在于自然界植物中,有多种生物学活性。本文就其药理作用研究情况作一概述。1 心血管系统作用

苦参碱类生物碱是以苦参碱为代表的化学结构相似的一类生物碱,存在于豆科植物苦参、苦豆子、及广豆根中,主要包括苦参碱(matr ine ,M at )、氧化苦参碱(oxymatrine )、槐果碱(sopho-car pine )等。大量实验研究表明苦参碱类生物碱在强心和抗心率失常功能方面具有显著而肯定的作用,它们均能对抗乌头碱、哇巴因、氯仿-肾上腺素、氯化钡及冠脉结扎等诱发的动物实验性心率失常,且多为室性心率失常[1]。临床应用苦参治疗各种原因引起的心率失常,发现苦参对房性、室性心率失常均有作用[2]。苦参碱提高DET ,延长ERP 是其抗心率失常作用机制。槐果碱(sophocarpine )能对抗室性心率失常,可能是通过对心脏的直接作用及通过神经系统对心脏的间接作用。苦参碱、氧化苦参碱对心肌表现为正性肌力作用,能使离体家兔心房和豚鼠乳头肌标本、离体蛙心和蟾蜍心脏收缩力加强,振幅增加,并呈剂量依赖关系。用电激动左心房实验证明,苦参碱的正性肌力作用可被Ca 6通道阻滞剂维拉帕米显著抑制,推测其可能与激活钙通道有关。苦参总碱还能扩张冠状动脉,增加冠状动脉血流量,扩张离体兔的肾及耳血管,能延长小鼠在常压下的耐缺氧时间。用苦参碱50mg/kg 能显著降低大鼠实验性高脂血症的血清甘油三酯,升高HDL 水平,降低血黏度,使血液流变学各项指标有所改善,从而达到抑制动脉粥样硬化的形成[3]。

以具有心血管活性的异喹啉类生物碱为先导物,结合某些钾通道阻滞剂的结构特征,设计合成了28个3,4—二氢和1,2,3,4—四氢苄基/萘甲基异喹啉化合物及其有关季铵衍生物。药理实验表明,大多数化合物具有不同程度的降压和减慢心率活性。异喹啉母核氮原子电荷可能为影响作用于血管或心脏组织的重要因素之一[4]。从茜草科钩藤植物滇钩藤中分得的四氢鸭木碱具有舒张血管平滑肌的作用,其对兔胸主动脉平滑肌收缩的抑制百分率达53%以上[5]。枳实生物碱成分能迅速显著升高大鼠血压,给药前后比较,差异非常显著(P <0.01)[6]。

小檗碱主要来源于毛茛科植物黄连,其静脉注射或口服对麻醉(犬、猫、兔)或不麻醉大鼠均可引起血压下降。在一般剂量或小剂量时,它能兴奋心脏,增加冠状动脉血流量;大剂量则抑制心脏,即使再增加剂量,在离体蟾蜍或猫的心脏上亦无起搏现象。降

压机制可能是直接兴奋毒蕈碱样受体[7]

。从吴茱萸中分离得到的2-烃基取代的4(1H )-喹诺酮生物碱有一定的阻断钙离子通道并抑制高钾离子引起的钙离子富集作用,从而能扩张血管[8]。从中药川芎中得到的川芎嗪与阿魏酸反应合成阿魏酸川芎嗪盐,药理实验发现两者都具有较强的抗凝血功能和较强的抗血栓作用,能使APTT 、TT 和PT 延长,而阿魏酸川芎嗪盐作用强于川芎嗪[9]。

普洛托品(P rotopine,P ro)又名原阿片碱,是从夏天无、紫金龙等我国广泛分布的植物中提取的一种异喹啉类生物碱,具有对抗血小板聚集,影响血小板生物活性物质的释放,保护血小板内部超微结构的作用。P ro 对乌头碱、毒K 、中枢性心肌缺血再灌注、氯仿、苯-肾上腺等引起的心率失常有保护作用,负性频率作用和延长有效不应期是其抗心率失常作用的基础[10]。甲基连心碱(neferine ,Nef )是从睡莲科植物莲成熟种子的绿色胚芽中提取的一种双苄基异喹啉类生物碱,对心血管具有多种作用。Nef 能对抗乌头碱、氯仿-肾上腺素、电刺激丘脑下区诱发的心率失常作用。Nef 在较大剂量(6mg /kg )iv 后,对正常血压、醋酸去氧皮质酮盐型高压和肾性高压大鼠都有降压效应,其机制可能是通过直接扩张血管平滑肌而起作用。Nef 对离体大鼠心脏缺血—再灌注损伤有保护作用,能依剂量减少整体大鼠缺血再灌注后VF 发生率,缩VF 持续时间。Nef 对电解性氧自由基损伤离体大鼠心脏、冠脉流量减少、血管内皮细胞损伤也都具有保护作用。Nef 还具有抗血小板聚集和抗血栓的作用。对心肌收缩力,Nef 具有抑制作用,在一定剂量范围内可增加冠脉流量,为该药治疗心血管疾病提供了实验依据[11]。

附子中的双酯型二萜生物碱既是毒性成分,又是有效成分,如乌头碱具有扩张冠状血管和四肢血管的作用,在小剂量(未致心室纤颤)时,就已产生抗急性心肌缺血的作用,并有明显的常压耐缺氧作用[12]。贝母素丙4.2mg /kg 的剂量可导致猫的血压缓慢降低,并最终维持在较低水平。湖北贝母总碱对猫血压也有短时中等程度的降压作用,与阿托品作用相似。贝母生物碱FH 1与F H 2具有正性肌力、负性频率和舒张血管作用。在离体血管上,F H 1—F H 4均可明显对抗甲氧胺引起的血管收缩作用[13]。

汉防己甲素(tetr andine ,T ET )又称粉防已碱,是从防己科植物粉防己根中提取的双苄基异喹啉类生物碱。TET 有明显的降压作用,并能极显著降低高血压患者血内脂质过氧化物、血栓素水平,极显著升高SOD 、前列环素水平,降低T XB 2/6-Keto-PGF 1A 比值。在缺氧性肺动脉高压犬,TET 能明显降低升高的肺动脉压和肺血管阻力,并提高CO 和氧搬运能力而对系统循环和血气水平无明显影响。TET 有抗心绞痛作用,能显著降低心肌耗氧指数,是一个治疗心绞痛、预防心肌梗死和减轻心肌缺血—再

灌注损伤的有效药物[14]

。来自石蒜科植物的生物碱同样具有心血管系统作用。石蒜伦碱能抑制蟾蜍心脏。石蒜碱则先兴奋后抑制,对麻醉大鼠、猫、犬及兔均有降压作用,机制为直接扩张外周血管及抑制心脏。二氢石蒜碱可减弱肾上腺素的升压作用,因其能阻止儿茶酚胺的释放[15]。2 中枢神经系统作用

石蒜科植物生物碱加兰他敏及力克拉敏为可逆性胆碱酯酶抑制剂,小剂量对大脑皮层及延脑内胆碱酯酶活性有较强抑制作用,大剂量则抑制脑内胆碱酯酶活性。应用加兰他敏、二氢加兰他敏治疗小儿麻痹后遗、重症肌无力和外伤性截瘫等病症有效,且毒性较小。石蒜碱对小鼠及家兔有明显镇静作用,能延长巴比妥类药物的睡眠时间,还能加强延胡索乙素及吗啡的镇静作用。石蒜碱静脉注射或皮下注射,对人工致热家兔均有明显解热作用,

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30min后体温开始下降,90min后达最低,与氨基比林有协同作用[15]。

胡椒中的胡椒碱150mg/kg有明显的对抗戊四唑惊厥作用,使惊厥率显著降低,100,150mg/kg均有对抗电惊厥的作用,且能明显对抗大鼠“听源性发作”。胡椒碱有明显的镇静作用,能减少小鼠的自发性活动,对硫喷妥钠有协同作用,剂量依赖性的延长苯巴比妥钠的催眠时间,能使苯巴比妥钠的血药浓度维持在高水平[16]。蛇足石杉所含生物碱石杉碱甲和石杉碱乙具有很强的抑制胆碱酯酶活性,临床试验石杉碱甲对治疗重症肌无力和早老性痴呆有显著疗效,已被国际上列为第二代的乙酰胆碱酯酶抑制剂之一[17]。贝母有中枢抑制作用。浙贝母碱和去氢浙贝母碱在2mg/kg的剂量下能够减少小鼠自发活动,并能对抗咖啡因所致的活动次数增加,与氯丙嗪有协同作用,两者还能延长小鼠戊巴比妥睡眠时间及提高睡眠率,对小鼠腹腔注射HAc所致的扭体反应也有抑制作用。宁国贝母碱与镇静药和解热镇痛药具有协同作用。11种贝母总碱对氨水小鼠引咳和豚鼠引咳有非常显著的镇咳作用,机制为抑制咳嗽中枢[13]。

附子生物碱也有较强的镇痛作用[12]。粪箕笃生物碱部分,高、低剂量组均有镇静作用,能明显抑制HAc所致的小鼠扭体反应[18]。Pro10~40mg/kg有明显的镇痛作用,抑制小鼠自发活动,促进戊巴比妥钠诱导的睡眠,延长睡眠时间,缩短潜伏期,主要是通过阿片及钙机制,部分是通过肾上腺素能机制[10]。苦参碱类生物碱具有镇静镇痛、解热降温等中枢抑制性作用,能明显抑制小鼠的自主活动,与水合氯醛等中枢抑制剂有协同作用,对苯丙胺等中枢兴奋剂则具有拮抗作用,对化学刺激和热刺激所致小鼠疼痛反应有明显抑制作用,并能明显降低正常大鼠体温。苦参碱ip 或po均能抑制酵母菌致小鼠直肠升温作用[1]。

3 抗炎作用

苦参生物碱有一定抗炎作用。苦参碱,氧化苦参碱及槐果碱对巴豆油、角叉菜胶和冰HAc等致炎剂诱发的动物急性渗出性炎症均有明显的拮抗作用。苦参碱不但能明显抑制小鼠腹腔毛细血管通透性,对大鼠后足致炎后肿胀及肉芽组织增生也有抑制作用。氧化苦参碱的抗炎机制可能与其抑制炎性细胞因子(IL-1, IL-6,TNF-A等)的产生有关。临床上苦参生物碱的抗炎作用在皮肤科、妇产科、内科都得到了应用。苦参碱制成阴道栓剂治疗慢性宫颈炎,对霉菌性及滴虫性阴道炎也有疗效。苦参生物碱对接触性皮炎,湿疹等皮肤炎性病变也有良效[1,2]。

黄连小檗碱用于治疗流行性脑脊髓炎、大叶肺炎、肺脓肿、滴虫性阴道炎、皮肤感染性炎症等[7]。TET能抑制实验性葡萄膜炎,显著降低眼部炎症反应,房水蛋白含量,血清免疫复合物和外周T淋巴细胞转化率。TET还显著抑制晶体蛋白引起的家兔前色素膜炎的发生,降低虹膜中前列腺素E总量抑制白细胞的渗出,这可能与其降低细胞内钙水平,抑制炎症介质的生成有关[14]。石蒜碱静脉或皮下注射对兔甲醛性及大鼠蛋清性脚肿胀有明显对抗作用,切除肾上腺后作用消失,说明其可能与兴奋垂体-肾上腺皮质功能有关[15]。

4 对平滑肌的作用

苦参碱能明显对抗组胺、乙酰胆碱兴奋气管平滑肌而达平喘作用,机理与钙离子有关。苦参生物碱可使Ca6进入结合状态,游离Ca6水平下降,致使平滑肌收缩蛋白下降,平滑肌舒张。同时,细胞内钙离子减少还能使组胺释放减少而达平喘作用[2]。Pr o能抑制高钾引起的豚鼠回肠、结肠和兔主动脉、门静脉、肠系膜动脉的收缩;去甲肾上腺素引起的兔主动脉、门静脉、肠系膜动脉的收缩且抑制肾上腺素和高钾的作用无选择性,机理主要是抑制细胞内钙的释放[10]。贝母具平喘的作用与其松弛支气管平滑肌,减轻气管、支气管痉挛,改善通气状况有关[13]。吡咯里西啶类生物碱中的阔叶千里光碱具有平滑肌解痉作用,前苏联在临床上用于肠绞痛,支气管哮喘,痉挛性结肠炎等[19]。

石蒜碱对豚鼠、兔、猫、犬的在体或离体子宫也有明显的兴奋作用,大剂量时还能使离体子宫出现强直性收缩。此作用不能被苯海拉明对抗。也有报道,石蒜碱对大鼠离体子宫,小剂量兴奋,大剂量抑制。给兔静脉注射石蒜碱,可出现异常剧烈的肠蠕动[15]。大多数千里光碱有兴奋子宫的作用[19]。从多花胡枝子干燥叶中分离到的生物碱Nb,Nb-二甲基色胺对大鼠离体子宫有强收缩作用[20]。

5 抗菌、抗病毒、杀虫作用

苦参总碱具有独特的抗柯萨基B组病毒(CVB)作用。病毒性心肌炎模型小鼠经苦参碱治疗后存活期明显延长,有的完全治愈,心、肝组织无病变发生。已有试用苦参碱静脉滴注治疗病毒性心肌炎和病毒性肝炎[1,2]。苦参生物碱对HBV有强有力的抗病毒活性。HBV转基因鼠用氧化苦参碱治疗后,肝内HBsAg和HBeAg的量与对照组相比均有明显下降。氧化苦参碱在人体同样有抗HBV活性。苦参生物碱对HCV病毒亦有抑制作用[2]。黄连小檗碱对革兰氏阳性和阴性细菌、原虫及各型流感病毒、新城病毒、真菌类均有抑制作用,对钩端螺旋体在试管中有相当强的杀灭作用。在体内外黄连小檗碱均有抗阿米巴原虫的作用,机理在于抑制微生物DNA及蛋白质合成[7]。2-烃基取代的4(1H)-喹诺酮生物碱类均有一定的抗菌作用,对金葡菌与表葡菌的最小抑菌浓度为1.0mg/ml[8]。

川贝母醇提物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有明显抑制作用。贝母碱对卡他球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、克雷伯氏肺炎杆菌有抑制作用,去氢贝母碱和鄂贝定碱对卡他球菌、金黄色葡萄球菌有抗菌活性,且鄂贝定碱作用最强[13]。石蒜碱具有很强的抗病毒活性,可抑制Vc的合成。约有23种合成或提取的异喹啉类生物碱可对抗RNA携带的黄热病病毒、黄色病毒、甲种病毒、bungavir uses及DNA携带的牛痘苗病毒。具有两个羟基和一个六氢吲哚结构的石蒜科植物生物碱对疱疹病毒有拮抗作用,机理为抑制细胞有丝分裂及细胞丝伸长,并抑制细胞DNA复制[15]。化合物N-〔7-(3?,4?-methylenedioxyphyl)-2(Z),4 (Z)-heptadienoyl〕-pyr rolidine有抑制分支孢子菌属Cladospo-rium sphaer osper mum活性(MI C=8.0L g)。从P.amalago中分得的6个生物碱有杀埃及伊蚊Aed es aeg ytii幼虫活性[21]。

6 保肝作用

氧化苦参碱能防治CCl4造成的大鼠慢性肝损伤纤维化,病理检查及计算机图象分析发现它能抑制胶原合成,抑制肝内纤维组织增生,大剂量治疗组(60mg/kg)作用更为明显。同时氧化苦参碱可抑制肝组织内炎症活动,下调血清透明质酸,IV型胶原, TNF-A水平。推测氧化苦参碱可能是通过抑制肝内星状细胞的增殖而减缓纤维化形成[3]。Pr o对CCl4,硫代乙酰胺,扑热息痛造成的肝损伤有保护作用,能降低升高的sGT P水平及减轻肝脏病理损害。P ro能显著升高肝微粒体,细胞色素P450含量及依赖P450的有关酶活性,而P450在机体解毒过程中起关键作用。这提示P ro 提高肝脏解毒功能可能是其抗肝损伤作用的一个环节,通过抑制肝微粒体药物代谢酶阻止化学物质诱导肝毒性[10]。

TET能显著改善肝功能,减轻肝脏病理损害程度,抑制肝脏细胞外间质合成,可使血清?型前胶原,血清及肝HA明显降低,肝内胶原沉积减少,能有效地治疗肝纤维化[14]。胡椒碱亦具有保肝作用,能减轻CCl4及叔丁基过氧化氢腹腔注射引起的MDA 形成增加,显著降低血清中GP T和碱式磷酸酶水平[16]。

7 抗癌作用

以苦参碱和氧化苦参碱为主要成分的抗癌药吗特灵注射液,临床上用于治疗某些呼吸系统及消化系统肿瘤,能延缓、限制恶性胸水肿发展而减轻症状,对缓解中、晚期胃癌患者的症状和体征同样有效。苦参生物碱的抗肿瘤作用是从多方面实现的:一是改变细胞核酸的分子序列抑制肿瘤生长;二是诱导SGC-7901细胞凋亡;三是抑制肿瘤转移作用[2]。苦参碱对P815肿瘤细胞亦有直接毒性作用。临床应用槐果碱治疗恶性葡萄胎,用槐定碱治疗恶性葡萄胎和绒毛膜上皮癌,均能取得良好效果[1]。从蒲圻贝

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母中提取的蒲贝酮碱显示强的抗小鼠艾氏腹水癌、宫颈癌及肝癌活性。鄂北贝母总碱对小鼠移植肝实体瘤具明显的抑制作用[13]。石蒜碱既能抑制小鼠艾氏腹水癌细胞的无氧酵解,又能抑制其有氧酵解,使癌细胞肿大溶解。石蒜碱及其盐酸盐对大鼠W-256的生长有明显抑制作用。加兰他敏对大鼠腹水肝癌及吉田肉癌有抑制作用。将石蒜碱进行结构改造制成的石蒜内铵(AT-1840)不仅能抑制细胞生长,而且还能杀死癌细胞。对胃癌、卵巢癌、艾氏腹水癌、腹水肝癌、白血病、腹水型吉田肉癌和Lewis肺癌均有较好疗效,且无骨髓抑制等毒副不良反应。P anccratistatin对60种人类癌细胞系均有较高专属性细胞毒作用。多花石蒜碱、小星蒜碱和网球花定对应试的人及鼠的肿瘤细胞系表达了选择性对抗性细胞毒作用[15]。三尖杉酯类生物碱也有抗肿瘤活性,主要是通过抑制蛋白质的合成和直接干扰DNA代谢而发挥疗效[22]。从华北白前根中分离得到两个苯骈联啶类生物碱antofine5-O-demethylantofine,为该植物主要的抗癌活性成分,对不同人癌细胞株显示了较强的杀伤作用[23],从三十六荡中分离出的ty-lophoridicine A、O-methyl-tylophor inidine和tylophorinidine显示出强的抗肿瘤活性[24]。

8 对免疫功能的影响作用

苦参生物碱具有免疫调节作用,主要是免疫抑制作用,他们在动物体内对T细胞,B细胞和巨噬细胞的免疫功能活性均有明显抑制作用。氧化苦参碱对人和小鼠淋巴细胞的增殖有抑制性。苦参碱,氧化苦参碱和槐胺碱能显著抑制T细胞依赖的血清SR-BC抗体反应。这些生物碱对T细胞介导的肿瘤免疫和血清溶霉菌酶活性也有抑制作用。苦参总碱能对抗免疫抑制剂的作用,恢复并促进受抑制的细胞产生干扰素[1,2]。AT-1840腹腔注射可明显抑制I CR雌小鼠对羊红细胞引起的迟发型超敏反应,显著降低C57/BL小鼠的胸腺重量,升高SRBC致敏的正常及带病小鼠血清补体C3的含量。AT-1840还能扭转带瘤小鼠脾脏P FC 的降低,而对淋巴细胞却呈抑制作用。AT-1840对细胞免疫有一定抑制性,但可调节带瘤小鼠部分体液免疫功能的缺陷[15]。雷公藤总生物碱对小鼠体液和细胞免疫也有不同程度的抑制作用。雷藤春碱和雷藤新碱对免疫功能的影响与环磷酰胺相似,对非特异性免疫功能也有影响[25]。从雷公藤中分得一个新的倍半萜生物碱,药理实验表明该生物碱有免疫抑制活性,并对白血病细胞有抑制作用[26]。

9 毒性作用

贝母的慢性毒性实验表明,其除使动物气管及支气管有杯状细胞增生、增多外未见其他异常,在急性毒性实验中,安徽贝母醇提物对小鼠灌胃给药的最小致死量为40g生药/kg,相当于临床用量的333.3倍[13]。石蒜生物碱有毒,误食可引起恶心、呕吐和厌食,甚至会引起不同程度的腹泻和衰竭,最后死亡[15]。许多吡咯里嗪类生物碱具有抑制细胞有丝分裂,引起致突和癌变,造成肝肾损伤等强烈的毒性[19]。

10 其他作用

胡椒碱对小鼠黑素细胞生长有近三倍的促进作用,可使黑素细胞的树突增多变长[20]。胡椒碱可作为生物利用度增强剂使用,在小鼠体内,其通过提高胃肠对羟苯基丁氧酮的吸收以及抑制肝脏微粒体药物代谢酶的活性,以达到增加羟苯基丁氧酮的生物利用度的作用,从而发挥其抗炎功效[16]。

苦参生物碱具有较好的抗过敏作用,对过敏性鼻炎、皮炎、湿疹、荨麻疹等具有明显疗效。在动物实验中,氧化苦参碱对é~ì型过敏反应均有不同程度的抑制作用,它能有效的抑制IgE及其特异性抗原引起的肥大细胞组胺释放,且肥大细胞膜流动性显著降低[2]。

总之,生物碱类广泛存在自然界植物中,有着多种生物学活性,应是今后新药开发研究中一个值得重视的资源,具有很大的开发利用前景。

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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。

生物碱习题剖析

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

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

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

第九章生物碱 一、填空 1.小檗碱呈黄色,而四氢小檗碱则无色,其原因在于(结构中有较长的共轭体系)。 2.弱碱性生物碱在植物体内主要是以(游离)状态存在。 3.在生物碱的色谱检识中常用的显色剂是(碘化铋钾),它与生物碱斑点作用常先 (橘红)色。 4.总生物碱的提取方法大致有(溶剂法)、(离子交换树脂)和(沉淀法)三类。 5.麻黄碱和伪麻黄碱的分离可利用它们的(草酸)盐在水中的溶解度不同, (草酸麻黄碱)在水中溶解度比较小,能先行结晶检出,(草酸伪麻黄碱)则留在母液中。。 6.生物碱沉淀反应可应用于:(预试中是否存在生物碱)、(在分离过程中可作为追踪生物碱的指标)、(分离提纯生物碱)等。 7.用硅胶柱层析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:(用高碱或缓冲液代替水来制硅胶板)、(用碱性溶剂作为展开剂)。 8.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 缓冲液进行萃 取,缓冲液pH 值(高)到(低),所得到的生物碱的碱度则由(强) 到(弱)。 二、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.在所有生物碱中,季铵碱的碱性最强。× 5.生物碱与碘化铋钾多生成红棕色沉淀。√ 6.生物碱盐都易溶于水中。× 三、选择题(单选) 1.下列关于生物碱的论述,正确的是(A) A.含有氮原子 B. 显碱性 C.自然界的所有含氮成分 D.在植物体内以盐的状态存在 2.生物碱不具有的特点是(D) 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 3.小檗碱的结构类型是(B) A. 喹啉类 B.异喹啉类 C. 哌啶类 D.吲哚类 4. 下列生物碱碱性最强的是(D) A. 伯胺生物碱 B. 仲胺生物碱 C. 叔胺生物碱 D. 季胺生物碱 5. 下列生物碱碱性最弱的是(D) A. 伯胺生物碱 B. 仲胺生物碱 C. 叔胺生物碱 D. 酰胺生物碱 6.决定生物碱碱性最主要的因素是(A) 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 三、多选题题 1. 使生物碱碱性减弱的因素是(AE) A.吸电子诱导效应 B.供电子诱导效应 C.供电子共轭效应 D.立体效应 2. 使生物碱碱性减弱的吸电子基团是(BCD) A. 烷基 B.羰基 C.醚基 D.苯基

生物碱类化合物药理作用研究进展

收稿日期:2003-03-17; 修订日期:2003-09-18 作者简介:蒙其淼(1979-),男(汉族),广西横县人,在读研究生,主要从事药物分析工作. 生物碱类化合物药理作用研究进展 蒙其淼,梁 洁,吴桂凡,陆 晖 (广西中医学院,广西南宁 530001) 摘要:对生物碱类化合物的药理作用研究进展进行了概述和分析。生物碱类化合物具有心血管系统、中枢神经系统、抗炎、抗菌、抗病毒、保肝、抗癌等多方面的药理活性。 关键词:生物碱类化合物; 药理作用 中图分类号:R 285.5 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2003)11-0700-03 生物碱类化合物广泛存在于自然界植物中,有多种生物学活性。本文就其药理作用研究情况作一概述。1 心血管系统作用 苦参碱类生物碱是以苦参碱为代表的化学结构相似的一类生物碱,存在于豆科植物苦参、苦豆子、及广豆根中,主要包括苦参碱(matr ine ,M at )、氧化苦参碱(oxymatrine )、槐果碱(sopho-car pine )等。大量实验研究表明苦参碱类生物碱在强心和抗心率失常功能方面具有显著而肯定的作用,它们均能对抗乌头碱、哇巴因、氯仿-肾上腺素、氯化钡及冠脉结扎等诱发的动物实验性心率失常,且多为室性心率失常[1]。临床应用苦参治疗各种原因引起的心率失常,发现苦参对房性、室性心率失常均有作用[2]。苦参碱提高DET ,延长ERP 是其抗心率失常作用机制。槐果碱(sophocarpine )能对抗室性心率失常,可能是通过对心脏的直接作用及通过神经系统对心脏的间接作用。苦参碱、氧化苦参碱对心肌表现为正性肌力作用,能使离体家兔心房和豚鼠乳头肌标本、离体蛙心和蟾蜍心脏收缩力加强,振幅增加,并呈剂量依赖关系。用电激动左心房实验证明,苦参碱的正性肌力作用可被Ca 6通道阻滞剂维拉帕米显著抑制,推测其可能与激活钙通道有关。苦参总碱还能扩张冠状动脉,增加冠状动脉血流量,扩张离体兔的肾及耳血管,能延长小鼠在常压下的耐缺氧时间。用苦参碱50mg/kg 能显著降低大鼠实验性高脂血症的血清甘油三酯,升高HDL 水平,降低血黏度,使血液流变学各项指标有所改善,从而达到抑制动脉粥样硬化的形成[3]。 以具有心血管活性的异喹啉类生物碱为先导物,结合某些钾通道阻滞剂的结构特征,设计合成了28个3,4—二氢和1,2,3,4—四氢苄基/萘甲基异喹啉化合物及其有关季铵衍生物。药理实验表明,大多数化合物具有不同程度的降压和减慢心率活性。异喹啉母核氮原子电荷可能为影响作用于血管或心脏组织的重要因素之一[4]。从茜草科钩藤植物滇钩藤中分得的四氢鸭木碱具有舒张血管平滑肌的作用,其对兔胸主动脉平滑肌收缩的抑制百分率达53%以上[5]。枳实生物碱成分能迅速显著升高大鼠血压,给药前后比较,差异非常显著(P <0.01)[6]。 小檗碱主要来源于毛茛科植物黄连,其静脉注射或口服对麻醉(犬、猫、兔)或不麻醉大鼠均可引起血压下降。在一般剂量或小剂量时,它能兴奋心脏,增加冠状动脉血流量;大剂量则抑制心脏,即使再增加剂量,在离体蟾蜍或猫的心脏上亦无起搏现象。降 压机制可能是直接兴奋毒蕈碱样受体[7] 。从吴茱萸中分离得到的2-烃基取代的4(1H )-喹诺酮生物碱有一定的阻断钙离子通道并抑制高钾离子引起的钙离子富集作用,从而能扩张血管[8]。从中药川芎中得到的川芎嗪与阿魏酸反应合成阿魏酸川芎嗪盐,药理实验发现两者都具有较强的抗凝血功能和较强的抗血栓作用,能使APTT 、TT 和PT 延长,而阿魏酸川芎嗪盐作用强于川芎嗪[9]。 普洛托品(P rotopine,P ro)又名原阿片碱,是从夏天无、紫金龙等我国广泛分布的植物中提取的一种异喹啉类生物碱,具有对抗血小板聚集,影响血小板生物活性物质的释放,保护血小板内部超微结构的作用。P ro 对乌头碱、毒K 、中枢性心肌缺血再灌注、氯仿、苯-肾上腺等引起的心率失常有保护作用,负性频率作用和延长有效不应期是其抗心率失常作用的基础[10]。甲基连心碱(neferine ,Nef )是从睡莲科植物莲成熟种子的绿色胚芽中提取的一种双苄基异喹啉类生物碱,对心血管具有多种作用。Nef 能对抗乌头碱、氯仿-肾上腺素、电刺激丘脑下区诱发的心率失常作用。Nef 在较大剂量(6mg /kg )iv 后,对正常血压、醋酸去氧皮质酮盐型高压和肾性高压大鼠都有降压效应,其机制可能是通过直接扩张血管平滑肌而起作用。Nef 对离体大鼠心脏缺血—再灌注损伤有保护作用,能依剂量减少整体大鼠缺血再灌注后VF 发生率,缩VF 持续时间。Nef 对电解性氧自由基损伤离体大鼠心脏、冠脉流量减少、血管内皮细胞损伤也都具有保护作用。Nef 还具有抗血小板聚集和抗血栓的作用。对心肌收缩力,Nef 具有抑制作用,在一定剂量范围内可增加冠脉流量,为该药治疗心血管疾病提供了实验依据[11]。 附子中的双酯型二萜生物碱既是毒性成分,又是有效成分,如乌头碱具有扩张冠状血管和四肢血管的作用,在小剂量(未致心室纤颤)时,就已产生抗急性心肌缺血的作用,并有明显的常压耐缺氧作用[12]。贝母素丙4.2mg /kg 的剂量可导致猫的血压缓慢降低,并最终维持在较低水平。湖北贝母总碱对猫血压也有短时中等程度的降压作用,与阿托品作用相似。贝母生物碱FH 1与F H 2具有正性肌力、负性频率和舒张血管作用。在离体血管上,F H 1—F H 4均可明显对抗甲氧胺引起的血管收缩作用[13]。 汉防己甲素(tetr andine ,T ET )又称粉防已碱,是从防己科植物粉防己根中提取的双苄基异喹啉类生物碱。TET 有明显的降压作用,并能极显著降低高血压患者血内脂质过氧化物、血栓素水平,极显著升高SOD 、前列环素水平,降低T XB 2/6-Keto-PGF 1A 比值。在缺氧性肺动脉高压犬,TET 能明显降低升高的肺动脉压和肺血管阻力,并提高CO 和氧搬运能力而对系统循环和血气水平无明显影响。TET 有抗心绞痛作用,能显著降低心肌耗氧指数,是一个治疗心绞痛、预防心肌梗死和减轻心肌缺血—再 灌注损伤的有效药物[14] 。来自石蒜科植物的生物碱同样具有心血管系统作用。石蒜伦碱能抑制蟾蜍心脏。石蒜碱则先兴奋后抑制,对麻醉大鼠、猫、犬及兔均有降压作用,机制为直接扩张外周血管及抑制心脏。二氢石蒜碱可减弱肾上腺素的升压作用,因其能阻止儿茶酚胺的释放[15]。2 中枢神经系统作用 石蒜科植物生物碱加兰他敏及力克拉敏为可逆性胆碱酯酶抑制剂,小剂量对大脑皮层及延脑内胆碱酯酶活性有较强抑制作用,大剂量则抑制脑内胆碱酯酶活性。应用加兰他敏、二氢加兰他敏治疗小儿麻痹后遗、重症肌无力和外伤性截瘫等病症有效,且毒性较小。石蒜碱对小鼠及家兔有明显镇静作用,能延长巴比妥类药物的睡眠时间,还能加强延胡索乙素及吗啡的镇静作用。石蒜碱静脉注射或皮下注射,对人工致热家兔均有明显解热作用, · 700·时珍国医国药2003年第14卷第11期LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2003VOL.14NO.11

天然药物化学(中药化学)第十章生物碱化合物章节练习及参考答案

二、选择题 1.生物碱碱性的表示方法多用( ) A.Kb B.pKb C.Ka D.pKa E.pH 3.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 E.两性生物碱 9.可异构成季铵碱的是( ) A.黄连碱 B.甲基黄连碱 C.小檗胺 D.醛式小檗碱 E.醇式小檗碱 10.生物碱沉淀反应的条件是( ) A.酸性水溶液 B.碱性水溶液 C.中性水溶液 D.盐水溶液 E.醇溶液 11.碘化铋钾反应生成沉淀的颜色为( ) A.白色 B.黑色 C.棕色 D.橘红色 E.蓝色 12.不能与生物碱沉淀试剂产生沉淀的是( ) A.生物碱 B.多糖 C.多肽 D.蛋白质 E.鞣质 14.分离碱性不同的混合生物碱可用( ) 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 16.可分离季铵碱的生物碱沉淀试剂是( ) A.碘化汞钾 B.碘化铋钾 C.硅钨酸 D.雷氏铵盐 E.碘-碘化钾 17.以硅胶为吸附剂进行薄层色谱分离生物碱时,常用的处理方法是( ) A.以碱水为展开剂 B.以酸水为展开剂 C.展开剂中加入少量氨水 D.展开剂中加入少量酸水 E.以CHCl3为展开剂 19.从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用二者( ) A.在水中溶解度不同 B.在乙醇中溶解度不同

C.在氯仿中溶解度不同 D.在苯中溶解度不同 E.在乙醚中溶解度不同 小檗碱 小檗胺 小檗碱 >小檗胺,为季铵碱,碱性强于为叔胺碱的小檗胺 樟柳碱 R = H 莨菪碱 R = OH 山莨菪碱 东莨菪碱 莨菪碱>山莨菪碱>东莨菪碱≈樟柳碱。东莨菪碱和樟柳碱由于6、7位氧环立体效应和诱导效应的影响,碱性较弱(p K a7.5);莨菪碱无立体效应障碍,碱性较强(p K a9.65);山莨菪碱分子中6位羟基的立体效应影响较东莨菪碱小,故其碱性介于莨菪碱和东莨菪碱之间。 士的宁 伪士的宁 士的宁>伪士的宁。伪士的宁氮原子邻位碳上虽有α-羟基,为氮杂缩醛结构,但由于氮原子处于桥头N 时具有刚性结构,不能发生质子化异构,相反由于OH 的吸电效应使碱性减小。 O N OH OMe OMe O C H 3H O N MeO CH 3H OCO N CH 3CH CH 2OH OCO N CH 3O CH CH 2OH OCO O N CH 3CH 2OH C OH R N O O H N N O O H N OH N N O N O C H 3O N CH 3

生物碱类药物的性质

生物碱类药物(重点在鉴别,n的位置,有哪些电效应) 苯烃胺类(盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱) 氮原子在侧链上,碱性较一般生物碱强,易与酸成盐。 托烷类(硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱) 阿托品和山莨菪碱是由托烷衍生的醇(莨菪醇)和莨菪酸缩合而成,具有酯结构。分子结构中,氮原子位于五元酯环上,故碱性也较强,易与酸成盐。 喹啉类(硫酸奎宁和硫酸奎尼丁) 奎宁和奎尼丁为喹啉衍生物,其结构分为喹啉环和喹啉碱两个部分,各含一个氮原子,喹啉环含芳香族氮,碱性较弱;喹啉碱微脂环氮,碱性强。 异喹啉类(盐酸吗啡和磷酸可待因) 吗啡分子中含有酚羟基和叔胺基团,故属两性化合物,但碱性略强;可待因分子中无酚羟基,仅存在叔胺基团,碱性较吗啡强。 吲哚类(硝酸士的宁和利血平) 士的宁和利血平分子中含有两个碱性强弱不同的氮原子,n1处于脂肪族碳链上,碱性较n2强,故士的宁碱基与一分子硝酸成盐。 黄嘌呤类(咖啡因和茶碱) 咖啡因和茶碱分子结构中含有四和氮原子,但受邻位羰基吸电子的影响,碱性弱,不易与酸结合成盐,其游离碱即供药用。 鉴别试验:特征鉴别反应。 1.双缩脲反应系芳环侧链具有氨基醇结构的特征反应。 盐酸麻黄碱和伪麻黄碱在碱性溶液中与硫酸铜反应,cu2+与仲胺基形成紫堇色配位化合物,加入乙醚后,无水铜配位化合物及其有2 个结晶水的铜配位化合物进入醚层,呈紫红色,具有4个结晶水的铜配位化合物则溶于水层呈蓝色。 2.vitali反应系托烷生物碱的特征反应。

硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱等托烷类药物均显莨菪酸结构反应,与发烟硝酸共热,即得黄色的三硝基(或二硝基)衍生物,冷后,加醇制氢氧化钾少许,即显深紫色。 3.绿奎宁反应系含氧喹啉(喹啉环上含氧)衍生物的特征反应硫酸奎宁和硫酸奎尼丁都显绿奎宁反应,在药物微酸性水溶液中,滴加微过量的溴水或氯水,再加入过量的氨水溶液,即显翠绿色。 4.marquis反应系吗啡生物碱的特征反应。 取得盐酸吗啡,加甲醛试液,即显紫堇色。灵敏度为0.05μg. 5.frohde反应系吗啡生物碱的特征反应。 盐酸吗啡加钼硫酸试液0.5ml,即显紫色,继变为蓝色,最后变为棕绿色。灵敏度为0.05μg. 6.官能团反应系吲哚生物碱的特征反应。 利血平结构中吲哚环上的β位氢原子较活泼,能与芳醛缩合显色。 与香草醛反应。利血平与香草醛试液反应,显玫瑰红色。 与对-二甲氨基苯甲醛反应。利血平加对-二氨基苯甲醛,冰醋酸与硫酸,显绿色,再加冰醋酸,转变为红色。 7.紫脲酸反应系黄嘌呤类生物碱的特征反应。 咖啡因和茶碱中加盐酸与氯酸钾,在水浴上蒸干,遇氨气即生成四甲基紫脲酸铵,显紫色,加氢氧化钠试液,紫色即消失。 8.还原反应系盐酸吗啡与磷酸可待因的区分反应。 吗啡具弱还原性。本品水溶液加稀铁氰化钾试液,吗啡被氧化生成伪吗啡,而铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾,再与试液中的三氯化铁反应生成普鲁士蓝。 可待因无还原性,不能还原铁氰化钾,故此反应为吗啡与磷酸可待因的区分反应。 特殊杂质检查: 利用药物和杂质在物理性质上的差异。 硫酸奎宁中“氯仿-乙醇中不溶物”的检查盐酸吗啡中“其它生物碱”的检查旋光性的差异:用于硫酸阿托品中“莨菪碱”的检查对光选择性吸收的差异:利血平生产或储存

生物碱

第九章生物碱 第一节概述 生物碱是一类重要的天然含氮类化合物。 1.定义: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。 含氮的有机化合物有很多,但低分子胺类(如甲胺、乙胺等)、非环甜菜因类、氨基酸、氨基糖、肽类(肽类生物碱除外)、蛋白质、核酸、核苷酸、卟啉类、维生素类等。 比较确切的表述:生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物体中的环状化合物。 负氧化态氮:包括胺(-3)、氮氧化物(-1)、酰胺(-3);排除含硝基(+3)、亚硝基(+1)的化合物。 环状结构:排除了小分子的胺类、非环的多胺和酰胺。(实际上有些非环的胺类或酰胺是属于生物碱范畴的,如麻黄碱) 2.分布: 低等植物(蕨类、菌类)、高等植物(单子叶植物、双子叶植物); 同科同属植物可能含有相同结构类型的生物碱; 在植物体内各个器官和组织都可能有分布,但对于一种植物来说,生物碱往往在植物的某种器官含量较高。 3.存在形式: (1)根据氮原子在分子中所处的状态,主要分为六类:①游离碱②盐类③酰胺类④N-氧化物⑤氮杂缩醛类⑥其它如亚胺、烯胺等。 在植物体内,除以酰胺形式存在的生物碱外,少数碱性极弱的生物碱以游离的形式存在,绝大多数以盐的形式存在;个别生物碱则以氮氧化物的形式存在,如氧化苦参碱。 第二节生物碱生物合成的基本原理 (一)环合反应 1.一级反环合应 (1)内酰胺形式:该反应主要限于肽类生物碱等的生物合成。 (2)希夫碱形式:含氨基(伯胺或仲胺)和羰基的化合物易加成-脱水形成希夫碱。 (3)曼尼希氨甲基化反应:醛、胺(一级胺或二级胺或氨)和负碳离子(含活泼氢的化合物)发生缩合反应,结果是活泼氢被氨甲基所取代,得到曼尼希碱。

生物碱

生物碱沉淀剂的种类很多,常用的有下面几种: (1)碘化汞钾试剂:在酸性溶液中与生物碱反应生成白色或淡黄色沉淀。 (2)碘化铋钾试剂:在酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀。 (3)碘化钾碘试剂:在酸性溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀。 (4)硅钨酸试剂:在酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。 (5)磷钼酸试剂:很灵敏,在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。在试验时,通常选用三种以上不同的生物碱沉淀试剂进行试验,如均为正反应表示检液中可能有生物碱存在。如须确证,则要进一步精制后,再行检验,如再次均成正反应,即可肯定有生物碱存在。如第一次试验时就对三种沉淀剂呈负反应,即可肯定多无生物碱存在。 (6)有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色,叫做显色反应,常用于鉴识某种生物碱。但显色反应受生物碱纯度的影响很大,生物碱愈纯,颜色愈明显。常用的显色剂有: ①矾酸铵一浓硫酸溶液(Mandelin试剂)为1%矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色,可待因显蓝色,士的宁显紫色到红色。 ②钼酸铵一浓硫酸溶液(Frohde试剂)为1%钼酸钠或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。 ③甲醛一浓硫酸试剂(Marquis试剂)为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浓硫酸如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿色,阿托品不显色。 ⑤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。 生物碱的显色反应原理尚不太明了,一般认为是氧化反应、脱水反应、缩合反应或氧化、脱水与缩合的共同反应。(

乌头碱 生物碱(alkaloid)旧称植物碱,一般指植物中的含氮有机化合物(蛋白质、肽、氨基酸及维生素B1除外)。现在,人们从海洋生物、微生物、真菌及昆虫的代谢物中也发现了很多含氮化合物,有时也称之为生物碱。因此,广义上生物界所有含氮有机化合物都可称为生物碱。 生物碱是研究得最早的一类有生物活性的天然有机化合物。我国17世纪初的《白猿经》即记述了从乌头中提取出砂糖样毒物作箭毒用,用现代的经验分析推测它应该是乌头碱。此外,1806年德国科学家Serturner从鸦片中分离得到吗啡、1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶Cinchonino(奎宁与辛可宁的混合物)。1819年Weissner把这类植物中的碱性化合物统称为类碱(alkali-like)或生物碱,后者一直沿用至今。 生物碱大多具有生物活性,往往是很多药用植物,包括许多中草药的有效成分。例如,阿片中的镇痛成分吗啡、止咳成分可待因,麻黄的抗哮喘成分黄麻碱、颠茄的解痉成分阿托品、长春花的抗癌成分长春新碱等等。生物碱大多具有复杂的化学结构,能与酸结合成盐而溶于水,容易被体内吸收。目前已报道并搞清楚化学结构的生物碱已达4000多种,并以每年约上百个的速度递增。虽然大多数情况下,药用植物中含量最高的生物碱往往是主要的有效成分,但也有例外,如乌头碱是乌头的主要成分,但它的强心止痛成分却是含量极微的去甲乌头碱。 生物碱在植物中的分布较广,其中双子叶植物类的豆科(Leguminosae)、茄科(Solanace ae)、放己科(Manispermaceae)、罂粟科(Papaveraceae)和小蘖科(Berbereaceae)等科属含生物碱较多。生物碱在植物中的含量高低不一,如金鸡纳树皮中含生物碱高达3%以上,而长春花中的长春新碱含量仅为0.0001%,美登木中的美登素更是只含0.00002%,一般含量在0.1%以上就算比较高了。由于同一植物中的生物碱往往来自于同一个前体,一次它们的结构也往往类似,同科同属中的生物碱也大多属于同一结构类型。

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。

生物碱

生物碱类化合物-13 生物碱类化合物-13 13.苦参总生物碱具有什么活性() A.发汗平喘的作用 B.抗菌作用 C.镇痛的作用 D.镇静麻醉作用 E.消肿利尿,抗肿瘤的作用 答案:E 解析:苦参具有清热燥湿、杀虫、利尿等功效,总生物碱具有消肿利尿抗肿瘤等作用。 [1-5] A.发汗、平喘作用 B.抗菌作用 C.降血脂的作用 D.镇静麻醉的作用 E.消肿利尿、抗肿瘤的作用 1.东莨菪碱具有() 2.苦参碱具有() 3.小檗碱具有() 4.麻黄碱具有() 答案:D E B A 解析:东莨菪碱是洋金花主要有效成分之一,具有镇静、麻醉等作用。苦参碱是苦参主要有效成分之一,具有消肿利尿、抗肿瘤等作用。小檗碱是黄连主要有效成分之一,具有抗菌作用。麻黄碱是麻黄主要有效成分之一,具有发汗、平喘等作用。 [6-8] A.小檗碱 B.麻黄碱 C.伪麻黄碱 D.东莨菪碱

E.山莨菪碱 6.其共轭酸因分子内氢键稳定的是() 7.其草酸盐不溶于水的是() 8.其分子结构中具有氧环的是() 答案:C B D [9-11] A.氧化苦参碱 B.樟柳碱 C.莨菪碱 D.黄连碱 E.乌头碱 9.属季铵型生物碱的是() 10.属二萜双酯型生物碱的是() 11.属喹喏里西啶衍生物是() 答案:D E A [12-15] A.药根碱 B.次乌头碱 C.东莨菪碱 D.莨菪碱 E.甲基伪麻黄碱 12.水溶性的季铵碱是() 13.毒性极强的生物碱是() 14.6、7位具有含氧环结构的生物碱是() 15.经碱水加热可生成无酯键的醇胺型水解产物的生物碱是()答案:A B C B [16-17] A.羟基苦参碱 B.伪麻黄碱 C.巴马丁 D.表小檗碱 E.士的宁 16.可用水蒸气蒸馏法提取的生物碱是() 17.毒性极强的生物碱是()

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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