中药化学课件生物碱2

1、第5节 生物碱的理化性质l性状l旋光性l溶解度l碱性l沉淀反应l显色反应 1.性状v组成：C、H、N、O，少数含有Cl、S等。v形态：多数为结晶固体（有些为无定形粉未） 少数为液体（多无氧原子，或氧为酯键） 个别有挥发性、升华性v味道：多具苦味，但甜菜碱为甜味。v熔点：有固定熔点（沸点），个别有双熔点。v颜色：多数呈无色，少数有颜色（共轭体系存在）。N烟碱 (液体)CH3防己诺林 (双熔点)NH3COOCH3NH3CCH3OHOCH3HHOONCH3O咖啡因 (升华性)NNNNOCH3H3CC CHCH3HOHNHCH3麻黄碱 (挥发性)Tetrahydroberberine(无色)Berbe

2、rine(黄色)OCH3OCH3OONH2SO4Zn /HOHNOOOCH3OCH32.旋光性v多数有旋光性（含手性中心或手性碳），且为左旋；通常左旋体的生理活性比右旋体强。3.溶解度（）（1）生物碱盐v溶于水、亲水性溶剂，难溶于亲脂性溶剂。v溶解度与成盐的酸有关 无机酸盐有机酸盐 无机酸中：含氧酸卤代酸 有机酸中：小分子或多羟基有机酸大分子有机酸v季铵碱、生物碱的氮氧化物与生物碱盐类似，具亲水性。（2）游离生物碱v一般游离仲胺碱和叔胺碱具亲脂性，溶于有机溶剂、酸水，特别易溶于氯仿，难溶于水和碱水。不符合上述规律：v生物碱盐不溶于水（如盐酸小檗碱、草酸麻黄碱），但溶于氯仿（如盐酸奎宁、盐酸罂粟

3、碱）。v游离生物碱难溶于有机溶剂，而溶于水（如石蒜碱；吗啡难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱水；喜树碱不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿）。v两性生物碱（含酚羟基、羧基）中，含酚-OH的溶解度同亲脂性生物碱（吗啡除外），且可溶碱液（隐性酚-OH除外）；含-COOH的形成因能形成分子内盐，溶解度同亲水性生物碱。v具内酯基团的生物碱，溶于碱水（遇碱开环，遇酸又闭环）。v小分子的叔胺碱和液体生物碱，可溶于所有溶剂。4.碱性（）（1）碱性概念与碱性强度v酸碱电子理论：凡是能给出电子的电子授体为碱；能接受电子的电子受体为酸。生物碱因分子中N上的孤电子对，能给出电子或接受质子而显碱性。=14-14=10lgKa

4、+ -lgKbPKa + PKb=-2H OH OH =KbKa+BH BH Ka=2-+H OBBH OH Kb=2-H O + B = BH + OH +BH = B + H 碱碱 酸酸 共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱v碱性强度度用碱性强度度用pKa值表示：值表示： pKa11 强碱强碱v生物碱中：胍基生物碱中：胍基季胺碱季胺碱脂肪胺基和脂氮杂环脂肪胺基和脂氮杂环芳氮杂环芳氮杂环(吡啶吡啶)多氮同环芳氮杂环多氮同环芳氮杂环酰胺基酰胺基N+OH_CNHH2NNH2NNHRNNRONH（2）碱性强弱与分子结构的关系vN上孤电子对的杂化方式vN上电子云密度分布（诱导、诱导场、共轭）v空间效应N原子的

5、杂化方式碱性：SP3SP2SP。p电子比例多，活动性大，易供电子。PKa=9.5NPKa=10.26PKa=5.4PKa=5.17NCH3CH3NNRCNSP（中性）OCH3NH3COH3COH3CO罂粟碱 pKa 6.13NOCH3HO可待因 pKa 8.15H3CONNCH3烟碱pKa 3.27pKa 8.04NOOOCH3OCH3+Cl -盐酸小檗碱 pKa11.5电性效应：诱导效应供电基（烷基等）取代，碱性增强； 吸电基（芳环、双键、含氧基团等）取代，碱性减弱。石蒜碱 pKa 6.4NOOOHHONOOOHHO二氢石蒜碱 pKa 8.4NH2CH2CHCH3NH2CH2CHCH3NHC

6、H3CHCHCH3OHOH苯异丙胺 pKa 9.8去甲基麻黄碱 pKa 9.0 麻黄碱pKa 9.58具氮杂缩醛结构生物碱，因易质子化而显强碱性（N处于稠环桥头除外）。 电性效应：诱导场效应当生物碱分子中不止一个N原子时，各个N的碱度不同。当其中一个N质子化后，产生一个强的吸电基团（NHR2），对另一个N产生两种降低碱度的效应，即诱导效应和静电场效应。前者通过碳链传递，后者通过空间传递。NN无叶豆碱（SpKa 8.1）NNHHHOCH3OCH3CH3OOCH3 pKa 7.56 pKa 8.43吐根碱（SpKa 0.89） pKa 11.4 pKa3.3电性效应：共轭效应 N上的孤电子对与具电

7、子的基团相连时，形成 p-共轭，使碱性减弱（共轭体系与N原子不共平面除外）。 苯胺型：p-共轭，碱性减弱。PKa2=7.88PKa1=1.76N2MeN1MeMeHNCOO酰胺型：p-共轭，碱性减弱。注意：N上孤电子对与供电基共轭时，碱性增强。如含胍基的生物碱（pKa13.6），胍基接受质子形成季铵离子，且具有高度共振稳定性,显强碱性。强碱性弱碱性H2NH2NNH2C-+OHHH2NH2NNHCONCONCPKa=1.84ONHCCH3OOCH3OCH3CH3OCH3OColchicine烯胺型：叔烯胺易形成季铵（共轭酸稳定，平衡右移），碱性增强（N处于稠环桥头除外）。NCH3CH3NCH3C

8、H3CH3 pKa 4.39 pKa 5.15共平面不共平面共轭体系与N原子不共平面空间效应N由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，使质子难于接近N，碱性减弱。CH3N(CH3)2CH3C4H9(t)CH3N(CH3)2NHOCOCHC6H5CH2OHCH3NHOCOCHC6H5CH2OHCH3OpKa 4.81pKa 2.93莨菪碱 pKa 9.65东莨菪碱 pKa 7.50分子内氢键当当N N上孤电子对接受质子形成共轭酸时，如有上孤电子对接受质子形成共轭酸时，如有能与共轭酸上的质子形成分子内氢键的基团能与共轭酸上的质子形成分子内氢键的基团存在，即增加了共轭酸的稳定性，存在，即增加了共

9、轭酸的稳定性，碱性增强碱性增强（对（对OHOH的吸引力减弱，使的吸引力减弱，使OHOH自由，碱性增自由，碱性增强）。强）。N10OCH3OHH3CO10-羟基二氢去氧可待因N10OCH3OHH3CO顺式共轭酸分子内氢键缔合H+HNHNO+HHHOCH3COOCH3HN+HHHOCH3COOCH3HNO钩藤碱 pKa 6.32异钩藤碱 pKa 5.20顺式 pKa 9.41 反式 pKa 7.71（3）综合分析影响生物碱碱性的因素v共轭效应诱导效应v空间效应诱导效应比较生物碱的碱性比较生物碱的碱性ACBDACBDBCABCA比较生物碱的碱性比较生物碱的碱性比较生物碱的碱性比较生物碱的碱性BABA

10、比较生物碱的碱性比较生物碱的碱性BCABCA5.沉淀反应（）v定义：大多数生物碱能和某些酸类、重金属盐类及一些定义：大多数生物碱能和某些酸类、重金属盐类及一些复盐反应，生成难溶于水的复盐或分子络合物沉淀。能复盐反应，生成难溶于水的复盐或分子络合物沉淀。能与生物碱产生沉淀的试剂称为生物碱沉淀试剂。与生物碱产生沉淀的试剂称为生物碱沉淀试剂。v应用：鉴别（显色剂）、分离纯化（指示剂）、鉴定。应用：鉴别（显色剂）、分离纯化（指示剂）、鉴定。v注意：注意： (1) (1)反应一般在酸性水溶液中进行。反应一般在酸性水溶液中进行。 (2) (2)沉淀反应需采用沉淀反应需采用3 3种以上试剂判断阳性结果。种以上试剂判断阳性结果。 (3) (3)有些非生物碱也会生成沉淀，注意供试品的纯化。有些非生物碱也会生成沉淀，注意供试品的纯化。 (4) (4)有些生物碱