《中药化学》学习指南

.3利用溶解度差异的分离方法：适用于极性差异较大的混合生物碱总碱少量氯仿溶解总碱少量氯仿溶解氯仿液加10倍量乙醚醚溶部分沉淀氧化铝柱色谱丙酮重结晶苯洗脱乙醚-甲醇（19：1）洗脱氧化苦参碱去氢苦参碱苦参碱11.4利用生物碱特殊官能团进行分离：有些生物碱的分子中含有酚羟基或羧基，也有少数含内酰胺键或内酯结构。这些基团或结构能发生可逆性化学反应，故可用于分离。酚性生物碱在碱性条件下成盐溶于水，可与一般生物碱分离。内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水溶液中加热皂化开环生成溶于水的羧酸盐而与其它生物碱分离，在酸性下又环合成原生物碱而沉淀。例：例：喜树根粉95%乙醇50℃提取乙醇提取液回收乙醇，浸膏加水溶解，过滤，不溶物以氯仿提取氯仿提取液回收氯仿，提取物以甲醇回流，室温过滤沉淀以10%NaOH水浴加热，趁热过滤，溶液用甲醇及2mol/LHCl在60℃下处理，析出沉淀，过滤沉淀以氯仿-甲醇重结晶喜树碱11.5利用色谱法进行分离：适用于结构和性质非常相近的混合生物碱11.5.1吸附柱色谱吸附剂：氧化铝或硅胶洗脱剂：苯、氯仿、乙醚为主的混合溶剂例：东贝母中4个甾体生物碱的分离RR1R2R3R4浙贝甲素OHHHOH异浙贝甲素OHHOHH浙贝乙素OHH＝O浙贝双酮＝O＝O东贝母干燥鳞茎（东贝母干燥鳞茎（25kg）硅胶柱色谱，以二氯甲烷硅胶柱色谱，以二氯甲烷-甲醇（50：1~2：1）梯度洗脱11.5.2分配柱色谱支持剂：氧化铝或硅胶固定相：pH5.0缓冲液洗脱剂：苯、氯仿、乙醚为主的混合溶剂例：用硅胶分配柱色谱法分离高三尖杉酯碱和三尖杉酯碱总碱总碱硅胶支持剂，pH5缓冲液固定相，pH5缓冲液饱和氯仿洗脱混合部分三尖杉酯碱先中后高三尖杉酯碱11.5.3高效液相色谱法优点：分离效能好、灵敏度高、分析速度快。常用硅胶、C18反相色谱。11.5.4制备性薄层色谱、干柱色谱、中压或低压色谱也常用于分离生物碱。总之，多种方法配合使用，达到良好的分离效果。11.6水溶性生物碱的分离：雷氏铵盐法11.6.1雷氏铵盐纯化水溶性生物碱的化学反应式：B++NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]B[Cr(NH3)2(SCN)4]↓2B[Cr(NH3)2(SCN)4]+Ag2SO4B2SO4+2Ag[Cr(NH3)2(SCN)4]↓Ag2SO4+BaCl22AgCl↓+BaSO4↓B2SO4+BaCl22BCl+BaSO4↓注B代表季铵生物碱11.6.2方法：沉淀季胺碱调pH值2~3，加入新配制的雷氏盐饱和水溶液生物碱的雷氏盐用丙酮溶解后，滤过滤液上氧化铝柱，以丙酮洗脱洗脱液加入硫酸银至不再有沉淀产生为止再加入等摩尔氯化钡，过滤，浓缩季胺碱盐酸盐注意：实验室可以应用此法，工业生产成本很高，又有毒性物质引入，故很少应用。

第五节生物碱的检识生物碱类化合物的理化检识方法表10-8生物碱类化合物的主要理化检识反应检识方法检识结果备注沉淀反应碘化铋钾橙色沉淀（1）一般在酸性条件下反应，但苦味酸试剂可在中性条件下进行；（2）蛋白质、鞣质可产生阳性反应；（3）麻黄生物碱为阴性反应。苦味酸黄色沉淀雷氏铵盐红色沉淀显色反应生成不同颜色的溶液可用于检识生物碱单体生物碱类化合物的色谱检识方法表10-9生物碱类化合物的主要色谱检识反应检识方法检识结果备注TLC橙色斑点（改良碘化铋钾显色）（1）检识脂溶性生物碱（2）避免拖尾，可用碱液制板或用碱性展开剂，如二乙胺PC橙色斑点（改良碘化铋钾显色）（1）检识极性较大的生物碱或盐（2）常用甲酰胺处理的滤纸和甲酰胺饱和的展开剂

第六节生物碱的结构研究生物碱类化合物的结构研究-化学方法14.1Hofmann降解反应-彻底甲基化反应14.1.1起始物：伯、仲、叔胺；CH3I；Ag2O14.1.2反应过程：胺被彻底甲基化生成季铵碱，加热-消除β-H，同时C-N键断裂14.1.3产物：三甲胺和烯季铵化14.1.4反应条件：N原子β位应有氢且β-H能被消除A：直链含氮化合物一次降解，生成三甲胺和一烯化合物B：氮原子二价结合在环上，需二次Hofmann降解反应，生成三甲胺和二烯衍生物。Hofmann降解Hofmann降解C：氮原子三价结合在环上，需三次Hofmann降解反应，生成三甲胺和三烯衍生物。Hofmann降解Hofmann降解Hofmann降解Hofmann降解Hofmann降解Hofmann降解14.1.5β-H消除的一般规律：A：β-C烷基多不易消除；B：β-C芳环或其它吸电子基易消除；C：β-H与季氮处于反式比顺式易消除。14.2Emde降解（Hofmann改进方法）：季氨碱溶液用钠汞齐处理，使C—N键裂解。特点：可使Hoffmann反应不能降解的成分降解。14.3vonBraun反应14.3.1方法：采用溴化氰与叔胺反应能裂解C-N键。反应中溴与碳结合，氰基与原子氮相连，生成溴代烷和二取代氨基氰化物，而后氰化物进一步水解成羧酸，脱羧即成仲胺。14.3.2适用范围：可用于无β-氢、不能进行Hofmann降解的含氮化合物。15.生物碱类化合物的UV特征及其与结构的关系结构确定中作为辅助手段：15.1共轭系统为生物碱母体的整体结构部分：反映分子的基本骨架和类型，如吡啶、喹啉、吲哚、氧化阿朴菲类等。15.2共轭系统为生物碱母体的主体结构部分：辅助作用。15.3共轭系统为生物碱母体的非主体部分：不能反映分子的骨架和母核特征。16.生物碱类化合物的IR特征及其与结构的关系主要用于分子中功能基种类的判断和与已知结构的生物碱进行对照鉴定。例：在2800~在2800~2700cm–1区域有两个以上明显的吸收峰，此峰称为Bohlmann吸收峰。反式喹诺里西啶在2800~2700cm在2800~2700cm–1区域无吸收峰。顺式喹诺里西啶莱曼碱在2798、2735cm—1两个峰。17.生物碱类化合物的1H-NMR特征及其与结构的关系17.1不同类型N上质子的δ值范围：脂肪胺：0.3~2.2；芳香胺：2.6~5.0；酰胺：5.2~10。17.2用于生物碱结构式构象和取代基的推定：A式B式18.生物碱类化合物在13C18.1生物碱结构中氮原子电负性对邻近碳原子化学位移的影响：A：N原子吸电诱导效应使邻近碳原子向低场位移。B：一般规律为：α-碳＞γ-碳＞β-碳。如吡啶和烟碱。吡啶烟碱18.2生物碱结构中氮原子对甲基碳化学位移的影响与氮原子相连的甲基的化学位移较普通甲基向低场位移，一般在30~47之间。海南青牛胆碱19.生物碱类化合物在MS中规律及其与结构的关系19.1作用：A可确定分子量、分子式；B可利用生物碱碎片裂解规律推定结构。19.2裂解规律：Aα-裂解：裂解主要发生在和氮原子相连的α-碳和β-碳之间的键即α-键上。裂解部位：α-键上；裂解特征：基峰或强峰是含氮的基团或部分。例：辛可宁（金鸡宁）m/z294（M+）m/z158m/z136（100）BRDA裂解:双键的β位键的裂解存在相当于环己烯部分时，常发生此种裂解，产生一对互补离子。例：延胡索乙素的RDA裂解M+：m/z355a：m/z191b：m/z164延胡索乙素c：m/z190d：m/z192文卡明的RDA裂解反应 文卡明[M]+m/z338m/z124（100）第七节含生物碱中药研究实例20.中药中的生物碱类成分及其主要性质20.1实例中含有的主要生物碱（见表10-10）表10-10实例中含有的主要生物碱中药名称生物碱类型化合物的结构麻黄有机仲胺类l-麻黄碱（1R，2S）d-伪麻黄碱（1S，2S）延胡索异喹啉类延胡索乙素黄连异喹啉类小檗碱三颗针双苄基异喹啉类小檗胺洋金花莨菪烷类东莨菪碱莨菪碱（阿托品）山莨菪碱樟柳碱N-去甲莨菪碱苦参喹喏里西啶类苦参碱氧化苦参碱汉防己双苄基异喹啉类汉防己甲素R=CH3汉防己乙素R=H马钱子吲哚类士的宁R1=R2=H马钱子碱R1=R2=OCH3乌头二萜类RRˊ乌头碱C2H5OH次乌头碱CH3H美沙乌头碱CH3OH紫杉（红豆杉）酰胺类紫杉醇20.2实例中含有主要生物碱的性质（见表10-11）表10-11实例中含有主要生物碱的性质成分名称性状溶解性碱性特殊性质麻黄碱（麻黄）无色结晶游离麻黄碱可溶于水，也能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂，草酸麻黄碱难溶于水麻黄碱（pKa9.58）有挥发性伪麻黄碱（麻黄）无色结晶游离伪麻黄碱在水中的溶解度较小；草酸伪麻黄碱则易溶于水。伪麻黄碱（pKa9.74）有挥发性延胡索乙素（延胡索）淡黄色结晶难溶于水，易溶于氯仿、苯、乙醚及热乙醇中等碱性小檗碱（黄连、三颗针）、小檗碱为黄色针状结晶，盐酸小檗碱为黄色小针状结晶小檗碱缓溶于水，易溶于热水或热乙醇，难溶于其他有机溶剂。盐酸小檗碱1:500、硫酸盐1:30、磷酸盐1:15。季铵型生物碱，呈强碱性（pKa为11.5），小檗碱三种互变体的转化条件：季铵型小檗碱水溶液中加入过量碱，则部分转变为醛式或醇式。小檗胺（三颗针）白色结晶可溶于有机溶剂、酸水和碱水，难溶于水酚性叔胺碱，具中等强度碱性。莨菪碱、东莨菪碱、山莨菪碱、樟柳碱（洋金花）莨菪碱为细针状结晶，阿托品是长柱状结晶，东莨菪碱为粘稠状液体，山莨菪碱为无色针状结晶。莨菪碱（或阿托品易溶于有机溶剂,难溶于水。东莨菪碱既可溶于水，也可溶于乙醇、、氯仿等，难溶于苯、四氯化碳。樟柳碱同东莨菪碱。山莨菪碱亲脂性较莨菪碱弱，能溶于水和乙醇。莨菪碱＞山莨菪碱＞东莨菪碱≈樟柳碱。①旋光性：莨菪碱外消旋体为阿托品。②水解性：均据脂键，在碱水溶液中易水解。苦参碱、氧化苦参碱（苦参）苦参碱α、β、δ型为结晶，γ型为液体。常见为α型。氧化苦参碱为无色正方体状结晶。苦参碱既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚、苯、等亲脂性溶剂。氧化苦参碱易溶于水，可溶于氯仿，但难溶于乙醚。二者均为中强碱性①具内酰胺结构，可被水解皂化，酸化后又脱水环合为原来结构。②苦参碱与氧化苦参碱可产生氧化还原反应。汉防己甲素、汉防己乙素（汉防己）均为白色结晶脂溶性生物碱，汉防己甲素的极性较小，能溶于冷苯；汉防己乙素极性较大，难溶于冷苯。结构中均有两个叔胺态氮原子，碱性较强汉防己乙素的酚羟基由于空间位阻等原因无酚羟基的通性，难溶于氢氧化钠溶液，因而称为隐性酚羟基士的宁和马钱子碱（马钱子）士的宁为单斜柱状结晶，马钱子碱为针状结晶，均为脂溶性生物碱，难溶于水，可溶于乙醇甲醇，易溶于氯仿。马钱子碱硫酸盐较士的宁硫酸盐在水中的溶解度小，易从水中结晶析出；而士的宁盐酸盐则较马钱子碱盐酸盐在水中的溶解度小相当于一元碱，呈中等强度碱性(pKa8.20)毒性极强乌头碱、美沙乌头碱、乌头次碱（乌头）乌头碱为六方片状结晶，次乌头碱白色柱状结晶，美沙乌头碱为白色结晶易溶于无水乙醇、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂，难溶于水，微溶于石油醚。这三种生物碱的盐酸盐均可溶于氯仿。具一般叔胺碱的碱性，能与酸成盐。为双酯型生物碱，具麻辣味，毒性极强，是乌头的主要毒性成分。其在碱水中加热，或直接浸泡于水中加热，或不加热在水中长时间浸泡，都可水解酯基，生成单酯型生物碱或无酯键的醇胺型生物碱，则无毒性。这就是乌头及附子经水浸、加热等炮制后毒性变小的化学原理。20.3实例中含有主要生物碱性质所涉及的反应方程式20.3.1小檗碱的三种互变体的反应季胺式（红棕色）醇式（黄色）醛式（黄色）20.3.2莨菪碱（阿托品）水解生成莨菪醇和莨菪酸的反应：莨菪醇莨菪酸20.3.3东莨菪碱水解反应东莨菪碱 东莨菪醇异东莨菪醇20.3.4苦参碱水解及氧化还原反应△KI或SO25%KOH/EtOHH2O2HCl20.3.5乌头碱的水解反应H2OH2O乌头碱乌头次碱＋乙酸；乌头次碱乌头原碱＋苯甲酸100℃△160℃~170乌头次碱乌头原碱20.4实例中含有主要生物碱的鉴别反应（见表10-12）表10-12实例中几种主要生物碱的鉴别反应生物碱反应名称试剂阳性结果结果麻黄碱与伪麻黄碱（仲胺）二硫化碳-硫酸铜反应二硫化碳、硫酸铜氢氧化钠溶液棕色沉淀仲胺阳性反应铜络盐反应硫酸铜试剂、乙醚氢氧化钠试剂乙醚层为紫红色水层为蓝色仲胺阳性反应盐酸小檗碱小檗红碱反应－加热至220℃生成红棕色小檗红碱本品阳性丙酮加成反应丙酮、氢氧化钠生成黄色结晶本品阳性漂白粉反应漂白粉、酸性溶液水溶液由黄变为樱红色本品阳性变色酸反应变色酸、浓硫酸反应液呈红色具亚甲二氧基结构的阳性反应士的宁和马钱子碱硝酸反应硝酸士的宁于100℃士的宁与硝酸作用显淡黄色马钱子碱与浓硝酸接触即显深红色浓硫酸/重铬酸钾反应浓硫酸、重铬酸钾初显蓝紫色，渐变为紫堇色、紫红色，最后为橙黄色。士的宁阳性洋金花中四种生物碱氯化汞沉淀反应氯化汞乙醇溶液莨菪碱或阿托品黄色沉淀，加热后沉淀变为红色；东莨菪碱白色沉淀。莨菪碱和东莨菪碱均阳性，但阳性现象不同。Vitali反应发烟硝酸苛性碱醇溶液溶液深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失。莨菪碱、东莨菪碱、山莨菪碱均阳性，樟柳碱阴性。过碘酸氧化乙酰丙酮缩合（DDL）反应过碘酸乙酰丙酮乙酰胺溶液显黄色樟柳碱阳性注意：除仲胺外，上述生物碱均可与生物碱沉淀试剂反应。20.5鉴别反应所涉及的化学反应式20.5.1麻黄碱和伪麻黄碱的鉴别反应（二硫化碳-硫酸铜反应）棕色沉淀20.5.2小檗碱的鉴别反应小檗红碱反应小檗红碱丙酮加成反应丙酮小檗碱20.5.3具有莨菪酸部分的鉴别反应Vitali反应R：代表莨菪醇部分过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应（DDL反应）20.6实例中含有主要生物碱提取分离工艺20.6.1麻黄中麻黄草段 加8倍量水，浸煮2~3次浸煮液 NaOH碱化，pH10~12，甲苯萃取甲苯萃取液 流经2%草酸溶液，pH6.5~7草酸溶液 减压浓缩，冷却过滤结晶 母液加8倍量水煮沸，加饱和CaCl2溶液及 加饱和CaCl2溶液，静置，过滤 Na2S饱和溶液pH7~7.5，静置、过滤 结晶 母液 滤液 沉淀 （盐酸伪麻黄碱） （甲基麻黄碱盐酸盐） 加盐酸，调pH6.5~7，浓缩，过滤 粗结晶 加水溶解，盐酸调pH5.6~6.0，活性炭脱色，重结晶 盐酸麻黄碱20.6.2延胡索中叔胺碱的提取分离延胡索药材粉末氨水湿润，苯浸泡苯溶液2%HCl萃取酸水液放置，过滤酸水液沉淀以氯仿萃取溶于热水，过滤溶液氯仿液酸水液氨水碱化，乙醚萃取3%NaOH振摇NaOH碱化，氯仿萃取乙醚液氯仿液回收乙醚碱水液氯仿液浓缩，析晶残渣HCl中和，碱化水洗，干燥氯仿-乙醇结晶氯仿提取回收氯仿结晶母液结晶酚性叔胺碱残渣（普托品）浓缩，析晶（延胡索乙素）丙酮结晶结晶母液结晶母液（α-别隐品碱）浓缩，析晶（四氢非洲防己胺）浓缩，析晶结晶结晶（四氢黄连碱）（紫堇碱）20.6.3黄连中小檗碱和甲基黄连碱的提取分离黄连根粉 乙醇温浸乙醇浓缩液 放置，过滤，滤液以浓盐酸酸化黄色沉淀 酸性母液水重结晶数次 氨水碱化，乙醚处理盐酸小檗碱 碱性水溶液 加硫酸酸化，过滤 滤液 黄色沉淀 冷乙醇捏溶 乙醇液 加少量硫酸 酸性乙醇液（含巴马丁和药根碱） 甲基黄连碱硫酸盐结晶20.6.4三颗针中小檗碱和小檗胺的提取分离三颗针根皮粗粉0.5%硫酸渗漉或冷浸酸水液加石灰乳调pH10~12，过滤沉淀溶液加浓盐酸调pH1~2，再加入药液量6%~10%的氯化钠盐析，放置，过滤沉淀溶液溶于热水，加石灰乳调pH8.5~9，趁热过滤加氨水调pH8~9，放置，过滤溶液沉淀加盐酸调pH2~3，放置，过滤以甲醇或乙醇重结晶小檗胺母液结晶（主要含药根碱）水洗中性，抽干盐酸小檗碱20.6.5洋金花中莨菪碱和东莨菪碱的提取分离洋金花粗粉 0.1%盐酸渗漉酸性渗漉液 通过强酸型阳离子交换树脂柱流出液 树脂床 蒸馏水洗至无色 离子交换树脂 晾干，10%NaHCO3适量与树脂搅拌均匀，置 索氏提取器中，乙醚回流提取 乙醚液 树脂 干燥，回收乙醚 氨水碱化，乙醇提取 油状物 乙醇液 加三倍量丙酮，用40%HBr处理，放置析晶，过滤 浓缩 氢溴酸东莨菪碱 莨菪碱（粗品）20.6.6苦参生物碱的提取分离苦参粗粉 0.1%盐酸渗漉渗漉液 通过强酸型阳离子交换树脂柱交换吸碱树脂蒸馏水洗至无色，将树脂倒入搪瓷盘中晾干，用氨水适量碱化碱化树脂装入索氏提取器中，用氯仿回流氯仿提取液回收氯仿，残液以无水硫酸钠脱水 糖浆状粗品 以丙酮结晶 结晶性总生物碱 少量氯仿溶解氯仿液 加10倍量乙醚醚溶部分 沉淀 氧化铝柱色谱 丙酮重结晶 苯洗脱 乙醚-甲醇（19：1）洗脱氧化苦参碱去氢苦参碱 苦参碱20.6.7防己生物碱的提取分离汉防己粗粉95%EtOH回流提取，提取液回收EtOH浓缩液溶于1%HCl，过滤酸水液氨水碱化至pH9~10，CHCl3萃取碱水层CHCl3层HCl酸化，加入雷氏铵盐沉淀回收CHCl3沉淀残渣水洗，晾干，丙酮溶解Al2O3柱色谱，CHCl3-MeOH洗脱丙酮液通过Al2O3柱，丙酮洗脱汉防己甲素汉防己乙素丙酮液加入硫酸银饱和液，过滤溶液，加入等量氯化钡水溶液，过滤溶液浓缩，放置粗结晶热水重结晶轮环藤酚碱盐酸盐20.6.8马钱子中士的宁与马钱子碱的提取分离马钱子粉加1/10量石灰水湿润，苯回流提取苯提取液回收苯，加6%HCl提取苯提取液白色沉淀6%HCl萃取（盐酸士的宁粗品）（A）酸溶液加氨水碱化至pH12，氯仿萃取氯仿溶液回收氯仿胶状总生物碱当两种生物碱的量相差不大时，继续采用工艺（1），当士的宁含量大于马钱子碱时，继续采用工艺（2）：（1）（2）加水和硫酸加水，加热，加HCl至微酸性母液硫酸马钱子碱（B）母液盐酸士的宁粗品（D）（供提制士的宁）碱化，硫酸酸化沉淀（C）B可与C合并，精制并转为游离马钱子碱。A可与D合并精制并转为硝酸士的宁。20.6.9乌头生物碱的提取分离乌头粗粉10%Na2CO3湿润，苯冷浸苯溶液2%HCl萃取酸水层氨水碱化，放置，过滤沉淀碱水层水洗，干燥氯仿萃取氯仿液回收氯仿至干粗提物氯仿提取物2%HCl溶解，过滤酸水液氯仿萃取氯仿液回收氯仿，残留物以稀盐酸溶解，氨水碱化，再以乙醚萃取乙醚液回收乙醚至尽，残留物上氧化铝色谱柱，以乙醚洗脱次乌头碱乌头碱美沙乌头碱【难点提示】生物碱中氮原子结合状态对碱性大小的影响季铵碱N-烷杂环脂肪胺芳香胺N-芳杂环酰胺吡咯季铵碱类似无机碱，N-烷杂环和脂肪胺氮原子为sp3杂化，芳香胺和N-芳杂环中氮原子均为sp2杂化，酰胺中氮原子除sp2杂化外，羰基的吸电诱导使氮上电子密度减小，碱性依次减弱。吡咯中由于氮原子上孤电子对参与共轭，氢具有一定的解离度，显弱酸性。2．pH值对生物碱游离态的影响当环境pH值大于该碱pka值2个单位时，99％生物碱是游离的；当环境pH值小于该碱pka值2个单位时，99％生物碱是成盐的；当环境pH值等于该碱pka值时，50％生物碱游离、50％生物碱成盐。因此在设计提取方案时考虑要选择合适pH的溶液。3.阿托品是莨菪碱的外消旋体由于莨菪碱的莨菪酸部分的手性碳原子上的氢位于羰基的α-位，容易烯醇化产生互变异构。在酸碱接触下或加热，可通过烯醇化起外消旋作用而成为阿托品。(-)莨菪碱烯醇型（+）莨菪碱R=莨菪醇部分3需重点掌握的提取分离工艺（1）麻黄碱和伪麻黄碱的提取分离（常用溶剂法）。（2）延胡索中叔胺碱的分离工艺（常用溶剂法）。（3）三颗针中小檗碱和小檗胺的提取分离（酸水提取、溶剂法分离）。（4）洋金花中生物碱的提取分离（酸水滲滤、阳