天然产物化学生物碱

天然产物化学生物碱第1页/共102页生物碱Alkaloid第九章第2页/共102页1、掌握生物碱的定义、理化性质中溶解性、碱性、沉淀反应；2、掌握生物碱的碱性与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用；3、掌握生物碱提取分离方法。<本章要点>第3页/共102页本章内容第一节概述第二节理化性质第三节提取分离第4页/共102页含负氧化态氮原子；存在于生物有机体中的环状化合物。一、生物碱的定义第一节概述第5页/共102页第6页/共102页吗啡碱罂粟碱第7页/共102页麻黄碱第8页/共102页第9页/共102页奎宁第10页/共102页第11页/共102页三尖杉碱第12页/共102页第13页/共102页喜树碱第14页/共102页第15页/共102页莨菪碱第16页/共102页第17页/共102页长春碱第18页/共102页第19页/共102页利血平第20页/共102页第21页/共102页第22页/共102页第23页/共102页秋水仙碱第24页/共102页第25页/共102页第26页/共102页第27页/共102页菸碱第28页/共102页第一节概述二、分布

生物碱主要分布在高等植物中；相近种属往往含有类似的生物碱；植物中往往含有数种甚至几十种生物碱;第29页/共102页1.游离碱：少数碱性极弱生物碱。2.成盐有机酸：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸：乌头酸、绿原酸等；无机酸：硫酸、盐酸等。3.酰胺：秋水仙碱、喜树碱等。三、存在形式第一节概述第30页/共102页4.N-氧化物6.其他：亚胺、烯胺等。三、存在形式第一节概述第31页/共102页第32页/共102页1.按植物来源分类；如：石蒜生物碱，长春花生物碱；2.按化学结构分类；如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；3.按生源结合化学分类；如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。第一节概述四、分类第33页/共102页第二节理化性质

一、性状形态

多为结晶固体，少为粉末；有一定熔点；少数常温下为液体；3.挥发性2.味觉——多具苦味。第34页/共102页4.

颜色——多为无色或白色。一、性状第二节理化性质第35页/共102页

多为左旋光性；有的产生变旋现象；如：烟碱中性溶液——左旋光性酸性溶液——右旋光性多数左旋体呈显著生理活性。如：去甲乌头碱左旋——强心作用右旋——无强心作用第二节理化性质二、

旋光性第36页/共102页（1）多数叔胺和仲胺生物碱具有亲脂性;

季铵碱和某些N-氧化物可水溶；第二节理化性质三、溶解度1、游离碱（2）含羧基生物碱能溶于NaHCO3溶液中；具内酯结构的生物碱易溶于热NaOH溶液中；含酚羟基的生物碱能溶于NaOH溶液中。第37页/共102页

多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂；无机酸盐>有机酸盐；含氧酸盐>卤代酸盐；三、溶解度第二节理化性质

2、生物碱盐第38页/共102页用途：

鉴别——试管、TLC或PPC显色剂；提取分离——检查是否提取完全。

第二节理化性质四、沉淀反应第39页/共102页金属盐类：

碘-碘化钾（Wagner）KI-I2棕褐色沉淀碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI红棕色沉淀碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI类白色沉淀氯化金(3%)（Suricchloride）HAuCl4黄色晶形沉淀四、沉淀反应第二节理化性质1.沉淀试剂第40页/共102页酸类：

硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3

乳白色酚酸类：苦味酸(Hager试剂)黄色复盐：雷氏铵盐硫氰酸铬铵试剂生成难溶性复盐紫红色四、沉淀反应第二节理化性质1.沉淀试剂第41页/共102页（1）

通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；

（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）

在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量>50%；

（当醇含量>50%时可使沉淀溶解）（3）

沉淀试剂不易加入过量。

四、沉淀反应第二节理化性质2.沉淀反应条件第42页/共102页（1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；

（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同）

（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则

阳性结果——不能判定Alk的存在

阴性结果可判断无Alk存在四、沉淀反应第二节理化性质3.结果判断第43页/共102页中草药醇提液H2OCHCl3H+/CHCl3萃取H2OCHCl3生物碱沉淀试剂+OH-/CHCl3萃取H+H2OCHCl3生物碱沉淀试剂+第44页/共102页Labat反应：

5%没食子酸的醇溶液具有亚甲二氧基结构呈翠绿色Vitali反应：发烟硝酸和苛性碱醇溶液结构中有苄氢存在则呈阳性反应第二节理化性质五、显色反应第45页/共102页1.碱性的来源第二节理化性质六、碱性第46页/共102页2.碱性强弱的表示方法六、碱性第二节理化性质第47页/共102页pKa:<22~77~12>12极弱碱弱碱中强碱强碱六、碱性第二节理化性质2.碱性强弱的表示方法碱性基团的pKa值大小顺序：胍基>季铵碱>脂肪胺基>芳杂环（吡啶）>酰胺基第48页/共102页（1）杂化方式六、碱性第二节理化性质3.影响碱性强弱的因素

pKa10~5~60~1第49页/共102页pka=5.4（sp2）pka=5.2（sp2）pka=11.2（sp3）pka=9.5（sp3）六、碱性第二节理化性质第50页/共102页（2）诱导效应连接供电基团则使碱性增强。六、碱性第二节理化性质氨伯胺仲胺叔胺第51页/共102页氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。（2）诱导效应六、碱性第二节理化性质第52页/共102页（3）诱导—场效应：六、碱性第二节理化性质碱性降低H+H+诱导效应静电场效应Δpka=8.1金雀花碱第53页/共102页Δpka=0.89吐根碱六、碱性第二节理化性质第54页/共102页氮原子孤电子对处于p~共轭体系时，碱性减弱。六、碱性第二节理化性质（4）共轭效应pka=7.88pka=1.76第55页/共102页六、碱性第二节理化性质秋水仙碱pka=1.84第56页/共102页六、碱性第二节理化性质pka=13.6第57页/共102页六、碱性第二节理化性质（5）空间效应利血平pka=6.07第58页/共102页六、碱性第二节理化性质第59页/共102页（6）分子内氢键六、碱性第二节理化性质和钩藤碱pka=6.32异和钩藤碱pka=5.20

若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。第60页/共102页碱性强弱：六、碱性第二节理化性质影响碱性强弱的因素

第61页/共102页六、碱性第二节理化性质影响碱性强弱的因素

空间效应与诱导效应共存时，前者居主导地位；诱导效应与共轭效应共存时，后者影响较大。第62页/共102页比较碱性强弱：<例题>第63页/共102页1.酸水提取法（离子交换树脂法、沉淀法）2.醇类溶剂提取法3.与水不相混溶的有机溶剂提取法第三节提取分离一、提取第64页/共102页第65页/共102页（1）离子交换树脂法一、提取第三节提取分离

1.酸水提取法OH-

如：NH4OH有机溶剂洗脱B生物碱盐阳离子交换树脂阳离子交换树脂的铵盐游离生物碱第66页/共102页（2）雷氏铵盐沉淀法一、提取第三节提取分离丙酮Ag2SO4BaCl2适用于季铵生物碱B+第67页/共102页第68页/共102页第69页/共102页生物碱的分离系统分离特定分离多用于基础研究侧重于生产实用总碱单体Alk的分离类别（指酸碱性强弱）部位（指极性不同）依据Alk的理化性质二、分离第70页/共102页总生物碱酸水溶解，过滤酸水滤液有机溶剂萃取有机层酸水层1~2%NaOH萃取碱水层有机层NH4Cl有机溶剂有机层酚性弱碱性生物碱非酚性弱碱性生物碱氨水pH9~10有机溶剂有机层碱水层有机层NH4Cl有机溶剂有机层非酚性叔胺碱1~2%NaOH萃取酚性叔胺碱碱水层水溶性生物碱第71页/共102页

碱性强弱——pH梯度萃取溶解性——重结晶法色谱法第三节提取分离二、分离第72页/共102页总生物碱酸水溶液水相CHCl3CHCl3碱化（氨水）CHCl3萃取水相碱化CHCl3萃取pH逐渐升高弱生物碱先游离而溶于CHCl3层<方法一>第73页/共102页第74页/共102页①缓冲纸色谱二、分离第三节提取分离

确定pH值的方法

A+B第75页/共102页二、分离第三节提取分离

①缓冲纸色谱确定pH值的方法第76页/共102页第77页/共102页二、分离第三节提取分离确定pH值的方法②利用pKa值来确定pH值

若生物碱完全游离，则：pH≌pKa+2

若生物碱完全成盐，则：pH≌pKa-2第78页/共102页THEEND！第79页/共102页练习题第80页/共102页第81页/共102页第82页/共102页第83页/共102页第84页/共102页二、是非判断题1、自然界所发现的生物碱都是氨基酸的代谢产物。2、季铵型生物碱可溶于水，它是各类生物碱中碱性最强的一类生物碱。3、阴离子交换树脂适用于分离生物碱类物质。4、生物碱一般是以游离碱的状态存在于植物体内。5、生物碱都能被生物碱沉淀试剂所沉淀。第85页/共102页二、是非判断题6、某一中药的粗浸液，用生物碱沉淀试剂检查结果为阳性，可说明该中药中肯定含有生物碱。7、某生物碱PKa=7.6，若用足够的雷氏铵盐使该生物碱完全沉淀，该溶液的pH值应调节到大于PKa两个单位（即pH=9.6)。第86页/共102页三、化学方法鉴别下列各组化合物1、第87页/共102页三、化学方法鉴别下列各组化合物2、第88页/共102页三、化学方法鉴别下列各组化合物3、第89页/共102页三、化学方法鉴别下列各组化合物4、第90页/共102页四、比较下列各组化合物的碱性1、第91页/共102页四、比较下列各组化合物的碱性2、第92页/共102页四、比较下列各组化合物的碱性3、第93页/共102页五、提取分离某中药材中主要含有生物碱类成分，且已知在其总碱中含有如下成分：季铵碱、酚性叔胺碱、非酚性叔胺碱、水溶性杂质、脂溶性杂质现有下列分离流程，试将每种成分可能出现的部位填入括号中。第94页/共102页ABCDE第95页/共102页<习题答案>一、ABCBAABCD二、√√×

××××三、1、AB茚三酮反应+-生物碱沉淀试剂

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+第96页/共102页三、2、ABLabat+-3、ABVatali-