天然药物化学课件13－生物碱理化性质

本章内容三、理化性质（一）一般性质（一）一般性质1.形态——多为结晶固体，少为粉末；有熔点。少数常温下——液体（多不含氧，若含多成酯键）毒藜碱dl-anabasine菸碱nicotine槟榔碱arecoline三、理化性质（一）一般性质2.颜色——多为无色或白色，少数有色。三、理化性质（一）一般性质一叶萩碱成盐后则无色。一叶萩碱（黄色）三、理化性质（一）一般性质3.味觉——多具苦味。4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。5.旋光性——多为左旋光性。有的产生变旋现象。如：菸碱中性溶液——左旋光性酸性溶液——右旋光性多数左旋体呈显著生理活性。三、理化性质（一）一般性质*酸、碱均为1%。6.溶解度

(1)游离碱类别极性溶解性H2OCHCl3H+OH-非酚性较弱脂溶性—

++

—季铵碱强水溶性+

—

++氮氧化物半极性中等水溶

+

±

++两性:Ar-OH较弱脂溶性

—

+++-COOH强水溶性

+

—

++三、理化性质（一）一般性质

6.溶解度

(1)游离碱

少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。如：三、理化性质（一）一般性质6.溶解度

(2)成盐Alk

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。三、理化性质（二）碱性（二）碱性

1.碱性的来源2.碱性强弱的表示方法三、理化性质（二）碱性

2.碱性强弱的表示方法三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（1）杂化方式三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（2）电子效应连接供电基团则使碱性增强。三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（2）电子效应ABab三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（2）电子效应氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（2）电子效应氮原子孤电子对处于P~共轭体系时，碱性减弱。三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（2）电子效应诱导——场效应：碱性降低。三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（3）立体因素叔胺分子——碱性降低但如：苦参碱——使碱性增强三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（4）分子内氢键若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。（指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（4）分子内氢键三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（4）分子内氢键三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构N原子处在稠环的“桥头”——张力较大三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素（5）分子内互变异构

互变异构的条件：①环叔胺分子，氮原子的α、β位有双键；②环叔胺分子，氮原子的α位有-OH；③处于稠环桥头的N，不能异构化。三、理化性质（二）碱性

3.影响碱性强弱的因素碱性强弱：三、理化性质（二）碱性

比较碱性强弱：三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）生物碱与酸成盐，对质子化来说，仲胺、叔胺生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。

季胺碱、氮杂缩醛、烯胺以及具有涉及氮原子的跨环效应形式存在的生物碱，质子化则往往并非发生在氮原子上。三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）1.季胺碱的成盐三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）2.含氮杂缩醛Alk的成盐三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）2.含氮杂缩醛Alk的成盐三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）3.具有烯胺结构Alk的成盐三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）3.具有烯胺结构Alk的成盐三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）*稠环桥头N原子不能形成亚胺形式的盐。有烯胺结构新士的宁含氮杂缩醛结构阿马林碱三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐N原子孤电子对空间上靠近酮基时，则产生跨环效应三、理化性质（三）成盐（Alk成盐的机理）4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐产生跨环效应生成的盐二甲氧基皮拉菲林dimethoxy

picraphylline三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化

1.氧化成亚胺及其盐类：三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化

2.N-去烷基化（去N-甲基、N-乙基等）三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化

3.酰胺化三、理化性质（四）涉及氮原子的氧化

4.氮杂缩醛的形成三、理化性质（五）沉淀反应用途：

鉴别——试管、TLC或PPC显色剂；提取分离——检查是否提取完全。主要内容：

1.沉淀试剂

2.反应原理

3.反应条件

4.结果判断三、理化性质（五）沉淀反应

1.沉淀试剂金属盐类碘-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类白色沉淀若加过量试剂，沉淀又被溶解氯化金(3%)（Suricchloride）HAuCl4黄色晶形沉淀三、理化性质（五）沉淀反应

1.沉淀试剂酸类——硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3

乳白色酚酸类——苦味酸(Hager试剂)2,4,6-三硝基苯酚黄色复盐——

雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂生成难溶性复盐紫红色三、理化性质（五）沉淀反应

2.反应原理：生成更大多分子复盐和络盐三、理化性质（五）沉淀反应

3.沉淀反应条件（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）沉淀试剂不易加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）三、理化性质（五）沉淀反应

4.结果的判断（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存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等+沉淀试剂——沉淀三、理化性质常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）中草药水提液CHCl3H2OH+/H2OOH-/CHCl3萃取H2OCHCl3氨基酸、蛋白质多糖、鞣质等三、理化性质（六）显色反应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深紫—暗红—最后颜色消失三、理化性质（七）C-N键的裂解反应（基本骨架的测定）

1.霍夫曼降解（Hofmanndegradation）

2.Emde降解反应（Emdedegradation）

3.vonBraun三级胺降解（vonBraunternaryaminedegradation）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

1.霍夫曼降解（Hofmanndegradation）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

1.霍夫曼降解（Hofmanndegradation）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

1.霍夫曼降解（Hofmanndegradation）反应条件：

N原子的位具有H；

位连电负性基团（苯），Hofmann不脱去三甲氨。三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

2.Emde降解反应（Emdedegradation）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

2.Emde降解反应（Emdedegradation）位无H时，或位有电负性基团时钠汞齐/EtOH季铵卤化物C-N键断裂三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

2.Emde降解反应（Emdedegradation）裂解优先发生在处于苄基或烯丙体系的C-N键上如：娃儿藤碱（tylophorine）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解（vonBraunternaryaminedegradation）三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解(1)反应机制三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解(2)分子结构与降解产物的关系①N-烷基取代，体积小者易被取代裂除。三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解

(2)分子结构与降解产物的关系②N原子的、为不饱和体系，则N原子的位C-N键易断裂（如：苄基或丙烯基）。三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解

(2)分子结构与降解产物的关系③C-N键中碳原子处于苯环中，则多不反应。三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解

(2)分子结构与降解产物的关系④C-N键的碳原子处于叉链结构中，则C-N键不易断开。三、理化性质（七）C-N键的裂解反应

3.vonBraun三级胺降解(2)分子结构与降解产物的关系⑤立体效应影响降解产物的定向。三、理化性质（一）一般性质（二）碱性（三）成盐（四）涉及氮原子的氧化（五）沉淀反应（六）显色反应（七）C-N键的裂解反应本章内容四、提取分离（一）提取

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四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水——0.1%~1%H2SO4、HCl、HOAc等生药H+/H2O药渣Alk

OH-/H2OH+/H2OOH-弱碱及杂质亲水性Alk四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法此法缺点：提取液体积较大（浓缩困难）提取液中水溶性杂质多解决方法：（1）离子交换树脂法（2）沉淀法四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法（1）离子交换树脂法四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法（2）沉淀法①酸提碱沉法药材沉淀H2OH+/H2O提取；加碱碱化水溶性Alk、杂质不溶或难溶性Alk四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法（2）沉淀法②盐析法：适用中等弱碱。黄藤1%H2SO4水溶液H2O沉淀碱化至pH=9；加NaCl达饱和掌叶防已碱四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法（2）沉淀法③雷氏铵盐沉淀法四、提取分离（一）提取季铵碱的水溶液水溶液沉淀(雷氏复盐)雷氏铵盐沉淀沉淀滤液滤液(B2SO4)硫酸钡沉淀季铵碱的盐酸盐加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和/H2O溶丙酮（乙醇）中加Ag2SO4饱和水溶液加入氯化钡（BaCl2）四、提取分离（一）提取

2.醇类溶剂提取法生药H+/H2O药渣醇液OH-/H2O醇或酸性醇挥醇；加酸水碱性较弱的碱亲水性AlkCHCl3沉淀AlkOH-/H2OCHCl3四、提取分离（一）提取

3.与水不相混溶的有机溶剂提取法生药残渣CHCl3CHCl3H+/H2O碱化（如NH4OH）（使Alk游离）渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）H+/H2OOH-/H2OAlk沉淀亲水性Alk碱性较弱的Alk四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法

2.醇类溶剂提取法

3.与水不相混溶的有机溶剂提取法（二）分离溶解性——重结晶法碱性强弱——pH梯度萃取色谱法四、提取分离（二）分离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的理化性质四、提取分离（二）分离

1.根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离（1）已知成分——查文献选择结晶溶剂（2）未知成分——色谱方法进行溶剂的选择

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法

首先考虑的问题：所选溶剂pH值多少为宜？萃取几次能完全？萃取溶剂的最佳体积？四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（1）确定pH值的方法①缓冲纸色谱四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（1）确定pH值的方法四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（1）确定pH值的方法四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（1）确定pH值的方法四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法

（1）确定pH值的方法四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（1）确定pH值的方法②利用pKa值来确定pH值pKa与pH关系：四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法

（1）确定pH值的方法②利用pKa值来确定pH值例：某Alk的pKa=8.0，用CHCl3从H2O中萃取，H2O的pH应调多少？pH=pKa+2=8+2=10四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（2）判断分离的难易程度——萃取次数四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法

（2）判断分离的难易程度——萃取次数β≥1001次萃取可达90%以上≥10萃取需10~12次≈2需1000次以上萃取（CCD法）≈1不能分离四、提取分离（二）分离

2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法（3）萃取溶剂的最佳体积——容积比（R）例：设K1=1.3K2=3.0按上式计算得R=1/2。

即，有机相与水相容积比为1:2，1份有机相与2份水相进行萃取。四、提取分离（二）分离

3.色谱法⑴吸附剂：柱色谱法常用氧化铝（偶用硅胶）；⑵展开剂：游离Alk常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱⑶化合物极性判断：①相似结构：双键多、含氧官能团多——则极性大②在含氧官能团中：四、提取分离

提取分离实例——长春碱与长春新碱四、提取分离长春花全草(干粉80目)苯渗漉液药渣苯液H+/H2O苯渗漉pH=46%酒石酸水溶液萃取过滤，氨水碱化至pH=6~7CHCl3提除水杂除脂杂除碱性较强的成分四、提取分离H2OCHCl3弱碱Alk硫酸盐回收氯仿，蒸干溶于无水乙醇H2SO4调pH=3.8~4.1Alk沉淀溶于H2O，氨水碱化至pH=8~9CHCl3萃取除脂杂除水杂精制四、提取分离H2OCHCl3游离Alk长春碱醛基长春碱回收氯仿溶于苯:氯仿(1:2)液中通过Al2O3吸附柱用苯:氯仿(1:2)洗脱色谱分离四、提取分离（一）提取

1.酸水提取法

2.醇类溶剂提取法

3.与水不相混溶的有机溶剂提取法（二）分离溶解性——重结晶法碱性强弱——pH梯度萃取色谱法本章内容五、结构鉴定（一）色谱法测定理化常数（如：熔点），与文献报道的数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物的理化数据等。

1.薄层色谱法

2.纸色谱法五、结构鉴定（二）谱学法紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振UV——反映分子中所含共轭系统情况；IR——利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团；NMR——各种技术图谱测定结构；MS——依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征进行解析。五、结构鉴定生物碱MS的一般规律：1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子

特点：M+或M+-1多为基峰或强峰。一般观察不到由骨架裂解产生的特征离子。主要包括两大类：①芳香体系组成分子的整体或主体结构；如喹啉类、吖啶酮类等②具有环系多、分子结构紧密的生物碱；如苦参碱类、秋水仙碱类等五、结构鉴定2.主要裂解受氮原子支配主要裂解方式是以氮原子为中心的α-裂解，且多涉及骨架的裂解。

特征：基峰或强峰多是含氮的基团或部分。主要类型生物碱：金鸡宁类、甾体生物碱类等。五、结构鉴定3.主要由RDA裂解产生的特征离子

特点：裂解后产生一对强的互补离子，由此可确定环上取代基的性质和数目。主要有：四氢原小檗碱类、无N-烷基取代的阿朴菲类等。四氢原小檗碱类型的生物碱，主要从Ｃ环裂解，发生逆Diels-Alder反应(RDA反应)。如：轮环藤酚碱（cyclanoline）的裂解过程表示如下：五、结构鉴定轮环藤酚碱（cyclanoline）的裂解过程五、结构鉴定4.主要由苄基裂解产生特征离子

特点：同3。即裂解后产生一对强的互补离子如：苄基四氢异喹啉类、双苄基四氢异喹啉类等。如异喹啉类型中的1-苯甲基-四氢异喹啉类型的生物碱，其在裂解过程中易失去苯甲基，得到以四氢异喹啉碎片为主的强谱线。

五、结构鉴定1-苯甲基-四氢异喹啉类型的生物碱的裂解：THEEND苦参练习题练习试题一、选择判断题二、是非题三、化学鉴别题四、分析比较碱性大小五、提取分离一、选择判断题◆用pH梯度萃取法从氯仿中分离生物碱时，可顺次用（）缓冲液萃取。

A.pH=8~3B.pH=6~8C.pH=8~14D.pH=3~8◆生物碱的盐若从酸水中游离出来，pH应为（）

A.pH<PkaB.pH>PkaC.pH=PKa◆某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为()。

A.伯胺B.仲胺C.酰胺D.叔胺一、选择判断题◆季铵型生物碱分离常用()。

A.水蒸汽蒸馏法B.雷氏铵盐法

C.升华法D.聚酰胺色谱法◆生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在()条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。

A.酸性水溶液B.碱性水溶液

C.中性水溶液D.亲脂性有机溶剂一、选择判断题◆Emde