中药化学第十章生物碱-理化、提取

一、物理性质1.形态——多为结晶固体，少为粉末，个别为液体（多不含氧，若含,多成酯键）液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸气蒸馏而不被破坏。第三节理化性质

固体生物碱有极少数能随水蒸气蒸馏出来，如麻黄碱。有的可升华：如咖啡因。2.颜色——多为无色或白色，少数有色。小檗碱（黄色）延胡索乙素（无色）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

麻黄碱水－－右旋氯仿－－左旋6.溶解性游离生物碱（1）亲脂性生物碱大多数叔胺碱和仲胺碱，能溶于有机溶剂，特别易溶于氯仿，溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水。（2）亲水性生物碱

季铵碱和某些含氮－氧化合物的生物碱。可溶于水，甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。麻黄碱、苦参碱、东莨菪碱、烟碱等可溶于水、醇，也溶于亲脂性有机溶剂（3）具特殊官能团的生物碱具酚羟基或羧基的生物碱称为两性生物碱。既可溶于酸水，又可溶于碱水，但在pH8－9溶解性最差，易沉淀。具内酯或内酰胺结构的生物碱，在碱水溶液中溶解，加酸又析出。R=H吗啡

生物碱盐

1、多易溶于水，不溶或难溶亲脂性有机溶剂；

2、无机酸盐水溶性大于有机酸盐；

3、无机酸盐中含氧酸盐（如硫酸盐，磷酸盐）的水溶性大于卤代酸盐；

4、小分子有机酸盐大于大分子有机酸盐。

5、碱性很弱的生物碱只能与强酸结合成盐，而且这种盐往往不稳定，还可能表现出似游离生物碱的性质。

1、碱性的来源

二、化学性质

（一）碱性2.碱性强弱的表示方法

生物碱的碱性强度一般用pKa表示。pKa的值越大，其碱性就越强。3.影响碱性强弱的因素

⑴杂化方式：生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中，其碱性强弱随杂化度升高而增强。碱性由强到弱的顺序：比较下列化合物的碱性大小乙腈吡啶四氢异喹啉季铵碱SP，中性SP2，PKa5.17SP3,PKa9.5Pka>11.5CH3-C≡N（2）诱导效应供电基团－－碱性增强吸电基团－－碱性降低麻黄碱去甲麻黄碱苯异丙胺PKa9.589.009.80叔胺碱性弱于仲胺，其原因是由于立体影响（即位阻），叔胺结构中的三个甲基阻碍了氮原子对质子的结合能力，而使碱性降低。

供电基团的影响吸电基团的影响具有氮杂缩醛结构的生物碱常易于质子化而显强碱性，氮原子的邻位碳上具α、β双键或α－羟基的，可异构成季胺碱，碱性增强。

Pka=11.53稠环生物碱N原子处在稠环的“桥头”，因其具有刚性结构不能发生质子化异构，相反由于双键或羟基的吸电效应使碱性减弱。

（3）诱导－场效应生物碱分子中若同时含有一个以上氮原子时，由于相互之间的影响，而使碱性降低。

ΔpKa为8.1无叶豆碱吐根碱ΔpKa为0.89（4）共轭效应-苯胺型氮原子孤电子对处于p-

共轭体系时，通常情况下，其碱性降低。

Pka10.644.58N1:1.76,N3:7.88（4）共轭效应-酰胺型p-

共轭受阻，则碱性增强Pka4.395.15例外：如胍,显强碱性Pka13.6（5）空间效应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原子，碱性降低。莨菪碱,Pka9.65东莨菪碱，Pka7.50pKa4.39pKa5.15（6）氢键效应若能形成稳定的分子内氢键，则使碱性增强

麻黄碱伪麻黄碱Pka9.58<Pka9.74（6）氢键效应>碱性强弱小结①

胍基>②诱导供电——碱性↑诱导吸电——碱性↓共轭——碱性↓立体因素——碱性增强、降低（视结构而定）氢键效应③空间效应与诱导效应共存，空间效应主导共轭效应与诱导效应共存，共轭效应主导答案：A>B>C比较碱性大小：答案：C>A>B>D

比较碱性大小：比较各化合物中N的碱性大小：1>3>22>1>33>2>1

（二）沉淀反应用途：鉴别——试管法、TLC或PC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.结果判断生物碱沉淀试剂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。这些能与生物碱产生沉淀的试剂称为生物碱沉淀试剂。1.沉淀试剂金属盐类碘化铋钾（Dragendoff试剂）红棕色沉淀碘化汞钾（Mayer试剂）类白色沉淀，若加过量试剂，沉淀又被溶解碘-碘化钾（Wagner试剂）棕褐色沉淀1.沉淀试剂酸类硅钨酸(Bertrad试剂)乳白色或淡黄色沉淀苦味酸(Hager试剂)2,4,6-三硝基苯酚，黄色复盐雷氏铵盐，即硫氰酸铬铵试剂，与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶。2.反应原理：生成复盐和络盐

橘红色，黄色黄色（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）3.沉淀反应条件

（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）沉淀试剂不宜加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）①用于鉴别时每种生物碱需采用三种以上的生物碱沉淀试剂。4.结果的判断②若直接采用中草药的酸浸液来作沉淀反应阳性结果≠生物碱的存在氨基酸、蛋白质、鞣质等+沉淀试剂——沉淀阴性结果可判断无生物碱存在。有少数生物碱与某些沉淀试剂不能产生沉淀，如麻黄碱。常规提纯方法（排除非生物碱成分的干扰）利用游离生物碱及盐的溶解度特点沉淀反应颜色反应仅可作为识别生物碱的参考

名称试剂生物碱及反应结果Mandelin试剂1%钒酸铵的浓硫酸溶液阿托品显红色；奎宁显淡橙色；吗啡显蓝紫色；可待因显蓝色；士的宁显蓝紫色到红色Frhde试剂1%或5％钼酸钠的浓硫酸溶液乌头碱显黄棕色；吗啡显紫色转棕色；可待因显暗绿色至淡黄色Marquis试剂浓硫酸中含有少量甲醛吗啡显橙色至紫色；可待因显洋红色至黄棕色；古柯碱和咖啡碱不显色（三）显色反应

一、总生物碱的提取

1.水或酸水提取法

（离子交换树脂法、沉淀法和萃取法）

2.醇类溶剂提取法

3.亲脂性有机溶剂提取法第四节提取分离1.酸水提取法：酸水——0.1%~1%H2SO4、HCl、HAc等；冷提法（渗漉法、冷浸法）酸水提取法优点：提取简便，小分子无机酸盐水中溶解性加大。缺点：提取液的体积较大,可将中草药中的水溶性杂质提取出来（如皂苷、蛋白质、糖类、鞣质及水溶性色素等）。⑴离子交换树脂法酸水提取后的纯化和富集方法阳离子树脂的洗脱：A.碱化后(PH10左右)，用氯仿或乙醚提取B.碱性乙醇洗脱：含氨水的乙醇洗脱－－游离生物碱

R—BH++NH3·H2OR—NH4++B+H2OC.酸水或酸性乙醇洗脱－－生物碱盐R—BH++H+Cl-R—H++BH+Cl-

沉淀－－生物碱不沉淀－－有机溶剂萃取－－生物碱（2）沉淀法及萃取法

①酸提碱沉法药材沉淀H2OH+/H2O提取；加碱碱化水溶性Alk、杂质不溶或难溶于水Alk②盐析法黄藤1%H2SO4水溶液H2O沉淀碱化至pH=9；加NaCl达饱和掌叶防已碱③雷氏铵盐沉淀法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）中药提取实例0.5%硫酸渗漉或冷浸P334三颗针生物碱的提取P337洋金花中莨菪碱的提取P339苦参总生物碱的提取小檗胺小檗碱生

药H+/H2O药

渣醇

液OH-/H2O醇提回收醇；加酸水弱碱亲水性AlkCHCl3沉

淀AlkOH-/H2OCHCl32.醇类溶剂提取法：

醇提法优点：对不同碱性生物碱或其盐都可选用水溶性杂质（多糖，蛋白等）较少缺点：脂溶性杂质较多P333黄连中生物碱的提取P341汉防己中生物碱的提取中药提取实例R1R2R3R4R5小檗碱—CH2—CH3CH3H巴马丁CH3CH3CH3CH3H甲基黄连碱—CH2——CH2—CH3药根碱HCH3CH3CH3H回收乙醇<3.亲脂性有机溶剂提取法生

药残

渣CHCl3CHCl3OH-/H2O碱化（如NH4OH）（使Alk游离）渗滤（回流或浸渍）（如CHCl3等）H+/H2OOH-/H2OAlk沉淀亲水性Alk碱性较弱的Alk脂溶性杂质亲脂性有机溶剂提取法优点：水溶性杂质少，脂溶性杂质又可经酸水萃取除去缺点：溶剂价格高安全性差设备要求严格中药提取实例P330延胡索中生物碱的提取P342马钱子中生物碱的提取P345乌头中生物碱的提取延胡索乙素R1=R2=R3=R4,R5=H总碱4.其他方法水蒸气蒸馏法：麻黄碱升华法：咖啡因动画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、分离二、生物碱的分离1、不同类别生物碱的分离2、利用碱性差异分离3、利用溶解度差异分离4、利用特殊官能团分离5、色谱法1、不同类别生物碱的分离(312)根据碱性强弱，酚羟基的有无及是否水溶性分为五个类别非酚性弱碱性生物碱酚性弱碱性生物碱非酚性叔胺碱酚性叔胺碱水溶性生物碱

2、利用碱性差异分离－PH梯度萃取法

CHCl3碱性：A>B>C2、利用碱性差异分离－PH梯度萃取法

总碱－溶于脂溶性有机