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文档简介
1第六章生物碱2定义
多数认为:生物碱是来源于植物界的含氮有机化合物(N多在环内),有生理活性的碱,能与酸成盐。广义认为:除去生物体必须的含氮化合物,如氨基酸、多肽、蛋白质、核酸、B族维生素等外的所有含氮有机化合物。31.在植物的各部位都有分布,但多集中在某一器官。2.植物体内生物碱的含量差别很大,但一般都较低(1%以下),通常把含量在
0.01%以上的植物称为生物碱植物。3.同一植物体内的生物碱,往往是多种生物碱共存,而且母核结构相似。生物碱的分布特点:4生物碱的存在形式:多数以盐的形式存在(以有机酸盐为主,少数为无机酸盐);少数以游离形式存在(主要是一些碱性极弱的生物碱,如酰胺类生物碱);其他尚有以酯、苷及N→O化合物的形式存在(乌头碱、氧化苦参碱)5第一节生物碱的结构和分类
1.按植物来源分类:
黄连生物碱、苦参生物碱2.按化学结构类型分类:
喹啉类生物碱、吲哚类生物碱等3.按生源途径和化学结构类型分类.61000多种占1/47
本教材按化学结构划分。
按氮原子是否结合在环上可分为两大类:有机胺类和氮杂环类:
一、有机胺类生物碱结构特征:氮原子不结合在环状结构内,此类生物碱数目不多。如:
麻黄碱8
二、氮杂环类生物碱结构特征:氮原子结合在环状结构内。其中大多为五元、六元氮杂环衍生物。(一)五元氮杂环类生物碱(5)
基本结构为吡咯和四氢吡咯
吡咯(1)四氢吡咯(2)91.简单吡咯类
该类生物碱结构简单,数目较少。如益母草中具有祛痰止咳作用的水苏碱(stachydrine)
水苏碱吡咯里西啶(3)阔叶千里光碱2.吡咯里西啶类
结构特征为两分子吡咯共用一个氮原子的稠环化合物,多与有机酸以双内酯形式缩合。如具有阿托品样活性的阔叶千里光碱。103.吲哚类
结构特征为苯并吡咯。如具有兴奋子宫作用的麦角新碱(ergometrine)
吲哚(4)
麦角新碱吲哚里西啶(5)一叶萩碱11
(二)六元氮杂环类生物碱基本结构为吡啶和六氢吡啶(哌啶)。此类生物碱衍生物数量较多。
吡啶(6)哌啶(7)1.简单吡啶类如具有驱绦虫作用的槟榔碱(arecoline)烟草中杀虫成分烟碱(nicotine)。12
槟榔碱
烟碱2.喹诺里西啶类
结构特征为两个哌啶共用一个氮原子的稠环化合物。如苦参中的苦参碱(matrine)和氧化苦参碱(oxymatrine)。
喹诺里西啶(8)苦参碱氧化苦参碱133.喹啉类
结构特征为苯并吡啶(氮原子在α-位)。如抗疟药奎宁(quinine)。
喹啉(9)
奎宁4.异喹啉类
结构特征为苯并吡啶(氮原子在β-位)。本类衍生物结构较多,又可分为:(1)简单异喹啉:如存在于鹿尾中的降压成分萨苏林(salsoline)。14
异喹啉(10)萨苏林
R=H
萨苏里丁
R=CH3(2):有单或双苄基异喹啉衍生物。如具有解痉作用的罂粟碱(papaverine)
罂粟碱苄基异喹啉(11)15(3)原小檗碱型:结构特征为两分子异喹啉共用一个氮原子的稠环化合物。如抗菌药物小檗(berberine)。原小檗碱(12)小檗碱165.莨菪烷类结构特征为莨菪烷衍生物莨菪醇与有机酸缩合的酯。如茄科植物中具有解痉作用的莨菪碱(hyoscyamine)、东莨菪碱(scopolamine)。莨菪烷(13)莨菪碱(阿托品)东莨菪碱176.吗啡烷类
结构特征为哌啶环垂直与多氢菲稠合。如吗啡(morphine)与可待因(codeine)。吗啡烷(14)
吗啡
18(三)萜类的生物碱1.单萜类生物碱秦艽碱甲192.倍半萜类生物碱石斛碱203.二萜生物碱214.三萜生物碱:如交让木碱(四)甾体的生物碱1.孕甾烷生物碱2.环孕甾烷生物碱4.胆甾烷生物碱(1)胆甾烷碱类(2)异胆甾烷碱类浙贝甲素verticine22环常绿黄杨碱D(黄杨科)23(五)其它结构类型生物碱咪唑(16)嘌呤类(17)
吡嗪(18)噻嗪类(19)
丫啶酮类(20)
24常见氮杂环类生物碱基本母核类型:吡咯
四氢吡咯
咪唑
吡咯里西啶
吲哚里西啶
吲哚25蒎啶
吡啶
吡嗪莨菪烷喹喏里西啶
嘌呤类
26噻嗪类
丫啶酮类
喹啉
异喹啉
27吗啡烷类
苄基异喹啉原小檗碱型
小檗碱型
28第三节生物碱的性质1.性状形态:多呈结晶状态,有一定熔点;有的呈液态(小分子、无氧或氧呈酯键---
烟碱、槟榔碱)。 个别小分子固体生物碱有挥发性--麻黄碱。升华性----咖啡因、川嗪29颜色:大多无色。小檗碱呈黄色、具黄绿色荧光;血根碱呈红色(共轭体系)。气味:苦。个别具甜味(甜菜碱)。
旋光性:大多有旋光(不对称碳原子或不对称中心),且多呈左旋性。30
2.溶解性(1)游离水酸水碱水、甲(乙)醇、苯/乙醚/CHCL3、CCL4/石油醚
亲脂性生物碱:-
+
-
+ +(++)+亲水性生物碱:++ + +- -季铵碱、离子型 含N→O配位键氧化苦参碱小分子或液体生物碱菸碱、麻黄碱、苦参碱酰胺类生物碱-----秋水仙碱、咖啡碱31两性生物碱:
含酚羟基(吗啡、青藤碱)NaOH+;隐性酚羟基(汉防己乙素)NaOH-,具脂溶性生物碱通性;羧基生物碱(槟榔次碱)NaHCO3 + 内酯型生物碱(喜树碱):热NaOH
(碱水解、皂化) 内酰胺生物碱(苦参碱):碱水解32(2)盐(离子型、极性大):
水酸水碱水、甲(乙)醇、苯/乙醚/CHCL3、CCL4/石油醚
+
+-+-
-
在水中的溶解度与酸有关:无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。无机酸盐中,含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。33卤代酸盐中,盐酸盐的水溶度最大,氢碘酸盐的水溶度最小。有机酸盐中,小分子有机酸盐的水溶度大于大分子有机酸盐(沉淀)。 多元有机酸盐的水溶度大于一元有机酸盐。注意:有些生物碱或盐不符合上述规律。341.生物碱盐不溶于水(小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐),而能溶于氯仿(盐酸奎宁)。2.游离生物碱难溶于有机溶剂而溶于水
(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)。353.碱性极弱的生物碱(酰胺类生物碱)和酸生成的盐不稳定,其酸水溶液用氯仿萃取时,生物碱可转溶于氯仿而被分离。
应用:可用于生物碱的提取和分离。注:++示易溶;+示可溶 -示不溶或难溶。36
3.碱性来源71S2 2S22P3
N:H+(接受质子或提供电子)碱性强弱的表示方法pka(碱共轭酸解离常数的负对数),其值的大小与碱性呈正比。
pKa=-lgKa,Ka越小(碱的共轭酸越稳定),pKa越大,碱性越强。37影响碱性强弱的因素:
1.氮原子的杂化方式:
SP3 >SP2 >SP四氢异喹啉(SP3pKa9.5)
异喹啉(SP2pKa5.4)
氰类(SP中性)电效应382.诱导效应:
供电诱导效应(烷基):可使氮原子周围电子云密度增加,碱性增强。
吸电诱导效应(含氧基团,双键,苯环):电子云密度降低,碱性减弱。39
麻黄碱(pKa9.58)(甲基供电诱导效应)
去甲基麻黄碱(pKa9.00)(羟基的吸电诱导效应)
苯异丙胺(pKa9.80)(无羟基的吸电作用)
403.共轭效应:
苯胺型:P—π共轭,氮原子周围电子云密度下降,碱性降低。酰胺型:P—π共轭,氮原子周围电子云密度下降,碱性降低。胍基型:供电基和氮原子上未共享电子对共轭,碱性增强(共轭酸的高度共振稳定性,使共轭酸稳定,Ka小,则pKa大,碱性强)。41
环己胺(pKa10.64)
苯胺(pKa4.58)
胍(pKa13.6)
秋水仙碱(酰胺共轭pKa1.84)
胡椒碱(酰胺共轭pKa1.42)
424.空间效应:阻碍质子靠近氮原子,使碱性降低(莨菪碱和东莨菪碱)。
莨菪碱(pka9.65)
东莨菪碱(环氧位阻pka6.20)
435、氢键效应:
氮原子周围的羟基所处的位置有利于生物碱共轭酸分子内氢键形成时,则共轭酸稳定,碱性增强。
麻黄碱共轭酸(稳定性差)
pKa9.58(碱性弱)
伪麻黄碱共轭酸(稳定)
pKa9.74(碱性强)
44常见生物碱碱性规律:
胍>季铵碱>N-烷杂环>脂肪胺>芳香胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯(pKa13.6)小檗碱(11.5)四氢异喹啉(9.5)异喹啉(5.4)(pKa<2)共轭酸高度离子型SP3杂化SP2杂化P—π共轭共振稳定性类似无机碱(无双键)(有双键)45通常情况下碱性强弱与pKa大小的关系如下:pKa>11为强碱(胍、季胺碱)pKa7~11中强碱(脂肪胺类—仲胺、叔胺)pKa2~7弱碱(芳胺、芳氮杂环)pKa<2极弱碱(酰胺类)46补充胺的分类和命名47脂肪胺芳香胺
aniline48脂肪胺芳香胺49脂肪胺芳香胺50胆碱HOCH2CH2N(CH3)3OH氢氧化-羟乙基三甲铵+-514.生物碱沉淀反应
生物碱的酸水溶液+生物碱沉淀试剂
沉淀应用注意:1.在酸性环境中进行。2.检识时,至少用三种以上试剂同时进行。
应用:
52碘化铋钾试剂:桔红色沉淀碘化汞钾:类白色沉淀碘—碘化钾:红棕色沉淀磷钼酸试剂:白色或黄褐色沉淀硅钨酸试剂:淡黄或灰白色沉淀苦味酸试剂:黄色结晶硫氰酸铬钾(雷氏铵盐):红色沉淀或结晶
53应用:
用于中药中生物碱的预试(注意假阳性,假阴性)。作为生物碱分离提取过程中的追踪指标。用于分离纯化生物碱(季铵碱的雷氏铵盐沉淀法)。用于生物碱的鉴定和含量测定(晶型,熔点)。作为生物碱薄层层析和纸层析的显色剂(碘化铋钾)。54第四节生物碱的提取分离
一、总生物碱的提取:1、水蒸汽蒸馏法提取适合具有挥发性的生物碱(麻黄碱)。
552.水或酸水提取法
原理:生物碱盐易溶于水,难溶于亲脂性溶剂溶剂:0.5-1%乙酸、硫酸、盐酸等方法:浸渍、渗漉、煎煮纯化:离子交换树脂(强酸型阳离子树脂)有机溶剂萃取(碱化-亲脂性溶剂萃取)56提取浓缩液(水)或浓缩物酸水处理,过滤
不溶物(脂溶性杂质)酸水液(盐)碱化(游离)氯仿萃取
碱水液(水溶性杂质)(水溶性生物碱)
氯仿液(游离)回收较纯的总生物碱57583.醇类溶剂提取法原理:游离生物碱及生物碱盐均易溶于醇溶剂:乙醇、甲醇、酸性醇等方法:浸渍、渗漉、回流等纯化:浓缩,酸水-碱化-亲脂性溶剂萃取59604.亲脂性有机溶剂提取法原理:游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂溶剂:碱水或水湿润后用亲脂性溶剂提取方法:冷浸、连续回流等纯化:回收溶剂后即得总生物碱616263附注:
离子交换树脂法中药酸水提取液(盐)过阳离子交换树脂柱(RSO3-H+)
流出液(水性杂质)树脂柱(RSO3BH+)氨液碱化(游离)氯仿提取回收溶剂总生物碱64二、生物碱的分离(一)生物碱的初步分离(二)生物碱单体
65(一)生物碱的初步分离66(二)生物碱的单体分离
1.利用生物碱的碱性差异分离(依操作方式的不同,分离方法有二种)混合总生物碱酸水溶解酸水液(盐)
加碱进行梯度碱化同时用CHCl3萃取,分别回收CHCl3生物碱由弱到强依次被分离CHCl3溶解CHCl3溶液(游离)用不同酸度(酸度由弱到强,pH由大到小)的酸水进行梯度萃取,酸水液分别碱化,同时CHCl3萃取,回收CHCl3
生物碱由强到弱依次被分离
67附注:用方法二分离时,应采用多缓冲纸色谱(分配原理)进行先导分离。碱性弱的生物碱易游离
(脂溶性,易溶于CHCl3)。碱性强的生物碱易成盐
(离子型,易溶于水)。682、利用生物碱的极性(溶解性)差异分离分子结构的不同极性的差异对特殊溶剂的溶解性能不同而分离苦参碱和氧化苦参碱混合物少量CHCl3溶解CHCl3
液加入10倍量的乙醚
沉淀(氧化苦参碱)
母液(苦参碱)69苦参碱
氧化苦参碱
流程说明:氧化苦参碱的NO半极性配位键,极性大,水中的溶解度较大,而在乙醚中的溶解度较小。70汉防己甲素和汉防己乙素混合物冷苯溶解不溶物(汉防己乙素)冷苯液回收汉防己甲素71流程说明:汉防己乙素的隐性酚羟基,使其极性较大,而在冷苯中的溶解度较小。
汉防己甲素R=CH3
汉防己乙素R=H723、利用生物碱盐的溶解度不同分离 麻黄碱和伪麻黄碱混合物
甲苯溶解甲苯溶液流经1~2%草酸溶液草酸溶液减压浓缩,冷置,过滤结晶(草酸麻黄碱)母液(草酸伪麻黄碱)CaCl2转化CaCl2转化盐酸麻黄碱盐酸伪麻黄碱流程说明:利用麻黄碱草酸盐的水溶度小于伪麻黄碱草酸盐的水溶度进行分离。734、利用特殊官能团的性质进行分离含羧基的生物碱
可用碳酸氢钠水溶液萃取分离。含酚羟基的生物碱
可用氢氧化钠水溶液萃取分离(吗啡和可待因)。含内酯或内酰胺结构的生物碱
用热的氢氧化钠开环,加酸环合的性质予以分离(喜树碱)。74
吗啡和可待因混合物CHCl3溶解氯仿溶液1~2%NaOH溶液萃取碱水液CHCl3液弱酸酸化CHCl3萃取回收可待因CHCl3液吗啡回收75
吗啡R=H可待因R=CH3
765、利用色谱法进行分离生物碱(游离)为脂溶性成分,适合于采用吸附原理进行分离,吸附剂多用硅胶、氧化铝,流动相为中性的苯,氯仿,乙醚等有机溶剂或混合有机溶剂。77
对一些极性很近似或极性较大的生物碱的分离,可以利用分配原理进行分离,效果可能更佳(三三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱)的分离。
高效液相色谱(三尖杉混合酯碱的分离),气相色谱(挥发性生物碱),干柱色谱,制备性薄层色谱等也经常用于生物碱的分离。78第5节生物碱的检识
一、生物碱的薄层层析(以吸附原理为主)吸附剂氧化铝(吸附能力强,弱碱性)适应范围极性较小(亲脂性较强)生物碱展开剂中性展开剂
硅胶(吸附能力弱弱酸性)79适用于大多数生物碱,但强碱性生物碱可能出现Rf太小和复斑或拖尾(与硅胶的弱酸性成盐),解决这一问题的办法:801.碱液(0.1~0.5mol/LNaOH)制板2.碱性展开剂(中性展开剂+少许二乙胺或氨水)3.在层析槽中放一盛有氨水的小器皿81显色剂
日光下(有颜色的生物碱小檗碱显黄色斑点)观察看荧光(有荧光的生物碱小檗碱有黄绿色荧光)喷显色剂(碘化铋钾,对大多数生物碱显橘红色),注意排除甲酰胺的干扰(110℃加热)82支持剂硅胶固定相甲酰胺(有机碱,极性小,以利于生物碱在其中的分配)展开剂以甲酰胺饱和的中性展开剂(亲脂性的有机溶剂,苯、氯仿等)显色剂同上83二、生物碱的纸色谱(分配原理):
色谱条件与生物碱的存在状态有关
游离态生物碱(脂溶性、极性小)的检识,样品液为氯仿溶液:
固定相甲酰胺(有机碱)展开剂偏碱性(使生物碱以游离状态存在)、极性较小的有机溶剂(甲酰胺饱和的苯、氯仿)84缓冲液
pH2pH3pH4pH5pH6pH7pH8
水饱和氯仿展开改良KBiI4
显色1.A、B、C碱度强弱?2.成盐pH?3.设计pH梯度萃取分离
A、B、C流程ABC85以生物碱盐的状态(离子型、极性大)的检识,样品液为酸水溶液:
固定相水展开剂偏酸性(使生物碱以盐的状态存在)、极性较大的有机溶剂(正丁醇—冰醋酸—水4:1:5上层,即BAW系统)显色剂纸色谱的显色方法同薄层色谱(注意排除甲酰胺的干扰),但不能用硫酸组成的试剂(以防滤纸炭化)86检识方法用Rf检识(在相同条件下,同一成分的Rf值应该一致)与对照品共色谱,同一成分在相同位置应该呈现相同颜色、相同大小的斑点另外,高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GL),也可以用于生物碱的检识。87第六节生物碱的结构测定1.化学方法2.波谱分析3.实例88一.化学方法(1)C-N键裂解反应*(2)脱氢反应(3)氧化反应(4)还原反应(5)沟通反应89C-N键裂解反应(1)Hofmann降解(彻底甲基化法):季铵碱在碱性溶液中加热,脱水生成烯和三甲胺的反应。根据生成烯的数目,可推测生物碱结构中N的结合状态。伯、仲、叔胺先用CH3I和Ag2O进行彻底甲基化反应,生成季铵碱。
9091注意:
N应有β-H且易消除。吡啶、喹啉、异喹啉等无β-H不发生此降解反应。
β-H消除的难易与β-C上烃基取代情况及β-H与季氮的相对构型有关。β-C上烷基取代多不易消除;β-C上有吸电基易消除;β-H与季氮处于反式构型易消除。9293N-C键裂解反应(2)Emde降解(改良的Hofmann降解)季铵碱溶液用Na-Hg处理还原,使C-N键断裂,得到脱胺化合物和三甲胺。适用于无β-H的生物碱的C-N键的裂解。9495N-C键裂解反应(3)vonBraun反应叔胺生物碱与BrCN反应,氮环裂开,CN与N结合,Br与邻碳结合,生成溴代烷和二取代氨基氰化物,此氰化物进一步水解生成羧酸,脱羧即得仲胺。用于无β-H的C-N键裂解。9697注意:当N处于不对称位置时,多数Br与C链短的一侧相连。处于苯环中叉键结构中的N-C键中,不易发生裂解。有时N-C不裂解,只发生N-CH3的脱甲基反应。若用羟基溶剂,由于OH-或RO-亲核性大于Br-,产物会引入OH或OR。9899二.波谱分析(1)紫外光谱(2)红外光谱(3)质谱(4)核磁共振谱1001.UV生色团为分子的整体结构部分:反映分子的基本骨架及类型特征。如吡啶、喹啉、氧化阿朴菲、吲哚碱类等。生色团为分子的主体结构部分:不同类型生物碱有相同或相似UV谱。不能推断骨架类型。如莨菪烷、苄基异喹啉、四氢原小檗碱类等。生色团为分子的非主体部分:不能反映分子的骨架。吡咯里西啶、喹诺里西啶、萜类和甾体等。1012.IR
Bohlmann吸收带:指在反式喹诺里西啶环中,凡N的邻位至少有2个竖键C-H与N孤电子对成反式双直立关系者,则在2700-2800cm-1区域有2个以上明显的吸收峰(υC-H)。用于反式和顺式喹诺里西啶环的确定,此外,吐根碱类、四氢原小檗碱类、某些吲哚类和甾体类有此吸收峰。但反式喹喏里西啶的盐、季铵盐、氮氧化物及内酰胺化合物,因无孤电子对,亦无此吸收带。1021033.MS
α-键裂解:裂解α-C与β原子之间的键,离子碎片多为含N部分,且为基峰或强峰。若α-C连不同基团,易断裂连大基团的β键。如辛可宁。104
RDA裂解:生物碱结构中存在相当于环己烯部分时,常可发生RDA裂解,即双键的β位键的裂解,产生1对互补离子。不但可证实生物碱的类型,还可由碎片峰m/z值推断A和D环上的取代基类型和数目。如延胡索乙素。105106
其他裂解:生物碱主要为芳香体系组成或环系多、分子结构紧密者,环裂解困难,裂解主要发生在侧链上,M+或(M-H)+多为基峰或强峰。如喹啉类、吗啡碱类等。苄基异喹啉类生物解主要裂解是苄基裂解,产生二氢异喹啉离子碎片多为基峰。生物碱EI-MS中,生物碱含不只一个N时,可见到双电荷峰。如粉防己碱。1071084.NMR推定生物碱的结构式。如从防己科植物广西地不容中分离出一新生物碱C19H17O3N,UV光谱提示该生物碱为去氢阿朴菲类,根据1H-NMR解析其结构。109δ:3.08(3H,s,N-CH3)3.1-3.4(4H,m,C4-H2、C5-H2)3.98(3H,s,C8-OCH3)6.11(2H,s,-O-CH2-O-)6.84(1H,s,C7-H)6.95(1H,s,C3-H)6.82(1H,q,J=8Hz,2Hz,C9-H)7.20(1H,t,J=8Hz,8Hz,C10-H)8.47(1H,q,J=8Hz,2Hz,C11-H)110推定生物碱结构式构象和取代基构型。如N,O,O-三甲基乌药碱中,a式:C7-OCH3位于C环的正屏蔽作用,受其屏蔽影响比C6-OCH3向高场移;b式:C7-OCH3不受C环屏蔽作用,比a式处在低场。同理N-CH3也是如此,b式中受C环屏蔽作用,N-CH3中的质子比a式处在高场。由此推断a、b两式的结构。1111123.实例海南青牛胆为防己科青牛胆属植物的藤茎,民间用其治疗关节疼痛和筋骨损伤。从中分离出的海南青牛胆碱为一新季铵碱,类白色晶体,mp242-245℃,Dragendorff试剂反应阳性。FAB-MS给出M+342、328、206、204、192、190、136,分子式C20H24NO4。其氢谱信号与四氢原小檗碱类生物碱类似。1131H-NMR谱(DMSO-d6)δ:
2.79(3H,s):N-CH3
3.79(3H,s):O-CH3(HMBC谱确定与C2相连)
3.82(3H,s):O-CH3(HMBC谱确定与C3相连)
9.14(1H,s):酚-OH(HMBC确定C11与10-OH相关)
9.42(1H,s):酚-OH(HMBC确定C8a与9-OH相关)
6.86(1H,s):孤立芳氢(1位)
6.88(1H,s):孤立芳氢(4位)
6.84(1H,d,J=8.3Hz):有邻位偶合的芳氢(12位)
7.03(1H,d,J=8.3Hz):有邻位偶合的芳氢(11位)
3.05-3.15(2H,m):-CH2(5位)
3.85-4.05(2H,m):-CH2(6位)
2.95,3.85(2H,dd,J=7.9,12.8Hz):-CH2(13位)
4.58-4.79(2H,d,J=15.7Hz):-CH2(8位)
4.99(1H,dd,J=7.9,4.2Hz):-CH(13a)11413C-NMR谱(DMSO-d6)δ:
1个氮甲基:38.73
2个甲氧基:55.74、56.12
4个亚甲基:22.77、27.81、60.56、60.75
5个次甲基:64.70(脂肪烃)
111.96、112.07、112.62、119.28(芳环上)
8个芳环季碳:114.36、120.86、122.08、122.80、
142.78、145.69、147.78
115FAB-MS解析如下:116第七节、含生物碱中药实例1.麻黄2.黄连3.延胡索4.粉防己5.苦参6.洋金花7.番木鳖8.乌头(附子)1171.麻黄(1)化学成分(2)理化性质(3)提取分离(4)检识118(1)化学成分
119(2)理化性质
性状:均为无色结晶,均有挥发性,不易和多数生物沉淀剂发生沉淀。游离麻黄碱含水物mp为40℃。碱性:麻黄生物碱的N在侧链上,碱性都较强,麻黄碱(pKa9.58)比伪麻黄碱(pKa9.74)弱,因为伪麻黄碱的共轭酸和C1-OH形成分子内氢键的稳定性大于麻黄碱的共轭酸。溶解性:游离的麻黄碱可溶于水,但伪麻黄碱在水中的溶解度较麻黄碱小,能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂。都能和无机酸或强有机酸成盐,但溶解性能完全不同。120121(3)提取分离溶剂法:利用二者能溶于热水的性质提取,利用二者草酸盐的溶解度不同分离。水蒸汽蒸镏法:麻黄碱和伪麻黄碱在游离态时具挥发性,可随水蒸汽蒸镏出,将镏出液吸收于草酸溶液中,其他操作同溶剂法。离子交换树脂法:麻黄草的酸水提液通过强酸型阳离子交换树脂,生物碱盐阳离子被交换在树脂上,麻黄碱的碱性比伪麻黄碱弱,故麻黄碱盐不如伪麻黄碱盐稳定,可先从树脂上洗脱,使二者分离。122123124(4)检识二硫化碳-硫酸铜反应:
s/MeOH+CS2,CuSO4,NaOH→黄色↓铜络盐反应:
s/H2O+CuSO4,NaOH→蓝紫色
乙醚萃取醚层紫红色水层蓝色1252.黄连(1)化学成分(2)理化性质(3)提取分离(4)检识126(1)化学成分
127(2)理化性质性状:自水或乙醇中结晶出的小檗碱是黄色针状晶体,含5.5分子结晶水。盐酸小檗碱为黄色小针状结晶。碱性:属季铵型生物碱,可离子化而呈强碱性,pKa为11.5。溶解性:游离的小檗碱能缓缓溶于水中,易溶于热水或热乙醇,在冷乙醇中的溶解度不大,难溶于苯、氯仿、丙酮等有机溶剂。盐酸盐在冷水中的溶解度小(1:500),较易溶于沸水,不溶于乙醇,其硫酸盐(1:30)和磷酸盐(1:15)在水中的溶解度较大。注意:易与大分子有机酸成盐,难溶于水。有三种互变体,颜色与溶解度不同。128129(3)提取分离
根据小檗碱盐酸盐在水中溶解度小(1:500),而硫酸盐在水中溶解度大(1:30)的性质,采用稀硫酸水溶液进行渗漉,在盐析的同时,将硫酸盐转变为盐酸小檗碱而析出。130131(4)检识可与一般生物碱沉淀试剂反应。小檗红碱反应:盐酸小檗碱加热至220℃左右分解,生成红棕色小檗红碱,加热至285℃完全熔融。丙酮加成反应:小檗碱盐酸盐水溶液中加入NaOH使呈强碱性,滴加数滴丙酮,得黄色结晶性小檗碱丙酮加成物,有一定熔点,可用于鉴别。漂白粉反应:小檗碱酸水液中加入适量漂白粉(或通入氯气),溶液由黄色变为樱红色。变色酸反应:亚甲二氧基的显色反应。试剂为变色酸和浓硫酸,溶液呈红色。1323.延胡索
(1)化学成分
主要含异喹啉类生物碱,小檗碱(主要为季铵碱)型和原小檗碱(主要为叔胺碱)型。主要有效成是延胡索乙素(dl-四氢巴马丁)和紫堇碱。(2)理化性质延胡索乙素为淡黄色结晶,m.p.148-149℃,紫堇碱为棱柱状结晶,m.p.135℃。二者均难溶于水,易溶于氯仿等。(3)提取分离在延胡索中含量很低,以其他植物为原料。叔胺碱数目较多,分离难度较大。(4)检识生物碱沉淀反应。133延胡索乙素R1=R2=R3=R4=CH3R5=H紫堇碱R1=R2=R3=R4=R5=CH31344.粉防己(1)化学成分(2)理化性质(3)提取分离(4)检识135(1)化学成分
136(2)理化性质性状:甲素为白色结晶,m.p.217-218℃(丙酮),[α]D+286.7(CHCl3)。乙素为白色结晶,由丙酮中结晶的具双熔点,[α]D+275(CHCl3)。轮环藤酚碱的氯化物为无色结晶,熔点214℃,[α]D-116(CH3OH)。碱性:乙素与甲素的结构相似,属双苄基异喹啉的衍生物,N为叔胺,碱性较强。轮环藤酚碱属原小檗碱型酚性季铵碱,具强碱性。溶解性:甲素、乙素亲脂性较强,易溶于亲脂性有机溶剂。但甲素极性小于乙素,能溶于冷苯。乙素有隐性酚-OH,难溶于NaOH。轮环藤酚碱属原小檗碱型酚性季铵碱,可溶于水、乙醇,难溶于亲脂性溶剂。137(3)提取分离
根据粉防己中所含生物碱的性质,用乙醇提取,酸水-碱化-亲脂性溶剂萃取后得总生物碱。甲素、乙素在有机层,利用极性不同分离。轮环藤酚碱在水层,用雷氏铵盐沉淀法分离。138139(4)检识可与一般生物碱沉淀试剂反应。
1405.苦参(1)化学成分(2)理化性质(3)提取分离(4)检识141(1)化学成分
142(2)理化性质性状:苦参碱有4种形态,α、β、δ为结晶体,常见的是α-,mp76℃,针状或棱柱状结晶。γ为液体,沸点为223℃/0.79Kpa。氧化苦参碱为无色正方体状结晶(丙酮),mp为207-208℃(分解),有强吸水性,含1分子结晶水的mp为77-78℃。碱性:均含两个N,一个为叔胺氮,呈碱性;另一个为酰胺氮,几乎不显碱性。溶解性:苦参碱既溶于水,又溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂;氧化苦参碱,具半极性配位键,易溶于水,可溶于氯仿,但不溶于乙醚。其他:水解反应、氧化
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