《天然药物化学》课件-第九章 生物碱类的提取分离技术

生物碱类的提取分离技术—第九章—生物碱类化合物的提取分离技术掌握

生物碱类化合物的结构类型、理化性质、提取分离及检识及。熟悉

生物碱类的典型化合物了解

生物碱类化合物生物活性今年分布学习目标第一节

结构类型一、二、萘醌第一节

结构类型三、菲醌四、蒽醌一、有机胺类生物碱第一节

结构类型结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。一、有机胺类生物碱第一节

结构类型结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。秋水仙碱治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用一、有机胺类生物碱第一节

结构类型结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。益母草碱leonurine二、吡咯类衍生物以吡咯烷为基本骨架的一类生物碱，该类生物碱结构简单，已发现的数量较少。第一节

结构类型吡咯水苏水苏碱

碱

水苏碱

党参碱

三、吡咯里西啶类生物碱

野百合碱

迷迭香裂碱

抗癌作用

抗高血压第一节

结构类型四、哌啶类生物碱哌啶

吡啶

槟榔碱

烟碱

第一节

结构类型五、喹诺里西啶类生物碱

喹诺里西啶

抗癌。光谱杀菌作用，作为生物农

药可防治病虫害

第一节

结构类型六、托品烷类生物碱

在植物体内常以有机酸酯的形式存在

莨菪醇

莨菪碱（阿托品）莨菪酸

天仙子

第一节

结构类型六、托品烷类类生物碱

在植物体内常以有机酸酯的形式存在

东莨菪碱

山莨菪碱

第一节

结构类型七、喹啉类生物碱

喹啉

喜树碱

第一节

结构类型八、四氢异喹啉类生物碱四氢异喹啉

萨苏林R=H

萨苏里丁R=CH3

第一节

结构类型九、苄基喹啉类生物碱

罂粟碱

去甲乌药碱

第一节

结构类型九、苄基喹啉类生物碱

粉防己碱R=CH3防己诺林碱R=H

第一节

结构类型九、苄基喹啉类生物碱

吗啡

可待因

青风藤碱

第一节

结构类型九、苄基喹啉类生物碱

小檗碱

延胡索乙素

第一节

结构类型十、吲哚类生物碱吲哚

大青素B靛青苷

第一节

结构类型十、吲哚类生物碱

第一节

结构类型毒扁豆碱

哈尔明碱

色胺

十、吲哚类生物碱是一种用于治疗高血压及精神病的吲哚类生物碱药物[1]，最初是在萝芙木属植物蛇根木中提取而成。

第一节

结构类型利血平

十、吲哚类生物碱

第一节

结构类型马钱子碱(士的宁）十、吲哚类生物碱

第一节

结构类型长春碱R=CH3

长春新碱R=CHO

十一、萜类生物碱

第一节

结构类型石斛碱dendrobine十二、甾体生物碱

龙葵碱

第一节

结构类型十二、甾体生物碱

贝母碱

第一节

结构类型第二节

理化性质二、旋光性一、性状第二节

理化性质三、溶解性四、碱性五、沉淀反应第二节

理化性质一、性状（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）毒藜碱烟碱

槟榔碱第二节

理化性质一、性状2.颜色——多为无色或白色，少数有色。第二节

理化性质一、性状2.颜色——多为无色或白色，少数有色。一叶萩碱（黄色）第二节

理化性质一、性状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：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。第二节

理化性质二、旋光性多数为左旋光性。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。第二节

理化性质三、溶解性溶解性能和结构中氮原子的存在状态、分子大小、结构中功能团的种类和数目、溶剂的种类等因素有关。第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱(1)亲脂性生物碱

1)多数仲胺碱和叔胺碱为亲脂性

2)易溶于乙醚、苯和卤烃类（二氯甲烷、三氯甲烷、

四氯化碳）等有机溶剂，尤其在三氯甲烷中溶解度较大

3)可溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等

4)不溶或难溶于水，但溶于酸水第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱(2)亲水性生物碱

1）季铵碱型生物碱：为离子型化合物，易溶于水和酸水，可溶于甲醇、乙醇及正丁醇等极性较大的有机溶剂，难溶于亲脂性有机溶剂。

第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱(2)亲水性生物碱

2）含N-氧化物结构的生物碱：具有配位键，可溶于水，如氧化苦参碱。而苦参碱可溶于乙醚

第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱(2)亲水性生物碱

3）小分子生物碱：少数分子较小而碱性较强的生物碱，既可溶于水，也可溶于三氯甲烷，如麻黄碱、烟碱等。4）酰胺类生物碱：由于酰胺在水中可形成氢键，所以在水中有一定的溶解度，如秋水仙碱、咖啡碱等。第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱（3）具有特殊官能团的生物碱1）两性生物碱（具有酚羟基或羧基的生物碱：具有酸、碱两性，故即可溶于酸水，又可溶于碱水）

具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡；具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔碱。

第二节

理化性质三、溶解性1.游离生物碱（3）具有特殊官能团的生物碱

2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如喜树碱、苦参碱等。

第二节

理化性质三、溶解性2.生物碱盐

一般易溶于水，可溶于甲醇、乙醇类，难溶于亲脂性有机溶剂。无机酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐水溶性大于大分子有机酸盐。有些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等。第二节

理化性质类型溶解性游离生物碱亲脂性生物碱大多数叔胺碱为亲脂性，一般能溶于有机溶剂，尤其易溶于亲脂性有机溶剂，热别易溶于氯仿。溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水亲水性生物碱主要指季氨碱和某些含氨-氧化物的生物碱，可溶于水、甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂具特殊官能团的生物碱两性生物碱即可溶于酸水，也可溶于碱水，但在PH8-9时易产生沉淀具内脂或内酰胺结构在碱水中，其内酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐溶于水中，继之加酸复又还原生物碱盐一般溶解性易溶于水，可溶于醇类，难溶于亲脂性有机溶剂。生物碱在酸水中成盐溶解，调减性后又游离不同的酸的盐通常生物碱的五级酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐中韩养酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐大于大分子有机酸盐第二节

理化性质四、碱性生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。第二节

理化性质四、碱性（一）碱性强弱的表示方法

生物碱碱性强弱用pKa表示，pKa越大，碱性越强。生物碱的碱性强弱与pKa的关系：

①pKa＜2为极弱碱，如酰胺、N-五元芳杂环类生物碱。

②pKa2～7为弱碱，如芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱。

③pKa7～11为中强碱，如脂肪胺、脂杂环类生物碱。

④pKa11以上为强碱，如季铵碱、胍类生物碱。

生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般是：胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯。第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

碱性强弱影响因素：氮原子的杂化方式

电子云密度（电性效应）、

空间效应、

分子内氢键。

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

碱性强弱影响因素：

1.氮原子的杂化方式碱性随杂化程度的升高而增强，即sp3＞sp2＞sp。PKa5.4PKa9.5PKa11.5

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

2.电性效应

电性效应（包括诱导效应和共轭效应），能影响N原子上电子云排布，从而影响碱性的大小。

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

2.电性效应1）诱导效应

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

2.电性效应（2）共轭效应：

当生物碱分子中氮原子的孤电子对与π电子基团共轭时，一般使生物碱的碱性减弱。常见的有苯胺和酰胺两种类型。

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

2.电性效应（2）共轭效应：苯胺型：

苯胺氮原子上的孤电子对与π电子形成p一π共轭体系后，其碱性减弱。

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

2.电性效应（2）共轭效应：

酰胺型：酰胺氮原子上的孤电子对与羰基形成p一π共轭效应，使其碱性极弱。如胡椒碱、秋水仙碱或咖啡碱等。

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

3.空间效应

氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。

如麻黄碱碱性小于去甲麻黄碱

山莨菪碱碱性介于东莨菪碱与莨菪碱之间

第二节

理化性质四、碱性（二）碱性强弱与分子结构的关系

4.氢键效应

当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰基，并处于有利于形成稳定分子内氢键时，氮上的质子不易离去，其共轭酸稳定，则碱性强。如伪麻黄碱碱性大于麻黄碱碱性。第二节

理化性质五、沉淀反应

生物碱在酸性水或稀醇中（苦味酸试剂可在中性条件下进行），与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应。第二节

理化性质五、沉淀反应

1.反应条件除苦味酸试剂外，其他生物碱沉淀反应一般都在酸性水溶液中进行。原因：生物碱在酸性条件下成盐，易溶于水与沉淀试剂反应，所生成沉淀易于观察。第二节

理化性质五、沉淀反应

2.阳性结果的判断利用沉淀反应鉴别生物碱时，应注意假阴性和假阳性反应。判定注意事项：

①对生物碱定性鉴别时，应用三种以上试剂分别进行反应，均阳性或阴性方有可信性。

②仲胺一般不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等。

③水溶液中如有蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等亦可与此类试剂产生阳性反应，故应在被检液中除掉这些成分。（具体方法：利用酸提碱沉得方法使生物碱游离，萃取使其与杂质分离）第二节

理化性质五、沉淀反应

3.沉淀反应的应用

①用于检查生物碱的有无

②可用于试管定性反应和色谱的显色剂。

③在生物碱的提取分离中可指示提取、分离终点。

④个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱，如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。

⑤某些生物碱沉淀反应可用于生物碱的定量，如硅钨酸试剂反应。第二节

理化性质六、显色反应某些生物碱能与一些试剂反应生成不同颜色的产物，这些试剂成为生物碱显色剂。第三节

提取与分离二、分离一、提取第三节

提取与分离第二节

理化性质一、提取一、总生物碱的提取挥发性生物碱如麻黄碱可用水蒸气蒸馏法提取。可升华的生物碱如咖啡碱可用升华法提取。第二节

理化性质二、分离（一）生物碱的初步分离将总生物碱按碱性强弱、酚性有无及是否水溶性初步分成5个部分，一般分离流程如下：第二节

理化性质二、分离（二）生物碱单体的分离

1.利用生物碱的碱性差异进行分离方法：酸水-碱化-萃取法注意：①强碱在弱酸性条件下能形成生物碱盐，易溶于水；弱碱则需在较强酸性条件下形成生物碱盐而溶于水。②成盐后，弱碱盐在弱碱条件下即可转变成游离生物碱，易溶于亲脂性有机溶剂；强碱盐则需在较强碱性条件下转变成游离生物碱，溶于亲脂性有机溶剂。总碱中各生物碱的碱性不同，可用pH梯度萃取法进行分离。第二节

理化性质二、分离（二）生物碱单体的分离

1.利用生物碱的碱性差异进行分离具体方法有两种：①总生物碱溶于亲脂性有机溶剂，pH由高至低依次萃取，生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离②总生物碱溶于酸水，逐步加碱使pH值由低至高分离。对于碱性有差别的两种生物碱，可采用调pH后简单萃取法分离。第二节

理化性质二、分离（二）生物碱单体的分离

2.利用溶解度差异进行分离游离生物碱：如苦参中苦参碱和氧化苦参碱的分离（氧化苦参碱的极性大于苦参碱，难溶于乙醚）汉防己中汉防己甲素和汉防己乙素的分离（汉防己甲素的极性小于汉防己乙素，可溶于冷苯）生物碱盐：如麻黄中分离麻黄碱、伪麻黄碱（在草酸中溶解度不同，麻黄碱溶解度小于伪麻黄碱）第二节

理化性质二、分离（二）生物碱单体的分离

3.利用特殊官能团进行分离

含羧基的生物碱能与碳酸氢钠生成羧酸盐而溶于水，可与其他碱分离；

酚性生物碱的酚羟基具有弱酸性，可与氢氧化钠溶液生成盐溶于水，而与其他非酚性生物碱分离。如在阿片生物碱中，吗啡具酚羟基而可待因无酚羟基，可用5%氢氧化钠分离。

内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水液中加热开环生成溶于水的羧酸盐而与其他生物碱分离，在酸性下又环合成原生物碱而沉淀，如喜树碱。第二节

理化性质二、分离（二）生物碱单体的分离

4.利用色谱法进行分离（1）吸附柱色谱常用氧化铝或硅胶作为吸附剂，有时也用纤维素、聚酰胺等。以苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂或以其为主的混合溶剂系统作洗脱剂。

（2）分配柱色谱对某些结构特别相近的生物碱，可采用分配色谱法。第二节

理化性质二、分离（三）、水溶性生物碱（季铵碱）的分离（一）沉淀法实验室常用雷氏铵盐试剂纯化季铵碱。

（二）溶剂法利用水溶性生物碱能够溶于极性较大而又能与水分层的有机溶剂（如正丁醇、异戊醇或氯仿-甲醇的混合溶剂等）的性质，用这类溶剂与含这类生物碱的碱水液反复萃取，使水溶性生物碱与强亲水性的杂质得以分离。第四节

提取与分离二、色谱检识一、理化检识第四节

检识第二节

理化性质一、理化检识

物理方法主要利用生物碱的形态、颜色或熔点、比旋度等物理性质鉴定。

化学方法克通过生物碱沉淀反应和显色反应进行鉴定。第二节

理化性质

二、色谱检识（一）薄层色谱法

1.吸附薄层色谱法

（1）吸附剂吸附剂常用硅胶和氧化铝。

硅胶适用注意：硅胶为酸性吸附剂，易造成拖尾或复斑，影响分离效果。可在涂铺硅胶薄层时加稀碱（0.1～0.5mol/L氢氧化钠）或缓冲溶液，制成碱性薄板；或使色谱过程在碱性条件下进行，即在展开剂中加入少量碱性试剂，如二乙胺、氨水等。

氧化铝本身显弱碱性，不经处理便可用于分离和检识生物碱，一般较常用，特别适合分离亲脂性较强的生物碱。第二节

理化性质

二、色谱检识（一）薄层色谱法

1.吸附薄层色谱法（2）展开剂展开剂系统多以亲脂性溶剂为