第三章生物碱（Alkaloids）.ppt

1、第十章生物碱，目的是1 .就是理解生物碱的意义、生长途径、分类、分布和生理活动。2.确定生物碱物理化学性质、提取、分离和检查方法。3.熟悉生物碱结构研究方法。4.掌握主要生物碱结构，熟悉主要生物碱生理活动。第一节概述1生物碱的意义及特征1的意义生物碱是指起源于生物界的含氮有机化合物。2特征大部分具有比较复杂的环状结构，氮原子在环内结合。大部分是碱性的，可以是酸和盐。大部分具有显着的生理活性。据悉，2生物碱分布及存在形态1分布生物碱主要分布在植物界，绝大多数存在于高等植物的双子叶植物中，存在于50多个和120多个属中。与中药有关的几个茄子典型科，包括毛茛科(黄莲、奥杜邦、亚科)、罂粟科(罂粟、烟

2、草)、茄子(洋金花、颠茄、东莨菪碱)防己科(韩芳基、北豆根)、豆科(高贵妃)像麻黄、红豆树、三尖杉等少数裸子植物也生物碱存在。2植物体内存在的形态，少数碱性很弱的生物碱，例如酰胺生物碱，特定的碱性生物碱，主要以有机酸盐的形式存在。以盐酸小檗碱、硫酸吗啡等无机酸盐的形式存在。其他存在形式包括N-氧化物、生物碱苷等。3生物碱的生物活性生物碱大部分具有显著的特殊生物活性。具有吗啡、延胡索b等镇痛作用；具有阿托品抗惊厥作用；小檗碱、苦参生物碱、蝙蝠葛宾具有抗菌抗炎作用。利血平有低血压作用。麻黄碱有缓解咳嗽和抗哮喘作用。奎宁有抗疟疾作用。苦参碱、苦参碱等有抗心律失常作用。喜树碱、秋水仙碱、长春市新碱、三

3、尖杉碱、紫杉醇等具有不同程度的抗癌作用。4生物碱生物合成是生物碱生物合成途径中的氨基酸牙齿那个草本植物。主要有奥尼汀、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等。(1)生物碱生物合成的主要化学反应1环合反应(1)希夫碱(Schiff)形成反应氨基和羰基添加-脱水，形成希夫碱(2)曼尼希氨甲基化反应醛、胺、负碳离子(含有活性氢的化合物)牙齿收缩结果表明，活泼的氢被氨甲基取代，得到了曼尼希汀。曼尼希碱在生物碱，尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱生物合成中，很多初级环是通过曼尼希反应产生的。(3)苯酚的氧化偶联反应是二次环化反应。反应过程是酚羟基化合物在植物体内镜酶作用中形成自由基，两个自由

4、基配对形成新的结合。苄基四氢异喹啉形成的各种异喹啉生物碱中苯酚氧化偶联反应生成。二碳氮键的分解更重要的是霍夫曼分解和冯布劳恩分解。例如：泛利奇碱通过酚性氧化联合反应，形成了阿博皮型生物碱：邻邻邻耦合-对准耦合，双节生物碱结构和分类1鸟氨酸系生物碱1鸟氨酸的生物碱主要是吡咯，东莨菪碱，吡咯里西丁生物碱等。(a)吡咯烷类生物碱(b)东莨菪碱生物碱裴秀智碱生物碱、东莨菪碱环体系的C3-醇羟基和有机酸收缩合成酯。主要存在于分枝的颠茄属，曼陀罗属，东莨菪碱，仙属，典型化合物东莨菪碱。其次，赖氨酸系生物碱(1)吡啶和钚类结构比较简单。生物源上重要的前体是钚移民盐类。代表性的化合物有胡椒的胡椒粉(piper

5、ine)、槟榔碱、槟榔碱等。哌啶哌啶槟榔碱槟榔碱(b)奎诺利西丁的前体为赖氨酸衍生物戊二胺。牙齿生物碱种类是两个钨稠合一个氮原子的衍生物。主要分布在大豆、石松和天牡蛎采科。代表性的化合物是苦参中的苦参碱、氧化苦参碱等。苦参碱氧化苦参碱，(c)吲哚利西丁是吡啶和吡咯烷共享氮原子稠衍生物的衍生物。简单吲哚里西定和一叶碱两种，主要分布在大凡和一叶草植物上。一叶存在的一叶碱中枢神经系统，具有兴奋作用。吲哚里西丁一叶碱苯丙胺麻黄碱3，苯丙氨酸，酪氨酸生物碱牙齿生物碱是苯丙氨酸和酪氨酸中整体生物合成的一大类(约1000多种)，类型复杂，分布广泛，具有较高药用价值的生物碱类型。(1)苯丙胺类生物碱比较典型的

6、化合物是麻黄中的麻黄碱。(。(b)两种茄子类型的生物碱，例如异喹啉生物碱1小檗碱和原小檗碱，都可以看作是两种异喹啉环稠合的合成。在两种茄子结构的母核中，根据C环氧化程度分为小檗碱和原小檗碱，后者主要是乙胺碱(例如延胡索中的延胡索乙素(dl-tetrahydropalmatine)。原小檗碱小檗碱联合呼吁乙烯2苄基异喹啉是异喹啉母核第一位苄基生物碱第一位。罂粟碱蝙蝠、加林3双苄基异喹啉是两个苄基异喹啉由13个醚键连接的生物碱类型。因为连接方式很多，所以类型也很多。4吗啡甲烷类的代表性化合物包括罂粟中的吗啡、可待因等。吗啡吗啡酮，4，色氨酸生物碱这种生物碱也叫吲哚生物碱，是一种结构复杂，化合物最多

7、的生物碱。主要分布在麻田、夹竹桃、茜草科等几十个科。(a)简单的吲哚结构的特点是只有吲哚母核，没有其他杂环。表示化合物就像蓝色中存在的靛蓝。(谚)(乙)色氨酸吲哚等化合物含有色氨酸部分，结构比较简单。像吴茱萸中的吴茱萸碱。吲哚靛蓝色氨酸吴茱萸碱，(3)单萜吲哚分子含有吲哚母核和C9或C10的分叉环克罗顿及其衍生物的结构单元。罗布麻中的利血平，狗仔队中出租车的宁等。四灵利血平5，毗邻氨基苯甲酸系生物碱本类主要分布在喹啉和吖啶酮类生物碱，主要是百里香和植物(如百线皮中的白善碱)。6.组氨酸系列生物碱主要是咪唑生物碱，数量少。例如，芸香和植物毛果的润香中的毛果。7、萜类生物碱8、甾体生物碱这些生物碱

8、都有甾体母核，但氮原子不在甾体母核中。环常绿黄杨碱D，3节生物碱理化性质1，物理性质(1)特性1形态生物碱大部分为结晶型固体，少数为非结晶型粉末。像尼古丁、槟榔碱等液体。2味道生物碱苦味很多。三色生物碱通常无色或白色，有少数颜色，如小檗碱、蛇根碱等。有机化合物生成颜色一般应具备长链共轭结构，帮助色团，或同时为离子型。一叶碱是浅黄色的，因为氮原子中的经典子对和共轭系统跨环共轭。威廉莎士比亚、氮、氮、原子、原子、原子、原子、原子)4挥发和升华少数液体状态，个别小分子固体生物碱(例如麻黄碱、尼古丁等挥发性)，可以用水蒸气蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱升华。，(b)如果在光学旋转生物碱结构中有手性碳原子

9、，或本身是手性分子，则存在光学旋转。生物碱的生理活性与其旋转光性密切相关，通常左手体的生理活性比右手体强。L-东莨菪碱等瞳孔作用比D-东莨菪碱大100倍。二甲基亚砜只有左手有很强的心脏作用。(3)可溶性1玻璃生物碱(1)亲脂性生物碱大部分叔胺碱和仲胺碱是亲脂性的，一般溶于有机溶剂。尤其溶于亲脂性有机溶剂(如苯、乙醚、氯仿，尤其是氯仿)。难溶于酸性水，不溶于水，难溶于碱水。(2)亲水性生物碱(亲水性)主要指含有肉桂和一些氮氧化物的生物碱()。牙齿生物碱可溶于水、甲醇、乙醇，不溶于亲脂性有机溶剂。(3)具有特殊官能团的生物碱古酚羟基或羧基生物碱(阳性生物碱(酚羟基)常称为酚性生物碱)，这些生物碱均

10、溶于算术和碱液，但在pH89中可溶性最差，容易产生沉淀。2生物碱盐一般溶于水，溶于酒精，不溶于亲脂性有机溶剂。一般来说，生物碱的无机酸盐水溶性大于有机酸盐。无机酸盐中氧酸盐的水溶性大于卤酸盐。小分子有机酸盐比大分子有机酸盐大。第二，化学性质(1)碱性1生物碱碱性来源和碱性大小表达方法1)碱性来源根据路易斯酸碱电子理论，将所有能给电子的电子赋予碱。能接受电子的电子受体是酸。生物碱分子中氮原子的孤电子对可以给电子或接受质子，使其显示生物碱碱性。生物碱碱性大小(碱性)可以用碱的碱性离解常数pKb表示，也可以用共轭酸的酸性离解常数pKa表示。B H2O BH OH碱性共轭碱目前，生物碱碱性大小统一用p

11、Ka表示，pKa越大，碱性越强。2生物碱碱性大小及分子结构关系(1)氮原子的杂化方式生物碱分子中，氮原子的经典子对在有机胺分子中呈非均匀杂化杂化杂化杂化杂化杂化，碱性强弱随杂化程度而增强。也就是sp3sp2sp。生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般为季铵N-烷杂环脂肪胺芳香胺N-芳杂环酰胺吡咯。(2)柔道效应生物碱分子中氮原子的电子云密度受氮原子附近供电(如烷基)和吸收器(如各种含氧基团、芳烃环、双键)柔道效应的影响。供电诱导对氮原子提高电子云密度，提高碱性。吸电诱导降低氮原子的电子云密度，诱导碱性减少。关于氮捕捉税脱结构：具有氮捕捉税脱结构的生物碱往往具有质子化和强碱性。氮原子的邻碳、

12、双键或-羟基子等，可以通过不同的方式配置季铵盐，增加碱性。醇胺小檗碱也是氮杂缩醛结构，氮原子中的孤电子对和-羟基C-O单键电子发生前卫，四元小檗碱形成：，注：氮原子的孤电子与P电子的轴和共轭体系的电子轴是共面的，是产生P共轭效应的必要条件。(5)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，质子难以接近氮原子，碱性减弱。东莨菪碱，(6)氢键效应生物碱盐后，在氮原子附近有助于羟基、羰基和稳定分子内氢键的形成，氮中的质子不容易离开，碱性强。麻黄碱共轭体系上麻黄碱共轭体系量子平面结构(不稳定) (稳定)特定生物碱，影响碱性的因素不止一个，应综合考虑。一般来说，空间效果和柔道效果共存，空间

13、效果处于主导地位。共轭效应和诱导效应共存，共轭效应处于主导地位。(b)生物碱沉淀反应1意思酸性水或稀醇中产生不溶于水的复盐或复合物的生物碱反应称为生物碱沉淀反应。牙齿试剂被称为生物碱沉淀试剂。2反应的意义和作用1)用于检查是否有生物碱，在生物碱定性鉴别时可用作试管定性反应和平面色谱的显色剂。2)还可以表示生物碱萃取分离中的萃取、分离终点。3)个别沉淀试剂分离纯化生物碱(如莱氏铵盐)可用于沉淀季节性溴。3常用的试剂碘化钾(Dragendorff)试剂：由KBiI4组成，产生生物碱反应和橙黄色无定形沉淀(B*HBiI4)。碘化汞钾(Mayer)试剂：其组成为K2HGI 4。生成类白色沉淀B*HHgI2或(B*H)2HgI4以及生物碱反应。硅钨酸试剂：由SiO212WO3nH2O组成，在生物碱反应中生成白色或浅黄色沉淀物。雷氏铵盐试剂：雷氏铵盐(硫氰酸铬铵)由NH4Cr(NH3)2 SCN(SCN)4组成，