天然药物化学第六章课件.ppt

1、 1、掌握生物碱的结构类型。2、掌握生物碱的理化性质和检识方法。3、理解提取总生物碱的原理。4、掌握生物碱的提取、分离方法。5、熟悉主要生物碱的生理活性。6、熟悉生物碱的结构研究方法。生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也是一类研究得最早的有生物活性的天然也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。化合物。生物碱的含义生物碱的含义 生物碱一般指植物中含生物碱一般指植物中含N的有机化合物，的有机化合物，大多数具有氮杂环结构，呈碱性并有较强大多数具有氮杂环结构，呈碱性并有较强的生物活性。但也有例外，麻黄碱的氮原的生物活性。但也有例外，麻黄碱的氮原子不在杂环内

2、，秋水仙碱几乎没有碱性。子不在杂环内，秋水仙碱几乎没有碱性。有些来源于生物界的含氮衍生物：氨基酸、有些来源于生物界的含氮衍生物：氨基酸、蛋白质、维生素等不属于生物碱。蛋白质、维生素等不属于生物碱。根据生物碱的化学结构可分为以下主要类型：根据生物碱的化学结构可分为以下主要类型：一、有机胺类生物碱、有机胺类生物碱结构特点结构特点:氮原子不在环状结构内。氮原子不在环状结构内。CHCHCH3OHNHCH3（平喘作用）（平喘作用）（收缩子宫、镇静、利尿）（收缩子宫、镇静、利尿）CCOO(CH2)4NHCNH2NHH3HOH3CO益母草碱益母草碱麻黄碱麻黄碱6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类二、吡咯

3、类：由哌啶或吡啶衍生而成二、吡咯类：由哌啶或吡啶衍生而成(一一)哌啶或吡啶类哌啶或吡啶类 这类生物碱结构较简单：这类生物碱结构较简单：哌啶哌啶NHN吡啶吡啶毒芹碱毒芹碱NCH3H烟碱烟碱NNCH3(二二)吲哚里西啶类吲哚里西啶类 这是由哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生这是由哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生物物.N6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类吲哚里西啶吲哚里西啶一叶萩碱一叶萩碱NOOH植物一叶萩，兴植物一叶萩，兴奋中枢神经，用奋中枢神经，用于治疗面神经麻于治疗面神经麻痹及小儿麻痹后痹及小儿麻痹后遗症遗症(三三)喹喏里西啶类喹喏里西啶类 这类生物碱是由二个哌啶共用一个氮原子的稠

4、这类生物碱是由二个哌啶共用一个氮原子的稠环衍生物。环衍生物。N6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类喹喏里西啶喹喏里西啶苦参碱苦参碱抗癌活性抗癌活性NNO三、莨菪烷类生物碱三、莨菪烷类生物碱 是由莨菪烷衍生的氨基醇和有机酸结合的一元酯。是由莨菪烷衍生的氨基醇和有机酸结合的一元酯。6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类阿托品阿托品（解痉、镇痛、解毒）（解痉、镇痛、解毒）NOC CHCH3OCH2OH莨菪烷莨菪烷N CH3四、喹啉类生物碱四、喹啉类生物碱以异喹啉或四氢异喹啉为基本母核。以异喹啉或四氢异喹啉为基本母核。（一）简单异喹啉（一）简单异喹啉N6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类异喹

5、啉异喹啉萨苏林：有降压作用萨苏林：有降压作用NHCH3HOH3CO（二）苄基异喹啉型（二）苄基异喹啉型N6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类苄基异喹啉苄基异喹啉罂粟碱罂粟碱解痉作用解痉作用NH3COH3COH3COOCH3（三）双苄基异喹啉型（三）双苄基异喹啉型 由两个分子的苄基异喹啉衍生物通过醚键结合由两个分子的苄基异喹啉衍生物通过醚键结合而成。而成。6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类蝙蝠葛碱蝙蝠葛碱NHCH3NOHOOCH3OCH3HH3CH3COH3CO（四）原小檗碱型（四）原小檗碱型可视为两个异喹啉稠合而成：可视为两个异喹啉稠合而成：N+6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分

6、类原小檗碱型原小檗碱型小檗碱小檗碱（抗菌消炎作用）（抗菌消炎作用）N+OCH3OCH3OOOH（五）吗啡烷型（五）吗啡烷型有一部分饱和的菲核。有一部分饱和的菲核。ROHONRO6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类吗啡碱吗啡碱吗啡烷吗啡烷NR五、吲哚类生物碱五、吲哚类生物碱 吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成，根吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成，根据其结构特点大致可分为下列几类：据其结构特点大致可分为下列几类：(一一)单吲哚类单吲哚类只含有一个氮原子，即只有吲哚母核只含有一个氮原子，即只有吲哚母核NH6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类吲哚吲哚大青素大青素BNOOHOHOOHCH2OHOH

7、(二二)色胺吲哚类色胺吲哚类 (三三)半萜吲哚类半萜吲哚类 这类生物碱主要存在于麦角这类生物碱主要存在于麦角NHNH26.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类色胺色胺晗尔明碱晗尔明碱NNHH3COCH3麦角新碱：麦角新碱：兴奋子宫作用兴奋子宫作用NNCH3HCONHCH-CH3CH2OH(四四)单萜吲哚类单萜吲哚类 由色胺和一个单萜（由色胺和一个单萜（10C或或9C）形成的吲哚类）形成的吲哚类生物碱。生物碱。(五五)二聚吲哚类二聚吲哚类 由二分子单萜吲哚类生物碱聚合而成。由二分子单萜吲哚类生物碱聚合而成。CC聚合：长春碱聚合：长春碱(vinblastine)、长春新碱、长春新碱(vincris

8、tine)。6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类HCH3H3COOCNN长春花碱长春花碱六、其他类生物碱六、其他类生物碱（一）吡咯类衍生物（一）吡咯类衍生物由吡咯和四氢吡咯衍生的生物碱由吡咯和四氢吡咯衍生的生物碱6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类吡咯吡咯NH红古豆碱红古豆碱NNCH3OCH3（二）喹啉类衍生物（二）喹啉类衍生物N6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类喹啉喹啉奎宁奎宁NCH OHNH3COCHCH2（三）嘌呤及黄嘌呤类衍生物（三）嘌呤及黄嘌呤类衍生物这类生物碱含有嘌呤母核或黄嘌呤母核这类生物碱含有嘌呤母核或黄嘌呤母核NNNNH嘌呤嘌呤香菇嘌呤香菇嘌呤NNNNH2CCC

9、COOHOHOHHHNH26.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类（四）萜类衍生物（四）萜类衍生物 萜类生物碱形成过程中没有氨基酸参与生物萜类生物碱形成过程中没有氨基酸参与生物合成这类生物碱一般具有较强的生物活性合成这类生物碱一般具有较强的生物活性。6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类猕猴桃碱猕猴桃碱NH3CCH3（五）甾体类生物碱（五）甾体类生物碱 具有甾体母核，还有氮原子。这类生物碱具有甾体母核，还有氮原子。这类生物碱的氮原子可构成杂环，也可存在环外，但的氮原子可构成杂环，也可存在环外，但都不存在于甾体母核内。都不存在于甾体母核内。6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类贝母碱：贝母碱

10、：NH3CHHOHCH3HHHHOOHHHHHCH3（六）大环类生物碱（六）大环类生物碱 吡类生物碱中氮原子在大环上。吡类生物碱中氮原子在大环上。美登木碱美登木碱6.1 生物碱的化学分类生物碱的化学分类第二节第二节 生物碱的理化性质生物碱的理化性质一、性状一、性状 大多数为结晶形固体，有些是非结晶形粉末。大多数为结晶形固体，有些是非结晶形粉末。少数在常温下是液体。液体生物碱分子中大多数不少数在常温下是液体。液体生物碱分子中大多数不含氧或氧原子结合成的酯，如烟碱。含氧或氧原子结合成的酯，如烟碱。个别有挥发性个别有挥发性，可以蒸馏，如麻黄碱极少数有，可以蒸馏，如麻黄碱极少数有升华性升华性 ，如咖啡

11、因，如咖啡因 多数具有苦味，少部分有甜味，如甜菜碱甜。多数具有苦味，少部分有甜味，如甜菜碱甜。多无色或白色晶体，只有少数其较长的共轭体多无色或白色晶体，只有少数其较长的共轭体系而呈现不同颜色。如小檗碱和蛇根碱显黄色，小系而呈现不同颜色。如小檗碱和蛇根碱显黄色，小檗红碱显红色。檗红碱显红色。二二、旋光性旋光性 大多生物碱是手性分子，具有旋光性，大多生物碱是手性分子，具有旋光性，天然产物多为左旋。天然产物多为左旋。生物碱的生物活性与其旋光性有关，生物碱的生物活性与其旋光性有关，通常左旋体的生理活性比右旋体强，如左通常左旋体的生理活性比右旋体强，如左莨菪碱是右莨菪碱（散瞳）的莨菪碱是右莨菪碱（散瞳）

12、的100倍。倍。例外：右旋古柯碱局麻作用强。例外：右旋古柯碱局麻作用强。6.2 生物碱的理化性质生物碱的理化性质（一）碱性的产生（一）碱性的产生 因生物分子中氮原子上的孤对电子对，因生物分子中氮原子上的孤对电子对，能接受质子而显碱性。能接受质子而显碱性。N+H=N H6.2 生物碱的理化性质生物碱的理化性质1）N原子的杂化方式：原子的杂化方式：碱性碱性 SP3SP2SP P电子成分比例越大，越易供电子，则电子成分比例越大，越易供电子，则碱性越强碱性越强NNH异喹啉异喹啉四氢异喹啉四氢异喹啉6.2 生物碱的理化性质生物碱的理化性质2）诱导效应：）诱导效应：如果生物碱分子结构中氮原子附近存在供电基

13、团如果生物碱分子结构中氮原子附近存在供电基团（烷基）能使氮原子电子云密度增加，而使其碱（烷基）能使氮原子电子云密度增加，而使其碱性增强。但是叔胺碱性弱于仲胺，其原因是叔胺性增强。但是叔胺碱性弱于仲胺，其原因是叔胺结构中的三个甲基阻碍了氮原子接受质子的能力，结构中的三个甲基阻碍了氮原子接受质子的能力，因而碱性降低。因而碱性降低。NH3 H3C-NH2 H2C-NH-CH3NCH3CH3CH36.2 生物碱的理化性质生物碱的理化性质若存在吸电子基（苯、若存在吸电子基（苯、羰、酯、醚、羟、羰、酯、醚、羟、双键）使氮电子云密度降低，使碱性降低双键）使氮电子云密度降低，使碱性降低CHOHCHNH2CH3

14、CH3CHNH2CH36.2 生物碱的理化性质生物碱的理化性质3）共轭效应）共轭效应 1、当生物碱分子结构中氮原子的孤电子对处于、当生物碱分子结构中氮原子的孤电子对处于p-共轭状态时，电子云平均化使其碱性降低。共轭状态时，电子云平均化使其碱性降低。NH2NH212正正丁醇萃取丁醇萃取水溶性水溶性生物碱生物碱酸化，加酸化，加生物碱沉生物碱沉淀试剂，淀试剂，滤过滤过沉淀沉淀分解分解水溶性水溶性生物碱生物碱二、二、单体生物碱的分离单体生物碱的分离1 利用生物碱碱性的差异进行分离利用生物碱碱性的差异进行分离2 利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行分离分离3 利用生物

15、碱特殊功能基不同进行分离利用生物碱特殊功能基不同进行分离 薄层薄层4 利用色谱法进行分离利用色谱法进行分离 HPLC6.4 生物碱的分离生物碱的分离 干燥根具有利水消肿、祛风止痛的功效。用干燥根具有利水消肿、祛风止痛的功效。用于治疗水肿脚气，小便不利，湿疹疮毒。于治疗水肿脚气，小便不利，湿疹疮毒。（一）化学成分（一）化学成分NH3COCH3HNOCH3ORH3COCH3HOO粉防己碱粉防己碱 R=CH3防己喏林碱防己喏林碱 R=H粉防己碱碱性粉防己碱碱性 防己喏林碱防己喏林碱（二）理化性质（二）理化性质 粉防己碱：粉防己碱：无色针状结晶（乙醚）无色针状结晶（乙醚）mp 217218，可溶于冷，

16、可溶于冷 苯和乙醚。苯和乙醚。防己喏林碱：防己喏林碱：虽然含有酚羟基，但不溶于碱虽然含有酚羟基，但不溶于碱 水溶液。水溶液。酚羟基形成分子内酚羟基形成分子内 氢键或空间位阻效应，称为隐氢键或空间位阻效应，称为隐 性酚羟基。性酚羟基。6.5 举例防己举例防己（三）提取分离（三）提取分离1 总碱的提取总碱的提取回收乙醇至糖浆状，搅拌下倒入回收乙醇至糖浆状，搅拌下倒入50的的1HCl中，过滤中，过滤防己粗粉防己粗粉95乙醇回流提取乙醇回流提取3次次乙醇液乙醇液滤液滤液不溶物不溶物用环己烷醋酸乙酯用环己烷醋酸乙酯（1：3）萃取）萃取2次次萃取液萃取液酸水液酸水液加加NH4OH调调pH，再用以上混合溶剂

17、萃取，再用以上混合溶剂萃取萃取液萃取液类白色沉淀（防己总碱）类白色沉淀（防己总碱）无水无水Na2SO4脱水、蒸干、抽松、丙酮处理脱水、蒸干、抽松、丙酮处理碱水液碱水液6.5 举例防己举例防己2 粉防己碱和防己喏林碱的分离粉防己碱和防己喏林碱的分离4570ml粉防己碱粉防己碱防己总碱（防己总碱（200300mg）硅胶硅胶G干柱干柱80120ml防己喏林碱防己喏林碱丙酮热溶，用丙酮热溶，用1.52.0g硅胶硅胶G拌匀，拌匀，晾干后上柱（薄层晾干后上柱（薄层G30g,干法装柱干法装柱）用环己烷醋酸乙酯二乙胺（用环己烷醋酸乙酯二乙胺（6:2:1）加压洗脱，加压洗脱，TLC检查流份，相同合并检查流份，相

18、同合并6.5 举例防己举例防己 1、按化学结构生物碱可分为几类？2、简述利用生物碱碱性强弱不同从酸水中分离生物碱的方法。3、试从氮原子的杂化方式分析生物碱的碱性强弱。4、比较麻黄碱、去甲麻黄碱及苯异丙胺三者的碱性强弱，并说明为什么？CHOHCHCH3NHCH3麻黄碱CHOHCHCH3NH2去甲麻黄碱CH2CHNH2CH3苯异丙胺 5、简述生物碱醇提取-酸化-碱化-亲脂性溶剂萃取的方法。6、以麻黄中的麻黄碱为例，讨论离子交换树脂法分离生物碱的原理与步骤。7、简述生物碱PH梯度萃取法的原理，怎样运用PH梯度萃取法分离不同的生物碱？8、某中药乙醇提取液中含有酚性叔胺碱、季铵碱、糖等水溶性成分，设计分离得到各类生物碱的流程。