1、 本 章 内 容 第一节 概述 第二节 生物合成 第三节 结构与分类 第四节 理化性质 第五节 提取分离 第六节 结构研究 第一节 概述 最早于1803年由Derosne从鸦片中得到第一个生物碱那可汀（Narcotine）1806年德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱(morphine)我国：17世纪初在白猿经一书中有从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，该物质应是乌头碱（aconitine）现从自然界中分离得到约10000种 全国医药产品大全中收载的药物及其制剂达六十余种 生物碱的全合成和半合成工作、构效关系的研究和结构改造工作也发展迅速，如自美登木中提取的具有抗癌活性的极微量生
2、物碱美登木碱（maytansine）是结构复杂的含氮大环化合物，目前已有全合成的报道。镇痛：吗啡、延胡索乙素；解痉：阿托品；抗菌消炎：小檗碱、苦参碱、蝙蝠葛碱；降血压：利血平；止咳平喘：麻黄碱；抗疟：奎宁；抗心律失常：苦参碱、氧化苦参碱；抗癌：喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇。生物碱的生理活性：显著而特殊生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成瘾NOOC2H5C2H5NH2普鲁卡因procaine(合成品)局麻药NCH3HCOOCH3OO古柯碱cocaine（可卡因）一、生物碱的定义
3、指天然产的一类含氮的有机化合物；多数具有碱性，和酸结合生成盐；大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内；多数有较强的生理活性。除去：低分子胺类、氨基酸、蛋白质、核酸、及某些含氮维生素等。比较确切的表述：生物碱是含负氧化态氮、存在于生物有机体中的环状化合物。主要是植物中排除了小分子胺类和非环物质1。伯胺仲胺叔胺季铵(盐或碱)RNH2RNHRNRRRNRRRR+N原子与O原子成配位键，共用电子对由N原子单方面提供l主要存在于植物界，已知存在于50多个科的120属中1、在系统发育较低级的类群中分布较少或无。2、生物碱集中分布在系统发育较高的植物类群裸子植物有紫杉科红豆杉属，松柏科松属、云杉属、油杉属，麻黄
4、科麻黄属，三尖杉科三尖杉属被子植物有百合科、石蒜科、百部科、毛茛科、木兰科、小檗科、防己科、马兜铃科、罌粟科、番荔枝科、龙胆科等。二、生物碱在自然界的分布3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中。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。4、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群就越窄。5、在植物的各部位都有分布，多集中在某一器官。如金鸡纳生物碱主要分布在树皮。植物体内生物碱的含量差别很大，黄连根茎中生物碱含7%左右，美登素在美登木中仅千万分之二。三、生物碱的存在形式1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在，如酰胺碱。2.成盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类
5、：乌头酸、绿原酸等；无机酸：硫酸、盐酸等。3.酰胺类：秋水仙碱，喜树碱4.N-氧化物：植物体中的氮氧化物约120余种5.氮杂缩醛类：O,N-混合缩醛（可异构成季碱）6.其它类：如亚胺、烯胺（NCC）。酰胺氮氧化物氮杂缩醛NNCH3OHHO亚胺l合成前体：主要氨基酸有：鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、其所生成的生物碱被称为真生物碱；其他成分：甲戊二羟酸、乙酸酯，其所生成的生物碱被称为伪生物碱。l合成原理：环合反应、CN、CC的裂解（伴随重排、取代、消除转化等）第二节 生物碱生物合成的基本原理一、环合反应根据环合的先后顺序分为一级环合：最先形成N-杂环的反应，包括内酰胺的形
6、成、希夫碱形成、曼尼希氨甲基化反应和氨基的加成反应。次级环合：具备N-杂环的生物碱的再环合。最重要的是酚氧化偶联反应2、希夫碱(schiff base)的形成 氨基和羰基加成-脱水，生成希夫碱：ABC（一）一级环合反应 1、内酰胺形成肽类生物碱的生物合成 R-CH-COOHNH2R-CH-COXNH2OONNRRATP两分子间发生反应许多类型的生物碱如吡咯类、莨菪烷类、吡咯里西丁类、哌啶类、喹诺里西丁类等的生物合成中，都涉及希夫碱的形成。NR1NH3COR2N3NR4N5为醛(A)、胺(B)和负碳离子(含活泼氢的化合物，C)发生缩合的反应，得到曼尼希碱(D)。3、曼尼希氨甲基化反应(Manni
7、ch)CHO+HN+CC CH NOH-ABCD许多苄基异喹啉和吲哚类生物碱的生物合成中的一级环合都是通过曼尼希缩合而成的。N苄基异喹啉类NH 吲哚类4、加成反应亲核氨基与芳香或醌类体系中亲电中心的加成反应NH2OHOOHOHONHOH：H吖啶酮类l 主要反应过程：酚自由基形成自由基偶联再芳香（二）次级环合反应 1、酚氧化偶联：（1）酚自由基形成（2）自由基偶：新CC、CO 键自身偶联（3）再芳香化：烯醇化、CC 键转移和C-C键裂解中介酚盐自由基(S)-网状番荔枝碱S-reticuline邻邻-邻偶联邻偶联紫堇块茎碱（corytuberine)由苄基异喹啉类生物碱进一步形成的生物碱：二、CN
8、键裂解2、亚胺盐次级环合反应NNMeOO（一）内酰胺开环NMeHOONHMe（二）霍夫曼降解(Hofmann degradation)霍夫曼降解又称彻底甲基化法，伯、仲、叔胺与CH3I和Ag2O进行彻底甲基化法反应生成季铵碱，加热发生-H消除，生成烯和三甲胺。反应要求必须有可消除的-H。应用：根据生成烯的双键数目，推测生物碱结构中氮原子的结合状态。l 直链含氮化合物：一次降解，生成三甲胺和一烯化合物l 仲胺：二次降解，生成三甲胺和二烯衍生物l 叔胺：三次降解，生成三甲胺和三烯化合物例外情况：l Emde降解反应：改良的Hofmann降解法 无-H的生物碱（三）范布朗（von Braun）三级胺
9、降解 叔胺+溴化氰溴代烷+二取代胺基氰化物（位可无H）NR2R1R3CNBrR1NR2CN+R3Br第三节 生物碱的分类、生源关系及其分布 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:吡啶类生物碱、异喹啉类生物碱等 3按生源途径和化学结构类型分类NHNCOOCH3CH3水苏碱（益母草）stachydrine1、鸟氨酸系生物碱：NNOCH3CH3红古豆碱（山莨菪）cuscohygrine（1）吡咯烷类（2）托品烷类（茄科颠茄属、曼陀罗属、莨菪属、天仙子属）莨菪碱（洋金花）hyoscyamineNH3COCO可卡因cocaineNH3COCOCHCH2OH结构：双环托品烷环+有
10、机酸（3）吡咯里西丁类（菊科千里光属）醇胺+酸NNOHHHHCH2OCH3OCH3大叶千里光碱macrophylline NH 2、赖氨酸系生物碱 NCOOHCH3槟榔碱 NCOOCH3CH3槟榔次碱 胡椒碱（胡椒）piperineNOOO（1）哌啶类N(2)吲哚里西丁类（大戟科一叶萩属）一叶萩碱securinine NOO(3)喹诺里西丁类（豆科、石松科、千屈菜科）NNOHN金雀儿碱（野决明）cytisine苦参碱（苦参）matrineNNO3、邻氨基苯甲酸系生物碱 N白鲜碱NOOMel 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮）l 吖啶酮类N12345678910吖啶NOMeOOMe山油柑碱（鲍氏山油苷）4
11、、苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱 （1）苯丙胺类HOCH3HNHCH3H(1R,2S)麻黄碱（麻黄）ephedrine CH3NHCH3HHOH(1S,2S)伪麻黄碱（麻黄）CCCH3HHNHCH3HNN甲基苯异丙胺甲基苯异丙胺（去氧麻黄素去氧麻黄素）“冰毒冰毒”冰毒最早由日本人发明。1996联合国禁毒署：苯丙胺类兴奋剂将逐步取代本世纪流行的鸦片、海洛因、大麻、可卡因等常用毒品，成为21世纪全球范围滥用最为广泛的毒品。摇头丸：苯丙胺类药物 （2）四氢异喹啉类 NHCH3OHCH3OCH3O佩落碱（3）苄基四氢异喹啉类 苄基四氢异喹啉类NHMeONHOCH3CH3+HOOMeNOMeMeOMeO厚朴碱
12、罂粟碱 阿朴菲类NCH3HOOMeOMe千金藤碱千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类NCH3OMeNCH3OMeOMeOMeOOMeMe：汉防己甲素：汉防己甲素(H(H：防己诺林：防己诺林)吗啡烷类OHONMeHHOOHONMeHOMe甲基化甲基化吗啡碱吗啡碱可待因可待因(镇咳药镇咳药)海洛因海洛因:二乙酰吗啡二乙酰吗啡 原小檗碱和小檗碱类NOMeOMeR1OR2OOH+小檗碱 R1=R2=-CH2-(黄连素,治疗胃肠炎 )1-巴马亭 R1=R2=Me 药根碱 R1=Me R2=HDN+l 小檗碱类（季铵碱）l 原小檗碱类(叔胺碱)N延胡索乙素（延胡索）tetrahydropalmatine NMeO
13、MeOOMeOMeD 普罗托品类 苯菲啶类 OONOOHOONOOOMe普罗托品OONOOHOONOOHHMe白屈菜碱白屈菜碱ON-RNN-RN-RO（4）苯乙基四氢异喹啉类NMeOMeOMeOOMeOMeOMeNHCOCH3OMe奥特那明 秋水仙碱（5）苄基苯乙胺类NOHHOHOOH石蒜碱（6）吐根碱类NNHOMeOMeOMeOMe1-土根碱5、色氨酸系生物碱NOHglc靛青苷 indican（1）简单吲哚类：靛青苷（蓼蓝）NH（2）简单-卡波林碱类 NHNH3COCH3哈满尼（3）半萜吲哚：麦角新碱（麦角菌类）麦角新碱（4）单萜吲哚类 单萜吲哚类 柯南因-士的宁碱类 COMeOMeOMeO
14、MeNNHHHMeOOCOMeOO利血平色胺+裂环番木鳖萜士的宁 白坚木碱类 NNHHOMeOOC长春胺 依波加明碱类 NNH 双分子吲哚类生物碱NCOOMeOHNHNHCOOMeOAcNROMeOH长春碱 R=CH3长春新碱 R=CHO与单萜吲哚类碱有关的生物碱l 阿巴利生类和乌勒因类生物碱（色胺部分少C原子)l 喜树碱类生物碱（吲哚核中C2-C7键裂解）喜树碱 R=H羟基喜树碱 R=OHNNOOORHO1 13 35 57 78 810101414161617171818191920202121单萜部分同柯南因-士的宁类NHNHH乌勒因l 金鸡宁类生物碱 NNHOR 金鸡宁 R=H(3R,
15、2S)奎宁碱 R=OMe(3S,2R)奎尼丁 R=OMe(3R,2S)色胺部分成喹啉结构l 单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科）NOO龙胆碱 NCH3CH3OOCH3石斛碱 6、萜类生物碱l 倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛）l 二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子）关附甲素NHOAcOAcOOHR1=R3=OH R2=Bz 乌头碱NMeOR1OMeR2R3OMeOHOAcOMeR1=R3=OH,R2=Bz 乌头碱交让木碱l 三萜类生物碱：交让木碱7、甾体类生物碱分为：l 孕甾烷l 环孕甾烷l 胆甾烷1.孕甾烷（C21）生物碱 康斯生NMeH2N康斯生2.环孕甾烷（C24）生物碱 NOHHNCH3HCH3H
16、环常绿黄杨碱D（黄杨科）浙贝甲素NHOHHHHHOHHO27262524232221201918ONHOHHH2N辣茄碱浙贝素甲藜芦胺维藜芦胺3.胆甾烷（C27）生物碱：胆甾烷碱、异胆甾烷碱 常见氮杂环类生物碱基本母核类型：NH吡咯 NH四氢吡咯 NNH咪唑 N吡咯里西啶 N吲哚里西啶 NH吲哚 NH哌啶 N吡啶 NN吡嗪 NHHCH3莨菪烷 N喹喏里西啶 NNNNH嘌呤类 NN噻嗪类 NO吖啶酮类 N喹啉 N异喹啉 NCH3吗啡烷类 N苄基异喹啉 N原小檗碱型 N小檗碱型 l组成元素：组成元素：C、H、O、N等等l多呈结晶形固体，少数为非晶形粉末；l有的呈液态：烟碱、毒芹碱、槟榔碱；l个别小
17、分子生物碱有挥发性：麻黄碱、烟碱；l个别小分子生物碱有升华性：咖啡因。l颜色：一般无色或白色，少数有颜色。如小檗碱呈黄色；血根碱呈红色（共轭体系）。l气味：多具苦味，少数呈辛辣味；个别具甜味（甜菜碱）。1、性状 第三节 生物碱的性质一、物理性质 l影响旋光性因素：手性碳构型、测定溶剂及pH、浓度；烟碱：左旋（中性）；右旋（酸性）麻黄碱：左旋（氯仿）；右旋（水）长春碱：左旋（硫酸盐）；右旋（游离）吐根碱：左旋（氯仿）；右旋（盐酸盐）。l活性：左旋（-）右旋（+）l-莨菪碱的散瞳作用 d-莨菪碱的100倍；l-去甲乌药碱有强心作用，d-去甲乌药碱无强心作用。2、旋光性（具不对称碳原子或不对称中心）
18、3、溶解性（1）游离生物碱：l亲脂性生物碱：大多数叔胺碱、仲胺碱，一般溶于有机溶剂，尤其亲脂性溶剂：如苯、乙醚、卤代烷(CHCL2,CHCL3,CCL4)等；l亲水性生物碱：季铵碱及某些含NO配位键的生物碱，如氧化苦参碱，可溶于水、醇，难溶于亲脂性有机溶剂；l小分子或液体生物碱：麻黄碱、烟碱、苦参碱、氧化苦参碱、东莨菪碱，可溶于水、醇及亲脂性有机溶剂。l 与其分子中N原子的存在形式、极性基团有无、数目以及溶剂等密切相关。l可溶于酸水和碱水l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 +羧基生物碱-槟榔次碱：NaHCO3 +l内酯型生物碱-喜树碱：热NaOH
19、 +（碱水解）l内酰胺生物碱-苦参碱：热NaOH +（碱水解）（2）生物碱盐：易溶于水，可溶于醇类 在水中的溶解度与酸有关：l无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。l无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。l卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐的水溶度最小。l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）。l多元有机酸盐的水溶度大于一元有机酸盐。1 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l石蒜碱、吗啡难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱水。l喜树碱不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿。3 碱性极弱的生物碱（酰胺类生物
20、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。注意：有些生物碱或盐不符合上述规律4、生物碱的检识（1）沉淀反应 生物碱的酸水溶液 +生物碱沉淀试剂 应用：n用于中药中生物碱的预试（注意假阳性，假阴性）；n作为生物碱分离提取过程中的追踪指标；n用于分离纯化生物碱（季铵碱的雷氏铵盐沉淀法）；n用于生物碱的鉴定和含量测定（晶型，熔点）；n作为生物碱薄层和纸层析的显色剂（碘化铋钾）。注意：(1)在酸性环境中进行。(2)检识时，至少用3种以上试剂同时进行。n碘化铋钾(Dragendorff)试剂：桔红色沉淀n碘-碘化钾(Wagner)试剂：红棕色沉淀n碘化汞钾(Mayer)
21、试剂：类白色沉淀n硅钨酸(Bertrad)试剂：淡黄或类白色沉淀n苦味酸(Hager)试剂：黄色结晶（中性条件）n硫氰酸铬铵（雷氏铵盐）：季铵型生物碱红色沉淀或结晶 常用生物碱沉淀试剂常用显色剂：改良的碘化铋钾试剂 黄色桔红色棕色Mandelin 试剂：试剂：1%钒酸铵浓硫酸溶液莨菪碱及阿托品：红色；奎宁：橙色；吗啡：蓝紫色；可待因：蓝色；士的宁：蓝紫色（2）生物碱显色反应 Frhde 试剂：试剂：1%钼酸钠浓硫酸溶液乌头碱：黄棕色；吗啡：紫色棕色；黄连素：棕绿色；利血平：黄色蓝色；Marquis试剂：试剂：30%甲醛0.2 ml与10 ml硫酸混合溶液吗啡：橙色紫色可待因：洋红色黄棕色1、碱
22、性强弱的表示方法：pka(共轭酸解离常数的负对数)pKa=-lgKa（Ka越小，碱的共轭酸越稳定，pKa越大，碱性越强，其值的大小与碱性呈正比。）5、生物碱的碱性 N可以提供电子或接受质子，故生物碱具碱性。pka =-lgKa =-lg N:H+N:H+Ka 酸性 碱性 pka 酸性 碱性 pka：12(强碱)pka：胍基季铵碱N-烷杂环 脂肪胺芳香胺N芳杂环 酰胺吡咯（1）氮原子的杂化方式：SP3 SP2 SPNH四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）N异喹啉（SP2 pKa5.4）RCN氰类（SP 中性）2、碱性大小与分子结构的关系（2）诱导效应 供电诱导效应（烷基）碱性增强吸电诱导效应（含氧
23、基团，双键，苯环）碱性减弱CHCHCH3OHNHCH3 麻黄碱（pKa9.58）（甲基供电诱导效应）CHCHCH3OHNH2去甲基麻黄碱（pKa9.00）（羟基的吸电诱导效应）CH2CHCH3NH2 苯异丙胺（pKa9.80）（无羟基的吸电作用）（3）诱导-场效应生物碱分子中有两个或以上N原子时，其中一个质子化后，产生强吸电基团（N+HR2),对另一个N原子产生两种碱性降低的作用诱导效应通过碳连传递，间接效应静电场效应通过空间传递，直接效应相隔五个碳：pKa 0.89相隔三个碳：pKa 8.1无叶豆碱无叶豆碱（4）共轭效应 烯胺型：P-共轭，氮原子周围电子云密度下降，碱性降低。苯胺型：P-共轭
24、，氮原子周围电子云密度下降，碱性降低。酰胺型：P-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）。NH2 苯胺（pKa4.58）OOMeOMeMeOMeONHCOCH3 秋水仙碱（pKa1.84）OOCHCHCHCHCON胡椒碱（酰胺共轭 pKa1.42）CNHH2NH3C眯 pKa 12.1 胍 pKa 13.4H+（5）空间效应：邻近取代基阻碍质子靠近氮原子，使碱性降低。NHCH3OCOCCH2OHH莨菪碱（pka9.65）NCH3HOOCOCCH2OHH 东莨菪碱（环氧位阻p
25、ka6.20）（6）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的分子内氢键形成，则共轭酸稳定，碱性增强。NONCOOMeEtHHHHHOMeONCOOMeEtHHHHOMeNH+和钩藤碱（pKa=6.3）异和钩藤碱（pKa=5.2）l 几种特殊类型的生物碱成盐：N+OH-HXOH-N+X-+HOHAB1、季铵生物碱：强碱，在水溶液中可解离出OH-。2、含氮杂缩醛的生物碱：直接与酸作用形成亚胺盐和水或酸，故碱性强。如果受立体结构的限制（稠环中，N原子在桥头），有些氮杂缩醛类生物碱不能与酸形成亚胺盐，如阿马林与酸成盐时由于就不能形成亚胺盐。3、氮原子在空间上靠近羰基的生物碱4、具有烯胺
26、结构的生物碱 质子加在-碳上形成了新的碳氢键，故碱性强。若为仲烯胺，因其共轭酸极不稳定，故碱性较弱。若为叔烯胺，因其共轭酸比较稳定，故碱性强。NCCNCC+H+OH-NCCHH-RH+常见生物碱碱性规律 胍（pKa13.6）季铵碱 烷胺类（仲胺，叔胺）芳胺类（芳杂环）酰胺类（pKa 11 为强碱（胍、季胺碱）pKa 7 11 中强碱（脂肪胺类仲胺、叔胺）pKa 2 7 弱碱 （芳胺、芳氮杂环）pKa 汉防己碱 用氯仿展开时，其斑点所处位置的pH值，即该化合物游离时的pH值（pH=pKa+2）。用氯仿展开时，斑点所处位置的pH值，即该化合物游离时的pH值（pH=pKa+2）。BCHCl3碱性：B
27、 A；C为水溶性或两性生物碱 可根据碱性强弱不同设计分离方案H2OH2O(水杂水杂)水溶液水溶液(A,B)pH 6CHCl3CHCl3(A,B)pH 3CHCl3(脂杂脂杂)H2O(A,B)H2O(防己诺林碱防己诺林碱)CHCl3(汉防己碱汉防己碱)CHCl3 pH 4.8试比较下列两组生物碱的碱性强弱情况如何？ABdbcaNCH3OCOCHC6H5CH2OH A BNCH3OCOC6H5COOCH3cdNOOOHCH3NCH3CH3H3COHOHOH3COabNOOONOOOHH 第四节 生物碱的提取分离 溶剂提取法：据生物碱的存在状态（游离、盐）和溶解性一、总生物碱的提取n 水或酸水提取法
28、n 醇类溶剂提取法n 碱化-亲脂性有机溶剂提取法1、水或酸水提取法水或酸水提取法（盐酸、硫酸、醋酸、酒石酸）浸渍、渗漉或煎煮 酸水提取液（盐）离子交换树脂法 总生物碱 优点：提取简便；缺点：提取液体积较大，水溶性杂质多碱化-有机溶剂萃取法 盐易溶于水 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（RSO3-BH+）l 碱化-有机溶剂提取l 碱性乙醇洗脱 l 酸水或酸性乙醇洗脱总生物碱 离子交换树脂法盐、游离生物碱均易于醇 醇类溶剂提取法（甲醇、乙醇）渗漉、浸渍、回流 回收溶剂 总生物碱 酸碱处理：酸水-碱化-萃取 较纯的亲脂性生物碱 优点：提取方便；缺点：脂
29、溶性杂质多2、醇类溶剂提取法水溶性生物碱 雷氏铵盐或极性溶剂萃取 酸碱处理法 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）回收较纯的亲脂性生物碱 碱水液 酸化至弱酸性 酸水液 雷氏铵盐（硫氰酸铬铵）雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）丙酮溶解，过滤 丙酮液氯型阴离子交换树脂生物碱盐酸盐 丙酮液过氧化铝柱，丙酮洗脱 丙酮液 加硫酸银饱和水溶液，过滤 滤液（生物碱硫酸盐）加硫酸钡溶液 生物碱盐酸盐 水溶性生物碱（季铵类）的提取上述碱水液 用极性有机溶剂（正丁醇、异戊醇、氯仿-甲醇）萃取 水溶液（水溶性杂质
30、）有机溶剂 回收 水溶性生物碱 水溶性生物碱（季铵类）的提取游离生物碱易于有机溶剂（原料须先碱化）亲脂性有机溶剂提取法（乙醚、二氯甲烷、氯仿）浸渍、回流、连续回流提取 回收 亲脂性生物碱 优点：水溶性杂质少；缺点：溶剂成本高，安全性差，设备密封性要求严格3、碱化-亲脂性有机溶剂提取法脂溶性：l弱碱性：酚性（1）、非酚性（2）l强碱性：酚性（3）、非酚性（4）水溶性（5）二、生物碱的分离 1、不同类别生物碱的分离分离依据：l生物碱的碱性（弱碱性生物碱的盐不稳定；中强碱在pH910时可以游离）l特殊官能团（酚羟基具酸性，可溶于NaOH溶液）分离流程：总生物碱的酸水液（盐）氯仿萃取酸水层氯仿层（弱碱
31、性生物碱）氯仿层（弱碱性生物碱）12%NaOH萃取 碱水液 CHCl3液 NH4Cl或CO2处理，CHCl3萃取 CHCl3液 回收溶剂酚性弱碱性生物碱（1）非酚性弱碱性生物碱（2）回收溶剂酸水层（强，中强碱性生物碱）氨水碱化pH910 CHCl3萃取 CHCl3层 碱水层 12%NaOH萃取 酸化，雷氏铵盐沉淀 沉淀 分解沉淀 水溶性生物碱（强，季铵碱）（5）碱水液 CHCl3液 NH4Cl或CO2处理，CHCl3萃取 回收 非酚性中强碱性生物碱（4）CHCl3液 回收 酚性中强碱性生物碱（3）n根据物质的溶解度差别进行分离n根据物质在两相溶剂中的配比不同进行分离n根据物质的吸附性能差别进行
32、分离n根据物质分子大小差别进行分离n根据物质离解程度不同进行分离 2、单体生物碱的分离与精制游离总生物碱 酸水溶解 酸水液（盐）碱化-有机溶剂PH梯度萃取法pH由低到高生物碱由弱到强依次被分离 CHCl3溶解 CHCl3溶液(游离)酸水萃取PH梯度萃取法pH由高到低生物碱由强到弱依次被分离 可用以下两种方式分离可用以下两种方式分离（1）利用生物碱的碱性差异分离 -pH梯度萃取法 用酸水萃取分离时，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，易于CHCl3）。碱性强的生物碱易成盐（离子型，易于水）。说明：说明：例：莨菪碱和东莨菪碱（洋金花）pH调至9-10，用氯仿萃
33、取 莨菪碱 pKa9.65（氯仿层）CHClCHCl3 3层层东莨菪碱pKa6.2（氯仿层）酸水萃取，NaHCO3碱化，氯仿萃取用氨水碱化至pH10，用氯仿萃取碱水层（2）利用生物碱的极性（溶解性）差异分离NNO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）NNOO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。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 NORO MeO MeH3CNCH3OO 汉防己甲素 R=CH3 汉防
34、己乙素 R=H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。麻黄碱和伪麻黄碱混合物 甲苯溶解 甲苯溶液 流经12%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。（3）利用生物碱盐的溶解度不同分离（4）利用特殊官能团的性质进行分离n 含羧基的生物碱：可用碳酸氢钠水溶液萃取分离。n 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）。n 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
35、分离（如喜树碱的提取）。吗啡和可待因混合物 CHCl3溶解 氯仿溶液 12%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 ONOHROCH3吗啡 R=H 可待因 R=CH3 流程说明：吗啡具酚羟基可溶于NaOH溶液，而可待因不溶。（5）利用色谱法进行分离 吸附色谱：适合分离脂溶性生物碱（游离）成分，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（如甾体生物碱的分离）。分配色谱：对一些极性很近似或极性较大的生物碱的分离，效果更佳（如三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱的分离）。高效液相色谱：分离效果好，灵敏度高，速度快，
36、适用于难分离的混合生物碱。气相色谱：挥发性生物碱 其他：干柱色谱，制备性薄层色谱等三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱混合物 支持剂：硅胶固定相：pH5.0缓冲液洗脱剂：pH5.0缓冲液饱和的氯仿液 高三尖杉酯碱 二者混合物 三尖杉酯碱 流程说明：利用高三尖杉酯碱较三尖杉酯碱结构中多一个 CH2，极性较小（流动相中易于分配）而先被洗脱下来，三尖杉酯碱则后被洗脱下来，中间为二者的混合物。COOHOHCOOCH3三尖杉酯碱 R=OHOHCOCOOCH3高三尖杉酯碱 R=OONROHOMeH第五节 生物碱的检识（一）薄层色谱1、吸附薄层色谱（以吸附原理为主）氧化铝 l 吸附能力强，弱碱性；l 适应范围：极性较小
37、（亲脂性较强）的生物碱 l 展开剂：中性展开剂 硅胶l 吸附能力弱、弱酸性；l 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）；解决办法：l 1、碱液（0.10.5mol/L NaOH）制板l 2、碱性展开剂（中性展开剂+少许二乙胺或氨水）l 3、在层析槽中放一盛有氨水的小器皿显色剂 日光下观察（有颜色的生物碱如小檗碱显黄色斑点）荧光（有荧光的生物碱如小檗碱有黄绿色荧光）喷显色剂（改良碘化铋钾，对大多数生物碱显橘红色），注意排除甲酰胺的干扰（110加热）NOROMeOMeH3CNCH3OO汉防己甲素 R=CH3汉防己乙素 R=H NMeOHOCH3OHOM
38、e+轮环藤酚碱 氧化铝TLC：展开剂：氯仿-甲醇19:1显色剂：改良碘化铋钾 Rf大小顺序：汉防己甲素汉防己乙素轮环藤碱 2、分配薄层色谱 支持剂：硅胶 亲脂性生物碱的分离l 固定相：甲酰胺（有机碱，极性小，以利于生物碱在其中的分配）l 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）水溶性生物碱的分离l 固定相：水l 展开剂：正丁醇-乙酸-水(BAW)4:1:5（二）生物碱的纸色谱（分配原理）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：水、甲酰胺（有机碱）或酸性缓冲液 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）显色
39、剂：与薄层色谱基本相同，但不宜含硫酸 分配色谱 吸附色谱 离子交换色谱（三）HPLC（一）UV：提供共轭系统信息，为辅助手段 1.共轭系统为生物碱母体的整体结构部分 UV可反映生物碱的基本骨架与类型特征，且受取代基的影响很小，对测定结构十分有用。这类主要有吡啶、喹啉、吲哚、氧化阿朴菲类等。第六节 生物碱的结构鉴定与测定N N喹喹啉啉类类UV(CH3OH):230（3700）270（3600）314（2750）N NO O吲吲哚哚类类UV(CH3OH):230（sh）300315（2sh）CH3OHCH3OH2.共轭系统为生物碱母体的主体结构部分 不同类型生物碱有相同或相似UV。UV仅有辅助作用
40、。N CH3HOCOCHCH2OHUV(CH3OH):230282289阿托品阿托品NUV(CH3OH):230282290四氢原小檗碱类四氢原小檗碱类吡咯里西啶类3.共轭系统为生物碱母体的非主体部分 UV不能反映分子的骨架特征，对测定结构来说其作用十分有限。这类主要有吡咯里西啶、喹诺里西啶、萜类和甾体类生物碱等。喹诺里西啶类N喹诺里西丁 单萜类生物碱ONO秦艽碱甲甾体类甾体类：主体为（环戊烷骈多氢菲的甾核，在17位碳上具有侧链取代，与甾核共同构成母核）。大多数甾体类主体部分无生色团。NHHOHHHHHHOHHOHH浙贝甲素例如：喹啉例如：喹啉 UV maxEtOH nm(lg)：227(4.
41、56),280(5.56),314(3.56);UV max10%HCl nm(lg)：233(4.50),236(4.45),307(3.76),313(3.79).4、生物碱的UV谱图与pH值的关系 碱性N原子参与生色团或与之直接相连时，酸性与中性溶液中UV不同。（二）IR：判断功能基种类及对照鉴定已知结构1、跨环效应：C=O 吸收峰 处于跨环效应时，C=O 吸收在1660-1690 cm-1，比正常酮基吸收移向低波数。例如普罗托品中 C=O 为1661-1658 cm-1，紫乌定的6-酮基吸收为1695 cm-1。NHHHNH2、Bohlmann吸收带：在反式喹诺里西丁环中，凡氮原子邻碳
42、上的氢有两个以上与氮孤电子对呈反式双直立关系者，则在2800-2700cm-1区域有两个以上明显的吸收峰(C-H)。通常呈现Bohlmann吸收带的生物碱有：喹诺里西啶类、吐根碱类、四氢原小檗碱类及某些吲哚碱类。（三）MS1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子 特点是M或M-1多为基峰或强峰，一般观察不到由骨架裂解产生的特征离子。1）芳香体系组成分子的整体或主体结构者 如喹啉类、4-喹酮类、吖啶酮类 (A)、-卡波林类；(B)、去氢阿朴菲类、酮式阿朴菲类等；NOOR M-R M-R+2）具有环系多，分子结构精密的生物碱 如马钱碱类、吗啡碱类、苦参碱类、秋水仙碱类、萜类生物碱、取代胺基甾
43、体生物碱类等。HCHCH3N(CH3)2-CH3CH3CHN(CH3)2+m/e 72(100%)m/e 332(M-15)2.主要裂解受氮原子支配 主要裂解方式是以氮原子为中心的-裂解，其特征是基峰或强峰多为含氮的基团或部分。该类生物碱主要有金鸡宁类、托品类、石松碱类、甾体生物碱类等。NHO-CHN+NCH=OHN+辛可宁辛可宁M+m/z=294m/z=294m/z=158m/z=158m/z=136m/z=136 甾体生物碱的甾核多无特征性裂解，几乎所有的主要裂解均涉及氮原子，呈现非常典型的受氮原子支配的裂解规律。NOHHHHHOHHDEFNOHHHHHOHDFNF+m/e 112(100
44、%)浙贝甲素3.主要由RDA裂解产生特征离子 该类生物碱主要由含四氢-卡波林结构的吲哚类生物碱，四氢原小檗碱类，普罗托品类以及N-烷基取代的阿朴菲类等。NOR4OR5R2OR1OROR3NR2OR1OROR3多为基峰4.主要由苄基裂解产生特征离子 苄基四氢异喹啉类，双苄基四氢异喹啉类等是该类化合物最典型的代表。（四）（四）NMR：最有力和最重要的手段：最有力和最重要的手段 1、生物碱核磁共振谱图数据非常丰富。、生物碱核磁共振谱图数据非常丰富。2、1HNMR可提供功能基和立体化学的信息。可提供功能基和立体化学的信息。3、13CNMR可提供其他结构方面的信息。可提供其他结构方面的信息。1HNMR
45、不同类型N上质子的值范围 脂肪胺0.32.2；芳香胺2.65.0；酰胺5.210 不同类型N上甲基质子的值范围 脂肪胺2.02.5；芳香胺2.63.0；酰胺2.63.1 用于生物碱构象和取代基的推定13CNMR本章小结本章小结掌握生物碱的定义的确切表述熟悉生物碱在植物体内的存在形式熟悉生源及化学分类生物碱通常可分哪些大类掌握影响生物碱溶解度的主要因素掌握生物碱的化学鉴别方法掌握影响生物碱碱性强弱的主要因素，利用pH梯度萃取法分离不同碱性的生物碱？掌握对一般生物碱（季铵碱、叔胺碱、酚性叔胺碱等）提取分离流程的设计。熟悉四大谱（紫外、红外、核磁共振、质谱）在推断生物碱结构式的意义熟悉典型生物碱如麻黄碱、莨菪碱、罂粟碱、小檗碱、吗啡、利血平、士的宁、奎宁、苦参碱、乌头碱、长春碱的结构式和活性。谢谢欣赏THANK YOU FOR WATCHING
