第五章-生物碱省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生物碱生物碱 第1页 第一节第一节 生物碱概述生物碱概述 n生物碱生物碱是指存在于生物体（主要为植物）是指存在于生物体（主要为植物）中一类除蛋白质、肽类、氨基酸及维生素中一类除蛋白质、肽类、氨基酸及维生素B以外以外有含氮碱基有机化合物。大多数有较复杂环状有含氮碱基有机化合物。大多数有较复杂环状结构，氮原子结合在环内；多数含有碱性，能结构，氮原子结合在环内；多数含有碱性，能够和酸成盐；大都含有特殊而显著生理活性。够和酸成盐；大都含有特殊而显著生理活性。第2页1在植物各部位都有分布，但多集中在某一器在植物各部位都有分布，但多集中在某一器官。官。2植物体内生物碱含量差异很大，但普通都较植物体内生物碱含量差异很大，但普通都较低（低（1%以下），通常把含量在以下），通常把含量在0.01%植植物称物称为生物碱植物。为生物碱植物。3同一植物体内生物碱，往往是各种生物碱共同一植物体内生物碱，往往是各种生物碱共存，而且母核结构相同。存，而且母核结构相同。生物碱分布特点生物碱分布特点第3页生物碱存在形式生物碱存在形式n多数以盐形式存在（以有机酸盐为主，多数以盐形式存在（以有机酸盐为主，少数为无机酸盐）；少数为无机酸盐）；n少数以游离形式存在（主要是一些碱性少数以游离形式存在（主要是一些碱性极弱生物碱，如酰胺类生物碱）；极弱生物碱，如酰胺类生物碱）；n 其它还有以酯、苷及其它还有以酯、苷及NO化物形式存化物形式存在（乌头碱、氧化苦参碱）在（乌头碱、氧化苦参碱）第4页形态：多呈结晶状态，有一定熔点；形态：多呈结晶状态，有一定熔点；n有呈液态（小分子、无氧或氧呈酯键有呈液态（小分子、无氧或氧呈酯键-菸碱、槟榔碱）。菸碱、槟榔碱）。n个别小分子固体生物碱有挥发性个别小分子固体生物碱有挥发性-麻黄碱麻黄碱。n升华性升华性-咖啡因咖啡因、川、川 嗪嗪一、性质一、性质1性状性状 第二节第二节 生物碱性质与分类生物碱性质与分类第5页n颜色：大多无色。颜色：大多无色。小檗碱呈黄色、具黄绿色荧小檗碱呈黄色、具黄绿色荧光；血根碱呈红色（共轭体系）。光；血根碱呈红色（共轭体系）。n气味：苦。气味：苦。个别具甜味（甜菜碱）。个别具甜味（甜菜碱）。n旋光性：大多有旋光（不对称碳原子或不对称旋光性：大多有旋光（不对称碳原子或不对称中心），且多呈左旋性。中心），且多呈左旋性。第6页2溶解性溶解性 n游离生物碱极性较小，大多数不溶或难溶于氯仿、游离生物碱极性较小，大多数不溶或难溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶剂；在二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶剂；在稀酸水溶液中溶解而成盐；稀酸水溶液中溶解而成盐；n生物碱盐类极性较大，大多易溶于水及醇，不溶或生物碱盐类极性较大，大多易溶于水及醇，不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂；难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂；n少数生物碱可溶于水而其盐类反而难溶，如季铵碱少数生物碱可溶于水而其盐类反而难溶，如季铵碱（如小孽碱、酰胺型生物碱和一些极性基团较多生（如小孽碱、酰胺型生物碱和一些极性基团较多生物碱）则普通能溶于水。物碱）则普通能溶于水。第7页n大多数生物碱含有碱性，能与酸结合成盐。大多数生物碱含有碱性，能与酸结合成盐。7 1S2 2S2 2P3 起源起源 N：H+(接收质子或提供电子接收质子或提供电子)碱性强弱表示方法：碱性强弱表示方法：pka(碱共轭酸解离常数负对碱共轭酸解离常数负对 数数)，其值大小与碱性呈正比。，其值大小与碱性呈正比。pKa=-lgKa Ka越小（碱共轭酸越小（碱共轭酸 越稳定），越稳定），pKa越大，碱性越强越大，碱性越强。3 酸碱性酸碱性第8页常见生物碱碱性规律常见生物碱碱性规律 胍胍 季铵碱季铵碱 烷胺类（仲胺，叔胺）烷胺类（仲胺，叔胺）芳胺类（芳杂环）芳胺类（芳杂环）酰胺类酰胺类 （pKa13.6）小檗碱（小檗碱（11.5）四氢异喹啉（四氢异喹啉（9.5）异喹啉（异喹啉（5.4）（pKa 11 为强碱为强碱（胍、季胺碱）（胍、季胺碱）pKa 7 11 中强碱（脂肪胺类中强碱（脂肪胺类仲胺、叔胺）仲胺、叔胺）pKa 2 7 弱碱弱碱 （芳胺、芳氮杂环）芳胺、芳氮杂环）pKa 丙酮丙酮乙醇乙醇甲醇甲醇乙酸乙酯乙酸乙酯乙醚乙醚苯苯己烷己烷n利用生物碱类碱性强弱差异，能够结合分利用生物碱类碱性强弱差异，能够结合分段萃取或沉淀法进行混合物分离段萃取或沉淀法进行混合物分离第23页三、应用三、应用 吡咯类生物碱多数含有较强生理活性，包含抗肿瘤、抗炎、吡咯类生物碱多数含有较强生理活性，包含抗肿瘤、抗炎、抗疟、解热、镇痛及作用于平滑肌等。抗疟、解热、镇痛及作用于平滑肌等。n海绵生物碱用于治疗疟疾；海绵生物碱用于治疗疟疾；n千里光药用全草，能解热解毒、去腐生肌、清肝明目；千里光药用全草，能解热解毒、去腐生肌、清肝明目；n千里光碱治疗肝、肠、肾等绞痛、支气管喘息、痉挛性结千里光碱治疗肝、肠、肾等绞痛、支气管喘息、痉挛性结肠炎等。肠炎等。n尽管吡咯类生物碱含有这些有益生理活性，不过许多这类尽管吡咯类生物碱含有这些有益生理活性，不过许多这类生物碱含有抑制细胞有丝分裂、引发致突和癌变、造成肝生物碱含有抑制细胞有丝分裂、引发致突和癌变、造成肝肾损伤等强烈毒性。肾损伤等强烈毒性。第24页第五节第五节 吡啶类生物碱吡啶类生物碱一、结构和种类一、结构和种类 吡啶类生物碱由吡啶或哌啶衍生生物碱，种类很吡啶类生物碱由吡啶或哌啶衍生生物碱，种类很多，主要有：猕猴桃生物碱、龙胆生物碱、半边多，主要有：猕猴桃生物碱、龙胆生物碱、半边莲生物碱、槟榔碱、烟碱等。莲生物碱、槟榔碱、烟碱等。第25页半边莲碱半边莲碱第26页第27页二、提取分离方法二、提取分离方法n回流提取法回流提取法 应用有机溶剂加热提取，采取回流加热装置应用有机溶剂加热提取，采取回流加热装置n凝胶层析法凝胶层析法 适合用于混合生物碱分离，依据生物碱相对分子适合用于混合生物碱分离，依据生物碱相对分子质量大小或分子大小，先后洗脱出相对分子质量质量大小或分子大小，先后洗脱出相对分子质量不一样生物碱，而到达分离目标。不一样生物碱，而到达分离目标。第28页三、应用三、应用n属猕猴桃生物碱肉苁蓉碱可作强壮补精药，太可属猕猴桃生物碱肉苁蓉碱可作强壮补精药，太可斯塔宁、太可马宁为降血糖药；斯塔宁、太可马宁为降血糖药；n龙胆碱可作为风湿药、健胃药；龙胆碱可作为风湿药、健胃药；n槟榔和烟草生物碱有毒性。烟碱是农业用杀虫药，槟榔和烟草生物碱有毒性。烟碱是农业用杀虫药，防治蚜虫；槟榔碱是一个有效除肠虫药，还能收防治蚜虫；槟榔碱是一个有效除肠虫药，还能收缩瞳孔、刺激唾液和汗液分泌，量大时能使呼吸缩瞳孔、刺激唾液和汗液分泌，量大时能使呼吸器官麻痹而致死亡，毒性较大，兽医治疗上应用器官麻痹而致死亡，毒性较大，兽医治疗上应用得较多。得较多。第29页第五节第五节 异喹啉类生物碱异喹啉类生物碱一、结构和种类一、结构和种类 异喹啉类生物碱是以异喹啉或四氢异喹啉为基核异喹啉类生物碱是以异喹啉或四氢异喹啉为基核一类生物碱。广泛分布于罂粟科、豆科、小檗科一类生物碱。广泛分布于罂粟科、豆科、小檗科等植物。如黄连与三棵针等植物中小檗碱、罂粟等植物。如黄连与三棵针等植物中小檗碱、罂粟中吗啡、防己科植物中粉防己碱以及莲心中莲心中吗啡、防己科植物中粉防己碱以及莲心中莲心碱。碱。第30页第31页第32页第33页第34页二、提取分离方法二、提取分离方法n水提取法水提取法n有机溶剂提取法有机溶剂提取法第35页第36页第37页三、应用三、应用n莲心碱有降压和抗心率失常作用；莲心碱有降压和抗心率失常作用；n小檗碱抗菌作用很强，俗称黄连素，临床上惯用盐酸黄连小檗碱抗菌作用很强，俗称黄连素，临床上惯用盐酸黄连素治疗细菌性痢疾、胃肠炎等炎症；素治疗细菌性痢疾、胃肠炎等炎症；n吗啡是一个惯用镇痛药，而通惯用作镇咳剂；吗啡是一个惯用镇痛药，而通惯用作镇咳剂；n罂粟碱有抑制罂粟碱有抑制HIV复制作用，是很有前途艾滋病治疗药；复制作用，是很有前途艾滋病治疗药；n防己碱有镇痛消炎作用，海罂粟碱作利尿剂；防己碱有镇痛消炎作用，海罂粟碱作利尿剂；n白屈菜碱含有一定程度镇痛作用及抗癌活性；白屈菜碱含有一定程度镇痛作用及抗癌活性；n石蒜碱作为催吐、祛痰药，抗癌作用显著，临床广泛用于石蒜碱作为催吐、祛痰药，抗癌作用显著，临床广泛用于卵巢癌、胃癌、肝癌、肺癌等。卵巢癌、胃癌、肝癌、肺癌等。第38页第六节第六节 吲哚类生物碱吲哚类生物碱一、结构和种类一、结构和种类1.萝芙木生物碱（利血平）萝芙木生物碱（利血平）第39页2.长春生物碱长春生物碱第40页3.麦角生物碱麦角生物碱第41页二、提取分离方法二、提取分离方法n有机溶剂分段结晶法有机溶剂分段结晶法 吲哚类生物碱大多含有易溶于乙醇，难溶于乙醚，吲哚类生物碱大多含有易溶于乙醇，难溶于乙醚，几乎不溶于水特征。几乎不溶于水特征。n吸附层析法吸附层析法 分离长春花中各种吲哚类生物碱分离长春花中各种吲哚类生物碱第42页第43页三、应用三、应用n利血平有良好降血压作用；利血平有良好降血压作用；n长春生物碱中许多含有抗癌活性，其中长长春生物碱中许多含有抗癌活性，其中长春碱、长春新碱已用于临床治疗急性白血春碱、长春新碱已用于临床治疗急性白血病，绒毛膜上皮癌等。病，绒毛膜上皮癌等。第44页第七节第七节 莨菪烷类生物碱莨菪烷类生物碱一、结构和种类一、结构和种类莨菪烷类生物碱均为氨醇与有机酸酯化结合莨菪烷类生物碱均为氨醇与有机酸酯化结合而成，共有结构式：而成，共有结构式：第45页 莨菪类生物碱存在于颠茄、山莨菪、曼陀罗等茄科莨菪类生物碱存在于颠茄、山莨菪、曼陀罗等茄科植物中，莨类生物碱中主要可分为两类：植物中，莨类生物碱中主要可分为两类：1.茄生物碱茄生物碱（1）莨菪碱起源于颠茄、莨菪、曼陀罗；）莨菪碱起源于颠茄、莨菪、曼陀罗；（2）东莨菪碱起源于洋金花；）东莨菪碱起源于洋金花；（3）山莨菪碱和樟柳碱起源于唐古特莨；）山莨菪碱和樟柳碱起源于唐古特莨；第46页第47页2.古柯生物碱（爱康宁）古柯生物碱（爱康宁）古豆碱、红古豆碱古豆碱、红古豆碱第48页二、提取分离方法二、提取分离方法n有机溶剂分段结晶法有机溶剂分段结晶法n层析法：吸附层析法；纸层析法；薄层层层析法：吸附层析法；纸层析法；薄层层析法析法第49页三、应用三、应用1.阿托品在临床上用途阿托品在临床上用途n解除平滑肌痉挛：适合用于各种内脏腹痛，如胃肠绞痛及解除平滑肌痉挛：适合用于各种内脏腹痛，如胃肠绞痛及膀胱刺激症状如尿频、尿急等，疗效很好。膀胱刺激症状如尿频、尿急等，疗效很好。n阻止腺体分泌：用于全身麻醉前给药，以降低呼吸道分泌，阻止腺体分泌：用于全身麻醉前给药，以降低呼吸道分泌，预防分泌物阻塞呼吸道及吸入性肺炎发生。预防分泌物阻塞呼吸道及吸入性肺炎发生。n眼科治疗眼科治疗n迟缓型心律失常迟缓型心律失常n抗休克抗休克n解救有机磷酸酯类中毒解救有机磷酸酯类中毒第50页2.山莨菪碱应用山莨菪碱应用n反抗乙酰胆碱所致平滑肌痉挛和抑制心血管作用，反抗乙酰胆碱所致平滑肌痉挛和抑制心血管作用，与阿托品相同而稍弱，同时也能解除血管痉挛，与阿托品相同而稍弱，同时也能解除血管痉挛，改进微循环。改进微循环。3.东莨菪碱应用东莨菪碱应用n对中枢神经抑制作用较强，主要用于麻醉前给药；对中枢神经抑制作用较强，主要用于麻醉前给药；n防晕作用；防晕作用；n也用于妊娠呕吐及放射病呕吐。也用于妊娠呕吐及放射病呕吐。第51页第八节第八节 喹啉类生物碱喹啉类生物碱一、结构和种类一、结构和种类喹啉类生物碱共有结构是，其基核是喹啉环。喹啉类生物碱共有结构是，其基核是喹啉环。1.金鸡纳生物碱：奎宁、奎宁丁、金鸡宁等金鸡纳生物碱：奎宁、奎宁丁、金鸡宁等第52页2.喜树生物碱喜树生物碱喜树碱、喜树碱、10-甲氧基喜树碱、甲氧基喜树碱、11-羟基喜树碱、羟基喜树碱、11-甲氧基喜树甲氧基喜树碱碱第53页二、提取分离方法二、提取分离方法n金鸡纳生物碱：利用二元盐基性生物碱中金鸡纳生物碱：利用二元盐基性生物碱中性盐溶解度（水中）较小性质，以提取并性盐溶解度（水中）较小性质，以提取并分离金鸡纳生物碱。分离金鸡纳生物碱。n喜树生物碱：可从乙醇提取液浓缩后浓水喜树生物碱：可从乙醇提取液浓缩后浓水溶液中用氯仿直接提出。溶液中用氯仿直接提出。第54页第55页三、应用三、应用n金鸡纳生物碱用作解热药，抗疟作用；金鸡纳生物碱用作解热药，抗疟作用；n喜树碱临床上治疗肠癌、直肠癌、胃癌、喜树碱临床上治疗肠癌、直肠癌、胃癌、白血病等；白血病等；10-羟基喜树碱则可用于治疗肝羟基喜树碱则可用于治疗肝癌与头颈部肿瘤；喜树碱是治疗艾滋病一癌与头颈部肿瘤；喜树碱是治疗艾滋病一个新型天然药品。个新型天然药品。第56页第九节第九节 喹唑酮类生物碱喹唑酮类生物碱一、结构和种类一、结构和种类常山碱、异常山碱、常山新碱常山碱、异常山碱、常山新碱第57页二、提取分离方法二、提取分离方法n常山碱难溶于水和氯仿、乙醇、丙酮等，常山碱难溶于水和氯仿、乙醇、丙酮等，不溶于乙醚、苯或石油醚，仅溶于氯仿和不溶于乙醚、苯或石油醚，仅溶于氯仿和甲醇混合液。因而提取时可用有机溶剂分甲醇混合液。因而提取时可用有机溶剂分段结晶法，即氯仿和甲醇混合溶剂提取常段结晶法，即氯仿和甲醇混合溶剂提取常山碱，再分离溶剂，用乙醇结晶或氯仿中山碱，再分离溶剂，用乙醇结晶或氯仿中结晶，得到纯品常山碱结晶。结晶，得到纯品常山碱结晶。第58页三、应用三、应用n常山碱是常山抗疟作用有效成份，它抗疟常山碱是常山抗疟作用有效成份，它抗疟作用为奎宁作用为奎宁100倍以上，异常山碱抗疟作用倍以上，异常山碱抗疟作用与奎宁相当。与奎宁相当。第59页第十节第十节 嘌呤类生物碱嘌呤类生物碱一、结构和种类一、结构和种类n茶叶生物碱，包含咖啡因、茶碱、可可豆茶叶生物碱，包含咖啡因、茶碱、可可豆碱、黄嘌呤、腺碱等；碱、黄嘌呤、腺碱等；n6-氨基嘌呤，由车前子中分离出；氨基嘌呤，由车前子中分离出；n香菇嘌呤，由香菇中分离出；香菇嘌呤，由香菇中分离出；n玉蜀嘌呤，由玉米中分离出。玉蜀嘌呤，由玉米中分离出。第60页第61页二、提取分离方法二、提取分离方法n嘌呤类生物碱多为水溶性生物碱，普通用嘌呤类生物碱多为水溶性生物碱，普通用水回流提取法提取，并用离子交换层析法水回流提取法提取，并用离子交换层析法和凝胶层析法等方法分离纯化。和凝胶层析法等方法分离纯化。第62页三、应用三、应用n咖啡碱是一个惯用药品，主要用为中枢神咖啡碱是一个惯用药品，主要用为中枢神经兴奋药；经兴奋药；n茶碱和可可豆碱为利尿药，临床上惯用茶茶碱和可可豆碱为利尿药，临床上惯用茶碱治疗心绞痛和哮喘；碱治疗心绞痛和哮喘；n香菇嘌呤治疗动脉硬化。香菇嘌呤治疗动脉硬化。第63页第十一节第十一节 甾体类生物碱甾体类生物碱一、结构和种类一、结构和种类1.孕甾烷衍生物孕甾烷衍生物第64页2.胆甾烷衍生物：茄碱、番茄碱胆甾烷衍生物：茄碱、番茄碱 含有胆甾烷四环骨架和另一哌啶环，多数时六元含有胆甾烷四环骨架和另一哌啶环，多数时六元环衍生物。环衍生物。第65页3.异甾衍生物：黎芦生物碱、贝母生物碱异甾衍生物：黎芦生物碱、贝母生物碱第66页二、提取分离方法二、提取分离方法n甾体类生物碱大多为脂溶性生物碱，普通甾体类生物碱大多为脂溶性生物碱，普通采取有机溶剂提取法提取，并用有机溶剂采取有机溶剂提取法提取，并用有机溶剂分段结晶法或离子交换法分离纯化。分段结晶法或离子交换法分离纯化。第67页第68页三、应用三、应用n丰土明应用于降血压、解热和局部麻醉等方面；丰土明应用于降血压、解热和局部麻醉等方面；n茄碱用做支气管扩张药，以治疗气喘；还可用做杀虫药；茄碱用做支气管扩张药，以治疗气喘；还可用做杀虫药；n太白米生物碱含有抗癌、镇痛等功效，临床用于治疗胃腹太白米生物碱含有抗癌、镇痛等功效，临床用于治疗胃腹胀痛、呕吐、咳嗽等症，近年来，用于治疗胃癌、食道癌，胀痛、呕吐、咳嗽等症，近年来，用于治疗胃癌、食道癌，取得了很好效果；取得了很好效果；n番茄碱能抑制各种霉菌和细菌生长；番茄碱能抑制各种霉菌和细菌生长；n龙葵中含有澳洲茄碱和边缘茄碱，主治感冒发烧、咳嗽气龙葵中含有澳洲茄碱和边缘茄碱，主治感冒发烧、咳嗽气喘；喘；n介黎生物碱有较大毒性，农业上惯用为杀虫药。介黎生物碱有较大毒性，农业上惯用为杀虫药。第69页第十二节第十二节 萜类生物碱萜类生物碱一、结构和种类一、结构和种类1.一萜类生物碱：猕猴桃生物碱及其衍生物一萜类生物碱：猕猴桃生物碱及其衍生物2.倍半萜类生物碱：石斛碱、石斛酮碱倍半萜类生物碱：石斛碱、石斛酮碱3.二萜类生物碱：乌头碱二萜类生物碱：乌头碱4.三萜类生物碱：黄杨生物碱（环常绿黄杨三萜类生物碱：黄杨生物碱（环常绿黄杨碱碱D、黄杨烯碱、黄杨烯碱第70页第71页二、提取分离方法二、提取分离方法n乌头生物碱为酯类，难溶于水、乙醇或苯，乌头生物碱为酯类，难溶于水、乙醇或苯，易溶于乙醇或氯仿，普通采取有机溶剂提易溶于乙醇或氯仿，普通采取有机溶剂提取法提取，并用有机溶剂分段结晶法、薄取法提取，并用有机溶剂分段结晶法、薄层层析法或吸附层析法分离纯化。层层析法或吸附层析法分离纯化。第72页第73页三、应用三、应用n乌头碱有除寒、散风、通经、止痛等功效，乌头碱有除寒、散风、通经、止痛等功效，惯用以强心与止痛；可抑制血管运动中枢惯用以强心与止痛；可抑制血管运动中枢使血压下降，并强烈兴奋麻痹中枢神经、使血压下降，并强烈兴奋麻痹中枢神经、迷走神经，产生各种心律失常。迷走神经，产生各种心律失常。第74页第十三节第十三节 大环类生物碱大环类生物碱一、结构和种类一、结构和种类 大环类生物碱存在于埃塞俄比亚大环类生物碱存在于埃塞俄比亚Maytenus属属和卫矛属植物中。卫矛属植物约有和卫矛属植物中。卫矛属植物约有100各种，各种，其中如卫矛、雷公藤等在我国分布极广。其中如卫矛、雷公藤等在我国分布极广。第75页第76页二、提取分离方法二、提取分离方法n大环类生物碱为脂溶性，易溶于乙醇、甲大环类生物碱为脂溶性，易溶于乙醇、甲醇和乙醚等有机溶剂，可用有机溶剂回流醇和乙醚等有机溶剂，可用有机溶剂回流法提取，并以有机溶剂分段结晶法分离。法提取，并以有机溶剂分段结晶法分离。第77页三、应用三、应用n美登素抗癌作用强，毒性低，是一个很有美登素抗癌作用强，毒性低，是一个很有希望癌症治疗药品。希望癌症治疗药品。n雷公藤生物碱有较强毒性，用于制造生物雷公藤生物碱有较强毒性，用于制造生物杀虫农药。杀虫农药。第78页