生物碱专题教育课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章第三章第1页十九世纪德国学者十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片从鸦片中分离出吗啡碱中分离出吗啡碱(morphine)现从自然界中分离得到约现从自然界中分离得到约10000种种全国医药产品大全中收载药品及全国医药产品大全中收载药品及 其制剂达六十余种其制剂达六十余种植物中存在生物碱大多有显著生理活性植物中存在生物碱大多有显著生理活性如：如：第2页 鸦片中鸦片中吗啡吗啡镇痛作用镇痛作用 麻黄中麻黄中麻黄碱麻黄碱止喘作用止喘作用 长春花中长春花中长春碱长春碱抗癌活性抗癌活性 黄连中黄连中小檗碱小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 山莨菪碱山莨菪碱抗中毒性休克作用抗中毒性休克作用 石蒜中生物碱加兰他敏加兰他敏含有拟胆碱作用 利血平利血平降压作用第3页 生物碱是一类十分主要天然有机化合物，也是生物碱是一类十分主要天然有机化合物，也是一类研究得最早有生物活性天然化合物。一类研究得最早有生物活性天然化合物。一一.生物碱含义生物碱含义 生物碱普通指植物中含生物碱普通指植物中含N N有机化合物有机化合物（蛋白质、肽类、氨基酸等除外蛋白质、肽类、氨基酸等除外)。第一节第一节 概述概述第4页 生物碱主要分布于植物界生物碱主要分布于植物界,在动物中发觉在动物中发觉得极少。在高等植物尤其在双子叶植物中分得极少。在高等植物尤其在双子叶植物中分布为广：布为广：在双子叶植物小檗科在双子叶植物小檗科(Berberidaceae)(Berberidaceae)，毛茛科，毛茛科(Rununcu-laceae)(Rununcu-laceae)，木兰科，木兰科(Magnoliaceae)(Magnoliaceae)，防己，防己科科(Menisperma-ceae)(Menisperma-ceae)，罂粟科，罂粟科(Papaveraceae)(Papaveraceae)，芸，芸香科香科(Rutaceae)(Rutaceae)等植物中广为分布；等植物中广为分布；二、分布二、分布第5页裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属(Taxus)(Taxus)，松柏，松柏科松属科松属(Pinus)(Pinus)，云杉属，云杉属(Picia)(Picia)，三尖杉科三尖杉属，三尖杉科三尖杉属Cepha-lotaxus)Cepha-lotaxus)，麻黄科麻黄属，麻黄科麻黄属(Ephedra)(Ephedra)等属植物等属植物中有分布；中有分布；少少数单子叶植物如石蒜科，百部科数单子叶植物如石蒜科，百部科(Stemonaceae)(Stemonaceae)，百合科，百合科(Liliaceae)(Liliaceae)等植物中有分布。在低等植物等植物中有分布。在低等植物中，生物碱分布少，而且结构普通为简单。生物碱在中，生物碱分布少，而且结构普通为简单。生物碱在生物体中生物体中 存在部位和含量往往差异很大，普通来说，存在部位和含量往往差异很大，普通来说，含量在千分之一以上即为高含量。含量在千分之一以上即为高含量。第6页三、存在形式三、存在形式1.1.游离碱游离碱：碱性极弱，以游离碱形式存在。2.2.成盐：成盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊酸类：乌头酸、绿原酸等无机酸：硫酸、盐酸等。3.3.苷类：苷类：以苷形式存在于植物中；4.4.酯类：酯类：各种吲哚类生物碱分子中羧基，常以甲酯形式存在。5.N-5.N-氧化物：氧化物：植物体中氮氧化物约一百余种。第7页 命名规则命名规则1.生物碱类型命名生物碱类型命名主要依据：主要依据：母母核核化化学学结结构构，如如吡吡啶啶、吡吡咯咯啶啶、喹喹啉啉、异异喹喹啉啉、萜类等；萜类等；以起源植物命名以起源植物命名，如石蒜科生物碱等。，如石蒜科生物碱等。第8页2.生物碱单体成份命名生物碱单体成份命名以植物起源属、种名称命名，如：一叶萩碱一叶萩碱也有以生理活性或药效命名，如：吗啡吗啡morphine（使睡眠),吐根碱吐根碱emetine（呕吐）以人名命名，如：pelletierine（为纪念化学家Pierre Joseph Pelletier）第9页生物碱分类方法很多，主要包含1.按植植物物起起源源分类 如：石蒜生物碱，长春花生物碱；2.按化化学学结结构构分类 如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；3.按生源结合化学分类生源结合化学分类 如：起源于鸟氨酸吡咯生物碱。第二节第二节 结构与分类结构与分类第10页有机胺类（有机胺类（氮原子不结合在环内一类生物碱。氮原子不结合在环内一类生物碱。）止咳平喘作用止咳平喘作用第11页益母草碱益母草碱对动物子宫有兴奋对动物子宫有兴奋作用、降压作用作用、降压作用第12页（二）杂环（二）杂环类（氮原子结合在环内一类生物碱。）类（氮原子结合在环内一类生物碱。）1、吡咯衍生物、吡咯衍生物由吡咯或四氢吡咯衍生生物碱。分为：简单吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吲哚里西啶衍生物。第13页简单吡咯衍生物简单吡咯衍生物红古豆碱（无活性）（无活性）红古豆苦杏仁酸酯（有活性）（有活性）似阿托品药品散瞳等作用似阿托品药品散瞳等作用第14页吡咯里西啶（吡咯里西啶（pyrrolizidinepyrrolizidine）衍生物）衍生物野百合碱（有抗癌活性）有抗癌活性）吡咯里西啶第15页吲哚里西啶（吲哚里西啶（indolizidineindolizidine）衍生物）衍生物吲哚里西啶一叶萩碱第16页2 2、吡啶衍生物、吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生生物碱。分为：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶第17页吡啶吡啶降压、镇静、促进唾液分泌作用第18页喹诺里西啶喹诺里西啶消肿利尿、抗肿瘤、抗心律失常、降血脂及免疫调整第19页3、莨菪烷衍生物、莨菪烷衍生物莨菪碱（阿托品）解痉、镇痛、解磷中毒、散瞳作用第20页4、喹啉衍生物、喹啉衍生物喜树碱喜树碱治白血病和直肠癌第21页5、异喹啉衍生物、异喹啉衍生物异喹啉isoquinoline第22页1-benzyl-isoquinoline存在于鸦片中，含有镇咳作用与可待因相同，但无成瘾性，可替换可待因。那可丁那可丁又称苄基异喹啉又称苄基异喹啉第23页双苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型唐松草碱唐松草碱第24页原小檗碱型原小檗碱型抗菌消炎存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。第25页原小檗碱型原小檗碱型镇痛、镇静、改进心肌供血、治疗心率失常第26页吗啡烷型吗啡烷型吗啡烷morphinane镇痛如：吗啡碱（吗啡碱（morphine）是鸦片中成份，含有止痛作用。第27页6、吲哚衍生物、吲哚衍生物第28页第29页咪唑毛果芸香碱pilocarpine治疗青光眼7 7、其它杂环、其它杂环第30页第31页虫草素虫草素抗菌、抗病毒、抗肿瘤嘌呤嘌呤第32页石斛碱dendrobine乌头碱aconitine三、萜类生物碱三、萜类生物碱解热镇痛镇痛、消炎、麻醉、降压第33页二萜二萜抗癌活性第34页贝母碱贝母碱四、甾类生物碱四、甾类生物碱扩张支气管平滑肌、兴奋子宫第35页 第三节第三节 理化性质理化性质一、性状一、性状1.形态多为结晶固体，少为粉末。少数常温下为液体（多不含氧，若含氧则多成酯键）2.颜色多为无色或白色，少数有色。3.味 觉多具苦味，少数有甜味，如：甜菜碱。第36页4.挥发性液体生物碱多有挥发性，个别固体生物碱有挥发性，如麻黄碱。5、旋光性多为左旋光性。条件改变有产生变旋现象。如：菸碱 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37页类别极性价键溶解性H2OCHCl3HClNaOH非酚性非酚性Alk(无无Ar-OH叔胺、仲叔胺、仲胺胺)较弱共价脂溶性+季铵碱季铵碱强离子水溶性+氮氧化物氮氧化物半极性配位中等水溶+两性两性Alk Ar-OH较弱共价脂溶性+（可成内盐）（可成内盐）-COOH强离子水溶性+(1)游离碱二、二、溶解度溶解度第38页(2)成盐生物碱 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。含氧酸盐水溶性往往较大。与大分子有机酸所形成盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性很好。第39页三、碱性三、碱性以以 pKa 计计,碱性大则碱性大则 pKa大大,碱性小则碱性小则 pKa 小小 。第40页影响碱性强弱原因（1）N杂化方式：因p电子成份越多，越易失去电子，碱性越强。(2)诱导效应（经过碳链传递）(a)(a)供电性基团取代，碱性增强；供电性基团取代，碱性增强；如：二甲胺(Pka10.70)甲胺(Pka10.64)氨 (Pka9.75)第41页（b）氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱常见吸电子基：苯基、羰基、酯基、醚基、羟基、双键、硝基等 常见给电子基：烷基、甲氧基等第42页(3)(3)共轭效应：共轭效应：形成形成p-p-共轭，通常碱性较共轭，通常碱性较弱。弱。苯胺型、酰胺型苯胺型、酰胺型、烯胺型、烯胺型苯胺型苯胺型毒扁豆碱毒扁豆碱毒扁豆碱毒扁豆碱第43页酰胺型酰胺型 与酸成盐很不稳定，在酸性条件下，就能表现出游离碱溶解性，能溶于三氯甲烷第44页(4)空间效应空间效应 氮原子因为附近取代基空间立体障碍或分子构象原因，而使质子难于靠近氮原子，碱性减弱。如莨菪碱碱性强于东莨菪碱第45页碱性强弱：第46页 第四节第四节 检识检识第47页（一）化学检识（一）化学检识（沉淀反应沉淀反应):生物碱盐与生物碱沉淀试剂生成难溶于水复盐或分生物碱盐与生物碱沉淀试剂生成难溶于水复盐或分子复合物。子复合物。沉淀试剂：沉淀试剂：(1)(1)碘化物复盐类碘化物复盐类碘化铋钾碘化铋钾 KBiI4 橘红色至黄色沉淀橘红色至黄色沉淀碘碘-碘化钾碘化钾 KI-I2 红红棕色沉淀棕色沉淀碘化汞钾碘化汞钾 K2HgI4 类白色沉淀类白色沉淀 若加过量试剂，沉淀又被溶解。若加过量试剂，沉淀又被溶解。第48页(2)(2)大分子酸类：大分子酸类：酸类硅钨酸硅钨酸 SiO212WO3 乳白色乳白色酚酸类苦味酸苦味酸 2,4,6-三硝基苯酚 黄色黄色(3)(3)金属盐类金属盐类雷氏铵盐雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色紫红色第49页2.反应原理：反应原理：生成复盐和络盐生成复盐和络盐第50页 3.3.沉淀反应条件沉淀反应条件（1）通常在酸性水溶液酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%；（当醇含量50%时可使沉淀溶解）（3）沉淀试剂不易加入多量。（如：过量碘化汞钾可使产生沉淀溶解）第51页4.4.结果判断结果判断（1 1）判别时每种）判别时每种AlkAlk需采取三种以上沉淀试剂；需采取三种以上沉淀试剂；（2 2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性结果不能判定生物碱存在 阴性结果可判断无生物碱存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等+沉淀试剂沉淀第52页处理方法：处理方法：将含生物碱酸水液碱化，再用三氯甲烷萃取，分取三将含生物碱酸水液碱化，再用三氯甲烷萃取，分取三氯甲烷层，再用酸水萃取，所得酸水层部分可作为沉氯甲烷层，再用酸水萃取，所得酸水层部分可作为沉淀反应溶液淀反应溶液（3 3）仲胺类普通不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻黄）仲胺类普通不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱碱注意：在结果判断时要慎重注意：在结果判断时要慎重第53页（二）色谱检识（二）色谱检识（一）薄层色谱：适合用于脂溶性生物碱 硅胶薄层色谱吸附TLC 氧化铝薄层色谱第54页使用硅胶薄层色谱注意事项：使用硅胶薄层色谱注意事项：因为硅胶显弱酸性，强碱性生物碱在硅胶板上能成盐，使Rf值很小或拖尾所以，使用硅胶作吸附剂，需要在碱性环境中进行，以克服其酸性。方法：方法：湿法制板时，以湿法制板时，以0.1-0.50.1-0.5氢氧化钠代替水，氢氧化钠代替水，使其成碱性；使其成碱性；展开剂中加入一定量二乙胺或氨水；展开剂中加入一定量二乙胺或氨水；展开槽中放入一小杯氨水，产生氨气使色谱空间显展开槽中放入一小杯氨水，产生氨气使色谱空间显碱性。碱性。第55页薄层色谱显色：（1）直接在可见光或紫外灯下观察斑点，该法适合用于有颜色或有荧光生物碱（2）大多数用改良碘化铋钾试剂，显橘红色。少数生物碱不显色可用碘铂酸、三氯化锑、硫酸铈硫酸（或磷酸）等试剂。第56页（二）纸色谱（二）纸色谱（1）游离生物碱：甲酰胺为固定相，固定相饱和有机溶剂为展开剂。（2）生物碱盐：滤纸中水为固定相，系统正丁醇-冰醋酸-水为展开剂。第57页 第五节第五节 提取和分离提取和分离最惯用方法：最惯用方法：溶剂提取法溶剂提取法常选取溶剂：常选取溶剂：酸水、乙醇、亲脂性有机酸水、乙醇、亲脂性有机溶溶剂剂第58页（1）酸水提取）酸水提取原理：酸溶碱沉原理：酸溶碱沉惯用酸水：惯用酸水：0.5%-1%0.5%-1%盐酸、硫酸盐酸、硫酸操作方法：渗漉法或浸渍法操作方法：渗漉法或浸渍法提取成份：生物碱盐和大量水溶性杂质提取成份：生物碱盐和大量水溶性杂质第59页怎样使生物碱盐和水溶性杂质分开怎样使生物碱盐和水溶性杂质分开a a、离子交换法：、离子交换法：使用强酸型阳离子交换树脂柱（水溶性杂质因没使用强酸型阳离子交换树脂柱（水溶性杂质因没被交换，所以先流出）被交换，所以先流出）交换后树脂用氨水碱化，生物碱游离出来，再用交换后树脂用氨水碱化，生物碱游离出来，再用有机溶剂进行回流提取。有机溶剂进行回流提取。离子交换过程以下：离子交换过程以下：R R-H H BBHHClCl R RBBHHHClHClR RBHBHNHNH4 4OH ROH RNHNH4 4B BH H2 2O O 适合用于普通生物碱酸水提取液处理，尤其是水适合用于普通生物碱酸水提取液处理，尤其是水溶性较大生物碱，如苦参碱、麻黄碱。溶性较大生物碱，如苦参碱、麻黄碱。第60页b b、萃取法：、萃取法：氨水、石灰水碱化酸提取液，亲脂性有机溶剂进氨水、石灰水碱化酸提取液，亲脂性有机溶剂进行萃取行萃取 惯用萃取剂：三氯甲烷、乙醚惯用萃取剂：三氯甲烷、乙醚 此法适合用于脂溶性生物碱与水溶性杂质分离此法适合用于脂溶性生物碱与水溶性杂质分离第61页c c、沉淀法、沉淀法 碱化酸水提取液，游离生物碱水溶性降低而沉碱化酸水提取液，游离生物碱水溶性降低而沉淀析出淀析出 若是水溶性生物碱，如季铵生物碱，需加雷氏若是水溶性生物碱，如季铵生物碱，需加雷氏铵盐（硫铵盐（硫氰酸铬铵）氰酸铬铵）对对季铵生物碱进行季铵生物碱进行沉淀。沉淀。此法适合用于季铵型生物碱与其它生物碱此法适合用于季铵型生物碱与其它生物碱 分离。分离。第62页（2）乙醇乙醇提取提取法法原理：生物碱与生物碱盐都溶于乙醇性质原理：生物碱与生物碱盐都溶于乙醇性质所用乙醇：所用乙醇：60%60%95%95%乙醇乙醇操作方法：渗漉法或回流法操作方法：渗漉法或回流法提取成份：生物碱、生物碱盐、少许水溶性杂质、提取成份：生物碱、生物碱盐、少许水溶性杂质、较多脂溶性杂质较多脂溶性杂质除去脂溶性杂质方法：酸水溶解生物碱，与脂除去脂溶性杂质方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。溶性杂质分离。第63页（3 3）亲脂性有机溶剂提取法）亲脂性有机溶剂提取法原理：游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂原理：游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂惯用溶剂：三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯惯用溶剂：三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯操作方法：回流法或连续回流法操作方法：回流法或连续回流法提取成份：游离生物碱和脂溶性杂质提取成份：游离生物碱和脂溶性杂质除去脂溶性杂质方法：酸水溶解生物碱，与脂除去脂溶性杂质方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。溶性杂质分离。为取得药材中游离生物碱，在提取前，药材应先用少许碱水（氨水和石灰水）润湿。第64页二、分离二、分离（一）生物碱初步分离（一）生物碱初步分离将总生物碱初步分成：强碱性生物碱、中将总生物碱初步分成：强碱性生物碱、中强碱性生物碱、弱碱性生物碱强碱性生物碱、弱碱性生物碱第65页（二）生物碱单体分离（二）生物碱单体分离1 1、利用生物碱碱性差异进行分离（、利用生物碱碱性差异进行分离（pHpH梯度萃取法）梯度萃取法）用不一样酸性缓冲溶液，用不一样酸性缓冲溶液，pHpH由高到低依次萃取，碱由高到低依次萃取，碱性较强生物碱先成盐而溶于酸水溶液中性较强生物碱先成盐而溶于酸水溶液中将总生物碱溶于酸水溶液中，逐步加碱使将总生物碱溶于酸水溶液中，逐步加碱使pHpH由低到由低到高增加，碱性较弱生物碱先游离而转溶于有机层中。高增加，碱性较弱生物碱先游离而转溶于有机层中。第66页2 2、利用游离生物碱在有机溶剂中溶解性差异、利用游离生物碱在有机溶剂中溶解性差异进行分离进行分离如如氧化苦参碱和苦参碱氧化苦参碱和苦参碱分离：氧化苦参碱极性大，分离：氧化苦参碱极性大，亲水性强，难溶于亲水性强，难溶于乙醚乙醚性质与苦参碱分离性质与苦参碱分离粉防己碱和防己诺林碱粉防己碱和防己诺林碱分离，利用防己诺林碱极性分离，利用防己诺林碱极性大，难溶于大，难溶于冷苯冷苯性质与粉防己碱分离性质与粉防己碱分离第67页3 3、利用生物碱盐在水中溶解度差异进行分离、利用生物碱盐在水中溶解度差异进行分离如如士宁和马钱子碱士宁和马钱子碱分离：利用盐酸士宁在水中溶解分离：利用盐酸士宁在水中溶解度小于盐酸马钱子碱，先析出结晶与盐酸马钱子碱度小于盐酸马钱子碱，先析出结晶与盐酸马钱子碱分离。二者硫酸盐行为相反。分离。二者硫酸盐行为相反。草酸麻黄碱与草酸伪麻黄碱草酸麻黄碱与草酸伪麻黄碱分离：利用草酸麻黄碱分离：利用草酸麻黄碱在水中溶解度小于草酸伪麻黄碱进行分离在水中溶解度小于草酸伪麻黄碱进行分离第68页4 4、利用生物碱特殊官能团性质不一样进行分离、利用生物碱特殊官能团性质不一样进行分离（1）含有酚羟基生物碱和不含有酚羟基生物碱分离：）含有酚羟基生物碱和不含有酚羟基生物碱分离：如如吗啡和可待因吗啡和可待因分离，吗啡含有酚羟基能溶于分离，吗啡含有酚羟基能溶于NaOH溶液溶液，而可待因不含有酚羟基不能溶于，而可待因不含有酚羟基不能溶于NaOH溶液，使二者得于分离。溶液，使二者得于分离。（2）含有内酯结构和酰胺结构生物碱，在）含有内酯结构和酰胺结构生物碱，在NaOH加加热条件下开环成盐溶于水，酸化后又环合。与其热条件下开环成盐溶于水，酸化后又环合。与其 他类生物碱分离。他类生物碱分离。第69页5 5、结构相同生物碱，需采取柱色谱法分离、结构相同生物碱，需采取柱色谱法分离吸附色谱法吸附色谱法惯用吸附剂：氧化铝和硅胶惯用吸附剂：氧化铝和硅胶如：萝芙木中阿吗灵和利血平分离，用氧化铝为固如：萝芙木中阿吗灵和利血平分离，用氧化铝为固定相定相分配色谱法分配色谱法支持剂：硅胶支持剂：硅胶 固定相：固定相：pH5.0pH5.0缓冲溶液缓冲溶液 流动相：流动相：pH5.0pH5.0缓冲液饱和三氯甲烷缓冲液饱和三氯甲烷 如：高三尖杉酯碱与三尖杉酯碱分离如：高三尖杉酯碱与三尖杉酯碱分离第70页