第六节 生物碱的结构研究

（一）化学成分
CH OH CH CH3 NHCH3
l－麻黄碱 （1R，2S） pka 9.58 d－伪麻黄碱（1S，2S） pka 9.74
CH3 C6H 5 H2 H1 OH N R R1
CH3
C6H 5 H2 OH
H1 N R R1
R=H，Rˊ=CH3 l－麻黄碱 R= Rˊ=CH3 l－甲基麻黄碱 R= Rˊ=H l－去甲基麻黄碱
（一）化学成分
OMe MeO H3C N H N CH3 OR O O OMe
R=CH3 汉防己甲素 R=H 汉防己乙素（隐性酚羟基）
Hofmann降解 Hofmann降解
N
N CH3
Hofmann降解
N H3C
+ N(CH3)3 + H2O
CH3
三烯
β-C上烷基取代多则β-H不易消除；β-C上有 芳环或其它吸电子基团时β-H易消除；β-H与季 N反式构型较 顺式易消除。
个别含N杂环虽有 β-H，但不能消除
如：
CH3I
N H
Ag2O
3.过碘酸氧化－乙酰丙酮缩合反应
樟柳碱分子中的羟基莨菪酸部分具有邻 二羟基结构，可被HIO4氧化成甲醛，甲醛 与乙酰丙酮在乙酸铵溶液中加热，缩合成 二乙酰基二甲基二氢吡啶（DDL）而显黄 色，故又称DDL反应。
四、苦参
苦参为豆科植物苦参 （Sophoraflavescens） 的干燥根，性寒、味苦；具有清热燥湿、杀 虫、利水等功效。苦参总碱具有消肿利尿、 抗肿瘤、抗病原体作用。同时具有抗心律 失常、抗缺氧、扩张血管、降血脂等作用 及抗柯萨奇病毒、调节免疫作用。 临床用于心律失常、心力衰竭、病毒性心 肌炎、冠心病等。
d－伪麻黄碱 d－甲基伪麻黄碱 d－去甲基伪麻黄碱
（二）麻黄生物碱的理化性质
1.性状 麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，具挥发性。 2.碱性 碱性较强，伪麻黄碱pKa9.74，麻黄碱pKa 9.58。 3.溶解性 可溶于水（伪麻黄碱水溶性较麻黄碱小），也 能溶解于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。草酸麻 黄碱难溶于水，草酸伪麻黄碱则易溶于水。
（一）化学成分
O
15 16 14 13 12 11 5 4 3 2 6 7 8 9 10
O N
N
苦参碱
N
氧化苦参碱
N
1
O
O N HO
O N
羟基苦参碱
N
去氢苦参碱
N
（二）理化性质
1.性状 苦参碱有α-、β-、δ-、γ-四种形态，α-、 β-、δ-苦参碱为结晶体，常见的是α-型，为 针状或棱柱状结晶，熔点76℃，γ-苦参碱为 液状。 2.碱性 苦参碱和氧化苦参碱的碱性较强（一元碱） 3.溶解性 极性大小：氧化苦参碱>羟基苦参碱>苦参碱
3.构象和取代基的确定
3.85
MeO
6
A MeO
3.82
3.95
2.35
7
N OMe
CH3
MeO
6
b
A MeO
3.55
2.52
C OMe
7
N
CH3
C
a
（四）13C-NMR
1、氮原子电负性对邻近碳原子化学位移的影响 N原子的吸电诱导效应使邻近碳原子向低场位移,α 碳的位移最大. 一般规律为：α-C>γ-C>β-C 。
135.7 123.6 149.8 N
35.2 134.9 123.6 148.5 138.8 149.5 N CH3 68.9 N
22.6 57.0
2 、N原子对甲基碳化学位移的影响 N-CH3较普通-CH3向低场位移 δ 30~47
3 、生物碱结构异构体的研究
4、 超导核磁共振技术的应用 DEPT谱、 2D 13C-1HCOSY谱 HMBC谱等。
OH H
+
-
OR HO HOH2C C C C6H5
OR H
+
OH
-
O C6H5
C C
H CH2O;）莨菪碱
3.水解性
COOH N CH3 OH CH2OH OCO C H
-
N
CH3
+
CH CH2OH
H2O OH
莨菪醇
莨菪酸
4.碱性
由于氮原子周围化学环境、立体效应等因素，使得 碱性差异较大： 莨菪碱(pka 9.65)>山莨菪碱>东莨菪碱、樟柳碱 5.溶解性 莨菪碱亲脂性强，可溶于四氯化碳，难溶于水； 山莨菪碱亲脂性较前者弱，能溶于水和乙醇； 东莨菪碱有较强的亲水性，可溶于水； 樟柳碱亲水性较前强，溶于水。 极性：樟柳碱、山莨菪碱>东莨菪碱>莨菪碱
β
胺
C H HO
-
C
α
N(CH3)3
+
H2O +
C
C (烯)
+ N(CH3)3
(三甲胺)
反应必要条件：N的β位应有H，其次是β-H能够在反应中被消除。 （1）直链含N化合物，一次降解
CH3 R CH2
CH2
CH2
CH2
N CH3
CH3I
R
CH2
CH2
+ N(CH3)3I-
Ag2O Ag(OH)2
R
（三）鉴别反应 1.HgCl2 沉淀反应 莨菪碱（阿托品） HgCL2 黄色 Δ 东莨菪碱 HgCL2 白色
红色
2.Vitali反应 莨菪酸部分用发烟硝酸处理时，可产生硝基 化反应，生成三硝基衍生物。此物可与苛性碱醇 溶液反应，分子内氢重排，生成醌样结构的衍生 物而呈深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失。 反应式见P353
4.小檗碱的鉴别反应
（1）小檗红碱反应 盐酸小檗碱加热至220℃左右分解，生成红棕 色小檗红碱，加热至285℃，完全熔融。 （2）丙酮加成反应 盐酸小檗碱水溶液，加NaOH使呈强碱性，滴 加丙酮数滴，生成黄色结晶性丙酮加成物。 （3）漂白粉显色反应 小檗碱的酸性水液中加入适量的漂白粉（或通入 气） 黄色 樱红色。
（三）麻黄生物碱的鉴别反应 麻黄碱和伪麻黄碱不能与大多数生物碱 沉淀试剂发生 沉淀反应，可通过以下反应 鉴别：
1.CS2-CuSO4反应 在麻黄碱或伪麻黄碱的醇液中加入CS2、 CuSO4和NaOH各2滴，则产生棕色沉淀。 2.铜络盐反应 在麻黄碱或伪麻黄碱的醇液中 + CuSO4+ NaOH 呈碱性,则产生蓝紫色。
（二）PC
多选用正相PC 固定相多选用水、甲酰胺或酸性缓冲液。 用酸性缓冲液作固定相的PC，常采用多 缓冲纸色谱的方式。
多缓冲纸色谱
C
pH 低
碱性大小
展开
B
pH 中 pH 高
A > B > C
A
CHCl3
总碱
第六节 生物碱的结构研究
一、化学方法 1、Hofmann降解反应 又称彻底甲基化反应.起始物为伯、仲、叔 胺，用CH3I和Ag2O进行彻底甲基化反应，生成 季铵碱；再将季铵碱加热，消除β–H，同时伴 C-N键断裂，生成三甲胺和烯。 根据生成物烯的双键数目，可推测生物碱结 构中N的结合状态。
第五节
生物碱的检识
一、理化检识 物理方法主要根据生物碱的形态、颜色、嗅味 等；化学方法用沉淀试剂、显色剂等。 二、色谱检识 (一)TLC 1.吸附TLC 常用吸附剂有氧化铝和硅胶。硅胶显酸性，需 进行处理。可用稀碱液代替水制板;或在展开剂 中加入少量碱性试剂为抑尾剂。P333 展开剂以亲脂性溶剂为主，多为混合溶剂， 根据色谱结果调整展开剂的极性。 例：P334
R1 N: R3 R1 NH R2 R2 CN-Br R2 R1 R3 R1 N CNBrR2 H2O
R2
N
CN + R3 Br
-CO2 R1
N
COOH
二、波谱法
（一）UV 一般只作为辅助手段 1、生物碱母体结构为共轭系统 UV可反映分子的基本骨架和类型，如吡啶、喹啉、 吲哚等。 2、生物碱母体的主体结构部分为共轭系统 如莨菪烷类、苄基异喹啉类、四氢原小檗碱类等。 UV谱相同或相似。
4.水解性及氧化还原反应
O N
KI或 SO2 H2O2
O N
5%KOH/EtOH HCL
KOOC H N
N
N
O
N
五、汉防己
亦称粉防己，为防己科植物汉防己 （stephania tetrandra）的干燥根，为常用 中药。味苦、辛，性寒，具有祛风湿、止痛、利 水消肿、泻下焦湿热等功效。防己总碱具有镇痛、 消炎、降压、肌肉松弛以及抗菌、抗肿瘤作用， 其中汉防己甲素作用最强，乙素镇痛作用只有甲 素的一半。 近年来研究表明：汉防己甲素对肺纤维及高血 压、心绞痛等有良好疗效。
R1O R2O N OH
R1
小檗碱 药根碱 巴马丁
R2
R3 CH3 CH3 CH3
R4 CH3 CH3 CH3
OR3 OR4
-CH2H
CH3
CH3 CH3
（二）小檗碱的理化性质 1.性状 小檗碱为黄色针状结晶，加热至110℃变为黄 棕色，于160℃分解，盐酸小檗碱为黄色小针状结 晶。 2.碱性 属于季铵碱，呈强碱性，pKa为11.5。 3.溶解性 游离小檗碱易溶于热水或热乙醇，能缓缓溶于水 中，在冷乙醇中溶解度不大，难溶于苯等亲脂性 溶剂。
例：用Al2O3薄层层析，CHCl3－MeOH（10：
1）展开，则Rf:(
O
15 16 14 13 12 11 5 4 3 2 6 7 8 9 10
)>(
)>(
)。
O
N
N
A:
C:
O N
HO
N
1
N
B:
N O

2.分配TLC