第三章1生物碱..
第三章生物碱1 (1)

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N原子的核外电子排布:2S2 2Px1 2Py1 2Pz1 原子的核外电子排布: 原子的核外电子排布 N在形成有机胺分子杂化轨道时有三种形式: SP3 SP2 SP。 在形成有机胺分子杂化轨道时有三种形式: 在形成有机胺分子杂化轨道时有三种形式 。 杂化轨道中, 成分少 成分少( 电子比例多),电子受原子核 电子比例多), 杂化轨道中,s成分少(p电子比例多),电子受原子核 约束力小,活动性大,氮给出电子能力强,碱性强;反之。 约束力小,活动性大,氮给出电子能力强,碱性强;反之。
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N N CH3
H3C N H
OCH3 H3CO OH O O OCH3 防己诺林 (双熔点) N CH3 H
烟碱 (液体)
O H3C O N N CH3
CH3 N H N C CH OH CH3 NH CH3
咖啡因 (升华性)
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游离生物碱 游离仲胺碱和叔胺碱具亲脂性,溶于有机溶剂、酸水, 游离仲胺碱和叔胺碱具亲脂性,溶于有机溶剂、酸水, 特别易溶于氯仿, 特别易溶于氯仿,难溶于水和碱水 不符合:难溶于有机溶剂,而溶于水(如石蒜碱) 不符合:难溶于有机溶剂,而溶于水(如石蒜碱) 难溶于有机溶剂,而溶于碱水(如吗啡) 难溶于有机溶剂,而溶于碱水(如吗啡) 难溶于有机溶剂,而溶于酸性氯仿(如喜树碱) 难溶于有机溶剂,而溶于酸性氯仿(如喜树碱)
OH
碱性:供电基(烷基等)取代, 碱性:供电基(烷基等)取代,碱性 吸电基(芳环、双键、含氧基团等)取代, 吸电基(芳环、双键、含氧基团等)取代,碱性
第三章 生物碱(alkaloids)

2.麻黄生物碱 麻黄中含有多种结构相似的生物碱,总称为麻黄生物碱。 麻黄碱又叫麻黄素,麻黄碱属于芳香族氨基醇衍生物
H C
H
C CH 3
OH NHCH3
C6H5 HO H3CHN CH3 H H H H C6H5 NHCH3 OH CH3 HO C6H5 H NHCH3 CH3 H H3CHN CH3 C6H5 OH H
有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、 吡咯烷类(苦豆碱、千里光碱、野百合碱)、 吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)、 异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)、 吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)、 莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)、 咪唑类(毛果芸香碱)、 喹唑酮类(常山碱)、 嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、 甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、 萜类(乌头碱、飞燕草碱)、 大环类(美坦生、雷公藤碱)。
4、溶解性 游离生物碱极性较小,大多数不溶或难溶于水 而溶于氯仿、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。
生物碱的盐类极性较大,大多易溶于水及醇,
不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂;其溶 解性与游离生物碱恰好相反。
5.沉淀反应
生物碱或生物碱的盐类水溶液,能与一些试剂 (称为生物碱沉淀剂,常是重金属盐类或相对分子 质量较大的复盐以及特殊无机酸如硅钨酸、磷钨酸, 或有机酸如苦味酸的溶液)生成水不溶性盐沉淀。
H
(-)-麻黄碱
(+)-麻黄碱
(-)-伪麻黄碱
(+)-伪麻黄碱
游离的麻黄碱溶解在氯仿中,经较长时间保存,能缓 缓地转变成盐酸麻黄碱从溶液中结晶析出,因为碱性的 麻黄碱能够促进氯仿分解生成盐酸所致。游离的麻黄碱 有挥发性,能随水蒸气蒸馏出来而不被分解。 二、吡咯类生物碱
第3章生物碱

生 物 碱Alkaloids一、概 述生物碱是人类对植物药中有效成分研究得最早而较多的一类成分。
从十九世纪德国学者F.W.Sert . .u rner 从鸦片中分离出吗啡碱(morphine )以来,迄今已从自然界中分离得到约10000种生物碱类化合物。
在《全国医药产品大全》中收载的生物碱药物及其制剂达六十余种。
植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性,如:鸦片中的吗啡——镇痛作用; 麻黄中的麻黄碱——止喘作用; 长春花中的长春碱——抗癌活性; 黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用; 山莨菪碱——抗中毒性休克作用石蒜中的生物碱加兰他敏——具有拟胆碱作用 利血平——降压作用由此可看出,在临床用药中生物碱类成分占据着重要的地位。
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。
化学合成工作者对它进行结构改造,从中找到普鲁卡因(procaine ),不但结构较古柯碱简单,毒性也大大地被降低了,成为临床广泛使用的局部麻醉药物。
现有的很多合成止痛药就是根据吗啡的化学结构而设计的。
在生物碱的研究中,创新出不少研究方法、技术和反应,这对天然有机化学的发展起着重要的促进作用。
N CH 3H COOCH 3OO古柯碱(可卡因)N OOC 2H 5C 2H 5NH 2普鲁卡因(合成品)(procaine)局麻药㈠生物碱的定义生物碱(Alkaloids)至今也无一个确切而标准的定义。
这是由于随着生物碱的研究不断深入发展,人们采用新的先进的技术而不断地得到新模式和新结构的化合物,因而经典的、传统的定义就受到了局限性,如:胡椒碱——虽为含氮杂环的衍生物,但不易与酸结合成盐;秋水仙碱——几乎没有碱性,氮原子不结在环上;麻黄碱——氮原子也不结在环上,应属于芳烃胺衍生物。
但按习惯仍将这些化合物归属在生物碱的范围内。
但对于大多数生物碱还是有其共性之处,因此,还可以就其共性来定义生物碱的。
生物碱知识点总结

生物碱知识点总结一、生物碱的分类生物碱是一类具有碱性的有机化合物,通常可以根据其化学结构和来源进行分类。
1. 植物生物碱植物生物碱是植物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物,通常由植物通过生物合成途径合成。
植物生物碱的来源非常广泛,包括但不限于各类植物的根、茎、叶和果实等部位。
植物生物碱的种类非常丰富,包括吗啡类生物碱、喜树碱类生物碱、喜马拉雅星状体碱类生物碱、喍得卡碱类生物碱等。
2. 真菌生物碱真菌生物碱是真菌体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物,通常由真菌通过生物合成途径合成。
真菌生物碱的来源主要包括但不限于霉菌、放线菌、酵母菌等。
真菌生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性,包括但不限于环毛霉素、紫杉醇、青霉素、链霉素等。
3. 动物生物碱动物生物碱是动物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物,通常由动物通过生物合成途径合成。
动物生物碱的来源主要包括但不限于两栖动物、昆虫、海洋生物等。
动物生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性,包括但不限于腺苷、肾上腺素、组胺、乙酰胆碱等。
二、生物碱的合成生物碱的合成是指通过化学合成或生物合成的方法获得生物碱化合物。
生物碱的合成途径主要包括天然合成、半合成和全合成。
1. 天然合成天然合成是指生物体内通过生物代谢途径合成生物碱化合物。
天然合成通常由生物体内的酶或酶系催化一系列化学反应生成生物碱化合物。
天然合成的生物碱通常具有高度的立体选择性、反应特异性和效率性。
2. 半合成半合成是指通过对天然生物碱进行结构改造和功能调整而获得新的生物碱化合物。
半合成通常通过化学合成和生物技术手段对天然生物碱进行修饰和改造,以获得更具有药物活性和生物效应的化合物。
3. 全合成全合成是指通过合成化学方法获得生物碱化合物。
全合成通常通过有机合成化学的手段构建生物碱的骨架结构,再通过适当的官能团化学修饰和官能团保护,最终获得目标生物碱化合物。
三、生物碱的生物活性生物碱具有多种生物活性,通常具有显著的药用价值和生物效应。
天然药物化学 第三章 生物碱4-5节

CHCl3层 (中强碱)
CHCl3层 (弱碱)
(二)生物碱单体的分离
1、利用生物碱碱性差异进行分离 总碱
酸水
酸水液(盐)
NaHCO3碱化, 三氯甲烷萃取
水层(莨菪碱)
三氯甲烷层 (东莨菪碱)
练习
• 1.在酸水溶液中可直接被氯仿萃取出来的生物 碱是
A.强碱 B.中强碱
C.弱碱 D.酚性碱 E.季铵碱
• 2.在生物碱酸水提取液中,加碱调pH由低到高, 每调一次用氯仿萃取一次,首先得到
A.强碱性生物碱 B.弱碱性生物碱 C.季铵碱 D.中等碱性生物碱 E.水溶性生物碱
2、利用游离生物碱在有机溶剂中的溶 解度不同进行分离
氧化苦参碱和苦参碱混合物
少量CHCl3溶解 CHCl3 液
加入10倍量的乙醚
沉淀↓ (氧化苦参碱)
三、亲脂性有机溶剂提取法
原理:利用游离生物碱易溶于亲脂 性有机溶剂的性质进行提取。
提取前先用碱水(石灰乳或氨水) 湿润,使生物碱游离。再用氯仿、 苯等亲脂性有机溶剂提取。
方法 :回流或连续回流法。
三、亲脂性有机溶剂提取法
药材(须碱化)
亲脂性有机溶剂提取 (三氯甲烷 /苯)冷浸/ 回流
有机溶剂提取液(游离)
方法:浸渍、渗漉和回流法 继续纯化采用酸溶碱沉法。
二、乙醇溶剂提取法
药材
60%~95%乙醇渗漉/ 浸渍 /回流 乙醇提取液(盐、游离、脂溶性杂质)
减压回收乙醇
浓缩液(盐、游离、脂溶性杂质)
加稀酸放置,滤过
酸水溶液(盐)
碱化
沉淀(脂溶性杂质)
总生物碱(游离)↓(可
碱水液(水溶性生物
过滤Байду номын сангаас去也可用氯仿萃取 ) 碱或杂质)
第三章 生物碱

利血平——降压作用
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第一节 概述
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化合物。
一.生物碱的含义 生物碱一般指植物中含N的有机化合物
(蛋白质、肽类、氨基酸等除外)。
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二、分布
生物碱主要分布于植物界,在动物中发现 得很少。在高等植物尤其在双子叶植物中分 布为广:
因此,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:湿法制板时,以0.1-0.5的氢氧化钠代替水, 使其成碱性;展开剂中加入一定量的二乙胺或氨水; 展开槽中放入一小杯氨水,产生氨气使色谱空间显 碱性。
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• 薄层色谱的显色: • (1)直接在可见光或紫外灯下观察斑点,
酸类——硅钨酸
SiO212WO3
乳白色
酚酸类——苦味酸 2,4,6-三硝基苯酚 黄色
(3)金属盐类
雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂
生成难溶性复盐 紫红色
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2.反应原理:生成复盐和络盐
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3.沉淀反应条件
(1)通常在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:过量的碘化汞 钾可使产生的沉淀溶解)
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三、存在形式
1.游离碱:碱性极弱,以游离碱的形式存在。 2.成盐: 有机酸有:柠檬酸、酒石酸等;特殊 的酸类:乌头酸、绿原酸等无机酸:硫酸、盐酸 等。 3.苷类:以苷的形式存在于植物中; 4.酯类:多种吲哚类生物碱分子中的羧基,常以 甲酯形式存在。 5.N-氧化物:植物体中的氮氧化物约一百余种。
天然药物化学第3章_生物碱

1.碱性:
(1)碱性的产生及其强度表示: 生物碱分子中都含有氮原子,其氮原子上的孤 电子对能接受质子而显碱性。碱性是生物碱的 重要性质。通常以酸式离解指数pKa表示。 碱性强度与pKa值关系: pKa2(极弱碱)、pKa 27(弱碱)、 pKa 712(中强碱)、pKa 12(强碱)。 碱性基团的pKa值大小顺序一般是: 胍基季胺碱(pKa 11)脂胺类,脂氮杂 环类(pKa 811)芳胺类,芳氮杂环类(pKa 37)两个以上的氮杂环类(pKa 3) 酰胺 基。
颠茄-阿托品
药理作用: 1腺体分泌:抑制汗腺及唾液腺的分泌,引起皮 肤干燥及口干,亦可减少呼吸道的分泌,故常 用于麻醉前给药,较大剂量才能降低胃液分泌。 2平滑肌:对胃肠道正常运动影响不大,但对处 于过度运动及痉挛状态的平滑肌则解痉作用明 显,对胃肠、胆道、输尿管及支气管痉挛都有 解痉作用。 3眼:使虹膜括约肌及睫状肌麻痹,产生瞳孔扩 大及调节麻痹(远视)。
药理作用: 抗菌谱广,体外对多种革兰阳性及阴性 菌均具抑菌作用,其中对溶血性链球菌、 金葡菌、霍乱弧菌。脑膜炎球菌、志贺 痢疾杆菌、伤寒杆菌、白喉杆菌等有较 强的抑制作用,低浓度时抑菌,高浓度 时杀菌。对流感病毒、阿米巴原虫、钩 端螺旋体、某些皮肤真菌也有一定抑制 作用。
体外实验证实黄连素能增强白细胞及肝网 状内皮系统的吞噬能力。痢疾杆菌、溶 血性链球菌、金葡菌等极易对本品产生 耐药性。本品与青霉素、链霉素等并无 交叉耐药性。
OMe HO O OH MeO OH O
吗啡碱 morphine
青藤碱 sinomenine
O O + OH N
HO
MeO OMe
+ OHN
OMe
OMe
OMe
天然药物化学 第三章 生物碱1-3节

学习目标
•1.掌握生物碱的概念及特点、溶解性、碱性以及提 取分离的方法。 •2.熟悉生物碱的结构分类、一般性状、化学检识 (沉淀反应)、色谱检识及常见生物碱实例。 •3.了解生物碱的分布及存在形式、生物活性及甾类、 萜类生物碱的结构。
情景模拟
某患者因腹泻、呕吐到附件药店购买药品,驻 店药师根据其描述病情特点判断为细菌感染型腹泻, 给他介绍了药品盐酸小檗碱片,患者服药后病情得 到明显改善。
• 黄连生物碱——抗菌消炎 • 临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎,
它副作用较小。
三、生物碱类化合物的生物活性
槟榔碱、槟榔次碱 驱虫、消积
利血平 降压
三、生物碱类化合物的生物活性
颠茄
长春花
莨菪碱 解痉、镇痛
美登木、喜树、长春花、三 尖杉生物碱,红豆杉中紫杉 醇
抗癌
三、生物碱类化合物的生物活性
O
CH3 N
CH2OH OCOCH
莨菪碱 (pka9.65)
东莨菪碱 (环氧位阻pka7.50)
5.氢键效应 氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团,
形成分子内氢键时,N上质子H较稳定,不易 离去,碱性增强。
H5C6 H2
CH3 H1
+H
N
H CH3 HO
l-麻黄碱 pKa=9.58
d-伪麻黄碱 pKa=9.74
NH
吡咯
N CH3
莨菪烷
N
吡啶
N H
吲哚
5
4
6
3
N7 8
N2 1
异喹啉
喹啉
练习: 常见氮杂环类生物碱基本母核类型
咪唑
吡嗪
嘌呤
胆甾烷型
异胆甾烷型
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氧化态:化学物质中某个原子氧化程度的量度。
如氮氧化合物,N为-1;季铵,N为-3
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O O N OH OCH3 OCH3 Berberine? H C CH3 C H CH3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH3 O C O O NH C CH3 CH2OH C
CH3O
OH N H CH3
CH3 N CH3O N H O HO O Morphine OH H3COOC OCH3 Reserpine OCH3 O C OCH3 OCH3 N
4.分布
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生物碱的有无或含量受生长条件与气候等因素的影响。一 般普遍存在植物的各个部位,但往往是集中在某一部位。 含量:差异大,1% - 0.0001%,0.1%含量较高。 同属植物、同种植物中往往含有多种结构类型相同的生物 碱,也有一些科属的植物亲缘关系不相近,但可能含有相 同的生物碱。 积累:主要在生长活跃的组织如子房、心皮等。 储藏:主要是在液泡细胞、乳汁管细胞中进行。
嘌呤、嘧啶
甲戊二羟酸
卟啉类 醌 类
胡萝卜素类
植物二次代谢与生物合成过程
2. 生物碱的生物合成
生物合成途径 (1)氨基酸途径:主要有鸟氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪 氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸、烟酸等。 (2)甲戊二羟酸途径:萜和甾体类。
生物合成原理(化学反应)
(1)Schiff碱形成反应 (2)Mannich碱形成反应 (3)酚的氧化偶合反应 (4)C-N键的裂解
目前用于临床的生物碱有近80多种
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3.定义
多数认为:生物碱是来源于植物界的含氮有机化合物(N 多在环内),有生理活性和碱性,能与酸成盐。 广义认为:生物界中所有的含氮有机化合物(除去生物体 必须的含氮化合物,如氨基酸、多肽、蛋白质、B族维生 素等)。 Pellertier认为:生物碱是生物有机体产生(植物、动物、 微生物)、含有负氧化态氮的环状化合物。
第 1节
概述
发展历史
生理活性
定义
分布
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1.发展历史
1803年,第一个生物碱那可汀(narcotine)
1806年,吗啡(morphine)
1810年,奎宁(quinine)和辛可宁(cinchonine) …… 1819年,Weissner认为:从植物中得到的具有碱性的化 合物统称为生物碱。 我国17世纪《白猿经》记载:从乌头中出砂糖样毒物作 箭毒用,可能是乌头碱(aconitine),比欧洲的发现早 二百年左右。(清· 赵学敏《本草纲目拾遗》) 生理活性、化学结构、全合成与半合成研究
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CO2
H2 O
hυ / 叶绿素
葡萄糖代谢 莽草酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 三羧酸循环 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶A (TCA) 丁酮二酸 α-酮戊二酸 丁二酸 脂肪族氨基酸 赤藻糖4-磷酸 苯丙素类
芳香族氨基酸
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2.生理活性
镇痛作用:如吗啡、延胡索乙素 解痉作用:如阿托品 抗菌消炎:如小檗碱 降压作用:如利血平
止咳平喘:如麻黄碱
抗疟作用:如奎宁 抗癌作用:如喜树碱、紫杉醇、长春新碱、秋水仙碱 抗老年痴呆:如石杉碱甲
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转移:往往发生甲基化、氧化、去甲基化等次级结构修饰。
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第2节 生物碱的生物合成(Biosynthesis)
生物合成 生物合成的途径 生物合成的意义 生物碱的生物合成
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目的要求
掌握生物碱的理化性质、提取、分离和检识
熟悉生物碱结构的研究方法 了解生物碱的含义、分类、分布和生理活性
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甲戊二羟酸
脂肪酸类
植物一次代谢与生物合成过程
CO2
H2 O
hυ / 叶绿素
葡萄糖代谢 莽草酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 三羧酸循环 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶A (TCA) 丁酮二酸 α-酮戊二酸 丁二酸 脂肪族氨基酸 生物碱类 肽 类 含氮化合物 核苷 δ-氨基乙酰丙 酸 脂肪酸类 前列腺素类 脂肪族及芳 香族聚酮类 核苷酸类 胆 萜 甾 类 醇 碱 赤藻糖4-磷酸 香豆素、木 脂(质)素 芳香族氨基酸 黄酮类 鞣酸类 苯丙素类
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1.生物合成
一次代谢:维持植物机体生命活动的代谢过程。主要 有糖类、蛋白质、脂肪、核酸。是植物的营养物质,也 是人类赖以生存的物质基础。 二次代谢:以一次代谢产物为前体,经不同途径进一 步合成的过程。是产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽 多姿的化学物质。维持植物的特性与特征,活性强。
第3章
生物碱(Alkaloids)
2018/10/5
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教学内容 第1节 第2节 第3节 第4节 概述 生物碱的生物合成 生物碱的分类 生物碱在植物体中的存在形式
第5节
第6节 第7节 第8节 第9节
生物碱的理化性质
生物碱的提取与分离 生物碱的色谱检识 生物碱的结构测定 含生物碱中药实例