天然药物化学生物碱

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天然药物化学 第九章 生物碱

天然药物化学 第九章 生物碱
C H3 O N
CH3 N
H C H 2O H OC O C H
H C H 2OH OC O C H
东莨菪碱 (环氧位阻pka6.20)
莨菪碱(pka9.65)
5、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分子内氢键形成时,则共 轭酸稳定 , 碱性增强。
CH3
CH3 C 6H 5 OH
C H 2O H C H
N
CH3
O
C
莨菪醇的有机酸酯
莨菪碱(阿托品)
四、异喹啉类生物碱
(一)简单异喹啉型
N
(二)苄基异喹啉型
H 3C O
N H 3C O
N
H 3C O OCH3
罂粟碱
四、异喹啉类生物碱 (三)双苄基异喹啉型
2分子苄基异喹啉通过醚键结合而成
O Me H3C N O Me H Me O Me O N H CH3
NH
四氢异喹啉(SP3 pKa9.5)
N
异喹啉(SP2 pKa5.4)
RC
N
氰类(SP 中性 ) 电效应
2、诱导效应: 供电诱导效应(烷基):可使氮原子周围电子云密度 增加,碱性增强。 吸电诱导效应(含氧基团,双键,苯环):电子云密 度降低,碱性减弱。
CH OH CH CH3
CH OH CH NH2 CH3
二、旋光性


多有旋光(不对称碳原子或不对称中心)
多呈左旋性。 生物活性与旋光活性密切相关,常左旋活性大 于右旋
三、
碱性
7 1S2 2S2 2P3 碱性的来源 N: H+ (接受质子)
碱性强弱的表示方法 pka pKa=-lgKa, pKa越大,碱性越强。

天然药物化学 第9章 生物碱

天然药物化学 第9章 生物碱

第四节 提取分离
1.根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离 (1)已知成分——查文献选择结晶溶剂 (2)未知成分——色谱方法进行溶剂的选择 2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法 首先考虑的问题:
所选溶剂pH值多少为宜?
萃取几次能完全?
萃取溶剂的最佳体积?
第四节 提取分离
2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法 (1)确定pH值的方法
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.酰胺:如:喜树碱、秋水仙碱等。 4.氮杂缩醛:如:阿马林 阿替生等。 5.N-氧化物:植物体中的氮氧化物生物碱约一百余种 6.其它: 如亚胺(C=N)、烯胺(-N-C=C)、氮腈(-N-CN)
第三节
理化性质
2. 碱性强弱的表示方法

pKa: < 2 极弱碱
2~7 弱 碱
7 ~ 11 中强碱
> 11 强碱
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 (1)杂化方式
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 (2)电子效应
连接供电基团则使碱性增强。
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 (2)电子效应
第九章
生 物 碱
(Alkaloids)
本章内容
F 第一节
第二节 第三节 第四节 第五节
概述 化学结构及分类 理化性质 提取分离 波谱特征
第一节 概述
一、生物碱的定义
生物碱是指结构中含有负氧化态氮原子、且氮原 子多处在杂环上的一类碱性化合物,多数能与酸成 盐,具有较强的生理活性。
第一节 概述

生物碱(天然药物化学课件)

生物碱(天然药物化学课件)

(二)碳-氮键裂解反应
1.霍夫曼降解
胺与CH3I生成季铵盐,与碱加 热发生β-H消除,生成水、烯 和胺
O
N O
H
O O O
Me N
O
O
O
11
第一节
概述
Ssummary
2.冯布劳恩三级胺降解
三级胺与溴化氢,生成溴代烷 和二取代氨基氰化物
O Me
N O
O O
O
NMe
O MeO
O O
天然药物化学
生物碱 分类及生源途径
glc O
N
H
靛青苷
32
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
(二)色胺吲哚类
分子中残存色胺部分
NH2 N H
色胺
N
O
N H
N H3C
吴茱萸碱
33
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
(三)半萜吲哚类
色胺吲哚基础上连接异戊二烯
OH
1
2 CH3
HN CH3
,H2SO4
NH2
麻黄碱 (1R,2S)
伪麻黄碱 (1S,2S)
CH3
HN CH3
40
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
(二)萜类生物碱
1.单萜生物碱
环烯醚萜生物合成而来
O O
N
龙胆碱
41
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
N
苦参碱
22
分类和 第二节 生源关系

天然药物化学 第十章 生物碱

天然药物化学 第十章 生物碱

烟碱
O H N O
O N
O N
N
N
O
一叶萩碱
苦参碱
氧化苦参碱
三.莨菪烷类生物碱(托品烷类、颠茄类)
O CH2OH C H
N
CH3
N
CH3
O
C
莨菪烷
O N CH3 O
莨菪碱(阿托品)
O C CH2OH C H
东莨菪碱
四.异喹啉类生物碱
H3CO H3CO N
N
异喹啉
H3CO OCH3
罂粟碱
O O N+ OHOCH3 OCH3
碱。
生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中 氮原子的电子云密度,若电子云密度升 高,则碱性增强,反之碱性减弱。
(SP3 pKa9.5)
子较大,对氮原子构成屏 碱性减弱。 使碱性增强。 蔽作用,使氮原子难于接 四氢异喹啉 氰类 异喹啉 受质子,造成碱性降低。
(二)生物碱的碱性强弱与分子结构的关系 1.氮原子的杂化方式 碱性为sp3>sp2>sp; 2.诱导效应 季铵碱因羟基团 (如烷基)时, 式存在,呈强碱性。 4、空间效应 碱性增强;而氮原子附近有吸电子 吸电子共轭效应使氮原子上的电子云密度 如果氮原子周围的取代基分 N RC 基 ( 如苯基、羰基、双键等 ) 时,则 5、分子内氢键形成 降低,造成碱性减弱。供电子共轭效应 N NH
味道
二、旋光性

具有手性碳原子的生物碱,由于分子不对 称性而具有旋光性,大多为左旋光体。 生物碱的生物活性通常左旋强于右旋。

三、碱性
(一)生物碱的碱性及碱性强弱的表示方法 1.生物碱的碱性 2、碱性强弱的表示方法 生物碱分子中含有氮原子, 可以用酸式离解指数 pKa值表示。 氮原子最外层电子结构中 pKa值越大,碱性越强。一般 pKa< 有一对孤对电子,能接受 2为极弱碱, pKa2~7为弱碱, 质子而显碱性。 pKa7~12为中强碱,pKa>12为强

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O
O
黄嘌啉
O
HN
NH
H 3C N N
CH3
N H
N
咖啡因
O N CH3 N
五、其它类生物碱 (四)萜类衍生物:
单萜类生物碱:猕猴桃碱、龙胆碱(龙胆科) 倍半萜类生物碱:石斛碱(石斛) 二萜类生物碱:乌头碱(乌头、附子) 三萜类生物碱:少
五、其它类生物碱 (五)甾体类生物碱:
百合科植物多含此类生物碱,如贝母碱(贝母)
二、吡啶类生物碱
(一)哌啶和吡啶类:
哌啶
N H
毒芹碱
N H CH3
吡啶
N
N
N CH3
烟碱(烟草)
COOCH3
槟榔碱(槟榔)
N CH3
二、吡啶类生物碱
(二)吲哚里西啶类:
O
N
H
吲哚里西啶
O
N
一叶萩碱
二、吡啶类生物碱
(二)喹喏里西啶类:
O N
N
苦参碱
N
喹喏里西啶
O
N
氧化苦参碱
N O
三、 莨菪烷类生物碱
主要分布于植物界
特别是高等植物的双子叶植物
如:毛茛科、防己科、罂粟科、茄科等
单子叶植物中较少
如:百合科、石蒜科等
裸子植物和低等植物中个别存在
二、生物碱的存在方式
多以生物碱盐存在
多与有机酸成盐
少数与无机酸成盐
有游离生物碱
少以酯、苷、氮氧化物存在
第二节 结构和分类
四、异喹啉类生物碱
(五)吗啡烷型
CH3 R N
C H3 N
O MeO OH OMe
吗啡烷
青藤碱

天然药物化学课件 第九章 生物碱

天然药物化学课件 第九章 生物碱
• 裸子植物中,在紫杉科红豆杉属
(Taxus),松柏科松属(Pinus),云杉属 (Picia),油杉属(ketelearia)三尖杉 科三尖杉属(Cephalotaxus),麻黄科麻 黄属(Ephedra)等属植物中
(3)越是结构特殊的生物碱,分布的类群越窄
三、存在形式
• 多呈碱性,绝大多数以盐的形式存在 • 有机酸盐(草酸盐、柠檬酸盐、酒食酸
O OH
O OH
N
OH
冉特可林酮
NH2
邻氨基苯甲酸
四)来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱:
苯丙胺类
HO Ph H
CH3
H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四氢异喹啉类
CH3O
NH CH3O
OH CH3
哌劳亭(Pellotine)
苄基四氢异喹啉类
化学分类:按骨架分为15类,主要7类
苄基四氢异喹啉类:eg.厚朴碱 阿朴菲类: eg.千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类:eg.粉防己碱 吗啡烷类: eg.吗啡碱
一、 性状
• 多数为结晶性固体,少数为非晶形粉末, 个别为液体, eg.烟碱,毒芹碱,槟榔碱
• 多具苦味,少数呈辛辣味,成盐后较游离 者味更大
• 一般无色或白色,少数有色, eg.小檗碱, 一叶萩碱,蛇根碱
• 液体生物碱及个别小分子固体生物碱具挥 发性,可用水蒸汽蒸馏提取, eg.烟碱,麻 黄碱;个别生物碱具升华性, eg.咖啡因
二、C-N键的裂解
• 1 内酰胺开环 • 2 Hofmann降解 和 von Braun降解
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布
四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定

天然药物化学生物碱、甾体及其苷类、三萜及其苷类重点及部分常考简答题

天然药物化学生物碱、甾体及其苷类、三萜及其苷类重点及部分常考简答题

一、生物碱⚫生物碱是指含负氧化态氮原子,存在于生物有机体中的环状化合物。

负氧化态包括胺、氮氧化物、酰胺、季铵化合物,排除了含硝基和亚硝基的化合物⚫生物碱在动物中分布较少,一般分布在植物中。

在系统发育较低级的类群中,生物碱的分布较少或无;生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物类群中;极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中;越是特殊类型的生物碱,其分布的植物类群越窄。

⚫生物碱的存在形式:游离碱:那碎因、那可丁;盐类:绝大多数,以草酸、柠檬酸、硫酸、盐酸、硝酸盐形式存在。

小檗碱盐酸盐,吗啡硫酸盐;酰胺类:秋水仙碱、喜树碱;N-氧化物:氧化苦参碱、野百合碱;氮杂缩醛类:阿马林;其他(亚胺,烯胺,苷,季铵碱,酯):新士的宁烯胺、小檗碱季铵碱、可卡因酯。

⚫生物碱的合成的基本原理:环合反应、C-C键和C-N键的裂解。

⚫环合反应:包括一级环合和次级环合;一级环合为内酰胺与席夫碱的形成、曼尼希氨甲基化反应,次级环合为具备N-杂环生物碱的合成,如酚氧化偶联反应,亚胺盐次级环合。

⚫酚氧化偶联反应:酚自由基的形成;自由基偶联形成碳碳、碳氧、碳氮键;再芳香化(烯醇化,碳碳键迁移和碳碳键裂解)⚫C-N键裂解:内酰胺开环、Hofmann降解和von Braun降解⚫分类:⚫性状:绝大多数由C、H、O、N元素组成,极少数分子含Cl、S元素。

多数生物碱呈结晶形固体,有些为非晶形粉末,少数是液体,如烟碱、毒芹碱。

多数具有苦味,如盐酸小檗碱;甜菜碱具甜味;有些有刺激唇舌的焦灼感。

多具有确定的熔点,防己诺林具双熔点;少数有升华性,如咖啡因。

多数为无色状态,少数具有高度共轭体系结构的生物碱显色,如小檗碱黄色,蛇根碱黄色,小檗红碱红色等。

利血平紫外下显荧光。

⚫旋光性:凡是具有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱则有旋光物质,小檗碱,罂粟碱无。

旋光性还受测定时所用的溶剂、pH、浓度、温度等因素的影响。

中性条件下,烟碱、北美黄连碱左旋光性→酸性条件下右旋光性。

天然药物化学生物碱

天然药物化学生物碱
天然药物化学生物碱
概述
一、生物碱旳定义 指天然产旳一类含氮旳有机化合物; 多数具有碱性且能和酸结合生成盐; 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内; 多数有较强旳生理活性。
下列虽然含氮,但不属于生物碱: 低分子胺类:甲胺、乙胺; 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、 核酸、核苷酸、卟啉类、维生素;

生 物 生物界 碱 在 生 物 界 的 分 布
半萜吲哚类
H CONH
N Me
CH2OH Me
N H
麦角新碱 ergonovine ergometrine
单萜吲哚类
MeO
N HH
N H
H H3OOC
O CO OMe
利血平
OMe OMe
OMe
第二节 生物碱旳理化性质
(一)性状
1.形态:多数生物碱呈结晶形固体,有些为非晶形粉
末状;少数生物碱为液体状态,此类生物碱分子中多无 氧原子,或氧原子结合为酯键,个别生物碱具有挥发性, 如麻黄碱;极少数生物碱具有升华性,如咖啡因。
裸子植物中,仅红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、 麻黄属、三尖杉属等植物中含生物碱 (很少)
单子叶植物中,主要分布在百合科、石蒜科、百部科 (较少)
双子叶植物中,主要分布在防己科、毛莨科、茄科、
动物界:极少
CH3 CH2 CH2 N
CH3
N
三、生物碱旳存在形式
1.游离碱:碱性极弱,以游离旳形式存在。 2.盐 类:与其成盐旳有机酸有:柠檬酸、
来源于鸟氨酸:吡咯 吡咯里西丁 托品类 N H 2C H 2C H 2C H 2C H ( N H 2) C O O H
来源于赖氨酸:哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 N H 2C H 2C H 2C H 2C H 2CH ( N H 2) C O O H 来源于邻氨基苯甲酸:喹啉类 吖啶酮类
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(十二) 其他类型生物碱
莲氏花烷 间千金藤碱 hasubanane metaphanine
2014年10月26日4时54分 43
短防已碱 acutumine
天然药物化学
第四节
生物碱的理化性质
一、一般性质
1.形态——多为结晶固体,少为粉末;有熔点。 少
数常温下——液体(多不含氧,若含多成酯键)
毒藜碱 dl-anabasine
由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。
分:颠茄生物碱(belladonna alkaloids) 古柯生物碱(coca alkaloids)
2014年10月26日4时54分
20
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
莨菪碱是由莨菪醇(tuopine)与莨菪酸(tuopic acid)缩合而生成的酯:
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(六)吲哚(yinduo)生物碱
毒扁豆碱 physostigmine 治疗青光眼
玫瑰树碱 ellipticine 抗癌作用,低毒。
天然药物化学
2014年10月26日4时54分
37
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(七) 咪唑类(imidazole)生物碱
咪唑
2014年10月26日4时54分
菸碱 nicotine
44
槟榔碱 arecoline
天然药物化学
第四节
生物碱的理化性质
2.颜色——多为无色或白色,少数有色。
O O + N OMe Zn O H2SO4 O N OMe
小檗碱 (黄色)
OMe
四氢小檗碱 (无色)
OMe
2014年10月26日4时54分
45
2014年10月26日4时54分
4
天然药物化学
第一节


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
古柯碱 cocaine (可卡因)
2014年10月26日4时54分 5
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
天然药物化学
第一节


㈠生物碱的定义 指天然产的一类含负氧化态氮原子; 多数具有碱性且能和酸结合生成盐; 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。
2014年10月26日4时54分 25
异喹啉 isoquinoline
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
1.1-苯甲基异喹啉生物碱
1-苯甲基异喹啉型
1-benzyl-isoquinoline
2014年10月26日4时54分 26
那可丁 narcotine 存在于鸦片中,具有镇 咳作用与可待因相似, 但无成瘾性,可替代可 待因。
天然药物化学
第九章
生物碱
第一节
概述
第二节
第三节 第四节 第五节 第六节
2014年10月26日4时54分
生物碱生物合成的基本原理
生物碱的分类、生源关系及其分布 生物碱的理化性质 生物碱的提取与分离 生物碱的结构鉴定与分离
2
天然药物化学
第一节


十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱
(morphine)
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 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性如:
2014年10月26日4时54分
3
天然药物化学
第一节


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 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索,如:
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
㈡吡咯生物碱
1.简单的吡咯衍生物
红古豆碱 cuscohygrine (无活性)
2014年10月26日4时54分 14
红古豆苦杏仁酸酯 (有活性) 似阿托品药物 的散瞳等作用
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
㈡吡咯生物碱
2.吡咯里西丁(pyrrolizidine)生物碱
+ 莨菪醇 缩合 莨菪酸
莨菪碱(阿托品)
2014年10月26日4时54分 21
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
颠茄生物碱(belladonna alkaloids)
莨菪碱 阿托品 hyoscyamine atropine
山莨菪碱 anisodamine
东莨菪碱 scopolamine
㈡分布
存在于一百多个科中如:豆科、茄科、防己科、 罂粟科、毛茛科等植物中。
2014年10月26日4时54分 6
天然药物化学
第一节
㈢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。
2014年10月26日4时54分 8
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
二、分类方法 1.按植物来源分类;
如:石蒜生物碱,长春花生物碱;
2.按化学结构分类;
如:异喹啉生物碱、甾体生物碱;
3.按生源结合化学分类;
如:来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
天然药物化学
2014年10月26日4时54分
9
2014年10月26日4时54分 22
樟柳碱 anisodine
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
古柯生物碱(coca alkaloids)
爱康宁 ecgonine
2014年10月26日4时54分 23
古柯碱 cocaine
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(五)喹啉生物碱(来源邻氨基苯甲酸或色氨酸)
2014年10月26日4时54分 41
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(十一) 大环生物碱类
美登碱 Maytansine 抗肿瘤
天然药物化学 高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分 42
2014年10月26日4时54分
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布 四甲基吡嗪(川芎嗪) tetramethylpyrazine
毛果芸香碱 pilocarpine 治疗青光眼
2014年10月26日4时54分
38
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
NH2
(八) 嘌呤(purine)生物碱
N N N N
6 1N 2
5
7 N 8
OH OH H H COOH
N 4 N 3 9
嘌呤
香菇嘌呤 eritadenine
具降脂作用
吡咯里西丁
野百合碱 (有抗癌活性) monocrotaline
15
2014年10月26日4时54分
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
㈢吡啶生物碱(来源赖氨酸) 由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。 分:简单吡啶类生物碱、吲哚里西丁类生物碱、喹诺里西丁 类生物碱(quinolizidine)
天然药物化学
2014年10月26日4时54分
39
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(九) 萜生物碱类
石斛碱 dendrobine
2014年10月26日4时54分 40
乌头碱(二萜) Aconitine镇痛
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
(十) 甾体生物碱类
贝母碱 peimine verticine
吲哚里西丁 indolizidine
一叶萩碱 securinine
天然药物化学
2014年10月26日4时54分
18
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
3.喹诺里西丁生物碱
matrine
2014年10月26日4时54分 19
oxymatrine
天然药物化学Βιβλιοθήκη 第三节生物碱的分类、生源关系及其分布
(四)托品烷类(tropane)生物碱
石蒜碱 lycorine
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
H CH2OH CONH Me N Me
(六)吲哚(yinduo)生物碱(来源于色氨酸)
4 5 6 7 1 N H 3 2
N H
吲哚
麦角新碱 ergonovine ergometrine
36
2014年10月26日4时54分
天然药物化学
麻黄碱的特点:
生成沉淀。
定的盐,有挥发性,不易与大多数生物碱沉淀试剂反应
CS2 麻 + MeOH
2014年10月26日4时54分
CuSO4 NaOH
11
棕或黄色沉淀
天然药物化学
第三节
生物碱的分类、生源关系及其分布
㈠有机胺类(苯丙氨酸/酪氨酸)
秋水仙碱 colchicine
益母草碱 leonurine 对动物子宫有增加其 紧张性与节律性的作用
苯骈菲啶类
吡咯骈菲啶类
菲啶
2014年10月26日4时54分 34
苯骈菲啶 benzo-phenanthridine
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