天然药物化学第九章 生物碱

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天然药物化学第九章:生物碱

                 

一、概述
1、定义:生物碱是一类由生物有机体产生的,含有负氧化态氮原子的环状化合物。
2、生物碱中氮原子的状态:
(1)游离生物碱
(2)生物碱盐
(3)酰胺(秋水仙碱、喜树碱)
(4)N-氧化物
(5)氮杂缩醛类(阿替生)
(6)亚胺、烯胺、N-氰类
 
3、生物碱生物合成基本原理
(1)氨基酸途径(生物碱独有):鸟氨酸、烟酸等
(2)甲戊二羟酸途径:生合成萜类生物碱和甾体类生物碱如乌头碱、浙贝母碱
(3)需了解生物碱合成的基本原理如环合反应C-N键、C-C键裂解反应等
 
二、生物碱的分类
 1、简单的有机胺类生物碱,来源于苯丙氨酸如麻黄碱和伪麻黄碱
2、吡咯类生物碱,来源于鸟氨酸,如水苏碱、莨胆碱、阿托品
3、哌啶类生物碱,来源于赖氨酸,如胡椒碱、一叶萩碱
4、喹啉类生物碱,来源于邻氨基苯甲酸或色氨酸,如奎宁、喜树碱
5、异喹啉类生物碱,来源于苯丙氨酸和酪氨酸,如粉防己碱、小檗碱、可待因
6、吲哚类生物碱,来源于色氨酸,如利血平
7、咪唑类生物碱,如毛果芸香碱
8、嘌呤类生物碱,如香菇嘌呤和虫草素
9、萜类生物碱,如乌头碱
10、甾体类生物碱
11、大环类生物碱如美登素
 
三、生物碱的理化性质
1、形态:大多数生物碱是有一定的形状和熔点的结晶型固体,少数生物碱为非结晶形粉末或液体(分子中无氧原子),如槟榔碱、毒芹碱、烟碱等在常温下为液体。
    液体(分子中无氧原子),如槟榔碱、毒芹碱、烟碱等在常温下为液体。
    少数固体生物碱具有挥发性和升华性:如麻黄碱能随水蒸气蒸馏,咖啡碱具有升华性
2、颜色:大多数生物碱为无色物质,少数含有较长共轭体系的如小檗碱、蛇根碱为黄色;血根碱、小檗红碱为红色  
3、味觉:生物碱多具苦味, 个别生物碱具有甜味,如甜菜碱。少数刺激唇舌有焦灼感
4、熔点:固体生物碱多具确定的熔点,极个别有双熔点,如防己诺林碱。
5、旋光性:大多具有旋光性,且多为左旋
6、溶解度:生物碱及其盐类的溶解度与其分子中N原子的存在形式,极性基团的有无、数目以及溶剂等密切相关。绝大多数仲胺类和叔胺生物碱具有亲脂性,溶于有机溶剂。苷类生物碱多数水溶性较大。


四、生物碱的检识
     在生物碱的预试、提取、分离和结构鉴定中,常常需要一种简便的检识方法。最常用的显色剂是碘化铋钾试剂,主要用于薄层色谱中。


五、生物碱的碱性
     碱性强度与pKa值关系:pKa<2(极弱碱)、pKa 2~7(弱碱)、pKa 7~12(中强碱)、pKa> 12(强碱)。季铵碱>脂肪铵胺碱>芳杂环(吡啶)>酰胺碱
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 8~11)>芳胺类,芳氮杂环类(pKa 3~7)>两个以上的氮杂环类(pKa <3)> 酰胺基(中性)。
需记住碱性与分子结构的关系

 
六、生物碱的提取分离
(一)提取
1、溶剂法(1)水或酸水-有机溶剂提取法
             (2)醇-酸水-有机溶剂提取法
             (3)碱化-有机溶剂提取法
2、离子交换树脂法
     将酸水液与阳离子交换树脂(多用磺酸型)进行交换,以与非生物碱成分分离。交换后树脂,用碱液或10%氨水碱化后,再用有机试剂进行洗脱,回收有机溶剂得到总生物碱。
3、沉淀法
如雷氏铵盐沉淀法
(二)分离
1、结晶或沉淀法
2、pH梯度法
3、色谱法

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