中藥化學(xué)10生物堿

1、 第 十 章生 物 堿教學(xué)內(nèi)容： 10.1 概述 10.2 結(jié)構(gòu)與分類 10.3 理化性質(zhì)與檢識 10.4 提取分離 10.5 結(jié)構(gòu)研究 10.6 實例:、洋金花、苦參、防己、馬錢子、紫杉110.1 概述（一）定義 生物堿是指除了生物界必需的含氮有機化合物氨基酸、氨基糖、肽、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、含氮維生素以外的所有含氮有機化合物。 大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有堿性且生物活性顯著。2（二）分布 1、多分布于雙子葉植物中，少數(shù)單子 葉植物和裸子植物也有分布。雙子葉防己科、嬰粟科、夾竹桃科、毛茛科、 豆科、馬錢科、茄科、小檗科等。單子葉蘭科、百合科、石蒜科、禾本科等。裸子麻黃科、紅豆杉科、三尖杉科等。 2、

2、多集中分布于植物的某一器官。金雞納樹皮；麻黃髓；3、多種生物堿共存且結(jié)構(gòu)類似。3（三）存在形式 鹽的形式在植物體中，多數(shù)生物堿 往往和有機酸結(jié)合成鹽。 游離形式少數(shù)堿性極弱的生物堿以 游離態(tài)存在，如酰胺類。 苷的形式生物堿苷。（四）生物活性 鎮(zhèn)痛嗎啡、延胡索乙素 解痙阿托品 抗菌消炎小檗堿、蝙蝠葛堿 抗癌喜樹堿、秋水仙堿、長春新堿 止咳平喘麻黃堿410.2 結(jié)構(gòu)與分類 按氮原子所在基本母核的結(jié)構(gòu)來分類（一）雜環(huán)類生物堿1、吡咯類生物堿52、哌啶類生物堿 簡單哌啶類和雙稠哌啶類63、吲哚里西啶 吡咯和哌啶共用一個氮原子。74、莨菪烷類生物堿（茄科生物堿） 是由四氫吡咯和六氫吡啶并合而成的雜環(huán)。莨

3、菪堿是由莨菪醇和莨菪酸縮合而生成的酯。85、喹啉類96、異喹啉類（1）簡單異喹啉（2）芐基異喹啉、雙芐基異喹啉（3）原小檗堿型（4）阿樸芬型（5）原阿樸芬型（6）嗎啡烷型（7）普托品型107、 吲哚類 11（二）萜類生物堿 基本骨架為萜類，氮原子在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)或側(cè)鏈上。單萜生物堿肉蓯蓉堿、龍膽堿倍半萜生物堿石斛堿二萜生物堿烏頭堿類、紫杉醇三萜生物堿小葉黃楊堿A12（三） 甾體生物堿 主要分布于百合科藜蘆屬、貝母屬和茄科的茄屬植物中。13（四）有機胺類生物堿 N原子不在雜環(huán)內(nèi)，在環(huán)外。 （偽）麻黃堿14（五）肽類生物堿（環(huán)肽類生物堿） 結(jié)構(gòu)特點是含有二個以上酰胺基，且大多屬于大環(huán)結(jié)構(gòu)，不同于一般的

4、肽類，組成它們的氨基酸大多是不常見的氨基酸。有十三環(huán)、十四環(huán)、十五環(huán)肽生物堿。1510.3 生物堿的理化性質(zhì)與檢識一、物理性質(zhì)（一）性狀 多數(shù)為結(jié)晶形固體，少數(shù)為非晶形粉末；少數(shù)為液體煙堿、毒芹堿、檳榔堿等。 多數(shù)無色或白色，少數(shù)有顏色小檗堿、蛇根堿為黃色。 多數(shù)味苦。 少數(shù)小分子生物堿和液態(tài)生物堿有揮發(fā)性麻黃堿、煙堿。（二）旋光性 大多數(shù)生物堿有旋光性，多呈左旋。16（三）溶解性1、游離生物堿親脂性生物堿（叔胺堿、仲胺堿）易溶于親脂性有機溶劑、酸水，難溶于水。親水性生物堿（季胺堿、含氮氧化物）可溶于水、甲醇、乙醇，難溶于親脂性有機溶劑。特殊官能團生物堿（含酚羥基、羧基）既溶于酸水也溶于堿水，

5、PH89時溶解度最差，易沉淀。172、生物堿鹽 一般易溶于水，可溶于醇，難溶于親脂性有機溶劑。水溶性大小規(guī)律： 無機酸鹽有機酸鹽 含氧酸鹽鹵代酸鹽 小分子有機酸鹽大分子有機酸鹽18二、化學(xué)性質(zhì)(一) 堿性 生物堿分子中氮原子具有孤電子對，可以給出電子，也可以接受質(zhì)子，因此具有堿性。191、堿性強弱的表示方法 取決于它吸引質(zhì)子或給出電子的能力。主要和氮原子的雜化方式、電子云密度及立體效應(yīng)有關(guān)。 用其共軛酸的pKa值表示。 pKa值越大，堿性越強。 2、堿性強弱的一般規(guī)律 季銨堿（強堿 pKa11）脂胺、脂氮雜環(huán)（中強堿 pKa811）芳胺、芳氮雜環(huán)（弱堿 pKa37）酰胺類（極弱堿 pKa SP

6、2 SP21（2）電效應(yīng) 1）誘導(dǎo)效應(yīng) 氮原子周圍引入供電子基，使之電子云密度增加，堿性增強。引入吸電子基，則電子云密度減小，堿性減弱。 常見吸電子基：苯基、羰基、羥基、雙鍵、 醚鍵、酯鍵。 常見供電子基：烷基222）共軛效應(yīng) 當(dāng)有供電子基或吸電子基與氮原子處在同一共軛體系中，引起氮原子的電子云密度增加或降低，使堿性增強或降低的效應(yīng)。 此效應(yīng)不受碳鏈長短的限制。23（3）立體效應(yīng) 氮原子的周圍取代基的構(gòu)型、構(gòu)象等立體因素，如果阻礙氮原子與質(zhì)子的結(jié)合，則使其堿性降低。（4）氫鍵效應(yīng) 生物堿成鹽后，氮原子附近如有羥基、羰基并可與氮上的氫形成分子內(nèi)氫鍵，使質(zhì)子不易離去，從而堿性增強。 24（二）沉淀

7、反應(yīng) 1、反應(yīng)條件：酸水或酸性稀醇中進行。 2、沉淀試劑：碘化物復(fù)鹽、重金屬鹽、 大分子有機酸。 常用的有：碘化鉍鉀（橘紅色沉淀）、碘化汞鉀（類白色沉淀）、碘-碘化鉀（紅棕色沉淀）；硅鎢酸（類白色或淡黃色沉淀）、苦味酸（黃色沉淀）；雷氏銨鹽（即硫氰酸鉻銨，與季銨堿生成紅色沉淀）。253、應(yīng)用：（1）檢識生物堿的存在（預(yù)試） （2）鑒定、檢識(反應(yīng)、薄層顯色) （3）追蹤提取分離生物堿 （4）分離純化季銨堿 （5）定量（組成固定）4、注意事項：假陽性干擾成分：蛋白質(zhì)、多肽、鞣質(zhì)解決方法：酸水提取液堿化后用氯仿萃取，再用酸水反萃氯仿，得到的酸水再進行沉淀反應(yīng)。26（三）顯色反應(yīng) 不同生物堿可與特殊

8、試劑生成不同顏色，用于鑒別。Mandelin試劑（1%鉻酸銨濃硫酸）： 莨菪堿、阿托品紅色 奎寧淡橙色 嗎啡、士的寧藍(lán)紫色 可待因蘭色Marquis試劑（30%甲醛0.2ml與10ml硫酸的混合液）： 嗎啡橙色至紫色 可待因洋紅色至黃棕色2710.4 生物堿的提取分離（一）總堿的提取1、水或酸水提取法 可直接用水（提取鹽、季銨堿）或用0.5%1%的酸水提取。常用酸：鹽酸、硫酸、醋酸、酒石酸方法：滲漉、浸漬缺點：提取液體積大、雜質(zhì)多，需凈化 28凈化方法：（1）陽離子交換樹脂法 用強酸型陽離子交換樹脂，多為磺酸型。交聯(lián)度4%8%。 先用中性水洗脫雜質(zhì)，再用酸水或鹽水洗脫生物堿；也可先將樹脂用氨水

9、堿化（PH10左右），再用有機溶劑回流提取生物堿。（2）有機溶劑萃取法：先堿化，后萃取。（3） 加堿沉淀法：一般加石灰乳沉淀。此法用于生產(chǎn)。292、醇提法 游離生物堿及生物堿鹽的提取均可。 方法：滲漉、浸漬、回流、連續(xù)回流。 缺點：常含有親脂性雜質(zhì)，可利用生物堿溶于 酸水，雜質(zhì)不溶而加以純化。3、親脂性有機溶劑提取法 操作：先用堿水濕潤藥材，使生物堿游離，再用有機溶劑提取。 方法：浸漬、回流、連續(xù)回流。 堿水：10%氨水、石灰乳或碳酸鈉。 如為弱堿，可直接用有機溶劑提取。 30（二）生物堿的分離1、粗分（不同類型生物堿的分離） 總堿 酸水溶解，氯仿萃取 氯仿層 酸水層 1%NaOH萃取 氨水P

10、H910,氯仿萃取 堿水層 氯仿層 氯仿層 堿水層 NH4Cl 鹽析 (非酚性弱堿) 1%NaOH萃取 (季胺堿) 氯仿萃取 堿水層 氯仿層 氯仿層 NH4Cl鹽析 (非酚性叔胺堿)(酚性弱堿) 氯仿萃取 氯仿層 (酚性叔胺堿)312、生物堿單體的分離（1）利用堿性差異： PH梯度萃取法 將生物堿混合物溶于酸水中，逐步加堿，每調(diào)節(jié)一次，用氯仿萃取，則生物堿依照堿性由弱到強被依次提出。 將生物堿溶于有機溶劑中，用PH由高到低的酸性緩沖液依次萃取，生物堿則由強到弱被依次萃出。32（2）利用生物堿或生物堿鹽的溶解度不同 氧化苦參堿極性大于苦參堿，難溶于乙醚，將總堿溶于氯仿后加乙醚，氧化苦參堿則沉淀析

11、出。 草酸麻黃堿的水溶性小于草酸偽麻黃堿，濃縮后草酸麻黃堿則析出結(jié)晶。（3）利用特殊功能基分離 酚性生物堿溶于稀氫氧化鈉中。含羧基的生物堿溶于碳酸氫鈉中。含內(nèi)酯的生物堿溶于熱氫氧化鈉中。33（4）色譜法 常用氧化鋁、硅膠作吸附劑。用石油醚、氯仿、二氯甲烷、甲醇等混合溶劑作洗脫劑。注意： 硅膠作吸附劑時，需加堿在洗脫劑中，抑制硅膠的酸性。HPLC： 反相、離子交換；堿性流動相34（三）水溶性生物堿的提取分離1、沉淀法: 雷氏銨鹽NH4Cr(SCN)4(NH3)2 含季銨堿的水溶液加稀無機酸調(diào)PH23，加新鮮配制的雷氏銨鹽飽和水溶液，即可生成生物堿雷氏鹽沉淀，過濾，沉淀過氧化鋁柱凈化，用丙酮洗脫，

12、在洗脫液中加硫酸銀分解生物堿雷氏鹽沉淀，生成生物堿的硫酸鹽，再加氯化鋇使生物堿轉(zhuǎn)化為鹽酸鹽，濃縮析2、溶劑法 用正丁醇、異戊醇或氯仿-甲醇混合液反復(fù)萃取。3510.5 生物堿的檢識 （一）理化檢識 利用生物堿的沉淀反應(yīng)可檢識某中藥中是否含有生物堿。 方法：取中藥酸水提取液，用氨水堿化，氯仿萃取，氯仿層，再用酸水萃取，分取酸水層，置3支試管中，分別加入三種生物堿沉淀試劑，如都產(chǎn)生沉淀，則該中藥含有生物堿。 避免蛋白質(zhì)、多肽、鞣質(zhì)引起假陽性反應(yīng)。36（二）色譜檢識1、TLC 吸附劑： （1）硅膠：常用緩沖液或0.10.5mol/L的稀氫氧化鈉代替水鋪板，克服拖尾；或在展開劑中加入二乙胺、氨水等；或

13、用濃氨水飽和。（2）氧化鋁：分離親脂性較強的生物堿。展開劑：多用親脂性的混合溶劑；分離季 銨堿多用正丁醇-冰醋酸-水系統(tǒng)。顯色劑： 常用改良碘化鉍鉀，顯橘紅色。372、紙層析（PC） 以水、甲酰胺為固定相，或以酸性緩沖液作為固定相進行多緩沖紙色譜。 PH 6 5 4 3 2原點 。 以水為固定相時，用正丁醇-冰醋酸-水為展開劑。 以甲酰胺或酸性緩沖液為固定相時，多以氯仿、乙酸乙酯等親脂性有機溶劑為展開劑。3、HPLC：反相、離子交換 堿性流動相3810.6 生物堿的結(jié)構(gòu)研究一、化學(xué)法 根據(jù)C-N裂解產(chǎn)物推測N原子的連接方式。1、Hofmann降解（徹底甲基化反應(yīng)）（1）原理 伯、仲、叔胺經(jīng)CH

14、3I和Ag2O全甲基化生成季胺堿，季胺堿經(jīng)加熱脫水、 C-N裂解，生成烯烴、三甲胺，根據(jù)烯烴的結(jié)構(gòu)推測N原子的連接方式。脂肪胺一烯；（一次降解）N原子二價連接在環(huán)上二烯；（二次降解）N原子三價連接在環(huán)上三烯；（三次降解）39（2）反應(yīng)條件 N原子的位碳上有H，且能在反應(yīng)中被消除。 喹啉、吡啶、異喹啉等不能進行Hofmann降解402、Emde降解 是改進的Hofmann降解。 將季銨堿用鈉汞齊還原，使C-N裂解，從而使不能發(fā)生Hofmann降解的生物堿發(fā)生降解反應(yīng)。3、von Braun降解試劑：溴化氰（CN-Br）原理：直接使叔胺的C-N斷裂，生成二取代氨基氰和溴代烷，二取代氨基氰水解、脫羧

15、生成仲胺。 不含-H的生物堿也可降解。41二、波譜法（一）紫外光譜特征1、吡啶類、喹啉類等生物堿2、與溶液的PH值有關(guān)（二）紅外光譜 （三）氫譜、碳譜（四）質(zhì)譜1、-裂解：N原子的-C和-C之間的鍵2、RDA裂解：原小檗堿型生物堿C環(huán)的裂解，產(chǎn)生a,b,c,d四個離子碎片，可推測A環(huán)和D環(huán)的取代基類型和數(shù)目。42 10.7 實例一、麻黃來源 麻黃科草麻黃、中麻黃、木賊麻黃 的干燥莖與枝。功效 發(fā)汗、平喘、利水成分 生物堿、鞣質(zhì)、揮發(fā)油、黃酮等（一）主成分結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1、生物堿類l-麻黃堿發(fā)汗、平喘d-偽麻黃堿升壓、利尿43 R1 R2 l-麻黃堿（1R,2S) CH3 Hl-甲基麻黃堿 CH3

16、CH3 l-去甲基麻黃堿 H H44 R1 R2 d-偽麻黃堿（1S,2S) CH3 Hd-甲基麻黃堿 CH3 CH3 d-去甲基麻黃堿 H H45麻黃堿、偽麻黃堿的性質(zhì)：（1）均為仲胺衍生物，中強堿（2）麻黃堿的堿性單酯型醇胺型60五、延胡索（元胡）來源 罌粟科延胡索的塊莖。功效 活血散瘀、利氣止痛。成分 生物堿延胡索乙素：dl-四氫巴馬?。B痛定） 原小檗堿型異喹啉生物堿 叔胺堿延胡索延胡索乙素（0.003%）千金藤l-四氫巴馬丁（1.5%）黃藤巴馬?。?%）61六、苦參 來源 豆科槐屬苦參的根。 功效 清熱燥濕、殺蟲、利尿。 成分 生物堿、黃酮（一）生物堿類 苦參堿、氧化苦參堿、槐果堿（去氫苦參堿）、氧化槐果堿等。一般氧化苦參堿含量最高，氧化槐果堿次之。1、結(jié)構(gòu) 大多屬于喹諾里西啶類622、性質(zhì)氧化苦參堿：易溶于水、乙醇、氯仿，難溶于乙醚。水溶液呈較強堿性。苦參堿：可溶于水、氯仿、苯、乙醚。 都含有兩個氮，一個叔胺，一個內(nèi)酰胺，苦參堿的內(nèi)酰胺可被皂化；槐果堿不能被皂化。（二）黃酮類 分出20多種，以二氫黃酮（醇）母核最多。63七、漢防己（粉防