第4章-生物碱课件

4.1 概述概述 指天然产的一类含氮的有机化合物；指天然产的一类含氮的有机化合物；多数具有碱性且能和酸结合生成盐；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；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。多数有较强的生理活性。4.14.1概述4.1鸦片中的片中的吗啡啡镇痛作用痛作用麻黄中的麻黄碱麻黄中的麻黄碱止喘作用止喘作用长春花中的长春碱长春花中的长春碱抗癌活性抗癌活性黄连中的小檗碱黄连中的小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 例如：例如：2鸦片中的吗啡镇痛作用例如：2生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索例如：植物古柯中的有效成分古柯碱（例如：植物古柯中的有效成分古柯碱（可卡因可卡因，cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成瘾；但对它的研究发展了莨菪类生物碱久用容易成瘾；但对它的研究发展了莨菪类生物碱的研究，并导致局部麻醉药普鲁卡因的产生。的研究，并导致局部麻醉药普鲁卡因的产生。生物碱作为先导化合物生物碱作为先导化合物3生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索生物碱作为先导化合生物碱作为先导化合物生物碱作为先导化合物可卡因，可使中枢神经兴奋可卡因，可使中枢神经兴奋4生物碱作为先导化合物可卡因，可使中枢神经兴奋4生物碱作为先导化合物生物碱作为先导化合物莨莨 菪菪 碱碱 东莨菪碱东莨菪碱抗胆碱药，解痉抗胆碱药，解痉lng dng5生物碱作为先导化合物莨菪碱东游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在成盐成盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等;无机酸：硫酸、盐酸等。无机酸：硫酸、盐酸等。苷类：以苷的形式存在于植物中；苷类：以苷的形式存在于植物中；酯类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以酯类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在甲酯形式存在N-氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。存在形式存在形式6游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在存在形式6柠檬酸檬酸:又称枸又称枸橼酸酸,2-羟基丙基丙烷-1,2,3-三三羧酸酸酒石酸酒石酸:2,3-二二羟基丁二酸基丁二酸乌头酸酸:1,2,3-丙丙烯三三羧酸酸jyun7柠檬酸:又称枸橼酸,2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸j绿原酸原酸:是由咖啡酸与奎尼酸（是由咖啡酸与奎尼酸（1-羟基六基六氢没食没食子酸）生成的子酸）生成的缩酚酸，异名咖啡鞣酸，系酚酸，异名咖啡鞣酸，系统名名:1,3,4,5-四四羟基基环己己烷羧酸酸-(3,4-二二羟基肉桂酸基肉桂酸酯)咖啡酸咖啡酸绿原酸原酸8绿原酸:是由咖啡酸与奎尼酸（1-羟基六氢没食子酸）生成的缩按植物来源分类；按植物来源分类；如：石蒜生物碱，如：石蒜生物碱，长春花生物碱；春花生物碱；按化学结构分类；按化学结构分类；如：异如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；啉生物碱、甾体生物碱；按生源结合化学分类；按生源结合化学分类；如：来源于如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。氨酸的吡咯生物碱。4.2 生物碱的分类生物碱的分类9按植物来源分类；如：石蒜生物碱，长春花生物碱1010（一）吡咯烷类：水苏碱（益母草）（一）吡咯烷类：水苏碱（益母草）水苏碱，水苏碱，活血调经，利尿消肿活血调经，利尿消肿一、来源于鸟氨酸的生物碱一、来源于鸟氨酸的生物碱（2,5-二氨基戊酸）二氨基戊酸）11（一）吡咯烷类：水苏碱（益母草）水苏碱，活血调经，利尿消肿一（二）莨菪烷（托品）类：莨菪碱（洋金花）（二）莨菪烷（托品）类：莨菪碱（洋金花）12（二）莨菪烷（托品）类：莨菪碱（洋金花）12莨菪碱（阿托品:消旋莨菪碱消旋莨菪碱）山莨菪碱东莨菪碱13莨菪碱山莨菪碱东莨菪碱13（三）吡咯里西啶类（三）吡咯里西啶类(pyrroslizldine)大叶千里光碱，抗炎，镇痛大叶千里光碱，抗炎，镇痛14（三）吡咯里西啶类(pyrroslizldine)大叶千里（一）哌啶类（一）哌啶类二、来源于赖氨酸的生物碱二、来源于赖氨酸的生物碱（2,6-二氨基己酸）二氨基己酸）胡椒碱（胡椒碱（胡椒），胡椒），镇静安神、解毒、舒筋活血静安神、解毒、舒筋活血15（一）哌啶类二、来源于赖氨酸的生物碱胡椒碱（胡椒），镇静安神槟榔碱槟榔碱 槟榔次碱槟榔次碱治疗青光眼，驱绦虫作用治疗青光眼，驱绦虫作用16槟榔碱槟榔次碱16（二）吲哚里西啶类：一叶萩碱（一叶楸）（二）吲哚里西啶类：一叶萩碱（一叶楸）一叶楸碱，一叶楸碱，穴位注射治疗小儿麻痹后遗穴位注射治疗小儿麻痹后遗症，面神经麻痹症，面神经麻痹 qi17（二）吲哚里西啶类：一叶萩碱（一叶楸）一叶楸碱，穴位注射治（三）（三）喹诺里西啶类喹诺里西啶类苦参碱苦参碱 氧化苦参碱氧化苦参碱治疗慢性肝炎治疗慢性肝炎18（三）喹诺里西啶类苦参碱氧化苦参碱（一）喹啉类（一）喹啉类三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱NC H3OC HH ONC H C H2奎宁（金鸡钠碱）存在于金鸡钠树皮中，有抗疟疾疗效19（一）喹啉类三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱NCH3OCHHO 喜树碱喜树碱 R=HR=H羟基喜树碱羟基喜树碱 R=OHR=OH1 13 35 57 78 810101414161617171818191920202121具有抗癌活性具有抗癌活性20喜树碱R=H13578101416171819（二）丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）（二）丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）山油柑碱具有显著抗癌作用，抗瘤谱 较广，现已有人工合成品。丫啶21（二）丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）山油柑碱具有显著抗癌作四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱（一）苯丙胺类：麻黄碱（麻黄）（一）苯丙胺类：麻黄碱（麻黄）收缩血管，治疗鼻炎收缩血管，治疗鼻炎22四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱（一）苯丙胺类：麻黄碱（麻（二）异喹啉类（二）异喹啉类鹿尾草碱鹿尾草碱扩血管，降血压扩血管，降血压镇静镇静鹿尾草定鹿尾草定23（二）异喹啉类鹿尾草碱鹿尾草定23（1）苄基异喹啉类：罂粟碱（罂粟）苄基异喹啉类：罂粟碱（罂粟）罂粟碱罂粟碱舒张血管舒张血管治疗脑血管痉挛治疗脑血管痉挛（三）苄基异喹啉类（三）苄基异喹啉类24（1）苄基异喹啉类：罂粟碱（罂粟）罂粟碱（三）苄基异喹啉类2蝙蝠葛碱，抗心律失常药蝙蝠葛碱，抗心律失常药（2）双苄基异喹啉类）双苄基异喹啉类bin25蝙蝠葛碱，抗心律失常药（2）双苄基异喹啉类bin252626（3）吗啡烷类）吗啡烷类吗啡碱Morphine强大镇痛作用青藤碱Sinomenine治疗关节炎27（3）吗啡烷类吗啡碱青藤碱27吗啡碱吗啡碱R=R=H 吗啡吗啡R=CH3,R=H 可待因可待因R=R=-COCH3 海洛因海洛因 吗啡属于异喹啉族生物碱，是微溶于水的结晶，味苦。吗啡属于异喹啉族生物碱，是微溶于水的结晶，味苦。它对中枢神经有麻醉作用，有极快的镇痛效力，是医药上它对中枢神经有麻醉作用，有极快的镇痛效力，是医药上常用的局部麻醉剂，但易成瘾。可待因是吗啡的甲基醚，常用的局部麻醉剂，但易成瘾。可待因是吗啡的甲基醚，与吗啡有同样的生理作用，成瘾性较吗啡差，用于镇咳。与吗啡有同样的生理作用，成瘾性较吗啡差，用于镇咳。存在于大麻中的毒品海洛因是吗啡的二乙酰基衍生物。存在于大麻中的毒品海洛因是吗啡的二乙酰基衍生物。28吗啡碱R=R=H吗吗啡碱吗啡碱A,D环类似物环类似物杜杜冷丁，盐酸哌替啶冷丁，盐酸哌替啶镇痛作用约为吗啡的1/8 1/629吗啡碱A,D环类似物杜冷丁，盐酸哌替啶镇痛作用约为吗啡的1小檗碱类小檗碱类 原小檗碱类原小檗碱类（4）原小檗碱类和小檗碱类）原小檗碱类和小檗碱类30小檗碱类原小檗碱类（4）原小檗碱小檗碱（黄连素）治疗胃肠炎、细菌性痢疾药根碱31小檗碱（黄连素）药根碱31（一）（一）简单吲哚类：靛青苷（蓼蓝）简单吲哚类：靛青苷（蓼蓝）靛青苷（靛苷）靛青苷（靛苷）治疗白血病治疗白血病 五、来源于色氨酸的生物碱五、来源于色氨酸的生物碱吲哚lioPolygonumtinctorium32（一）简单吲哚类：靛青苷（蓼蓝）靛青苷（靛苷）五、来源（二）色胺吲哚类吴茱萸碱吴茱萸碱治疗高脂血症治疗高脂血症 33（二）色胺吲哚类吴茱萸碱33（三）半萜吲哚类：（三）半萜吲哚类：麦角新碱（麦角菌类）麦角新碱（麦角菌类）麦角新碱子宫收缩药34（三）半萜吲哚类：麦角新碱（麦角菌类）麦角新碱34（四）单萜吲哚：利血平（萝芙木）（四）单萜吲哚：利血平（萝芙木）利血平利血平治疗高血压治疗高血压 35（四）单萜吲哚：利血平（萝芙木）利血平35（一）单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科）（一）单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科）龙胆碱（龙胆碱（秦艽碱甲）秦艽碱甲）抗炎镇痛抗炎镇痛六、来源于萜类的生物碱六、来源于萜类的生物碱jio36（一）单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科）龙胆碱（秦艽碱甲）六、来（二）倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛）石斛碱石斛碱解热镇痛解热镇痛 37（二）倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛）石斛碱37（三）二萜类生物碱（三）二萜类生物碱乌头碱，主治关节炎人口服0.2mg即可引起中毒，致死量为25mg38（三）二萜类生物碱乌头碱，主治关节炎38环常绿黄杨碱D（黄杨科）七、来源于甾体的生物碱七、来源于甾体的生物碱适用于冠心病心适用于冠心病心绞痛痛心功能不全心功能不全39环常绿黄杨碱D（黄杨科）七、来源于甾体的生物碱适用于冠心病心浙贝甲素，浙贝母碱镇咳作用40浙贝甲素，浙贝母碱40常见氮杂环类生物碱基本母核类型吡咯吡咯 四氢吡咯四氢吡咯 咪唑咪唑 吡咯里西啶吡咯里西啶 吲哚里西啶吲哚里西啶 吲哚吲哚 41常见氮杂环类生物碱基本母核类型吡咯四氢吡咯咪唑吡咯里西蒎啶蒎啶 吡啶吡啶 吡嗪吡嗪 莨菪烷莨菪烷 喹喏里西啶喹喏里西啶 嘌呤类嘌呤类 Quinolones42蒎啶吡啶吡嗪莨菪烷喹喏里西啶嘌呤类Quinolo噻嗪类噻嗪类 丫啶酮类丫啶酮类 喹啉喹啉 异喹啉异喹啉 43噻嗪类丫啶酮类喹啉异喹啉43吗啡烷类吗啡烷类 苄基异喹啉苄基异喹啉 原小檗碱型原小檗碱型 小檗碱型小檗碱型 44吗啡烷类苄基异喹啉原小檗碱型小檗碱型44毒藜碱 dl-anabasine菸碱 nicotine槟榔碱 arecoline 4.3 生物碱的性质生物碱的性质(1)性状：少数为液体性状：少数为液体45毒藜碱菸碱槟榔碱4.3生物碱的性质(1)性状：颜色颜色：多多为无色或白色，少数有色。无色或白色，少数有色。46颜色：多为无色或白色，少数有色。46一叶萩碱成一叶萩碱成盐后后则无色。无色。一叶萩碱一叶萩碱黄色黄色47一叶萩碱成盐后则无色。一叶萩碱47 味觉味觉：多具多具有有苦味。苦味。挥发性：挥发性：多无多无挥发性，少数具性，少数具挥发性。性。48味觉：多具有苦味。48多多为左旋光性左旋光性有的有的产生生变旋旋现象象例例如：菸碱如：菸碱 中性溶液中性溶液左旋光性左旋光性 酸性溶液酸性溶液右旋光性右旋光性多数左旋体呈多数左旋体呈显著生理活性。著生理活性。(2)(2)旋光性：旋光性：49多为左旋光性(2)旋光性：49*酸、碱均酸、碱均为1%。(3)溶解度溶解度游离碱游离碱 类别 极性极性 溶解性溶解性 H2O CHCl3 H+OH-一般（一般（非酚性非酚性）较弱弱脂溶性脂溶性 -+-季季铵碱碱 强 水溶性水溶性 +氮氧化物氮氧化物 半极性半极性 中等水溶中等水溶 +两性两性:Ar-OH 较弱弱 脂溶性脂溶性 -+-COOH 强 水溶性水溶性 +-+50*酸、碱均为1%。(3)溶解度游离碱 少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。5151 成成盐生物碱生物碱多易溶于水，不溶或多易溶于水，不溶或难溶有机溶溶有机溶剂。含氧酸含氧酸盐的水溶性往往的水溶性往往较大。大。与大分子有机酸所形成的与大分子有机酸所形成的盐水溶性差水溶性差。与小分子有机酸或无机酸成与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性水溶性较好。好。52成盐生物碱多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。521.碱性的来源碱性的来源（4）酸酸碱性碱性531.碱性的来源（4）酸碱性532.碱性强弱的表示方法碱性强弱的表示方法542.碱性强弱的表示方法54（a）杂化方式化方式3.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素55（a）杂化方式3.影响碱性强弱的因素55（b）诱导诱导效效应连接接供供电基基团使碱性增使碱性增强。56（b）诱导效应连接供电基团使碱性增强。56氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。连接接吸吸电基基团使碱性使碱性减弱减弱57氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。连接吸电基团使碱性减弱57（c）立体因素）立体因素58（c）立体因素58（d）分子内）分子内氢键伪麻黄碱（伪麻黄碱（9.74）的共轭酸与）的共轭酸与C2-OH形成分子内氢形成分子内氢键稳定性大于麻黄碱（键稳定性大于麻黄碱（9.58），所以伪麻黄碱的碱），所以伪麻黄碱的碱性强于麻黄碱。性强于麻黄碱。59（d）分子内氢键伪麻黄碱（9.74）的共轭酸与C2-OH形用途：用途：鉴别鉴别试管、试管、TLC或或PC显色剂；显色剂；提取分离提取分离检查是否提取完全。检查是否提取完全。主要内容：主要内容：1.沉淀试剂沉淀试剂 2.反应原理反应原理 3.反应条件反应条件 4.结果判断结果判断（5）沉淀反）沉淀反应60用途：鉴别试管、TLC或PC显色剂；（5）沉淀反应60用的生物碱沉淀剂种类很多，通常是一些重金属盐类用的生物碱沉淀剂种类很多，通常是一些重金属盐类或分子量较大的复盐，以及特殊的无机酸或有机酸的或分子量较大的复盐，以及特殊的无机酸或有机酸的溶液，常用的沉淀剂如下：溶液，常用的沉淀剂如下：(1)碘化铋钾试剂碘化铋钾试剂(Dragendoff试剂，试剂，BiI3KI)：在：在酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀AlkKI(BiI3)n，为一种络盐，为一种络盐，Alk表示生物碱，下同表示生物碱，下同。此反应很灵敏。此反应很灵敏。沉淀沉淀试剂金属盐类金属盐类:61用的生物碱沉淀剂种类很多，通常是一些重金属盐类或分子量较大的反反应原理：生成更大多分子复原理：生成更大多分子复盐和和络盐62反应原理：生成更大多分子复盐和络盐62(2)碘碘-碘化钾试剂碘化钾试剂(Wagner试剂，试剂，I2KI)：在酸性溶液中：在酸性溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀与生物碱反应生成棕红色沉淀(AlkHIIn)。(3)碘化汞钾试剂碘化汞钾试剂(Mayer试剂，试剂，HgI2KI)：在酸性溶液：在酸性溶液中与生物碱反应生成白色或黄白色沉淀中与生物碱反应生成白色或黄白色沉淀AlKHI(HgI2)n。(4)硅钨酸试剂硅钨酸试剂(Bertrand试剂，试剂，SiO2I2WO3)：在酸性：在酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。63(2)碘-碘化钾试剂(Wagner试剂，I2KI)：在酸(5)磷钼酸试剂磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，试剂，H3PO4I2MoO3)：在中性：在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。此反应或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。此反应很灵敏。很灵敏。(6)苦味酸试剂苦味酸试剂(Hager试剂试剂)：在中性溶液中与生物碱生成淡黄：在中性溶液中与生物碱生成淡黄色沉淀。色沉淀。(7)氯化金试剂氯化金试剂(HAuCl4试剂试剂)：在酸性溶液中与生物碱反应生：在酸性溶液中与生物碱反应生成黄色晶形沉淀。由于不同生物碱产生的结晶形状常不同，可成黄色晶形沉淀。由于不同生物碱产生的结晶形状常不同，可用于鉴别。用于鉴别。64(5)磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，H3PO4沉淀反沉淀反应条件条件（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）65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；结果的判断果的判断（1）鉴别时每种每种Alk需采用三种以上沉淀需采用三种以上沉淀试剂；（沉淀（沉淀试剂对各种各种Alk的灵敏度不同）的灵敏度不同）（2）直接）直接对中中药酸提液酸提液进行沉淀反行沉淀反应，则 阳性阳性结果果不能判定不能判定Alk的存在的存在 阴性阴性结果可判断无果可判断无Alk存在存在氨基酸、蛋白氨基酸、蛋白质、多糖、鞣、多糖、鞣质等等+沉淀沉淀试剂沉淀沉淀66结果的判断（1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；4.4 生物碱的生物碱的提取提取与与分离分离（一）提取（一）提取1.酸水提取法酸水提取法2.醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法3.与水不相混溶的有机溶剂提取法与水不相混溶的有机溶剂提取法674.4生物碱的提取与分离（一）提取67 1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水酸性水0.1%1%H2SO4、HCl、HOAc等等生生药H+/H2O药渣渣Alk OH-/H2OH+/H2OOH-弱碱及弱碱及杂质亲水性水性Alk681.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）生药H+酸水提取法酸水提取法 此法缺点：此法缺点：提取液体提取液体积较大（大（浓缩困困难）提取液中水溶性提取液中水溶性杂质多多 解决方法：解决方法：（1）离子交）离子交换树脂法脂法 （2）沉淀法）沉淀法69酸水提取法此法缺点：雷氏雷氏铵盐沉淀法沉淀法70雷氏铵盐沉淀法70季铵碱的水溶液季铵碱的水溶液 水溶液水溶液沉淀沉淀(雷氏复雷氏复盐)雷氏雷氏铵盐沉淀沉淀沉沉 淀淀滤 液液滤液液 (B2SO4)硫酸硫酸钡沉淀沉淀季季铵碱的碱的盐酸酸盐加酸水加酸水调至弱酸性至弱酸性加新配制的雷氏加新配制的雷氏铵盐饱和和/H2O溶丙溶丙酮（乙醇）中（乙醇）中加加Ag2SO4饱和水溶液和水溶液加入加入氯化化钡（BaCl2）71季铵碱的水溶液水溶液沉淀(雷氏复盐)雷氏铵盐沉淀沉淀滤溶解性溶解性：重重结晶法晶法碱性碱性强弱弱：pH梯度萃取梯度萃取（p58图图4-1）色色谱法法（二）分离（二）分离72溶解性：重结晶法（二）分离72吸附剂：柱色谱法常用氧化铝、硅胶吸附剂：柱色谱法常用氧化铝、硅胶展开剂：游离展开剂：游离Alk常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱色色谱法法73吸附剂：柱色谱法常用氧化铝、硅胶色谱法73A A、葡萄糖；、葡萄糖；B B、季铵碱；、季铵碱；C C、酚性弱碱性生物碱、酚性弱碱性生物碱D D、非酚性叔胺碱；、非酚性叔胺碱；E E、非酚性弱碱性生物碱、非酚性弱碱性生物碱1 1、上述混合物的酸水液用氯仿萃取，氯仿层用、上述混合物的酸水液用氯仿萃取，氯仿层用2 2氢氢氧化钠萃取，可提出（氧化钠萃取，可提出（）2 2、留于氯仿层的是（、留于氯仿层的是（）3 3、氯仿萃取后的酸水层用氨水碱化至、氯仿萃取后的酸水层用氨水碱化至pH9pH91010，再用，再用氯仿萃取，可提出（氯仿萃取，可提出（）4 4、碱水层酸化后用雷氏盐沉淀法可分离得到（、碱水层酸化后用雷氏盐沉淀法可分离得到（）例例题题74A、葡萄糖；B、季铵碱；C、酚性弱碱性生物碱例题74正确答案：正确答案：C C、E E、D D、B B75正确答案：C、E、D、B75化学降解法（化学降解法（P60）谱学法学法 4.5 生物碱的鉴生物碱的鉴定和结构测定定和结构测定76化学降解法（P60）4.5生物碱的鉴定和结构测定76化合物化合物A(C7H15N)用碘甲烷处理生成水溶性的盐用碘甲烷处理生成水溶性的盐B(C8H18IN)。用湿的氧化银处理后加热，生成。用湿的氧化银处理后加热，生成C(C8H17N)。C再用碘甲烷处理，随后同再用碘甲烷处理，随后同Ag2O/H2O悬悬浮液共热，生成三甲胺和浮液共热，生成三甲胺和D（C6H10）。）。D经催化氢化经催化氢化生成生成E(C6H14)。E的核磁共振谱显示七重峰和二重峰的核磁共振谱显示七重峰和二重峰两组峰。它们的强度之比两组峰。它们的强度之比1:6。写出。写出A、B、C、D的的结构式。结构式。化学降解法化学降解法Hoffman彻底甲基化彻底甲基化77化合物A(C7H15N)用碘甲烷处理生成水溶性的盐B(C8HE(C6H14)两种类型的氢两种类型的氢7重峰重峰2重峰重峰CHCH3CH3CHH3CH3CE(C6H14)78E(C6H14)两种类型的氢7重峰2重峰CHCH3CH3CD（C6H10）C(C8H17N)B(C8H18IN)A(C7H15N)79D（C6H10）C(C8H17N)B(C8H18IN)A(C谱学法学法：紫外光紫外光谱、红外光外光谱、质谱、核磁共振、核磁共振UV反映分子中所含共反映分子中所含共轭系系统情况；情况；IR利用特征吸收峰，利用特征吸收峰，鉴定定结构中主要官能构中主要官能团；NMR各种技各种技术图谱测定定结构；构；MS依据文献，依据文献，结合主要生物碱合主要生物碱类型的型的质谱特征特征进行解析。行解析。80谱学法：紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振801H NMR 谱（一维）CH,CH2,CH3中质子信号的归属1H 化学位移相关二维 NMR 谱 （自旋体系的解析）13C NMR 谱（一维）DEPT 谱（识别碳原子基团）1H-13C 化学位移相关二维 NMR 谱确定碳原子骨架NOE 相关二维 NMR 谱 NOE 差谱（确定 1H 的空间排布）确定分子结构（1H 原子的归属）13C 原子的归属生物碱结构确定的生物碱结构确定的NMR程序程序811HNMR谱（一维）CH,CH2,CH3中质子信号的参考文献参考文献分析化学手册，第七分册，核磁共振波谱分析分析化学手册，第七分册，核磁共振波谱分析于德泉，杨峻山，主编于德泉，杨峻山，主编化学工业出版社，化学工业出版社，1999：北京：北京CHEMDRAW模模拟核磁核磁图画好结构式画好结构式,然后选中然后选中structure-predict 1H-NMR 或者或者 13-NMR1H是氢谱是氢谱 13是碳谱是碳谱 82参考文献分析化学手册，第七分册，核磁共振波谱分析821H NMR一般规则一般规则取代基-CH3-CH2-CH3-CH2-CH2-CH3-CHCH3-(CH3)3-NH22.472.741.102.611.430.933.071.031.15-NHCOCH32.713.211.123.181.550.964.011.131.28-NO24.294.371.584.282.011.034.441.531.59831HNMR一般规则取代基-CH3-CH2-CH31H NMR一般规则一般规则841HNMR一般规则848585通常由于通常由于 NH 质子的快速交换，质子的快速交换，H-N-C-H的的自旋结合很难观察到。如果有自旋结合很难观察到。如果有CH-NH-C=结构部结构部分，常常可见裂分峰（如烯胺、芳香胺、酰胺）分，常常可见裂分峰（如烯胺、芳香胺、酰胺）实际上，偶合常数与构型和构象有关。如果能够实际上，偶合常数与构型和构象有关。如果能够自由旋转：自由旋转：JH-C-N-H=5 6 如果用三氟乙酸作溶剂，可抑制氨离子的质如果用三氟乙酸作溶剂，可抑制氨离子的质子交换，可以观察到子交换，可以观察到H-N+-C-H的自旋偶合，此时的自旋偶合，此时 JH-N+-C-H=5 686通常由于NH质子的快速交换，H-N-C-H的86多环生物碱质子的化学位移多环生物碱质子的化学位移87多环生物碱质子的化学位移8713C NMR波谱法在生物碱结构解析中的应用波谱法在生物碱结构解析中的应用8813CNMR波谱法在生物碱结构解析中的应用88单取代环己烷的单取代环己烷的 13C NMR 化学位移化学位移取代基(R)abcd-NH251.137.725.826.5-NH3+Cl-51.533.425.626.0-N=C=N-55.735.024.725.5-NO284.631.424.725.589单取代环己烷的13CNMR化学位移取代基(R)abcd五元环芳香族含氮化合物的五元环芳香族含氮化合物的13C NMR化学位移化学位移90五元环芳香族含氮化合物的13CNMR化学位移90六元环芳香族含氮化合物的六元环芳香族含氮化合物的13C NMR 化学位移化学位移91六元环芳香族含氮化合物的13CNMR化学位移911 1、由于生物碱、由于生物碱结构中构中 N N 原子的原子的电负性影响，性影响，使使-碳明碳明显向低向低场位移。位移。N N 对、碳碳有有不同程度不同程度的影响，一般向低的影响，一般向低场位移，向低位移，向低场位位移的移的顺序依次序依次为：-碳碳 -碳碳 -碳碳生物碱碳谱中的一些共性问题生物碱碳谱中的一些共性问题921、由于生物碱结构中N原子的电负性影响，使-碳明显向低93939494 2 2、N N 氧化物中的氧化物中的 N N 使使 -碳向更低碳向更低的磁场位移。例如：东莨菪碱的磁场位移。例如：东莨菪碱 (Scopolamine)(Scopolamine)中中的的 N N 的的 -碳为碳为 58.258.2，N N-CH-CH3 3为为 43.443.4；而在；而在东莨菪碱的东莨菪碱的 N N-氧化物中的氧化物中的N N 的的 -碳为碳为 69.669.6，N N-CH-CH3 3为为 52.452.4。952、N氧化物中的N使-碳向更低953 3、季铵盐中的、季铵盐中的 N N 也使也使 -碳向更低场位移。例碳向更低场位移。例如：四氢原小檗碱的如：四氢原小檗碱的N N 原子周围的三个原子周围的三个 -碳分碳分别为别为 51.351.3、60.160.1、58.758.7。而在反式。而在反式 N N-甲基甲基四氢原小檗碱盐酸盐中的四氢原小檗碱盐酸盐中的 N N 原子周围的三个原子周围的三个 -碳分别为碳分别为 62.662.6、67.367.3、6.76.7。同样，在顺。同样，在顺式式 N N-甲基四氢原小檗碱中甲基四氢原小檗碱中-碳也向低场位移。碳也向低场位移。963、季铵盐中的N也使-碳向更低场位移。例如：四氢原小9797 4、N 对甲基碳化学位移的影响对甲基碳化学位移的影响 许多生物碱的分子中都含有许多生物碱的分子中都含有N N-甲基。由于甲基。由于N N的的电负性使甲基碳的信号出现在较低的磁场，一般电负性使甲基碳的信号出现在较低的磁场，一般N N-甲基在甲基在 30-47 30-47 之间。如果之间。如果N N 原子成为原子成为N N-氧化氧化物时，物时，N N-甲基出现在更低的磁场。如东莨菪碱甲基出现在更低的磁场。如东莨菪碱N N-氧化物中的氧化物中的N N-甲基出现在甲基出现在 52.452.4，比东莨菪碱中，比东莨菪碱中的的N N-甲基向低场位移甲基向低场位移9.09.0单位。单位。984、N对甲基碳化学位移的影响98 P60,防己碱防己碱99P60,防己碱99化学结构化学结构主要生理活性主要生理活性主要化学性质主要化学性质主要提取方法主要提取方法 4.6 有代表性的有代表性的生物碱生物碱100化学结构4.6有代表性的生物碱100n生物碱的定义生物碱的定义n生物碱的存在形式生物碱的存在形式n生物碱的分类生物碱的分类n生物碱的旋光性和溶解度生物碱的旋光性和溶解度n生物碱的碱性规律生物碱的碱性规律n生物碱的沉淀反应生物碱的沉淀反应n生物碱的提取分离方法生物碱的提取分离方法本章重点本章重点101生物碱的定义本章重点101