第十章生物堿

1、第十章生物堿第1頁(yè)，共78頁(yè)。v 目的要求目的要求 v1.1.了解生物堿的含義、分布和生理活了解生物堿的含義、分布和生理活性。性。v2.2.掌握生物堿的理化性質(zhì)、提取、分掌握生物堿的理化性質(zhì)、提取、分離和檢識(shí)方法。離和檢識(shí)方法。v3.3.熟悉生物堿的結(jié)構(gòu)特征和實(shí)際應(yīng)用。熟悉生物堿的結(jié)構(gòu)特征和實(shí)際應(yīng)用。第2頁(yè)，共78頁(yè)。第一節(jié) 概述 一、生物堿的含義一、生物堿的含義v存在于自然界的一類(lèi)含氮有機(jī)化存在于自然界的一類(lèi)含氮有機(jī)化合物合物v多多數(shù)有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，p多數(shù)具有堿性，可以和酸成鹽多數(shù)具有堿性，可以和酸成鹽p多有特殊而顯著的生物活性多有特殊而顯著的生物活性第3頁(yè)，共78頁(yè)。正確理解

2、生物堿的含義正確理解生物堿的含義p生物體內(nèi)普遍存在的含氮有機(jī)化合生物體內(nèi)普遍存在的含氮有機(jī)化合物，氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、及某物，氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸、及某些含氮維生素除外些含氮維生素除外p有例外，有例外， 麻黃堿（麻黃堿（氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)）氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)） 秋水仙堿（幾乎沒(méi)有堿性）。秋水仙堿（幾乎沒(méi)有堿性）。第4頁(yè)，共78頁(yè)。p 主要分布于植物界主要分布于植物界p 特別是高等植物的雙子葉植物特別是高等植物的雙子葉植物如：毛茛科、防己科、罌粟科、茄科等如：毛茛科、防己科、罌粟科、茄科等p 單子葉植物中較少單子葉植物中較少 如：百合科、石蒜科等如：百合科、石蒜科等p 裸子植物和低等植物中個(gè)別存在

3、裸子植物和低等植物中個(gè)別存在 二、生物堿的分布特點(diǎn)二、生物堿的分布特點(diǎn)第5頁(yè)，共78頁(yè)。1 1在植物的各部位都有分布，但多集中在植物的各部位都有分布，但多集中在某一器官。在某一器官。2 2植物體內(nèi)生物堿的含量差別很大，但植物體內(nèi)生物堿的含量差別很大，但 一一般都較低（般都較低（1%1%以下），通常把含量在以下），通常把含量在 0.01%0.01%的植物稱(chēng)為生物堿植物。的植物稱(chēng)為生物堿植物。3 3同一植物體內(nèi)的生物堿，往往是多種生同一植物體內(nèi)的生物堿，往往是多種生物堿共存，而且母核結(jié)構(gòu)相似。物堿共存，而且母核結(jié)構(gòu)相似。植物中特點(diǎn)：植物中特點(diǎn)：第6頁(yè)，共78頁(yè)。三、生物堿的存在形式：v多數(shù)以鹽的形

4、式存在（以有機(jī)酸鹽為主，多數(shù)以鹽的形式存在（以有機(jī)酸鹽為主，少數(shù)為無(wú)機(jī)酸鹽）；少數(shù)為無(wú)機(jī)酸鹽）；v少數(shù)以游離形式存在（主要是一些堿性極少數(shù)以游離形式存在（主要是一些堿性極弱的生物堿，如酰胺類(lèi)生堿）；弱的生物堿，如酰胺類(lèi)生堿）；v其他尚有以酯、苷及其他尚有以酯、苷及NONO化合物的形化合物的形式存在（烏頭堿、氧化苦參堿）式存在（烏頭堿、氧化苦參堿） 第7頁(yè)，共78頁(yè)。陜西理工學(xué)院生工院陜西理工學(xué)院生工院莨莨 菪菪麻麻 黃黃金雞納金雞納第8頁(yè)，共78頁(yè)。陜西理工學(xué)院生工院陜西理工學(xué)院生工院番木鱉番木鱉漢防己漢防己苦苦 參參第9頁(yè)，共78頁(yè)。陜西理工學(xué)院生工院陜西理工學(xué)院生工院秋水仙秋水仙延胡索延胡

5、索三尖杉三尖杉第10頁(yè)，共78頁(yè)。陜西理工學(xué)院生工院陜西理工學(xué)院生工院烏烏 頭頭附附 子子草烏（北烏頭）草烏（北烏頭）第11頁(yè)，共78頁(yè)。第二節(jié) 生物堿的結(jié)構(gòu)和分類(lèi) 按植物來(lái)源分類(lèi)按植物來(lái)源分類(lèi): : 黃連生物堿、苦參生物堿黃連生物堿、苦參生物堿 按化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi)按化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi): : 喹啉類(lèi)生物堿、喹啉類(lèi)生物堿、 吲哚類(lèi)生物吲哚類(lèi)生物堿等堿等 按化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi)按化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi). .第12頁(yè)，共78頁(yè)。一、有機(jī)胺類(lèi)生物堿一、有機(jī)胺類(lèi)生物堿結(jié)構(gòu)特征：氮原子不結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：氮原子不結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，此類(lèi)生物堿數(shù)目不多。內(nèi)，此類(lèi)生物堿數(shù)目不多。 如：如： 第13頁(yè)，共78頁(yè)。舉例舉

6、例1： 麻黃麻黃，它是我國(guó)，它是我國(guó)特產(chǎn)而聞名世界的一特產(chǎn)而聞名世界的一種中藥，早在四千年種中藥，早在四千年以前就用作發(fā)汗藥和以前就用作發(fā)汗藥和止咳平喘良藥，到今止咳平喘良藥，到今天還是常用的中藥之天還是常用的中藥之一。一。HCHCOHCH3NHCH3麻黃堿麻黃堿第14頁(yè)，共78頁(yè)。舉例舉例2：另有一種植物：另有一種植物：益母草益母草(Leonurus heterophyllus Sweet)q 中醫(yī)認(rèn)為：中醫(yī)認(rèn)為：益母草益母草能活血調(diào)經(jīng)、利尿消腫，能活血調(diào)經(jīng)、利尿消腫，主治婦科疾病及產(chǎn)后子主治婦科疾病及產(chǎn)后子宮收復(fù)。宮收復(fù)。益母草堿益母草堿為它有效成分為它有效成分-OHOOCCH3CH3ON

7、C(CH2)4OHNH2HN益母草堿益母草堿第15頁(yè)，共78頁(yè)。舉例舉例3 3：百合科植物：百合科植物 （Iphigenia indica Kunth et BenthIphigenia indica Kunth et Benth ）的的球莖球莖。H3COH3COOCH3NHCOCH3OOCH3秋水仙堿秋水仙堿u秋水仙堿對(duì)急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎有選擇性的消炎作用秋水仙堿對(duì)急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎有選擇性的消炎作用第16頁(yè)，共78頁(yè)。 二、吡啶類(lèi)生物堿（一）簡(jiǎn)單吡啶類(lèi)：NNCH3NNCH3COOCH3驅(qū)絳蟲(chóng)作用驅(qū)絳蟲(chóng)作用殺蟲(chóng)成分殺蟲(chóng)成分第17頁(yè)，共78頁(yè)。（二）喹喏里西啶類(lèi)：NNNONNOO苦參苦參- 消腫利

8、尿、抗腫瘤消腫利尿、抗腫瘤兩個(gè)哌啶共用一個(gè)氮原子的稠環(huán)化合物兩個(gè)哌啶共用一個(gè)氮原子的稠環(huán)化合物第18頁(yè)，共78頁(yè)。三、 莨菪烷類(lèi)生物堿NCH3OCORNCH3NCH3OCOCHCH2OH結(jié)構(gòu)特征為莨菪烷衍生物莨菪醇與有機(jī)酸縮合的酯。結(jié)構(gòu)特征為莨菪烷衍生物莨菪醇與有機(jī)酸縮合的酯。如茄科植物中具有解痙作用的莨菪堿如茄科植物中具有解痙作用的莨菪堿(hyoscyamine)、東莨菪堿東莨菪堿(scopolamine)。NCH3OCCHCH2OHOO東莨菪堿東莨菪堿 第19頁(yè)，共78頁(yè)。四、異喹啉類(lèi)生物堿四、異喹啉類(lèi)生物堿-苯并吡啶（氮原子在苯并吡啶（氮原子在-位）位）（一）簡(jiǎn)單異喹啉型（一）簡(jiǎn)單異喹啉

9、型NNNH3COH3COH3COOCH3罌粟堿NHCH3ROH3CO薩蘇林薩蘇林 R=H 薩蘇里丁薩蘇里丁 R=CH3（鹿尾中的降壓成分）（鹿尾中的降壓成分）（解痙作用）（解痙作用）第20頁(yè)，共78頁(yè)。（三）雙芐基異喹啉型（三）雙芐基異喹啉型v2分子芐基異喹啉通過(guò)醚鍵結(jié)合而成分子芐基異喹啉通過(guò)醚鍵結(jié)合而成MeOMeONHNOMeOMeOHHCH3CH3O蝙蝠葛堿蝙蝠葛堿 （北豆根）（北豆根）第21頁(yè)，共78頁(yè)。（四）原小檗堿型四）原小檗堿型v可視為可視為2分子異喹啉稠合而成分子異喹啉稠合而成NN+ +NOCH3OCH3OONOCH3OCH3H3COH3CO延胡索乙素小檗堿（黃連素）原小檗堿型小

10、檗堿型抗菌藥物第22頁(yè)，共78頁(yè)。延胡索延胡索鎮(zhèn)痛鎮(zhèn)痛 MeOMeONOMeOMe延胡索乙素延胡索乙素（四氫巴馬?。ㄋ臍浒婉R?。?第23頁(yè)，共78頁(yè)。黃連黃連 NOOMeOMe+OH-小檗堿小檗堿 第24頁(yè)，共78頁(yè)。（五）嗎啡烷型（五）嗎啡烷型結(jié)構(gòu)特征為哌啶環(huán)垂直與多氫菲稠合。如嗎啡(morphine)與可待因(codeine)。NCH3R嗎啡烷嗎啡烷NOHHOOH3C嗎啡嗎啡 第25頁(yè)，共78頁(yè)。五、 吲哚類(lèi)生物堿 （一） 單吲哚型：靛青苷（蓼藍(lán)） NHNOHglc吲哚 靛青苷靛青苷 第26頁(yè)，共78頁(yè)。（二） 色胺吲哚型：色胺 NNH2HNHNNOCH3吳茱萸堿吳茱萸堿 第27頁(yè)，共7

11、8頁(yè)。（三） 半萜吲哚型： 色胺接1個(gè)異戊二烯單位麥角新堿麥角新堿 （麥角）NHNCH3HCONHCHCH2OHCH3第28頁(yè)，共78頁(yè)。（四） 單萜吲哚型： 色胺接1個(gè)單萜利血平利血平NHNHHHMeOH3COOCOMeOCOOMeOMeOMe第29頁(yè)，共78頁(yè)。五、其它類(lèi)生物堿 （一） 吡咯類(lèi)衍生物：NHNHNNCOOCH3CH3NOHHHHC H2OC H3OCH3大葉千里光堿大葉千里光堿 水蘇堿水蘇堿 第30頁(yè)，共78頁(yè)。（二） 喹啉類(lèi)衍生物：奎寧奎寧 喹啉 NNH3COCHOHNCHCH2第31頁(yè)，共78頁(yè)。（三） 嘌呤及黃嘌呤衍生物：NNNHNNNNNH2CCHOHCCOOHHOH

12、HNNHNNHOO黃嘌啉黃嘌啉 嘌啉 NNNNOOH3CCH3CH3香菇嘌啉 咖啡因 第32頁(yè)，共78頁(yè)。（四）萜類(lèi)衍生物：（四）萜類(lèi)衍生物：NOONCH3CH3OOCH3龍膽堿龍膽堿 石斛堿石斛堿 第33頁(yè)，共78頁(yè)。NHNHNNHNNNH吡咯吡咯 四氫吡咯四氫吡咯 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 常見(jiàn)氮雜環(huán)類(lèi)生物堿基本母核類(lèi)型：常見(jiàn)氮雜環(huán)類(lèi)生物堿基本母核類(lèi)型：第34頁(yè)，共78頁(yè)。NHNNNNHHCH3NNNNNH派啶派啶 吡啶吡啶 吡嗪吡嗪 莨菪烷莨菪烷 喹喏里西啶喹喏里西啶 嘌呤類(lèi)嘌呤類(lèi) 第35頁(yè)，共78頁(yè)。NNNONN噻嗪類(lèi)噻嗪類(lèi) 丫啶酮類(lèi)丫啶酮類(lèi) 喹啉

13、喹啉 異喹啉異喹啉 第36頁(yè)，共78頁(yè)。NNCH3NN嗎啡烷類(lèi)嗎啡烷類(lèi) 芐基異喹啉芐基異喹啉 原小檗堿型原小檗堿型 小檗堿型小檗堿型 第37頁(yè)，共78頁(yè)。第三節(jié) 生物堿的性質(zhì)1 1性狀性狀 形態(tài)形態(tài)：多呈結(jié)晶狀態(tài)，有一定熔點(diǎn)；多呈結(jié)晶狀態(tài)，有一定熔點(diǎn)； v有的呈液態(tài)（小分子、無(wú)氧或氧呈酯鍵有的呈液態(tài)（小分子、無(wú)氧或氧呈酯鍵-菸堿、檳榔堿）。菸堿、檳榔堿）。v個(gè)別小分子固體生物堿有揮發(fā)性個(gè)別小分子固體生物堿有揮發(fā)性-麻黃麻黃堿堿 。v升華性升華性 -咖啡因咖啡因 、川嗪、川嗪第38頁(yè)，共78頁(yè)。v顏色顏色：大多無(wú)色。大多無(wú)色。 小檗堿呈黃色、小檗堿呈黃色、具黃綠色熒光；血根堿呈紅色（共具黃綠色熒

14、光；血根堿呈紅色（共軛體系）。軛體系）。v氣味氣味：苦。個(gè)別具甜味（甜菜堿）。苦。個(gè)別具甜味（甜菜堿）。第39頁(yè)，共78頁(yè)。二、旋光性二、旋光性 v多有旋光（不對(duì)稱(chēng)碳原子或不對(duì)稱(chēng)多有旋光（不對(duì)稱(chēng)碳原子或不對(duì)稱(chēng)中心）中心）v多呈左旋性。多呈左旋性。v生物活性與旋光活性密切相關(guān)，常生物活性與旋光活性密切相關(guān)，常左旋活性大于右旋左旋活性大于右旋 第40頁(yè)，共78頁(yè)。三溶解性 （1 1）游離）游離 水水 酸水酸水 堿水、甲（乙）醇、堿水、甲（乙）醇、 苯苯 /乙醚乙醚 /CHCL3、 CCL4 /石油石油醚醚 親脂性生物堿親脂性生物堿: - + - + +（+） + 親水性生物堿親水性生物堿: + +

15、 + + - - v季銨堿、離子型 v含N O配位鍵 氧化苦參堿v小分子或液體生物堿 菸堿、麻黃堿、苦參堿v酰胺類(lèi)生物堿-秋水仙堿、咖啡堿第41頁(yè)，共78頁(yè)。v兩性生物堿: 含酚羥基（嗎啡、青藤堿）NaOH + ； 隱性酚羥基（漢防己乙素）NaOH - ,具脂 溶性生物堿通性； 羧基生物堿（檳榔次堿）NaHCO3+v內(nèi)酯型生物堿(喜樹(shù)堿)：熱NaOH（堿水 解、皂化）v內(nèi)酰胺生物堿（苦參堿）：堿水解第42頁(yè)，共78頁(yè)。（2 2）鹽（離子型、極性大）：）鹽（離子型、極性大）： 水水 酸水酸水 堿水、堿水、 甲（乙）醇、甲（乙）醇、 苯苯 /乙醚乙醚 /CHCL3、 CCL4 /石油醚石油醚 +

16、+ - + - - v在水中的溶解度與酸有關(guān)： v無(wú)機(jī)酸鹽的水溶度大于有機(jī)酸鹽的水溶度。v無(wú)機(jī)酸鹽中，含氧酸鹽的水溶度大于鹵代酸鹽。第43頁(yè)，共78頁(yè)。v鹵代酸鹽中，鹽酸鹽的水溶度最大，氫碘酸鹽的水溶度最小。v有機(jī)酸鹽中，小分子有機(jī)酸鹽的水溶度大于大分子有機(jī)酸鹽（沉淀）。v多元有機(jī)酸鹽的水溶度大于一元有機(jī)酸鹽。 注意：有些生物堿或鹽不符合上述規(guī)律。第44頁(yè)，共78頁(yè)。1.生物堿鹽鹽不溶于水不溶于水（小檗堿鹽酸鹽、麻黃堿草酸鹽），而能溶于氯仿溶于氯仿（鹽酸奎寧）。2.游離游離生物堿難溶于有機(jī)溶劑而溶于水難溶于有機(jī)溶劑而溶于水 （石蒜堿；嗎啡難溶于氯仿、乙醚，可溶于堿水；喜樹(shù)堿不溶于一般有機(jī)溶劑，

17、而溶于酸性氯仿）。第45頁(yè)，共78頁(yè)。 3.堿性極弱堿性極弱的生物堿（酰胺類(lèi)生物堿）和酸生成的鹽不穩(wěn)定不穩(wěn)定，其酸水溶液用氯仿萃取時(shí),生物堿可轉(zhuǎn)溶于氯仿而被分離分離。 應(yīng)用：應(yīng)用：可用于生物堿的提取和分離。 注：注：+示易溶；+ 示可溶- 示不溶或難溶。 第46頁(yè)，共78頁(yè)。 四堿性四堿性 來(lái)源 7 1S2 2S2 2P3 N：H+ (接受質(zhì)子或提供電子)堿性強(qiáng)弱的表示方法 pka (堿共軛酸解離 常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù))，其值的大小與堿 性呈正比。 pKa=-lgKa，Ka越?。▔A的共軛酸 越穩(wěn)定），pKa越大，堿性越強(qiáng)。 第47頁(yè)，共78頁(yè)。影響堿性強(qiáng)弱的因素：影響堿性強(qiáng)弱的因素：1氮原子的雜化方式

18、： SP3SP2SPNHNRCN四氫異喹啉四氫異喹啉（SPSP3 3 pKa9.5 pKa9.5） 異喹啉異喹啉（SPSP2 2 pKa5.4 pKa5.4） 氰類(lèi)（氰類(lèi)（SP SP 中性中性 ） 電效應(yīng)電效應(yīng)第48頁(yè)，共78頁(yè)。 四、堿性 1.堿性的來(lái)源及強(qiáng)度表示堿性的來(lái)源及強(qiáng)度表示N:N:H+ H+生物堿生物堿鹽第49頁(yè)，共78頁(yè)。 堿性越強(qiáng)，其堿性越強(qiáng)，其KbKb越大，越大，PKbPKb越小，其共軛越小，其共軛酸酸PkaPka越大；即越大；即PkaPka越大，堿性越強(qiáng)越大，堿性越強(qiáng)；vPka2 Pka12 Pka12 強(qiáng)堿；強(qiáng)堿； v胍基胍基 季胺堿季胺堿 脂肪胺基脂肪胺基 缺電子芳雜環(huán)

19、缺電子芳雜環(huán)( (吡啶吡啶)酰胺基酰胺基 富電子芳雜環(huán)富電子芳雜環(huán)( (吡咯吡咯) )第50頁(yè)，共78頁(yè)。影響生物堿堿性強(qiáng)弱的因素：1.N原子的雜化方式堿性堿性 類(lèi)型類(lèi)型雜化雜化舉例舉例脂肪胺脂肪胺脂氮環(huán)脂氮環(huán)sp3 11.3 11.2 9.5 芳雜環(huán)芳雜環(huán)sp2 5.17 4.94 5.4氰基氰基spCN（中性）（中性）NHNHNHNNN第51頁(yè)，共78頁(yè)。N-NCCNSP3 ( ) SP2 ( ) SP ( )pKa 10 5 6 0 1NNH吡啶胡椒啶pka= 5.2 ( SP2 )pka = 11.2 ( SP3 )第52頁(yè)，共78頁(yè)。NH 四氫異喹啉四氫異喹啉（SP3 pKa9.5）

20、N 異喹啉異喹啉（SP2 pKa5.4）RCN 氰類(lèi)（氰類(lèi)（SP 中性中性 ） 第53頁(yè)，共78頁(yè)。2.誘導(dǎo)效應(yīng)： 供電誘導(dǎo)效應(yīng)（烷基）： 可使氮原子周?chē)?子云密度增加，堿性增強(qiáng)。吸電誘導(dǎo)效應(yīng)（含氧基團(tuán)，雙鍵，苯環(huán)）： 電子云密度降低，堿性減弱。第54頁(yè)，共78頁(yè)。CHCHCH3OHNHCH3CHCHCH3OHNH2CH2CHCH3NH2 麻黃堿（麻黃堿（pKa9.58pKa9.58）（甲基供電誘導(dǎo)效應(yīng)）（甲基供電誘導(dǎo)效應(yīng)） 去甲基麻黃堿（去甲基麻黃堿（pKa9.00pKa9.00） （羥基的吸電誘導(dǎo)效應(yīng)）（羥基的吸電誘導(dǎo)效應(yīng)） 苯異丙胺（苯異丙胺（pKa9.80pKa9.80）（無(wú)羥基的吸

21、電作用）（無(wú)羥基的吸電作用） 第55頁(yè)，共78頁(yè)。3共軛效應(yīng)： v苯胺型：苯胺型：P共軛，氮原子周?chē)娮釉泼芏认陆?，堿性降低。v酰胺型：酰胺型：P共軛，氮原子周?chē)娮釉泼芏认陆?，堿性降低。v胍基型：胍基型：供電基和氮原子上未共享電子對(duì)共軛，堿性增強(qiáng)（共軛酸的高度共振穩(wěn)定性,使共軛酸穩(wěn)定，Ka小，則pKa大，堿性強(qiáng)）。 第56頁(yè)，共78頁(yè)。NH2NH2CNH2NHNH2OOMeOMeMeOMeONHCOCH3OOCHCHCHCHCON 環(huán)己胺環(huán)己胺（pKa10.64） 苯胺苯胺（pKa4.58） 胍胍（pKa13.6） 秋水仙堿秋水仙堿（酰胺共軛（酰胺共軛 pKa1.84） 胡椒堿（酰胺共軛胡椒堿（酰胺共軛 pKa1.42） 第57頁(yè)，共78頁(yè)。毒扁豆堿第58頁(yè)，共78頁(yè)。課堂互動(dòng)：某中藥含有A.B兩種生物堿，分析其堿性和溶解性，若將二者的酸水液用三氯甲烷萃取，試分析酸水層和三氯甲烷成的成分各是哪種？NHONHOOAB第59頁(yè)，共78頁(yè)。4. 空間效應(yīng)：阻礙質(zhì)子靠近氮原子，使堿空間效應(yīng)：阻礙質(zhì)子靠近氮原子，使堿性降低（莨菪堿和東莨菪堿）。性降低（莨菪堿和東莨菪堿）。 NHCH3OCOCCH2OHHNCH3HOOCOCCH2OHH莨菪堿（莨菪堿（pka9.65） 東莨菪堿東莨菪堿（環(huán)氧位阻（環(huán)氧位阻pka6.20） 第60頁(yè)，共78頁(yè)。5、氫鍵效應(yīng)：氮原子周?chē)牧u基所處的位置有利