中藥化學(xué)課件生物堿2

1、第5節(jié) 生物堿的理化性質(zhì)l性狀l旋光性l溶解度l堿性l沉淀反應(yīng)l顯色反應(yīng) 1.性狀v組成：C、H、N、O，少數(shù)含有Cl、S等。v形態(tài)：多數(shù)為結(jié)晶固體（有些為無(wú)定形粉未） 少數(shù)為液體（多無(wú)氧原子，或氧為酯鍵） 個(gè)別有揮發(fā)性、升華性v味道：多具苦味，但甜菜堿為甜味。v熔點(diǎn)：有固定熔點(diǎn)（沸點(diǎn)），個(gè)別有雙熔點(diǎn)。v顏色：多數(shù)呈無(wú)色，少數(shù)有顏色（共軛體系存在）。N煙堿 (液體)CH3防己諾林 (雙熔點(diǎn))NH3COOCH3NH3CCH3OHOCH3HHOONCH3O咖啡因 (升華性)NNNNOCH3H3CC CHCH3HOHNHCH3麻黃堿 (揮發(fā)性)Tetrahydroberberine(無(wú)色)Berbe

2、rine(黃色)OCH3OCH3OONH2SO4Zn /HOHNOOOCH3OCH32.旋光性v多數(shù)有旋光性（含手性中心或手性碳），且為左旋；通常左旋體的生理活性比右旋體強(qiáng)。3.溶解度（）（1）生物堿鹽v溶于水、親水性溶劑，難溶于親脂性溶劑。v溶解度與成鹽的酸有關(guān) 無(wú)機(jī)酸鹽有機(jī)酸鹽 無(wú)機(jī)酸中：含氧酸鹵代酸 有機(jī)酸中：小分子或多羥基有機(jī)酸大分子有機(jī)酸v季銨堿、生物堿的氮氧化物與生物堿鹽類似，具親水性。（2）游離生物堿v一般游離仲胺堿和叔胺堿具親脂性，溶于有機(jī)溶劑、酸水，特別易溶于氯仿，難溶于水和堿水。不符合上述規(guī)律：v生物堿鹽不溶于水（如鹽酸小檗堿、草酸麻黃堿），但溶于氯仿（如鹽酸奎寧、鹽酸罌粟

3、堿）。v游離生物堿難溶于有機(jī)溶劑，而溶于水（如石蒜堿；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，而溶于酸性氯仿）。v兩性生物堿（含酚羥基、羧基）中，含酚-OH的溶解度同親脂性生物堿（嗎啡除外），且可溶堿液（隱性酚-OH除外）；含-COOH的形成因能形成分子內(nèi)鹽，溶解度同親水性生物堿。v具內(nèi)酯基團(tuán)的生物堿，溶于堿水（遇堿開(kāi)環(huán)，遇酸又閉環(huán)）。v小分子的叔胺堿和液體生物堿，可溶于所有溶劑。4.堿性（）（1）堿性概念與堿性強(qiáng)度v酸堿電子理論：凡是能給出電子的電子授體為堿；能接受電子的電子受體為酸。生物堿因分子中N上的孤電子對(duì)，能給出電子或接受質(zhì)子而顯堿性。=14-14=10lgKa

4、+ -lgKbPKa + PKb=-2H OH OH =KbKa+BH BH Ka=2-+H OBBH OH Kb=2-H O + B = BH + OH +BH = B + H 堿堿 酸酸 共軛酸共軛酸 共軛堿共軛堿v堿性強(qiáng)度度用堿性強(qiáng)度度用pKa值表示：值表示： pKa11 強(qiáng)堿強(qiáng)堿v生物堿中：胍基生物堿中：胍基季胺堿季胺堿脂肪胺基和脂氮雜環(huán)脂肪胺基和脂氮雜環(huán)芳氮雜環(huán)芳氮雜環(huán)(吡啶吡啶)多氮同環(huán)芳氮雜環(huán)多氮同環(huán)芳氮雜環(huán)酰胺基酰胺基N+OH_CNHH2NNH2NNHRNNRONH（2）堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系vN上孤電子對(duì)的雜化方式vN上電子云密度分布（誘導(dǎo)、誘導(dǎo)場(chǎng)、共軛）v空間效應(yīng)N原子的

5、雜化方式堿性：SP3SP2SP。p電子比例多，活動(dòng)性大，易供電子。PKa=9.5NPKa=10.26PKa=5.4PKa=5.17NCH3CH3NNRCNSP（中性）OCH3NH3COH3COH3CO罌粟堿 pKa 6.13NOCH3HO可待因 pKa 8.15H3CONNCH3煙堿pKa 3.27pKa 8.04NOOOCH3OCH3+Cl -鹽酸小檗堿 pKa11.5電性效應(yīng)：誘導(dǎo)效應(yīng)供電基（烷基等）取代，堿性增強(qiáng)； 吸電基（芳環(huán)、雙鍵、含氧基團(tuán)等）取代，堿性減弱。石蒜堿 pKa 6.4NOOOHHONOOOHHO二氫石蒜堿 pKa 8.4NH2CH2CHCH3NH2CH2CHCH3NHC

6、H3CHCHCH3OHOH苯異丙胺 pKa 9.8去甲基麻黃堿 pKa 9.0 麻黃堿pKa 9.58具氮雜縮醛結(jié)構(gòu)生物堿，因易質(zhì)子化而顯強(qiáng)堿性（N處于稠環(huán)橋頭除外）。 電性效應(yīng)：誘導(dǎo)場(chǎng)效應(yīng)當(dāng)生物堿分子中不止一個(gè)N原子時(shí)，各個(gè)N的堿度不同。當(dāng)其中一個(gè)N質(zhì)子化后，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸電基團(tuán)（NHR2），對(duì)另一個(gè)N產(chǎn)生兩種降低堿度的效應(yīng)，即誘導(dǎo)效應(yīng)和靜電場(chǎng)效應(yīng)。前者通過(guò)碳鏈傳遞，后者通過(guò)空間傳遞。NN無(wú)葉豆堿（SpKa 8.1）NNHHHOCH3OCH3CH3OOCH3 pKa 7.56 pKa 8.43吐根堿（SpKa 0.89） pKa 11.4 pKa3.3電性效應(yīng)：共軛效應(yīng) N上的孤電子對(duì)與具電

7、子的基團(tuán)相連時(shí)，形成 p-共軛，使堿性減弱（共軛體系與N原子不共平面除外）。 苯胺型：p-共軛，堿性減弱。PKa2=7.88PKa1=1.76N2MeN1MeMeHNCOO酰胺型：p-共軛，堿性減弱。注意：N上孤電子對(duì)與供電基共軛時(shí)，堿性增強(qiáng)。如含胍基的生物堿（pKa13.6），胍基接受質(zhì)子形成季銨離子，且具有高度共振穩(wěn)定性,顯強(qiáng)堿性。強(qiáng)堿性弱堿性H2NH2NNH2C-+OHHH2NH2NNHCONCONCPKa=1.84ONHCCH3OOCH3OCH3CH3OCH3OColchicine烯胺型：叔烯胺易形成季銨（共軛酸穩(wěn)定，平衡右移），堿性增強(qiáng)（N處于稠環(huán)橋頭除外）。NCH3CH3NCH3C

8、H3CH3 pKa 4.39 pKa 5.15共平面不共平面共軛體系與N原子不共平面空間效應(yīng)N由于附近取代基的空間立體障礙或分子構(gòu)象因素，使質(zhì)子難于接近N，堿性減弱。CH3N(CH3)2CH3C4H9(t)CH3N(CH3)2NHOCOCHC6H5CH2OHCH3NHOCOCHC6H5CH2OHCH3OpKa 4.81pKa 2.93莨菪堿 pKa 9.65東莨菪堿 pKa 7.50分子內(nèi)氫鍵當(dāng)當(dāng)N N上孤電子對(duì)接受質(zhì)子形成共軛酸時(shí)，如有上孤電子對(duì)接受質(zhì)子形成共軛酸時(shí)，如有能與共軛酸上的質(zhì)子形成分子內(nèi)氫鍵的基團(tuán)能與共軛酸上的質(zhì)子形成分子內(nèi)氫鍵的基團(tuán)存在，即增加了共軛酸的穩(wěn)定性，存在，即增加了共

9、軛酸的穩(wěn)定性，堿性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)（對(duì)（對(duì)OHOH的吸引力減弱，使的吸引力減弱，使OHOH自由，堿性增自由，堿性增強(qiáng)）。強(qiáng)）。N10OCH3OHH3CO10-羥基二氫去氧可待因N10OCH3OHH3CO順式共軛酸分子內(nèi)氫鍵締合H+HNHNO+HHHOCH3COOCH3HN+HHHOCH3COOCH3HNO鉤藤堿 pKa 6.32異鉤藤堿 pKa 5.20順式 pKa 9.41 反式 pKa 7.71（3）綜合分析影響生物堿堿性的因素v共軛效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)v空間效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)比較生物堿的堿性比較生物堿的堿性ACBDACBDBCABCA比較生物堿的堿性比較生物堿的堿性比較生物堿的堿性比較生物堿的堿性BABA

10、比較生物堿的堿性比較生物堿的堿性BCABCA5.沉淀反應(yīng)（）v定義：大多數(shù)生物堿能和某些酸類、重金屬鹽類及一些定義：大多數(shù)生物堿能和某些酸類、重金屬鹽類及一些復(fù)鹽反應(yīng)，生成難溶于水的復(fù)鹽或分子絡(luò)合物沉淀。能復(fù)鹽反應(yīng)，生成難溶于水的復(fù)鹽或分子絡(luò)合物沉淀。能與生物堿產(chǎn)生沉淀的試劑稱為生物堿沉淀試劑。與生物堿產(chǎn)生沉淀的試劑稱為生物堿沉淀試劑。v應(yīng)用：鑒別（顯色劑）、分離純化（指示劑）、鑒定。應(yīng)用：鑒別（顯色劑）、分離純化（指示劑）、鑒定。v注意：注意： (1) (1)反應(yīng)一般在酸性水溶液中進(jìn)行。反應(yīng)一般在酸性水溶液中進(jìn)行。 (2) (2)沉淀反應(yīng)需采用沉淀反應(yīng)需采用3 3種以上試劑判斷陽(yáng)性結(jié)果。種以上試劑判斷陽(yáng)性結(jié)果。 (3) (3)有些非生物堿也會(huì)生成沉淀，注意供試品的純化。有些非生物堿也會(huì)生成沉淀，注意供試品的純化。 (4) (4)有些生物堿