第9章 生物堿名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第九章生物堿(Alkaloids)第1頁(yè)第九章生物堿(Alkaloids)第一節(jié)概述第二節(jié)生物堿生物合成基本原理第三節(jié)生物堿分類第四節(jié)生物堿理化性質(zhì)第五節(jié)生物堿提取與分離第六節(jié)生物堿結(jié)構(gòu)判定與測(cè)定第2頁(yè)第一節(jié)概述一、生物堿定義二、生物堿分布三、生物堿存在形式四、生物堿生理活性第3頁(yè)第一節(jié)概述一、生物堿定義是一類含氮有機(jī)化合物；多數(shù)含有堿性且能和酸結(jié)合生成鹽；大部分為雜環(huán)化合物且氮原子在雜環(huán)內(nèi)；多數(shù)有較強(qiáng)生理活性。低分子胺類、氨基酸、氨基糖、肽類、蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、卟啉類、維生素類等，不屬于生物堿。第4頁(yè)第一節(jié)概述

二、生物堿分布1.較低級(jí)類群中,生物堿分布較少或無(wú)。2.生物堿集中地分布在較高極植物類群3.生物堿極少與萜類和揮發(fā)油共存于同一植物類群中。4.越是特殊類型生物堿，其分布植物類群就越窄。第5頁(yè)第一節(jié)概述三、生物堿存在形式1.游離堿;2.鹽類;3.苷類;4.酰胺;5.N-氧化物;另外還有氮雜縮醛類、烯胺、亞胺等。游離生物堿占少數(shù)；生物堿鹽占多數(shù)；其它形式占少數(shù)。第6頁(yè)第一節(jié)概述四、生物堿生理活性抗菌、抗瘧、中樞興奮、鎮(zhèn)痛、局麻、抗震顫麻痹、肌松、擬膽堿作用、強(qiáng)心、抗心律不齊、血管擴(kuò)張作用、降壓、抗中毒性休克、鎮(zhèn)咳、平喘、胃腸解痙、抗癌。第7頁(yè)第二節(jié)生物堿生物合成基本原理生物合成研究表明生物堿起源于前體氨基酸、甲戊二羥酸和醋酸酯等。生物堿生物合成原理包括少數(shù)環(huán)合反應(yīng)、C-N鍵和C-C鍵裂解反應(yīng)以及經(jīng)常伴隨一些重排、取代基形成、增減、消除、轉(zhuǎn)化等。第8頁(yè)第三節(jié)生物堿分類(1)以起源分類(2)化學(xué)骨架分類(3)生源結(jié)合化學(xué)分類第9頁(yè)生源結(jié)合化學(xué)分類一、起源于鳥(niǎo)氨酸生物堿二、起源于賴氨酸生物堿三、起源于鄰氨基苯甲酸生物堿四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿五、起源于色氨酸生物堿六、起源于萜類生物堿七、起源于甾體生物堿第10頁(yè)一、起源于鳥(niǎo)氨酸生物堿(一)吡咯類;(二)托品類;(三)吡咯里西丁類吡咯莨菪烷吡咯里西丁第11頁(yè)一、起源于鳥(niǎo)氨酸生物堿（一）吡咯類第12頁(yè)一、起源于鳥(niǎo)氨酸生物堿（二）托品類第13頁(yè)一、起源于鳥(niǎo)氨酸生物堿（三）吡咯里西丁類野百合堿第14頁(yè)二、起源于賴氨酸生物堿第15頁(yè)二、起源于賴氨酸生物堿（一）哌啶類：檳榔堿（二）吲哚里西丁類：一葉萩堿（三）喹諾里西丁類：羽扇豆堿檳榔堿一葉萩堿羽扇豆堿第16頁(yè)三、起源于鄰氨基苯甲酸生物堿

喹啉吖啶第17頁(yè)三、起源于鄰氨基苯甲酸生物堿（一）喹啉類：喜樹(shù)堿（二）吖啶酮類：山油柑堿喜樹(shù)堿山油柑堿第18頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿第19頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿（一）苯丙胺類（二）四氫異喹啉類（三）芐基四氫異喹啉類（四）苯乙基四氫異喹啉類（五）芐基苯乙胺類（六）吐根堿類第20頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿（一）苯丙胺類麻黃堿偽麻黃堿第21頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿（二）四氫異喹啉類哌勞亭

第22頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿（三）芐基四氫異喹啉類1.芐基異喹啉類2.阿樸菲類3.雙芐基四氫異喹啉類4.嗎啡烷類生物堿5.原小檗堿和小檗堿類6.苯菲啶類第23頁(yè)（三）芐基四氫異喹啉類1.芐基異喹啉類2.阿樸菲類厚樸堿阿樸菲土藤堿第24頁(yè)（三）芐基四氫異喹啉類3.雙芐基四氫異喹啉類厚果唐松草堿

第25頁(yè)（三）芐基四氫異喹啉類4.嗎啡烷類嗎啡堿青藤堿第26頁(yè)（三）芐基四氫異喹啉類5.原小檗堿和小檗堿類原小檗堿小檗堿（黃連素）藥根堿第27頁(yè)（三）芐基四氫異喹啉類6.苯菲啶類血根堿第28頁(yè)四、起源于苯丙胺酸和酪氨酸生物堿（四）苯乙基四氫異喹啉類（五）芐基苯乙胺類（六）吐根堿類奧特那明石蒜堿吐根堿第29頁(yè)五、起源于色氨酸生物堿（一）簡(jiǎn)單吲哚類（二）色胺吲哚類（三）半萜吲哚類（四）單萜吲哚類第30頁(yè)五、起源于色氨酸生物堿（一）簡(jiǎn)單吲哚類（二）色胺吲哚類（三）半萜吲哚類吲哚吳茱萸堿麥角新堿第31頁(yè)五、起源于色氨酸生物堿（四）單萜吲哚類1.單萜吲哚類2.雙吲哚類3.與單萜吲哚類堿相關(guān)第32頁(yè)（四）單萜吲哚類1.單萜吲哚類(1)柯南因－士寧類；(2)白堅(jiān)木堿類；(3)依波加明堿類柯南因長(zhǎng)春胺類依波加明第33頁(yè)（四）單萜吲哚類2.雙吲哚類第34頁(yè)（四）單萜吲哚類3.與單萜吲哚類堿相關(guān)(1)阿巴利生類和烏勒因類；(2)喜樹(shù)堿類；(3)金雞寧類第35頁(yè)六、起源于萜類生物堿（一）單萜類生物堿（二）倍半萜類生物堿（三）二萜生物堿（四）三萜生物堿第36頁(yè)六、起源于萜類生物堿（一）單萜類生物堿（二）倍半萜類生物堿秦艽堿甲石斛堿第37頁(yè)六、起源于萜類生物堿（三）二萜生物堿（四）三萜生物堿關(guān)附甲素紫杉醇交讓木堿第38頁(yè)七、起源于甾體生物堿（一）孕甾烷生物堿（C21）（二）環(huán)孕甾烷生物堿（C24）（三）膽甾烷生物堿（C27）第39頁(yè)七、起源于甾體生物堿（一）孕甾烷生物堿（C21）（二）環(huán)孕甾烷生物堿（C24）第40頁(yè)七、起源于甾體生物堿（三）膽甾烷生物堿（C27）1.膽甾烷類；2.異膽甾烷類第41頁(yè)第四節(jié)生物堿理化性質(zhì)一、物理性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)第42頁(yè)第四節(jié)生物堿理化性質(zhì)一、物理性質(zhì)（一）性狀（二）旋光性（三）溶解度第43頁(yè)一、物理性質(zhì)（一）性狀

1.組成：絕大多數(shù)生物堿由C、H、O、N元素組成，少數(shù)含有Cl、S等2.狀態(tài)：大多數(shù)生物堿呈結(jié)晶狀態(tài)，有一定熔點(diǎn),少數(shù)為無(wú)定形固體則具一定分解點(diǎn)。極個(gè)別為液體，有一定沸點(diǎn)。第44頁(yè)一、物理性質(zhì)（一）性狀3.顏色：普通無(wú)色或白色；有些生物堿在可見(jiàn)光下展現(xiàn)顏色.4.味覺(jué)：多具苦味，有些極苦；個(gè)別具甜味。

5.揮發(fā)性：有生物堿不不過(guò)液體，還含有揮發(fā)性。第45頁(yè)一、物理性質(zhì)（二）旋光性凡是含有手性碳原子或本身為手性分子生物堿，則有旋光性質(zhì)。生物堿旋光性受溶劑、pH等原因影響。生物堿生理活性與其旋光性相關(guān)。通常左旋體生理活性比右旋體強(qiáng)。第46頁(yè)一、物理性質(zhì)（三）溶解度1.親脂性生物堿溶解性2.親水性生物堿溶解性3.含有特殊官能團(tuán)生物堿溶解性第47頁(yè)（三）溶解度1.親脂性生物堿溶解性（1）游離生物堿（2）生物堿鹽第48頁(yè)1.親脂性生物堿溶解性（1）游離生物堿易溶于乙醚、苯、鹵代烷類等親脂性有機(jī)溶劑，尤其在氯仿中溶解度較大；可溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯等有機(jī)溶劑；難溶或不溶于水。第49頁(yè)1.親脂性生物堿溶解性（2）生物堿鹽易溶于水，其無(wú)機(jī)鹽在水中溶解度大于有機(jī)酸鹽；可溶于甲醇、乙醇；難溶或不溶于親脂性有機(jī)溶劑。少數(shù)生物堿鹽溶解性不符合普通規(guī)律。第50頁(yè)（三）溶解度2.親水性生物堿溶解性(1)季銨型生物堿:易溶于水、酸水和堿水，可溶于甲醇、乙醇、正丁醇等極性大有機(jī)溶劑，難溶或不溶于乙酸乙酯、乙醚、氯仿等低極性有機(jī)溶劑。(2)小分子生物堿:少數(shù)分子量較小叔胺或仲胺生物堿既可溶于水,也可溶于氯仿。第51頁(yè)（三）溶解度3.含有特殊官能團(tuán)生物堿溶解性(1)含有酚羥基(或羧基)生物堿含有普通叔胺堿溶解性,也可溶于苛性堿溶液。(2)具內(nèi)酯(或內(nèi)酰胺)結(jié)構(gòu)生物堿溶解性溶解度類似普通叔胺堿,但在熱水溶液中，其內(nèi)酯（內(nèi)酰胺）結(jié)構(gòu)可開(kāi)環(huán)形成羧酸鹽而溶于水.第52頁(yè)第四節(jié)生物堿理化性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)(一)生物堿沉淀反應(yīng)(二)顯色反應(yīng)(三)堿性(四)成鹽(五)包括氮原子氧化(六)C-N鍵裂解第53頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(一)生物堿沉淀反應(yīng)1.生物堿沉淀試劑種類2.沉淀反應(yīng)條件3.生物堿沉淀反應(yīng)陽(yáng)性結(jié)果判斷4.生物堿沉淀反應(yīng)應(yīng)用第54頁(yè)(一)生物堿沉淀反應(yīng)1.生物堿沉淀試劑種類(1)碘化物復(fù)鹽類(2)重金屬鹽類(3)大分子酸類(4)雷氏銨鹽試劑第55頁(yè)1.生物堿沉淀試劑種類(1)碘化物復(fù)鹽類碘-碘化鉀試劑+生物堿→紅棕色沉淀碘化汞鉀試劑+生物堿→類白色沉淀碘化鉍鉀試劑+生物堿→黃至橘紅色沉淀第56頁(yè)1.生物堿沉淀試劑種類(2)重金屬鹽類磷鎢酸試劑+生物堿→淡黃或灰白色沉淀磷鉬酸試劑+生物堿→白色或黃褐色沉淀硅烏酸試劑+生物堿→白色或黃褐色沉淀第57頁(yè)1.生物堿沉淀試劑種類(3)大分子酸類苦味酸試劑+生物堿→黃色結(jié)晶苦酮酸試劑+生物堿→黃色結(jié)晶(4)雷氏銨鹽試劑+生物堿→紅色沉淀或結(jié)晶第58頁(yè)(一)生物堿沉淀反應(yīng)2.沉淀反應(yīng)條件1）反應(yīng)環(huán)境：普通在稀酸水溶液中進(jìn)行。2）凈化處理：除去蛋白質(zhì)、多肽、鞣質(zhì)等成份。第59頁(yè)(一)生物堿沉淀反應(yīng)3.生物堿沉淀反應(yīng)陽(yáng)性結(jié)果判斷1）陽(yáng)性結(jié)果判斷：三種以上沉淀試劑進(jìn)行反應(yīng)，假如都有生物堿沉淀反應(yīng)，可判斷為陽(yáng)性結(jié)果。2）需要注意問(wèn)題：①極少數(shù)生物堿不能與普通生物堿沉淀試劑產(chǎn)生反應(yīng)。②非生物堿類物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑產(chǎn)生沉淀反應(yīng)。第60頁(yè)(一)生物堿沉淀反應(yīng)4.生物堿沉淀反應(yīng)應(yīng)用①檢識(shí)反應(yīng)②指導(dǎo)生物堿提取分離：檢驗(yàn)是否提取完全③生物堿分離純化④薄層或紙層色譜顯色劑第61頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(二)顯色反應(yīng)名稱組成現(xiàn)象Macquis試劑甲醛-濃硫酸嗎啡——紫紅色

可待因——藍(lán)色Mandelin試劑釩酸銨-濃硫酸嗎啡——棕色士寧——藍(lán)紫色奎寧——淡橙色Frohde試劑鉬酸鈉-濃硫酸利血平——黃~藍(lán)色小檗堿——棕綠色第62頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(三)堿性1.堿性強(qiáng)度表示:Pka越大，堿性越強(qiáng).Pka<2極弱堿；Pka=2～7弱堿；Pka=7～12中強(qiáng)堿；Pka>12強(qiáng)堿；堿性基團(tuán)pKa值次序：胍基>季胺堿>脂肪胺基>缺電子芳雜環(huán)(吡啶)>酰胺基>富電子芳雜環(huán)(吡咯)第63頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(三)堿性2.堿性與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系：氮原子雜化方式，誘導(dǎo)效應(yīng)，誘導(dǎo)-場(chǎng)效應(yīng)，共軛效應(yīng)，空間效應(yīng)以及分子內(nèi)氫鍵形成等。生物堿堿性強(qiáng)弱，普通遵照標(biāo)準(zhǔn)：季銨堿類(或能形成季銨堿)>脂肪胺類>芳胺或氮雜環(huán)類>酰胺第64頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(四)成鹽1.季胺堿成鹽2.含氮雜縮醛生物堿成鹽3.含有烯胺結(jié)構(gòu)生物堿成鹽4.包括氮原子跨環(huán)效應(yīng)生物堿成鹽顯堿性生物堿往往可與酸生成鹽非堿性生物堿，不能與N原子反應(yīng)。第65頁(yè)(四)成鹽1.季胺堿成鹽第66頁(yè)(四)成鹽2.含氮雜縮醛生物堿成鹽第67頁(yè)(四)成鹽3.含有烯胺結(jié)構(gòu)生物堿成鹽第68頁(yè)(四)成鹽4.包括氮原子跨環(huán)效應(yīng)生物堿成鹽第69頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(五)包括氮原子氧化

許多生物堿在氧化劑作用下，被氧化生成N-氧化物。第70頁(yè)二、化學(xué)性質(zhì)(六)C-N鍵裂解1.霍夫曼降解:是指胺(伯、仲、叔)與CH3I等作用形成含有-H季銨堿后，再與堿加熱發(fā)生-消除，生成水、烯和胺反應(yīng)。2.Emde降解反應(yīng)(無(wú)β位H):把季胺生物堿碘化物用Na-Hg齊等還原，使C-N鍵斷裂而降解。第71頁(yè)1.霍夫曼降解氮原子在側(cè)鏈上化合物，經(jīng)過(guò)一次霍夫曼降解生成三甲胺及一烯化合物。第72頁(yè)1.霍夫曼降解氮原子二價(jià)連在環(huán)上，經(jīng)過(guò)二次霍夫曼降解生成三甲胺及二烯化合物。第73頁(yè)1.霍夫曼降解氮原子三價(jià)都連在環(huán)上,經(jīng)過(guò)三次霍夫曼降解,生成三甲胺及三烯化合物。第74頁(yè)2.Emde降解反應(yīng)無(wú)β位H,把季胺生物堿碘化物用Na-Hg齊等還原第75頁(yè)第五節(jié)生物堿提取與分離一、生物堿提取二、生物堿分離第76頁(yè)第五節(jié)生物堿提取與分離一、生物堿提?。ㄒ唬┓菢O性有機(jī)溶劑提取法（二）極性有機(jī)溶劑提?。ㄈ┧蛩崴崛『?強(qiáng)(弱)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂法（四）沉淀法（五）其它提取生物堿方法第77頁(yè)一、生物堿提?。ㄒ唬┓菢O性有機(jī)溶劑提取法1.生物堿鹽形式提取2.游離弱生物堿提取第78頁(yè)（一）非極性有機(jī)溶劑提取法1.生物堿鹽形式提取第79頁(yè)第80頁(yè)（一）非極性有機(jī)溶劑提取法2.游離弱生物堿提取第81頁(yè)第82頁(yè)一、生物堿提?。ǘO性有機(jī)溶劑提取第83頁(yè)一、生物堿提?。ㄈ┧蛩崴崛『?強(qiáng)(弱)酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂法第84頁(yè)一、生物堿提取（四）沉淀法1.酸提堿沉法2.鹽析法3.酸水提取液+雷氏銨鹽等沉淀法第85頁(yè)（四）沉淀法1.酸提堿沉法第86頁(yè)（四）沉淀法2.鹽析法第87頁(yè)（四）沉淀法3.酸水提取液+雷氏銨鹽等沉淀法(1)B+NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]

B[Cr(NH3)2(SCN)4](2)2B[Cr(NH3)2(SCN)4]+Ag2SO4B2SO4+2Ag[Cr(NH3)2(SCN)4](3)B2SO4+BaCl2BaSO4+2B·ClB=季銨生物堿陽(yáng)離子第88頁(yè)一、生物堿提?。ㄎ澹┢渌崛∩飰A方法1.大孔樹(shù)脂法2.水蒸氣蒸餾法3.升華法第89頁(yè)第五節(jié)生物堿提取與分離二、生物堿分離（一）生物堿初步分離（二）生物堿單體分離第90頁(yè)二、生物堿分離（一）生物堿初步分離總生物堿酸水(2%H2SO4、2%酒石酸等)溶解、過(guò)濾酸水濾液有機(jī)溶劑萃取(CHCl3

、苯等)有機(jī)溶劑層(弱堿性生物堿)酸水層(中強(qiáng)、強(qiáng)堿性生物堿)第91頁(yè)有機(jī)溶劑層(弱堿性生物堿)1~2%NaOH液萃取堿水層有機(jī)溶劑層NH4Cl/有機(jī)溶劑非酚性弱堿性生物堿有機(jī)溶劑層酚性弱堿性生物堿第92頁(yè)酸水層(中強(qiáng)、強(qiáng)堿性生物堿)1)氨水調(diào)pH9~102)有機(jī)溶劑萃取有機(jī)溶劑層堿水層1~2%NaOH萃取堿水層有機(jī)溶劑層NH4Cl/CHCl3CHCl3層酚性叔胺生物堿非酚性叔胺生物堿①或②①

pH>12正丁醇萃?、谒峄由飰A沉淀劑、過(guò)濾正丁醇層沉淀水溶性生物堿分解水溶性生物堿第93頁(yè)第94頁(yè)二、生物堿分離（二）生物堿單體分離1.利用生物堿堿性差異進(jìn)行分離2.利用生物堿及其鹽溶解度差異進(jìn)行分離3.利用生物堿特殊功效團(tuán)性質(zhì)進(jìn)行分離4.液體生物堿混合物分餾分離法5.色譜法第95頁(yè)（二）生物堿單體分離1.利用生物堿堿性差異進(jìn)行分離蘿芙木總堿10%醋酸提取醋酸氯仿提取CHCl3液醋酸弱堿部分（降壓靈）濃縮至干氯仿提取氯仿提取氯仿提取堿化沉淀物(中強(qiáng)堿部分)堿水液氯仿提取加NaOH堿化至pH10以上Et2O:Me0H(9:l)

混合溶劑提取混合有機(jī)溶劑堿水液強(qiáng)堿部分濃縮至干第96頁(yè)（二）生物堿單體分離2.利用生物堿及其鹽溶解度差異進(jìn)行分離第97頁(yè)（二）生物堿單體分離3.利用生物堿特殊功效團(tuán)性質(zhì)進(jìn)行分離第98頁(yè)（二）生物堿單體分離4.液體生物堿混合物分餾分離法液體生物堿混合物可進(jìn)行分餾分離。如毒芹(Coniummaculatum)中毒芹堿，羥基毒芹堿。第99頁(yè)（二）生物堿單體分離5.色譜法慣用氧化鋁作吸附劑硅膠柱大孔樹(shù)脂Sephdex-LH20各種加壓柱：低壓柱、中壓柱、制備性HPLC等.第100頁(yè)長(zhǎng)春堿與長(zhǎng)春新堿提取、分離實(shí)例第101頁(yè)第102頁(yè)第103頁(yè)第六節(jié)生物堿結(jié)構(gòu)判定與測(cè)定一、UV光譜二、IR光譜三、質(zhì)譜四、核磁共振譜第104頁(yè)第六節(jié)生物堿結(jié)構(gòu)判定與測(cè)定一、UV光譜1.生色團(tuán)在分子非主體部分生物堿2.分子基本骨架為生色團(tuán)生物堿3.生色團(tuán)為分子主體結(jié)構(gòu)部分生物堿第105頁(yè)一、UV光譜1.生色團(tuán)在分子非主體部分生物堿如吡咯里西定、喹喏里西定、砧類和甾體生物堿等，紫外光譜不能反應(yīng)分子骨架特征，對(duì)于結(jié)構(gòu)測(cè)定作用十分有限。第106頁(yè)一、UV光譜2.分子基本骨架為生色團(tuán)生物堿如吡啶、喹啉、吲哚、阿樸菲生物堿類，紫外光譜能夠反應(yīng)分子基本骨架特征，而且受取代基影響很小，可用來(lái)判斷分子結(jié)構(gòu)類型。第107頁(yè)吡啶：195,257,270喹啉：227,280,314吲哚：225-228，280-283，290-292阿樸菲：220，280，305第108頁(yè)一、UV光譜3.生色團(tuán)為分子主體結(jié)構(gòu)部分生物堿如阿托品、芐基四氫異喹啉、普羅托品、二氫吲哚、嗎啡類，不一樣類型生物堿都含有相同紫外光譜，所以紫外光譜在對(duì)這類生物堿骨架推斷中僅起輔助作用。第109頁(yè)第六節(jié)生物堿結(jié)構(gòu)判定與測(cè)定二、IR光譜IR法在生物堿結(jié)構(gòu)測(cè)定中作用有限。其中，羰基基團(tuán)IR圖譜和Bohlmann帶吸收峰較為慣用。1.酮基吸收2.Bohlmann吸收帶第110頁(yè)二、IR光譜1.酮基吸收有跨環(huán)效應(yīng)時(shí)，酮基吸收在1660-1690cm-1