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文檔簡介
本章要求:
1.掌握生物堿的含義。熟悉生物堿在植物界的分布及存在形式,熟悉生物堿的分類。
2.掌握生物堿的性質(zhì),特別是生物堿的溶解性、酸堿性及其應(yīng)用。掌握常用生物堿的沉淀反應(yīng)。了解生物堿的顯色反應(yīng)。3.掌握生物堿的一般提取、純化、分離的原理和方法;了解總生物堿系統(tǒng)分離的常用方法和原理。
4.掌握生物堿的色譜鑒定法;了解生物堿的化學(xué)降解法。5.掌握黃連、麻黃、洋金花、苦參、防己中所含生物堿的結(jié)構(gòu)類型、生物活性。
第九章生物堿1.十九世紀(jì)德國學(xué)者F.W.Sertrner從鴉片中分離出嗎啡堿(morphine)現(xiàn)從自然界中分離得到約10000種《全國醫(yī)藥產(chǎn)品大全》中收載的藥物及其制劑達(dá)六十余種植物中存在的生物堿大多有明顯的生理活性如:鴉片中的嗎啡——鎮(zhèn)痛作用麻黃中的麻黃堿——止喘作用長春花中的長春堿——抗癌活性黃連中的小檗堿——抗菌消炎作用
山莨菪堿——抗中毒性休克作用生物堿化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究為合成藥物提供了線索,如:概述2.植物古柯中的有效成分古柯堿(cocaine)雖有很強(qiáng)的局部麻醉作用,但是毒性較大,久用容易成癮普魯卡因procaine(合成品)局麻藥古柯堿cocaine(可卡因)3.指天然產(chǎn)的一類含氮的有機(jī)化合物;多數(shù)具有堿性且能和酸結(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)的生理活性。㈡分布生物堿主要分布于植物界,在動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)得很少。在高等植物尤其在雙子葉植物中分布為廣:①在雙子葉植物的小檗科(Berberidaceae),毛茛科㈠生物堿的定義4.(Rununcu-laceae),木蘭科(Magnoliaceae),防己科(Menisperma-ceae),罌粟科(Papaveraceae),蕓香科(Rutaceae)等植物中廣為分布;②裸子植物中,在紅豆杉科紅豆杉屬(Taxus),松柏科松屬(Pinus),云杉屬(Picia),三尖杉科三尖杉屬Cepha-lotaxus),麻黃科麻黃屬(Ephedra)等屬植物中有分布;③少數(shù)單子葉植物如石蒜科,百部科(Stemonaceae),百合科(Liliaceae)等植物中有分布。在低等植物中,生物堿分布少,而且結(jié)構(gòu)一般為簡單。生物堿在生物體中的存在部位和含量往往差別很大,一般來說,含量在千分之一以上即為高含量。5.1.游離堿:堿性極弱,以游離堿的形式存在。2.成鹽:有機(jī)酸有:檸檬酸、酒石酸等;特殊的酸類:烏頭酸、綠原酸等無機(jī)酸:硫酸、鹽酸等。3.苷類:以苷的形式存在于植物中;4.酯類:多種吲哚類生物堿分子中的羧基,常以甲酯形式存在。5.N-氧化物:植物體中的氮氧化物約一百余種。㈢存在形式6.㈣命名規(guī)則1.類型的命名⑴基核的化學(xué)結(jié)構(gòu),如吡啶、喹啉、萜類等;⑵以來源植物命名,如石蒜科生物堿等。2.單體成分的命名⑴以植物來源的屬、種的名稱命名;如一葉萩堿⑵也有以生理活性或藥效命名,如:嗎啡(使睡眠)⑶以人名命名的;如:pelletierine7.㈤分類方法1.按植物來源分類;如:石蒜生物堿,長春花生物堿;2.按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類;如:異喹啉生物堿、甾體生物堿;3.按生源結(jié)合化學(xué)分類;如:來源于鳥氨酸的吡咯生物堿。8.第一節(jié)結(jié)構(gòu)與分類一、結(jié)構(gòu)按氮原子是否結(jié)合在環(huán)上可分為兩大類:有機(jī)胺類和氮雜環(huán)類:(一)雜環(huán)化合物吡咯四氫吡咯吲哚吡啶六氫吡啶(哌啶)喹啉異喹啉9.(二)有機(jī)胺類R-NH2
R4N+伯胺仲胺叔胺季銨
二、分類(一)季銨類生物堿:此類生物堿氮原子呈四價(jià)。小檗堿(黃連素)具有抗菌消炎作用輪環(huán)藤酚堿具有一定的肌松作用10.(二)胍類生物堿:結(jié)構(gòu)中含有胍基益母草堿leonurine對動(dòng)物子宮有增加其緊張性與節(jié)律性、鎮(zhèn)靜及利尿的作用胍11.(三)有機(jī)胺類生物堿:氮原子不結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)
秋水仙堿colchicine治療急性痛風(fēng),并有抑制癌細(xì)胞生長的作用治療卵巢癌、乳腺癌和肺癌12.(四)脂氮雜環(huán)類生物堿
檳榔堿這類生物堿氮原子結(jié)合在環(huán)的飽和碳原子上。如檳榔堿,莨菪堿榔堿是中藥檳榔中最具生物活性的成分之一,具有驅(qū)蟲、促進(jìn)胃腸平滑肌運(yùn)動(dòng)、抗病原微生物等作用。在獸醫(yī)臨床上,檳榔堿主要用于治療動(dòng)物的絳蟲感染。13.莨菪堿是由莨菪醇(tuopine)與莨菪酸(tuopicacid)縮合而生成的酯,具有解痙、鎮(zhèn)痛和解毒作用:莨菪醇莨菪酸莨菪堿(阿托品)+縮合14.(五)芳氮雜環(huán)類生物堿煙堿罌粟堿(papaverine)這類生物堿氮原子結(jié)合在芳香環(huán)內(nèi)或不飽和環(huán)鍵上,多見于吡啶類生物堿、如罌粟堿、煙堿等,也有氮原子結(jié)合在吡咯環(huán)內(nèi)的,且與雙鍵共軛。如利血平等。利血平罌粟堿為罌粟中一種主要的生物堿主要能解除平滑肌,特別是血管平滑肌的痙攣,并可抑制心肌的興奮性。其鹽酸鹽可治療心絞痛和動(dòng)脈栓塞等癥。15.煙堿又名尼古丁,是煙草中含氮生物堿的主要成分。對心血管系統(tǒng)表現(xiàn)為心率加快、血壓升高,也可表現(xiàn)為心率減慢、血壓下降。尚可作用于呼吸、嘔吐等中樞。利血平存在于蘿芙木中,具有降壓和安定作用.(六)芳胺類生物堿這類生物堿的氮原子與芳環(huán)直接相連,如大馬士革寧堿等。16.(七)酰胺類生物堿這類生物間的氮原子與羰基相連,如秋水仙堿,胡椒堿。17.第二節(jié)理化性質(zhì)一、性狀形態(tài):多呈結(jié)晶狀態(tài),有一定熔點(diǎn);有的呈液態(tài)(小分子、無氧或氧呈酯鍵-----菸堿、檳榔堿)。 液體生物堿有一定沸點(diǎn),能隨水蒸氣蒸餾。少數(shù)小分子、游離狀態(tài)生物堿具有揮發(fā)性和升華性。如咖啡堿具有升華性,麻黃堿能隨水蒸氣蒸餾。顏色:大多無色。小檗堿呈黃色、具黃綠色熒光;血根堿呈紅色(共軛體系)。氣味:苦。 個(gè)別具甜味(甜菜堿)。 旋光性:大多有旋光(不對稱碳原子或不對稱中心),且多呈左旋性?;钚?〉+18.19.旋光性1.生物堿的旋光性與其生理活性密切相關(guān):一般左旋體呈顯著的生理活性,而右旋體則無或很弱。如:l-莨菪堿的散瞳作用大于d-莨菪堿(100倍)l-去甲烏藥堿的強(qiáng)心作用大,而d-去甲烏藥堿無作用例外:d-古柯堿的局麻作用大于l-古柯堿(2.6~3倍)2.旋光性受pH值、溶劑等因素的影響,產(chǎn)生變旋現(xiàn)象.3、游離堿與其相應(yīng)鹽類旋光性質(zhì)有時(shí)不一樣如:煙堿——中性(左旋);酸性(右旋)麻黃堿——氯仿(左旋:-6.3o
);水(右旋:+11.2o)如:氯仿中:吐根堿呈左旋性,但其鹽酸鹽則呈右旋光性。20.二、酸堿性(一)生物堿的堿性概念
生物堿分子中含有氮原子,N為第Ⅴ主族元素,最外層有5個(gè)電子,形成化合物時(shí),三個(gè)電子以共價(jià)鍵的形式與其他原子結(jié)合,氮原子最外層電子結(jié)構(gòu)中有一對2S2電子,能與酸中的質(zhì)子(H+)以配位鍵的形式結(jié)合成鹽,所以具有堿性。
(二)堿性強(qiáng)度表示方法及其分類生物堿的堿性強(qiáng)弱可以用其共軛酸鹽的pKa值表示p182,表9-1。21.通常情況下堿性強(qiáng)弱與pKa大小的關(guān)系如下pKa>11為強(qiáng)堿(胍、季胺堿)pKa7~11中強(qiáng)堿(脂肪胺類—仲胺、叔胺)pKa2~7弱堿(芳胺、芳氮雜環(huán))pKa<2極弱堿(酰胺類)
胍>季銨堿>烷胺類(仲胺,叔胺)>芳胺類(芳雜環(huán))>酰胺類(pKa13.6)小檗堿(11.5)四氫異喹啉(9.5)異喹啉(5.4)(pKa<2)共軛酸高度離子型SP3雜化SP2雜化P—π共軛共振穩(wěn)定性類似無機(jī)堿(無雙鍵)(有雙鍵)
22.(三)生物堿的堿性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系生物堿的堿性強(qiáng)弱主要取決于分子結(jié)構(gòu)中氮原子的電子云密度,若電子云密度升高,則堿性增強(qiáng),反之堿性下降。1.氮原子的雜化方式
雜化軌道中P軌道的成分增多、能量升高,成對電子的能量也隨之升高,易接受質(zhì)子,堿性增強(qiáng)。故堿性為sp3>sp2>sp。季銨堿分子中的氮原子最外層有九個(gè)電子,極易給出一個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以堿性強(qiáng)(pKa>11)。四氫異喹啉(SP3pKa9.5)
異喹啉(SP2pKa5.4)
氰類(SP中性)電效應(yīng)23.24.2.氮原子所處的化學(xué)環(huán)境(1)電子效應(yīng)(?。┱T導(dǎo)效應(yīng)
氮原子連接供電子基如烷烴時(shí),堿性增強(qiáng)。而氮原子附近有吸電子基時(shí)如含氧基團(tuán),雙鍵,苯環(huán),則堿性下降。
麻黃堿(pKa9.58)(甲基供電誘導(dǎo)效應(yīng))
去甲基麻黃堿(pKa9.00)(羥基的吸電誘導(dǎo)效應(yīng))
苯異丙胺(pKa9.80)(無羥基的吸電作用)
25.(ⅱ)共軛效應(yīng)
吸電子共軛效應(yīng)使氮原子上的電子云密度降低,造成堿性減弱。供電子共軛效應(yīng)使堿性增強(qiáng)。如含胍基生物堿呈強(qiáng)堿性。苯胺型:P—π共軛,氮原子周圍電子云密度下降,堿性降低。酰胺型:P—π共軛,氮原子周圍電子云密度下降,堿性降低。胍基型: 供電基和氮原子上未共享電子對共軛,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))。
26.
環(huán)己胺(pKa10.64)
苯胺(pKa4.58)
胍(pKa13.6)
秋水仙堿(酰胺共軛pKa1.84)胡椒堿(酰胺共軛pKa1.42)27.
(2)空間效應(yīng)如果氮原子周圍的取代基分子較大,對氮原子構(gòu)成屏蔽作用,使氮原子難于接受質(zhì)子,造成堿性降低。
(3)氫鍵效應(yīng)生物堿的共軛酸鹽若能生成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵(與含氧基團(tuán)),則共軛酸的酸性較弱,其共軛堿的堿性較強(qiáng)。
莨菪堿(pka9.65)
東莨菪堿(環(huán)氧位阻pka6.20)麻黃堿共軛酸(穩(wěn)定性差)pKa9.58(堿性弱)偽麻黃堿共軛酸(穩(wěn)定)pKa9.74(堿性強(qiáng))28.綜上所述,生物堿結(jié)構(gòu)中的堿性基團(tuán)與堿性強(qiáng)弱之間的關(guān)系為:胍基>季銨堿>脂肪胺和脂雜環(huán)>芳胺和吡啶環(huán)>多氮同環(huán)芳雜環(huán)>酰胺基和吡咯環(huán)。三、溶解性
生物堿類成分的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其溶解性有很大差異,與其分子中N原子的存在形式、極性基團(tuán)的有無、數(shù)目以及溶劑等密切相關(guān)??煞譃橐韵聨追N情況。
(一)親脂性生物堿的溶解性
這類生物堿的數(shù)目較多,絕大多數(shù)叔胺堿和仲胺堿屬于親脂性生物堿。
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,尤其在氯仿中的溶解度較大;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。
29.*酸、堿均為1%。
類別極性溶解性H2OCHCl3H+OH-非酚性較弱脂溶性
—
++
—季銨堿強(qiáng)水溶性
+
—
++
氮氧化物半極性中等水溶
+
±
++兩性:Ar-OH較弱脂溶性
—
+++-COOH強(qiáng)水溶性
+
—
++30.2、生物堿鹽
易溶于水,其無機(jī)鹽在水中的溶解度大于有機(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)生物堿鹽的溶解性不符合一般規(guī)律。如奎寧、奎寧尼丁、辛可寧、吐根酚堿等生物堿的鹽酸鹽可溶于氯仿,麻黃堿草酸鹽難溶于水。
(二)親水性生物堿的溶解性
水溶性生物堿數(shù)目較少,主要指季胺堿型生物堿,也包括一些分子量較小的叔胺堿或仲胺堿。
1、季胺型生物堿
這類生物堿易溶于水、酸水和堿水,可溶于甲醇、乙醇、正丁醇等極性大的有機(jī)溶劑,難溶或不溶于乙酸乙酯、乙醚、氯仿等低極性的有機(jī)溶劑。
2、小分子生物堿
少數(shù)分子量較小的叔胺或仲胺生物堿既可溶于水,也可溶于氯仿。這類生物堿包括麻黃堿、苦參堿、秋水仙堿等
31.3.具有特殊官能團(tuán)的生物堿的溶解性
(1)具有酚羥基(或羧基)的生物堿
這類生物堿稱為兩性生物堿,如嗎啡、青藤堿等。除具有一般叔胺堿的溶解性能外,由于其結(jié)構(gòu)中連有弱酸性官能團(tuán),也可溶于苛性堿溶液。
(2)具內(nèi)酯(或內(nèi)酰胺)結(jié)構(gòu)生物堿的溶解性
這類生物堿如喜樹堿、那可汀堿等在正常情況下,其溶解度類似一般叔胺堿。但在熱水溶液中,其內(nèi)酯(內(nèi)酰胺)結(jié)構(gòu)可開環(huán)形成羧酸鹽而溶于水。
四、沉淀反應(yīng)用途:
鑒別——試管、TLC或PPC顯色劑;提取分離——檢查是否提取完全。生物堿的沉淀反應(yīng)是利用大多數(shù)生物堿在酸性條件下,與某些沉淀劑反應(yīng)生成弱酸不溶性復(fù)鹽或絡(luò)合物沉淀。
1、常見的生物堿沉淀試劑
32.試劑類型試劑名稱組成反應(yīng)特征碘化物復(fù)鹽類碘-碘化鉀試劑KI·I2紅棕色沉淀碘化汞鉀試劑K2HgI4類白色沉淀碘化鉍鉀試劑KBiI4黃至橘紅色沉淀重金屬鹽類硅烏酸試劑SiO2·12WO3·nH2O淡黃或灰白色沉淀磷鉬酸試劑H3PO4·12MO3·2H2O白色或黃褐色沉淀磷鎢酸試劑H3PO4·12WO3·2H2O白色或黃褐色沉淀大分子酸類苦味酸試劑苦味酸黃色結(jié)晶苦酮酸試劑苦酮酸黃色結(jié)晶其它雷氏銨鹽試劑NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]紅色沉淀或結(jié)晶33.2、沉淀反應(yīng)的條件
1)反應(yīng)環(huán)境:
生物堿沉淀反應(yīng)一般在稀酸水溶液中進(jìn)行。這是由于生物堿與酸成鹽易溶于水,生物堿沉淀試劑也易溶于水,且在酸水中較穩(wěn)定,而反應(yīng)產(chǎn)物難溶于水,因而有利于反應(yīng)的進(jìn)行和反應(yīng)的進(jìn)行和反應(yīng)結(jié)果的觀察。但苦味酸作沉淀試劑時(shí),應(yīng)在中性條件下進(jìn)行。
2)凈化處理:
生物堿的酸水提取液通常含有蛋白質(zhì)、多肽、鞣質(zhì)等成分,這些物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑發(fā)生沉淀反應(yīng)。為了避免其干擾,可將酸水也堿化后,用氯仿萃取,除去水溶性干擾成分,然后用酸水從氯仿中萃取出生物堿,以此酸水液進(jìn)行沉淀反應(yīng)。
34.3、生物堿沉淀反應(yīng)陽性結(jié)果的判斷
1)陽性結(jié)果的判斷:
為了檢識(shí)的準(zhǔn)確性,一般選用三種以上的沉淀試劑進(jìn)行反應(yīng),如果均有生物堿的沉淀反應(yīng),可判斷為陽性結(jié)果。
2)需要注意的問題
①極少數(shù)生物堿不能與一般生物堿沉淀試劑產(chǎn)生反應(yīng)。如麻黃堿、咖啡堿與多數(shù)生物堿沉淀試劑不能發(fā)生反應(yīng),因而只能用其它檢識(shí)反應(yīng)鑒別;
②中藥中有些非生物堿類物質(zhì)也能與生物堿沉淀試劑產(chǎn)生沉淀反應(yīng),如蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸、鞣質(zhì)等。因此制備共試品溶液時(shí),需要凈化處理除去這些物質(zhì),避免其干擾而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。4、生物堿沉淀反應(yīng)的應(yīng)用
①檢識(shí)反應(yīng)
②指導(dǎo)生物堿的提取分離
③生物堿的分離純化
④薄層或紙層色譜的顯色劑
35.五、顯色反應(yīng)
某些生物堿單體能與一些以無機(jī)酸為主的試劑反應(yīng)生成具有顏色的產(chǎn)物,不同的生物堿產(chǎn)生不同的特征顏色,這種試劑稱為生物堿的顯色試劑。
(1)生物堿顯色試劑的種類:
名稱試劑生物堿及反應(yīng)結(jié)果Mandelin試劑1%釩酸銨的濃硫酸溶液阿托品顯紅色;奎寧顯淡橙色;嗎啡顯藍(lán)紫色;可待因顯藍(lán)色;士的寧顯藍(lán)紫色到紅色Frhde試劑1%鉬酸鈉或5%鉬酸銨的濃硫酸溶液烏頭堿顯黃棕色;嗎啡顯紫色轉(zhuǎn)棕色;可待因顯暗綠色至淡黃色Marquis試劑濃硫酸中含有少量甲醛嗎啡顯橙色至紫色;可待因顯洋紅色至黃棕色;古柯堿和咖啡堿不顯色Labat反應(yīng)5%沒食子酸的醇溶液具有亞甲二氧基結(jié)構(gòu)的生物堿呈翠綠色Vitali反應(yīng)發(fā)煙硝酸和苛性堿醇溶液結(jié)構(gòu)中有芐氫存在則呈陽性反應(yīng)36.(2)顯色反應(yīng)的應(yīng)用:
在研究過程中應(yīng)用不廣泛,但對檢識(shí)和分析個(gè)別生物堿仍有一定的參考價(jià)值。
①生物堿的檢識(shí)
②生物堿的含量測定
第三節(jié)提取與分離一、生物堿的提?。ㄒ唬┧崴崛》ǎx子交換樹脂法、沉淀法)冷提法(滲漉法、冷浸法)酸性水——0.1%~1%H2SO4、HCl、HOAc等37.生藥H+/H2O藥渣Alk
OH-/H2OH+/H2OOH-弱堿及雜質(zhì)親水性Alk此法缺點(diǎn):提取液體積較大(濃縮困難)提取液中水溶性雜質(zhì)多解決方法:(1)離子交換樹脂法(2)沉淀法38.1、離子交換樹脂法39.2、有機(jī)溶劑萃取法生藥殘?jiān)麮HCl3CHCl3H+/H2O堿化(如NH4OH)(使Alk游離)滲濾(或浸漬)(如CHCl3、乙醚、苯等)H+/H2OOH-/H2OAlk沉淀親水性Alk堿性較弱的Alk40.3、沉淀法(1)酸提堿沉法藥材沉淀H2OH+/H2O提?。患訅A堿化水溶性Alk、雜質(zhì)不溶或難溶性Alk41.(2)鹽析法:適用中等弱堿。黃藤1%H2SO4水溶液H2O沉淀堿化至pH=9;加NaCl達(dá)飽和掌葉防已堿(3)雷氏銨鹽沉淀法p18842.季銨堿的水溶液水溶液沉淀(雷氏復(fù)鹽)雷氏銨鹽沉淀沉淀濾液濾液(B2SO4)硫酸鋇沉淀季銨堿的鹽酸鹽加酸水調(diào)至弱酸性加新配制的雷氏銨鹽飽和/H2O溶丙酮(乙醇)中加Ag2SO4飽和水溶液加入氯化鋇(BaCl2)43.(二)親水性有機(jī)溶劑提取法根據(jù)游離生物堿和生物堿的鹽均溶于親水性有機(jī)溶劑的性質(zhì),可選用甲醇、乙醇為溶劑提取,實(shí)踐中多用不同濃度的乙醇提取。流程見p189(三)親脂性有機(jī)溶劑提取法由于生物堿在植物體中往往與酸(咖啡酸,草酸等)生成鹽,故一般在用有機(jī)溶劑提取前,先將生藥粉末與少量堿水(如10%氨水或碳酸鈉液或石灰水)攪勻放置(使生物堿轉(zhuǎn)為游離狀態(tài))再用有機(jī)溶劑進(jìn)行浸泡后用滲漉法等法進(jìn)行提取。提取的有機(jī)溶液部分用稀酸水提取多次(至基本上無生物堿反應(yīng)為止)。此后,含有生物堿的酸水部分,經(jīng)過濾后用乙醚或氯仿等洗去脂溶性雜質(zhì)(有些生物堿也能溶于氯仿中,故氯仿部分應(yīng)進(jìn)一步檢查);酸水部分加10%氨水等進(jìn)行堿處理后,分別用乙醚,氯仿等分別提取多次,提取液用水洗凈后可進(jìn)行干燥處理,并分別蒸干溶劑,可能得到不同的生物堿總堿。44.45.46.
若生物堿為弱堿,多以游離堿存在,則處理方法稍有不同:47.48.二、生物堿的純化不同的生物堿純化方法不同,除季胺堿和少數(shù)水溶性生物堿外,一般的純化方法流程見p190三、生物堿的分離分離的方法分為系統(tǒng)分離與特定分離,前者是把提取得到的生物堿按類型分組,帶有研究的性質(zhì),后者針對某一組分進(jìn)行分離,具有生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值。(一)總生物堿的系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離生物堿的程序:
總堿類別或部位單體生物堿類別:按堿性強(qiáng)弱或酚性、非酚性組分的生物堿類別。部位:主要指最初層析中洗脫的極性不同的生物堿。49.利用Alk堿性強(qiáng)弱的不同進(jìn)行分離——pH梯度萃取法同一類生物堿結(jié)構(gòu)相似,但堿度仍有差異。利用不同生物堿的堿性差異而達(dá)到分離的目的。具體操作方法有二種:1)將總堿溶于酸水中,用堿(由弱到強(qiáng))調(diào)節(jié)pH值,每調(diào)一次,用CHCl3等有機(jī)溶劑萃取一次,使堿性較弱的生物堿先游離,并轉(zhuǎn)溶于CHCl3而分離。2)將總堿溶于CHCl3或乙醚中,用不同pH值(由高到低)的酸性緩沖液抽提(強(qiáng)堿先提出)。50.強(qiáng)堿性生物堿
51.(二)單體生物堿的分離p191-193特定生物堿的分離是基于對欲分離的特定生物堿的結(jié)構(gòu)、理化特性的充分理解。1.利用生物堿堿性差異進(jìn)行分離——pH梯度萃取法。適用于親脂性、堿性不同的生物堿的分離。堿性強(qiáng)弱不同的生物堿,遇酸形成鹽的難易程度、先后順序不同,強(qiáng)堿在弱酸性條件下即可成鹽而溶于水;弱堿則需在較強(qiáng)的酸性條件下成鹽而溶于水。反之,堿性強(qiáng)弱不同的生物堿鹽,其穩(wěn)定性、被強(qiáng)堿所置換的難易程度、先后順序也不同,弱堿鹽在弱堿性條件下轉(zhuǎn)變成游離生物堿,而溶于親脂性有機(jī)溶劑。注意:酸堿處理對于相當(dāng)數(shù)量的生物堿是非常敏感的,會(huì)引起生物堿結(jié)構(gòu)的改變。2.利用游離生物堿及其鹽溶解度的差異。一般采用兩相溶劑萃取法、沉淀法等方法進(jìn)行分離。52.典型的例子是金雞納樹皮個(gè)四種生物堿奎寧、奎寧丁、金雞寧和金雞寧丁的分離。硫酸奎寧、酒石酸金雞寧和氫溴酸奎尼丁均在水中溶解度較小,金鴉寧不洛于乙醚據(jù)此在不同分離的步驟制各成相應(yīng)的難溶鹽類而彼此分離p19253.54.3.在個(gè)別情況下可利用使欲分離生物堿分子中某種基因,如羥基、內(nèi)酯或內(nèi)酰胺等,發(fā)生可逆性化學(xué)轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行分離。(1)具有酚羥基結(jié)構(gòu)的生物堿,除有堿性可與酸成鹽外,還具有弱酸性,可與氫氧化鈉生成可溶于水的鈉鹽,利用此性質(zhì)將其與其他生物堿分離。(2)具有內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的生物堿,可在氫氧化鈉水溶液中加熱皂化開環(huán)生成溶于水的羧酸鹽,酸化后環(huán)合而沉淀析出,與不具有此結(jié)構(gòu)的生物堿分離。
4.利用層析法。結(jié)構(gòu)相似的生物堿用上述方法未能達(dá)到分離目的時(shí),可采用柱色譜分離。通常采用氧化鋁或硅膠吸附柱色譜,用苯、氯仿和乙醚等有機(jī)溶劑為洗脫劑。對于組分較多的生物堿,需要反復(fù)進(jìn)行才能達(dá)到目的。在吸附色譜中,極性大的生物堿后被洗脫,極性小的先被洗脫,如防己的提取p193.此外高效液相色譜、離子交換法、打孔樹脂吸附法、氣相色譜法等也常用于分離生物堿。55.第四節(jié)鑒定生物堿的結(jié)構(gòu)鑒定與測定方法包括化學(xué)法和光譜法。50~60年代以前主要以化學(xué)法為主,70年代以后,光譜技術(shù)有了很大的發(fā)展,逐步取代化學(xué)法而居首位。鑒定程序:純度檢查用TLC、PC、HPLC等方法檢查純度。測定物理常數(shù)
測mp.[α];元素分析等。確定結(jié)構(gòu)要確定化合物結(jié)構(gòu)類型、所含取代基及結(jié)構(gòu),需參考文獻(xiàn)資料、考察生源,應(yīng)用化學(xué)方法、波譜方法綜合分析。56.一、色譜法測定理化常數(shù)(如:熔點(diǎn)),與文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)據(jù)進(jìn)行對照,與對照品共薄層,測定其衍生物的理化數(shù)據(jù)等。(一)薄層色譜法1、吸附劑/支持劑
①吸附薄層色譜法極性吸附劑一般用來分離和檢識(shí)弱極性和中等極性的生物堿,常用的極性吸附劑有硅膠和氧化鋁?;钚蕴康确菢O性吸附劑常用于分離極性較強(qiáng)的生物堿。②分配薄層色譜法:常選用硅膠、纖維素為支持劑.57.2、展開劑:生物堿薄層色譜的展開劑多以親脂性溶劑為主,一般以氯仿為基本溶劑,根據(jù)生物堿結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。如果生物堿的極性小,Rf值太大,則在展開劑中加入一些極性較小的有機(jī)溶劑,如苯、環(huán)己烷等;如果生物堿的極性大,Rf值太小,則在展開劑中加入一些極性較大的有機(jī)溶劑,如甲醇、丙酮等。分配薄層色譜法,對于脂溶性生物堿,以甲酰胺為固定相的薄層色譜,適于分離弱極性和中等極性的生物堿,移動(dòng)相采用氯仿為主的溶劑系統(tǒng)(先用固定相飽和);對于水溶性生物堿以水為固定相的薄層色譜,適于分離檢識(shí)水溶性的生物堿(鹽),可用BAW系統(tǒng)展開。(二)紙色譜法生物堿的紙色譜為以水為固定相的正相分配色譜,由于生物堿大多數(shù)具有一定的堿性,如果色譜條件不合適,生物堿在固定相水中就可部分解離,58.從而使單一的生物堿樣品可能出現(xiàn)一個(gè)以上的斑點(diǎn)或有脫尾現(xiàn)象。要得到具有固定Rf值的單一而集中的斑點(diǎn),必須使生物堿在色譜的過程中,或者全部以離子狀態(tài)展開,或者全部以分子狀態(tài)展開。1、以離子狀態(tài)分離生物堿:應(yīng)調(diào)節(jié)溶劑系統(tǒng)pH,使呈一定的酸性,并選擇極性大的展開劑。最常用的為BAW溶劑系統(tǒng)。2、以分子狀態(tài)分離生物堿:分子狀態(tài)的生物堿親脂性較大,應(yīng)以甲酰胺為固定相,親脂性有機(jī)溶劑(苯、氯仿)為展開劑,并用堿性的甲酰胺飽和。(三)顯色劑展開后,有色的生物堿如小檗堿、巴馬亭,在可見光下直接觀察斑點(diǎn);具有熒光的生物堿如金雞納生物堿、蘿芙木生物堿、麥角生物堿,可在紫外燈下觀察斑點(diǎn);無顏色也不顯熒光的生物堿,則選用改良碘化鉍鉀試劑顯色,大多數(shù)顯橘紅色。顯色前,如果展開劑59.中含有揮發(fā)性堿,必須先加熱將堿除盡,才能噴灑顯色劑。(四)高效液相色譜法高效液相色譜法對結(jié)構(gòu)相似的生物堿的分離檢識(shí)可獲得滿意的效果,并可用于制備性分離。其分離原理可理解為:在高壓下快速的、精密的液-固和液-液柱色譜。一般來說,非極性固定相主要是以硅膠為基質(zhì)的硅烷化反相鍵合相;極性流動(dòng)相多選用以甲醇(乙腈)-水為基本組成,并含有約0.01-0.1mol/L磷酸緩沖液、碳酸銨或醋酸鈉溶液。由于游離的硅醇基可與生物堿之間發(fā)生離子交換或形成氫鍵等相互作用,從而造成高效液相色譜的峰拖尾、保留時(shí)間過長,分辨率降低、重現(xiàn)性差等不良影響,解決該問題目前主要從兩方面著手:固定相方面,更新硅烷化試劑,如選擇短碳鏈、氰丙基、金剛烷等硅烷化試劑所形成的反相鍵合色譜柱;流動(dòng)相方面,假如對固定相表60.面殘存的硅醇基能夠起到抑制或掩蔽作用的試劑,常用的為有機(jī)伯胺、仲胺、叔胺和季銨鹽。(五)氣相色譜法:主要適用于揮發(fā)性生物堿的分析鑒定。如麻黃生物堿、煙堿等。二、化學(xué)法鑒定1.Hoffman降解(C-N鍵裂解)(Hofmanndegradation)
,又稱徹底甲基化(exhaustivemethylation)
。
霍夫曼降解是指胺(伯、仲、叔胺)與CH3I等作用形成具有β-H的季銨鹽后,再與堿加熱發(fā)生β-H消除(或稱1,2消除),生成H2O、烯和胺的反應(yīng)。61.(1)所需試劑:CH3I,Ag2O(2)機(jī)理:E2消除:C-N鍵的裂解與β-H的脫去同時(shí)進(jìn)行(3)所需要的條件:(1)具有β-H;(2)以反式E2消除為主(4)應(yīng)用:可以通過CH3I的消耗量而了解N原子的存在狀態(tài)62.2①N在直鏈上,一次Hoffman降解形成單烯63.CH3IAg2O②N在單環(huán)上,二次Hoffman降解形成雙烯64.③N在駢合的環(huán)上,三次Hoffman降解形成三烯65.
(5)Hoffman降解的選擇性①消除方向的選擇:β-H多者優(yōu)先消除一次Hoffman降解一次Hoffman降解②芐基H易消除:1266.對于、得不到降解的胺,只能達(dá)到脫甲基的目的。例、(6)例外的情況:67.2.Emde降解反應(yīng)(Emdedegradation)指季銨鹽與還原劑(如Na-Hg,Na-液氨等)作用,使C-N鍵斷裂,多用于無-H的生物堿的C-N鍵斷裂。它改進(jìn)了Hoffman降解法裂解優(yōu)先發(fā)生在處于芐基和烯丙基體系的C-N鍵上。
68.69.三、光譜鑒定最常用的光譜法包括:UV、IR、MS和NMR(1H-,13C-和2D-NMR)。1.紫外光譜(UV)
生物堿的UV譜反映了其基本骨架或分子中生色團(tuán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),是結(jié)構(gòu)測定的手段之一。對于不同的生物堿,UV在結(jié)構(gòu)鑒定中起著不同的作用。當(dāng)生色團(tuán)(羰基、雙鍵、苯基和硝基等)在生物堿的整體結(jié)構(gòu)中時(shí),UV可以反映其骨架類型特征-對其骨架類型的判斷和推定有重要作用。若生色團(tuán)僅是連接在生物堿的母核上或邊鏈上時(shí),其UV對判斷其母核類型的作用十分有限。70.生色團(tuán)在分子的非主體部分:主要包括:吡咯里西丁、喹諾里西丁、萜類和甾體生物堿等;UV譜不能反映分子的骨架特點(diǎn),對測定結(jié)構(gòu)來說,作用有限。生色團(tuán)在分子的整體結(jié)構(gòu)部分:生色團(tuán)組成生物堿的基本骨架與類型,主要包括:吡啶、喹啉、氧化阿樸菲、吲哚堿類等。UV譜反映生物堿的基本骨架和結(jié)構(gòu)類型,且受取代基的影響很小或甚微,對此類生物堿的骨架測定有重要作用。71.2.紅外光譜(IR) 對生物堿來說,IR譜的共同特征不是很多,主要用于功能團(tuán)的定性鑒別以及已知生物堿的對照鑒定。因?yàn)樯飰A結(jié)構(gòu)類型多樣、復(fù)雜,所以沒有共同規(guī)律可循。在生物堿結(jié)構(gòu)鑒定時(shí),除了應(yīng)用波譜分析方法外,還必須查閱相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)或借鑒前人對各類生物堿所總結(jié)的規(guī)律。3.核磁共振譜(NMR)72.4、質(zhì)譜(MS)生物堿MS的一般規(guī)律:
特點(diǎn):M+或M+-1多為基峰或強(qiáng)峰。一般觀察不到由骨架裂解產(chǎn)生的特征離子。主要包括兩大類:①芳香體系組成分子的整體或主體結(jié)構(gòu);如喹啉類、吖啶酮類等②具有環(huán)系多、分子結(jié)構(gòu)緊密的生物堿;如苦參堿類、秋水仙堿類等(1)難于裂解或由取代基或側(cè)鏈的裂解產(chǎn)生特征離子73.(2)主要裂解受氮原子支配主要裂解方式是以氮原子為中心的α-裂解,且多涉及骨架的裂解。
特征:基峰或強(qiáng)峰多是含氮的基團(tuán)或部分。主要類型生物堿:金雞寧類、甾體生物堿類等(3)主要由RDA裂解產(chǎn)生的特征離子
特點(diǎn):裂解后產(chǎn)生一對強(qiáng)的互補(bǔ)離子,由此可確定環(huán)上取代基的性質(zhì)和數(shù)目。主要有:四氫原小檗堿類、無N-烷基取代的阿樸菲類等。
74.(4)主要由芐基裂解產(chǎn)生特征離子
特點(diǎn):同3。即裂解后產(chǎn)生一對強(qiáng)的互補(bǔ)離子如:芐基四氫異喹啉類、雙芐基四氫異喹啉類等。如異喹啉類型中的1-苯甲基-四氫異喹啉類型的生物堿,其在裂解過程中易失去苯甲基,得到以四氫異喹啉碎片為主的強(qiáng)譜線。
75.麻黃生物堿麻黃堿,偽麻黃堿有機(jī)胺類(苯丙胺衍生物)性質(zhì)l—麻黃堿(1R2S)d—偽麻黃堿(1S2S)麻黃1234一、麻黃第五節(jié)實(shí)例p196-21076.1、無色結(jié)晶,有旋光性,有揮發(fā)性(水蒸汽蒸餾法提?。?、不能和多數(shù)生物堿沉淀試劑發(fā)生沉淀。CS2,CuSO4,NaOH呈棕或黃色沉淀(仲胺特有)。CuSO4,NaOH反應(yīng),紫紅色銅絡(luò)鹽(乙醚中)。3、堿性較強(qiáng)(有機(jī)胺類)偽麻黃堿(堿的共軛酸穩(wěn)定9.74)強(qiáng)于麻黃堿(9.58)??捎糜诙叻蛛x。
77.4、麻黃堿在水乙醚氯仿苯中均溶,偽麻黃堿難溶于水,麻黃堿草酸鹽難溶于水,偽麻黃堿易溶于水??捎糜诙叻蛛x。麻黃堿共軛酸(穩(wěn)定性差)(苯環(huán)和甲基在同側(cè))偽麻黃堿共軛酸(穩(wěn)定)(苯環(huán)和甲基在異側(cè))
78.黃連黃連生物堿小檗堿(黃連素)
芐基異喹啉類生物堿(原小檗堿型)性質(zhì)具有明顯抗菌作用1234三棵針
所含化學(xué)成分同黃連,尚含小檗胺(叔胺堿,具生物堿的通性)
工業(yè)提取原料
二、黃連79.1、黃色針晶,無旋光,具黃綠色熒光。2、水溶液呈強(qiáng)堿性(季銨堿,pKa11.5)3、與大多數(shù)生物堿沉淀試劑呈陽性反應(yīng)。在堿性條件下與丙酮加成,生成黃色結(jié)晶型加成物,有一定熔點(diǎn)。酸水液加漂白粉(或通氯氣),溶液即變櫻紅色。4、游離小檗堿易溶于熱水和熱乙醇,難溶于苯,氯仿,丙酮。80.生物堿鹽的水溶度與酸有關(guān):硫酸鹽的水溶度較大(1:30),可用于小檗堿提取。鹽酸鹽的水溶度較?。?:500),可用于小檗堿的沉淀分離。大分子的有機(jī)酸鹽水溶度都很?。S連與甘草,黃芩,大黃配伍,在劑改時(shí)值得注意)。81.小檗堿藥根堿
巴馬丁
黃連堿
82.小檗胺(叔胺堿)
83.苦參
苦參生物堿苦參堿、氧化苦參堿喹喏里西啶(雙稠哌啶)
性質(zhì)消腫利尿抗腫瘤
堿水解(內(nèi)酰胺)S水小大S乙醚溶不溶(可用于二者的分離)叔胺堿(中強(qiáng)堿,16—N呈酰胺狀態(tài),幾無堿性)具生物堿的通性(溶解性,沉淀反應(yīng))三、苦參84.苦參堿氧化苦參堿極性:苦參堿<氧化苦參堿(N O半極性配位鍵)
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