第三章 生物碱.doc

云南省楚雄卫生学校 2006学年第二学期天然药物化学教案 授课专业及班级药剂86班 授课人李洪文 单元：第三章 周次：第二周 课题：生物碱 日期： 课时目标：1。掌握生物碱的溶解性、酸碱性和化学检识方法、了解层析检识方法 2、了解提取总生物碱的原理 3、了解生物碱纯化和初步分离的原理 4、了解麻黄、防己、三棵针提取分离实例 第三章 生物碱 第一节 概述 生物碱的概念 kaloids)是一类含氮的天然有机化合物(不包括蛋白质、肽类、氨基酸和维生素等生物体必需的含氮化合物)。多具有复杂的氮杂环状结构，具有碱的性质，能与酸成盐，具有较强的生物活性。 生物碱植物界分布 生物碱的生物活性 第二节 生物碱的结构与分类 生物碱的分类方法主要有三种：按来源分类，如长春花生物碱类、麦角生物碱类等；按化学结构分类，如异喹啉类生物碱、吡咯烷类生物碱等；按生源结合化学分类，如来源于鸟氨酸的吡啶生物碱等。本书采用化学结构分类法，现仅选择一些较为重要的结构类型和代表成分介绍如下。 一、杂环类生物碱 (一)吡咯烷类生物碱 (二)吡啶类生物碱 (三)莨菪烷 (四)喹啉类生物碱 (五)异喹啉类生物碱 1．原小檗碱类生物碱 2．吗啡类生物碱　 3双苄基异喹啉类生物碱 (六)吲哚类生物碱 (七)其他类生物碱 二、萜类生物碱 三、甾体类生物碱 四、有机胺类生物碱 第三节 生物碱的理化性质 一、性状 三、碱性 (一)碱性的产生及强度表示方法 根据酸碱质子理论概念，质子的给出体称为酸，质子的接受体称为碱。在生物碱的分子中含有氮原子，这些氮原子上有孤对电子，对质子有一定程度的亲和力，因而表现出碱性。 生物碱　　 生物碱盐 生物碱的碱性强度一般用pKa 表示，pKa 越大，碱性越强。 生物碱的碱性按pKa值大小顺序一般是：胍类、季铵碱最强(pKa11)，依次为脂胺类、脂氮杂环类(pKa7～11)，芳胺类、芳氮杂环类(pKa2～7)，含有二个以上杂原子的芳氮杂环类(pKa2)，以及酰胺类。 (二) 影响碱性的因素 生物碱的碱性强弱，除与温度、溶剂等外部因素有关外，主要与氮原子的杂化方式以及氮原子的电子云密度、空间效应等化学环境有关。 1．氮原子的杂化方式 氮原子的杂化方式有三种形式：sp、sp2、sp3。在这三种杂化方式中，S电子成分递次减少，P电子成分递次增加。在杂化轨道中P电子比例多，其活动性大，易供给电子因而碱性强；反之，S电子成分多则碱性弱。所以生物碱的碱性强弱随杂化程度升高而增强，即sp3(—)sp2(－N=C－)sp(－C≡N)。如吡啶(pKa=5.2)和异喹啉(pKa=5.4)的氮原子均为sp2杂化，其碱性较弱。而四氢异喹啉的氮原子为sp3杂化(pKa=9.5)，其碱性较强；可待因（pKa=8.15）的碱性比罂粟碱（pKa=6.13）的碱性强（结构见本章第二节）。氰基(－C≡N)氮原子上的未共享电子对占sp轨道，几乎呈中性。季铵生物碱(N+R4)中的氮原子具有似金属性和羟基以离子键结合，在水中解离度大，羟基以负离子形式存在而显强碱性。如小檗碱为季铵生物碱pKa＝11.5。 　 　 吡啶　 　　　　 　异喹啉　 　　 　四氢异喹啉 pKa=5.2(sp2) pKa=5.4(sp2) pKa=9.5(sp3) 2．氮原子所处的化学环境 (1)电效应：电效应主要指诱导效应和共轭效应。凡能使氮原子上未共享电子对的电子云密度减少的电效应，碱性下降；反之，使电子云密度增加的电效应，碱性加强。 1)诱导效应：生物碱分子中的氮原子受到供电子基团的影响(即正诱导效应)，氮原子上电子云密度增加，碱性增强。如氨、甲胺、二甲胺的碱性不同，是由于甲基的供电诱导效应使氮原子上的电子云密度增加，而表现出碱性增强。麻黄碱因氮原子上有供电子的甲基存在故碱性（pKa=9.58）强于去甲麻黄碱（pKa=9.01）。生物碱分子中的氮原子受到吸电子基团影响时(即负诱导效应)，氮原子上电子云密度降低，碱性也降低。如苯异丙胺的碱性大于去甲麻黄碱，因去甲麻黄碱的氮原子β–位有吸电子的羟基，使碱性下降。常见的供电子基是烷基(甲基、乙基等)，吸电子基有苯基、羰基、双键、酯基、醚基、羟基等。 NH3　　　 CH3——NH3　 　 CH3—NH—CH3 氨　　　　 甲胺　　　 　 二甲胺 pKa=9.3 pKa=10.6 pKa=10.7 苯异丙胺　　　　　　去甲麻黄碱