10.4 生物碱(课件）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

第十章 杂环化合物和生物碱 第十章 杂环化合物和生物碱 杂环化合物的分类和命名 10.1 重要的五元杂环化合物及其常见衍生物 10.2 重要的六元杂环化合物及其重要的衍生物 10.3 生物碱 10.4 杂环化合物的应用范围极其广泛，涉及医药、农药、染料、生物膜材料、超导材料、分子器件、贮能材料等，杂环化合物和生物碱广泛存在于自然界中，在动植物体内起着重要的生理作用。 杂环化合物是分子中含有杂环结构的有机化合物。组成杂环的原子除碳以外的都叫做杂原子，常见的杂原子为氮、氧、硫等。杂环化合物可以含一个或多个相同的或不相同的杂原子，环的数目也可以是一个或多个。 引 言 第十章 杂环化合物和生物碱 前面学习过的环醚、内酯、内酐和内酰胺等都含有杂原子，但它们容易开环，性质上又与开链化合物相似，所以不把它们放在杂环化合物中讨论。(如右图) 本章介绍杂环化合物的分类、命名、结构特点、用途及重要的杂环化合物，生物碱的一般性质、提取方法和重要的生物碱。 第十章 杂环化合物和生物碱 第十章 杂环化合物和生物碱 生物碱 *10.4 第十章 杂环化合物和生物碱 同学们听说过那些植物不宜入口吗？喝茶为什么会兴奋？你知道感冒药中有效成分是什么吗？ 10.4 生物碱 生物碱是指一类含氮的碱性有机化合物。最早发现的是吗啡(1803年)，随后不断报道了各种生物碱的发现，例如喹咛(1820年)、颠茄碱(1831年)、古柯碱(1860年)、麻黄碱(1887年)。 生物碱对植物本身有什么作用当前还不清楚，但许多生物碱对人和动物有强烈的生理作用。例如当归、甘草、贝母、黄麻、黄连等许多药物中的有效成份都是生物碱，如下图所示。 含有利血平、萝芙木甲 素等生物碱的夹竹桃 益母草中含益母 草碱约0.5% 长春花中含55种碱，是目前国 际上应用最多的抗癌植物药源。 10.4 生物碱 一、生物碱的分类 生物碱数量众多，种类繁杂，一般依据来源、分子结构特征分类。 10.4 生物碱 二、生物碱的一般性质 1.生物碱的物理性质 生物碱大多数是无色结晶固体,少数为非结晶体和液体。一般都有苦味,有些极苦而辛辣,还有些能刺激唇舌,使之有焦灼感。大多数生物碱分子中含有手性碳原子,具有旋光性；不溶或难溶于水,能溶于乙醇、乙醚、丙酮、氯仿和苯等有机溶剂中。但也有例外，如黄麻碱、烟碱、咖啡因等可溶于水。 2.生物碱的化学性质 生物碱一般呈碱性,能与无机酸或有机酸结合成盐,这种盐一般易溶于水。 生物碱在中性或酸性溶液中能与许多试剂生成沉淀或发生颜色反应，这些试剂叫做生物碱试剂，用于检验、分离生物碱。 10.4 生物碱 生物碱试剂可分两类： （1）沉淀试剂 它们大多是复盐、杂多酸和某些有机酸，例如，碘-碘化钾、碘化汞钾、磷钼酸、硅钨酸、氯化汞、苦味酸和鞣酸等。不同生物碱能与不同的沉淀试剂作用呈不同颜色的沉淀，如某些生物碱与碘-碘化钾溶液生成棕红色沉淀；与磷钼酸试剂生成黄褐色或蓝色沉淀；与硅钨酸试剂或鞣酸作用生成白色沉淀；与苦味酸试剂或碘化汞钾试剂作用生成黄色沉淀等。 （2）显色试剂 它们大多是氧化剂或脱水剂，例如，高锰酸钾、重铬酸钾、浓硝酸、浓硫酸、钒酸铵或甲醛的浓硫酸溶液等。它们能与不同的生物碱反应产生不同的颜色，如重铬酸钾的浓硫酸溶液使吗啡显绿色；浓硫酸使秋水仙碱显黄色；钒酸铵的浓硫酸溶液使莨菪碱显红色，使吗啡显棕色，而使奎宁显淡橙色。 这些显色剂在色谱分析上常作为生物碱的鉴定试剂。 10.4 生物碱 三、生物碱的提取方法 从植物中提取生物碱，一般用稀酸、有机溶剂等抽提出总生物碱，然后用层析法分离。 1.加酸－碱提取法 首先将含有较丰富生物碱的植物用水清洗干净，沥干研碎，再用适量的稀盐酸或稀硫酸处理，使生物碱成为无机酸盐而溶于水中，然后往此溶液中加入适量的氢氧化钠使生物碱游离出来,最后用有机溶剂萃取游离的生物碱,蒸去有机溶剂便可得到较纯的生物碱。 2.加碱提取法 在某些情况下,可把研碎的植物直接用氢氧化钠处理,使原来与生物碱结合的有机酸与加入的氢氧化钠作用,生物碱就会游离出来,最后用溶剂萃取。 3.蒸馏法 有些生物碱(如烟碱)可随水蒸气挥发,则可用水蒸气蒸馏法提取。 10.4 生物碱 四、重要的生物碱举例 目前已知的生物碱有数千种，按照它们分子结构的不同，一般将生物碱分为若干类，如有机胺类、吡咯类、吡啶类、颠茄类、喹啉类、吲哚类、嘌呤类、萜类和甾体类等。这里仅选几个有代表性的生物碱作简单介绍。 1.麻黄碱 麻黄碱(麻黄