11.2生物碱（课件）《有机化学》（上海交通大学出版社）

有 机 化 学 主讲：xxx 1 第11章 杂环化合物和生物碱 2 11.2生物碱 3 想一想 生物碱是一种主要从植物中萃取的有机化合物，通常是由氧、氢、碳和氮等元素组成。有些生物碱有毒，有些生物碱具有一定的医疗意义。我们在日常生活中经常会遇到生物碱，例如，咖啡、巧克力等物质中都含有生物碱。 生活中还有哪些物质中含有生物碱？ 4 11.2.1 生物碱概述 生物碱一般为结构比较复杂的多环有机化合物，且分子中大多存在含氮的杂环。它存在于生物体内，并对人和动物有强烈的生理作用。 但是生物碱毒性大，适量能治病，量大时会使人中毒，甚至死亡。 由于生物碱主要存在于植物中，因此又称植物碱。 吗啡碱有镇痛作用 麻黄碱有止咳平喘作用 喹啉碱能治疗疟疾 5 知识角 生物碱是人们研究最早和最广泛的一类中草药有效成分。 从各种植物和极少数动物中分离出的生物碱有数千种，许多生物碱的结构已经确定，其中具有良好疗效并投产的生物碱有100多种。 6 生物碱的分类方法很多，常见的方法如下。 1．生物碱的分类 11.2.2 生物碱的分类和命名 7 生物碱 根据生物碱分子结构的不同，即根据分子中杂环种类的不同 有机胺类 吡咯衍生物类 咪唑衍生物类 吡啶衍生物类 嘌呤衍生物类 异喹啉衍生物类 吲哚衍生物类 莨菪烷类 喹唑酮类 甾体类 生物碱大多根据其来源命名。 例如，从麻黄中提取的生物碱称为麻黄碱。 2．生物碱的命名 11.2.2 生物碱的分类和命名 例如，从长春花中分离出的生物碱称为长春碱。 8 知识链接 生物碱在生物体内的存在形式多种多样。在提取时，应考虑生物碱的性质和存在形式，以选择适宜的提取溶剂和方法。 除个别具有挥发性或升华性的生物碱（如麻黄碱）可用水蒸气蒸馏法提取外，大多数生物碱用溶剂提取法。 生物碱的提取方法 9 常见的溶剂提取法 酸水液提取法 醇类溶剂提取法 亲脂性有机溶剂提取法 知识链接 1）酸水液提取法 酸水液提取法适用于能溶解于水的生物碱。采用偏酸性的水溶液作为溶剂，使生物碱与酸反应生成盐，以提高提取效率。在植物体中，碱性较强的生物碱多以盐的形式存在，而弱碱性或中性的生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，因此常用体积分数为0.5%～2%的乙酸、盐酸等作为溶剂进行提取。 2）醇类溶剂提取法 游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇和乙醇，因此常用它们作为提取生物碱的溶剂。甲醇的极性比乙醇的极性大，对生物碱的溶解性比乙醇好，沸点也比乙醇低，但对视神经的毒性很大，因此通常将乙醇作为提取生物碱的溶剂。 生物碱的提取方法 10 知识链接 3）亲脂性有机溶剂提取法 大多数游离的生物碱都是脂溶性的，因此可用亲脂性有机溶剂作为提取生物碱的溶剂，如氯仿、二氯甲烷或苯等。由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中，因此采用亲脂性有机溶剂提取法前，要先使生物碱盐转变为游离碱，该过程称为碱化，方法是用石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水等碱水将植物粉末润湿。 在实际生产中，通常采用反复进行醇类溶剂提取法—酸水液提取法—碱化—亲脂性有机溶剂提取法的流程。 生物碱的提取方法 11 大多数生物碱在常温下为无色或白色晶体，少数为有颜色的液体， 难溶于水，易溶于乙醇、乙醚、氯仿和苯等有机溶剂。 生物碱大多数具有旋光性，自然界中存在的生物碱一般为左旋体。 1．物理性质 11.2.3 生物碱的性质 12 2．化学性质 1）碱性 11.2.3 生物碱的性质 由于生物碱具有含氮杂环而多呈碱性，能与无机酸或有机酸结合生成盐，这些生物碱盐一般易溶于水。 临床上常利用生物碱的这种特性将生物碱类药物制成易溶于水的盐类进行使用，如硫酸阿托品、磷酸可待因等。 生物碱盐遇到强碱时，生物碱可以游离出来，利用这一特性可对生物碱进行分离和提纯。 13 2．化学性质 2）沉淀反应 11.2.3 生物碱的性质 生物碱与某些化合物反应，可生成不溶性的沉淀，这些化合物称为沉淀试剂。 沉淀效果最好 14 常见的沉淀试剂 磷钼酸 硅钨酸 苦味酸 碘化汞钾 碘化铋钾 2．化学性质 3）显色反应 11.2.3 生物碱的性质 生物碱与某些化合物可发生显色反应，这些化合物称为显色试剂。 重铬酸钾的浓硫酸溶液能使吗啡显绿色；浓硫酸能使秋水仙碱显黄色。 知识角 利用生物碱的显色反应，可进行色谱分析，以鉴定生物碱的种类。 15 常见的显色试剂 高锰酸钾 重铬酸钾 浓硝酸 甲醛的浓硫酸溶液 1．小檗碱 11.2.4 重要的生物碱 小檗碱是黄连的主要成分，存在于黄连、黄柏等小檗科植物中，其分子中含有异喹啉环。 小檗碱在常温下为黄色晶体，味很苦，易溶于热水和热乙醇中，不溶于乙醚，有很强的抗菌作用，常用于治疗细菌性痢疾、胃肠炎等疾病，其结构简式如下。 16 2．烟碱 11.2.4