天然藥物化學之生物堿

生物堿alkaloids一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離生物堿

生物堿是一類十分重要的天然有機化合物，也是一類研究得最早的有生物活性的天然化合物。一.生物堿的含義

生物堿一般指植物中含N的有機化合物（蛋白質，肽類，氨基酸等除外〕。一、概述一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離第九章生物堿

生物堿主要分布于植物界,在動物中發(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(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；二、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，而且結構一般為簡單。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。二、分布一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離第九章生物堿

可以

1)按來源分類,

2)按化學骨架分類,

3)按生源結合化學分類。 按3)法分類的生物堿可以分為氨基酸途徑生成的生物堿和萜類及甾體來源的生物堿。一）鳥氨酸來源的生物堿：三、生物堿的分類

二）來源于賴氨酸的生物堿：三、生物堿的分類

三）鄰氨基苯甲酸來源的生物堿：三、生物堿的分類

四）來源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物堿：三、生物堿的分類

五）來源于色氨酸的生物堿：三、生物堿的分類

六）萜類來源生物堿：三、生物堿的分類一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離第九章生物堿

1)溶解度:

游離堿及其鹽類溶解度與N的存在形式,有無和有幾個極性基團,以及溶劑等有關。2)堿性:

以pKa

計,堿性大則pKa大,堿性小則pKa

小。一般生物堿（酰胺除外〕均為堿性；其堿性強弱不等；大多可與有機酸或無機酸成鹽而溶于水；但與某些特殊的酸（硅鎢酸，苦味酸等）成鹽后不溶于水－可用于鑒別，分離。 酚性生物堿可溶于有機溶劑，也可溶于堿水；季胺生物堿一般來說水溶性大；其他生物堿往往溶于有機溶劑而水溶性小。四、生物堿的性質

3）性狀：

多為無色晶體（少數(shù)有色，少數(shù)為液體〕有明顯的MP和旋光。4）顯色反應①碘化鉍鉀(Dragendoff’sReagent)試劑，與生物堿反應顯棕黃色。②濃硫酸，濃硝酸，和濃鹽酸可使不同的生物堿顯不同的顏色。四、生物堿的性質一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離第九章生物堿

一)提取1)非極性有機溶劑提取法:

常用溶劑為氯仿,二氯甲烷,乙醚,苯等。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(使生物堿轉為游離狀態(tài))再用有機溶劑進行浸泡后用滲漉法等法進行提取。提取的有機溶液部分用稀酸水提取多次(至基本上無生物堿反應為止)。此后,含有生物堿的酸水部分,經過瀘后用乙醚或氯仿等洗去脂溶性雜質(有些生物堿也能溶于氯仿中,故氯仿部分應進一步檢查);酸水部分加10%氨水等進行堿處理后,分別用乙醚,氯仿等分別提取多次,提取液用水洗凈后可進行干燥處理,并分別蒸干溶劑,可能得到不同的生物堿總堿。五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

若生物堿為弱堿,多以游離堿存在,則處理方法稍有不同:五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

2)極性有機溶液提取:

生藥粉末,用60-80%的醇溶液,在室溫下或以回流法提取,則游離堿及其鹽類均可提出。醇的用量一般為生藥量的7-8倍(沒頂),可提取數(shù)次。提取液回收醇后所得殘渣用2％左右的稀酸提取數(shù)次，使生物堿轉入酸液中,再堿化酸液(參照前法),用乙醚,氯仿等分別提取多次,提取液用水洗凈后可進行干燥處理,并分別蒸干溶劑,可得不同的生物堿總堿?！么朔〞r，若有水溶性生物堿存在于水液中，可用丁醇或戊醇直接提取。五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

生藥粉末可直接用0.5-1%的硫酸或乙酸液或水室溫下或加熱提取。提取得的水溶液部分通過陽離子交換樹脂極性交換,先用水沖柱,再用稀氨水洗脫,洗脫液濃縮后可得生物堿總堿?！么朔?水溶性生物堿和季胺堿可提出。也可用加NaCl液鹽析法極性提取。3)水或酸水提取后+強(弱)酸型陽離子樹脂法:五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

生物堿的酸水提取液可加雷氏銨鹽等使成沉淀析出,沉淀溶丙酮中,加入飽和的硫酸銀溶液分解,再以氯化鋇除去銀離子,過瀘,蒸干得殘渣,殘渣用乙醇提取,,提取液濃縮后放冷,過瀘去先析出的無機鹽,濾液再濃縮至小量后加丙酮,放置析出粗晶,粗晶以甲醇重結晶,得生物堿總堿。4)酸水提取液+雷氏銨鹽等沉淀法:五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離①大孔樹脂法:

多為苯乙烯型或2-甲丙烯酸酯型的大孔吸附樹脂,具網(wǎng)狀小孔結構,可以吸附和篩選結合的方式對分子極性分離。

生物堿水溶液上柱,用水沖洗去無機鹽,糖等,再用適當?shù)娜軇?含水醇,醇,丙酮等)洗脫,洗脫液經分別后處理各為生物堿總堿。②水蒸氣蒸餾法：麻黃堿等揮發(fā)性的生物堿可用此法提取生物堿總堿。5)其他提取生物堿的方法:五、生物堿的提取和分離1)分部結晶法:

利用總堿中不同生物堿可能在不同溶劑中析晶速度快慢來達到分離目的。溶劑:乙醇、丙酮、甲醇等?？倝A溶少量適當溶劑中，放置析晶，過瀘予以分離，母液濃縮后可以加少量不同溶劑再試行結晶...，不同生物堿可能由此分離純化。分離到的較純晶體可以重結晶進一步分離純化。2)衍生物制備法(成鹽,成酯等)：生物堿鹽類往往易于結晶，先使其成鹽后再用分步結晶法加以分離（酸可以是有機酸也可以無機酸）其中HI酸,過氯酸,苦味酸鹽最易結晶。二)生物堿分離純化方法五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

3)在不同的pH值下萃取法:

堿性不同的生物堿混合物溶酸水中后,先加弱堿,則弱堿游離可被非極性溶劑萃取出;逐步加大堿性,則堿性從小到大的不同堿性的生物堿可先后用非極性有機溶劑萃取出。4)液體生物堿混合物的分餾分離法:液體生物堿混合物可進行分餾分離。如毒芹(Coniummaculatum)中的毒芹堿(m.p.166-7℃)，羥基毒芹堿(m.p.116℃)等；石榴皮(Punica

granatumL.)中的石榴皮堿(m.p.195℃)，異石榴皮堿(m.p.86℃)，甲基異石榴皮堿（m.p.114-7℃)等可用此法分離。五、生物堿的提取和分離

五、生物堿的提取和分離

5)層析法：（Al2O3(中性，堿性),硅膠）

※乙醚，CHCl3，苯等溶劑常使用；常用混合溶劑系統(tǒng)梯度洗脫。

※LC法或TLC法等均可使用。

※可根據(jù)實際情況設計適當方案，幾種方法結合靈活應用。五、生物堿的提取和分離一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質五、生物堿的提取和分離六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離第九章生物堿

可用波譜法(包括UV,IR,NMR,MS等)和化學法進行結構鑒定。生物堿的結構鑒定往往用波譜法結合化學法進行。一）UV法

當生色團（羰基、雙鍵、苯基和硝基等）在生物堿的整體結構中時，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。若生色團僅是連接在生物堿的母核上或邊鏈上時，其UV對判斷其母核類型的作用十分有限。六、生物堿的結構鑒定

1、生色團在整體結構中如：六、生物堿的結構鑒定如：其他如：吡啶類、吖啶酮類、小檗堿類等。六、生物堿的結構鑒定2、單生色團接在主體結構中：六、生物堿的結構鑒定

如：

及麻黃堿、芐基四氫異喹啉類、普羅托品類、嗎啡堿類、三尖杉堿類等。六、生物堿的結構鑒定

3、雙生色團接在主體結構中：如：六、生物堿的結構鑒定

如：六、生物堿的結構鑒定

如：取代苯－卓酮六、生物堿的結構鑒定

二）IR法

IR法在生物堿結構測定中作用有限。其中，羰基基團的IR圖譜和Bohlmann帶吸收峰較為常用。1、νC=O：六、生物堿的結構鑒定

2、Bohlmann吸收帶

N上的孤對電子與兩個鄰位C上的H成反式雙豎鍵關系時，在2800-2700cm-1區(qū)域出現(xiàn)兩個以上νCH峰。六、生物堿的結構鑒定

如：六、生物堿的結構鑒定

三）MS法

此法在生物堿結構測定中多有應用。1、母核穩(wěn)定或由于取代基或邊鏈裂解產生特征離子。①主體或整體由芳香結構組成如：4－喹酮、吖啶酮、喹啉去氫阿樸菲等類：六、生物堿的結構鑒定

三）MS法②取代氨基甾體、秋水仙堿、苦參堿等環(huán)系多，分子結構緊密的：六、生物堿的結構鑒定

三）MS法2、以N原子為中心的α裂解（涉及骨架裂解）－生成的含N部分多為基峰或強峰，如金雞寧、托品、石松堿等類生物堿。①α裂解：六、生物堿的結構鑒定

三）MS法②α裂解：六、生物堿的結構鑒定三）MS法③RDA裂解：六、生物堿的結構鑒定

三）MS法④芐基裂解：六、生物堿的結構鑒定四）NMR法：1、1H-NMR

可以提供δ、J值、積分比、裂分圖形等多種參數(shù)，用以判斷H的化學環(huán)境、個數(shù)以及空間位置等。

生物堿品種繁多，但同類型或相當類型的生物堿的1H－NMR譜有規(guī)律可循；因此要了解其規(guī)律，方能進行1H－NMR解析。六、生物堿的結構鑒定四）NMR法：1、13C-NMR

13C-NMR在生物堿結構測定中也十分重要，可以從中知道C的個數(shù)和類型，通道其結構的骨架類型和立體構型。

如：在育亨亭類中，可以從其13C-NMR數(shù)據(jù)判斷其正（別、偽、別表）各系。六、生物堿的結構鑒定21181714131211109876542表別育亨烷3β－H，20－αH偽育亨烷3β－H，20－βH別育亨烷3α－H，20－αH正育亨烷3α－H，20－βH320NNHHH13C-NMR數(shù)據(jù)（δ）3－C20－C表別育亨烷54.339.9偽育亨烷54.634.2別育亨烷60.436.7正育亨烷60.141.6六、生物堿的結構鑒定

示例：六、生物堿的結構鑒定

紫杉醇的分析測定和結構鑒定

紫杉醇的分析測定方法有HPLC法、TLC法等。HPLC法的分離柱通常用C18硅膠柱或用苯基鍵合或氰基鍵合的硅膠柱，近來有人用五氟代苯基鍵合的硅膠柱;使用含TAXOL或BETA-METHASONE的標準溶液；通常用UV檢測儀在228nm下進行檢測;流動相通常為CH3CN/CH3OH/H2O或CH3OH/H2O的混合溶液

。HPLC法須結合TLC法或/和1H-NMR等波譜法進行判斷，以避免誤判。

六、生物堿的結構鑒定

TLC法通常用硅膠GF254板，用CH2Cl2:CH3OH或n-己烷:AcOEt的混合溶液為展開劑,顯色劑可為0.5%香草醛硫酸溶液,噴霧,加熱顯色。用1H-NMR，MS等波譜法尤其1H-NMR法進行定性判斷，準確無誤

。

MS法通常用FAB-MS法或ESI-MS法。通常用300MHz以上的高分辨NMR儀測定其1H-NMR

；溶劑一般為CDCl3或CD3OD。六、生物堿的結構鑒定一、生物堿概述二、生物堿的分布三、生物堿的分類四、生物堿的性質六、生物堿的結構鑒定七、生物堿的提取分離五、生物堿的提取和分離第九章生物堿

示例1、延胡索[Corydalisambigua

Gham.etSch.]中幾種生物堿的分離：七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

2、麻黃堿的提取分離：①水蒸氣蒸餾法七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

②溶劑萃取法：七、生物堿提取分離

3、苦參堿和氧化苦參堿的提取分離：

中藥苦參是豆科植物苦參（Sophors

flavescens

Ait）的干燥根，味苦、性寒、有清縶燥濕、殺蟲等作用，臨床上用于治療痢疾。黃膽和皮膚騷癢癥。近年還發(fā)現(xiàn)具有抗腫瘤、升白等藥理作用?？鄥⒅兄饕猩飰A，此外還有黃酮類成份。七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

七、生物堿提取分離

離子交換法滲濾和離子交換

取苦參粗粉400克，加入適量0.5%(g/v)的鹽酸濕潤后放置一小時,裝入濾筒,加0.5%鹽酸浸過藥面,放置過夜,次日滲濾，滲濾液通過離子交換樹脂柱，待經過樹脂柱的濾液無生物堿反應或微弱的反應時，停止交換，將樹脂用蒸餾水洗滌，濾干，涼干。涼干的樹脂，加14%氨水、攪勻，使?jié)駶櫠冗m宜。靜置20分鐘后，裝入索氏提取器中、用400毫升95%乙醇回流洗脫4~5小時（或用氯仿回流提取5~8小時）回收溶劑至干。七、生物堿提取分離

所得浸膏用70-80毫升氯仿溶解，并轉入分液漏斗，充分靜置后，棄掉上層油狀物，過濾液后用無水硫酸鈉干燥，回收氯仿至干，殘留物用2-3倍量丙酮處理，即析出固體粉末，放置，過濾，得生物堿粗品，丙酮重結晶一次得黃色產品氧化苦參堿的分離與純制

取0.2克氧化苦參堿粗品用少量氧化鋁拌樣,以30克氧化鋁裝柱，先加30亳升氯仿洗脫，再用氯仿和甲醇（99：1）混合溶劑洗脫。經薄層檢識后，將只含氧化苦參堿的流份合并，回收溶劑至干、用少量丙酮溶解，放置析晶，得氧化苦參堿純品。備注：用強酸型陽離子交換樹脂，以2N鹽酸和2N氫氧化鈉及蒸餾水處理后備用。七、生物堿提取分離

2、溶劑法

取苦參根粗粉2公斤，用甲醇溫浸數(shù)次，合并提取液，回收甲醇至約500ml,家6N鹽酸調pH至3－4，加水500ml稀釋，用乙醚洗，水液濃縮成300ml,加NaOH調pH13左右，用CH2Cl2提取生物堿，提取液回收溶劑得油狀殘留物。油狀殘留物溶30ml氯仿中，加入200ml乙醚，放置有沉淀析出，過濾沉淀后濾液濃縮為油狀物，同上處理，得沉淀，合并沉淀物，以丙酮重結晶，得氧化苦參堿。七