第六節(jié) 生物堿的結(jié)構(gòu)研究

第五節(jié)生物堿的檢識一、理化檢識

物理方法主要根據(jù)生物堿的形態(tài)、顏色、嗅味等；化學方法用沉淀試劑、顯色劑等。二、色譜檢識(一)TLC1.吸附TLC

常用吸附劑有氧化鋁和硅膠。硅膠顯酸性，需進行處理?？捎孟A液代替水制板;或在展開劑中加入少量堿性試劑為抑尾劑。P333

展開劑以親脂性溶劑為主，多為混合溶劑，根據(jù)色譜結(jié)果調(diào)整展開劑的極性。

例：P334例：用Al2O3薄層層析，CHCl3－MeOH（10：1）展開，則Rf:()>()>()。A:B:C:2.分配TLC

親脂性生物堿固定相選用甲酰胺水溶性生物堿固定相多選用水絕大多數(shù)生物堿的薄層色譜可用改良的碘化鉍鉀試劑顯色，顯示橘紅色斑點。（二）PC

多選用正相PC

固定相多選用水、甲酰胺或酸性緩沖液。用酸性緩沖液作固定相的PC，常采用多緩沖紙色譜的方式。多緩沖紙色譜

展開第六節(jié)生物堿的結(jié)構(gòu)研究

一、化學方法1、Hofmann降解反應(yīng)

又稱徹底甲基化反應(yīng).起始物為伯、仲、叔胺，用CH3I和Ag2O進行徹底甲基化反應(yīng)，生成季銨堿；再將季銨堿加熱，消除β–H，同時伴C-N鍵斷裂，生成三甲胺和烯。根據(jù)生成物烯的雙鍵數(shù)目，可推測生物堿結(jié)構(gòu)中N的結(jié)合狀態(tài)。

反應(yīng)必要條件：N的β位應(yīng)有H，其次是β-H能夠在反應(yīng)中被消除。（1）直鏈含N化合物，一次降解（2）N原子二價結(jié)合在環(huán)上,需二次降解（3）N原子三價結(jié)合在環(huán)上,需三次降解

β-C上烷基取代多則β-H不易消除；β-C上有芳環(huán)或其它吸電子基團時β-H易消除；β-H與季N反式構(gòu)型較順式易消除。+CH3OH

個別含N雜環(huán)雖有β-H，但不能消除如：喹啉、吡啶、異喹啉等均無β-H，故均不能產(chǎn)生Hofmann降解反應(yīng)。2、Emde降解：3、vonBraun反應(yīng)：用于無β－H的含N化合物

二、波譜法（一）UV

一般只作為輔助手段

1、生物堿母體結(jié)構(gòu)為共軛系統(tǒng)

UV可反映分子的基本骨架和類型，如吡啶、喹啉、吲哚等。

2、生物堿母體的主體結(jié)構(gòu)部分為共軛系統(tǒng)如莨菪烷類、芐基異喹啉類、四氫原小檗堿類等。UV譜相同或相似。（二）、IR光譜反式喹諾里西啶

順式喹諾里西啶

2798cm-1萊曼堿2735cm-1

反式稠合的喹諾里西啶類環(huán)N原子鄰近C上H，有兩個以上與N上孤電子對呈反式直立鍵者，在2800～2700cm-1區(qū)域有兩個以上明顯的吸收峰，此峰稱為Bohlmann峰，順式稠合者無此吸收峰。（三）1H-NMR譜1.不同類型N上質(zhì)子的δ值范圍：脂肪胺：0.3~2.2；芳香胺：2.6~5.0；酰胺：5.2~102.生物堿不同類型氮原子上甲基的δ值范圍（P320表10-1）

叔胺：1.97~2.56；仲胺：2.3~2.5芳叔胺和芳仲胺：2.6~3.1；雜環(huán)胺：2.7~4.0；酰胺：2.6~3.1；季銨：2.7~3.5ab3.構(gòu)象和取代基的確定

（四）13C-NMR1、氮原子電負性對鄰近碳原子化學位移的影響

N原子的吸電誘導(dǎo)效應(yīng)使鄰近碳原子向低場位移,α碳的位移最大.一般規(guī)律為：α-C>γ-C>β-C。

2、N原子對甲基碳化學位移的影響

N-CH3較普通-CH3向低場位移δ30~47

3、生物堿結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的研究4、超導(dǎo)核磁共振技術(shù)的應(yīng)用DEPT譜、2D13C-1HCOSY譜HMBC譜等。（五）MS

1.α-裂解

P341

裂解發(fā)生在和N相連的α–碳和β–碳之間的鍵

即α-鍵上。

特征：基峰或強峰是含N的基團或部分

2.RDA裂解

雙鍵的β位鍵的裂解。當生物堿存在相當于環(huán)己烯部分時，常發(fā)生此種裂解。（四氫原小檗堿類）見P341

3.其他裂解第七節(jié)中藥實例一、麻黃

麻黃為麻黃科植物草麻黃、木賊麻黃和中麻黃的干燥莖與枝，是我國特產(chǎn)藥材，為常用重要中藥。該藥味辛苦，性溫，具發(fā)汗、平喘、利水等作用?，F(xiàn)代藥理實驗證明，麻黃堿有收縮血管、興奮中樞作用，有類似腎上腺素樣作用；偽麻黃堿有升壓、利尿作用；去甲麻黃堿有舒張支氣管平滑肌作用。（一）化學成分l－麻黃堿（1R，2S）pka9.58d－偽麻黃堿（1S，2S）pka9.74R=H，Rˊ=CH3l－麻黃堿d－偽麻黃堿R=Rˊ=CH3l－甲基麻黃堿d－甲基偽麻黃堿R=Rˊ=Hl－去甲基麻黃堿d－去甲基偽麻黃堿（二）麻黃生物堿的理化性質(zhì)

1.性狀

麻黃堿和偽麻黃堿為無色結(jié)晶，具揮發(fā)性。

2.堿性

堿性較強，偽麻黃堿pKa9.74，麻黃堿pKa9.58。3.溶解性

可溶于水（偽麻黃堿水溶性較麻黃堿?。?，也能溶解于氯仿、乙醚、苯及醇類溶劑中。草酸麻黃堿難溶于水，草酸偽麻黃堿則易溶于水。（三）麻黃生物堿的鑒別反應(yīng)

麻黃堿和偽麻黃堿不能與大多數(shù)生物堿沉淀試劑發(fā)生沉淀反應(yīng)，可通過以下反應(yīng)鑒別：1.CS2-CuSO4反應(yīng)

在麻黃堿或偽麻黃堿的醇液中加入CS2、CuSO4和NaOH各2滴，則產(chǎn)生棕色沉淀。2.銅絡(luò)鹽反應(yīng)

在麻黃堿或偽麻黃堿的醇液中+CuSO4+NaOH呈堿性,則產(chǎn)生藍紫色。二、黃連

黃連為毛茛科植物黃連的根莖，性寒味苦，具有清熱燥濕、清心除煩、瀉火解毒功效。藥理實驗表明：其主要成分小檗堿有明顯的抗菌、抗病毒作用；小檗堿、黃連堿、巴馬丁、藥根堿還具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗?jié)?、免疫調(diào)節(jié)及抗癌作用。

（一）化學成分

其有效成分主要是原小檗堿型生物堿，已經(jīng)分離出來的生物堿有小檗堿、巴馬丁、黃連堿等。其中以小檗堿含量最高（可達10%）。（二）小檗堿的理化性質(zhì)

1.性狀

小檗堿為黃色針狀結(jié)晶，加熱至110℃變?yōu)辄S棕色，于160℃分解，鹽酸小檗堿為黃色小針狀結(jié)晶。2.堿性

屬于季銨堿，呈強堿性，pKa為11.5。3.溶解性

游離小檗堿易溶于熱水或熱乙醇，能緩緩溶于水中，在冷乙醇中溶解度不大，難溶于苯等親脂性溶劑。

4.小檗堿的鑒別反應(yīng)

（1）小檗紅堿反應(yīng)

鹽酸小檗堿加熱至220℃左右分解，生成紅棕色小檗紅堿，加熱至285℃，完全熔融。

（2）丙酮加成反應(yīng)

鹽酸小檗堿水溶液，加NaOH使呈強堿性，滴加丙酮數(shù)滴，生成黃色結(jié)晶性丙酮加成物。

（3）漂白粉顯色反應(yīng)

小檗堿的酸性水液中加入適量的漂白粉（或通入氣）黃色櫻紅色。三、洋金花

洋金花為茄科植物毛曼陀羅（Daturainnoxia）和白曼陀羅（D.metal）的花，為常用重要中藥。以洋金花為主藥的中藥麻醉劑自古以來就在中國應(yīng)用，如華佗的麻沸散中，洋金花即為其主要成分。洋金花味辛、性溫、有毒；具有解痙止痛、止咳平喘的功效。其所含莨菪堿及阿托品有解痙鎮(zhèn)痛、解有機磷中毒和散瞳作用；東莨菪堿還有鎮(zhèn)靜、麻醉的作用。（一）化學成分R=H莨菪堿（阿托品atropine）

R=OH山莨菪堿

樟柳堿東莨菪堿

N-去甲莨菪堿

2.旋光性（-）莨菪堿

烯醇式

（+）莨菪堿

3.水解性

莨菪醇

莨菪酸4.堿性由于氮原子周圍化學環(huán)境、立體效應(yīng)等因素，使得堿性差異較大：莨菪堿(pka9.65)>山莨菪堿>東莨菪堿、樟柳堿5.溶解性

莨菪堿親脂性強，可溶于四氯化碳，難溶于水；山莨菪堿親脂性較前者弱，能溶于水和乙醇；東莨菪堿有較強的親水性，可溶于水；樟柳堿親水性較前強，溶于水。

極性：樟柳堿、山莨菪堿>東莨菪堿>莨菪堿（三）鑒別反應(yīng)

1.HgCl2沉淀反應(yīng)

莨菪堿（阿托品）HgCL2黃色Δ紅色東莨菪堿HgCL2

白色

2.Vitali反應(yīng)

莨菪酸部分用發(fā)煙硝酸處理時，可產(chǎn)生硝基化反應(yīng)，生成三硝基衍生物。此物可與苛性堿醇溶液反應(yīng)，分子內(nèi)氫重排，生成醌樣結(jié)構(gòu)的衍生物而呈深紫色，漸轉(zhuǎn)暗紅色，最后顏色消失。

反應(yīng)式見P3533.過碘酸氧化－乙酰丙酮縮合反應(yīng)

樟柳堿分子中的羥基莨菪酸部分具有鄰二羥基結(jié)構(gòu)，可被HIO4氧化成甲醛，甲醛與乙酰丙酮在乙酸銨溶液中加熱，縮合成二乙?；谆溥拎ぃ―DL）而顯黃色，故又稱DDL反應(yīng)。四、苦參

苦參為豆科植物苦參（Sophoraflavescens）的干燥根，性寒、味苦；具有清熱燥濕、殺蟲、利水等功效?？鄥⒖倝A具有消腫利尿、抗腫瘤、抗病原體作用。同時具有抗心律失常、抗缺氧、擴張血管、降血脂等作用及抗柯薩奇病毒、調(diào)節(jié)免疫作用。臨床用于心律失常、心力衰竭、病毒性心肌炎、冠心病等。（一）化學成分苦參堿

氧化苦參堿

羥基苦參堿

去氫苦參堿

（二）理化性質(zhì)1.性狀

苦參堿有α-、β-、δ-、γ-四種形態(tài)，α-、β-、δ-苦參堿為結(jié)晶體，常見的是α-型，為針狀或棱柱狀結(jié)晶，熔點76℃，γ-苦參堿為液狀。2.堿性苦參堿和氧化苦參堿的堿性較強（一元堿）3.溶解性極性大小：氧化苦參堿>羥基苦參堿>苦參堿4.水解性及氧化還原反應(yīng)KI或SO2

H2O2

5%KOH/EtOH

HCL

五、漢防己

亦稱粉防己，為防己科植物漢防己（stephaniatetrandra）的干燥根，為常用中藥。味苦、辛，性寒，具有祛風濕、止痛、利水消腫、瀉下焦?jié)駸岬裙π?。防己總堿具有鎮(zhèn)痛、消炎、降壓、肌肉松弛以及抗菌、抗腫瘤作用，其中漢防己甲素作用最強，乙素鎮(zhèn)痛作用只有甲素的一半。近年來研究表明：漢防己甲素對肺纖維及高血壓、心絞痛等有良好療效。（一）化學成分R=CH3漢防己甲素R=H漢防己乙素（隱性酚羥基）(二）理化性質(zhì)

1.性狀漢防己甲素和漢防己乙素均為白色結(jié)晶。乙素在丙酮中結(jié)晶具有雙熔點，126~177℃熔融，200℃固化，273~238℃再熔融。2.堿性甲素和乙素中均有兩個叔胺態(tài)N，堿性較強。3.溶解性甲素和乙素親脂性均較強，但甲素的極性較小能溶于冷苯，而乙素極性較大，難溶于冷苯。

隱性酚羥基：

由于空間位阻、氫鍵等原因而使得酚羥基失去了酚羥基的通性，難