国家执业药师考试中药化学.ppt
国家执业药师考试,生物碱,掌握生物碱的概念、各类结构特征、形态、颜色、旋光、酸碱性、溶解度、沉淀试剂、提取分离、色谱检识。掌握苦参、麻黄、黄连中生物碱的结构类型、鉴别、提取、活性熟悉生物碱的分类、植物中分布、水溶性生物碱的分离、汉防己、洋金花马钱子、乌头中主要化学成分,生物碱的定义指天然产的一类含氮的有机化合物；多数具有碱性且能和酸结合生成盐；大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内；多数有较强的生理活性。,在植物界的分布规律1、在系统发育较低级的类群中分布较少或无。2、生物碱集中分布在系统发育较高的植物类群。3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中。4、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群就越窄。,理化性质,一般性质1.形态多为结晶固体，少为粉末；有熔点，有的为双溶点。少数常温下液体（多不含氧，若含多成酯键）,颜色多为无色或白色，少数有色。,味 觉多具苦味，少数有其他味道，如甜味。4.挥发性多无挥发性，少数具挥发性。二、旋光性多为左旋光性。有的产生变旋现象。如：菸碱 中性溶液左旋光性 酸性溶液右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。,一些生物碱的特殊性状,溶解度 氮原子的存在状态 分子的大小 影响生物碱溶解度的因素 功能团的种类 功能团的数目 溶剂的种类,生物碱的溶解性,生物碱的碱性,生物碱的化学性质和反应（一）碱性1.碱性的来源生物碱分子中的氮原子通常具有孤电子对，能接受质子，所以是碱，显碱性。,碱性强弱的表示方法：pKa碱性基团与pKa值大小顺序：胍基-NH(C=NH)NH2季胺碱脂肪胺基与脂氮杂环芳胺与芳氮杂环多氮同环芳杂环酰胺基,生物碱碱性强弱与分子结构的关系（1）氮原子的杂化方式和碱性的关系 氮原子的价电子在形成有机胺分子时的杂化轨道和碳原子一样，有三种形式，即sp、sp2、sp3，但它是不等性杂化。在这三种杂化方式中，随P电子成分的增加。其活动性增大，易提供电子（易吸引质子），则碱性强。因此，不同杂化轨道碱性强弱顺序是：sp3sp2sp 季铵碱中的氮原子以离子状态存在，同时含有以负离子形式存在的羟基，故显强碱性。,电效应和碱性的关系凡能影响氮原子上的孤对电子对电子云密度分布的因素，都能影响生物碱的碱性。1）.诱导效应：氮原子上的电子云密度受其附近取代基性质的影响。供电子基使电子云密度增加，碱性增强取代基的影响 吸电子基使电子云密度减少，碱性降低。（如芳环、酰基、酯酰基、醚基、羟基、双键）,诱导效应,连接供电基团则使碱性增强,共轭效应：氮原子的孤电子对与具有电子的基团相连接时，由于形成-共轭，使该氮原子的碱性降低。在生物碱分子结构中常见的-共轭体系有苯胺型、酰胺型和烯胺型。,苯胺型：苯胺氮原子上孤电子对与苯环电子成-共轭,空间效应和碱性的关系生物碱分子的构象及氮原子附近的取代基的种类等立体因素也常影响氮原子接受质子的难易，故也影响生物碱的碱性。如东莨菪碱的碱性（pKa 7.50）比莨菪碱的碱性（pKa9.65）弱，既是由于东莨菪碱分子中氮原子附近6、7位氧桥的空间位阻作用。,分子内氢键若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。(指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）,沉淀反应用途：鉴别试管、TLC或PPC显色剂；提取分离检查是否提取完全。主要内容：1.沉淀试剂 2.反应原理 3.反应条件 4.结果判断,沉淀试剂金属盐类碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色沉淀碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI 红棕色沉淀碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 类白色沉淀 若加过量试剂，沉淀又被溶解氯化金(3%)（Suric chloride）HAuCl4 黄色晶形沉淀,酸类硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色酚酸类苦味酸(Hager试剂)2,4,6-三硝基苯酚黄色复盐 雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐 紫红色,提取,脂溶性生物碱的提取：1、水、酸水提取法（离子交换树脂法、萃取法）2、醇类溶剂提取法 3、亲脂性有机溶剂提取法,酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水0.5%1%H2SO4、HCl、HOAc等,酸水提取法 此法缺点：提取液体积较大（浓缩困难）提取液中水溶性杂质多 解决方法：（1）离子交换树脂法（2）沉淀法,离子交换树脂法,酸提碱沉法,水溶性生物碱的分离,沉淀法 雷氏铵盐沉淀法,季铵碱的水溶液,水溶液,沉淀(雷氏复盐),雷氏铵盐沉淀,沉 淀,滤 液,滤液(B2SO4),硫酸钡沉淀,季铵碱的盐酸盐,加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和/H2O,溶丙酮（乙醇）中加Ag2SO4饱和水溶液,加入氯化钡（BaCl2）,生物碱的分离 总碱,酸水（2%H2SO4）溶解，有机溶剂萃取,萃取液,酸水液,碱液,萃取液,非酚性弱碱性生物碱,NH4Cl，有机溶剂萃取,萃取液酚性弱碱性,碱化PH9-10，有机溶剂萃取,萃取液,1%NaOH,萃取液非酚性中，强碱性,碱液,NH4Cl,萃取液酚性中强碱性,碱液,强碱化PH12,正丁醇萃取,水溶性生物碱,利用碱性差异分离,生物碱盐水溶液（pKa为3、6、9）,PH 5，CHCl3萃取,CHCl3B,水溶液,PH 8，CHCl3萃取,CHCl3A,CHCl3C,水溶液,PH 11，CHCl3萃取,游离生物碱氯仿液,PH 7，水溶液萃取,CHCl3,水溶液（C）,PH 4，水溶液萃取,CHCl3,水溶液（B）,PH 1，水溶液萃取,水溶液（A）,利用生物碱或生物碱盐溶解度差异：利用生物碱特殊官能团的性质：利用色谱法分离：,生物碱的色谱检识,含生物碱的中药,苦参麻黄、黄连防己洋金花马钱子、乌头,黄酮,掌握1、化合物的基本母核、结构分类2、颜色、旋光、溶解性与结构3、酸碱性与结构关系、显色反应与结构4、一般提取分离方法与结构5、色谱鉴定法、UV光谱特征6、黄芩、葛根、银杏中化合物结构熟悉1、1H-NMR谱特征2、槐米中化合物结构、,黄酮的基本母核和结构分类,苷元的结构与分类基本母核为2苯基色原酮，现泛指两个苯环通过三个碳原子相互联结成的一系列化合物。称为黄酮类化合物,结构分类：根据A环与B环中间三碳链的氧化程度（C3位是否有OH，C4位是否有CO，C2与C3是否为双键等），B环联接位置（2或3位）以及C环是否构成环状结构等特点，可将黄酮类化合物分很多小类。,黄酮类化合物的主要类型及结构特点,黄酮类化合物的理化性质,形态黄酮类化合物多为结晶性固体，少数（如黄酮苷类）为无定形粉末。颜色黄酮、黄酮醇及其苷类-灰黄色至黄色，查耳酮为黄至橙黄色，而二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮类，因在分子结构中不存在交叉共轭体系，故不呈黄色，几乎为无色。如在黄酮、黄酮醇分子中，尤其在7-位或4-位引入OH及OCH3等供电子基后，产生-共轭，促进电子重排，使共轭系统延长，化合物颜色加深。但OH、OCH3引入分子结构中其他位置，则对颜色影响较小。,黄酮类化合物的颜色、旋光、溶解性,黄酮类化合物的酸碱性与结构,酸碱性黄酮类化合物因分子中具有酚羟基，故显酸性，可溶于碱性水溶液、吡啶中。其酸性强弱与酚羟基数目的多少和位置有关。例如黄酮的酚羟基酸性由强到弱顺序是：7，4-=OH7-或4-OH一般酚羟基5-OH7-和4-位有酚羟基者，在-共轭效应的影响下，使酸性增强而溶于碳酸氢钠水溶液。7-或4-位上有酚羟基者，只溶于碳酸钠水溶液，不溶于碳酸氢钠水溶液。具有一般酚羟基者只溶于氢氧化钠水溶液。仅有5-位酚羟基者，因可与C4=O形成分子内氢键，故酸性最弱，因此，可用pH梯度法来分离黄酮类化合物。,碱性：黄酮类化合物分子中-吡喃酮环上的1-位氧原子，因有未共用电子对，故表现出微弱的碱性（全甲基化的多羟基黄酮类化合物碱性较强），可与强无机酸，如浓硫酸、盐酸等生成盐，该盐极不稳定，加水后即分解,溶解性黄酮类化合物的溶解度因结构不同而有很大差异。1.一般黄酮苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱液中。其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等为平面型分子，因堆砌紧密，分子间引力较大，故难溶于水。而二氢黄酮及二氢黄酮醇等，因系非平面型分子如图，故排列不紧密，分子间引力降低，有利于水分子进入，因而在水中溶解度稍大。异黄酮类化合物亲水性比平面性分子增加。花色素类亲水性较强，虽然它们也属于平面型结构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故水溶性较大。,黄酮类化合物的溶解度因结构不同而有很大差异。1.一般黄酮苷元难溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇、氯仿、乙醚等有机溶剂及稀碱液中。其中黄酮、黄酮醇、查耳酮等为平面型分子，因堆砌紧密，分子间引力较大，故难溶于水。而二氢黄酮及二氢黄酮醇等，因系非平面型分子如图，故排列不紧密，分子间引力降低，有利于水分子进入，因而在水中溶解度稍大。异黄酮类化合物亲水性比平面性分子增加。花色素类亲水性较强，虽然它们也属于平面型结构，但因以离子形式存在，具有盐的通性，故水溶性较大。,黄酮类化合物的主要显色反应,还原反应1.盐酸镁粉反应 一般黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇类成分在乙醇或甲醇溶液中可被还原成红色至紫红色，个别的显蓝或绿色（如7、3、4三OH二氢黄酮）。而异黄酮不显色。此反应可用于鉴识黄酮类化合物，也可鉴识某提取物或提取液中是否含有上述黄酮类成分。具体做法2.四氢硼钠（钾）反应 此反应是二氢黄酮的专属性反应，生成红紫红色，而其它类不显色，故可用于鉴别。也可以说如一化合物与四氢硼钠试剂反应生成红紫红色，则说明该化合物极可能是二氢黄酮类化合物。3.钠汞齐还原反应 向黄酮类化合物的乙醇溶液中加入钠汞齐，放置数分钟至数小时或加热，过滤，滤液用盐酸酸化，则黄酮、二氢黄酮、异黄酮、二氢异黄酮类显红色，黄酮醇类显黄色至淡红色，二氢黄酮醇类显棕黄色。,与金属盐类试剂的络合反应如黄酮类成分是有3-OH、C4=O、或5OH、C4O或邻二酚羟基，则可与某些金属盐类试剂如铝盐（常用三氯化铝）、锆盐（二氯氧锆）、镁盐（醋酸镁）等反应生成有色络合物，可用于鉴别。1.锆盐枸橼酸反应可以用来区别黄酮类化合物分子中3OH或5OH的存在，加2%二氯氧锆(ZrOCl)的甲醇溶液到样品的甲醇溶液中，若出现黄色，说明有3-OH或5-OH与锆盐生成络合物，再加入2%的枸橼酸的甲醇溶液，黄色不退，示有3-OH，如果黄色减退，加水稀释后转为无色，示无3-OH，但有5-OH，因为5-羟基、4-羰基与锆盐生成的络合物稳定性没有3-羟基、4-羰基锆络合物稳定，容易被弱酸分解。锆盐显色反应也可在滤纸上进行，得到的锆盐络合物斑点多呈黄绿色并有荧光。,2.醋酸镁反应二氢黄酮、二氢黄酮醇可显天蓝色荧光，而其它黄酮则显其它色，故可用于鉴别。3.三氯化铝反应具有上述结构的黄酮与三氯化铝或硝酸铝生成的铬合物多为黄色或使原来黄色加深，并有黄或黄绿色荧光，可用于鉴别与定量分析。4.氨性氯化锶反应此反应不是所有黄酮类化合物的反应，而是具有邻二酚羟基黄酮的反应，也可以说某黄酮类化合物与氨性氯化锶反应为阳性，即生成绿至棕色乃至黑色沉淀，说明该化合物具有邻二酚羟基。在结构鉴定中有意义。5.三氯化铁反应当黄酮含有氢键缔合的羟基时可呈明显的颜色反应，生成黄绿等色。因很多中药含黄酮类或鞣质等成分，所以不能用铁锅煎中药。,提取,提取方法黄酮类化合物的提取，主要是根据被提取物的性质及伴存的杂质来选择适合的提取溶剂，苷类和极性较大的苷元，一般可用乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水或某些极性较大的混合溶剂例如甲醇-水（1:1）进行提取。大多的苷元宜用极性较小的溶剂，如乙醚、氯仿、乙酸乙酯等来提取，多甲氧基黄酮类苷元，甚至可用苯来提取。,溶剂萃取法此法是初步分离方法，主要将苷元、苷进行分离。较常用的操作是乙醇提取物中加适量水后，依次用石油醚、乙醚、乙酸乙酯、水饱和正丁醇萃取，石油醚中可能无黄酮或仅有多甲氧基黄酮，乙醚中为部分游离黄酮，乙酸乙酯中可能有多羟基黄酮及黄酮单糖苷，正丁醇中有二个糖以上的黄酮苷。,黄酮类化合物的柱色谱,pH梯度萃取法pH梯度萃取法适合于酸性强弱不同的游离的黄酮类化合物的分离，将混合物溶于有机溶剂（如乙醚）中，依次用5NaHCO3（萃取出7，4二羟基黄酮）、5Na2CO3（萃取出7或4羟基黄酮）、0.2NaOH（萃取出具一般酚羟基黄酮）、4NaOH（萃取出5羟基黄酮）萃取而使之分离。,黄酮类化合物的色谱鉴定,结构测定与鉴别,利用紫外光谱测定黄酮类化合物的结构 大多数黄酮类化合物在甲醇中的紫外吸收光谱由两个主要吸收带组成。出现在300400nm之间的吸收带称为带，出现在240280nm之间的吸收带称为带。不同类型的黄酮化合物的带或带的峰位、峰形和吸收强度不同，因此从紫外光谱可以推测黄酮类化合物的结构类型。如图见表,黄酮类化合物的UV特征,黄酮的紫外吸收光谱（带）,黄酮的紫外吸收光谱（带）,查耳酮类化合物的紫外光谱,诊断试剂,当向黄酮类化合物的甲醇（或乙醇）溶液中分别加入甲醇钠（NaOMe）、乙酸钠（NaOAc）、乙酸钠-硼酸（NaOAc-H3BO3）、三氯化铝或三氯化铝-盐酸（AlCl3/HCl）试剂能使黄酮的酚羟基离解或形成络合物等，导致光谱发生变化。据此变化可以判断各类化合物的结构，这些试剂对结构具有诊断意义，称为诊断试剂,利用1H-NMR谱测定黄酮类化合物的结构,A环质子1.5，7-二羟基黄酮类化合物H-6和H-8分别以双重峰（J=2.5Hz）出现在6.95.7ppm之间，且H-6的双重峰总是比H-8的双重峰位于较高的磁场区。当7-羟基被苷化后，H-6和H-8信号均向低磁场位移。见表见图,2.7-羟基黄酮类化合物H-5因H-6的邻偶（J=Ca9Hz），故表现为一个双峰，又因其处于C4O的负屏蔽区，故化学位移约为8ppm左右。H-6因H-5的邻偶（J=Ca9Hz）和H-8的远程偶合（J=Ca2.5Hz），故表现为双二重峰（即四重峰）。H-8因H-6的远程偶合（J=Ca2.5Hz），故表现为一个双峰。7-羟基黄酮类化合物中的H-6和H-8的化学位移植在7.16.3ppm之间，比5，7-二羟基黄酮类化合物中的相应质子的化学位移值大，并且位置可能相互颠倒。见表,B环质子1.4-氧化黄酮类化合物H-2、3、5和6的化学位移出现在7.96.5ppm，位于比A环质子稍低的磁场。四个质子可以分成H-2、H-6和 H-3、H-5两组，前组比后组位于稍低的磁场，这是由于C环对H-2、H-6的去屏蔽效应以及H-3、H-5受到4-OR取代基的屏蔽效应的缘故，至于H-2、H-6的具体峰位，取决于C环的氧化程度。每组质子均表现为双重峰（2H，J=Ca8.5Hz）。见表见图,3，4-二氧化黄酮类化合物a.在3，4-二氧化黄酮和黄酮醇中：H-57.16.7（d，J=8.5Hz），H-27.2（d，J=2.5Hz），H-67.9（q，J=2.5Hz和8.5Hz）。有时H-2和H-6峰重叠，难以辨认。见表见图b.在3，4-二氧化异黄酮、二氢黄酮及二氢黄酮醇中：H-2、H-5及H-6为一复杂多重峰（常常组成二个峰）出现在7.16.7ppm。此时C环的影响小，每个质子的化学位移主要取决于它们相对于含氧取代基的邻位或对位。见图,c.3，4，5-三氧化黄酮类化合物：如果3，4，5均为羟基，则H-2和H-6以一个单峰（相当于二个质子）出现在7.56.5ppm区域。但当3-或5-OH被甲基化或苷化，则导致H-2和H-6各以一个双重峰（J=Ca.2Hz）出现。,C环质子1.黄酮类H-3常以一个尖锐的单峰出现在约6.3ppm处。它可能会与5，6，7-或5，7，8-三含氧取代黄酮中H-8或H-6信号相混淆，应注意区别。2.异黄酮类 H-2为一尖锐单峰，出现在7.87.6ppm，比一般芳香质子位于低磁场，是因它受到1-位氧原子和4-位羰基影响之故。,3.二氢黄酮类H-2因受两个不等价的H-3偶合（JtransCa.11Hz。JcisCa.5Hz），故被裂分成一个四重峰，中心位于5.2ppm。两个H-3各因偕偶（J17Hz）和邻偶（与H-2），也分别被裂分成一个四重峰出现（但往往相互重叠不易区分），中心位于2.8ppm处。见表4.二氢黄酮醇类H-2和H-3构成反式二直立键系统，JaaCa.11Hz，故H-2、H-3均以双重峰出现，前者在5.04.8ppm处，后者出现在4.34.1ppm处。当3-OH成苷后，则使H-2和H-3峰均向低磁场方向位移，前者出现在5.65.0ppm处，后者出现于4.64.3ppm处。,5.查耳酮类H-和H-均以双重峰（JaCa.17Hz）出现，前者在7.46.7ppm处，后者在7.77.3ppm处。6.噢哢类CH以单峰出现在6.76.5ppm处，其确切的峰位取决于A环和B环上的羟基化作用，增大羟基化作用，使该峰移向高磁场（与没有取代的噢哢相比），以C4-位（0.19ppm）和C6-位（0.16ppm）羟基化作用的影响最明显（C5，0.07ppm；C7，0.03ppm；C3，0.1ppm；C5，0.08ppm）,含黄酮类化合物的中药,黄芩葛根银杏槐米陈皮,
