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第三章 化學(xué)成分與藥效物質(zhì)基礎(chǔ)
第一節(jié) 緒論
中藥化學(xué)研究什么?
大綱要求:
小單元
細(xì)目
要點(diǎn)
(一)中藥化學(xué)成分的分類與性質(zhì)
1.結(jié)構(gòu)類型與理化性質(zhì)
(1)結(jié)構(gòu)類型
(2)理化性質(zhì)
2.提取分離與結(jié)構(gòu)鑒定
(1)提取分離方法
(2)結(jié)構(gòu)鑒定方法
3.化學(xué)成分與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、
藥效物質(zhì)基礎(chǔ)
(1)化學(xué)成分與藥效物質(zhì)基礎(chǔ)
(2)化學(xué)成分在質(zhì)量控制中的作用
一、中藥化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)類型
中藥化學(xué)成分源于天然產(chǎn)物,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,化合物數(shù)量巨大??荚囍饕P(guān)注由二次代謝所產(chǎn)生的各類中藥化學(xué)成分。
生物堿***黃酮類***
有機(jī)酸*萜類**
苯丙素類*三萜皂苷**
香豆素類*甾體皂苷*
木脂素類*強(qiáng)心苷**
醌類**鞣質(zhì)*
成分類型定義和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
生物堿來源于生物界(主要是植物界)的一類含氮有機(jī)化合物。
糖單糖是多羥基醛或酮,是組成糖類及其衍生物的基本單元。(寡糖、多糖)
苷苷類又稱配糖體,是糖或糖的衍生物如氨基糖、糖醛酸等與另一非糖物質(zhì)通過糖的端基碳原子連接而成的化合物。
醌具有αβ-α′β′不飽和酮的結(jié)構(gòu)的化合物。
苯丙素類基本母核具有1個(gè)或幾個(gè)C6-C3單元的化合物
香豆素母核為苯駢α-吡喃酮。
木脂素由2分子C6-C3結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
黃酮由2個(gè)苯環(huán)通過中間3個(gè)碳原子(C6-C3-C6)連接而成,多具有酚羥基。
萜由甲戊二羥酸衍生而成,基本碳架多具有2個(gè)或2個(gè)以上異戊二烯單位(C5單位)結(jié)構(gòu)特征的不同飽和程度的衍生物。
揮發(fā)油可隨水蒸氣蒸餾、與水不相混溶的揮發(fā)性油狀液體,大多具有芳香嗅味。
皂苷苷元為具有螺甾烷及其有相似生源的甾族化合物或三萜類化合物。
甾體具有環(huán)戊烷駢多氫菲的甾體母核。
有機(jī)酸含-COOH的一類酸性化合物。
鞣質(zhì)復(fù)雜的多元酚類。
基本結(jié)構(gòu)單元:
(補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn))
C O S N H
碳 氧 硫 氮 氫 (常見化學(xué)元素)
注意:不飽和結(jié)構(gòu)、共軛結(jié)構(gòu)、芳香結(jié)構(gòu)
注意:含羰基化合物
二、中藥化學(xué)成分的理化性質(zhì)
中藥化學(xué)成分的理化性質(zhì)研究包括:
性狀、揮發(fā)性、旋光性、水中溶解性、有機(jī)溶劑中溶解性、酸性、堿性、熒光性質(zhì)、發(fā)泡性、溶血性、顯色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、水解反應(yīng)、酶解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。
三、中藥化學(xué)常用提取方法
1.溶劑法
(1)常見溶劑分類
(不分層)(分層)
(2)常見溶劑極性順序
水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>氯仿(三氯甲烷)>苯>四氯化碳>石油醚
“水醇性大,氯苯醚小”
引申知識(shí)點(diǎn)(1)——“相似相溶”
溶劑
被提取成分
水
苷、生物堿鹽、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、糖
甲醇、乙醇
除蛋白質(zhì)、多糖以外的各類成分
正丁醇
苷
乙酸乙酯、乙醚、氯仿、苯
甾類、萜和揮發(fā)油、生物堿、各種苷元
石油醚
油脂
引申知識(shí)點(diǎn)(2)——極性相關(guān)概念
偶極矩、極化度、介電常數(shù)
一般介電常數(shù)越小,溶劑極性越小
(3)常用溶劑提取法
1)浸漬法
定義:
在常溫或溫?zé)?60℃~80℃)條件下用適當(dāng)?shù)娜軇┙n藥材以溶出其中有效成分的方法。
2)滲漉法
定義:
不斷向粉碎的中藥材中添加新鮮浸出溶劑,使其滲過藥材,從滲漉筒下端出口流出浸出液的一種方法。
3)煎煮法
定義:
中藥材加入水浸泡后加熱煮沸,將有效成分提取出來的方法。
4)回流法
定義:用易揮發(fā)的有機(jī)溶劑加熱回流提取中藥成分的方法。
5)連續(xù)回流法
定義:采用索氏提取器進(jìn)行回流。
回流法與連續(xù)回流法
特點(diǎn)與適用范圍:
提取方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)
提取方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)
煎煮法(1)可以明火提取,適用于提取對(duì)熱穩(wěn)定的成分;
(2)操作簡(jiǎn)單;
(3)提取效率高。(1)提取溶劑只能用水;
(2)含揮發(fā)性成分或有效成分遇熱易分解、含淀粉多的中藥的提取不宜用
回流提取法(1)用揮發(fā)性提取溶劑加熱提取,適用于提取對(duì)熱穩(wěn)定的成分;
(2)提取效率高。(1)溶劑消耗量大;
(2)操作麻煩。
提取方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)
連續(xù)回流提取法(1)用揮發(fā)性提取溶劑加熱提取,適用于提取對(duì)熱穩(wěn)定的成分;
(2)提取效率高;
(3)節(jié)省提取溶劑。(1)提取液受熱時(shí)間長(zhǎng);
(2)受熱易分解的成分的提取不宜用。
浸漬法(1)不加熱,適用于提取對(duì)熱不穩(wěn)定成分;
(2)適用于提取含大量淀粉、樹膠、果膠、黏液質(zhì)的中藥。(1)提取率低;
(2)提取時(shí)間長(zhǎng);
(3)以水為提取溶劑時(shí),提取液容易發(fā)霉。
提取方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)
滲漉法(1)不加熱,適用于提取對(duì)熱不穩(wěn)定成分;
(2)提取效率高于浸漬法。(1)溶劑消耗量大;
(2)費(fèi)時(shí)長(zhǎng)。
2.水蒸氣蒸餾法
水蒸氣蒸餾法用于提取具有揮發(fā)性的、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,且難溶或不溶于水的成分。即:
(1)揮發(fā)性;
(2)熱穩(wěn)定性;
(3)水不溶性。
適用成分:
揮發(fā)油
揮發(fā)性生物堿(如麻黃堿、偽麻黃堿等)
小分子的苯醌和萘醌
小分子的游離香豆素
(此類化合物的沸點(diǎn)多在100℃以上,并在100℃左右有一定的蒸汽壓。)
3.超臨界流體萃取法(SFE)
超臨界流體(SF):指處于臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)以上,介于氣體和液體之間的、以流動(dòng)形式存在的物質(zhì)。密度與液體相近,而黏度與氣體相近,擴(kuò)散能力強(qiáng)。
最常用的超臨界流體是二氧化碳(CO2)。
多用于脂溶性成分,揮發(fā)性成分,如揮發(fā)油的提取,尤其適用于提取不穩(wěn)定、易氧化、受熱易分解的揮發(fā)性成分。
特點(diǎn):
1)無溶劑殘留;
2)安全,環(huán)境污染小;
3)可在低溫下提取,“熱敏性”成分尤其適用;
4)萃取介質(zhì)的溶解特性與極性易改變(夾帶劑);
5)適于極性較大和分子量較大物質(zhì)的萃取;
6)萃取介質(zhì)可循環(huán)利用,成本低;
7)可與其他色譜技術(shù)聯(lián)用及IR、MS聯(lián)用。
局限性:
1)對(duì)脂溶性成分溶解能力強(qiáng),而對(duì)水溶性成分溶解能力弱;
2)設(shè)備造價(jià)高而導(dǎo)致產(chǎn)品成本中的設(shè)備折舊費(fèi)比例過大;
3)更換產(chǎn)品時(shí)清洗設(shè)備較困難。
夾帶劑(了解)
定義:在被萃取溶質(zhì)和超臨界流體組成的二元系統(tǒng)中加入的第三組分,用以改善原來溶質(zhì)的溶解度。
作用:①改善或維持選擇性;②提高難揮發(fā)溶質(zhì)的溶解度。
常用夾帶劑:甲醇、乙醇、丙酮等。
4.升華法
固體物質(zhì)在受熱時(shí)不經(jīng)過熔融而直接轉(zhuǎn)化為蒸氣,蒸氣遇冷又凝結(jié)成固體的現(xiàn)象叫做升華。
適用成分:
游離的醌類成分(大黃中的游離蒽醌)
小分子的游離香豆素等
屬于生物堿的咖啡因
屬于有機(jī)酸的水楊酸、苯甲酸
屬于單萜的樟腦等。
5.超聲法
采用超聲波輔助溶劑進(jìn)行提取的方法。
由于超聲波可產(chǎn)生高速、強(qiáng)烈的空化效應(yīng)和攪拌作用,能破壞植物藥材的細(xì)胞,提高提取率。
特點(diǎn):
(1)不會(huì)改變有效成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)
(2)可縮短提取時(shí)間,提高提取效率
四、不同分離方法的原理
1.根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進(jìn)行分離
(1)利用溫度不同引起溶解度的改變進(jìn)行分離——結(jié)晶與重結(jié)晶
(2)利用兩種以上不同溶劑的極性和溶解性差異進(jìn)行分離——水提醇沉法(除去多糖、蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì))、醇提水沉法(除去樹脂、葉綠素等水不溶性雜質(zhì))、醇/醚法、醇/丙酮法(可使皂苷析出)
(3)利用酸堿性(不同)進(jìn)行分離——酸提堿沉法、堿提酸沉法(生物堿等堿性成分;黃酮、蒽醌類等酸性成分;含內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的成分。)
(4)利用沉淀試劑進(jìn)行分離——沉淀試劑(雷氏銨鹽:季銨堿;明膠:鞣質(zhì))
2.根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比(分配系數(shù))不同進(jìn)行分離
(1)液-液萃取法(pH梯度萃取法)
(2)液-液分配色譜(LC或LLC)
3.根據(jù)物質(zhì)沸點(diǎn)差別進(jìn)行分離
(1)分餾法
4.根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離
(1)簡(jiǎn)單吸附(活性碳)
(2)吸附柱色譜(硅膠、氧化鋁、聚酰胺、大孔樹脂)
5.根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離
(1)凝膠過濾色譜
(2)膜分離法
6.根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行分離
(1)離子交換色譜
引申知識(shí)點(diǎn)(1)——結(jié)晶與重結(jié)晶
(1)原理:利用溫度不同引起溶解度的改變進(jìn)行分離
(2)常用的重結(jié)晶溶劑:水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、三氯甲烷、苯、四氯化碳、石油醚和二硫化碳等。(單用或混用)
(3)溶劑選擇原則:“相似相溶”
(4)溶劑用量:一般可比需要量
多加20%左右的溶劑。
理想溶劑:
①不與重結(jié)晶物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);
②在較高溫度時(shí)能夠溶解大量的待重結(jié)晶物質(zhì);而在室溫或更低溫度時(shí),只能溶解少量的待重結(jié)晶物質(zhì);
③對(duì)雜質(zhì)的溶解度或者很大或者很小;
④溶劑的沸點(diǎn)較低,容易揮發(fā),易與結(jié)晶分離除去;
⑤無毒或毒性很小,便于操作。
引申知識(shí)點(diǎn)(2)——判斷晶體純度的方法
(1)具有一定的晶形和均勻的色澤;
(2)具有一定的熔點(diǎn)和較小的熔距(1~2℃);
(3)薄層色譜(TLC)或紙色譜(PC)色譜法顯示單一的斑點(diǎn);
(4)高效液相色譜(HPLC)或氣相色譜(GC)分析顯示單一的峰;
(5)其他方法:質(zhì)譜、核磁共振等。
五、不同色譜分離方法的填料特點(diǎn)與適用范圍
1.不同色譜分離方法的填料特點(diǎn)與適用范圍
填料
特點(diǎn)
分配色譜
紙色譜
正相色譜,以紙為載體,以紙上所含水分或其他物質(zhì)為固定相。
柱色譜
正相、反相色譜(RP-18、RP-8、RP-2)
吸附色譜
硅膠
中等極性、酸性
適用于中性或酸性成分
氧化鋁
極性、堿性
適用于堿性或中性親脂性成分的分離
活性碳
非極性
適用于親脂性成分,常用于脫色
填料
特點(diǎn)
吸附色譜
聚酰胺
氫鍵吸附
不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、三氯甲烷及丙酮等常用有機(jī)溶劑
對(duì)堿較穩(wěn)定,對(duì)酸尤其是無機(jī)酸穩(wěn)定性較差
大孔樹脂
吸附與分子篩兩種原理
一般為白色球形顆粒狀,通常分為非極性和極性兩類,對(duì)酸、堿均穩(wěn)定。
填料
特點(diǎn)
凝膠過濾色譜(排阻色譜)
葡聚糖凝膠(Sephadex)
只適于水中應(yīng)用
羥基葡聚糖凝膠(Sephadex LH-20)
除具有分子篩特性外,在由極性與非極性溶劑組成的混合溶劑中常常起到反相色譜效果
離子交換色譜
離子交換樹脂
基于混合物中各成分解離度差異進(jìn)行分離的
球形顆粒,不溶于水,但可在水中膨脹
(1)吸附色譜原理與分類
以靜態(tài)吸附來說,當(dāng)在某中藥提取液中加入吸附劑時(shí),在吸附劑表面即發(fā)生溶質(zhì)分子與溶劑分子,以及溶質(zhì)分子相互間對(duì)吸附劑表面的爭(zhēng)奪。物理吸附過程一般無選擇性,但吸附強(qiáng)弱及先后順序都大體遵循“相似者易于吸附”的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。
吸附類型與特點(diǎn):
吸附類型
吸附特點(diǎn)
舉例
物理吸附
(表面吸附,應(yīng)用最廣)
吸附無選擇性
為可逆吸附
吸附于解吸附快速進(jìn)行
以硅膠、氧化鋁、活性炭為吸附劑的吸附色譜
化學(xué)吸附
(應(yīng)用最少)
吸附有選擇性
吸附牢固,甚至不可逆
堿性氧化鋁吸附酸性物質(zhì);酸性硅膠吸附堿性物質(zhì)
半化學(xué)吸附
(有一定應(yīng)用)
介于物理吸附與化學(xué)吸附間,吸附較弱
聚酰胺色譜
(2)聚酰胺吸附色譜
對(duì)堿較穩(wěn)定,對(duì)酸尤其是無機(jī)酸穩(wěn)定性較差。特別適合于分離酚類、醌類和黃酮類化合物(鞣質(zhì)例外)
引申知識(shí)點(diǎn)(1)——聚酰胺吸附規(guī)律
①形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目越多,吸附能力越強(qiáng);
②易形成分子內(nèi)氫鍵者,其在聚酰胺上的吸附即相應(yīng)減弱;
③分子中芳香化程度越高者,吸附性越強(qiáng);
④洗脫溶劑的影響。
(3)大孔吸附樹脂
性質(zhì):一般為白色球形顆粒狀,通常分為非極性和極性兩類,對(duì)酸、堿均穩(wěn)定。
吸附原理:
①選擇性吸附(由于范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果)
②分子篩性能(由其本身的多孔性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定)
影響因素:
比表面積、表面電性、氫鍵
引申知識(shí)點(diǎn)(2)——大孔樹脂洗脫劑選擇的一般方法。
洗脫劑
洗脫物質(zhì)
水
單糖、鞣質(zhì)、低聚糖、多糖等極性物質(zhì)
70%乙醇
皂苷、黃酮(少量)、酚性成分等
3%~5%堿溶液
黃酮、有機(jī)酸、酚性成分和氨基酸等
10%酸溶液
生物堿、氨基酸等
丙酮
中性親脂性成分
分離原理:分子篩作用,根據(jù)凝膠的孔徑和被分離化合物分子的大小而達(dá)到分離的目的?! 。?)凝膠過濾色譜(分子篩過濾、排阻色譜)
(5)離子交換色譜
性質(zhì):球形顆粒,不溶于水,但可在水中膨脹。
離子交換基團(tuán)
六、結(jié)構(gòu)研究的程序
分子式測(cè)定方法:
(1)元素定量分析配合分子量測(cè)定。
(2)同位素豐度比法。
(3)高分辨質(zhì)譜(HR—MS)法。
計(jì)算不飽和度方法:
(1)官能團(tuán)定性及定量分析。
(2)光譜方法:UV、IR、MS、1H-NMR,13C-NMR
七、常用波譜方法及應(yīng)用
光譜方法
縮寫
作用
質(zhì)譜
MS
可用于確定分子量及求算分子式和提供其他結(jié)構(gòu)碎片信息
紅外光譜
IR
提供官能團(tuán)信息
紫外光譜
UV
主要用于推斷化合物的骨架類型(判定共軛體系)
核磁共振
1H-NMR,13C-NMR
提供質(zhì)子(碳原子)的類型、數(shù)目及相鄰原子或原子團(tuán)的信息,用于結(jié)構(gòu)測(cè)定
八、中藥化學(xué)成分研究的意義
1.闡明中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ),探索中藥防治疾病的原理;
2.中藥化學(xué)成分是遣藥組方的物質(zhì)基礎(chǔ);
3.改進(jìn)中藥制劑劑型、提高臨床療效;
4.控制中藥及其制劑的質(zhì)量;
5.提供中藥炮制的現(xiàn)代科學(xué)依據(jù);
6.開發(fā)新藥、擴(kuò)大藥源;
7.結(jié)構(gòu)修飾、合成新藥。
在制定、修訂科學(xué)規(guī)范的中藥標(biāo)準(zhǔn)工作中,中藥化學(xué)為其提供了客觀、可靠的手段。中藥化學(xué):
(1)可為中藥材生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化奠定化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)。
(2)可為中藥飲片炮制的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供科學(xué)依據(jù)。
(3)可為中成藥生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供合理的技術(shù)保障。
(4)可為中藥臨床前有效性和安全性評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供有說服力的化學(xué)信息。
(5)可為中藥臨床試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供臨床療效評(píng)價(jià)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
(6)可為中藥藥效學(xué)評(píng)價(jià)研究的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供有效成分的監(jiān)控指標(biāo)及藥理評(píng)價(jià)方法。
九、中藥化學(xué)成分在中藥質(zhì)量控制中的作用
中藥化學(xué)在中藥質(zhì)量控制中的作用主要體現(xiàn)在,中藥指紋圖譜中各種色譜法、光譜法、核磁共振波譜、質(zhì)譜及其聯(lián)用技術(shù)、DNA分子診斷技術(shù)、X射線衍射法等現(xiàn)代分析技術(shù)的運(yùn)用。
中藥指紋圖譜按測(cè)定手段可分為中藥化學(xué)指紋圖譜和中藥生物指紋圖譜。
中藥化學(xué)指紋圖譜是目前主要常用的方法,尤其是色譜和光譜聯(lián)用技術(shù)。最常用的光譜是紅外光譜(IR),最常用的色譜是薄層色譜(TLC)、氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)和毛細(xì)管電泳(CE),近來又出現(xiàn)了X射線粉末衍射指紋圖譜。
第二節(jié) 生物堿
一、生物堿的分布
(一)定義
生物堿指來源于生物界的一類含氮有機(jī)化合物。
特點(diǎn):大多有較復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu),氮原子結(jié)合在環(huán)內(nèi)(特例:有機(jī)胺類生物堿N原子不在環(huán)內(nèi))。
(二)生物堿的分布
植物類型
科屬
雙子葉植物
(多見,已知有50多個(gè)科的120多個(gè)屬)
如毛茛科(黃連屬黃連,烏頭屬烏頭、附子)、防己科(漢防己、北豆根)、罌粟科(罌粟、延胡索)、茄科(曼陀羅屬洋金花、顛茄屬顛茄、莨菪屬莨菪)、馬錢科(馬錢子)、小檗科(三棵針)、豆科(苦參屬苦參、槐屬苦豆子)、蕓香科吳茱萸屬(吳茱萸)等
單子葉植物
如石蒜科、百合科(貝母屬的川貝母、浙貝母)、蘭科等
裸子植物
如麻黃科、紅豆杉科、三尖杉科和松柏科等
植物類型
科屬
低等植物
如煙堿存在于蕨類植物中,麥角生物堿存在于菌類植物中
地衣、苔蘚類植物中僅發(fā)現(xiàn)少數(shù)簡(jiǎn)單的吲哚類生物堿。
藻類、水生類植物中未發(fā)現(xiàn)生物堿。
寶馬別逗罌粟
(毛茛科、馬錢科、茄科、豆科、罌粟科)
防己終于小破
(防己科、吳茱萸屬、小檗科)
引申知識(shí)點(diǎn)——生物堿分布特點(diǎn):
(1)在植物中多集中分布于某一器官或某一部位(麻黃——髓部;黃柏——內(nèi)皮);
(2)在不同植物中含量差別很大;
(3)同科同屬的植物常含有相同結(jié)構(gòu)類型生物堿;
(4)生物堿極少和萜類和揮發(fā)油共存于一植物中;
(5)絕大多數(shù)以有機(jī)鹽類存在。
二、生物堿的分類及結(jié)構(gòu)特征
大綱要求:
(1)生物堿的分類
(2)吡啶類、莨菪烷類、異喹啉類、吲哚類和有機(jī)胺類生物堿的結(jié)構(gòu)特征
(一)生物堿的分類及結(jié)構(gòu)特征
生物堿類型
二級(jí)分類
代表化合物
代表藥物
吡啶類生物堿
簡(jiǎn)單吡啶類
檳榔堿、檳榔次堿、煙堿、胡椒堿
雙稠哌啶類
苦參堿、氧化苦參堿、金雀花堿
苦參、山豆根
莨菪烷類生物堿
莨菪堿、古柯堿
天仙子、洋金花
生物堿類型
二級(jí)分類
代表化合物
代表藥物
異喹啉類生物堿
簡(jiǎn)單異喹啉類
薩蘇林
芐基異喹啉類
罌粟堿、厚樸堿、去甲烏藥堿
蝙蝠葛堿、漢防己甲(乙)素
防己
原小檗堿類
小檗堿、延胡索乙素
黃連、延胡索
嗎啡烷類
嗎啡、可待因、青風(fēng)藤堿
吲哚類生物堿
簡(jiǎn)單吲哚類
大青素B、靛青苷
色胺吲哚類
吳茱萸堿
單萜吲哚類
士的寧、利血平
馬錢子
雙吲哚類
長(zhǎng)春堿、長(zhǎng)春新堿
有機(jī)胺類生物堿
麻黃堿、秋水仙堿、益母草堿
麻黃
1.吡啶類生物堿
此類生物堿多來源于賴氨酸,是由吡啶或哌啶衍生的生物堿。
(1)簡(jiǎn)單吡啶類:分子較小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,很多呈液態(tài)。
(2)雙稠哌啶類:由兩個(gè)哌啶環(huán)共用一個(gè)氮原子稠合而成的雜環(huán),具喹喏里西啶的基本母核。
2.莨菪烷類生物堿
此類生物堿多來源于鳥氨酸,由莨菪烷環(huán)系的C3-醇羥基與有機(jī)酸縮合成酯。
莨菪堿
3.異喹啉類生物堿
這類生物堿來源于苯丙氨酸和酪氨酸系,具有異喹啉或四氫異喹啉的基本母核。
(1)簡(jiǎn)單異喹啉類
(2)芐基異喹啉類
①1-芐基異喹啉類;②雙芐基異喹啉類
(3)原小檗堿類:可以看成由兩個(gè)異喹啉環(huán)稠合而成。
(4)嗎啡烷類
4.吲哚類生物堿
這類生物堿來源于色氨酸,其數(shù)目較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多具有顯著的生物活性。
(1)簡(jiǎn)單吲哚類
(2)色胺吲哚類
(3)單萜吲哚類:蘿芙木中的利血平、番木鱉中的士的寧等。
(4)雙吲哚類吲哚
5.有機(jī)胺類生物堿
這類生物堿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氮原子不在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。
麻黃堿
(二)生物堿的理化性質(zhì)
1.性狀
性狀
化合物
液體
煙堿、檳榔堿、毒芹堿
具揮發(fā)性
麻黃堿、煙堿
具升華性
咖啡因
有甜味
甜菜堿
有色
小檗堿、蛇根堿呈黃色;藥根堿、小檗紅堿呈紅色等
具熒光
利血平
2.旋光性
生物堿的旋光性受手性碳原子的構(gòu)型、測(cè)定溶劑、pH、溫度及濃度等的影響。
生物堿多為左旋,阿托品是莨菪堿的外消旋體。
3.溶解性
類型
溶解性
游離生物堿
親脂性生物堿
大多數(shù)仲胺堿和叔胺堿為親脂性,一般能溶于有機(jī)溶劑,尤其易溶于親脂性有機(jī)溶劑,尤其易溶于氯仿。溶于酸水,不溶或難溶于水和堿水
親水性生物堿
季銨堿、含氮-氧化物的生物堿、小分子生物堿及酰胺類生物堿皆可溶于水。(季銨堿還可溶于甲醇、乙醇,難溶于親脂性有機(jī)溶劑;少數(shù)小分子生物堿,也可溶于三氯甲烷。)
具特殊官能團(tuán)的生物堿
兩性生物堿
既可溶于酸水,也可溶于堿水
具內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)
強(qiáng)堿水中加熱,其內(nèi)酯(或內(nèi)酰胺)結(jié)構(gòu)可開環(huán)形成羧酸鹽溶于水中,繼之加酸又還原
(1)親水性生物堿:
1)季銨型生物堿:厚樸堿、小檗堿、巴馬丁、黃連堿、甲基黃連堿、藥根堿;
2)含N-氧化物結(jié)構(gòu)的生物堿:氧化苦參堿
3)小分子生物堿:麻黃堿、煙堿(既可溶于水,也可溶于三氯甲烷)
4)酰胺類生物堿:秋水仙堿、咖啡堿等。
(2)既能溶于酸水,又能溶于堿水:
酸堿兩性生物堿:檳榔次堿(含羧基,可溶于碳酸氫鈉)、嗎啡(含酚羥基,可溶于氫氧化鈉)。
具內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu):喜樹堿、苦參堿。
4.堿性
堿性強(qiáng)弱的表示方法——pKa(pKa越大,堿性越強(qiáng))
pKa<2為極弱堿,pKa2~7為弱堿,pKa7~11為中強(qiáng)堿,pKa11以上為強(qiáng)堿。
堿性由強(qiáng)到弱的一般順序:
胍基>季銨堿>N-烷雜環(huán)>脂肪胺>芳香胺≈N-芳雜環(huán)>酰胺≈吡咯
引申知識(shí)點(diǎn)(1)——堿性強(qiáng)弱影響因素
(1)氮原子的雜化方式( sp3>sp2>sp)
(2)電子云密度(電性效應(yīng))
供電誘導(dǎo)(如烷基)堿性增強(qiáng);吸電誘導(dǎo)(如各類含氧基團(tuán)、芳環(huán)、雙鍵)堿性降低。
共軛堿性減弱。
(3)空間效應(yīng)(空間位阻大,堿性弱)
(4)分子內(nèi)氫鍵(形成分子內(nèi)氫鍵,堿性強(qiáng))
(1)氮原子的雜化方式( sp3>sp2>sp)
脂胺類、脂氮雜環(huán)類(sp3雜化,中強(qiáng)堿)
芳胺類、六元芳雜環(huán)(sp2雜化,弱堿)
氰基的氮原子(sp雜化,中性)
(2)電子云密度(電性效應(yīng))
1)誘導(dǎo)效應(yīng)(苯異丙胺>麻黃堿>去甲麻黃堿)
2)共軛效應(yīng)
①苯胺型
②酰胺型
秋水仙堿
(3)空間效應(yīng)
N原子附近取代基存在空間立體障礙,不利于接受質(zhì)子,則生物堿的堿性減弱。
(4)氫鍵效應(yīng)
當(dāng)生物堿成鹽后,氮原子附近如有羥基、羰基,并處于有利于形成穩(wěn)定的共軛酸分子內(nèi)氫鍵時(shí),氮上的質(zhì)子不易離去,則堿性強(qiáng)。
影響因素
典型化合物
雜化方式
四氫異喹啉>異喹啉
電性效應(yīng)
苯異丙胺>麻黃堿>去甲麻黃堿
(誘導(dǎo)效應(yīng))
胡椒堿、秋水仙堿、咖啡堿堿性弱
(共軛效應(yīng))
空間效應(yīng)
莨菪堿>山莨菪堿>東莨菪堿
氫鍵效應(yīng)
鉤藤堿>異鉤藤堿
5.沉淀反應(yīng)
反應(yīng)條件:除苦味酸試劑外,其他生物堿沉淀反應(yīng)一般都在酸性水溶液中進(jìn)行。
仲胺一般不易與生物堿沉淀試劑反應(yīng),如麻黃堿、嗎啡、咖啡堿等。
(1)常用的生物堿沉淀試劑
試劑名稱
組成
反應(yīng)特征
碘化鉍鉀試劑
KBiI4
黃色至橘紅色無定形
沉淀
碘化汞鉀試劑
K2HgI4
類白色沉淀
碘-碘化鉀試劑
KI-I2
紅棕色無定形沉淀
硅鎢酸試劑
SiO2-12WO3.nH2O
淺黃色或灰白色無定形
沉淀
飽和苦味酸試劑
2,4,6-三硝基苯酚
黃色沉淀或結(jié)晶
雷氏銨鹽試劑
NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]
紅色沉淀或結(jié)晶
6.顯色反應(yīng)
常用的生物堿顯色劑
試劑名稱
顏色特征
Mandelin 試劑
(1%釩酸銨的濃硫酸溶液)
莨菪堿及阿托品顯紅色
士的寧顯藍(lán)紫色,奎寧顯淺橙色
Macquis 試劑
(含少量甲醛的濃硫酸)
嗎啡顯紫紅色
可待因顯藍(lán)色
試劑
(1%鉬酸納或鉬酸銨的濃硫酸溶液)
嗎啡顯紫色漸轉(zhuǎn)棕色,小糪堿顯棕綠色
利血平顯黃色漸轉(zhuǎn)藍(lán)色,烏頭堿顯黃棕色
一些顯色劑,如溴麝香草酚藍(lán)、溴麝香草酚綠等,在一定pH條件下能與一些生物堿生成有色復(fù)合物,這種復(fù)合物能被三氯甲烷定量提取出來,可用于生物堿的含量測(cè)定。
(三)含生物堿的中藥實(shí)例
大綱要求:
(1)苦參、山豆根、麻黃、黃連、延胡索、防己、洋金花和天仙子中所含主要生物堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型和生物活性。
(2)川烏中所含主要生物堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型、毒性及其在炮制過程中的變化。
(3)馬錢子、千里光和雷公藤中所含主要生物堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型與毒性。
(4)上述中藥在《中國藥典》中的質(zhì)量控制成分。
表化合物結(jié)構(gòu)總結(jié):
藥物
生物堿
結(jié)構(gòu)分類
苦參
苦參堿和氧化苦參堿,此外還含有羥基苦參堿、N-甲基金雀花堿、安娜吉堿、巴普葉堿和去氫苦參堿(苦參烯堿)等
雙稠哌啶類
山豆根
苦參堿和氧化苦參堿,此外還含微量甲基金雀花堿、槐果堿、氧化槐果堿、槐定堿、鷹爪豆堿等。
雙稠哌啶類
(喹喏里西啶類)
麻黃
麻黃堿和偽麻黃堿為主。此外還含少量的甲基麻黃堿、甲基偽麻黃堿和去甲基麻黃堿、去甲基偽麻黃堿。
(鹽酸麻黃堿)
有機(jī)胺類
“苦”大
“稠”深代
(同苦參)
“麻”將“機(jī)”
藥物
生物堿
結(jié)構(gòu)分類
黃連
小檗堿、巴馬丁、黃連堿、甲基黃連堿、藥根堿和木蘭堿(鹽酸小檗堿)
異喹啉類
(原小檗堿類)
延胡索
延胡索甲素、延胡索乙素(dl-四氫巴馬?。┖腿溲雍骷姿氐?div style="height:15px;">
具有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用,醋制后生物堿轉(zhuǎn)化為可溶的鹽,可使生物堿的總?cè)艹隽勘壬返娜艹隽扛呓?倍,從而增加了鎮(zhèn)痛作用。