情境一中药中生物碱类化学成分的提取分离技术课件.ppt
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- 情境 中药 生物碱 化学成分 提取 分离 技术 课件
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1、一、理论基础一、理论基础二、任务二、任务理论基理论基础础一、概述一、概述二、二、结构与分类结构与分类三、三、理化性质理化性质四、四、提取分离方法提取分离方法一、概述十九世纪德国学者十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中从鸦片中分离出吗啡碱分离出吗啡碱(morphine)现从自然界中分离得到约现从自然界中分离得到约10000种种 全国医药产品大全中收载的药物及其全国医药产品大全中收载的药物及其制剂达六十余种制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性如:性如:概述 鸦片中的鸦片中的吗啡吗啡镇痛作用镇痛作用 麻黄中的麻黄中的麻黄碱麻黄碱止喘作
2、用止喘作用 长春花中的长春花中的长春碱长春碱抗癌活性抗癌活性 黄连中的黄连中的小檗碱小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 山莨菪碱山莨菪碱抗中毒性休克作用抗中毒性休克作用 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索,如:索,如:概述 植物古柯中的有效成分古柯碱(cocaine)虽有很强的局部麻醉作用,但是毒性较大,久用容易成瘾NOOC2H5C2H5NH2普鲁卡因 procaine(合成品)局麻药NCH3HCOOCH3OO古柯碱cocaine(可卡因)h指存在于生物体内一类含氮含氮的有机化合物;h多数具有碱性有碱性且能和酸结合生成盐;h大部分为杂环化合物且氮原子在杂
3、环内氮原子在杂环内;h多数有较强的生理活性生理活性。概述分布分布 存在于一百多个科中如:豆科、茄科、防己科、存在于一百多个科中如:豆科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科等植物中。罂粟科、毛茛科等植物中。生物碱的定义生物碱的定义概述1.游离碱游离碱:碱性极弱,以游离碱的形式存在。碱性极弱,以游离碱的形式存在。2.成成 盐盐:有机酸有机酸:柠檬酸、酒石酸等;:柠檬酸、酒石酸等;特殊的酸特殊的酸类:乌头酸、绿原酸等类:乌头酸、绿原酸等无机酸无机酸:硫酸、盐酸等。:硫酸、盐酸等。3.苷苷 类类:以苷的形式存在于植物中;:以苷的形式存在于植物中;4.酯酯 类类:多种吲哚类生物碱分子中的羧基,常以:多种吲哚类
4、生物碱分子中的羧基,常以甲酯形式存在。甲酯形式存在。5.N-氧化物氧化物:植物体中的氮氧化物约一百余种。:植物体中的氮氧化物约一百余种。存在形式存在形式二、二、结构与分类结构与分类有机胺类有机胺类(苯丙氨酸/酪氨酸)氮原子不结合在环内的一类生物碱。CHCHOHCH3NHCH3CHCHOHCH3NHCH3麻黄碱伪麻黄碱(1R,2S)(1S,2S)ephedrinepseudoephedrine结构特点结构特点麻黄枝、茎麻黄枝、茎麻麻 黄黄二、二、结构与分类结构与分类吡咯烷类生物碱吡咯烷类生物碱由吡咯或四氢吡咯(吡咯烷)衍生的生物碱。NHNH吡咯四氢吡咯重要的分类:简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生
5、物(又称双稠吡咯啶)吲哚里西啶衍生物。二、二、结构与分类结构与分类吡咯烷类生物碱吡咯烷类生物碱简单的吡咯衍生物NNOMeMeNNMeMeOOOCOMe红古豆碱cuscohygrine红古豆醇苦杏仁酸酯(无活性)(有活性)似阿托品药物 的散瞳等作用山山 莨莨 菪菪二、二、结构与分类结构与分类吡啶衍生物吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。分类:简单吡啶衍生物、喹诺里西啶(quinolizidine)NN吡啶喹诺里西啶二、二、结构与分类结构与分类吡啶衍生物吡啶衍生物NMeMeNOOMeCNMeNNHO猕猴桃碱蓖麻碱金雀花碱actinidinericininecytisine二、二、结构与分类结构
6、与分类吡啶衍生物吡啶衍生物NNONNOO苦参碱氧化苦参碱matrineoxymatrine苦苦 参参二、二、结构与分类结构与分类莨菪烷(莨菪烷(tropane)衍生物)衍生物由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。分类:颠茄生物碱(belladonna alkaloids)古柯生物碱(coca alkaloids)NCH3HHNCH3HHNCH3HH莨菪烷二、二、结构与分类结构与分类 莨菪碱是由莨菪醇(tuopine)与莨菪酸(tuopic acid)缩合而生成的酯:NCH3HOHCHHOOCCH2OHCHCH2OHNCH3HOCO莨菪醇莨菪酸莨菪碱(阿托品)+缩合二、二、结构与分类结构与分类颠茄生物碱
7、(belladonna alkaloids)莨菪碱hyoscyamine阿托品atropineCHCH2OHNCH3HOCOCHCH2OHNCH3HOCOOHCHCH2OHNCH3HOCOOCH2OHNCH3HOCOOOH东莨菪碱scopolamine山莨菪碱anisodamine樟柳碱 anisodine白花曼陀罗白花曼陀罗二、二、结构与分类结构与分类古柯生物碱(coca alkaloids)NCH3HOHCOOH爱康宁ecgonine古柯碱cocaineNCH3HCOOCH3OCO古古 柯柯 树树二、二、结构与分类结构与分类喹啉衍生物喹啉衍生物N12345678喹 啉NNOOOOH喜树碱c
8、amptothecine治白血病和直肠癌内酯结构碱化开环成盐溶于水喜喜 树树二、二、结构与分类结构与分类(六)异喹啉类生物碱(六)异喹啉类生物碱原小檗碱型 protoberberineNNOOOMeOMeOHMeONOMeOMe+OH-+OH-小檗碱(黄连素)berberine药根碱 jatrorrhizine黄黄 连连二、二、结构与分类结构与分类(七)吲哚(七)吲哚(yinduo)衍生物)衍生物NH1234567吲哚NHNHCONHMeMeCH2OH麦角新碱 ergonovine ergometrine二、二、结构与分类结构与分类(七)吲哚(七)吲哚(yinduo)衍生物)衍生物NNCH3C
9、H3CH3COOCH3NHNHNCH3CH3毒扁豆碱 physostigmine 治疗青光眼玫瑰树碱 ellipticine 抗癌作用,低毒。二、二、结构与分类结构与分类(八八)甾体生物碱类甾体生物碱类NHHOHHHHHHOHHOHH贝母碱 peimine verticine二、二、结构与分类结构与分类(九九)萜生物碱类萜生物碱类NOMeOMeOCH3OHOHONCH3CH2OCH3OCH3OCCH3OOCH3COOH石斛碱 dendrobine乌头碱 aconitine二、二、结构与分类结构与分类(十十)大环生物碱类大环生物碱类ClNMeOOONMeOMeHMeNHOOMeOOMeHMeOH
10、MeOMe美登碱 maytansine高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分二、二、结构与分类结构与分类(十一十一)其他类型生物碱其他类型生物碱NNMeMeMeMeOOHClOMeONOMeOMeMeONCH3CH3OCH3OOOHHNH四甲基吡嗪(川芎嗪)tetramethylpyrazine莲氏花烷 hasubanane间千金藤碱 metaphanine短防已碱 acutumine三、三、理化性质理化性质(一)一般性质(一)一般性质1.形态形态多为结晶固体,少为粉末;有熔点。少数常温下液体(多不含氧,若含多成酯键)NNHNNMeNMeCOOCH3毒藜碱 dl-anabasine烟碱 nicot
11、ine槟榔碱 arecoline三、理化性质三、理化性质(一)一般性质(一)一般性质2.颜色颜色多为无色或白色,少数有色。NOOOMeOMeNOOOMeOMeZnH2SO4+小檗碱四氢小檗碱(黄色)(黄色)(无色)三、理化性质三、理化性质 一叶萩碱成盐后则无色。NOO一叶萩碱(黄色)(一)一般性质(一)一般性质三、理化性质三、理化性质(一)一般性质(一)一般性质3.味味 觉觉多具苦味。4.挥发性挥发性多无挥发性,少数具挥发性。5.旋光性旋光性多为左旋光性。有的产生变旋现象。如:烟碱 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。三、三、理化性质理化性质(一)一般性质(一)一般性
12、质*酸、碱均为1%。6.溶解度溶解度 (1)游离碱 类别 极性 溶解性 H2O CHCl3 H+OH-非酚性 较弱 脂溶性 +季铵碱 强 水溶性 +氮氧化物 半极性 中等水溶 +两性:Ar-OH 较弱 脂溶性 +-COOH 强 水溶性 +三、三、理化性质理化性质(一)一般性质(一)一般性质 6.溶解度 (1)游离碱 少数酚性碱,由于各种原因而导致不溶碱水中。如:NOHMeOMeOMeONMeMeOO去甲基粉防已碱由于空间位阻且能所以不溶于碱水所以不溶于碱水Ar-OH形成分子内氢键三、三、理化性质理化性质(一)一般性质(一)一般性质6.溶解度 (2)成盐 多易溶于水,不溶或难溶有机溶剂。多易溶于
13、水,不溶或难溶有机溶剂。含氧酸盐的水溶性往往较大。与大分子有机酸所形成的盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 1.碱性强弱的表示方法BH BpKapHlg+游离碱浓度成盐碱浓度pKa=-lgKa;pKb=-lgKb;pKa+pKb=14pKa:11极弱碱 弱 碱 中强碱 强碱 三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性2.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素(1)杂化方式N-NCCNSP3 ()SP2 ()SP()pKa 10 5 6 0 1NNH吡啶胡椒啶pka=5.2(SP2)pka=11.2(SP3)三、三、理化性质理化性质
14、 (二)碱性(二)碱性2.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素(2)电子效应 1)诱导效应NH3Me NH2NHMeMeMe N MeMe仲胺叔胺伯胺胺pka9.310.610.79.74连接供电基团则使碱性增强。连接供电基团则使碱性增强。比较下面化合物的碱性大小:三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 2.影响碱性强弱的因素(2)电子效应 2)共轭效应氮原子孤电子对处于P共轭体系时,碱性减弱。NCOR.酰胺结构OONONNONNMeMeOMe胡椒碱咖啡因(pKa=1.22)(pKa=1.42)三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 2.影响碱性强弱的因素(3)立体因素叔胺分子
15、碱性降低 但如:苦参碱使碱性增强NNO161苦参碱N.三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 2.影响碱性强弱的因素(4)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)CCHOHHCH3NHCH3CCOHHCH3HNHCH3麻黄碱伪麻黄碱三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 2.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素(4)分子内氢键OHNHMeH2MeHH1H1OHNHMeH2MeH+伪麻黄碱麻黄碱OHNHMeH2MeHH1H1OHNHMeH2MeH+伪麻黄碱麻黄碱三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性 2.影响碱性强弱
16、的因素影响碱性强弱的因素(4)分子内氢键pKa=9.74pKa=9.58三、三、理化性质理化性质 (二)碱性(二)碱性2.影响碱性强弱的因素影响碱性强弱的因素 碱性强弱:Ar-NH2N+OHN HNH2NONH季铵季铵仲胺仲胺伯胺伯胺叔胺叔胺芳胺芳胺酰胺酰胺-供电-碱性共轭、诱导吸电-碱性 生物碱与酸成盐,对质子化来说,仲胺、叔胺生物碱成盐时,质子多结合于氮原子。季胺碱季胺碱、氮杂缩醛氮杂缩醛、烯胺烯胺以及具有涉及氮原子氮原子的跨环效应的跨环效应形式存在的生物碱,质子化则往往并非发生在氮原子上。三、三、理化性质性质 (三)成盐(三)成盐三、三、理化性质性质(四)检识方法(四)检识方法 用途:鉴
17、别试管、TLC或PC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.结果判断三、三、理化性质性质(四)检识方法(四)检识方法 1.沉淀试剂 金属盐类 碘碘-碘化钾碘化钾(Wagner)KI-I2 棕褐色棕褐色沉淀 碘化铋钾碘化铋钾(Dragendoff)BiI3KI 红棕色红棕色沉淀 碘化汞钾碘化汞钾(Mayer试剂)HgI22KI 类白色类白色沉淀 若加过量试剂,沉淀又被溶解 三、三、理化性质性质(四)检识方法(四)检识方法 1.沉淀试剂 酸类硅钨酸硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色乳白色 酚酸类苦味酸苦味酸(Hager试剂)2
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