第十章生物碱 课次:29 课题:生物碱概述 、教学内容: 1.生物碱的含义 2.生物碱的发展史及常见的生物碱概述 3.生物碱的分布规律及概况。 4.生物碱的结构类型。 5.生物碱的性质(上):性状、旋光性、酸碱性、溶解性。 课堂目标 说出生物碱的基本含义 2.简述生物碱的发展史,举例说明中药中常见的生物碱及其临床疗效 3.说出植物中生物碱分布的基本概况,简述生物碱分布的特点及规律。 4.详述生物碱的结构分类及各类生物碱的结构特点 5.简述生物碱的基本性状、旋光性与结构的关系 6.详述生物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。 三、教学内容分析及教法设计 生物碱是人们最早研究的一类天然药物成分,也是最重要的中药有效成分之一。生物碱 是进入各论部分以后学生接触到的第一类有效成分,它在整个各论部分所占的比重特别大。 生物碱部分的教学,内容较多,化合物类型较多,要注意加强类比分析,归纳推理,增进学 生理解记忆。寻找规律,分门别类的攻克难关,掌握生物碱的基础知识。 本部分教学在理论联系实际的基础上,精讲多练,注重推理分析,争取能在各论的第 部分一生物碱教学中,让学生掌握中药化学学习的基本规律和基本方法 本次课全部内容采用启发式讨论教学 四、教学过程 1.组织教学:检查学生出勤,填写教学日志,随机应变,组织好课堂纪律。 2.课程引入: 生物碱是一类存在于生物体内的具有生理活性的含氮的碱性有机化合物。生物碱是中草 药有效成分之一,在我国,中草药的使用已有数千年历史,目前从各种植物中分离出的四千 多种生物碱,应用于临床的已有数百种,随苷对生物碱结构、性质及作用的深入研究,必将 促进中草药的临床应用。生物碱的结构有何特点?生物碱的研究历史怎样?生物碱的分布有 何规律?生物碱的基本性状如何?本次课我们将对以上问题进行详细研究。 3.展示目标 (1)生物碱的含义。 (2)说出生物碱的分布概况和分布规律。 (3)举例说明常见的生物碱及其在临床上的应用。 (4)详述生物碱的结构类型,并能举例说明。 (5)简述生物碱的基本性状。 4.进行新课: 除了极少数裸子植物外,双子叶植物、单子叶植物的多个科属的多种植物中,都含有 种具有显著生理活性的含氮的有机碱化合物。后来在一些动物器官及少数微生物中也发现了 同样的物质,于是,生物碱的名称开始被广泛使用
第十章 生物碱 课 次：29 课 题：生物碱概述 一、教学内容： 1．生物碱的含义。 2．生物碱的发展史及常见的生物碱概述。 3．生物碱的分布规律及概况。 4．生物碱的结构类型。 5．生物碱的性质（上）：性状、旋光性、酸碱性、溶解性。 二、课堂目标： 1．说出生物碱的基本含义。 2．简述生物碱的发展史，举例说明中药中常见的生物碱及其临床疗效。 3．说出植物中生物碱分布的基本概况，简述生物碱分布的特点及规律。 4．详述生物碱的结构分类及各类生物碱的结构特点。 5．简述生物碱的基本性状、旋光性与结构的关系。 6．详述生物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。 三、教学内容分析及教法设计： 生物碱是人们最早研究的一类天然药物成分，也是最重要的中药有效成分之一。生物碱 是进入各论部分以后学生接触到的第一类有效成分，它在整个各论部分所占的比重特别大。 生物碱部分的教学，内容较多，化合物类型较多，要注意加强类比分析，归纳推理，增进学 生理解记忆。寻找规律，分门别类的攻克难关，掌握生物碱的基础知识。 本部分教学在理论联系实际的基础上，精讲多练，注重推理分析，争取能在各论的第一 部分－生物碱教学中，让学生掌握中药化学学习的基本规律和基本方法。 本次课全部内容采用启发式讨论教学。 四、教学过程： 1．组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。 2．课程引入： 生物碱是一类存在于生物体内的具有生理活性的含氮的碱性有机化合物。生物碱是中草 药有效成分之一，在我国，中草药的使用已有数千年历史，目前从各种植物中分离出的四千 多种生物碱，应用于临床的已有数百种，随苷对生物碱结构、性质及作用的深入研究，必将 促进中草药的临床应用。生物碱的结构有何特点？生物碱的研究历史怎样？生物碱的分布有 何规律？生物碱的基本性状如何？本次课我们将对以上问题进行详细研究。 3．展示目标： （1）生物碱的含义。 （2）说出生物碱的分布概况和分布规律。 （3）举例说明常见的生物碱及其在临床上的应用。 （4）详述生物碱的结构类型，并能举例说明。 （5）简述生物碱的基本性状。 4．进行新课： 除了极少数裸子植物外，双子叶植物、单子叶植物的多个科属的多种植物中，都含有一 种具有显著生理活性的含氮的有机碱化合物。后来在一些动物器官及少数微生物中也发现了 同样的物质，于是，生物碱的名称开始被广泛使用
第一节生物碱的含义和分布 1.基本含义:存在于生物体(主要在植物中)内的一类具有显著生理活性的含氮的有 机碱,它是中药中一类重要的有效成分。 2.存在方式:大多数生物碱的碱性比较显著,常与生物体内的有机酸、无机酸结合成 盐,少数以未成盐的游离态存在。 3.研究历史:始于19世纪初,以麻黄碱类、罂粟碱类、莨菪碱类、防已碱类硏究最早, 先后有麻黄碱、咖啡因、吗啡、可待因、阿托品、毒毛旋花子苷等用于临床。据统计,1952 1962十年间发现生物碱共1107种,1962-1972十年间共发现生物碱3443目前,在 些动物组织及微生物中也先后发现了不少生物碱。如肾上腺素和蟾酥碱( bufotenine)。 4.分布状况:双子叶、单子叶类的至少一百多个科的植物含有生物碱。尤其是双子叶 植物的茄科、豆科、罂粟科、防已科、毛茛科、茜草科、芸香科,单子叶植物的百合科、石 蒜科等多种植物中生物碱分布广泛。裸子植物除麻黄科、水松科等少数几个科外,大多不含 生物碱。少数动物器官中含有生物碱,如肾上腺素、蟾酥碱等等。 5.分布规律:科属亲缘关系相近的植物,尤其是同属植物,所含的生物碱有相似的基 本化学结构。 6.含量特点:备注:此处不作详细讲解,只重点讲清生物碱的绝对含量的不等性,含 量高低与产地、采收季节、生长环境等因素的关系等。 第二节生物碱的结构类型及理化性质 生物碱的组成元素中C、H、N为必有元素,0元素为绝大多数生物碱所含有的元素。个 别生物碱中还含有S、CI、Ⅰ等元素。生物碱的分类有三种:植物来源分类法、生源途径分 类法、结构母核分类法。铵结构母核分类较为常见。主要掌握以下基本母核类型生物碱的结 构特征: 1.吡啶和哌啶类生物碱 2.茛菪烷类生物碱 3.异喹啉类生物碱 4.吲哚类生物碱 5.其他类生物碱 以上内容详见课本 、生物碱的性质及检识 (一)基本性状:主要描述生物碱的色、味、态。 (二)旋光性:主要类比分析旋光性产生的结构依据,旋光性与溶剂种类、PH值、成 盐情况等因素的关系,旋光性与生理活性的关系 (三)酸碱性:生物碱虽然结构复杂、种类繁多,但生物碱分子中都含有氮原子,通常 均显碱性,能与酸结合成盐。碱性是生物碱的重要性质 相关资料: 1.共轭酸碱的概念及碱性强度的表示方法 (1)生物碱的共轭酸碱概念路易斯酸碱理论(又称质子理论)认为,能够接受质子 的物质为碱。而生物碱中的氮原子上的孤电子对就能够接受质子而使生物碱呈碱性。 H++B→BH B和B互为共轭酸碱,生物碱中N接受质子能力越强,生物碱的碱性越强,与酸形成 的盐越稳定。 (2)生物碱碱性强弱的表示方法 生物碱的碱性一般是用其对应的共轭酸的PKa来表示的。PKa越大,说明生物碱的共轭
第一节 生物碱的含义和分布 1．基本含义：存在于生物体（主要在植物中）内的一类具有显著生理活性的含氮的有 机碱，它是中药中一类重要的有效成分。 2．存在方式：大多数生物碱的碱性比较显著，常与生物体内的有机酸、无机酸结合成 盐，少数以未成盐的游离态存在。 3．研究历史：始于 19 世纪初，以麻黄碱类、罂粟碱类、莨菪碱类、防已碱类研究最早， 先后有麻黄碱、咖啡因、吗啡、可待因、阿托品、毒毛旋花子苷等用于临床。据统计，1952 －1962 十年间发现生物碱共 1107 种，1962－1972 十年间共发现生物碱 3443。目前，在一 些动物组织及微生物中也先后发现了不少生物碱。如肾上腺素和蟾酥碱（bufotenine）。 4．分布状况：双子叶、单子叶类的至少一百多个科的植物含有生物碱。尤其是双子叶 植物的茄科、豆科、罂粟科、防已科、毛茛科、茜草科、芸香科，单子叶植物的百合科、石 蒜科等多种植物中生物碱分布广泛。裸子植物除麻黄科、水松科等少数几个科外，大多不含 生物碱。少数动物器官中含有生物碱，如肾上腺素、蟾酥碱等等。 5．分布规律：科属亲缘关系相近的植物，尤其是同属植物，所含的生物碱有相似的基 本化学结构。 6．含量特点：备注：此处不作详细讲解，只重点讲清生物碱的绝对含量的不等性，含 量高低与产地、采收季节、生长环境等因素的关系等。 第二节 生物碱的结构类型及理化性质 生物碱的组成元素中 C、H、N 为必有元素，O 元素为绝大多数生物碱所含有的元素。个 别生物碱中还含有 S、CI、I 等元素。生物碱的分类有三种：植物来源分类法、生源途径分 类法、结构母核分类法。铵结构母核分类较为常见。主要掌握以下基本母核类型生物碱的结 构特征： 1．吡啶和哌啶类生物碱 2．莨菪烷类生物碱 3．异喹啉类生物碱 4．吲哚类生物碱 5．其他类生物碱 以上内容详见课本。 一、生物碱的性质及检识 （一）基本性状：主要描述生物碱的色、味、态。 （二）旋光性：主要类比分析旋光性产生的结构依据，旋光性与溶剂种类、PH 值、成 盐情况等因素的关系，旋光性与生理活性的关系。 （三）酸碱性：生物碱虽然结构复杂、种类繁多，但生物碱分子中都含有氮原子，通常 均显碱性，能与酸结合成盐。碱性是生物碱的重要性质。 相关资料： 1．共轭酸碱的概念及碱性强度的表示方法 （1）生物碱的共轭酸碱概念 路易斯酸碱理论（又称质子理论）认为，能够接受质子 的物质为碱。而生物碱中的氮原子上的孤电子对就能够接受质子而使生物碱呈碱性。 H ＋＋B→BH＋ BH＋和 B 互为共轭酸碱，生物碱中 N 接受质子能力越强，生物碱的碱性越强，与酸形成 的盐越稳定。 （2）生物碱碱性强弱的表示方法 生物碱的碱性一般是用其对应的共轭酸的 PKa 来表示的。PKa 越大，说明生物碱的共轭
酸酸性越弱,则生物碱的碱性越大。 (3)生物碱的分子结构与碱性强弱的关系 (四)溶解性:联系结构与性质的对应关系,讲清亲脂性生物碱和亲水性生物碱的结构 特征、游离生物碱与生物碱盐的极性对比及对应的溶剂。 相关资料: 1.亲脂性生物碱的溶解性:这类生物碱的数目较多,绝大多数叔胺碱唾亲脂性生物碱。 (1)游离生物碱易溶于氯仿、乙醚、苯、卤代烷类等亲脂性有机溶剂。可溶于甲醇、 乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂,难溶于水。 (2)生物碱盐易溶于水,其无机盐在水中的溶解性大于有机酸盐:可溶于甲醇和乙 醇,难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。 值得注意的是少数生物碱的溶解性不符合一般规律。如奎宁、辛可宁、吐根酚碱等生物 碱的盐酸盐可溶于氯仿,紫堇碱、小襞碱和普托品的盐酸盐难溶于水,麻黄碱的草酸盐也难 溶于水 2.亲水性生物碱的溶解性:水溶性生物碱数目较少,主要指季胺型生物碱,也包括 些分子量小的叔胺碱或仲胺碱。 (1)季铵型生物碱这类生物碱易溶于水、酸水和碱水,可溶于甲醇、乙醇、正丁醇 等极性大的有机溶剂,难溶或不溶于乙酸乙酯、乙醚、氯仿等低极性有机溶剂。 (2)小分子生物碱少数分子量较小的叔胺或仲胺生物碱既可溶于水,也可溶于氯仿 这类生物碱有麻黄碱、苦参碱、秋水仙碱、烟碱、毒藜碱等。 3.具有特殊官能团生物碱的溶解性 (1)具酚羟基(或羧基)的生物碱这类生物碱结构中连有弱酸性官能团,而呈一定 的酸性,称为两性生物碱。如吗啡、苷藤碱、药根碱、木兰碱等,它们除具有叔胺碱的溶解 性能外,也可溶于苛性碱溶液。 (2)具内酯(或内酰胺〕结构生物碱的溶解性这类生物碱通常溶解性与一般叔胺碱 相同。但在热碱水溶液中,其内酯(或内酰胺)结构可水解开环形成羧酸盐而溶于水中。如 喜树碱、那可汀碱等 1.目标检测 2.教学参考资料 3.课外作业:
酸酸性越弱，则生物碱的碱性越大。 （3）生物碱的分子结构与碱性强弱的关系 （四）溶解性：联系结构与性质的对应关系，讲清亲脂性生物碱和亲水性生物碱的结构 特征、游离生物碱与生物碱盐的极性对比及对应的溶剂。 相关资料： 1．亲脂性生物碱的溶解性：这类生物碱的数目较多，绝大多数叔胺碱崜亲脂性生物碱。 （1）游离生物碱 易溶于氯仿、乙醚、苯、卤代烷类等亲脂性有机溶剂。可溶于甲醇、 乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，难溶于水。 （2）生物碱盐 易溶于水，其无机盐在水中的溶解性大于有机酸盐；可溶于甲醇和乙 醇，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。 值得注意的是少数生物碱的溶解性不符合一般规律。如奎宁、辛可宁、吐根酚碱等生物 碱的盐酸盐可溶于氯仿，紫堇碱、小檗碱和普托品的盐酸盐难溶于水，麻黄碱的草酸盐也难 溶于水。 2．亲水性生物碱的溶解性：水溶性生物碱数目较少，主要指季胺型生物碱，也包括一 些分子量小的叔胺碱或仲胺碱。 （1）季铵型生物碱 这类生物碱易溶于水、酸水和碱水，可溶于甲醇、乙醇、正丁醇 等极性大的有机溶剂，难溶或不溶于乙酸乙酯、乙醚、氯仿等低极性有机溶剂。 （2）小分子生物碱 少数分子量较小的叔胺或仲胺生物碱既可溶于水，也可溶于氯仿。 这类生物碱有麻黄碱、苦参碱、秋水仙碱、烟碱、毒藜碱等。 3．具有特殊官能团生物碱的溶解性 （1）具酚羟基（或羧基）的生物碱 这类生物碱结构中连有弱酸性官能团，而呈一定 的酸性，称为两性生物碱。如吗啡、苷藤碱、药根碱、木兰碱等，它们除具有叔胺碱的溶解 性能外，也可溶于苛性碱溶液。 （2）具内酯（或内酰胺）结构生物碱的溶解性 这类生物碱通常溶解性与一般叔胺碱 相同。但在热碱水溶液中，其内酯（或内酰胺）结构可水解开环形成羧酸盐而溶于水中。如 喜树碱、那可汀碱等。 1． 目标检测： 2． 教学参考资料： 3． 课外作业：
课次:30 课题:生物碱的检识方法 教学内容 1.生物碱的沉淀反应。 2.生物碱的显色反应。 生物碱的色谱检识 课堂目标 1.掌握生物碱的沉淀反应。 2.掌握生物碱的显色反应。 教学内容分析及教法设计: 生物碱是中化成分中的重点内容之一,也是中药化学课的重要组成部分。学生在初步学 习了总论部分的内容后,第一个接触到的具体化合物就生物碱。因此,对相关分类,结构, 性质和检识方法必须总结规律,巧妙地进行学习,系统掌握生物碱相关知识。这样,才能为 以后的学习打好基础、开好头 教学中,要注重归纳、推理、分析,对结构、性质的特点和变化进行具体分析,从而教 会学生一定的自学能力 教学过程 1.组织教学:检査学生出勤,填写教学日志,随机应变,组织好课堂纪律。 2.课程引入: 3.展示目标: 4.进行新课 第三节检识反应 沉淀反应 生物碱沉淀反应可用于判断中药中是否含有生物碱,以及在生物碱提取分离过程作为追 踪手段,还可用于分离纯化生物碱:此外某些生物碱与沉淀试剂反应的生成物具有完好结晶 和一定熔点时,可对生物碱进行鉴定。 大多数生物碱能和某些试剂生成难溶于水的复盐或分子络合物等,称为生物碱的沉淀反 应,所用的试剂称生物碱沉淀试剂 r碘化物复盐 重金属盐 生物碱沉淀试剂类型+大分子酸 L其它类 生物碱的沉淀反应一般在酸性水溶液中进行,苦味酸试剂和三硝基间苯二酚试剂可在 中性条件下进行。为了避免假阳性反应,反应前先将样品酸性水溶液进行净化处理。 有些生物碱与生物碱的沉淀试剂不反应,如麻黄碱、咖啡碱等与碘化铋钾不反应,故 进行沉淀反应一般采用3种以上试剂进行 二、显色反应 纯品生物碱单体能与一些浓无机酸为主的试剂反应,生成不同颜色,这种试剂称为生物 碱的显色试剂,常用于检识和区别个别生物碱 三、生物碱的色谱检识 物碱的薄层色谱
课 次：30 课 题：生物碱的检识方法 教学内容： 1．生物碱的沉淀反应。 2．生物碱的显色反应。 3．生物碱的色谱检识。 课堂目标： 1．掌握生物碱的沉淀反应。 2．掌握生物碱的显色反应。 教学内容分析及教法设计： 生物碱是中化成分中的重点内容之一，也是中药化学课的重要组成部分。学生在初步学 习了总论部分的内容后，第一个接触到的具体化合物就生物碱。因此，对相关分类，结构， 性质和检识方法必须总结规律，巧妙地进行学习，系统掌握生物碱相关知识。这样，才能为 以后的学习打好基础、开好头。 教学中，要注重归纳、推理、分析，对结构、性质的特点和变化进行具体分析，从而教 会学生一定的自学能力。 教学过程： 1．组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。 2．课程引入： 3．展示目标： 4．进行新课： 第三节 检识反应 一、沉淀反应 生物碱沉淀反应可用于判断中药中是否含有生物碱，以及在生物碱提取分离过程作为追 踪手段，还可用于分离纯化生物碱；此外某些生物碱与沉淀试剂反应的生成物具有完好结晶 和一定熔点时，可对生物碱进行鉴定。 大多数生物碱能和某些试剂生成难溶于水的复盐或分子络合物等，称为生物碱的沉淀反 应，所用的试剂称生物碱沉淀试剂。 ┌ 碘化物复盐 │ 重金属盐 生物碱沉淀试剂类型 ┤ 大分子酸 └ 其它类 生物碱的沉淀反应一般在酸性水溶液中进行，苦味酸试剂和三硝基间苯二酚试剂可在 中性条件下进行。为了避免假阳性反应，反应前先将样品酸性水溶液进行净化处理。 有些生物碱与生物碱的沉淀试剂不反应，如麻黄碱、 咖啡碱等与碘化铋钾不反应，故 进行沉淀反应一般采用 3 种以上试剂进行。 二、显色反应 纯品生物碱单体能与一些浓无机酸为主的试剂反应，生成不同颜色，这种试剂称为生物 碱的显色试剂，常用于检识和区别个别生物碱。 三、生物碱的色谱检识 （一） 生物碱的薄层色谱
r硅胶薄层色谱 吸附TLC L氧化铝薄层色谱 r硅胶支持剂 分配TLC 甲酰胺为固定相(固定相饱和的有机溶剂为展开剂) L纤维素支持剂 薄层色谱后的显色,大多数用改良碘化铋钾试剂,显橘红色。少数生物碱不显色可用的 碘铂酸、三氯化锑、硫酸铈硫酸(或磷酸)等试剂。 (二)生物碱的纸色谱 r游离生物碱一一甲酰胺为固定相,固定相饱和的有机溶剂为展开剂。 PC色谱1 L生物碱盐一一滤纸中的水为固定相,BAW系统为展开剂 PC的显色剂与PLC相同,但含硫酸的试剂不适用。 (三)生物碱的高效液相色谱 mPc、下吸附色谱 r正相色谱 分配色谱 反相色谱 生物碱的HPLC流动相的PH以偏碱性较 (四)生物碱的气相色谱 主要用于具有挥发性的、遇热不分解的生物碱,如麻黄碱
┌ 硅胶薄层色谱 吸附 TLC┤ └ 氧化铝薄层色谱 ┌硅胶支持剂 ┐ 分配 TLC┤ ├ 甲酰胺为固定相（固定相饱和的有机溶剂为展开剂） └纤维素支持剂 ┘ 薄层色谱后的显色，大多数用改良碘化铋钾试剂，显橘红色。少数生物碱不显色可用的 碘铂酸、三氯化锑、硫酸铈硫酸（或磷酸）等试剂。 （二）生物碱的纸色谱 ┌ 游离生物碱——甲酰胺为固定相，固定相饱和的有机溶剂为展开剂。 PC 色谱 ┤ └ 生物碱盐——滤纸中的水为固定相，BAW 系统为展开剂。 PC 的显色剂与 PLC 相同，但含硫酸的试剂不适用。 （三）生物碱的高效液相色谱 ┌ 吸附色谱 HPLC ┤ ┌ 正相色谱 └ 分配色谱 ┤ └ 反相色谱 生物碱的 HPLC 流动相的 PH 以偏碱性较好。 （四）生物碱的气相色谱 主要用于具有挥发性的、遇热不分解的生物碱，如麻黄碱
课次:31 课题:生物碱的提取、分离与精制 教学内容 1.生物碱的提取与精制 2.生物碱的分离 课堂目标 1.生物碱的提取与精制 2.生物碱的分离 教学内容分析及教法设计: 生物碱是中化成分中的重点内容之一,也是中药化学课的重要组成部分。学生在初步学 习了总论部分的内容后,第一个接触到的具体化合物就生物碱。因此,对相关分类,结构, 性质和检识方法必须总结规律,巧妙地进行学习,系统掌握生物碱相关知识。这样,才能为 以后的学习打好基础、开好头。 教学中,要注重归纳、推理、分析,对结构、性质的特点和变化进行具体分析,从而教 会学生一定的自学能力 教学过程: 1.组织教学:检査学生出勤,填写教学日志,随机应变,组织好课堂纪律 2.课程引入: 3.展示目标: 4.进行新课: 第四节生物碱的提取分离 总生物碱的提取 生物碱的提取与分离方法有多种,选用何种方法要根据植物中生物碱的性质和存在状 态,以及目的而定。 水蒸气蒸馏法:用于具有挥发性的生物碱,如麻黄碱及生 物碱常用提取方法 液体生碱。 升华法:用于具有升华性的生物碱,如咖啡碱。 溶剂法:用于大多数生物碱 (一)总生物碱的提取,主要介绍溶剂提取法 1.水或酸水提取法 原理: ①利用生物碱盐易溶于水,难溶或不溶于亲脂性有机溶剂的溶解性能,用水进行提取 ②用酸水提取可使生物碱都以盐的形式被提出,提高提取率 常用的酸:0.5%~1%的乙酸、硫酸、盐酸或酒石酸等 提取方法:浸渍法、渗漉法、煎煮法。 此方法的缺点是提取液体积大,浓缩困难,水溶性杂质多。 2.醇类溶剂提取法 原理:游离生物碱及其盐一般都能溶于乙醇和甲醇 提取方法:浸渍法、渗漉法、加热回流(连续回流)提取法。 此方法的缺点是含有大量脂溶性杂质。 3.亲脂性有机溶剂提取法 原理:利用游离生物碱易溶于低极性有机溶剂,进行提取
课 次：31 课 题：生物碱的提取、分离与精制 教学内容： 1．生物碱的提取与精制。 2．生物碱的分离。 课堂目标： 1．生物碱的提取与精制。 2．生物碱的分离 教学内容分析及教法设计： 生物碱是中化成分中的重点内容之一，也是中药化学课的重要组成部分。学生在初步学 习了总论部分的内容后，第一个接触到的具体化合物就生物碱。因此，对相关分类，结构， 性质和检识方法必须总结规律，巧妙地进行学习，系统掌握生物碱相关知识。这样，才能为 以后的学习打好基础、开好头。 教学中，要注重归纳、推理、分析，对结构、性质的特点和变化进行具体分析，从而教 会学生一定的自学能力。 教学过程： 1．组织教学：检查学生出勤，填写教学日志，随机应变，组织好课堂纪律。 2．课程引入： 3．展示目标： 4．进行新课： 第四节 生物碱的提取分离 一、总生物碱的提取 生物碱的提取与分离方法有多种，选用何种方法要根据植物中生物碱的性质和存在状 态，以及目的而定。 水蒸气蒸馏法：用于具有挥发性的生物碱，如麻黄碱及生 物碱常用提取方法 液体生碱。 升华法：用于具有升华性的生物碱，如咖啡碱。 溶剂法：用于大多数生物碱。 （一）总生物碱的提取，主要介绍溶剂提取法 1. 水或酸水提取法 原理： ①利用生物碱盐易溶于水，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂的溶解性能，用水进行提取。 ②用酸水提取可使生物碱都以盐的形式被提出，提高提取率。 常用的酸：0.5％～1％的乙酸、硫酸、盐酸或酒石酸等。 提取方法：浸渍法、渗漉法、煎煮法。 此方法的缺点是提取液体积大，浓缩困难，水溶性杂质多。 2. 醇类溶剂提取法 原理：游离生物碱及其盐一般都能溶于乙醇和甲醇。 提取方法：浸渍法、渗漉法、加热回流（连续回流）提取法。 此方法的缺点是含有大量脂溶性杂质。 3. 亲脂性有机溶剂提取法 原理：利用游离生物碱易溶于低极性有机溶剂，进行提取
提取方法:冷浸法、加热回流(连续回流)提取法 此方法的特点是①提取前需用碱碱化 ②只能提取亲脂性生物碱,亲水性生物碱不被提出 ③杂质少,易于进一步纯化 ④毒性大,易燃易爆 (二)生物碱的分离 1.净化 上述方法得到的总生物碱中常含有大量杂质,在分离之前一般需净化。净化的方法常依 据提取方法及含有的杂质而定 (1)水或酸水提取液的净化 ①离子交换树脂法 提取液 通过强酸型(氢型)阳离子交换树脂 流出液 树脂柱 (非碱性物质) 方法二 方法 碱液洗脱 氨液碱化树脂 晾干后,亲脂性有机溶剂提取 亲水性总生物碱 亲脂性总生物碱 有机溶剂萃取法 提取液 碱化,亲脂性有机溶剂萃取 ⊥L 有机溶剂层 碱水层 浓缩 总生物碱 (2)醇类溶剂提取液的净化
提取方法：冷浸法、加热回流（连续回流）提取法。 此方法的特点是 ① 提取前需用碱碱化。 ② 只能提取亲脂性生物碱，亲水性生物碱不被提出。 ③ 杂质少，易于进一步纯化。 ④ 毒性大，易燃易爆。 （二）生物碱的分离 1．净化 上述方法得到的总生物碱中常含有大量杂质，在分离之前一般需净化。净化的方法常依 据提取方法及含有的杂质而定。 （1）水或酸水提取液的净化 ○1 离子交换树脂法 提取液 │ │通过强酸型（氢型）阳离子交换树脂 ┌─────┴───────────┐ ↓ ↓ 流出液 树脂柱 （非碱性物质） ┌──────┴───────────┐ │方法二 │方法一 │碱液洗脱 │氨液碱化树脂 │ │晾干后，亲脂性有机溶剂提取 ↓ ↓ 亲水性总生物碱 亲脂性总生物碱 ○2 有机溶剂萃取法 提取液 │ │碱化，亲脂性有机溶剂萃取 ┌──────┴───────────┐ ↓ ↓ 有机溶剂层 碱水层 │ │浓缩 ↓ 总生物碱 （2）醇类溶剂提取液的净化
醇提取液 ↓浓缩 浸膏 酸水溶解 ⊥ 不溶物 酸水液 (非碱性脂溶性杂质) 碱化,亲脂性有机溶剂萃取 有机溶剂层 水层 浓缩 总生物碱 2.总生物碱的初步分离 将生物碱粗分为弱碱性生物碱、中强碱性和强碱性生物碱、水溶性生物碱三部分,再根 据结构中是否有酸性基团(主要指酚羟基),分为酚性和非酚性两类。 3.生物碱单体的分离 (1)利用生物碱碱性的差异进行分离 即在不同PH条件下进行分离一pH梯度法,有两种操作: ①方法1 总生物碱/酸水溶解 1用碱调节PH由低到高 每调一次用氩仿萃取一次 氯仿液氯仿液 氯仿液 氯仿液 PH值:低 得到的生物碱碱度:弱 强 ②方法2 总生物碱/氯仿溶解 用不同pH缓冲酸溶液依次萃取 缓冲液缓冲液 缓冲液 缓冲液 PH值:高 低 得到的生物碱碱度:强
醇提取液 ↓浓缩 浸膏 │酸水溶解 ┌──────┴──────┐ ↓ ↓ 不溶物 酸水液 （非碱性脂溶性杂质） │ │碱化，亲脂性有机溶剂萃取 ┌───┴───┐ ↓ ↓ 有机溶剂层 水层 │ │浓缩 ↓ 总生物碱 2. 总生物碱的初步分离 将生物碱粗分为弱碱性生物碱、中强碱性和强碱性生物碱、水溶性生物碱三部分，再根 据结构中是否有酸性基团（主要指酚羟基），分为酚性和非酚性两类。 3．生物碱单体的分离 （1）利用生物碱碱性的差异进行分离 即在不同 PH 条件下进行分离—pH 梯度法，有两种操作： ○1 方法 1 总生物碱/酸水溶解 │ │用碱调节 PH 由低到高 │每调一次用氯仿萃取一次 ┌────┬───┴───┬─────┐ ↓ ↓ ↓ ↓ 氯仿液 氯仿液 氯仿液 氯仿液 PH 值： 低 ─────────────────→ 高 得到的生物碱碱度： 弱 ─────────────────→ 强 ○2 方法 2 总生物碱/氯仿溶解 │ │用不同 pH 缓冲酸溶液依次萃取 ┌────┬───┴───┬─────┐ ↓ ↓ ↓ ↓ 缓冲液 缓冲液 缓冲液 缓冲液 PH 值： 高 ─────────────────→ 低 得到的生物碱碱度：强 ─────────────────→ 弱
得到的缓冲液加碱碱化,用有机溶剂萃取,回收溶剂,即得到不同碱度的生物碱。采用 p梯度法分离前,通常先用多缓冲纸色谱法对总碱中各生物碱的碱度强弱作初步了解,据 此调节pH值。 (2)利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行分离 生物碱以及生物碱盐在不同溶液的溶解度可能存在明显的差异,可用于分离 如:氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物,极性稍大,不溶于乙醚。而苦参碱溶于乙醚,于 两者的氯仿液中加入乙醚,氧化苦参碱即可析出 如:麻黄碱草酸盐在水中的溶解度比伪麻黄碱草酸盐的溶解度小,可以自水溶液中先行 析出 (3)利用生物碱特殊功能基不同进行分离 有无酚羟基一一利用酚羟基可溶于NaOH溶液,用NaOH溶液处理与无酚羟 基者分离。 例如{有无内酯或内酰胺结构一一利用内酯、内酰胺在苛性碱溶液中加热可开环 生成溶于水的羧酸盐,与无内酯、内酰胺结构 的生物碱分离。 制备功能基衍生物一一利用仲胺可与亚硝酸生成亚硝基衍生物,或与氯乙 酰或氯甲酸乙酯生成相应的酯等,与叔胺分离。 (4)利用色谱法进行分离 利用色谱法可以得到生物碱单体纯品 吸附色谱法 氧化铝 多用反相色谱法 吸附剂了硅胶 分配色谱法 纤维素 吸附色谱法可用苯、氯仿、乙醚等有机溶剂 洗脱剂 分配色谱法可用缓冲液饱和的有机液。 (5)水溶性生物碱的提取分离 水溶性生物碱如用亲脂性有机溶剂提取法提不岀,仍留在原料中;如用水或酸水提取法 以及醇类提取法可被提出,但进一步处理后则留在碱水中,将其从碱水中分出,可用以下方 法处理。 ①沉淀法 将碱水液用酸调p弱酸性,加生物碱的沉淀试剂,使水溶性生物碱与试剂生成不溶于 水的复合物或盐而析出,滤取沉淀,净化、分解即得水溶性生物碱。实验室常用的雷氏铵盐 沉淀法,具体操作是将碱水液加盐酸调至p2左右,加λ新鲜配制的雷氏铵盐饱和水溶液, 滤集生成的生物碱雷氏盐沉淀,用少量水洗涤1~2次,抽干。将沉淀溶于丙酮(或乙醇), 滤除不溶物,再将此丙酮液通过氧化铝柱净化,并用丙酮洗脱,收集丙酮洗脱液,向其中加 入硫酸银饱和水溶液。也可不经过氧化铝柱浄化直接向生物碱雷氏盐丙酮溶液中加入硫酸饱 和水溶液,使生物碱雷氏盐分解,生成生物碱硫酸盐和雷氏银盐沉淀,过滤后再向滤液中加 入计算量氯化钡溶液,生成生物碱盐酸盐和硫酸钡沉淀,过滤,滤液蒸干即得水溶性生物碱 盐酸盐,整个反应过程以反应式表示如下 B+ NH, [Cr(SCN),(NH3)2-B[Cr(SCN), (NH3),]i NHa 2B [Cr(SCN).(NH3)2]+ Ag2SO ←2Ag[Cr(SCN)4(NH3)2]↓+BsS0 B2SOA+ BaClz 2BC1+ BaSO B=季铵生物碱阳离子 也可将生物碱雷氏盐丙酮液通过氯离子型阴离子交换树脂柱,直接得到生物碱的盐酸
得到的缓冲液加碱碱化，用有机溶剂萃取，回收溶剂，即得到不同碱度的生物碱。采用 pH 梯度法分离前，通常先用多缓冲纸色谱法对总碱中各生物碱的碱度强弱作初步了解，据 此调节 pH 值。 （2）利用生物碱或生物碱盐溶解度的差异进行分离 生物碱以及生物碱盐在不同溶液的溶解度可能存在明显的差异，可用于分离。 如：氧化苦参碱是苦参碱的氮氧化物，极性稍大，不溶于乙醚。而苦参碱溶于乙醚，于 两者的氯仿液中加入乙醚，氧化苦参碱即可析出。 如：麻黄碱草酸盐在水中的溶解度比伪麻黄碱草酸盐的溶解度小，可以自水溶液中先行 析出。 （3）利用生物碱特殊功能基不同进行分离 例如 有无酚羟基——利用酚羟基可溶于 NaOH 溶液，用 NaOH 溶液处理与无酚羟 基者分离。 有无内酯或内酰胺结构——利用内酯、内酰胺在苛性碱溶液中加热可开环 生成溶于水的羧酸盐，与无内酯、内酰胺结构 的生物碱分离。 制备功能基衍生物——利用仲胺可与亚硝酸生成亚硝基衍生物，或与氯乙 酰或氯甲酸乙酯生成相应的酯等，与叔胺分离。 （4） 利用色谱法进行分离 利用色谱法可以得到生物碱单体纯品。 吸附色谱法 氧化铝 多用 反相色谱法 吸附剂 硅胶 分配色谱法 纤维素 吸附色谱法可用苯、氯仿、乙醚等有机溶剂。 洗脱剂 分配色谱法可用缓冲液饱和的有机液。 （5）水溶性生物碱的提取分离 水溶性生物碱如用亲脂性有机溶剂提取法提不出，仍留在原料中；如用水或酸水提取法 以及醇类提取法可被提出，但进一步处理后则留在碱水中，将其从碱水中分出，可用以下方 法处理。 ○1 沉淀法 将碱水液用酸调 pH 弱酸性，加生物碱的沉淀试剂，使水溶性生物碱与试剂生成不溶于 水的复合物或盐而析出，滤取沉淀，净化、分解即得水溶性生物碱。实验室常用的雷氏铵盐 沉淀法，具体操作是将碱水液加盐酸调至 pH 2 左右，加入新鲜配制的雷氏铵盐饱和水溶液， 滤集生成的生物碱雷氏盐沉淀，用少量水洗涤 1～2 次，抽干。将沉淀溶于丙酮（或乙醇）， 滤除不溶物，再将此丙酮液通过氧化铝柱净化，并用丙酮洗脱，收集丙酮洗脱液，向其中加 入硫酸银饱和水溶液。也可不经过氧化铝柱净化直接向生物碱雷氏盐丙酮溶液中加入硫酸饱 和水溶液，使生物碱雷氏盐分解，生成生物碱硫酸盐和雷氏银盐沉淀，过滤后再向滤液中加 入计算量氯化钡溶液，生成生物碱盐酸盐和硫酸钡沉淀，过滤，滤液蒸干即得水溶性生物碱 盐酸盐，整个反应过程以反应式表示如下。 B + ＋ NH4[Cr(SCN)4(NH3)2] B[Cr(SCN)4(NH3)2]↓ ＋ NH4 + 2B[Cr(SCN)4(NH3)2] ＋ Ag2SO4 2Ag[Cr(SCN)4(NH3)2]↓＋B2SO4 B2SO4 ＋ BaCl2 2BCl ＋ BaSO4↓ B +＝季铵生物碱阳离子 也可将生物碱雷氏盐丙酮液通过氯离子型阴离子交换树脂柱，直接得到生物碱的盐酸
RCI+ B[Cr(SCN).(NH3)2] +R"[Cr(SCN).(NH3)2]+BCl RCl=氯离子型阴离子交换树脂 如用磷钨酸、硅钨酸作沉淀剂时,所得的生物碱复合物沉淀用氢氧化钡或氢氧化钙分解 如用重金属盐作沉淀剂,则所得的生物碱沉淀物可通硫化氢气体分解 ②溶剂法 水溶性生物碱可溶于与水不相混溶的极性有机溶剂,可用这些溶剂从水中将水溶性生物 碱萃取出来 ③离子交换树脂法 用阳离子交换树脂,用碱水洗脱得游离碱、用酸水洗脱得生物碱盐 3.提取分离方法对生物碱结构的影响 在提取分离过程中,某些生物碱遇溶剂、酸碱、光线、空气及色谱条件等因素的影响, 会发生结构变化,因此,提取分离时要注意,以免分出的单体不是药材中原来存在的。 4.溶剂的影响 如异喹啉类生物碱中的苯骈菲啶类生物碱,在碱性醇溶液中易发生氮杂缩醛化,即C 位引入烷氧基,存在互变异构 5.酸碱的影响 苯骈菲啶类生物碱在碱性醇中结构的变化即为碱对结构的影响之一,其它尚有如下:奎 宁类生物碱与酸作用,易使奎宁环开环,生成奎宁毒。 多数具有光学活性的生物碱,一般在较高的皿的碱性溶液中易于消旋化,如1-莨菪碱 在碱性溶液中,在水溶液或氯仿溶液中加热,发生稀醇互变反应,转为其消旋化物-一阿托 品 5.色谱分离的影响 某些生物碱在用氧化铝色谱法分离时结构可发生变化。 6.其它影响 氧化、光照等都有可能使生物碱结构变化
盐。 R + Cl- ＋ B + [Cr(SCN)4(NH3)2] - R + [Cr(SCN)4(NH3)2] + ＋ B + ClRCl＝氯离子型阴离子交换树脂 如用磷钨酸、硅钨酸作沉淀剂时，所得的生物碱复合物沉淀用氢氧化钡或氢氧化钙分解。 如用重金属盐作沉淀剂，则所得的生物碱沉淀物可通硫化氢气体分解。 ○2 溶剂法 水溶性生物碱可溶于与水不相混溶的极性有机溶剂，可用这些溶剂从水中将水溶性生物 碱萃取出来。 ○3 离子交换树脂法 用阳离子交换树脂，用碱水洗脱得游离碱、用酸水洗脱得生物碱盐。 3．提取分离方法对生物碱结构的影响 在提取分离过程中，某些生物碱遇溶剂、酸碱、光线、空气及色谱条件等因素的影响， 会发生结构变化，因此，提取分离时要注意，以免分出的单体不是药材中原来存在的。 4．溶剂的影响 如异喹啉类生物碱中的苯骈菲啶类生物碱，在碱性醇溶液中易发生氮杂缩醛化，即 C8 位引入烷氧基，存在互变异构。 5．酸碱的影响 苯骈菲啶类生物碱在碱性醇中结构的变化即为碱对结构的影响之一，其它尚有如下：奎 宁类生物碱与酸作用，易使奎宁环开环，生成奎宁毒。 多数具有光学活性的生物碱，一般在较高的 pH 的碱性溶液中易于消旋化，如 l-莨菪碱 在碱性溶液中，在水溶液或氯仿溶液中加热，发生稀醇互变反应，转为其消旋化物——阿托 品。 5．色谱分离的影响 某些生物碱在用氧化铝色谱法分离时结构可发生变化。 6．其它影响 氧化、光照等都有可能使生物碱结构变化