Галерея диаграмм связей Физические и химические свойства алкалоидов, экстракция и разделение, структурная идентификация.
Это интеллектуальная карта физических и химических свойств, экстракции и разделения, а также структурной идентификации алкалоидов. Большинство алкалоидов представляют собой кристаллические твердые вещества, оптически активны и имеют определенную температуру плавления.
Отредактировано в 2024-01-16 20:39:42алкалоиды
Физические и химические свойства
Общие свойства
Форма: преимущественно кристаллическое твердое вещество, редко порошок, имеет температуру плавления. Некоторые из них являются жидкими при комнатной температуре (большинство из них не содержат кислорода, а если и содержат эфирную связь), то
Цвет: в основном бесцветный или белый, некоторые цветные.
Берберин: желтый, тетрагидроберберин: бесцветный, гематин: желтый, бесцветный после образования соли;
Вкус: преимущественно горький
Волатильность: большинство из них энергонезависимы, некоторые нестабильны.
Оптическое вращение: преимущественно левостороннее оптическое вращение. • Некоторые вызывают явление метаротации. • Такие как: Никотин-нейтральный раствор – левое оптическое вращение. Кислый раствор – правое оптическое вращение • Большинство L-изомеров проявляют значительную физиологическую активность.
растворимость
Свободное основание: небольшое количество фенольных оснований, которые по разным причинам нерастворимы в щелочной воде. Например, деметилтетрандрин нерастворим в щелочной воде из-за стерических затруднений и способности образовывать межмолекулярные водородные связи. Нефенольные алкалоиды нерастворимы в щелочной воде, поэтому при экстракции находятся в слое хлороформа.
Солеобразующий алк: • Преимущественно растворим в воде, нерастворим или плохо растворим в органических растворителях. К гидрофильным алкалоидам обычно относятся четвертичные аммониевые алкалоиды и алкалоиды с координационными связями N→O. • Оксилаты, как правило, более растворимы в воде. • Плохая растворимость в соленой воде, образованной высокомолекулярными органическими кислотами. • Хорошая растворимость с низкомолекулярными органическими кислотами или неорганическими кислотами с образованием соленой воды.
щелочной
Источник щелочности
Как выразить силу щелочности
Чем больше рКа, тем меньше степень ионизации сопряженной кислоты и тем сильнее способность связывания атомов азота с Н, т. е. тем сильнее щелочность.
Факторы, влияющие на силу щелочности (конкретные примеры на PPT!)
Метод гибридизации
сп3>сп2>сп1
Четвертичный аммоний (например, берберин) > вторичный амин > первичный амин > третичный амин > ароматический амин > амид; четвертичное аммониевое основание > алифатический (гетеро) амин > ароматический (гетеро) амин > амид
Электронный эффект: Плотность электронного облака увеличивается, и чем сильнее способность принимать протоны, тем сильнее щелочность.
Индукционный эффект: подключение группы электропитания увеличивает щелочность
Индукционный эффект: если рядом с атомом азота имеются электроноакцепторные группы (такие как фенил, гидроксил, карбонил, сложноэфирная группа, эфирная связь, ацильная группа, двойная связь), щелочность будет ослаблена.
Кокаин и топикокаин
Эффект сопряжения: когда неподеленная электронная пара атома азота находится в p-π-сопряженной системе, щелочность ослабляется. Общие эффекты p-π-конъюгации в основном включают анилиновый тип, енаминовый тип и амидный тип. Гуанидин>амидин>имидазол>пиридин>пиррол, индол
Эффект индукционного поля: снижение щелочности
Стерический эффект: стерические препятствия
Молекулы третичного амина – пониженная щелочность А вот такие как: матрин – повышают щелочность Вообще говоря, когда эффект индукции и стерический эффект существуют одновременно, стерический эффект оказывает большее влияние на щелочность, когда эффект индукции и эффект сопряжения существуют одновременно, эффект сопряжения оказывает большее влияние на щелочность; щелочность.
внутримолекулярная водородная связь
Если могут быть образованы стабильные внутримолекулярные водородные связи, щелочность может быть повышена. (Означает, что протоны, принятые при образовании соли, могут образовывать стабильные внутримолекулярные водородные связи)
Псевдоэфедрин более щелочной, чем эфедрин.
Внутримолекулярная таутомерия: азакеталь, протонирование с образованием четвертичного аммониевого основания.
Условия таутомерии: ① Кольцевая молекула третичного амина имеет двойные связи в положениях α и β атома азота; ②Молекула циклического третичного амина имеет -ОН в α-положении атома азота; ③N, расположенный на перемычке конденсированного кольца, не может быть изомеризован.
Солеобразование (механизм образования щелочной соли)
Когда алкалоиды образуют соли с кислотами, при протонировании, когда алкалоиды вторичных и третичных аминов образуют соли, протоны большей частью связаны с атомами азота. В четвертичных аммониевых основаниях, азаацеталях, енаминах и алкалоидах с перекрестными кольцевыми эффектами с участием атомов азота протонирование по атому азота часто не происходит.
Солеобразование четвертичных аммониевых оснований
Солевообразование азотсодержащего гетероацеталя Alk
Солевообразование Алка с енаминной структурой
Протонирование Alk происходит в основном на β-C, а не на атомах азота.
Атом N на мостике конденсированного кольца не может образовывать соль в виде имина.
Неострихнин, Амаринин
Образование соли Alk с участием перекрестных эффектов атомов азота.
Когда неподеленная электронная пара атома N пространственно близка к кетоновой группе, возникает эффект перекрестного кольца.
Включает окисление атомов азота.
Окисление до иминов и их солей
N-деалкилирование (удаление N-метила, N-этила и т.д.)
амидирование
Образование азаацеталя
реакция осаждения
использовать: • Идентификация – пробирка, хромоген ТСХ или РРС; • Разделение при экстракции – проверяет полноту экстракции.
Традиционный метод экстракции (исключая вмешательство водорастворимых компонентов)
Реагент для осаждения
Соли металлов • Йод-калий йодид (Вагнер) КИ-И2 желтовато-коричневый осадок • Йодид калия-висмута (Драгендофф) BiI3×KI красновато-коричневый осадок • Йодид калия и ртути (реактив Майера) HgI2×2KI не совсем белый осадок, если добавить избыток реагента, осадок снова растворится; • Хлорид золота (3%) (хлорид суровой кислоты) HAuCl4 желтый кристаллический осадок
Кислоты - кремневольфрамовая кислота (реагент Бертрана) SiO2×12WO3 молочно-белый.
Фенольные кислоты - пикриновая кислота (реагент Хагера) 2,4,6-тринитрофенол желтый
Двойная соль - реагент тиоцианат хрома аммония аммонийрейнекат, полученный В нерастворимую двойную соль пурпурно-красного цвета.
Принцип реакции: генерировать больше молекулярных двойных солей и комплексных солей.
Условия реакции осаждения
(1) Обычно его проводят в солеобразующем состоянии алкалоидов в кислом водном растворе (если в щелочных условиях, то реагент сам выпадет в осадок); (2) В разбавленном спирте или жирорастворимом растворе содержание воды составляет >50% (при содержании спирта >50% осадок может раствориться); (3) Нелегко добавлять большие количества реагентов для осаждения. (Например: избыток йодида калия и ртути может растворить образовавшийся осадок)
Оценка результатов
(1) При идентификации для каждого Alk необходимо использовать более трех реагентов для осаждения: реагенты для осаждения имеют разную чувствительность к различным Alk. (2) Непосредственно провести реакцию осаждения на кислотном экстракте традиционной китайской медицины, затем Положительный результат – невозможно определить наличие Алка. Отрицательные результаты указывают на отсутствие Алк. (3) Аминокислоты, белки, полисахариды, дубильные вещества и т. д. Реагенты для осаждения – осаждение.
цветная реакция
Реакция Лабата • 5% галловой кислоты в спирте • Он имеет метилендиокси-структуру и имеет изумрудно-зеленый цвет.
Реакция Виталия • Растворы дымящей азотной кислоты и едкого спирта. • Наличие в структуре бензилового водорода указывает на положительную реакцию. • Глубокий пурпурно-темно-красный конечный цвет исчезает.
Экстракция и разделение
извлекать
Метод экстракции кислой водой (метод ионообменной смолы, метод осаждения), метод холодной экстракции (метод перколяции, метод холодного замачивания)
Кислая вода – 0,1% ~ 1% H2SO4, HCl, HOAc и т. д. Алкалоиды и их соли легко растворяются в метаноле, этаноле и т. д., поэтому в качестве растворителя для экстракции часто используют метанол или этанол, а экстракцию проводят методами кипячения, окунания или перколяции. Большинство свободных алкалоидов липофильны, поэтому их можно экстрагировать липофильными органическими растворителями, такими как хлороформ, дихлорметан, толуол и др.
Экстракция кислой воды имеет множество недостатков, поэтому вот несколько решений:
Метод ионообменной смолы: катионообменная смола
Атмосферные осадки
Метод кислотной экстракции и щелочного осаждения: подходит для слабощелочных алкалоидов.
Метод высаливания: подходит для средней слабой основы.
Метод осаждения аммонийных солей Лея NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]: подходит для четвертичных аммониевых оснований.
Метод экстракции спиртовым растворителем
Метод экстракции несмешивающимися с водой органическими растворителями
Если экстрагируются соли алкалоидов и свободные алкалоиды, содержащиеся в традиционной китайской медицине, следует использовать растворитель метанол/этанол. Отделение матрина и оксиматрина от общих алкалоидов софоры желтоватой основано на различной растворимости этих двух веществ в эфире. В щелочной воде, из которой удалены жирорастворимые алкалоиды, следует использовать н-бутанол для извлечения водорастворимых алкалоидов непосредственно из щелочной воды;
разделение
Разделение по растворимости Алка и его солей. • (1) Известные ингредиенты — проверьте литературу, чтобы выбрать растворитель для кристаллизации. • (2) Неизвестные компоненты – хроматографический метод выбора растворителя.
Алк имеет разную щелочность - метод экстракции градиентом pH
Методы определения значения pH: Хроматография на буферной бумаге (малое значение Rf означает высокую щелочность), для определения значения pH используйте значение pKa (pH=pKa 2). При смешивании водных растворов алкалоидных кислот, их экстрагировании и разделении методом градиента рН рН раствора должен постепенно увеличиваться от низкого до высокого. При отделении алкалоидов от хлороформа экстракцией в градиенте рН можно экстрагировать из буфера 8-3 последовательно (от высокого рН к низкому).
Определить легкость разделения - количество экстракций
хроматография • (1) Адсорбент: оксид алюминия обычно используется в колоночной хроматографии (иногда используется силикагель); • (2) Проявитель: Free Alk часто элюируется такими растворителями, как бензол, эфир и хлороформ; • (3) Определение полярности соединения: ① Аналогичная структура: больше двойных связей и больше кислородсодержащих функциональных групп – высокая полярность. ②В кислородсодержащих функциональных группах:
Примеры экстракции и разделения: винбластин и винкристин
Идентификация структуры
Хроматография. Определите физические и химические константы (например, температуру плавления), сравните их с данными, представленными в литературе, и сравните. Сделайте тонкие слои стандарта и измерьте физические и химические данные его производных. • 1. Тонкослойная хроматография. • 2. Бумажная хроматография.
генеалогия
УФ – отражает сопряженную систему, содержащуюся в молекуле; ИК ——Использовать характеристические пики поглощения для идентификации основных функциональных групп в структуре; ЯМР – различные методы определения структуры карты; MS – на основе литературных данных в сочетании с масс-спектральными характеристиками основных типов алкалоидов для анализа.
Общие правила для алкалоидного МС
Трудно расщепляется или приводит к образованию характерных ионов в результате расщепления заместителей или боковых цепей.
Особенности: М или М-1 в основном представляют собой базовые пики или сильные пики. Характеристические ионы, образующиеся в результате фрагментации каркаса, обычно не наблюдаются. В основном включает в себя две категории: ①Вся или основная структура молекул, состоящих из ароматической системы, такой как хинолины, акридоны и т. д. ②Алкалоиды с несколькими кольцевыми системами и плотными молекулярными структурами, такие как матрины, колхицины и т. д.
В основном расщеплении преобладают атомы азота.
• Основным методом расщепления является α-расщепление по атомам азота, включающее в основном расщепление скелета. • Характеристики: Большинство основных или сильных пиков представляют собой азотсодержащие группы или части. • Основные виды алкалоидов: цинхонины, стероидные алкалоиды и др.
Характеристические ионы, в основном образующиеся в результате фрагментации RDA.
• Особенности: После расщепления образуется пара сильных комплементарных ионов, по которым можно определить природу и количество заместителей в кольце. • В основном включают: тетрагидропротоберберины, не-N-алкилзамещенные апорфирины и т. д. • Алкалоиды тетрагидропротоберберинового типа в основном отщепляются от кольца С и подвергаются обратной реакции Дильса-Альдера (реакция RDA). Например: процесс расщепления цикланолина выражается следующим образом:
Характеристические ионы в основном образуются при расщеплении бензильных групп.
• Характеристики: такие же, как 3. То есть после фрагментации образуется пара сильных комплементарных ионов. • Такие как: бензилтетрагидроизохинолины, бисбензилтетрагидроизохинолины и т. д. • Например: 1-бензил-тетрагидроизохинолиновые алкалоиды изохинолинового типа легко теряют бензильную группу в процессе крекинга, что приводит к появлению сильных спектральных линий, в которых доминируют тетрагидроизохинолиновые фрагменты.