Mindmap-Galerie Physikalische und chemische Eigenschaften von Alkaloiden, Extraktion und Trennung, strukturelle Identifizierung
Dies ist eine Mindmap über die physikalischen und chemischen Eigenschaften, die Extraktion und Trennung sowie die strukturelle Identifizierung von Alkaloiden. Die meisten Alkaloide sind kristalline Feststoffe, optisch aktiv und haben einen bestimmten Schmelzpunkt.
Bearbeitet um 2024-01-16 20:39:42Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
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Alkaloide
Physikalische und chemische Eigenschaften
Allgemeine Eigenschaften
Form: meist kristalliner Feststoff, selten Pulver mit Schmelzpunkt; Einige sind bei Raumtemperatur flüssig (die meisten enthalten keinen Sauerstoff und wenn sie eine Esterbindung enthalten)
Farbe: meist farblos oder weiß, einige sind gefärbt
Berberin: gelb, Tetrahydroberberin: farblos; Hämatin: gelb, farblos nach Salzbildung
Geschmack: meist bitter
Volatilität: Die meisten sind nichtflüchtig, einige sind volatil
Optische Drehung: meist linkshändige optische Drehung. • Einige erzeugen ein Metarotationsphänomen. • Wie zum Beispiel: Nikotinneutrale Lösung – linke optische Drehung. Saure Lösung – rechte optische Drehung • Die meisten L-Isomere zeigen eine signifikante physiologische Aktivität.
Löslichkeit
Freie Base: Eine kleine Anzahl phenolischer Basen, die aus verschiedenen Gründen in alkalischem Wasser unlöslich sind. Beispielsweise ist Demethyltetrandrin in alkalischem Wasser aufgrund sterischer Hinderung und der Fähigkeit zur Bildung intermolekularer Wasserstoffbrückenbindungen unlöslich. Nichtphenolische Alkaloide sind in alkalischem Wasser unlöslich und befinden sich daher während der Extraktion in der Chloroformschicht.
Salzbildendes Alk: • Größtenteils wasserlöslich, in organischen Lösungsmitteln unlöslich oder schlecht löslich. Hydrophile Alkaloide beziehen sich normalerweise auf quartäre Ammoniumalkaloide und Alkaloide mit N→O-Koordinationsbindungen • Oxylatsalze neigen dazu, wasserlöslicher zu sein. • Schlechte Löslichkeit in Salzwasser durch makromolekulare organische Säuren • Gute Löslichkeit mit kleinen molekularen organischen Säuren oder anorganischen Säuren unter Bildung von Salzwasser
alkalisch
Quelle der Alkalität
Wie man die Stärke der Alkalität ausdrückt
Je größer der pKa-Wert ist, desto geringer ist der Ionisierungsgrad der konjugierten Säure und desto stärker ist die Bindungsfähigkeit von Stickstoffatomen an H, d. h. desto stärker ist die Alkalität.
Faktoren, die die Stärke der Alkalität beeinflussen (spezifische Beispiele zu PPT!)
Hybridisierungsmethode
sp3>sp2>sp1
Quartäres Ammonium (wie Berberin) > sekundäres Amin > primäres Amin > tertiäres Amin > aromatisches Amin > Amid; Guanidino > quartäre Ammoniumbase > aliphatisches (Hetero) Amin > aromatisches (Hetero) Amin > Amid
Elektronischer Effekt: Die Dichte der Elektronenwolke nimmt zu und je stärker die Fähigkeit, Protonen aufzunehmen, desto stärker ist die Alkalität.
Induktionseffekt: Der Anschluss einer Stromversorgungsgruppe erhöht die Alkalität
Induktionseffekt: Wenn sich in der Nähe des Stickstoffatoms elektronenziehende Gruppen (wie Phenyl, Hydroxyl, Carbonyl, Estergruppe, Etherbindung, Acylgruppe, Doppelbindung) befinden, wird die Alkalität geschwächt
Kokain und Topocain
Konjugationseffekt: Wenn sich das freie Elektronenpaar des Stickstoffatoms im p-π-konjugierten System befindet, wird die Alkalität geschwächt. Zu den häufigsten p-π-Konjugationseffekten gehören hauptsächlich der Anilintyp, der Enamintyp und der Amidtyp. Guanidin>Amidin>Imidazol>Pyridin>Pyrrol, Indol
Induktionsfeldeffekt: reduzierte Alkalität
Sterische Wirkung: sterische Hinderung
Tertiäre Aminmoleküle – reduzierte Alkalität Aber wie zum Beispiel: Matrine – erhöht die Alkalität Im Allgemeinen hat der sterische Effekt einen größeren Einfluss auf die Alkalität, wenn der Induktionseffekt und der Konjugationseffekt gleichzeitig vorliegen Alkalinität.
intramolekulare Wasserstoffbrückenbindung
Wenn stabile intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen gebildet werden können, kann die Alkalität erhöht werden. (Bedeutet, dass die bei der Salzbildung aufgenommenen Protonen stabile intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen bilden können)
Pseudoephedrin ist alkalischer als Ephedrin
Intramolekulare Tautomerie: Aza-Ketal, Protonierung zur Bildung einer quartären Ammoniumbase
Bedingungen für die Tautomerie: ① Das tertiäre Aminmolekül des Rings weist Doppelbindungen an den α- und β-Positionen des Stickstoffatoms auf; ②Zyklisches tertiäres Aminmolekül hat -OH an der α-Position des Stickstoffatoms; ③N am Brückenkopf des kondensierten Rings kann nicht isomerisiert werden
Salzbildung (Mechanismus der Alksalzbildung)
Wenn Alkaloide mit Säuren Salze bilden, sind die Protonen zur Protonierung größtenteils an Stickstoffatome gebunden, wenn sekundäre Amin- und tertiäre Aminalkaloide Salze bilden. In quartären Ammoniumbasen, Azaacetalen, Enaminen und Alkaloiden mit Kreuzringeffekten unter Beteiligung von Stickstoffatomen findet die Protonierung am Stickstoffatom häufig nicht statt.
Salzbildung quartärer Ammoniumbasen
Salzbildung des stickstoffhaltigen Heteroacetals Alk
Salzbildung von Alk mit Enaminstruktur
Die Alk-Protonierung erfolgt hauptsächlich an β-C- und nicht an Stickstoffatomen
Das N-Atom am Brückenkopf des kondensierten Rings kann kein Salz in Form eines Imins bilden
Neostrychnin, Amarinin
Salzbildung von Alk mit Ringkreuzeffekten von Stickstoffatomen
Befindet sich das freie Elektronenpaar des N-Atoms räumlich nahe an der Ketongruppe, kommt es zu einem Kreuzringeffekt.
Beinhaltet die Oxidation von Stickstoffatomen
Oxidation zu Iminen und ihren Salzen
N-Dealkylierung (Entfernung von N-Methyl, N-Ethyl usw.)
Amidierung
Bildung von Azaacetal
Fällungsreaktion
verwenden: • Identifizierung – Reagenzglas, TLC- oder PPC-Chromogen; • Extraktionstrennung – Prüft die vollständige Extraktion.
Konventionelle Extraktionsmethode (ohne Beeinträchtigung durch wasserlösliche Bestandteile)
Fällungsreagenz
Metallsalze • Jod-Kaliumjodid (Wagner) KI-I2 brauner Niederschlag • Kaliumwismutiodid (Dragendoff) BiI3×KI rotbrauner Niederschlag • Kaliumquecksilberiodid (Mayer-Reagenz) HgI2×2KI cremefarbener Niederschlag; wenn überschüssiges Reagenz hinzugefügt wird, wird der Niederschlag wieder aufgelöst • Gelber kristalliner Niederschlag aus Goldchlorid (3 %) (Surichlorid) HAuCl4
Säuren – Kieselwolframsäure (Bertrand-Reagenz) SiO2×12WO3 milchig weiß
Phenolsäuren – Pikrinsäure (Hager-Reagenz) 2,4,6-Trinitrophenolgelb
Doppelsalz – Ammoniumreineckat-Chrom-Ammoniumthiocyanat-Reagenz, hergestellt In unlösliches Doppelsalz purpurrot
Reaktionsprinzip: Mehr molekulare Doppelsalze und Komplexsalze erzeugen
Bedingungen der Fällungsreaktion
(1) Es wird normalerweise im salzbildenden Zustand von Alkaloiden in saurer wässriger Lösung durchgeführt (unter alkalischen Bedingungen fällt das Reagens selbst aus). (2) In verdünnter Alkohol- oder fettlöslicher Lösung beträgt der Wassergehalt >50 % (bei einem Alkoholgehalt von >50 % kann sich der Niederschlag auflösen) (3) Es ist nicht einfach, große Mengen an Fällungsreagenzien hinzuzufügen. (Beispiel: Überschüssiges Kaliumquecksilberiodid kann den gebildeten Niederschlag auflösen.)
Beurteilung der Ergebnisse
(1) Bei der Identifizierung müssen für jedes Alk mehr als drei Fällungsreagenzien verwendet werden: Fällungsreagenzien weisen unterschiedliche Empfindlichkeiten gegenüber verschiedenen Alks auf. (2) Führen Sie dann direkt eine Fällungsreaktion am Säureextrakt der traditionellen chinesischen Medizin durch Positives Ergebnis – das Vorhandensein von Alk kann nicht festgestellt werden Ein negatives Ergebnis bedeutet, dass kein Alk vorhanden ist (3) Aminosäuren, Proteine, Polysaccharide, Tannine usw. Fällungsreagenzien – Fällung
Farbreaktion
Labat-Reaktion • 5 % Gallussäure in Alkohol • Es hat eine Methylendioxy-Struktur und ist smaragdgrün.
Vitali-Reaktion • Rauchende Salpetersäure- und Ätzalkohollösungen • Das Vorhandensein von Benzylwasserstoff in der Struktur weist auf eine positive Reaktion hin • Tiefviolett-dunkelrote Endfarbe verschwindet
Extraktion und Trennung
Extrakt
Saure Wasserextraktionsmethode (Ionenaustauschharzmethode, Fällungsmethode), Kaltextraktionsmethode (Perkolationsmethode, Kalteinweichmethode)
Saures Wasser – 0,1 % ~ 1 % H2SO4, HCl, HOAc usw. Alkaloide und ihre Salze sind in Methanol, Ethanol usw. leicht löslich, daher wird häufig Methanol oder Ethanol als Extraktionslösungsmittel verwendet und die Extraktion erfolgt durch Rückfluss-, Tauch- oder Perkolationsverfahren. Die meisten freien Alkaloide sind lipophil und können daher mit lipophilen organischen Lösungsmitteln wie Chloroform, Dichlormethan, Toluol usw. extrahiert werden.
Die Extraktion mit saurem Wasser hat viele Nachteile. Hier sind einige Lösungen:
Ionenaustauscherharz-Methode: Kationenaustauscherharz
Niederschlag
Säureextraktion und Alkalifällungsmethode: geeignet für schwach alkalische Alkaloide
Aussalzmethode: geeignet für mittelstarke Untergründe
Leys Ammoniumsalz-Fällungsmethode NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]: geeignet für quartäre Ammoniumbasen
Extraktionsverfahren mit Alkohollösungsmittel
Extraktionsverfahren mit nicht wassermischbarem organischem Lösungsmittel
Wenn die in der traditionellen chinesischen Medizin enthaltenen Alkaloidsalze und freien Alkaloide extrahiert werden, sollte das Lösungsmittel Methanol/Ethanol verwendet werden. Die Trennung von Matrin und Oxymatrin aus den Gesamtalkaloiden von Sophora flavescens basiert auf der unterschiedlichen Löslichkeit der beiden in Ether. ; In alkalischem Wasser, aus dem fettlösliche Alkaloide entfernt wurden, sollte n-Butanol verwendet werden, um wasserlösliche Alkaloide direkt aus dem alkalischen Wasser zu extrahieren.
Trennung
Trennung basierend auf der Löslichkeit von Alk und seinen Salzen • (1) Bekannte Inhaltsstoffe – Informationen zur Auswahl des Kristallisationslösungsmittels finden Sie in der Fachliteratur • (2) Unbekannte Komponenten – chromatographische Methode zur Lösungsmittelauswahl
Alk hat eine unterschiedliche Alkalität – pH-Gradienten-Extraktionsmethode
Methoden zur Bestimmung des pH-Werts: Pufferpapierchromatographie (kleiner Rf-Wert bedeutet hohe Alkalität), Verwendung des pKa-Werts zur Bestimmung des pH-Werts (pH=pKa 2). Beim Mischen wässriger Alkaloidsäurelösungen und deren Extraktion und Trennung mithilfe der pH-Gradientenmethode sollte der pH-Wert der Lösung allmählich von niedrig auf hoch ansteigen. Bei der Trennung von Alkaloiden von Chloroform durch pH-Gradientenextraktion können Sie nacheinander aus 8-3-Puffer extrahieren (von hohem zu niedrigem pH).
Bestimmen Sie die Leichtigkeit der Trennung – Anzahl der Extraktionen
Chromatographie • (1) Adsorptionsmittel: Aluminiumoxid wird üblicherweise in der Säulenchromatographie verwendet (gelegentlich wird Kieselgel verwendet); • (2) Entwicklungsmittel: Freies Alk wird oft mit Lösungsmitteln wie Benzol, Ether und Chloroform eluiert; • (3) Beurteilung der zusammengesetzten Polarität: ① Ähnliche Struktur: mehr Doppelbindungen und mehr sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen – die Polarität ist hoch ②In sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen:
Beispiele für Extraktion und Trennung: Vinblastin und Vincristin
Strukturidentifikation
Chromatographie: Bestimmen Sie physikalische und chemische Konstanten (z. B. den Schmelzpunkt), vergleichen Sie sie mit den in der Literatur angegebenen Daten und vergleichen Sie sie Bilden Sie dünne Schichten des Standards und messen Sie die physikalischen und chemischen Daten seiner Derivate. • 1. Dünnschichtchromatographie • 2. Papierchromatographie
Genealogie
UV – spiegelt das im Molekül enthaltene konjugierte System wider; IR – Verwenden Sie charakteristische Absorptionspeaks, um die wichtigsten funktionellen Gruppen in der Struktur zu identifizieren; NMR – verschiedene Techniken zur Bestimmung der Struktur der Karte; MS – basierend auf der Literatur, kombiniert mit den Massenspektraleigenschaften der wichtigsten Alkaloidtypen für die Analyse.
Allgemeine Regeln für Alkaloid-MS
Schwierig zu spalten oder es entstehen charakteristische Ionen, die durch die Spaltung von Substituenten oder Seitenketten entstehen
Merkmale: M oder M -1 sind meist Basispeaks oder starke Peaks. Charakteristische Ionen, die aus einer Gerüstfragmentierung resultieren, werden im Allgemeinen nicht beobachtet. Beinhaltet hauptsächlich zwei Kategorien: ①Die Gesamt- oder Hauptstruktur der Moleküle, die aus dem aromatischen System bestehen, wie z. B. Chinolinen, Acridonen usw. ②Alkaloide mit mehreren Ringsystemen und engen Molekülstrukturen wie Matrinen, Colchicinen usw.
Die Hauptspaltung wird von Stickstoffatomen dominiert
• Die wichtigste Spaltungsmethode ist die α-Spaltung, die sich auf Stickstoffatome konzentriert und meist die Spaltung des Gerüsts beinhaltet. • Eigenschaften: Die meisten Basispeaks oder starken Peaks sind stickstoffhaltige Gruppen oder Teile. • Haupttypen von Alkaloiden: Cinchonine, Steroidalkaloide usw.
Charakteristische Ionen, die hauptsächlich durch RDA-Fragmentierung erzeugt werden
• Merkmale: Nach der Spaltung entsteht ein Paar starker komplementärer Ionen, aus denen die Art und Anzahl der Substituenten am Ring bestimmt werden kann. • Dazu gehören hauptsächlich: Tetrahydroprotoberberine, nicht-N-Alkyl-substituierte Aporphyrine usw. • Alkaloide vom Tetrahydroprotoberberin-Typ werden hauptsächlich vom C-Ring abgespalten und unterliegen einer umgekehrten Diels-Alder-Reaktion (RDA-Reaktion). Zum Beispiel: Der Spaltungsprozess von Cyclanolin wird wie folgt ausgedrückt:
Charakteristische Ionen entstehen hauptsächlich durch die Abspaltung von Benzylgruppen.
• Merkmale: Wie 3. Das heißt, nach der Fragmentierung entsteht ein Paar starker komplementärer Ionen • Wie zum Beispiel: Benzyltetrahydroisochinoline, Bisbenzyltetrahydroisochinoline usw. • Zum Beispiel: 1-Benzyl-Tetrahydroisochinolin-Alkaloide vom Isochinolin-Typ verlieren während des Crackprozesses leicht die Benzylgruppe, was zu starken Spektrallinien führt, die von Tetrahydroisochinolin-Fragmenten dominiert werden