中药化学生物碱

1、第3章 生物碱（Alkaloids）目的要求l掌握生物碱的理化性质、提取、分离和检识。l熟悉生物碱结构的研究方法。l了解生物碱的含义、分类、分布和生理活性。教学内容第1节 概述第2节 生物碱的生物合成第3节 生物碱的分类第4节 生物碱在植物体中的存在形式第5节 生物碱的理化性质第6节 生物碱的提取与分离第7节 生物碱的色谱检识第8节 生物碱的结构测定第9节 含生物碱中药实例第1节 概述l定义l分布l生理活性1.定义多数认为：生物碱是来源于植物界的含氮有机化合物（N多在环内），有生理活性和碱性，能与酸成盐。广义认为：生物界中所有的含氮有机化合物（除去生物体必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋白质

2、、B族维生素等）。权威定义：生物体内含负氧化态氮原子的具生理活性环状化合物。NOHOOOCH3OCH3BerberineNCH3HOCCCH2OHOAtropineCOHCCH3HNHCH3HEphedrineONHCCH3OOCH3OCH3CH3OCH3ONCH3OHHOONNHOCH3H3COOCOCOCH3OOCH3OCH3OCH3ColchicineMorphineReserpine2.分布二生物碱在生物界的分布生物界植物界动物界：极少1.在系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱菌类植物如麦角菌等少数植物含有生物碱地衣、苔藓类中仅发现少数简单的吲

3、哚类生物碱蕨类中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复杂的生物碱集中分布在小叶型的真蕨如木贼科、卷柏科石松科等植物中（很少）单子叶植物中，主要分布在百合科、石蒜科、百部科2.生物碱集中分布在系统发育较高级的类群中裸子植物中，仅红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、麻黄属、三尖杉属等植物中含生物碱（较少）双子叶植物中，主要分布在防己科、毛莨科、茄科、NCH2CH2NCH3CH3生物碱在植物体中的代谢 v积累：主要在生长活跃的组织如子房、心皮等。v储藏：主要是在液泡细胞、乳汁管细胞中进行，因此不同植物中生物碱存在的部位不同。v转移：往往发生许多甲基化、氧化、去甲基化等次级结构修饰。积累和储藏的结果 v同属植

4、物、同种植物中往往含有多种结构类型相同的生物碱，也有一些科属的植物亲缘关系不相近，但可能含有相同的生物碱。v生物碱的有无或含量受生长条件与气候等因素的影响。一般普遍存在，但往往是集中在某一部位。3.生理活性v镇痛作用的吗啡、延胡索乙素v解痉作用的阿托品v抗菌消炎作用的小檗碱v降压作用的利血平v止咳平喘作用的麻黄碱v抗疟作用的奎宁v抗癌作用的喜树碱、长春新碱、秋水仙碱 生物碱的一次代谢产物主要是氨基酸（鸟氨酸、脯氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸和烟酸等）、甲戊二羟酸和醋酸酯等。 主要原理： 环合反应 CN键的裂解 第2节 生物碱的生物合成（1） Schiff碱形成：羰

5、基与氨基加成脱水的反应。如吡咯类、托品类、吡咯里西啶类、哌啶类、喹诺里西啶类等的生物合成。RNCRHOHH H2ORNCRH环合反应（2）Mannich碱形成（氨甲基化）：醛、胺和负碳离子（含活泼氢）的缩合反应，活泼氢被氨甲基取代，得到Mannich碱。如苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成。CHO+HN+COHCCHNNH2COOH-CO2NH2-NH2CHOHCHONHNH苯丙氨酸苯乙胺苯乙醛苄基四氢异喹啉四氢异喹啉Schiff碱反应Mannich碱反应偶合反应异喹啉类生物碱环合反应（3）酚的氧化偶合（N-杂环生物碱的再环合）：含酚羟基的化合物在酶的作用下形成自由基，两个自由基经偶联形成新键的

6、反应。偶联方式有邻邻偶联、邻对偶联、对对偶联。NCH3番荔枝碱邻-邻偶合H3COHOH3COHONCH3H3COHOH3COHONCH3H3COHOOO空褐鳞碱邻-对偶合NCH3H3COHOH3COHO波乐定N-杂环生物碱的再环合（止痛）（利尿）（1） Hofmann降解（彻底甲基化法）：季铵碱在碱性溶液中加热，脱水生成烯和三甲胺的反应。根据生成烯的数目，可推测生物碱结构中N的结合状态。伯、仲、叔胺先用CH3I和Ag2O进行彻底甲基化反应，生成季铵碱。CN键的裂解H2OOH-HN(CH3)3+CCCC+N(CH3)3+（2）Von Braun反应：叔胺生物碱与BrCN反应，氮环裂开，CN与N结

7、合，Br与邻碳结合，生成溴代烷和二取代氨基氰化物，此氰化物进一步水解生成羧酸，脱羧即得仲胺。用于无-H的C-N键裂解。R1+R3Br+-H2ONR3R2CN-BrR1NR3R2CN Br-R1NR2CNR1NR2COOH-CO2R1NHR2第3节 生物碱的分类l按植物来源分类l按生源途径分类l按母核类型分类生物碱来源于氨基酸来源于异戊烯来源于鸟氨酸：吡咯吡咯里西丁 托品类来源于赖氨酸：哌啶类吲哚里西丁喹诺里西丁来源于邻氨基苯丙氨酸/酪氨酸：苯丙胺类异喹啉类苄基异喹啉类苯乙基异喹啉类苄基苯乙胺类吐根碱类来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类吖啶酮类来源于色氨酸：吲哚碱类半萜吲哚类单萜吲哚类NH2CH2CH2

8、CH2CH（NH2）COOHNH2CH2CH2CH2CH2CH（NH2）COOHCH2CH2COOHNH2CH2CH2COOHNH2HONCOOHNH2来源于萜类：单萜类倍半萜类二萜类三萜类来源于甾体：孕甾烷（C21）环孕甾烷（C24）胆甾烷（C27）生物碱按生源关系分类v吡咯烷类v莨菪烷类v哌啶类v喹啉类v喹唑啉类v咪唑类v吖啶酮类v异喹啉类v吲哚类v嘌呤及黄嘌呤类v大环类v萜类v甾体类v有机胺类按母核类型分类：CH3HOHCH3CH2OCOC=CHCH3简单吡咯烷类 (红古豆碱)吡咯烷类生物碱NCH2COCH2CH3NNHH 吡咯里西啶类 (大叶千里光碱)莨菪烷类生物碱NHCH3OCOCH

9、CH2OH莨菪碱(莨菪醇)NHCH3OCO古柯碱(伪莨菪醇)COOCH3H哌啶和吡啶类 (毒藜碱)哌啶类生物碱 吲哚里西啶类 (娃儿藤定碱)喹啉类生物碱OCHOH金鸡宁OHCH=CH2NNHNH3COHOOCH3NN 喹喏里西啶类 (苦参碱)NNCH2CH2喹唑啉类生物碱NNOCH2COCH2NHHO常山碱咪唑类生物碱ONNCH3毛果芸香碱吖啶酮类生物碱NOOOCH3CH3山油柑碱OCH3NHHOH3COCH3NH3COH3COH3CO异喹唑类生物碱简单异喹啉类 (萨苏林)苄基异喹啉类 (罂粟碱)NOOOOCH3OCH3H3COCH3O苯酞异喹啉类 (那可汀)NH3COOCH3NH3CCH3O

10、CH3OCH3HH双苄基异喹啉类 (粉防己碱)NH3COHOH3CO阿朴菲类和异阿朴菲类 (紫堇定)CH3H3COHOONH3COHOH3CO原阿朴菲类 (原荷叶碱)CH3H3COHO异喹唑类生物碱NOOOCH3OCH3H3CO+OH -O原小檗碱类 (小檗碱)CH3OCH3OH3COHONOOOCH3HOOOCH3NOOOO普托品类 (普托品)苯骈菲啶类 (白屈菜碱)NOCH3HOHO吗啡类吗啡烷型 (吗啡)NCH3吗啡类青藤碱型 (青藤碱)H3COOOCH3CH3吗啡类莲花氏烷型 (莲花氏碱)12345678910111213141516N吲哚类生物碱COOH单吲哚类 (靛青甙)OCH3H

11、HCONHCHCH2OHCH3O-B-D-gluH3COOCOH3CONH色胺吲哚类 (相思豆碱)NHNHCH3NNH半萜吲哚类 (麦角新碱)单萜吲哚类 (钩藤碱)NHNHNHNOHNNOHCOOCH3CHOH3COOC二聚吲哚类 (长春新碱)嘌呤及黄嘌呤类生物碱 嘌呤类(香菇嘌呤)CH2CHCHCOOHNH2CH3H3COOHOOHOCH3ClOCOCHNCOCH3美登木生物碱类 (美登木碱)NNNNOH黄嘌呤类 (咖啡因)NNNNOCH3H3C大环类生物碱NHNOOCH3OCH3CH3CH3OCH3CH3ONHNHNHOOOH大环精胺和精脒生物碱类 (劳纳灵)萜类生物碱H3CO 单萜类 (

12、龙胆碱)OCH3OH3COOCH3OH倍半萜类 (石斛碱)HOOH5C2NONCH3CH3CH3H3CONOOCCH3OOCC6H5 二萜类(乌头碱)有机胺类生物碱CCHCH3HOHNHCH3麻黄碱OH3COH3COH3COH3CONHCOCH3秋水仙碱甾体类生物碱H2NHOHCH3孕甾烷类(丰土明碱)OH3CHHHH3CHNH 环孕甾烷类(环常绿黄杨碱D)CH3HCH3NHCH3NHHHHHHCH3H3CH3CH3COOOOOOCH3胆甾烷类 (茄碱)HNHHHHHCH3CH3CH3HOHO 异甾体类(藜芦胺碱)第4节 生物碱在植物体中的存在形式l游离碱 植物体内，少数碱性极弱的以游离状态存在，如酰胺类生物碱秋水仙碱、喜树碱等。l盐类 多数都以盐的形式存在，与生物碱成盐的酸有无机酸如硫酸、盐酸，有机酸如草酸、柠檬酸、酒石酸、乌头酸、罂粟酸等。lN-氧化物 如苦参中苦参碱和氧化苦参碱。l生物碱苷 生物碱和糖缩合生成生物碱苷，如甾类的茄碱。如甾