第五章生物碱

1、 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：除去生物体必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋白质、B族维生素等外的所有含氮有机化合物。 （1）游离碱。由于部分生物碱的碱性极弱，不易或不能与酸生成稳定的盐，因而以游离碱的形式存在。 如酰胺类生物碱秋水仙碱、喜树碱等。（2）盐类。除少数极弱碱性生物碱外,大多生物碱，在植物细胞中都是与酸类结合成盐的形式存在。以有机酸盐为主，少数为无机酸盐（如鸦片中的硫酸吗啡，黄连及多种小檗科植物中的盐酸小檗碱）。（3）N-氧化物。如苦参中苦参碱和氧化苦参碱。 （4）生物碱苷。生物碱和糖缩合生成生物碱苷，如甾类

2、的茄碱。 （5）酯。有些生物碱的母核OH、 COOH和有机酸缩合成酯。（1）多为结晶性固体，少数为无定形粉末， 有些小分子生物碱为液体（烟碱、毒芹碱、槟榔碱）。（2）多数有苦味，少数具甜味（甜菜碱）。 少数生物碱有挥发性（麻黄碱 ）、升华性（咖啡因）。（3）多数为无色，少数具有高度共轭体系显色。 如:小檗碱、蛇根碱显黄色、小檗红碱显红色等。（4）旋光性：大多具有旋光性，生物碱的旋光性易受pH、溶剂等 影响； 生物碱的旋光性与其生理活性关系密切，通常左旋体 呈显著的生理活性，右旋体的生理活性很弱甚至没有。 类别类别溶剂溶剂亲脂性亲脂性ALKALK水溶性水溶性ALKALKALKALK盐盐NONOE

3、tOH溶溶溶溶溶溶溶溶水水溶溶溶溶酸水酸水溶溶溶溶溶溶溶溶碱水碱水溶溶CHCl3溶溶溶溶试剂名称试剂名称试剂组成试剂组成反反 应应 现现 象象碘碘-碘化钾碘化钾（Wagner 试剂）试剂）KI-I2无定形无定形红棕色红棕色沉淀沉淀碘化铋钾碘化铋钾(Dragendorff 试剂试剂)KBiI4黄色至黄色至橘红色橘红色无定形沉淀无定形沉淀碘化汞钾碘化汞钾(Mayer试剂试剂)K2HgI4类白色类白色沉淀，过量则沉淀溶解沉淀，过量则沉淀溶解硅钨酸硅钨酸(Bertrad 试剂试剂)SiO2.12WO3.nH2O浅黄色或浅黄色或灰白色灰白色无定形沉淀无定形沉淀苦味酸苦味酸2,4,6-三硝基苯酚三硝基苯酚

4、黄色晶形沉淀（中性溶液）黄色晶形沉淀（中性溶液）雷氏铵盐雷氏铵盐（硫氰酸铬铵试剂）（硫氰酸铬铵试剂）NH4 Cr(NH3)2(SCN)4红色红色沉淀或复盐沉淀或复盐 来源氨基酸：大多数生物碱来源氨基酸：大多数生物碱 来源异戊二烯：萜类生物碱、甾体生物碱来源异戊二烯：萜类生物碱、甾体生物碱NCH3HOCOCHCH2OH NOCH3NCH3（三）吡咯里西丁类：一野百合碱（三）吡咯里西丁类：一野百合碱912876NOOHOOCH3HOHCH3CH3H（一）哌啶类生物碱：如胡椒碱（一）哌啶类生物碱：如胡椒碱OONO（二）吲哚里西丁类生物碱：一叶秋碱（二）吲哚里西丁类生物碱：一叶秋碱（三）喹诺里西丁类：

5、苦参碱（三）喹诺里西丁类：苦参碱NOHONNO一叶秋碱一叶秋碱 苦参碱苦参碱 包括：包括：喹啉与丫啶酮类生物喹啉与丫啶酮类生物碱，主要分布在芸香碱，主要分布在芸香科植物中。科植物中。（一）喹啉类生物碱：（一）喹啉类生物碱：NOOHOHH冉特可林酮冉特可林酮CCHCH3HOHNHCH3（一）苯丙氨类生物碱：如麻黄碱（一）苯丙氨类生物碱：如麻黄碱（二）四氢异喹啉类生物碱：如厚朴碱（二）四氢异喹啉类生物碱：如厚朴碱+NH3COHOHOCH3CH3麻黄碱麻黄碱厚朴碱厚朴碱（三）苄基四氢异喹啉类：汉防己甲素等（三）苄基四氢异喹啉类：汉防己甲素等OMeONHONHOMeOROMeCH3H3C汉防己甲素汉防

6、己甲素 R=CH3汉防己乙汉防己乙(防己诺林碱防己诺林碱) R=H（一）简单吲哚类生物碱：利血平等（一）简单吲哚类生物碱：利血平等2019HNN MeOOCHMeOOMeHHOCOMeOMeOMeO（一）单萜类生物碱：猕猴桃碱、秦艽碱甲（一）单萜类生物碱：猕猴桃碱、秦艽碱甲 NCH3NOO猕猴桃碱猕猴桃碱 秦艽碱甲秦艽碱甲OMeNHHHHOONO（一）孕甾烷类生物碱：环氧黄杨木己碱（一）孕甾烷类生物碱：环氧黄杨木己碱H2NHOHNHMeOHOH（二）胆甾烷类生物碱：茄啶碱（二）胆甾烷类生物碱：茄啶碱HHOON第四节第四节 生物碱的提取分离生物碱的提取分离v 除个别具有生物碱挥发性的生物碱（麻黄

7、碱）可用水蒸汽蒸馏法提取外，一般情况下，总生物碱的提取均采用溶剂法提取。 原理：生物碱盐易溶于水，难溶于亲脂性溶剂溶剂：0.5-1%乙酸、硫酸、盐酸等 方法：浸渍、渗漉 纯化：离子交换树脂（强酸型阳离子树脂）有机溶剂萃取（碱化亲脂性溶剂萃取） 具有一定碱性的生物碱在植物体内都以盐的形式存在，故可选用水或酸水提取。目前常用无机酸水提取，以便将生物碱有机酸盐置换成生物碱无机酸盐，增大溶解度。 浸渍 /渗漉/煎煮 生药 水或酸水提取法酸水提取液（盐） 离子交换树脂法有机溶剂萃取法 总生物碱 附：附： 离子交换树脂法中药酸水提取液（盐） 过阳离子交换树脂柱（RSO3- H+） 流出液流出液 （水性杂质

8、）（水性杂质） 树脂柱（RSO3BH+） 交换后，用碱液或10%氨液碱化后再用有机溶剂如氯仿洗脱，回收溶剂 总生物碱 附：附： 酸水液（盐） 碱化（游离）氯仿萃取 碱水液 （水溶性杂质） （水溶性生物碱） 氯仿液（游离） 回收较纯的总生物碱 2. 有机溶剂萃取法 原理：游离生物碱及生物碱盐均易溶于醇溶剂：乙醇、甲醇、酸性醇等 方法：浸渍、渗漉、回流等 纯化：浓缩，酸水-碱化-亲脂性溶剂萃取生生 药药 醇提取液醇提取液回收 总生物碱总生物碱 较纯的总生物碱较纯的总生物碱 酸水-碱化-萃取法 生物碱及其盐都能溶于醇，故可选用醇类溶剂提取法。优点：应用范围广，对不同酸性生物碱或其盐均可选用，另外水溶

9、性杂质如多糖、蛋白质由于难溶于醇类而较少提出。缺点：脂溶性杂质多。可配合酸水-碱化-萃取法处理去除。醇或酸性醇醇或酸性醇 浸渍 /渗漉/回流 生生 药药 碱水处理 有机溶剂提取液有机溶剂提取液总生物碱总生物碱 亲脂性有机溶剂提取一般要事先将药材用少量的碱水湿润，使生物碱盐转变成游离碱，缺点：提取时间长，溶剂价格高，安全性差，而且对设备要求高，防溶剂泄露。冷浸/ 回流 回收 亲脂性有机溶剂提取亲脂性有机溶剂提取 （苯、CH2Cl2 、CH2Cl3） 生物碱的分离通常分为系统分离与特定分离。系统分离带有基础研究的性质，生物碱的分离通常分为系统分离与特定分离。系统分离带有基础研究的性质，系统分离常采

10、用总生物碱分离成不同系统分离常采用总生物碱分离成不同类别或不同极性部位后，再进一步类别或不同极性部位后，再进一步分离成单体生物碱的分离程序。通分离成单体生物碱的分离程序。通常利用各生物碱或其不同盐类的溶常利用各生物碱或其不同盐类的溶解性能差异、碱性强弱差异、解性能差异、碱性强弱差异、极性差异或官能团的差异进行分离。而特定极性差异或官能团的差异进行分离。而特定分离则侧重于生产实用，具有开发价值。分离则侧重于生产实用，具有开发价值。生物碱的分离系统分离特定分离在基础研究方面多用侧重生产实用、具有应用开发价值总碱单体Alk的分离指酸碱性强弱指极性不同类别部位依据Alk的理化性质v分离依据：分离依据：

11、按生物碱的碱性、酚性有无及是否按生物碱的碱性、酚性有无及是否 水溶性初分成五类。水溶性初分成五类。注：弱碱性生物碱的盐不稳定；中强碱在注：弱碱性生物碱的盐不稳定；中强碱在pH910时可以游离时可以游离分离流程分离流程： 总生物碱总生物碱酸水溶解，滤过酸水溶液酸水溶液CHCl3萃取CHCl3层层酸水层酸水层 氯仿层（弱碱性生物碱）氯仿层（弱碱性生物碱） 12%NaOH萃取 碱水层碱水层 CHCl3层层 NH4Cl处理，CHCl3萃取 CHCl3层层 回收 回收溶剂 非酚性弱碱性生物碱非酚性弱碱性生物碱 酚性弱碱性生物碱酚性弱碱性生物碱 酸水液酸水液 （强，中强碱性生物碱）（强，中强碱性生物碱）

12、氨水调pH910，CHCl3萃取 CHCl3层层 碱水层碱水层12%NaOH萃取 酸化，雷氏铵盐沉淀 沉淀沉淀 分解沉淀 水溶性生物碱水溶性生物碱 （强季铵碱）（强季铵碱） 碱水层碱水层 CHCl3层 NH4Cl处理CHCl3萃取 回收 非酚性中强碱非酚性中强碱性生物碱性生物碱 CHCl3液液 回收 酚性中强碱性生物碱酚性中强碱性生物碱 v 分离依据：分离依据： 利用生物碱的碱性差异分离；利用生物碱的碱性差异分离； 利用生物碱的极性（溶解性）差异分离；利用生物碱的极性（溶解性）差异分离； 利用特殊官能团的性质进行分离；利用特殊官能团的性质进行分离； 利用色谱法进行分离；利用色谱法进行分离； 方

13、法方法1 1、 混合生物碱混合生物碱溶于酸水中溶于酸水中逐步加碱逐步加碱(氨水等氨水等) 使使pH由低由低至高，每调一次至高，每调一次pH ，用有机，用有机溶剂萃取一次溶剂萃取一次.生物碱由弱至强依次被分离生物碱由弱至强依次被分离梯度萃取方法梯度萃取方法pH（1）利用生物碱的碱性差异分离）利用生物碱的碱性差异分离pH梯度萃取法梯度萃取法方法方法2 2、混合生物碱、混合生物碱溶于氯仿中溶于氯仿中逐步加酸性缓冲液逐步加酸性缓冲液(PH(PH由高至低由高至低) )生物碱依盐的形式由强至弱被依次分离生物碱依盐的形式由强至弱被依次分离梯度萃取方法梯度萃取方法pH（1）利用生物碱的碱性差异分离）利用生物碱

14、的碱性差异分离pH梯度萃取法梯度萃取法（2）利用生物碱的极性（溶解性）差异进行分离）利用生物碱的极性（溶解性）差异进行分离苦参碱和氧化苦参碱混合物苦参碱和氧化苦参碱混合物少量CHCl3溶解 CHCl3液液加入10倍量的乙醚 沉淀（氧化苦参碱） 母液母液（苦参碱）（苦参碱） NNO 分子结构的不同 极性的差异 对特殊溶剂的溶解性能不同而分离NNOO金鸡纳树皮粉末Ca（OH)2湿润 ，苯提取苯提液稀H2SO4中氨水碱化酸水液NaOH调 pH6.5，温热放置析晶 ，过滤硫酸奎宁晶体母液碱化沉淀奎宁稀H2SO4沉淀加乙醚溶解不溶物重结晶金鸡宁乙醚液稀HCl乙醚液酸液酒石酸钾钠酒石酸金鸡宁丁碱化金鸡宁丁

15、母液KI母液氢碘酸奎宁丁碱化奎宁丁（3）利用特殊官能团进行分离）利用特殊官能团进行分离 含酚羟基的生物碱 含酚-OH的生物碱在碱性条件下成盐溶于水，可与一般生物碱分离。如吗啡与可待因的分离。 两性生物碱的分离 两性生物碱在碱性条件下成盐溶于水，而一般生物碱在 此条件下游离难溶于水，过滤后可与一般生物碱分离。将碱水溶液调pH8-9，两性生物碱沉淀析出。 含内酯或内酰胺结构的生物碱 可在碱性水溶液中加热皂化开环生成难溶于水的羧酸盐而与其它生物碱分离，在酸性条件下又环合成原生物碱而沉淀。如喜树碱。v 吗啡吗啡 R=H v可待因可待因 R=CH3 ONOHROCH3 吗啡和可待因混合物 CHCl3溶解

16、 氯仿溶液 12% NaOH 溶液萃取 碱水液 CHCl3液 弱酸酸化CHCl3萃取 回收溶剂 可待因 CHCl3液 吗 啡回收溶剂 （4）利用色谱法进行分离）利用色谱法进行分离 吸附柱色谱：应用广泛。吸附剂为硅胶、氧化铝，洗脱剂为以亲脂性溶剂为主的混合系统。如花椒根中6种生物碱的分离。分配柱色谱：适用于极性较大的生物碱或结构相近的生物碱的分离。如高三尖杉酯碱与三尖杉酯碱的分离。其他色谱法：干柱色谱、中压或低压柱色谱、制备薄层色谱、HPLC等。（4）利用色谱法进行分离）利用色谱法进行分离 吸附柱色谱：常用于分离游离生物碱。吸附剂为硅胶、氧化铝，常用的是氧化铝。氧化铝因其弱碱性可保证具有一定碱性

17、的生物碱游离而易于洗脱。有时也用硅胶，但须注意因有弱酸性可使碱性较强的生物碱吸附较牢。以氧化铝或硅胶作为吸附剂时常用苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂或以其为主的混合溶剂系统作洗脱剂。此时生物碱按极性大小由小到大的顺序先后流出色谱柱。分配柱色谱：适用于极性较大的生物碱或结构相近的生物碱的分离。 如高三尖杉酯碱与三尖杉酯碱的分离。其他色谱法：干柱色谱、中压或低压柱色谱、制备薄层色谱、HPLC等。练习练习1 1： 某中药乙醇提取液中含有某中药乙醇提取液中含有A（酚性叔胺碱）、（酚性叔胺碱）、B（非酚性叔胺碱）、（非酚性叔胺碱）、C（季铵碱）、（季铵碱）、D（糖）等水溶性成分，试根据其工艺流程，判断各类

18、（糖）等水溶性成分，试根据其工艺流程，判断各类成分的位置成分的位置 .酸水液氨水调 pH酸化，加雷氏铵盐沉淀，过滤乙醇提取液回收乙醇乙醇提取物酸水溶解，过滤9 10氯仿萃取CHCl3层碱水层1 2%NaOH溶液萃取CHCl3层回收 CHCl3碱水层NH4Cl处理，氯仿萃取滤 液沉 淀（ ）分解 沉淀（ ）（ ）（ ）练习练习2 2：某中药含：某中药含A A（季铵碱）、（季铵碱）、B B（叔铵碱）、（叔铵碱）、C C（4 4羟基羟基7O7O葡萄糖葡萄糖黄酮苷）、黄酮苷）、D D（7 7，4 4二羟基黄酮）、二羟基黄酮）、E E（单糖）、（单糖）、F F（多糖）六类成分，试根据（多糖）六类成分，试

19、根据提取分离流程图判断以上各类成分可能的位置。提取分离流程图判断以上各类成分可能的位置。中药粗粉甲醇反复提取药渣甲醇液水提物浸 膏水提取浓 缩乙酸溶液冷溶5%酸水液不溶物氨水碱化，乙醚萃取水 层醚层NaOH调 pH ,正丁醇萃取12碱水层醇层5% NaOH溶解碱水液加酸调中性，浓缩浓缩液 乙醚萃取醚层水层（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）（ ）练习练习1答案：酸水液氨水调 pH酸化，加雷氏铵盐沉淀，过滤乙醇提取液回收乙醇乙醇提取物酸水溶解，过滤9 10氯仿萃取CHCl3层碱水层1 2%NaOH 溶液萃取CHCl3层回收 CHCl3碱水层NH4Cl处理，氯仿萃取滤 液沉 淀（ ）分解 沉淀（ ）（ ）（ ）BCDA37、37、中药粗粉甲醇反复提取药渣甲醇液水提物浸 膏水提取浓 缩乙酸溶液冷溶5%酸水液不溶