第三章 生物碱

1、第三章第三章十九世纪德国学者十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片从鸦片中分离出吗啡碱中分离出吗啡碱(morphine)现从自然界中分离得到约现从自然界中分离得到约10000种种全国医药产品大全全国医药产品大全中收载的药物及中收载的药物及 其制剂达六十余种其制剂达六十余种植物中存在的生物碱大多有明显的生理植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性如：活性如： 鸦片中的鸦片中的吗啡吗啡镇痛作用镇痛作用 麻黄中的麻黄中的麻黄碱麻黄碱止喘作用止喘作用 长春花中的长春花中的长春碱长春碱抗癌活性抗癌活性 黄连中的黄连中的小檗碱小檗碱抗菌消炎作用抗菌消炎作用 山莨菪碱山莨菪碱抗中毒性休克作用抗中毒性休

2、克作用 石蒜中的生物碱加兰他敏加兰他敏具有拟胆碱作用 利血平利血平降压作用 生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。一一. .生物碱的含义生物碱的含义 生物碱一般指植物中含生物碱一般指植物中含N N的有机化合物的有机化合物（蛋白质、肽类、氨基酸等除外蛋白质、肽类、氨基酸等除外) )。第一节第一节 概述概述 生物碱主要分布于植物界生物碱主要分布于植物界, ,在动物中发现在动物中发现得很少。在高等植物尤其在双子叶植物中分得很少。在高等植物尤其在双子叶植物中分布为广：布为广：在

3、双子叶植物的小檗科在双子叶植物的小檗科(Berberidaceae)(Berberidaceae)，毛茛科，毛茛科(Rununcu-laceae)(Rununcu-laceae)，木兰科，木兰科(Magnoliaceae)(Magnoliaceae)，防己，防己科科(Menisperma-ceae)(Menisperma-ceae)，罂粟科，罂粟科(Papaveraceae)(Papaveraceae)，芸，芸香科香科(Rutaceae)(Rutaceae)等植物中广为分布；等植物中广为分布；二、分布二、分布裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属(Taxus)(Taxus

4、)，松柏，松柏科松属科松属(Pinus)(Pinus)，云杉属，云杉属(Picia)(Picia)，三尖杉科三尖杉属，三尖杉科三尖杉属Cepha-lotaxus)Cepha-lotaxus)，麻黄科麻黄属，麻黄科麻黄属(Ephedra)(Ephedra)等属植物等属植物中有分布；中有分布；少少数单子叶植物如石蒜科，百部科数单子叶植物如石蒜科，百部科(Stemonaceae)(Stemonaceae)，百合科，百合科(Liliaceae)(Liliaceae)等植物中有分布。在低等植物等植物中有分布。在低等植物中，生物碱分布少，而且结构一般为简单。生物碱在中，生物碱分布少，而且结构一般为简单。生

5、物碱在生物体中生物体中 的存在部位和含量往往差别很大，一般来的存在部位和含量往往差别很大，一般来说，含量在千分之一以上即为高含量。说，含量在千分之一以上即为高含量。三、存在形式三、存在形式1.1.游离碱游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。2.2.成盐：成盐： 有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等无机酸：硫酸、盐酸等。3.3.苷类：苷类：以苷的形式存在于植物中；4.4.酯类：酯类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。5.N-5.N-氧化物：氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。 命名规则命名规则1.生物碱类型的命名生物碱类型的命名主要根据：主要根据：母核的化学结

6、构母核的化学结构，如吡啶、吡咯啶、喹啉、异喹，如吡啶、吡咯啶、喹啉、异喹啉、萜类等；啉、萜类等；以来源植物命名以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。，如石蒜科生物碱等。2.生物碱单体成分的命名生物碱单体成分的命名以植物来源的属、种的名称命名，如： 一叶萩碱一叶萩碱也有以生理活性或药效命名，如： 吗啡吗啡morphine（使睡眠), 吐根碱吐根碱emetine（呕吐）以人名命名的，如：pelletierine（为纪念化学家Pierre Joseph Pelletier）生物碱的分类方法很多，主要包括1.按植物来源植物来源分类 如：石蒜生物碱，长春花生物碱；2.按化学结构化学结构分类 如：异喹啉生物碱

7、、甾体生物碱；3.按生源结合化学分类生源结合化学分类 如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。 第二节第二节 结构与分类结构与分类有机胺类（有机胺类（氮原子不结合在环内的一类生物碱。氮原子不结合在环内的一类生物碱。）CHCHOHCH3NHCH3CHCHOHCH3NHCH3麻黄碱伪麻黄碱(1R,2S)(1S,2S)止咳平喘作用止咳平喘作用MeOHMeOCOO(CH2)4NHNH2NH益母草碱益母草碱对动物子宫有兴奋对动物子宫有兴奋作用、降压作用作用、降压作用（二）杂环（二）杂环类（氮原子结合在环内的一类生物碱。）类（氮原子结合在环内的一类生物碱。）1、吡咯衍生物、吡咯衍生物由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。N

8、HNH吡咯四氢吡咯 分为：简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶） 吲哚里西啶衍生物。简单的吡咯衍生物简单的吡咯衍生物NNOMeMeNNMeMeOOOCOMe红古豆碱（无活性）（无活性）红古豆苦杏仁酸酯（有活性）（有活性）似阿托品药物的散瞳等作用似阿托品药物的散瞳等作用吡咯里西啶（吡咯里西啶（pyrrolizidinepyrrolizidine）衍生物）衍生物NOONMeMeMeHOHOHOO野百合碱（有抗癌活性）有抗癌活性）吡咯里西啶吲哚里西啶（吲哚里西啶（indolizidineindolizidine）衍生物）衍生物NNOO吲哚里西啶一叶萩碱2 2、吡啶衍生物、吡啶衍生物由吡

9、啶或六氢吡啶衍生的生物碱。分为：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶NN吡啶喹诺里西啶NMeMeNOOMeCNMeNNHO猕猴桃碱蓖麻碱金雀花碱吡啶吡啶降压、镇静、促进唾液分泌作用NNONNOO苦参碱氧化苦参碱喹诺里西啶喹诺里西啶消肿利尿、抗肿瘤、抗心律失常、降血脂及免疫调节3、莨菪烷衍生物、莨菪烷衍生物CHCH2OHNCH3HOCO莨菪碱（阿托品）解痉、镇痛、解磷中毒、散瞳作用4、喹啉衍生物、喹啉衍生物N12345678喹 啉NNOOOOH喜树碱喜树碱治白血病和直肠癌5、异喹啉衍生物、异喹啉衍生物N67123458异喹啉isoquinolineN1-苯甲基异喹啉1-benzyl-isoquinolin

10、eOONOOMeOOMeOMeMeH存在于鸦片中，具有镇咳作用与可待因相似，但无成瘾性，可替代可待因。那可丁那可丁又称苄基异喹啉又称苄基异喹啉双苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型NMeOMeOMeOMeHNHOMeOMeOMeMeOMeO唐松草碱唐松草碱原小檗碱型原小檗碱型N抗菌消炎存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。原小檗碱型原小檗碱型镇痛、镇静、改善心肌供血、治疗心率失常吗啡烷型吗啡烷型N12345678910111213141516吗啡烷morphinane镇痛如：吗啡碱（吗啡碱（morphine）是鸦片中的成分，具有止痛的作用。6、吲哚衍生物、吲哚衍生物 R

11、=NNRMeOHCOOMeOAcOHNHOHCO2MeR长春碱(Vinblastine, VLB), R=Ch3长春新碱(Vincristine, VCR), R=CHONNONNOMe咪唑毛果芸香碱pilocarpine治疗青光眼7 7、其他杂环、其他杂环虫草素虫草素抗菌、抗病毒、抗肿瘤NHNNN123456789嘌呤嘌呤NOMeOMeOCH3OHOHONCH3CH2OCH3OCH3OCCH3OOCH3COOH石斛碱dendrobine乌头碱aconitine三、萜类生物碱三、萜类生物碱解热镇痛镇痛、消炎、麻醉、降压二萜二萜抗癌活性NHHOHHHHHHOHHOHH贝母碱贝母碱四、甾类生物碱四

12、、甾类生物碱扩张支气管平滑肌、兴奋子宫 第三节第三节 理化性质理化性质 一、性状一、性状 1.形态多为结晶固体，少为粉末。少数常温下为液体（多不含氧，若含氧则多成酯键） 2.颜色多为无色或白色，少数有色。 3.味 觉多具苦味，少数有甜味，如：甜菜碱。 4.挥发性液体生物碱多有挥发性，个别固体生物碱有挥发性，如麻黄碱。 5、旋光性多为左旋光性。 条件改变有的产生变旋现象。 如：菸碱 中性溶液左旋光性 酸性溶液右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。类别极性价键溶解性H2OCHCl3HClNaOH非酚性非酚性Alk(无无Ar-OH叔胺、仲叔胺、仲胺胺)较弱共价脂溶性+季铵碱季铵碱强离子水溶性+氮氧化物

13、氮氧化物半极性配位中等水溶+两性两性Alk Ar-OH较弱共价脂溶性+（可成内盐）（可成内盐）-COOH强离子水溶性+(1)游离碱二、溶解度二、溶解度(2)成盐生物碱 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。 含氧酸盐的水溶性往往较大。 与大分子有机酸所形成的盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。三、碱性三、碱性 以以 pKa 计计,碱性大则碱性大则 pKa大大,碱性小则碱性小则 pKa 小小 。pKa: 11极弱碱 弱 碱 中强碱 强碱 N:N:H+ H+生物碱生物碱盐:N-影响碱性强弱的因素（1）N的杂化方式：因p电子成分越多，越易失去电子，碱性越强。(

14、2)诱导效应（通过碳链传递）(a)(a)供电性基团取代，碱性增强；供电性基团取代，碱性增强； 如：二甲胺(Pka10.70)甲胺(Pka10.64) 氨 (Pka9.75)PKa2=7.88PKa1=1.76N2MeN1MeMeHNCOO毒扁豆碱毒扁豆碱毒扁豆碱毒扁豆碱酰胺型酰胺型 与酸成盐很不稳定，在酸性条件下，就能表现出游离碱的溶解性，能溶于三氯甲烷Ar-NH2N+OHN HNH2NONH季季铵铵仲仲胺胺伯伯胺胺叔叔胺胺芳芳胺胺酰酰胺胺-供电-碱性共轭、诱导吸电-碱性 第四节第四节 检识检识（一）化学检识（一）化学检识（沉淀反应沉淀反应): 生物碱盐与生物碱沉淀试剂生成难溶于水的复盐或生物

15、碱盐与生物碱沉淀试剂生成难溶于水的复盐或分子复合物。分子复合物。 沉淀试剂：沉淀试剂：(1)(1)碘化物复盐类碘化物复盐类碘化铋钾碘化铋钾 KBiI4 橘红色至黄色沉淀橘红色至黄色沉淀碘碘-碘化钾碘化钾 KI-I2 红红棕色沉淀棕色沉淀碘化汞钾碘化汞钾 K2HgI4 类白色沉淀类白色沉淀 若加过量试剂，沉淀又被溶解若加过量试剂，沉淀又被溶解。(2)(2)大分子酸类：大分子酸类：酸类硅钨酸硅钨酸 SiO212WO3 乳白色乳白色酚酸类苦味酸苦味酸 2,4,6-三硝基苯酚 黄色黄色(3)(3)金属盐类金属盐类雷氏铵盐雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂 生成难溶性复盐

16、紫红色紫红色2.反应原理：反应原理：生成复盐和络盐生成复盐和络盐 3.3.沉淀反应条件沉淀反应条件（1）通常在酸性水溶液酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%；（当醇含量50%时可使沉淀溶解）（3）沉淀试剂不易加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）4.4.结果的判断结果的判断（1 1）鉴别时每种）鉴别时每种AlkAlk需采用三种以上沉淀试剂；需采用三种以上沉淀试剂； （2 2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性结果不能判定生物碱的存在 阴性结果可判断无生物碱存在氨基酸、蛋

17、白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂沉淀处理方法：处理方法：将含生物碱的酸水液碱化，再用三氯甲烷萃取，分取将含生物碱的酸水液碱化，再用三氯甲烷萃取，分取三氯甲烷层，再用酸水萃取，所得酸水层部分可作为三氯甲烷层，再用酸水萃取，所得酸水层部分可作为沉淀反应的溶液沉淀反应的溶液（3 3）仲胺类一般不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻）仲胺类一般不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻黄碱黄碱注意：在结果判断时要慎重注意：在结果判断时要慎重（二）色谱检识（二）色谱检识 （一）薄层色谱：适用于脂溶性生物碱 硅胶薄层色谱 吸附TLC 氧化铝薄层色谱使用硅胶薄层色谱的注意事项：使用硅胶薄层色谱的注意事项：由于硅胶显弱酸性，强碱

18、性的生物碱在硅胶板上能成盐，使Rf值很小或拖尾因此，使用硅胶作吸附剂，需要在碱性环境中进行，以克服其酸性。方法：方法：湿法制板时，以湿法制板时，以0.1-0.50.1-0.5的氢氧化钠代替水，的氢氧化钠代替水，使其成碱性；使其成碱性；展开剂中加入一定量的二乙胺或氨水；展开剂中加入一定量的二乙胺或氨水；展开槽中放入一小杯氨水，产生氨气使色谱空间显展开槽中放入一小杯氨水，产生氨气使色谱空间显碱性。碱性。 薄层色谱的显色： （1）直接在可见光或紫外灯下观察斑点，该法适用于有颜色或有荧光的生物碱 （2）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

19、剂。 （二）纸色谱（二）纸色谱 （1）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。 （2）生物碱盐：滤纸中的水为固定相，系统正丁醇-冰醋酸-水为展开剂。 第五节第五节 提取和分离提取和分离 最常用的方法：最常用的方法：溶剂提取法溶剂提取法 常选用的溶剂：常选用的溶剂：酸水、乙醇、亲脂性有机酸水、乙醇、亲脂性有机溶剂溶剂（1）酸水提取）酸水提取原理：酸溶碱沉原理：酸溶碱沉常用的酸水：常用的酸水：0.5%-1%0.5%-1%的盐酸、硫酸的盐酸、硫酸操作方法：渗漉法或浸渍法操作方法：渗漉法或浸渍法提取成分：生物碱盐和大量水溶性杂质提取成分：生物碱盐和大量水溶性杂质怎样使生物碱盐和水溶性

20、杂质分开怎样使生物碱盐和水溶性杂质分开a a、离子交换法：、离子交换法： 使用强酸型阳离子交换树脂柱（水溶性杂质因没使用强酸型阳离子交换树脂柱（水溶性杂质因没被交换，所以先流出）被交换，所以先流出） 交换后的树脂用氨水碱化，生物碱游离出来，再交换后的树脂用氨水碱化，生物碱游离出来，再用有机溶剂进行回流提取。用有机溶剂进行回流提取。离子交换过程如下：离子交换过程如下：R R- -H H BBHHClCl R RBBHHHClHClR RBHBHNHNH4 4OH ROH RNHNH4 4B BH H2 2O O 适用于一般生物碱酸水提取液的处理，尤其是水适用于一般生物碱酸水提取液的处理，尤其是水

21、溶性较大的生物碱，如苦参碱、麻黄碱。溶性较大的生物碱，如苦参碱、麻黄碱。Rb b、萃取法：、萃取法： 氨水、石灰水碱化酸提取液，亲脂性有机溶剂氨水、石灰水碱化酸提取液，亲脂性有机溶剂进行萃取进行萃取 常用的萃取剂：三氯甲烷、乙醚常用的萃取剂：三氯甲烷、乙醚 此法适用于脂溶性生物碱与水溶性杂质的分离此法适用于脂溶性生物碱与水溶性杂质的分离c c、沉淀法、沉淀法 碱化酸水提取液，游离生物碱水溶性降低而沉碱化酸水提取液，游离生物碱水溶性降低而沉淀析出淀析出 若是水溶性生物碱，如季铵生物碱，需加雷氏若是水溶性生物碱，如季铵生物碱，需加雷氏铵盐（硫铵盐（硫氰酸铬铵）氰酸铬铵）对对季铵生物碱进行季铵生物碱

22、进行沉淀。沉淀。 此法适用于季铵型生物碱与其他生物碱的此法适用于季铵型生物碱与其他生物碱的 分离。分离。（2）乙醇乙醇提取提取法法原理：生物碱与生物碱盐都溶于乙醇的性质原理：生物碱与生物碱盐都溶于乙醇的性质所用乙醇：所用乙醇：60%60%95%95%乙醇乙醇操作方法：渗漉法或回流法操作方法：渗漉法或回流法提取成分：生物碱、生物碱盐、少量水溶性杂质、提取成分：生物碱、生物碱盐、少量水溶性杂质、较多脂溶性杂质较多脂溶性杂质除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。溶性杂质分离。（3 3）亲脂性有机溶剂提取法）亲脂性有机溶剂提取法原理：游离生

23、物碱易溶于亲脂性有机溶剂原理：游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂常用的溶剂：三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯常用的溶剂：三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯操作方法：回流法或连续回流法操作方法：回流法或连续回流法提取成分：游离生物碱和脂溶性杂质提取成分：游离生物碱和脂溶性杂质除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。溶性杂质分离。 为获得药材中游离生物碱，在提取前， 药材应先用少量碱水 （氨水和石灰水）润湿。二、分离二、分离 （一）生物碱的初步分离（一）生物碱的初步分离 将总生物碱初步分成：强碱性生物碱、中将总生物碱初步分成：强碱性生物碱、中强碱性生物碱、弱碱

24、性生物碱强碱性生物碱、弱碱性生物碱（二）生物碱单体的分离（二）生物碱单体的分离1 1、利用生物碱碱性的差异进行分离（、利用生物碱碱性的差异进行分离（pHpH梯度萃取法）梯度萃取法） 用不同酸性的缓冲溶液，用不同酸性的缓冲溶液，pHpH由高到低依次萃取，碱由高到低依次萃取，碱性较强的生物碱先成盐而溶于酸水溶液中性较强的生物碱先成盐而溶于酸水溶液中将总生物碱溶于酸水溶液中，逐渐加碱使将总生物碱溶于酸水溶液中，逐渐加碱使pHpH由低到由低到高增加，碱性较弱的生物碱先游离而转溶于有机层中。高增加，碱性较弱的生物碱先游离而转溶于有机层中。2 2、利用游离生物碱在有机溶剂中的溶解性差异、利用游离生物碱在有机溶剂中的溶解性差异进行分离进行分离如如氧化苦参碱和苦参碱氧化苦参碱和苦参碱的分离：氧化苦参碱极性大，的分离：氧化苦参碱极性大，亲水性强，难溶于亲水性强，难溶于乙醚乙醚的性质与苦参碱分离的性质与苦参碱分离粉防己碱和防己诺林碱粉防己碱和防己诺林碱的分离，利用防己诺林碱极性的分离，利用防己诺林碱极性大，难溶于大，难溶于冷苯冷苯的性质与粉防己