第十章生物碱

生物碱【目的要求】1、了解生物碱的分布、存在。2、熟悉生物碱的生源途径。3、掌握生物碱的含义、结构分类、理化性质4、掌握生物碱的提取分离和检识方法

主要内容第一节概述第二节生物碱的结构分类第三节生物碱的理化性质第四节生物碱的提取分离第五节生物碱的检识第六节生物碱的结构研究第七节含生物碱中药实例

第一节概述

生物碱，长期来一般是指来源于植物界的一类含氮有机化合物，大多具有较复杂的氮杂环结构，并具有生理活性和碱性。现在，人们从海洋生物、微生物及昆虫的代谢产物中亦发现含有不少类似的有机含氮化合物，有时也称它们为生物碱。因此，从产义的范围讲,生物界除去生物体必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋白质和B族维生素等外，其他所有的含氮有机化合物都可视为生物碱。概述一、生物碱的研究里程二、生物碱生理活性三、生物碱在自然界的分布1803年Derosne首先从鸦片中得到第一个生物碱那可汀其后1806年德国Serturene又从鸦片中得到吗啡1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶，以后证明主要是奎宁和辛可宁

1917年发现士的宁、吐根碱1819年发现马钱子碱、胡椒碱、咖啡碱1820年发现奎宁、秋水仙碱我国赵学敏在《本草纲目拾遗》中记载，17世纪初《白猴经》一书中即记述了从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，用现代的观点分析，该物质应是乌头碱。这比欧洲科学家发现的生物碱要早二百年左右。由于生物碱结构较为复杂，虽然19世纪初提出不少生物碱，但当时并未确定结构式，直到1870年才首次搞清较为简单的毒芹碱结构式。对于复杂结构生物碱结构式的确定多数是在20世纪，如士的宁直到1946年才得到正确的结构式等。现在由于提取分离手段及波谱法用于结构式的测定得到较快地发展，生物碱的种类和数量都增加很快，有人统计已达万种。二、生物碱生理活性生物碱类化合物大多具有生理活性，往往是许多中草药及药用植物的有效成分。如从鸦片中分得的吗啡具有强烈的镇痛作用；可待因具有止咳作用；罂粟碱具有松弛平滑肌作；麻黄中的麻黄碱具有平喘作用黄连、黄柏中的小檗碱具有抗茵消炎作用；曼陀罗、天仙子、颠茄中的莨菪碱具有解痉和解有机磷中毒的作用等等。目前临床应用的生物碱就有80多种。当前除了提取分离生物体中大量和微量的生物碱并测定它们的结构式外，生物碱的全合成和半合成工作也是重要的研究领域，而且发展的速度很快。1889年首次全合成了毒芹碱。近年来自美登木中提取鉴定的具有抗癌活性的极微量生物碱美登木碱为化学结构复杂的含氮大环化合物，经过短短的数年已有全合成的报道。此外，通过对生物碱构效关系的研究，进行结构改造，寻找疗效更高，结构更为简单，并且便于大量生产的新型药物，也是一个重要的研究领域。三、生物碱在自然界的分布生物碱在植物界分布较广，但主要分布在高等植物中，尤其是双子叶植物中的毛茛科、防己科、婴粟科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科等100多科的植物中。单子叶植物中分布较少，如百合科、石蒜科和兰科等。裸子植物中更少，如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科的少数目植物中。低等植物中的地衣类和苔藓类未发现生物碱，蕨类及菌类只有极个别的植物中存在生物碱，如麦角菌含有麦角生物碱类。在不同组织和器官中的分布

生物碱在植物体的各种器官和组织都可能存在，但对生某种植物来说，往往是集中在某一器官。例如，麻黄生物碱在麻黄的髓部含量高，防己生物碱在防己的根部较多，黄柏生物碱主要存在于树皮部分，具抗癌活性的三尖杉酯碱则在三尖杉植物的枝、叶、根、种子各部分都有存在，但以叶和种子中含量高。在不同植物中的分布植物中生物碱含量的多少差异极大，如金鸡纳树皮中生物碱含量在1.5％以上，而长春花中长春新碱含量仅百万分之一，美登木中美登木碱含量仅千万分之二。一般植物中含生物碱量达到千分之一以上就算比较高了。同科同属植物，甚至同种植物中，生物碱的有无及含量高低还受生长环境、季节等因素的影响。如欧洲产的麻黄，麻黄碱的含量很低，而我国产的则含量较高。而产于山西大同附近的麻黄又较其他地区为高，可达1.6％，并且以秋末冬初采收的含量最高。影响生物碱含量的因素含生物碱的植物很少只含有一种生物碱，多数是数种或数十种生物碱共存，如长春花已知含70多种生物碱。由于同一植物中的生物碱往往来源于同一个前体，因此它们的化学结构往往类似，同科同属植物中的生物碱也往往属同一结构类型。了解此点，对寻找新的药用植物资源及化合物的鉴别和推定结构都是非常有意义的。生物碱在植物体内分布特点四、命名规则1.类型的命名1）基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等；2）以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。四、命名规则2.单体成分的命名1）以植物来源的属、种的名称命名如:一叶萩碱2）也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠)3）以人名命名的;如:pelletierine五、生物碱的生物合成♦生物碱的生物合成途径是通过氨基酸途径♦存在于植物界的上万种生物碱，仅来源于有限的前体氨基酸、甲戊二羟酸和醋酸酯等。生物碱的生物合成合成生物碱的氨基酸主要有:鸟氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等上述这些氨基酸的骨架大部分保留在所合成的生物碱中（一）生物合成的主要化学反应1.环合反应1）希夫碱形成反应氨基和羰基脱水加成形成希夫碱希夫碱形成反应吡咯、莨菪烷、蒎啶、喹诺里西啶类都涉及希夫碱的形成环合反应2）曼尼希(Mannich)氨甲基化反应醛、胺和负碳离子发生缩合的反应为曼尼希氨甲基化反应。卞基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成的一级环合都是通过曼尼希反应生成。曼尼希(Mannich)氨甲基化反应提供负碳离子者通常是芳香碳环合反应3）酚的氧化偶联反应酚自由基形成→自由基偶联→再芳香化。偶联可分为邻-邻、邻-对、对-对偶联酚的氧化偶联反应1）Hofmann降解2.碳-氮键的裂解2）VonBraun降解第二节生物碱的结构分类生物碱的分类方法有数种，但都存在一定的缺点1、按照生物碱生源途径分类法2、生物碱结构中氮原子存在的主要杂环母核进行分类1、按照生物碱生源途径分类法生物碱的生源途径主要有两方面，一是由氨基酸为前体，另一是由甲瓦龙酸为前体。前者生成的生物碱又称真生物碱，后者生成的生物碱又称伪生物碱。由甲戊二羟酸形成的伪生物碱包括萜类和甾类生物碱。鸟氨酸：吡咯类、吡咯里西啶类、莨菪烷类；赖氨酸：哌啶类、吲哚里西啶类、喹喏里西啶类；苯丙氨酸-酪氨酸：苯丙胺类、苄基苯乙胺类、异喹啉类、吐根碱类。色氨酸：吲哚类邻氨基苯甲酸：喹啉类、吖啶酮类、喹唑啉类；组氨酸：咪唑类。形成真生物碱的氨基酸及生物碱含氮母核类型2、氮原子存在的主要杂环母核进行分类

一、吡咯生物碱二、莨菪烷类生物碱三、哌啶类生物碱四、喹啉类生物碱五、吖啶酮类生物碱六、喹啉唑类生物碱七、咪唑类生物碱八、异喹啉类生物碱九、吲哚类生物碱十、嘌呤及黄嘌呤类生物碱十一、大环类生物碱十二、萜类生物碱十三甾体类生物碱十四、有机胺类生物碱一、吡咯生物碱这类生物碱是由吡咯或四氢吡咯衍生成，尤以四氢吡咯衍生物为主。较重要的有（一）简单吡咯烷类（二）吡咯里西啶类（一）简单吡咯烷类

这类生物碱结构较简单，数目较少，生理活性不太显著。（二）吡咯里西啶类

这类生物碱是二个吡咯烷共用一个氮原子的稠环衍生物。它们大多数是由氨基醇和不同的有机酸两部分缩合形成，结构中多以11或12元双内酯形式存在，少数以单酯形式存在。这类生物碱的生物活性较强，但毒性也较大，特别能导致肝中毒。主要分布在菊科千里光属植物中。二、莨菪烷类生物碱这类生物碱大多数是由莨菪烷衍生的氨基醇和不同有机酸缩合成酯，有一元酯和二元酯，亦有以非酯形式存在。莨菪烷上的醇羟基多在3位，有平伏羟基和直立羟基之分，前者为莨菪醇，后者为伪莨菪醇。这类生物碱主要存在于茄科、旋花科、高根科和红树科。三、哌啶类生物碱这类生物碱主要为哌啶衍生的生物碱，亦有一些是由吡啶衍生的。数目较多，主要的可分为几小类（一）哌啶和吡啶（二）吲哚里西啶类（三）喹喏里西啶类（一）哌啶和吡啶（二）吲哚里西啶类

这是哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的稠环衍生物。数目较少，但有较强的生物活性，如存在于一叶萩中的一叶萩碱具有对中枢神经的兴奋作用，存在于娃儿藤属植物中的娃儿藤定碱具有显著的抗癌作用。（三）喹喏里西啶类这类生物碱是由二个哌啶共用一个氮原子的稠环衍生物。数目不太多，主要分布在豆科和千屈菜科植物，在石松科中亦有存在。四、喹啉类生物碱

这类生物碱有100多个，主要分布在芸香科植物。茜草金鸡纳植物中的奎宁是研究最早的生物碱之一。五、吖啶酮类生物碱这类生物碱的数量不多，如芸香科鲍氏山油柑树皮中的山油柑碱，具有显著的抗癌活性六、喹唑啉类生物碱这类生物碱具有喹唑啉类母核，而且在氮环上存在羰基的生物碱较多。主要分布在芸香科等植物中。七、咪唑类生物碱这类生物碱数目较少，如目前临床用于治疗青光眼的毛果芸香碱是得自芳香科植物毛果芸香。八、异喹啉类生物碱这类生物碱是植物中分布较广，数目较多的一类。目前已知结构的有一千多种，它们的生理活性也是多方面的。主要分布在防己科、毛茛科、小檗科、木兰科、罂粟科、番荔枝科、樟科、芸香科、使君子科、睡莲科等植物中。异喹啉生物碱类以异喹啉或四氢异喹啉为基本母核，除简单异喹啉外，其他类型的多数都以苄基异喹啉为前体衍生而成。根据异喹啉类生物碱基本结构又分成二十多类．现介绍主要类型于下。异喹啉类生物碱（一）简单异喹啉类（二）苄基异喹啉类（三）苯酞异喹啉碱（四）双苄基异喹啉类（五）阿朴菲类和异阿朴菲类（六）原阿朴菲类（七）原小檗碱类（八）普托品类（九）苯骈菲啶类（十）吗啡类（十一）其他类（一）简单异喹啉类如存在于鹿尾草中的降血压成分萨苏林和萨苏里丁（二）苄基异喹啉类这类生物碱是异喹啉母核的1位接有苄基，如鸦片中具解痉作用的罂粟碱，乌头中强心成分去甲乌药碱，厚朴中的厚朴碱(木兰箭毒碱)。（三）苯酞异喹啉碱这类生物碱是异喹啉母核的1位接有苯酞基。如鸦片中具有镇咳作用而无成瘾性的那可汀（四）双苄基异喹啉类这类生物碱是由二分子苄基异喹啉通过1~3个醚键相连接。如以异喹啉为头，苄基为尾，则有头头相连、尾尾相连和头尾相连等多种连接形式，如粉防己碱有2个醚键，一个是头头相连，一个是尾尾相连，而锡生藤碱中的二个醚键皆是头尾相连。在异喹啉生物碱中尚有由一分子苄基异喹啉和另一分子其他类型异喹啉通过醚键相连接，如厚果唐松草碱是由苄基异喹啉和阿朴菲型相连（五）阿朴菲类和异阿朴菲类阿朴菲类是苄基异喹啉苄基部分苯环和异喹啉部分8位脱去一分子氢形成的四环化合物。异阿朴菲类亦是四环化合物，它和阿朴菲类不同是除含氮环外的3个环不是形成菲核而是形成蒽核。阿朴菲类生物碱数目较多，已近200多个，而异阿朴菲类数目较少，约10个左右，都得自防己科植物蝙蝠葛，且C7位皆为羰基，又称氧异阿朴菲类。（六）原阿朴菲类这类生物碱数目较少，通常与阿朴菲类生物碱共同存在，可认为是阿朴菲类的前体。如荷叶中具局部麻醉作用的原荷叶碱，而野罂粟中的野罂粟醇为原阿朴菲型（七）原小檗碱类这类生物碱结构可视为两个异喹啉环稠合而成，但从生源看它是由苄基异喹啉获得一个碳原子(相当于结构中的8位)形成的。原小檗碱类多为季铵碱，但若C环氧化成四氢原小檗碱类则为叔胺碱，但亦有季铵碱，如防己中的轮环藤酚碱。（八）普托品类这类生物碱从结构上看不含异喹啉母核，但从生源观点来看它是由原小檗碱型衍生的。在植物体中两者常共存，如延胡索亦含有具促进胆汁分泌作用的普托品（九）苯骈菲啶类这类生物碱由原小檗类B环开环重排产生。如白屈菜中具有神经肌肉毒作用的白屈菜红碱及具有解痉和抗肿瘤作用的白屈菜碱（十）吗啡类这类生物碱具有部分饱和的菲核。根据结构中与菲核相连的乙氨桥的位置和构型又分为三类，即吗啡烷型青藤碱型莲花氏烷型吗啡烷型结构特点是乙氨桥位于9-C和13-C位，氧桥位于4-C和5-C位吗啡烷型青藤碱型青藤碱型母核也是吗啡烷，但乙氨桥和菲核相连的构型相反，且无氧桥存在。此外，结构中含有1~2个烯酮。莲花氏烷型

莲花氏烷型的氧桥位于13-C和14-C位，4-C和5-C间无氧桥

（十一）其他类

异喹啉类生物碱除去上面介绍的10类外，尚有许多类型。如具有催吐作用的石蒜碱为吡咯骈菲里啶类。治疗阿米巴痢疾的吐根碱为苯骈喹喏里西啶类，而二氢石蒜碱的作用比吐根碱更强。具有抗胆碱酯酶作用。骈喹喏里西啶类异喹啉类治疗小儿麻痹后遗症和重症肌无力症的加兰他敏亦属异喹啉类生物碱。九、吲哚类生物碱

吲哚类生物碱主要分布在马钱子科、夹竹桃科和茜草科，此外，在芸香科、苦木科、番荔枝科、爵床科等植物中亦有存在。这类生物碱数目很多，据不完全统计已超过1200多个。其结构一般都较复杂，且具有显著或重要的生物活性。吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成，根据其结构待点大致可分为下列几类。（一）单吲哚类（二）色胺吲哚类（三）半萜吲哚类（四）单萜吲哚类（五）二聚吲哚类吲哚类生物碱（一）单吲哚类

这类生物碱结构中只含有一个氮原子，即只有吲哚母核（二）色胺吲哚类这类生物碱只具有色胺部分组成的结构，含两个氮原子，结构比较简单。（三）半萜吲哚类

这类生物碱主要存在于麦角。由色胺构成的吲哚衍生物上接一个异戊二烯单位后形成麦角又称麦角菌、黑麦乌米.为真菌门麦角菌科麦角菌属中的麦角菌.这种菌常寄生在禾本科麦类植物的子房内,当其菌核形成时,则露出子房外,呈紫黑色的、质地较坚硬的、形状又像动物的角,所以叫麦角菌.是一种寄生菌.夏、秋季麦穗黄熟时采收.阴干或烘干后备用.（四）单萜吲哚类

这类生物碱结构复杂，数量多，是由色氨和一个10C或9C的单萜形成的吲哚类生物碱，一般根据单萜部分的结构分为三类，即柯南因-士的宁碱型（A，杯型）白坚木型（B，人型）依波加明型（C，船型）（五）二聚吲哚类

是由二分子单萜吲哚类生物碱聚合而成，如从长春花得到的具抗癌作用的药物长春碱和长春新碱十、嘌呤及黄嘌呤类生物碱

这类生物碱都含有嘌呤母核或黄嘌呤母核，在植物界分布较散。十一、大环类生物碱

大环类生物碱大致可分为两类：一类是美登木生物碱类，结构中氮原子都以酰胺状态存在，如从美登木中得到的具抗癌作用的美登木碱，从滑桃树中得到的滑桃树碱，均具有较强的抗癌作用。一类是大环精胺和精脒生物碱类。精胺或精脒与带有官能团的长链脂肪酸或肉桂酸缩合形成另一类大环生物碱，如劳纳灵等。美登木生物碱类大环精胺和精脒生物碱雷公藤碱雷公藤中的雷公藤碱结构中虽具有大环，但氮原子不在大环上,因此不属于大环生物碱。十二、萜类生物碱

萜类生物碱形成过程中没有氨基酸参与生物合成。这类生物碱一般只有较强的生物活性。可分为下列几类。（一）单萜类（二）倍半萜类（三）二萜类（四）三萜类

（一）单萜类生物碱

这类生物碱主要分布在龙胆科，由环烯醚萜和裂环烯醚萜衍生而成（二）倍半萜类生物碱

这类生物碱主要分布在兰科石斛属植物，目前已得到十多种，如具有止痛退热作用的石斛碱，在睡莲科萍蓬草属植物中亦有发现，如黄萍蓬草中得到的具有抗菌作用的黄萍蓬草碱为二聚物，且结构中含S。雷公藤中的雷公藤碱亦为倍半萜类生物碱（三）二萜类生物碱

这类生物碱主要存在于毛茛科乌头属和翠雀属植物中，是由19C和20C构成的四环二萜和五环二萜类，分于中具有由β-氨基乙醇、甲胺或乙胺形成的杂环。此外，尚有一些由19C构成的二萜类失去4位甲基形成的18C生物碱存在，如阿可诺新。红豆杉科红豆杉属植物中存在的红豆衫醇等生物成为另一类二萜生物碱。（四）三萜类这类生物碱的数目较少，如交让木科交让木属植物中含有的交让木碱十三甾体类生物碱甾体类生物碱都具有甾体母核，另含有氮原子。这类生物碱的氮原子可构成杂环，也可存在环外，但都不存在于甾体母核内。根据甾核的骨架可分为下列几类。（一）孕甾烷类（二）环孕甾烷类（三）胆甾烷类（四）异甾体类

（一）孕甾烷类

这类生物碱多分布于夹竹桃科。由21C组成。如止泻木中的锥丝碱具杀原虫作用；丰土明碱具有兴奋动物在体心脏，扩张血管和降压等作用。（二）环孕甾烷类

这类生物碱与孕甾烷不同点是它的母核由24C组成，而前类由21C组成。主要存在于黄杨科黄杨属植物。如具有增加冠脉流量、强心等作用的环常绿黄杨碱D（三）胆甾烷类

这类生物碱主要分布科茄科茄属植物，在百合科藜芦属植物中亦有存在。根据母核骨架又可分为多种类型，此处不作介绍。这类生物碱有的以低聚糖苷存在。（四）异甾体类

这类生物碱母核是由1，2-苯芴和一个含氮杂环骈合而成。主要分布在百合科藜芦属和贝母属植物中。十四、有机胺类生物碱这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内。如从生源的角度分类，它们来源于不同的氨基酸。为了便于学习，故列出此类生物碱。含生物碱中药实例延胡索第三节理化性质一、物理性质（一）性状1.形态♦多为结晶固体，少为粉末；有熔点。♦少数常温下——液体（多不含氧，若含氧，多成酯键）少数常温下——液体,例:2.颜色多为无色或白色，少数有色。颜色一叶萩碱呈黄色，这是因为氮上的孤对电子与共轭系统形成跨环共轭。一叶萩碱成盐后无色3.味觉——多具苦味。（一）性状4.挥发性——多生物碱无挥发性，少数具挥发性。如麻黄碱、烟碱等具有挥发性，可用水蒸气蒸馏提取。（二）旋光性中性溶液——左旋光性酸性溶液——右旋光性多为左旋光性。有的产生变旋现象。如：菸碱多数左旋体呈显著生理活性。（三）溶解度影响生物碱溶解度的因素有很多氮原子的存在状态、分子中极性基团的有无及多少溶剂的种类溶剂生物碱水亲脂性CHCl3亲水性EtOH酸水碱水弱碱性中，强碱－＋＋＋－两性生物碱＋－＋＋＋少数酚-OH生物碱－＋＋＋＋内酯性生物碱－＋＋＋－＋季铵生物碱＋－＋＋±（1）游离生物碱大多数的游离生物碱难溶于水，可溶于有机溶剂，如：MeOH，EtOH，Me2CO，CHCl3

Et2O酸水等等。

♦多易溶于水,醇，不溶或难溶有机溶剂。(2)生物碱盐♦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。有些生物碱的溶解性不符合上述规律溶解度吗啡为酚性生物碱难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱水。石蒜碱易溶于水难溶于有机溶剂喜树碱不溶于一般有机溶剂，溶于酸性氯仿中小檗碱盐酸盐、麻黄碱的草酸盐难溶于水游离碱Ar-OH由于空间位阻且能形成分子内氢键所以不溶于碱水。碱性是生物碱最重要的化学性质，也是提取、分离和结构鉴定的理论依据。二、化学性质（一）碱性（一）碱性1.生物碱碱性的来源根据Lewis酸碱电子理论，凡是能给出电子的授体为碱。根据Brönsted酸碱质子理论，凡是能接收质子的受体为碱。生物碱碱性的来源生物碱分子中氮原子上的孤对电子能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。2.碱性强弱的表示方法B

+

H2O

BH+

+

OH-

pKa=pKw-lg[B][BH+]游离成盐pKa=pKw-pKb生物碱的碱性统一用pKa来表示，pKa越大，碱性越强。碱性强弱的表示方法生物碱的碱性与pKa的关系pKa<2为极弱碱；pKa2~7为弱碱；pKa7~11为中强碱；pKa11以上为强碱。碱性强弱的表示方法生物碱的碱性基团pKa大小的顺序：胍基>季铵碱>N-杂环>脂肪胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯生物碱的碱性大小与氮原子的杂化方式、电子云密度、空间效应及分子内氢键等有关。3.生物碱碱性与分子结构的关系3.生物碱碱性与分子结构的关系（1）杂化方式碱性随着杂化程度的升高而增强。在杂化轨道中，p电子活动性大而容易给电子，因此p成分比例大，碱性强。杂化方式pKa=5.2(SP2)pKa=11.2(SP3)杂化方式pKa=5.4(SP2)pKa=9.5(SP3)（2）诱导效应

♦生物碱分子中氮原子上的电子云密度受氮原子附近取代基性质影响。

♦氮原子上的电子云密度增强，碱性也增强，反之则减弱。

♦连接供电基团则使碱性增强。诱导效应pKa=9.58pKa=9.00pKa=9.80诱导效应pKa:8.319.38诱导效应

♦通常双键和羟基的吸电子诱导效应使生物碱的碱性减小。

♦但具有氮杂缩醛结构的生物碱常易于质子化，而显强碱性。诱导效应如氮原子的邻位碳上具α、β双键或α-羟基者，可异构成季铵碱，使碱性增强。诱导效应pKa=10.8诱导效应氮杂缩醛体系中氮原子位于桥头时，因具有刚性结构不能发生质子化异构，相反由于OH吸电子效应，碱性减小。诱导效应能互变异构的条件①环叔胺分子，氮原子的α、β位有双键；②环叔胺分子，氮原子的α位有-OH；③处于稠环桥头的N，不能异构化。（3）诱导-场效应生物碱分子中如有一个以上的氮原子时，即使各个氮原子的杂化形式和化学环境完全相同，各氮原子的碱性也是有差异的。诱导-场效应当其中一个氮原子质子化后，就产生一个强的吸电基团-N+HR2，它对另外的氮原子产生两种碱性降低的效应，即诱导效应和诱导场效应。诱导-场效应ΔPKa=8.1（4）共轭效应生物碱分子中氮原子的孤电子对与π电子基团共轭时一般使生物碱的碱性减弱共轭效应共轭效应氮原子的孤电子对p电子的轴与共轭体系的π电子轴共平面而产生p-π共轭效应，多一CH3的存在，使p-π共轭减弱pKa:4.395.15（5）空间效应氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构像因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。pKa:9.657.50（6）氢键效应当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰基，并处于有利于形成稳定的分子内氢键时，氮上的质子不易离去，碱性强。pKa:9.589.74氢键效应供电子、氢键——碱性↑共轭、诱导，吸电子、空间障碍——碱性↓影响碱性强弱的因素小结比较碱性强弱：（二）沉淀反应

♦生物碱在酸性水或稀醇中与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应。

♦发生沉淀反应的试剂称为生物碱沉淀试剂。沉淀反应意义和作用1）用于检查生物碱的有无，这些试剂可用于试管定性反应和作为平面色谱的显色剂。2）在生物碱的提取分离中，可指示提取、分离终点。3）个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱，如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。

♦硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3

灰白色1.沉淀试剂（1）碘化复盐类

♦碘化铋钾(Dragendorff试剂)KBiI4,

橘红色至黄色

♦碘化汞钾(Mayer试剂)K2HgI4,类白色（2）酚酸类

♦苦味酸(Hager试剂)2,4,6-三硝基苯酚黄色沉淀试剂

♦复盐—雷氏铵盐(Ammoniumreineckate)硫氰酸铬铵试剂，生成难溶性复盐

紫红色（3）复盐类生成更大多分子复盐和络盐2.反应原理（1）通常在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）沉淀试剂不应加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）3.沉淀反应条件（1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同）（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则阳性结果——不能判定Alk的存在阴性结果可判断无Alk存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等+沉淀试剂——沉淀4.结果的判断常规提纯方法（排除干扰方法）酸水提取,浓缩中草药药渣提取液水层氯仿层碱化,氯仿萃取氯仿层酸水层酸水萃取沉淀反应氨基酸,蛋白质,多糖,鞣质生物碱（三）生物碱的显色反应某些试剂能与个别生物碱反应生成不同颜色溶液，这些试剂称为生物碱显色试剂。Mandelin试剂(1％钒酸铵的浓硫酸溶液)如莨菪碱显红色，奎宁显淡橙色。Fröhde试剂(1％钼酸钠的浓硫酸溶液)如乌头碱显黄棕色，吗啡显蓝色。Marquis试剂(30％甲醛溶液与浓硫酸溶液)如吗啡碱显橙色至紫色，可待因显黄棕色。第四节提取分离一、总生物碱的提取（一）水或酸水提取法具有一定碱性的生物碱在植物体内都以盐的形式存在，可选用水或酸水提取。

冷提法（渗漉法、冷浸法）酸性水——0.1~1%H2SO4、HCl、HOAc等酸水提取法的优缺点

♦使生物碱的大分子有机酸盐变为小分子无机酸盐，增大在水中的溶解度。

♦提取液体积较大（浓缩困难）优点

♦提取方法比较简便。缺点：

♦提取液中水溶性杂质多（1）离子交换树脂法（2）沉淀法或萃取法酸水提取,浓缩中草药药渣提取液沉淀碱水液碱化碱水层氯仿层氯仿萃取生物碱生物碱（二）醇类溶剂提取法

♦对不同碱性生物碱或其盐均可选用

♦酯溶性杂质多。优点

♦水溶性杂质如多糖、蛋白质较少缺点（二）醇类溶剂提取法醇或酸性醇中草药药渣醇液沉淀酸水挥醇；加酸水碱水层氯仿层碱化,氯仿萃取生物碱碱性较弱的亲水性生物碱（三）亲脂性有机溶剂提取法

♦大多数游离生物碱都是亲脂性的，因此可用氯仿、苯、乙醚以及二氯甲烷等提取游离生物碱。

♦提取时药材药先用少量碱水润湿。

♦可采用浸渍、回流或连续回流法提取。优缺点

♦水溶性杂质少。

♦溶剂价格高；

♦安全性差，对设备要求高。优点

♦可通过酸水萃取，去除酯溶性杂质缺点亲脂性有机溶剂提取法碱化(如NH4OH)(使Alk游离)渗滤(或浸渍)(如CHCl3等)药材粗粉药渣CHCl3CHCl3层酸水层酸水萃取碱水层氯仿层碱化,氯仿萃取生物碱碱性较弱的亲水性生物碱二、生物碱的分离常用的分离方法有萃取法、沉淀法、盐析法、结晶法、色谱法等。（一）总生物碱的初步分离（二）生物碱单体的分离生物碱的初步分离应用最多的方法是根据生物碱的碱性强弱、酚羟基的有无及溶解性能，将生物碱初步分成弱碱性生物碱、中强碱性生物碱和强碱性生物碱、水溶性生物碱和酚性、非酚性生物碱五类。（一）总生物碱的初步分离总生物碱用酸水溶解，过滤CHCl3（苯）萃取CHCl3层（弱碱）酸水层（中，强碱）1~2%NaOH萃取调PH9-10,CHCl3萃取CHCl3碱水CHCl3碱水(水溶碱（非酚NH4Cl处理1~2%NaOH萃取弱碱）CHCl3萃取CHCl3碱水CHCl3（非酚叔）NH4处理（酚性弱碱）CHCl3萃取（酚性叔胺碱）（二）生物碱单体的分离常用的分离方法有萃取法、沉淀法、盐析法、结晶法、色谱法等。1．利用生物碱的碱性差异进行分离常用pH梯度萃取法。2．利用总碱中各生物碱（盐）极性差异进行分离3．利用生物碱的特殊官能团进行分离4．利用色谱法进行分离1、利用生物碱的碱性差异分离

PH梯度萃取法：是利用总生物碱中各单体生物碱间的碱性强度差异，在不同PH条件下得到分离的方法

有两种操作方法：①总B溶于酸水，加碱使PH由低↗高，每调高一节PH值，用CHCL3等溶剂萃取，按碱的强弱顺序，弱碱先游离出来溶于CHCl3而与其它碱分离。②将总B溶于CHCL3用不同强度的酸性缓冲液萃取（PH高↘低）生物碱的碱性将由强到弱的顺序萃取出来。然后再碱化，有机溶剂萃取。

可用多缓冲纸色谱法对生物碱的碱性强弱作初步了解。

多缓冲纸色谱法PH65432强碱中等碱性碱弱碱2．利用溶解度差异进行分离

♦不同生物碱与不同酸生成的盐溶解性可能不同，也可利用这种差异来分离生物碱或其盐。

♦总生物碱中各单体的极性不同，对有机溶剂的溶解度可能有差异，可利用这种差异来分离生物碱。如：中药汉防己的两个主要成分：粉防己甲素和防己诺林碱（乙素），它们的区别在于乙素接有一酚OH（隐性）而甲素接有一甲氧基。乙素的极性大，难溶于苯。总B+冷苯溶解苯液（甲素）不溶物（乙素）如：金鸡纳树皮中奎宁、奎尼丁、辛可宁，辛可尼丁的分离。利用盐和游离态溶解度差异而进行。利用溶解度差异进行分离如麻黄碱和伪麻黄碱的分离，即使利用二者草酸盐的溶解度不同。草酸麻黄碱溶解度较小，可析出结晶。草酸麻黄碱<草酸伪麻黄碱如氧化苦参碱和苦参碱的分离，可利用苦参中氧化苦参碱的极性稍大难溶于乙醚，而苦参碱可溶于乙醚的性质。3、利用生物碱特殊功能基不同分离

①利用酚羟基可溶于NaOH，把生物碱分为酚性和非酚性生物碱。如：鸦片中吗啡和可待因的分离总B+NaOH不溶-可待因

可溶-吗啡（有酚羟基）②利用内酯或内酰胺结构的有无含有该结构的生物碱在NaOH下加热开环而溶于水。然后酸化闭环又析出。

如:喜树碱(有内酯结构)和苦参碱的分离③利用制备功能基衍生物来分离

如：仲胺碱与叔胺碱的分离仲胺碱可与亚硝酸生成亚硝基衍生物或者与氯乙酰，氯甲酸乙酯生成相应的酯而叔胺碱不起反应。仲胺的衍生物加酸水解，又得到原生物碱。如：异石榴碱与甲基异石榴碱的分离异石榴碱有仲胺结构，它与氯甲酸乙酯生成酯。其沸点不同而蒸馏分离。4．利用色谱法进行分离①吸附剂：柱色谱法常用氧化铝（偶用硅胶）；②展开剂：游离Alk常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱(1)吸附色谱③化合物极性判断：a)相似结构：双键多、含氧官能团多——则极性大b)在含氧官能团中：吸附色谱提取分离实例——长春碱与长春新碱苯渗漉,除水长春花全草药渣苯渗漉液苯液酸水层6％酒石酸水溶液萃取pH=4,过滤,氨水碱化至pH6~7,CHCl3脂溶性杂质除碱性较强成分碱水层CHCl3EtOH液沉淀回收CHCl3,蒸干溶于无水EtOH,H2SO4调pH=3.8~4.1溶于H2O,氨水碱化至pH=8~9,CHCl3萃取脂杂质提取分离实例——长春碱与长春新碱碱水层CHCl