《中药化学》讲义：生物碱

〔精〕《中药化学》讲义：生物碱第一节根本内容大多呈碱性。一般具有生物活性。二、生物碱在动、植物界的分布和存在状况生物碱主要分布在植物界，其分布的一般规律是：①绝大多数生物碱分布在高等植物中，如毛莨科、罂粟科、防已科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。②极少数生物碱分布在低等植物中，如烟碱存在于蕨类植物。③科属亲缘关系相近的植物，常含有一样构造类型的生物碱。④生物碱在植物体内多数集中分布在某一局部或某些器官。三、生物碱的分类及构造特征3核的构造类型分类。槟榔碱、槟榔次碱，烟碱、苦参碱等。(二)莨菪烷类生物碱(三)异喹啉类生物碱1.简洁异喹啉类2.苄基喹啉类(1)1-苄基异喹啉类：代表物有罂粟碱、厚朴碱等。(2)双苄基异喹啉类：代表物有汉防已碱等。(3)原小檗碱类：代表物有小檗碱、延胡索乙素等。(4)吗啡烷类：代表物有吗啡、可待因等。(四)吲哚类生物碱代表物有吴茱萸碱、马钱子碱、士的宁、长春碱、长春碱、利血公正。(五)有机胺类生物碱代表物有麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱等。其次节理化性质一、性状形态多数生物碱呈结晶形固体，有些为晶形粉末状;少数生物碱为液体状态，这类生物碱分子中多无氧原子，或氧原子结合为酯键，如烟碱、槟榔碱等;个别具有挥发性(麻黄碱)、具有升华性(咖啡因、川芎嗪)。具有甜味。的生物碱呈不同颜色。如小檗碱为黄色，药根碱为红色。二、旋光性生物碱的旋光性受溶剂、pH等因素的影响。生物碱的生理活性与其旋光性有关。三、溶解性(一)游离生物碱1.亲脂性生物碱绝大多数叔胺碱和仲胺碱属于亲脂性生物碱。亲水性生物碱(1)季铵型生物碱(2)小分子生物碱(3)生物碱N-氧化物(4)酰胺类生物碱具有特别官能团生物碱(1)具酚羟基或羧基的生物碱这类生物碱称为两性生物碱，可溶于酸水和碱水。如吗啡、青藤碱等。具酚羟基者可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡;具羧基者可溶于碳酸氢钠溶液，如槟榔次碱。(2)具内酯或内酰胺构造的生物碱溶液中加热，可开环形成盐而溶于水。如喜树碱、苦参碱等。(二)生物碱盐符合一般规律。四、碱性生物碱分子中都含有氮原子，通常显碱性，能与酸结合成盐。碱性是生物碱的重要性质。生物碱碱性强弱的表示方法生物碱的碱性用其共轭酸的酸式离解指数pKapKa碱性强;pKapKa<211pKa>11生物碱碱性强弱与分子构造的关系氮原子的杂化方式氮原了的杂化方式与碱性强弱的关系表现为SP3>SP2>SP电效应增大氮原子未共用电子云密度，则碱性增加，反之则碱性减弱。诱导效应：能使氮原子电子云密度增加，则碱性增加。常见的供或原子，其吸电子诱导效应使生物碱的碱性减弱。共轭效应：苯胺型：碱性降低，如毒扁豆碱。烯胺型：可使碱性减弱或增加，如蛇根碱，小檗碱具有强碱性。酰胺型：碱性极弱，强胡椒碱、秋水仙碱、咖啡碱等。空间效应基麻黄碱碱性麻黄碱，东莨菪碱碱性莨菪碱。氢键效应且处在有利于同生物碱共轭酸分子的子形成分子内氢键缔合，此时，A生物碱分子中氮原子杂化方式与其性碱性强弱的关系是A.SP>SP2>SP3B.SP>SP3>SP2C.SP3>SP2>SPD.SP3>SP>SP2E.SP2>SP3>Sp『正确答案』C东莨菪碱的碱性较莨菪碱弱的主要缘由是A.p-π共轭π-π共轭空间效应氢原子的杂化程度E.分子内氢键『正确答案』C下组生物碱中碱性最弱者是A.苦参碱(叔胺碱)B.麻黄碱(仲胺碱)伪麻黄碱(仲胺碱)D.莨菪碱(叔胺碱)E.东莨菪碱(有立体障碍的叔胺碱)『正确答案』E以下生物碱中碱性最强者是A.氯化黄连碱B.小檗碱D.氧化苦参碱E.麻黄碱『正确答案』B以下生物碱中碱性最强者是A.小檗碱B.麻黄碱C.番木鳖碱D.番木碱E.秋水仙碱AX1.使生物碱碱性减小的及电子基团是A.烷基B.羰基C.醚基D.酯基E.苯基『正确答案』BCDE五、沉淀反响大多数生物碱在酸水或稀醇中能与某些试剂反响生成难溶于水的复盐或分子络合物，这些试剂称为生物碱沉淀试剂。1.生物碱沉淀反响的条件生物碱沉淀的反响一般在稀酸水溶液中进展。X不能进展生物碱沉淀反响的条件是A.稀碱水溶液B.稀酸水溶液C.稀酸丙酮溶液D.醋酸水溶液『正确答案』AC生物碱沉淀反响的条件是A.浓强酸水溶液B.碱性有机溶剂C.称酸水溶液D.酸性称醇溶液『正确答案』CD常用的生物碱沉淀试剂碘化物复盐、重金属盐、大分子酸类等。常见的生物碱沉淀试剂有碘-碘化钾试剂、碘化铋钾试剂、碘化汞钾试剂等。生物碱沉淀反响阳性结果的推断假阴性：少数生物碱不能与一般生物碱沉淀试剂产生沉淀反响。如麻黄碱、咖啡碱与多数生物碱沉淀试剂不能发生沉淀反响。假阳性：中药中有些非生物碱类物质也能与生物碱沉淀试剂产生沉淀反响，如蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等。生物碱沉淀反响的应用六、显色反响物碱的显色反响，所用试剂称为生物碱显色试剂。第三节提取与分别一、总生物碱的提取(一)脂溶性生物碱的提取1.水或酸水提取法0.1%～1%的盐酸或硫酸，承受浸渍法或渗漉法提取。①阳离子树脂交换法②萃取法醇类溶剂提取法亲脂性有机溶剂提取法用亲脂性有机溶剂提取之前，必需将中药用碱水(石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水)潮湿，使生物碱游离，再用亲脂性有机溶剂萃取。提取方法多承受浸渍法、回流提取法或连续回流提取法。二、生物碱的分别(一)初步分别将总生物碱按碱性强弱、酚性有无及是否水溶性，初步分别为5个局部。A碱是苦参碱氧化苦参碱C.秋水仙碱D.麻黄碱E.山莨菪碱『正确答案』C(二)生物碱单体的分别利用生物碱碱性的差异进展分别承受pH一种方法是将总碱溶于稀酸水中，逐步加碱液调整pH，使pH低到高，每调整一次pH，用氯仿萃取数次，从而将碱性由弱到强的生物碱依次转溶于氯仿而得以分别。pH酸性缓冲液中;然后分别将各局部酸性缓冲液碱化，用氯伤萃取得到不同碱性的生物碱。利用生物碱及其盐的溶解度差异进展分别①苦参碱和氧化苦参碱乙醚②汉防己甲素和汉防己乙素两者的根本构造相像，仅一个取代基团的差异，后者为酚羟基，前者为甲氧基，故后者的极性大于前者。汉防己乙素难溶于苯，而汉防己甲素可溶于冷苯。③麻黄碱和伪麻黄碱溶解度小。将麻黄碱和伪麻黄碱溶于适量水中，参与确定量草酸，麻黄碱生成草酸盐即先从水溶液中析出。B型题：A.麻黄碱B.番林鳖碱C.奎宁D.奎尼丁E.金鸡尼丁可利用其硫酸盐在水中的溶解度小进展分别『正确答案』C可利用其盐酸盐在水中的溶解度小进展分别『正确答案』B可利用其酒石酸盐在水中的溶解度小进展分别『正确答案』E可利用其氢碘酸盐在水中的溶解度小进展分别『正确答案』D可利用其草酸盐在水中的溶解度小进展分别『正确答案』A利用生物碱特别官能团进展分别些官能团进展分别。利用色谱法进展分别吸附柱色谱：常用氧化铝和硅胶作吸附剂，以亲脂性有机溶剂为洗脱剂。安排柱色谱：以硅胶为支持剂，酸性缓冲液为固定相。三、生物碱的色谱鉴别(一)薄层色谱吸附薄层色谱法(1)吸附剂：硅胶、氧化铝(2)开放剂显色观看斑点。应用范围硅胶和氧化铝薄层色谱适用于分别和检识脂性生物碱。安排薄层色谱法支持剂：硅胶、纤维素。固定相对于脂溶生物碱的分别，多以甲酰胺为固定相;水溶性生物碱或生物碱盐则以水作固定相。开放剂BAW水(4:1:5)，上层]。应用范围物碱，以水为固定相的薄层色谱，适于分别水溶性的生物碱。(二)纸色谱剂，如BAW[正丁醇-乙酸-水(4:1:5)，上层];以甲酰胺和酸性缓冲液作固定相的纸色谱，多以亲脂性有机溶剂系统作开放剂。显色剂性生物碱的分别检识。(三)高效液相色谱(四)气相色谱等。第四节含生物碱的中药实例一、苦参(一)化学构造2(二)理化性质1.碱性氮(N-16)，几乎不显碱性，只相当于一元碱。2.溶解性水，又能溶于氯仿、乙醚、苯、二硫化碳亲脂性溶剂。氧化苦参是苦参碱的氮-氧化物，具半极性配位键，其亲水性比苦参碱更强，易溶于水，难溶于乙醚。(三)生物活性扩张血管、降血脂、抗柯萨奇病毒、调整免疫等作用。二、麻黄(一)麻黄生物大及其化学构造去甲基伪麻黄碱。C-l(二)麻黄生物碱的理化性质1.性状性。碱性强于麻黄碱。溶解性游离的麻黄碱可溶于水，但伪麻黄碱在水中的溶解度较麻黄碱黄碱难溶于水，而草酸伪麻黄碱易溶于水;盐酸麻黄碱不溶于氯仿，而盐酸伪麻黄碱可溶于氯仿。(三)麻黄生物碱的鉴别反响麻黄碱和伪麻黄碱不能与大数生物碱沉淀试剂发生反响。二硫化碳-硫酸铜反响属于仲胺的麻黄碱和伪麻黄碱产生棕色沉淀。液呈蓝紫色。(四)麻黄碱和伪麻黄碱的提取分别1.溶剂法水蒸气蒸馏法离子交换树脂法树脂柱上洗脱。(五)生物活性麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢神经的作用，能兴奋大脑、中脑、分泌，缓解平滑肌痉挛。伪麻黄碱有升压、利尿作用。三、黄连(一)黄国家中生物碱及其化学构造苄基异喹啉衍生物，属于原小檗碱型，主要有小檗碱(黄连素)、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、药根碱等，均为季铵型生物碱。(二)小檗碱的理化性质1.性状自水或稀乙醇中析出的小檗碱为黄色针状结晶。2.溶解性中溶解度不大，难溶于苯、氯仿、丙酮等有机溶剂。小檗碱的盐酸盐在水中的溶解度较小，较易溶于沸水，难溶于乙醇。小檗碱与大分子有机酸结合的盐在水中的溶解度都很小。小檗碱一般以季铵型生物碱的状态存在，可以离子化呈强碱性，能溶于水，溶液为红色。但在其水溶液中参与过量碱，抑制了季铵离有机溶剂。(三)小檗碱的鉴别反响个特征性检识反响。丙酮加成反响酮，生成黄色结晶性小檗碱丙酮加成物。漂白粉显色反响水溶液由黄色转变为樱红色。(四)生物活性小檗碱具有抗菌、抗病毒、抗炎作用。四、川乌(一)化学构造乌头和附子主要含二萜生物碱，属于四环或五环二萜类衍生物。双酯型生物碱乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱在C-14C-8个酯键。(二)川乌主要毒性生物碱在炮制过程中的变化乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱等双酯型生物碱，毒性极强，是物碱(乌头次碱)或醇胺型生物碱(乌头原碱)，则毒性降低。五、洋金花(一)化学构造樟柳碱和N-去甲莨菪碱。其中阿托品是莨菪碱的外消旋体。(二)理化性质1.旋光性碱性于莨菪碱和东莨菪碱之间。溶解性(三)鉴别反响氯化汞沉淀反响生成白色沉淀。Vitali莨菪碱(或阿托品)、东莨菪碱等莨菪烷类生物碱可发生Vitali反响，用发烟硝酸处理后，再与苛性碱醇溶液反响，显深紫色。樟柳碱为负反响。过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反响樟柳碱可发生该反响显黄色，其余不反响。(四)生物活性东莨菪碱除具有莨菪碱的生理活性(解痉镇痛，解有机磷中毒和散瞳作用)外，还有冷静、麻醉的作用。六、马钱子(一)化学构造哚类衍生物。(二)鉴别方法变为紫红色;马钱子碱与浓硝酸接触呈深红色，继加氯化亚锡，由红色转为紫色。浓硫酸-重铬酸钾反响AA.樟柳碱B.莨菪碱C.阿托品D.东莨菪碱E.山莨菪『正确答案』A具有配位键构造的生物碱是A.苦参碱B.羟基苦参碱C.氧化苦参碱D.去氢苦参碱E.安那吉碱『正确答案』C麻黄碱不具备的性质是A.与大多数生物碱沉淀试剂能产生沉淀反响B.可溶于水C.可溶于氯仿D.具有挥发性E.拟肾上腺素作用『正确答案』A以溶剂分别麻黄碱和伪麻黄碱，是依据A.两者的碱性不同B.两者侧链确实定构型不同C.两者的盐酸盐的水溶性不同D.两者的草酸盐的水深性不同E.两者的脂溶性不同DB小檗碱B.麻黄碱C.伪麻黄碱D.东莨菪碱E.山莨菪碱其共轭酸的分子内氢键稳定的是『正