项目十生物碱

中药化学技术项目十生物碱类化合物学习目标掌握生物碱类化合物的结构类型、理化性质、

生物碱碱性熟悉生物碱类化合物的提取分离及检识方法了解生物碱类化合物的分布及生物活性主要任务任务一：生物碱类化合物的基础知识任务二：苦参中生物碱类成分的提取分离技术任务三：麻黄中麻黄碱和伪麻黄碱的提取分离技术任务四：黄连中小檗碱的提取分离技术

任务一:主要内容生物碱概述生物碱的结构分类生物碱的理化性质生物碱的检识生物碱的提取与分离技术24313335一、生物碱概述

（含N有机化合物的总称）多数由C、H、O、N组成Ｎ多在环上，少数在环外大多具碱性，可与酸成盐多具显著的生理活性1、生物碱的含义和特点

主要分布于植物界，在动物中发现得很少。双子叶植物：小檗科、毛茛科、木兰科、防己科、罂粟科、芸香科等单子叶植物：石蒜科、百部科、百合科、兰科等裸子植物：红豆杉科、三尖杉科、麻黄科蕨类植物：木贼科、卷柏科、石松科

2、生物碱的分布鸦片中的吗啡——镇痛作用麻黄中的麻黄碱——平喘作用长春花中的长春碱——抗癌活性黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用颠茄中的阿托品——解痉成分3、生物活性按植物来源分类如长春花生物碱、石蒜生物碱等按生源结合化学骨架分类基于生物碱合成前体物的来源

按化学骨架分类（本教材选用）

(含Ｎ基核类型：如有机胺类、N杂环等)分类方法二、生物碱的结构分类1.有机胺类生物碱麻黄碱益母草碱

秋水仙碱本类生物碱的结构特征为氮原子不结合在环状结构内2.氮杂环衍生物类生物碱党参碱红古豆碱

（1）吡咯类生物碱简单吡咯类水苏碱

2.氮杂环衍生物类生物碱野百合碱

（1）吡咯类生物碱吡咯里西啶类吡咯里西啶2.氮杂环衍生物类生物碱毒扁豆碱

（1）吡咯类生物碱吲哚类吲哚2.氮杂环衍生物类生物碱烟碱

（2）吡啶衍生物类生物碱简单吡啶类槟榔碱

槟榔次碱

2.氮杂环衍生物类生物碱氧化苦参碱

（2）吡啶衍生物类生物碱喹诺里西啶类羽扇豆碱

苦参碱

2.氮杂环衍生物类生物碱白鲜碱

（3）喹啉衍生物类生物碱喹啉

2.氮杂环衍生物类生物碱鹿尾草碱

R=H鹿尾草啶R=CH3（4）异喹啉衍生物类生物碱简单异喹啉类异喹啉

2.氮杂环衍生物类生物碱（4）异喹啉衍生物类生物碱苄基异喹啉类罂粟碱2.氮杂环衍生物类生物碱（4）异喹啉衍生物类生物碱原小檗碱类原小檗碱小檗碱延胡索乙素2.氮杂环衍生物类生物碱（4）异喹啉衍生物类生物碱莨菪烷类阿托品樟柳碱2.氮杂环衍生物类生物碱（4）异喹啉衍生物类生物碱菲啶类石蒜碱2.氮杂环衍生物类生物碱（4）异喹啉衍生物类生物碱吗啡烷类吗啡吗啡烷可待因2.氮杂环衍生物类生物碱（5）其他结构类型常山碱咖啡碱2.氮杂环衍生物类生物碱（5）其他结构类型毛果芸香碱川芎嗪2.氮杂环衍生物类生物碱（5）其他结构类型贝母碱1.生物碱的性状组成多数含有C、H、O、N，少数含有S、Cl

形态多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液体(如烟碱、槟榔碱)挥发性与升华性少数液体及个别小分子生物碱具挥发性(麻黄碱)，少数具升华性(咖啡因)颜色一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有一定颜色。如，小檗碱：黄色；小檗红碱：红色；一叶萩碱：淡黄色味道多具苦味(盐酸小檗碱)，少数呈辛辣味

三、生物碱的理化性质产生条件具有手性碳原子或手性分子影响因素手性碳的构型、测定溶液、pH值、浓度研究意义生理活性与旋光性密切相关。一般情况下，左旋体的活性比右旋体活性强。如，L-莨菪碱的散瞳作用比D-莨菪碱大100倍。2.生物碱的旋光性三、生物碱的理化性质游离生物碱亲脂性叔胺碱和仲胺碱，溶于有机溶剂，溶于酸水亲水性主要指季胺碱和某些含N-氧化物生物碱；液体或分子较小的生物碱亲脂又亲水。如东莨菪碱、氧化苦参碱、烟碱、麻黄碱。具特殊官能团两性生物碱（吗啡、小檗胺、槟榔次碱）：可溶于酸水及碱水，pH8～9产生沉淀。内酯（或内酰胺）结构：类似一般叔胺碱，但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水，加酸又复原。3.生物碱的溶解性三、生物碱的理化性质生物碱盐一般易溶于水，可溶于醇无机酸盐＞有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐＞卤代酸盐；小分子有机酸盐＞大分子有机酸盐溶解性特殊的化合物吗啡：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水石蒜碱：难溶于有机溶剂，溶于水喜树碱：不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿高石蒜碱的盐酸盐：难溶于水，易溶于氯仿盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水3.生物碱的溶解性三、生物碱的理化性质产生原因N原子具有孤对电子，能接受质子或给出电子而显碱性理论依据表示方法pKa碱性大小与pKa关系pKa＜2为极弱碱，pKa2-7为弱碱pKa7-11为中强碱，pKa11以上为强碱碱性基团pKa值顺序胍基＞季胺碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯4.生物碱的碱性三、生物碱的理化性质杂化方式诱导效应共轭效应空间效应氢键效应碱性与分子结构的关系4.生物碱的碱性三、生物碱的理化性质碱性类型杂化举例脂肪胺脂氮环sp311.311.29.5芳杂环sp20.45.174.945.14氰基sp－C≡N1）杂化方式甲基苯环2）诱导效应氨基其他烷基酰基、双键羟基、醚氧供电子基吸电子基碱性增强碱性减弱

苯胺型酰胺型烯胺型N原子上孤对电子形成p-π共轭时，碱性减弱。3）共轭效应4）立体效应氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分子内氢键，则碱性增强。和钩藤碱

pka6.32异和钩藤碱

pka5.205）氢键效应生成不溶性盐类:硅钨酸、苦味酸、磷钼酸生成疏松的配合物:碘-碘化钾试剂生成不溶性加成物：碘化铋钾、碘化汞钾等重金属盐类沉淀试剂

1.沉淀反应与某些试剂生成难溶于水的复盐或配合物的反应四、生物碱的检识

试剂名称组成

反应特征碘化物复盐类：碘-碘化钾试剂

KII2红棕色沉淀碘化汞钾试剂

K2HgI4类白色沉淀碘化铋钾试剂

KBiI4黄至橘红色沉淀重金属盐类：

硅钨酸试剂

SiO212WO3nH2O淡黄或灰白色沉淀

磷钼酸试剂H3PO412MO32H2O白色或黄褐色沉淀1.沉淀反应四、生物碱的检识试剂名称

组成

反应特征苦味酸试剂

黄色结晶雷氏铵盐试剂

NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]

红色沉淀或结晶1.沉淀反应四、生物碱的检识1234个别生物碱如麻黄碱、咖啡碱不反应多在酸性溶液中反应，个别在中性条件，如苦味酸。一般三种以上的沉淀试剂均有反应，可判断为阳性。

多糖、鞣质等非生物碱也能反应，溶液需净化处理。注意事项

1.沉淀反应四、生物碱的检识名称组成现象Macquis试剂甲醛-浓硫酸吗啡—紫红色可待因-洋红至黄棕Mandelin试剂钒酸铵-浓硫酸吗啡——棕色士的宁—蓝紫色奎宁——淡橙色Frohde试剂钼酸钠-浓硫酸利血平——黄~蓝色小檗碱——棕绿色2.显色反应某些试剂能与一些生物碱反应生成有颜色的溶液四、生物碱的检识

薄层色谱(TLC)

吸附剂：硅胶，氧化铝，活性炭，纤维素移动相：各种溶剂系统

纸色谱(PC)

固定相：水、甲酰胺或缓冲溶液移动相：各种溶剂系统

高效液相色谱法(HPLC)

对结构相似的生物碱的分离检识可获得满意的效果3.色谱检识123四、生物碱的检识

生物碱的提取：除个别具有生物碱挥发性的生物碱（麻黄碱）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。

溶剂提取法

关键溶剂的选择

溶剂

选择依据:生物碱的存在状态（游离、盐）及溶解性1.提取方法

五、生物碱的提取与分离技术盐易溶于水水或酸水提取法（盐酸、硫酸、醋酸、酒石酸）浸渍渗漉或煎煮酸水提取液（盐）

离子交换树脂法有机溶剂萃取法

总生物碱1.提取方法

盐、游离均易于醇醇（甲、乙）类溶剂提取法渗漉浸渍回流醇提取液（盐、游离）回收总生物碱酸碱处理

较纯的总生物碱1.提取方法

游离易于有机溶剂（原料须碱化）

亲脂性有机溶剂提取法（苯、二氯甲烷、氯仿）冷浸回流提取液（游离）回收

总生物碱1.提取方法

中药酸水提取液（盐）

过阳离子交换树脂柱（RSO3-H+）

流出液（水性杂质）

树脂柱（RSO3BH+）氨液碱化（游离）氯仿提取回收溶剂

总生物碱

离子交换树脂法酸碱处理法提取浓缩液（水）或浓缩物

酸水处理，过滤

不溶物（脂溶性杂质）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雷氏铵盐沉淀法

上述碱水液酸化至弱酸性

酸水液雷氏铵盐（硫氰酸铬钾）

雷氏铵盐沉淀（生物碱雷氏盐）丙酮溶解，过漉

丙酮液丙酮液交换树脂柱

生物碱盐酸盐

过氧化铝柱，丙酮洗脱丙酮液加硫酸银饱和水溶液，过滤

滤液（生物碱硫酸盐）加硫酸钡溶液生物碱盐酸盐

生物碱的初步分离分离依据：生物碱的碱性（弱碱性生物碱的盐不稳定；

中强碱在pH9-10时可以游离）特殊官能团（酚羟基的酸性，可溶于NaOH溶液）分离流程：

总生物碱的酸水液（盐）氯仿萃取氯仿液酸水液2.分离方法

五、生物碱的提取与分离技术氯仿液（弱碱性生物碱）1-2%NaOH萃取碱水液

CHCl3液

NH4Cl或CO2处理，CHCl3萃取CHCl3液

回收酚性弱碱性生物碱

回收

非酚性弱碱性生物碱2.分离方法

酸水液（强、中强碱性生物碱）氨水碱化pH9-10CHCl3萃取CHCl3液

碱水液1-2%NaOH萃取

酸化，雷氏铵盐沉淀

沉淀分解沉淀

水溶性生物碱（强、季铵碱）碱水液CHCl3液

NH4Cl或CO2处理，CHCl3萃取回收非酚性中强碱性生物碱CHCl3液回收酚性中强碱性生物碱2.分离方法

生物碱的单体分离

利用生物碱的碱性差异分离混合总生物碱酸水溶解酸水液（盐）

加碱进行梯度碱化同时用CHCl3萃取，分别回收CHCl3生物碱由弱到强依次被分离

CHCl3溶解CHCl3溶液(游离)用不同酸度(酸度由弱到强,pH由大到小)的酸水进行梯度萃取,酸水液分别碱化,同时CHCl3萃取,回收CHCl3

生物碱由强到弱依次被分离2.分离方法

用方法二分离时，应采用多缓冲纸色谱（分配原理）

进行先导分离。碱性弱的生物碱易游离（脂溶性，易溶于氯仿）碱性强的生物碱易成盐（离子型，易溶于水）注意事项2.分离方法

分子结构的不同，引起极性的差异，对特殊溶剂的溶解性不同而分离苦参碱和氧化苦参碱混合物少量CHCl3溶解CHCl3

液加入10倍量的乙醚

沉淀（氧化苦参碱）

母液（苦参碱）苦参碱

氧化苦参碱

流程说明：氧化苦参碱的N、O半极性配位键，极性大，水中的溶解度较大，

而在乙醚中的溶解度较小。利用生物碱的溶解性分离2.分离方法

利用特殊官能团的性质进行分离含羧基的生物碱：可用碳酸氢钠水溶液萃取分离含酚羟基的生物碱：可用氢氧化钠水溶液萃取分离