生物碱的理化性质课件.ppt
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第十章生物碱-PPT资料83页
现代药理实验证明，槟榔有驱 虫、抗病毒和真菌等作用。
（二）吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。
主要分布于大戟科一叶萩属植物中。如：一叶萩 碱对中枢神经系统有兴奋作用。
O
HO
N
吲哚里西啶
N
一叶萩碱
一叶萩碱
O HO N
叶、嫩枝、花、果
（三）喹诺里西啶类
由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生
味： 生物碱多具苦味。 颜色： 生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗
槟榔碱
COOH N CH3
槟榔次碱
槟榔
来源：棕榈科的干燥成熟种子
有杀虫、破积、下气、行水的 功效，是我国名贵的“四大南 药”之一。主治虫积，食积、 气滞、痢疾、驱蛔、外治青光 眼，嚼吃起兴奋作用。
槟榔果实中含有多种人体所需 的营养元素和有益物质，如脂 肪、槟榔油、生物碱、儿茶素、 胆碱等成分。是历代医家治病 的药果。
巴痢疾药物。将石蒜碱结构进行
改造，制成石蒜内铵盐 (AT-180) 腹腔注射，不仅能抑制癌细胞生
OH HO
H
长，而且还能杀死癌细胞。临床 O 上主要用于消化系统肿瘤，如胃 O
HN
癌、肝癌、食管子癌，也可用恶
性淋巴瘤、肺癌、子宫癌等。
（四）吐根碱类 分布于茜草科、八角枫科植 物中。代表性化合物：1-吐根碱(1-emetine)。
单萜类生物碱：龙胆科 倍半萜类生物碱：石斛科 二萜生物碱：毛茛科（如乌头碱）
OH OMe
N HO
OAc
MeO OMe
OMe
O OH
乌头碱
龙胆
石斛
乌头
七、甾体类生物碱
本类生物碱都具有 甾体母核，但氮原子均不 在甾体母核内。
（二）吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。
主要分布于大戟科一叶萩属植物中。如：一叶萩 碱对中枢神经系统有兴奋作用。
O
HO
N
吲哚里西啶
N
一叶萩碱
一叶萩碱
O HO N
叶、嫩枝、花、果
（三）喹诺里西啶类
由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生
味： 生物碱多具苦味。 颜色： 生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗
槟榔碱
COOH N CH3
槟榔次碱
槟榔
来源：棕榈科的干燥成熟种子
有杀虫、破积、下气、行水的 功效，是我国名贵的“四大南 药”之一。主治虫积，食积、 气滞、痢疾、驱蛔、外治青光 眼，嚼吃起兴奋作用。
槟榔果实中含有多种人体所需 的营养元素和有益物质，如脂 肪、槟榔油、生物碱、儿茶素、 胆碱等成分。是历代医家治病 的药果。
巴痢疾药物。将石蒜碱结构进行
改造，制成石蒜内铵盐 (AT-180) 腹腔注射，不仅能抑制癌细胞生
OH HO
H
长，而且还能杀死癌细胞。临床 O 上主要用于消化系统肿瘤，如胃 O
HN
癌、肝癌、食管子癌，也可用恶
性淋巴瘤、肺癌、子宫癌等。
（四）吐根碱类 分布于茜草科、八角枫科植 物中。代表性化合物：1-吐根碱(1-emetine)。
单萜类生物碱：龙胆科 倍半萜类生物碱：石斛科 二萜生物碱：毛茛科（如乌头碱）
OH OMe
N HO
OAc
MeO OMe
OMe
O OH
乌头碱
龙胆
石斛
乌头
七、甾体类生物碱
本类生物碱都具有 甾体母核，但氮原子均不 在甾体母核内。
1第四节 生物碱的理化性质
万能溶剂（亲水性有机溶剂）：甲醇、 乙醇
1第四节 生物碱的理化性质
14
1、游离生物碱的溶解性
①亲脂性：仲胺、叔胺生物碱
功能更多
②亲（酸、碱）水性：酚性生物碱、内 酰胺型、内酯型
③亲（酸、碱、中性）水性：液体生物 碱、含N—氧化物的生物碱、季胺碱 类、含胍基的生物碱、含羧基的生物 碱（本身可形成内盐，如那碎因）
可溶于氢氧化钠溶液中
O
HO
O
N+OH-
MeO
N+OH-
OMe
OMe
OMe
小檗碱（黄连素）
berberine
1第四节 生物碱的理化性质
OMe
药根碱 jatrorrhizine
18
液体生物碱
N
N
CH3
烟碱（尼古丁）
1第四节 生物碱的理化性质
19
但有少数游离生物碱不具有 亲脂性
1第四节 生物碱的理化性质
旋光性物质
1第四节 生物碱的理化性质
7
只有手性分子才具有旋光性
手性分子：分子的立体构象不具有对称性
对称性：
➢ 对称面：如果一个分子能被一个假想的平 面切分成互为镜面与实物关系的两半。此 平面则称为对称面。
➢ 对称中心：当分子中从 一个原子到某一 假想的点的连线，再延长到等距离处，若 能遇到一个相同的原子，则这个假想的点 就称为对称中心。
➢ 麻黄碱在氯仿中呈左旋光性，但在水中， 则变为右旋光性。
➢ 某些游离碱与其相应盐类的旋光性并不一 致。如氯仿中吐根碱呈左旋光性，但其盐 酸盐则呈右旋光性。
1第四节 生物碱的理化性质
10
手性分子的对映异构体的生理活性不 一定相同：如莨菪碱的左旋体的散瞳 作用是右旋体的100倍，去甲乌药碱仅 左旋体具有强心作用。可见，多数生 物碱的左旋体呈显著的生理活性，而 右旋体无活性或者活性很弱。
1第四节 生物碱的理化性质
14
1、游离生物碱的溶解性
①亲脂性：仲胺、叔胺生物碱
功能更多
②亲（酸、碱）水性：酚性生物碱、内 酰胺型、内酯型
③亲（酸、碱、中性）水性：液体生物 碱、含N—氧化物的生物碱、季胺碱 类、含胍基的生物碱、含羧基的生物 碱（本身可形成内盐，如那碎因）
可溶于氢氧化钠溶液中
O
HO
O
N+OH-
MeO
N+OH-
OMe
OMe
OMe
小檗碱（黄连素）
berberine
1第四节 生物碱的理化性质
OMe
药根碱 jatrorrhizine
18
液体生物碱
N
N
CH3
烟碱（尼古丁）
1第四节 生物碱的理化性质
19
但有少数游离生物碱不具有 亲脂性
1第四节 生物碱的理化性质
旋光性物质
1第四节 生物碱的理化性质
7
只有手性分子才具有旋光性
手性分子：分子的立体构象不具有对称性
对称性：
➢ 对称面：如果一个分子能被一个假想的平 面切分成互为镜面与实物关系的两半。此 平面则称为对称面。
➢ 对称中心：当分子中从 一个原子到某一 假想的点的连线，再延长到等距离处，若 能遇到一个相同的原子，则这个假想的点 就称为对称中心。
➢ 麻黄碱在氯仿中呈左旋光性，但在水中， 则变为右旋光性。
➢ 某些游离碱与其相应盐类的旋光性并不一 致。如氯仿中吐根碱呈左旋光性，但其盐 酸盐则呈右旋光性。
1第四节 生物碱的理化性质
10
手性分子的对映异构体的生理活性不 一定相同：如莨菪碱的左旋体的散瞳 作用是右旋体的100倍，去甲乌药碱仅 左旋体具有强心作用。可见，多数生 物碱的左旋体呈显著的生理活性，而 右旋体无活性或者活性很弱。
第十章生物碱
第十章 生物碱
第一节 概述
一、生物碱的定义
是生物体内一类含氮有机化合物。
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
O O
小檗碱
N +OH OMe
OMe
二、 生物碱的结构与分类
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
有机胺类
（N原子在环外）
O
O
N +OH -
OMe
小檗碱
OMe
杂环类
（N原子在环内）
第三节 提取、分离与检识
一、 提取
1
酸水提 取法
2
乙醇提 取法
3
亲脂性有 机溶剂提 取法
1 酸溶碱沉淀法
（1）原理：
利用生物碱具有碱性，可溶 于酸水，不溶于碱水的性质可采 用酸溶碱沉淀法提取。
（2）工艺
药材粗粉
加稀酸浸渍,过滤
药渣
酸水提取液 加碱碱化,静置，过滤
滤液 (水溶性杂质)
沉淀 (生物碱)
A．Rf
B．Ka C．Kb
D．pKa
E．pKb
单选题
7．碱性最强的生物碱是（ A ）
A．季铵碱 B．伯胺碱 C．仲胺碱
D．叔胺碱 E．酰胺
8．东莨菪碱的碱性比莨菪碱弱是因为（ C ）
A．氮原子的杂化方式 B．电性效应
C．空间位阻
D．分子内氢键
E．同离子效应
多选题
9、游离生物碱一般（ ABD ） A.易溶于有机溶剂 B.难溶于水 C.碱溶酸沉淀 D.酸溶碱沉淀 E.既溶于酸又溶于碱
二、溶解性（酸溶碱沉淀）
❖ 游离碱:脂溶性 ❖ 季铵碱:水溶性 ❖ 两性碱：既溶于酸，又溶于碱 ❖ 生物碱盐：水溶性
第一节 概述
一、生物碱的定义
是生物体内一类含氮有机化合物。
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
O O
小檗碱
N +OH OMe
OMe
二、 生物碱的结构与分类
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
有机胺类
（N原子在环外）
O
O
N +OH -
OMe
小檗碱
OMe
杂环类
（N原子在环内）
第三节 提取、分离与检识
一、 提取
1
酸水提 取法
2
乙醇提 取法
3
亲脂性有 机溶剂提 取法
1 酸溶碱沉淀法
（1）原理：
利用生物碱具有碱性，可溶 于酸水，不溶于碱水的性质可采 用酸溶碱沉淀法提取。
（2）工艺
药材粗粉
加稀酸浸渍,过滤
药渣
酸水提取液 加碱碱化,静置，过滤
滤液 (水溶性杂质)
沉淀 (生物碱)
A．Rf
B．Ka C．Kb
D．pKa
E．pKb
单选题
7．碱性最强的生物碱是（ A ）
A．季铵碱 B．伯胺碱 C．仲胺碱
D．叔胺碱 E．酰胺
8．东莨菪碱的碱性比莨菪碱弱是因为（ C ）
A．氮原子的杂化方式 B．电性效应
C．空间位阻
D．分子内氢键
E．同离子效应
多选题
9、游离生物碱一般（ ABD ） A.易溶于有机溶剂 B.难溶于水 C.碱溶酸沉淀 D.酸溶碱沉淀 E.既溶于酸又溶于碱
二、溶解性（酸溶碱沉淀）
❖ 游离碱:脂溶性 ❖ 季铵碱:水溶性 ❖ 两性碱：既溶于酸，又溶于碱 ❖ 生物碱盐：水溶性
生物碱-理化性质
五、生物碱的检识
大多数生物碱能发生沉淀反应
少数生物碱与沉淀试剂不反应
如麻黄碱、咖啡因等
反应条件：稀酸水溶液或醇溶液。个别如苦味酸
在中性条件进行）。
应用： 鉴别 —— 试管法、TLC或PPC显色剂； 提取分离、鉴定—— 检查是否提取完全。
（一）沉淀反应
金属盐类 碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 碘化铋钾（Dragendoff）BiI3KI 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 红棕色沉淀 橘红色沉淀 类白色沉淀
ACD
B>C>A
B>C>A
B>A>C
B>A>C
生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是 （ ）
A 氮原子的P电子成分比例越大，碱性越强
B 氮原子附近有吸电子基团，碱性增强
C 氮原子处于酰胺状态，碱性极弱 D 生物碱的立体结构有利于氮原子接收质子，碱性增强 E 氮原子附近取代基不利于其共轭酸质子形成氢键缔合， 碱性增强
若加过量试剂，沉淀又被溶解
其中改良的碘化铋钾试剂最为常用。
氯化金（3%）（auric chloride）
HAuCl4
黄色晶型沉淀
1
氯化铂（10%）（platinic cholride） H2PtCl6
白色晶型沉淀
酸类：
硅钨酸(Bertrand试剂) 淡黄色或灰白色
酚酸类：
苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚 黄色晶型
2、电子效应 (1)诱导效应（通过碳链传递）
供电性基团取代，碱性增强 氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱； 如 ： 二 甲 胺 (Pka10.70) > 甲 胺 (Pka10.64) > 氨 (Pka9.75)
生物碱PPT课件
（1）具有酚羟基或羧基的生物碱：具有酸、碱两性，故即可溶于酸 水，又可溶于碱水。
具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱 性溶液，如吗啡；
具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔次碱。 （2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内 酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如 喜树碱、苦参碱等。
第二节 生物碱
31 生物碱概述 2 生物碱的分布 3 生物碱的分类 4 生物碱的性质
35 生物碱的提取分离实例
.
1
一 基本内容：
生物碱的分布特点：
1.大多数在双子叶植物中，在植物中多集中在某一器官：金鸡纳生 物碱——金鸡纳树皮，麻黄碱——麻黄髓部，黄柏生物碱—— 黄柏树皮，三棵针生物碱——根皮。
2.不同植物体内生物碱的含量差别很大，但 一般都较低（1%以 下），通常把含量在 0.01%的植物称为生物碱植物。
（四）吲哚类生物碱 4.双吲哚类 双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生 物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。
.
14
三、生物碱的分类及结构特征
（五）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，如麻黄中的
麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。
.
15
二 生物碱的理化性质p46
.
5
三、生物碱的分类及结构特征
（三）异喹啉类生物碱
这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹 啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多。 1.简单异喹啉类 如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉 特征
2.苄基异喹啉类 苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹 啉类。 （1）1-苄基(苯甲基)异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类 生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲 乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。
具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱 性溶液，如吗啡；
具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔次碱。 （2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内 酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如 喜树碱、苦参碱等。
第二节 生物碱
31 生物碱概述 2 生物碱的分布 3 生物碱的分类 4 生物碱的性质
35 生物碱的提取分离实例
.
1
一 基本内容：
生物碱的分布特点：
1.大多数在双子叶植物中，在植物中多集中在某一器官：金鸡纳生 物碱——金鸡纳树皮，麻黄碱——麻黄髓部，黄柏生物碱—— 黄柏树皮，三棵针生物碱——根皮。
2.不同植物体内生物碱的含量差别很大，但 一般都较低（1%以 下），通常把含量在 0.01%的植物称为生物碱植物。
（四）吲哚类生物碱 4.双吲哚类 双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生 物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。
.
14
三、生物碱的分类及结构特征
（五）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，如麻黄中的
麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。
.
15
二 生物碱的理化性质p46
.
5
三、生物碱的分类及结构特征
（三）异喹啉类生物碱
这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹 啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多。 1.简单异喹啉类 如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉 特征
2.苄基异喹啉类 苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹 啉类。 （1）1-苄基(苯甲基)异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类 生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲 乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。
第十章 生物碱.ppt
O CH2OH OCC
H
莨菪碱（阿托品）
2019-6-30
东莨菪谢碱谢你的观看
12
6．吗啡烷类 结构特征为哌啶环垂直与多氢菲稠合。如吗
啡(morphine)与可待因(codeine)。
H3C
H
N
N
HO
O
OH
吗啡烷
吗啡
（三）其他结构类型生物碱
常见的结构类型有嘌呤（咖啡碱）、喹唑啉（常山碱）、
咪唑（毛果芸香碱）、吡嗪（川芎嗪）、萜类（乌头碱，见
解。
R1 R2 +
R C C N(CH3)3
R1 R2 R C C R3 + H2O + N(CH3)3
H R3
OH:
霍夫曼降解每次只能使一个C-N键断裂。
2019-6-30
谢谢你的观看
25
第六节 实例
一、麻黄
麻黄为麻黄科植物草麻黄Ephedra sinica、木贼麻黄E. equisetina和中麻黄E. intermedia的干燥草质茎。
生物碱沉淀试剂根据生成物不同可分成三种类
型：一是生成不溶性盐类，属于该类试剂有硅钨酸
试剂、苦味酸试剂、磷钼酸试剂等；二是生成疏松
的配合物，如碘-碘化钾试剂；三是生成不溶性加成
物，如碘化铋钾、碘化汞钾等一些重金属盐类。
2019-6-30
谢谢你的观看
19
二、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，该类反应称为生物碱显色反应，所使用的化学 试剂称为生物碱显色试剂。
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
5．水溶性生物碱的分离水溶性生物碱可用萃取法处 理，但很难将水溶性杂质去除。常采用下列方法除 去水溶性杂质。
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pKa 10~5~6源自0~1N吡啶
pka= 5.2 ( SP2 )
N H
胡椒啶
pka = 11.2 ( SP3 )
2.诱导效应
1）供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云 密度增加，碱性增强。 2）吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云 密度降低，碱性减弱。
CH CH CH3
CH CH CH3
（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）
结果判断： 1、需要用三种以上生物碱沉淀试剂 2、氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂—
— 沉淀（假阳性）
碘-碘化钾 碘化铋钾 碘化汞钾
溶解）
硅钨酸 苦味酸 雷氏铵盐
性复盐）
KI-I2 BiI3KI HgI22KI
SiO212WO3 2,4,6-三硝基苯酚
硫氰酸铬铵试剂
棕褐色沉淀 红棕色沉淀 类白色沉淀（若加过量试剂，沉淀又被
乳白色 黄色 紫红色（能与季铵型生物碱生成难溶
沉淀反应条件 （1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；
麻黄碱
有(1机R,胺2S类)
挥发性
OH CH CH CH3
NHCH3
伪麻黄碱
(1S,2S)
一、有机胺类
MeO
Me
MeO
OMe
NHCOCH3 HO
MeO O
NH COO(CH2)4 NH
NH2
OMe
益母草碱
秋水仙碱（酰胺类） colchicine
治疗急性痛风，并有
2第四节 生物碱的理化性质
OH NH2
去甲基麻黄碱（pKa9.00） （羟基的吸电诱导效应）
CH2 CH CH3
NH2
苯异丙胺（pKa9.80） （无羟基的吸电作用）
比较可卡因、托哌可卡因的 碱性强弱
可卡因
比较石蒜碱、二氢石蒜碱的碱性强弱
石蒜碱
比较碱性强弱
CH3
NH
N
CH3
pka 9.15 pka 9.47
NH
pka 7.18
经SP3杂化后
Et
Et
N H
pKa 11.29
N H
pKa 10.98
SP3杂化后的碱性：环状胺 > 链状胺
仲、叔 伯、仲、叔
四、SP2杂化的亚胺 （除了吡啶）
氮原子价电子排布: 2S2 2Px1 2Py1 2Pz1
N原子经SP2杂化后， 形成了三个杂化轨道， 其中S轨道上的电子 成份较SP2杂化时要 大（1/4），则电子 受原子核约束较大， 使得氮给出电子的能 力较弱，故亚胺的碱 性较脂肪胺弱， pKa9.0左右
MeO OMe
H N
N H H
OMe OMe
吐根碱
ΔPKa=0.89
N N
金雀花碱 ΔPKa=8.1
4、共轭效应
P-π共轭效应：氮原子上的孤对电子 （杂化后位于P轨道上）与双键π键 上的π电子产生的共轭效应
P-π共轭使氮原子周围电子云密度降 低，碱性减弱（除了胍基）。
P-π共轭的三种形式：
N原子有5个价电子，利用其中3 个电子与其它含单电子原子形成 共用电子对，以达到价电子为8 电子的稳定结构。除此之外，N 原子周围还有一对不参与共用的 孤对电子。
路易斯酸碱理论：碱是电子对的给予 体，酸是电子对的接受体。路易斯碱 是指具有未共用电子对（孤对电子） 的分子。
去甲基麻黄碱（pKa9.00） （羟基的吸电诱导效应）
CH2 CH CH3
NH2
苯异丙胺（pKa9.80） （无羟基的吸电作用）
比较可卡因、托哌可卡因的 碱性强弱
可卡因
比较石蒜碱、二氢石蒜碱的碱性强弱
石蒜碱
比较碱性强弱
CH3
NH
N
CH3
pka 9.15 pka 9.47
NH
pka 7.18
经SP3杂化后
Et
Et
N H
pKa 11.29
N H
pKa 10.98
SP3杂化后的碱性：环状胺 > 链状胺
仲、叔 伯、仲、叔
四、SP2杂化的亚胺 （除了吡啶）
氮原子价电子排布: 2S2 2Px1 2Py1 2Pz1
N原子经SP2杂化后， 形成了三个杂化轨道， 其中S轨道上的电子 成份较SP2杂化时要 大（1/4），则电子 受原子核约束较大， 使得氮给出电子的能 力较弱，故亚胺的碱 性较脂肪胺弱， pKa9.0左右
MeO OMe
H N
N H H
OMe OMe
吐根碱
ΔPKa=0.89
N N
金雀花碱 ΔPKa=8.1
4、共轭效应
P-π共轭效应：氮原子上的孤对电子 （杂化后位于P轨道上）与双键π键 上的π电子产生的共轭效应
P-π共轭使氮原子周围电子云密度降 低，碱性减弱（除了胍基）。
P-π共轭的三种形式：
N原子有5个价电子，利用其中3 个电子与其它含单电子原子形成 共用电子对，以达到价电子为8 电子的稳定结构。除此之外，N 原子周围还有一对不参与共用的 孤对电子。
路易斯酸碱理论：碱是电子对的给予 体，酸是电子对的接受体。路易斯碱 是指具有未共用电子对（孤对电子） 的分子。
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性质38页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性 质
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
谢谢！
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性 质
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
天然药物化学 第十章 生物碱ppt课件
第二节 生物碱的分类、生源关系及其分布
生物碱种类繁多，其分类方法主要有三种:
1.来源分类：如鸦片生物碱、麦角生物碱等。
2.化学分类：如托品烷生物碱、异喹啉生物碱等。
3.生源结合化学分类:如来源于鸟氨酸的吡咯生物碱 等。（最能反映生物碱的生源和化学本质及其相互 关系）
一、来源于鸟氨酸的生物碱
主要包括吡咯类、托品类和吡咯里西丁类
二、生物碱在植物界的分布
生物碱在植物界分布的一般规律：
1.在系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无。 表现在： (1)藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱。 (2)菌类植物如麦角菌类等少数植物中含有生物碱。
(3)地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚生物碱。
(4)蕨类植物中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复 杂的生物碱则集中地分布于小叶型的真蕨如木贼科、 卷柏科、石松科等植物中。
OH C H C H 2N H C H
3
C H C H N (C H )2 2 2 3 H O
OH OH
N H
肾上腺素
蟾酥碱
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类：
1.游离碱：少数碱性极弱的生物碱如那碎因、那可定
2.盐类：绝大多数。形成盐的酸：草酸、柠檬酸、盐
酸、硫酸与硝酸等 3.酰胺类：秋水仙碱、喜树碱 4.N-氧化物：吡咯里西丁类（如野百合碱等） 5.氮杂缩醛类：如阿马林等 6.其他如亚胺（C=N）、烯胺等
二、生物碱在植物界的分布
生物碱在植物界分布的一般规律：
2.生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物类群(裸子 植物，尤其是被子植物)中。表现在： (1)裸子植物中，仅紫杉科红豆杉属、松柏科属麻黄科麻 黄属、三尖杉科三尖杉属等植物含有生物碱。 (2)少数被子植物的单子叶植物中，生物碱主要分布于百 合科、石蒜科和百部科等植物中。 (3)在被子植物古生花被类双子叶植物中，生物碱主要分 布于毛茛科、木兰科、小檗科、防已科、马兜铃科、 罂粟科、番荔枝科、芸香科等植物中。 (4)在被子植物中后生花被类双子叶植物中，生物碱主要 分布在龙胆科、夹竹桃科、马钱科、茜草科、茄科、 紫草科、菊科等植物中。
生物碱PPT课件
（2）诱导效应： N原子上电荷密度受供电基和吸电基诱导效应的影响 ①N上连接的基团为供电基团（烷基）则碱性增强。甲基的供电性使N的电
荷密度增加，碱性增强。
三、生物碱的性质与鉴别
②N原子附近有吸电基（如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基、羰基、酯基等)， 使氮上电子云密度降低，碱性减弱。
三、生物碱的性质与鉴别
对吗啡(1)的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导致镇痛药哌替啶 (杜冷丁，2)的发现。又如可卡因(3)的究发展了莨菪类生物碱化学研究 并导致局部麻醉药普鲁卡因(4)的产生。
二、分布
第四章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的性质与鉴别 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的分类 六、生物碱的结构鉴定 七、生物碱的提取分离实例
第一节 概 述
目前为止，已报道的并搞清化学结构的生物碱已达4000多种，并且还以 每年约上百个的速度递增着。同时还发现了在植物中含量极微，化学结构 复杂的含氮大环化合物，如具有抗癌活性的美登素，它的全合成也已报道 。近年来生物碱的分离、结构鉴定与全合成工作依然是天然有机化学家的 重要研究领域。
第一节 概 述
5)浓硝酸与吗啡显红蓝色至黄色；可待因显黄色；士的宁显黄色；乌头 碱显红棕色；阿托品、古柯碱、咖啡碱不显色。
6)浓盐酸与藜芦碱显红色；小檗碱在加氨水情况下可显红色；其他大部 分生物碱均不显色。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱显色反应 浓硫酸，浓硝酸，和浓盐酸可使不同的生物碱显不同的颜色。
三、生物碱的性质与鉴别
一、 概述
一.生物碱的含义 生物碱的定义至今尚无一个令人满意的表述。随生物碱研究的深入，
其定义的严格性伴随新的限制。 1）含N的有机化合物（不包括低分子胺类—甲胺，乙胺，氨基酸，氨基 糖，维生素等）。 2）具碱的性质且能和酸成盐。 3）多数具有复杂的氮杂环（少数N原子在环外）。 4）多数具强的生物活性。
荷密度增加，碱性增强。
三、生物碱的性质与鉴别
②N原子附近有吸电基（如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基、羰基、酯基等)， 使氮上电子云密度降低，碱性减弱。
三、生物碱的性质与鉴别
对吗啡(1)的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导致镇痛药哌替啶 (杜冷丁，2)的发现。又如可卡因(3)的究发展了莨菪类生物碱化学研究 并导致局部麻醉药普鲁卡因(4)的产生。
二、分布
第四章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的性质与鉴别 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的分类 六、生物碱的结构鉴定 七、生物碱的提取分离实例
第一节 概 述
目前为止，已报道的并搞清化学结构的生物碱已达4000多种，并且还以 每年约上百个的速度递增着。同时还发现了在植物中含量极微，化学结构 复杂的含氮大环化合物，如具有抗癌活性的美登素，它的全合成也已报道 。近年来生物碱的分离、结构鉴定与全合成工作依然是天然有机化学家的 重要研究领域。
第一节 概 述
5)浓硝酸与吗啡显红蓝色至黄色；可待因显黄色；士的宁显黄色；乌头 碱显红棕色；阿托品、古柯碱、咖啡碱不显色。
6)浓盐酸与藜芦碱显红色；小檗碱在加氨水情况下可显红色；其他大部 分生物碱均不显色。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱显色反应 浓硫酸，浓硝酸，和浓盐酸可使不同的生物碱显不同的颜色。
三、生物碱的性质与鉴别
一、 概述
一.生物碱的含义 生物碱的定义至今尚无一个令人满意的表述。随生物碱研究的深入，
其定义的严格性伴随新的限制。 1）含N的有机化合物（不包括低分子胺类—甲胺，乙胺，氨基酸，氨基 糖，维生素等）。 2）具碱的性质且能和酸成盐。 3）多数具有复杂的氮杂环（少数N原子在环外）。 4）多数具强的生物活性。
第九章-生物碱
在被子植物后生花被双子叶植物中，生物 碱主要分布在龙胆科、夹竹桃科、茜草科、 紫草科、菊科等植物中。
3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植 物类群中。
4、在同科不同属中，可存在相同的生物碱。 5、同一种植物中可能找到含有几种基核类型 的生物碱。
6、在同一种植物中往往含有一系列生物碱。
但对于一种植物来说，生物碱往往在植物的某种 器官含量较高。如长春花中已分离出70多种生 物碱。
按 3)法分类的生物碱可以分为氨基酸 途径生成的生物碱和萜类及甾体来源 的生物碱。
来源于鸟氨酸：吡咯 吡咯里西丁 托品类 N H 2C H 2C H 2C H 2C H （ N H 2） C O O H
来源于赖氨酸：哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 N H 2C H 2C H 2C H 2CH 2CH （ N H 2） C O O H 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类
四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
NH2
苯丙胺类
R-CHONR'Rmannich
HO
四氢异喹啉类
ArCH 2COCOOH
NR
mannich
苄基四氢异喹啉类
N
Ar-CH 2CH C2OCOOH mannich 苯乙基四氢异喹啉类
COOH
Ar-CHO
NH2 schiff base
N
苄基苯乙胺类
mannich
7、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类 群就越窄。
植物亲缘关系相近的品种往往含有化学结构相
同或类似的生物碱，这种联系为发现和寻找新的 药物资源提供了有效的途径。
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类 1、游离碱 2、盐类 3、酰胺类 4、N-氧化物 5、氮杂缩醛类 6、其它亚胺类
3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植 物类群中。
4、在同科不同属中，可存在相同的生物碱。 5、同一种植物中可能找到含有几种基核类型 的生物碱。
6、在同一种植物中往往含有一系列生物碱。
但对于一种植物来说，生物碱往往在植物的某种 器官含量较高。如长春花中已分离出70多种生 物碱。
按 3)法分类的生物碱可以分为氨基酸 途径生成的生物碱和萜类及甾体来源 的生物碱。
来源于鸟氨酸：吡咯 吡咯里西丁 托品类 N H 2C H 2C H 2C H 2C H （ N H 2） C O O H
来源于赖氨酸：哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 N H 2C H 2C H 2C H 2CH 2CH （ N H 2） C O O H 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类
四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
NH2
苯丙胺类
R-CHONR'Rmannich
HO
四氢异喹啉类
ArCH 2COCOOH
NR
mannich
苄基四氢异喹啉类
N
Ar-CH 2CH C2OCOOH mannich 苯乙基四氢异喹啉类
COOH
Ar-CHO
NH2 schiff base
N
苄基苯乙胺类
mannich
7、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类 群就越窄。
植物亲缘关系相近的品种往往含有化学结构相
同或类似的生物碱，这种联系为发现和寻找新的 药物资源提供了有效的途径。
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类 1、游离碱 2、盐类 3、酰胺类 4、N-氧化物 5、氮杂缩醛类 6、其它亚胺类
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H CH3 CCH OH N
PKa=4.81
H CH3 CCH OH N
PKa=2.93
(6)分子内氢键
•若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。 （指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）
N OH
Et
N
H
N
COOMe
H MeO
O
和钩藤碱 PKa=6.32
H N
H
异和钩藤碱 PKa=5.20
Et
H+
N C OR
H
OH -
O
N
OH
NC H
+ ROH OR
N OR
阿替生 PKa=12.9
阿马林 二乙酰阿马林
PKa=8.15 PKa=4.9
(3)诱导-场效应: 生物碱分子中同时含有两个氮原子时，第一 个氮原子质子化后产生一个强的吸电基团 +NHR2 此时对第二个氮原子产生两种降低 其碱性的作用：诱导和场效应。 诱导效应通过碳链传递。 场效应通过空间直接作用，又称为直接效应。
+
N
N
COOH
O
CH2CH3
（亚胺盐）
（内脂环开裂，质子与COO-结合）
3.具有烯胺结构Alk的成盐
.. α β NCC
H+
H
+
NCC
烯胺
亚胺盐
Alk质子化多在β 碳上，而非氮原子
N N H
H O
MeOOC
二氢奥斯冬宁
HCl
OH -
N+
N HH
H O
MeOOC
亚胺盐
*稠环桥头N原子不能形成亚胺形式的盐。
O N
胡椒碱 （pKa=1.42）
O
Me
Me N
N
O
N
N
Me
咖啡因 （ pKa=1.22）
(5)空间效应
氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或 分子构象因素，而使质子难于接近氮原子， 碱性减弱。
Me Me N
Me Me N Me
Me Me N
Me
Me
Me Me N C4H9(t)
PKa=4.39
PKa=5.15
第四节 生物碱的理化性质
一、性状 1.形态——多为结晶固体，少为粉末。少
数常温下——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。 4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。
二.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。
三.溶解度
（1）绝大多数仲胺和叔胺生物碱的游离碱具亲脂性；
（2）绝大多数生物碱盐具亲水性；
（3）季铵生物碱具亲水性；
（4）具酚羟基、羧基等酸性基团的生物碱具酸碱两 性；
（5）具内酯基的生物碱，遇碱水开环成盐而溶解， 遇酸又闭环而析出；
(6)生物碱成盐后多易溶于水，不溶或难溶有 机溶剂。
Kb=
[BH +][OH -] [H 2O][B]
Ka
Kb
= [H+][OH-] H 2O
=10-14
[BH+] = [B] + [H +]
Ka=
[B][H +] [BH +]
PKa + PKb=-lgKa + -lgKb =14
碱性越强，其Kb越大，PKb越小，其共 轭酸Pka越大；即Pka越大，碱性越强； Pka<2 极弱碱； Pka=2～7 弱碱； Pka=7～12 中强碱； Pka>12 强碱； 胍基>季胺碱>脂肪胺基>缺电子芳杂环 (吡啶)>酰胺基>富电子芳杂环(吡咯)
3 Me H CONHCH CH2OH
2 N Me
1
N
麦角新碱
H ergonovine
C
2>1>3
（三）成盐（Alk成盐的机理） 生物碱与酸成盐，对质子化来说，仲胺、叔胺
生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。 季胺碱、氮杂缩醛、烯胺以及具有涉及氮原子
的跨环效应形式存在的生物碱，质子化则往往并非 发生在氮原子上。
MeO OMe
H N
N H H
OMe OMe
吐根碱
Δ PKa= 0.89
N N
金雀花碱 Δ PKa=8.1
(4)共轭效应： 形成p-π共轭，通常碱性较弱。
苯胺型、酰胺型、烯胺型 ①苯胺型
MeHNCOO
N1 N2 Me Me
毒扁豆碱
PKa1=1.76 PKa2=7.88
②酰胺型
..
O
NCO
O
R
酰胺结构
3.影响碱性强弱的因素 （1）N的杂化方式
SP3 ( N) > SP2 (-N C ) > SP ( C N )
pKa 10~
5~6
0~1
N
吡啶
pka= 5.2 ( SP2 )
N H
胡椒啶
pka = 11.2 ( SP3 )
(2)诱导效应（通过碳链传递）
(a) 供电性基团取代，碱性增强； 如：二甲胺(Pka10.70)>甲胺(Pka10.64)>
H N
H
N H
H
O
O
H
新士的宁 有烯胺结构
OH
N
OH
N
H
Me
阿马林碱 含氮杂缩醛结构
4.涉及氮原子跨环效应Alk的成盐
N O
H+
-
N+ C
OH
OH
Байду номын сангаас
具有酮基的Alk
成盐
N原子孤电子对空间上靠近酮基时，则产生跨环效应
MeO MeO
N HO
Me ..N
MeO
H+ MeO
N H HO
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。
生物碱盐具有特殊的溶解性质，如高石蒜碱 的盐酸盐不溶于水，而溶于氯仿，盐酸小檗 碱难溶于水；
四、碱性
1.碱性的来源及强度表示
N: + H+
+ N:H
生物碱
生物碱盐
H 2O
+
B
=
[BH + ]
+
[OH - ]
氨(Pka9.75)
氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱；
OH
HO
H O
O
HN
二氢石蒜碱 PKa=8.4
OH
HO
H O
O
HN
石蒜碱 PKa=6.4
Me N
COOMe
Me N
COOCH3 H
N CH3 OC O
可卡因
pKa = 8.31
H N CH3
OC O
托哌可卡因
pKa = 9.88
(b)氮杂缩醛(酮)生物碱的碱性: 氮原子不处在桥头；强碱性； 氮原子处在桥头；碱性相对较弱；
H COOMe
MeO
碱性强弱：
+-
N OH > 季铵
NH> 仲胺
NH2
伯胺
> N> 叔胺
Ar-NH2
芳胺
O
>N
H
酰胺
供电--碱性↑ 共轭、诱导吸电--碱性↓
比较碱性强弱：
3 N Me
1
N2
N
H Me
brevicolline A
3>2>1
1
N
2N O
H N3 Me
吴茱萸碱 evodiamine
B
1>3>2
1.季胺碱的成盐
N+ OH -
季胺碱
HX OH -
N+ . X - + H OH
盐
水
质子与OH-结合成水
2.含氮杂缩醛Alk的成盐
H N C OR
HX OH 或 HOR
氮杂缩醛生物碱
+H NC
X
+ H OR
亚胺盐
醇或水
质子与RO-结合成H-OR(醇或水）
N
O
N
O
O
CH2CH3
斯米生
H+
OH -