生物碱类
生物碱类药物
（1）荧光反应
取本品约20mg，加水20ml溶解后，分取溶液
3
N H , HCl , 3H2O O H 吗啡生物碱的显色反应 H OH
HO
盐酸吗啡
盐酸 吗啡可与甲醛硫酸、钼硫酸试 液分别发生反应，可用于鉴别 ，亦可与铁氰化钾试液反应， 生成蓝绿色而与可待因区别
（四）异喹啉类
无酚羟基，仅含叔胺基团， 碱性比吗啡强 CH3
N H , H3PO4 , 1 2 H2O H3CO O H H OH
冰醋酸
醋酐-冰醋酸蓝色 蓝绿色
硝酸有干 扰
2 3
10～12 ﹥12
硫酸奎宁
需加醋酐
硫酸奎尼丁
咖啡因
冰醋酸
醋酐-冰醋酸
结晶紫
结晶紫
绿色
黄色
需加醋酐
二、实例分析
（二）硫酸阿托品及其制剂的分析
N
CH3 H O O 2 OH , H2SO4 , H2O
1. 鉴别
（1）托烷生物碱反应（维他立） （2）红外光谱 （3）氯化物的反应
1
磷酸可待因
二、实例分析
（一）盐酸麻黄碱及其制剂的分析
1. 鉴别
H OH CH3 H N CH3 H , HCl
（1）双缩脲反应 （2）红外光谱 （3）氯化物的反应
二、实例分析
（一）盐酸麻黄碱及其制剂的分析
H
OH CH3 H N CH3 H
1. 鉴别
, HCl
（1）双缩脲反应
取本品约10mg，加水1ml溶解后，加硫酸铜试液2滴与 20%氢氧化钠溶液1ml，即显蓝紫色；加乙醚1ml，振 摇后，放置，乙醚层即显紫红色，水层变成蓝色。
与高氯酸反应不同
H HC CH , H2SO4 , 2H2O 2 2
第十章生物碱
生物碱
生物碱(alkaloids)是指存在于生物 体内一类含有氮原子的有机化合物。
生物碱大多具有碱性并多具有复杂的氮杂 环结构。在生物体内还有一些具有生物活性的 含氮有机化合物，如氨基酸、肽类、蛋白质和B 族维生素等，不属于生物碱的范围。
生物碱主要分布于植物界，少数动 物体中也有生物碱，如蟾酥毒汁中的蟾酥 碱。
（二）生物碱的碱性与分子结构的关系 生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中氮原子 的电子云密度，若电子云密度升高，则碱性增强，反 之碱性下降。 1．氮原子的杂化方式 杂化轨道中P轨道的成分增多、能量升高，成对电 子的能量也随之升高，易接受质子，碱性增强。故碱 性为 sp3 ＞ sp2 ＞ sp 。季铵碱分子中的氮原子最外层有 九个电子，，极易给出一个电子达到稳定结构，所以 碱性强（pKa＞11）。 2．诱导效应 氮原子连接供电子基如烷烃时，碱性增强。而氮 原子附近有吸电子基时，则碱性下降。
二、酸碱性
（一）生物碱的碱性概念及碱性强弱的表示方法 1．生物碱的碱性概念 生物碱分子中含有氮原子，氮原子最外层电子结构中 有一对2S2电子，能与酸中的质子（H+）以配位键的形 式结合成盐，所以具有碱性。 2．碱性强弱表示方法 生物碱的碱性强弱可以用其共轭酸盐的pKa值 表示。 一般情况下，pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱， pKa7～11为中强碱，pKa＞11为强碱。
CH3 H CONHCH CH2OH N CH3
N H
N
吲 哚
H
麦角新碱
（二）六元氮杂环类生物碱 基本结构为吡啶和六氢吡啶（哌啶）。此 类生物碱衍生物数量较多。
N
N
吡 啶
H
哌 啶
1．简单吡啶类 如具有驱绦虫作用的槟榔碱(arecoline)烟 草中杀虫成分烟碱(nicotine)。
中药化学10生物碱
（一）性状
多数为结晶形固体，少数为非晶形粉末；少 数为液体——烟碱、毒芹碱、槟榔碱等。
多数无色或白色，少数有颜色生物碱有挥发性——麻 黄碱、烟碱。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
（三）溶解性
1、游离生物碱
亲脂性生物碱（叔胺碱、仲胺碱）——易溶 于亲脂性有机溶剂、酸水，难溶于水。
（一）总碱的提取
1、水或酸水提取法 可直接用水（提取盐、季铵碱）或
用0.5%~1%的酸水提取。 • 常用酸：盐酸、硫酸、醋酸、酒石酸 • 方法：渗漉、浸渍 • 缺点：提取液体积大、杂质多，需净化
净化方法：
（1）阳离子交换树脂法
用强酸型阳离子交换树脂，多为磺 酸型。交联度4%~8%。
先用中性水洗脱杂质，再用酸水或 盐水洗脱生物碱；也可先将树脂用氨水 碱化（PH10左右），再用有机溶剂回流 提取生物碱。
NH2 10.64
环己胺
NH2 4.58
苯胺
（3）立体效应
氮原子的周围取代基的构型、构象等立体
因素，如果阻碍氮原子与质子的结合，则使其
碱性降低。
CH CH CH3
CH CH CH3
OH NHCH3
OH N CH3
pKa
9.58
9.30 CH3
麻黄碱
甲基麻黄碱
（4）氢键效应
生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰 基并可与氮上的氢形成分子内氢键，使质子不 易离去，从而碱性增强。
H
CH3O
OCH3
罂粟碱
O OCH3
粉防己碱（汉防己甲素）
7、 吲哚类
N
H 吲哚
N
H 靛青苷
O Glc
N
O
生物碱类化合物
毒藜碱 dl-anabasine
菸碱 nicotine
槟榔碱 arecoline
三、理化性质（一）一般性质 2.颜色——多为无色或白色，少数有色。
O O + N OMe Zn
O O H 2SO 4 N OMe
小檗碱 （黄色）
OMe
四氢小檗碱 （无色）
H
N H H H HO H H H H H OH
OH
贝母碱 peimine verticine
二、分类 (十四) 萜生物碱类
OH
N Me Me
OCH3 O C O
OCH3 N O OCH3 OCH3 C O
CH3CH2
O O
OH CH3
HO
石斛碱 dendrobine
乌头碱 aconitine
二、分类 (十五) 大环生物碱类
4
5
OMe HO O OH MeO OH O
吗啡碱 morphine
青藤碱 sinomenine
二、分类 原托品碱型
O O O N CH3
O O
原托品碱 protopine
二、分类 ㈦菲啶（phenanthridine）衍生物 属异喹啉类衍生物，重要的类型有： 苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类
N
N
菲啶
苯骈菲啶 benzo-phenanthridine
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、理化性质（二）碱性 （二）碱性 1.碱性的来源
N: + + H + N:H
一、概述 ㈣命名规则 1. 类型的命名 ⑴基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等； ⑵以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 ⑴以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱 ⑵也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠)
第三章生物碱alkaloids
2．麻黄生物碱
麻黄中含有多种结构相似的生物碱，总称为麻黄生物碱。 麻黄碱又叫麻黄素，麻黄碱属于芳香族氨基醇衍生物
HH
C C CH3 OH NHCH3
一、有机胺类生物碱
（一）结构和种类
有机胺类生物碱是一类氮原子不在环内的生物碱， 种类繁多，分布较广，其中药用价值或生理活性较高的 有秋水仙碱、麻黄碱、益母草碱等。各种有机胺类生物 碱，由于来源不同，结构相差较大。
1．秋水仙生物碱
秋水仙生物碱是原产于欧洲中部和南部以及非洲北部 的百合科植物(Colchicumautumnale L．)的球茎中含有 的多种生物碱的总称，含量最多的为秋水仙碱，约为 0.3％～0.5％。
碘化钾碘试剂(Wagner试剂，I2·K I)：在酸性 溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀(为一种 络盐AIK·HI·In)
硅钨酸试剂(Bertrand试剂，12WO3·SiO2)：在 酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。
磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，H3P04·12MoO3)： 很灵敏，在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜 黄色或棕黄色沉淀。
二、吡咯类生物碱
吡咯类生物碱主要是指由吡咯或四氢吡咯衍生的含 吡咯环的生物碱，目前已发现200多种，主要分布在紫 草科、菊科的千里光属和豆科的野百合属等植物中。
主要有千里光生物碱、野百合碱、瓜叶菊碱、毛果天 芥菜碱、古豆碱等。
化学结构上看，分为三类 ：
1、简单的吡咯类生物碱如古豆碱、党参碱等，分布在 古柯科植物古柯和中药党参中。
吡咯类生物碱具有一些有益的生理活性，但是许多 此类生物碱具有抑制细胞有丝分裂、引起致突和癌变、 造成肝肾损伤等强烈的毒性，所以人们更多的是把此类 生物碱看成毒品。
8 学习项目一 生物碱类成分的基础知识
生物碱主要分布于植物界，绝大多数 存在于高等植物的双子叶植物中，已知存 在于50多个科的120多个属中。与中药有关 的一些典型的科如毛茛科、罂粟科、茄科、 防己科、豆科等。单子叶植物也有少数科 属含生物碱，如石蒜科，百合科、兰科等， 少数裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖 杉科也存在生物碱。
CH3 N H OCOCHC 6H 5 CH 2OH
CH3 N O H OCOCHC 6H 5 CH 2OH
莨菪碱 pKa=9.65
东莨菪碱 pKa=7.50
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。
CH3 H5C6 H2
+
OH NH H1 CH 3 H
CH3 H5C6
+
H1
1 2 CH CH CH3 OH NH CH3
H2 HO
CH3 N H H
麻黄碱共轭酸 （不稳定）
伪麻黄碱共轭酸 （稳定）
二者平面结构
对于具体生物碱来说，若影响碱 性的因素不止一个，则需综合考 虑。一般来说，空间效应与诱导 效应共存，空间效应居主导地位； 共轭效应与诱导效应共存，共轭 效应居主导地位。
本类生物碱是由苯丙氨酸和酪氨酸 为前体物，生物合成的一大类数量多 （约1000多种）、类型复杂、分布广泛、 具有较高药用价值的生物碱类型。
CH
NH2
CH
CH3
OH
NHCH3
苯丙胺
麻黄碱
N H H3C
生物碱类药物的分析)
这类生物碱具有吲哚骨 架，如麦角新碱、秋水
仙碱等。
生物碱的理化性质
溶解性
大多数生物碱都是有机弱碱，具 有亲水性和亲脂性，因此在水和 有机溶剂中都有一定的溶解度。
酸碱性
生物碱通常呈弱碱性，因为它们 可以接受质子而成为阳离子，这 使得它们在酸性环境中容易溶解 和离子化。
荧光性质
一些生物碱在紫外光下可以发出 荧光，这一性质可用于生物碱的 定性分析和分离。
随着分离纯化技术和波谱学的发展，生物碱的化学结 构得到更加精确的解析，为药物设计和优化提供了基 础。
生物碱类药物的药理作用机制研究
研究生物碱类药物与靶点的作用机制，有助于深入理 解药物的作用原理，为新药研发提供理论支持。
生物碱类药物的生产现状和发展趋势
生产工艺改进
随着提取、分离纯化技术的进步，生物碱类 药物的生产效率得到提高，为规模化生产提 供了可能。
核磁共振波谱法
氢核磁共振波谱法
利用生物碱中氢原子的共振信号，通 过测定共振信号的位置和强度来推断 生物碱的结构和组成。
碳核磁共振波谱法
利用生物碱中碳原子的共振信号，通 过测定共振信号的位置和强度来推断 生物碱的结构和组成。
质谱分析法
分子电离质谱法
利用质谱仪中的电离过程将生物碱分子电离成带电离子，通过测定带电离子的质量和电荷数来推断生 物碱的分子量和分子式。
新型生物碱药物的开发
针对传统生物碱类药物的不足，通过结构修 饰和改造，开发具有新作用机制和更高疗效 的新型生物碱药物。
生物碱类药物的安全性和有效性评价
临床前安全性评价
通过药理学、毒理学研究，评估生物碱类药 物在动物模型上的安全性和耐受性。
临床试验与疗效评价
通过多中心、随机对照临床试验，对生物碱 类药物的有效性和安全性进行全面评价，为
生物碱
第九章生物碱第一节概述生物碱是一类重要的天然含氮类化合物。
1．定义：生物碱是指一类来源于生物界（以植物为主）的含氮的有机物，多数生物碱分子具有较复杂的环状结构，且氮原子在环状结构内，大多呈碱性，一般具有生物活性。
含氮的有机化合物有很多，但低分子胺类（如甲胺、乙胺等）、非环甜菜因类、氨基酸、氨基糖、肽类（肽类生物碱除外）、蛋白质、核酸、核苷酸、卟啉类、维生素类等。
比较确切的表述：生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物体中的环状化合物。
负氧化态氮：包括胺（-3）、氮氧化物（-1）、酰胺（-3）；排除含硝基（+3）、亚硝基（+1）的化合物。
环状结构：排除了小分子的胺类、非环的多胺和酰胺。
（实际上有些非环的胺类或酰胺是属于生物碱范畴的，如麻黄碱）2．分布：低等植物（蕨类、菌类）、高等植物（单子叶植物、双子叶植物）；同科同属植物可能含有相同结构类型的生物碱；在植物体内各个器官和组织都可能有分布，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。
3．存在形式：（1）根据氮原子在分子中所处的状态，主要分为六类：①游离碱②盐类③酰胺类④N-氧化物⑤氮杂缩醛类⑥其它如亚胺、烯胺等。
在植物体内，除以酰胺形式存在的生物碱外，少数碱性极弱的生物碱以游离的形式存在，绝大多数以盐的形式存在；个别生物碱则以氮氧化物的形式存在，如氧化苦参碱。
第二节生物碱生物合成的基本原理（一）环合反应1．一级反环合应（1）内酰胺形式：该反应主要限于肽类生物碱等的生物合成。
（2）希夫碱形式：含氨基（伯胺或仲胺）和羰基的化合物易加成-脱水形成希夫碱。
（3）曼尼希氨甲基化反应：醛、胺（一级胺或二级胺或氨）和负碳离子（含活泼氢的化合物）发生缩合反应，结果是活泼氢被氨甲基所取代，得到曼尼希碱。
（4）加成反应：所谓加成反应是特指一亲核氨基与芳香或醌类体系中亲电中心的加成反应。
综上所述，氨基和羰基反应体是生物碱生物合成中最重要的形成N-杂环体系的前体物。
中药化学——生物碱类
⽣物碱类（Alkaloids）是存在于⽣物体（主要为植物）中的⼀类含氮的碱性有机化合物，⼤多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的⽣物活性，是中草药中重要的有效成分之⼀。
如黄连中的⼩檗碱（黄连素）、⿇黄中的⿇黄碱、萝芙术中的利⾎平、喜树中的喜树碱、长春花中的长春新碱等。
含⽣物碱的中草药很多，如三尖杉、⿇黄、黄连、乌头、延胡索、粉防已、颠茄、洋⾦花、萝芙⽊、贝母、槟榔、百部等，分布于100多科中。
以双⼦叶植物最多，依次为单⼦叶植物、*⼦植物、蕨类植物。
以罂粟科、⾖科、防已科、⽑莨科、夹⽵桃科、茄科、⽯蒜科等科的植物中分布较多。
同⼀科属或亲缘关系较近的科常含有同⼀结构或类似结构的⽣物碱，但同⼀种⽣物碱亦可分布在多种科中，如⼩檗碱在⽑莨科、芸⾹科、⼩檗科的⼀些植物中都有存在。
中草药中⽣物碱含量⼀般都较低，⼤多少于1％，但有少数含量特别多或特别少的特殊情况，如黄连中⼩檗碱含量可⾼达8～9％，⾦鸡纳树⽪中⽣物碱含量为10～15％，⽽长春花中的长春新碱含量只有百万分之⼀。
（⼀）通性 1.⼤多数⽣物碱为结晶性物质，味苦，少数为液体（如烟碱、槟榔碱）。
2.⼀般⽣物碱均⽆⾊，具旋光性，（多数呈左旋光性。
）但有少数例外，如⼩檗碱为黄⾊，胡椒碱⽆旋光性等，个别⽣物碱有挥发性，如⿇黄碱。
3.⼤多数⽣物碱呈碱性反应。
⽣物碱的碱性强弱，与它们分⼦中氮原⼦存在的状态有密切的关系。
⼀般季铵碱＞仲胺碱＞叔胺碱。
如氮原⼦呈酰胺状态，则碱性极弱或消失。
有的⽣物碱分⼦具有酚性羟基或羧基，因⽽具有酸碱两性。
⽣物碱的碱性虽有强有弱，但⼀般都能与⽆机酸（盐酸、硫酸）或有机酸（酒⽯酸）结合成盐。
4.⽣物碱⼤多数不溶或难溶于⽔⽽溶于⼄醇、氯仿、⼄醚、苯等有机溶剂。
⽣物碱盐类除了在⼄醇中也能溶解外，其他溶解性能恰与⽣物碱相反。
由于这⼀性质，可以使⽣物碱溶解在酸性溶液中（⽣物碱遇酸即结合成盐⽽溶于⽔中），如果在这酸性溶液中加碱⾄碱性，⽣物碱盐类就会成为游离⽣物碱⽽⾃⽔溶液中析出。
生物碱——精选推荐
生物碱百科名片生物碱分子生物碱（alkaloid）是存在于自然界（主要为植物，但有的也存在于动物）中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。
大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。
具有光学活性。
有些不含碱性而来源于植物的含氮有机化合物，有明显的生物活性，故仍包括在生物碱的范围内。
而有些来源于天然的含氮有机化合物，如某些维生素、氨基酸、肽类，习惯上又不属于“生物碱"。
目录种类形态类型颜色味感酸碱溶解度展开种类形态类型颜色味感酸碱溶解度展开编辑本段种类已知生物碱种类很多，约在10，000种左右，有一些结构式还没有完全确定。
它们结构比较复杂，可分为59种类型。
随着新的生物碱的发现，分类也将随之而更新。
由于生物碱的种类很多，各具有不同的结构式，因此彼此间的性质会有所差异。
但生物碱均为含氮的有机化合物，总有些相似的性质，因为在其生物合成的途径中氨基酸是起始物，主要有鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸等，主要经历两种反应类类型：环合反应和碳——氮键的裂解，所以总有些性质相似。
生物碱具环状结构，难溶于水，与酸可以形成盐，有一定的旋光性和吸收光谱，大多有苦味。
呈无色结晶状，少数为液体。
生物碱有几千种，由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒性或强烈的生理作用。
编辑本段形态大多数生物碱是结晶形固体；有些是非结晶形粉末；还有少数在常温时为液体，如烟碱（Nicotine）毒芹碱（Coniine）等。
编辑本段类型按照生物碱的基本结构，已可分为60类左右[1]。
下面介绍一些主要类型：有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、吡咯烷类(古豆碱、千里光碱、野百合碱)、吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)、异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)、吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)、莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)、咪唑类(毛果芸香碱)、喹唑酮类(常山碱)、嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、二萜类(乌头碱、飞燕草碱)、其它类(加兰他敏、雷公藤碱)。
药师指导：生物碱类药物
药师指导：生物碱类药物生物碱类药物（重点在鉴别，N的位置，有哪些电效应）苯烃胺类（盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱）氮原子在侧链上，碱性较一般生物碱强，易与酸成盐。
托烷类（硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱）阿托品和山莨菪碱是由托烷衍生的醇（莨菪醇）和莨菪酸缩合而成，具有酯结构。
分子结构中，氮原子位于五元酯环上，故碱性也较强，易与酸成盐。
喹啉类（硫酸奎宁和硫酸奎尼丁）奎宁和奎尼丁为喹啉衍生物，其结构分为喹啉环和喹啉碱两个部分，各含一个氮原子，喹啉环含芳香族氮，碱性较弱；喹啉碱微脂环氮，碱性强。
异喹啉类（盐酸吗啡和磷酸可待因）吗啡分子中含有酚羟基和叔胺基团，故属两性化合物，但碱性略强；可待因分子中无酚羟基，仅存在叔胺基团，碱性较吗啡强。
吲哚类（硝酸士的宁和利血平）士的宁和利血平分子中含有两个碱性强弱不同的氮原子，N1处于脂肪族碳链上，碱性较N2强，故士的宁碱基与一分子硝酸成盐。
黄嘌呤类（咖啡因和茶碱）咖啡因和茶碱分子结构中含有四和氮原子，但受邻位羰基吸电子的影响，碱性弱，不易与酸结合成盐，其游离碱即供药用。
鉴别试验：特征鉴别反应。
1.双缩脲反应系芳环侧链具有氨基醇结构的特征反应。
盐酸麻黄碱和伪麻黄碱在碱性溶液中与硫酸铜反应，Cu2+与仲胺基形成紫堇色配位化合物，加入乙醚后，无水铜配位化合物及其有2 个结晶水的铜配位化合物进入醚层，呈紫红色，具有4个结晶水的铜配位化合物则溶于水层呈蓝色。
2.Vitali反应系托烷生物碱的特征反应。
硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱等托烷类药物均显莨菪酸结构反应，与发烟硝酸共热，即得黄色的三硝基（或二硝基）衍生物，冷后，加醇制氢氧化钾少许，即显深紫色。
3.绿奎宁反应系含氧喹啉（喹啉环上含氧）衍生物的特征反应硫酸奎宁和硫酸奎尼丁都显绿奎宁反应，在药物微酸性水溶液中，滴加微过量的溴水或氯水，再加入过量的氨水溶液，即显翠绿色。
4.Marquis反应系吗啡生物碱的特征反应。
取得盐酸吗啡，加甲醛试液，即显紫堇色。
生物碱-结构
CH CH CH3 NHCH3
麻黄碱
伪麻黄碱
(1R,2S)
(1S,2S)
ephedrine pseudoephedrine
25
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H CH3
CC
H
H
NHCH3
N—甲基苯异丙胺 （去氧麻黄素）
“冰毒”
其为无味或微有苦味的透明结晶体，形似冰，故俗
称“冰毒”。 第一次使用便会上瘾，毫无办法解脱， 被称为“毒品之王”。
药根碱 jatrorrhizine
50
小檗碱类和原小檗碱类生物碱可看成为2个异喹 啉环稠合而成
依据母核中C环氧化程度不同，分为小檗碱类和 原小檗碱类
小檗碱类多为季铵碱，如黄连、黄柏、三棵针中 的小檗碱（berberine）；
原小檗碱类多为叔胺碱，如延胡索中的延胡索乙 素（dl-tetrahydropalmatine）。
第九章 生 物 碱
（ alkaloids）
第一节
概述
1
2
3
OCH3 H3CO
H3C N OR
O
N CH3
O
OCH3
汉防己甲（乙）素
O N N
喜树碱
O
O OH
H3CO
N H3CO
延胡索乙素
N COO
H C OCH3 3
CH3
OCH3
水苏碱 4
H N CH3
OCO
CH2OH C H
莨菪碱
利血平
秋水仙碱
OMe OMe
56
八、吲哚类生物碱
是类型较多、结构较复杂、化合物数目最多的一 类生物碱。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草 科等几十个科中。
天然药物化学生物碱
概述
一、生物碱旳定义 指天然产旳一类含氮旳有机化合物； 多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强旳生理活性。
下列虽然含氮，但不属于生物碱： 低分子胺类：甲胺、乙胺； 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、 核酸、核苷酸、卟啉类、维生素；
二
生 物 生物界 碱 在 生 物 界 的 分 布
半萜吲哚类
H CONH
N Me
CH2OH Me
N H
麦角新碱 ergonovine ergometrine
单萜吲哚类
MeO
N HH
N H
H H3OOC
O CO OMe
利血平
OMe OMe
OMe
第二节 生物碱旳理化性质
（一）性状
1．形态：多数生物碱呈结晶形固体，有些为非晶形粉
末状；少数生物碱为液体状态，此类生物碱分子中多无 氧原子，或氧原子结合为酯键，个别生物碱具有挥发性， 如麻黄碱；极少数生物碱具有升华性，如咖啡因。
裸子植物中，仅红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、 麻黄属、三尖杉属等植物中含生物碱 （很少）
单子叶植物中，主要分布在百合科、石蒜科、百部科 （较少）
双子叶植物中，主要分布在防己科、毛莨科、茄科、
动物界：极少
CH3 CH2 CH2 N
CH3
N
三、生物碱旳存在形式
1.游离碱：碱性极弱，以游离旳形式存在。 2.盐 类：与其成盐旳有机酸有：柠檬酸、
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 2C H 2CH （ N H 2） C O O H 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类
第十章生物碱
碱性强弱的划分： Pka < 2 极弱碱； pka 2～7 弱碱 ； pka 7～11 中强碱; pka > 11 强碱.
2、生物碱碱性强弱分类：
（1）强碱性生物碱 pka > 11 季铵碱、 胍类
（2）中强碱生物碱 pka 7～11 脂肪胺 、 脂氮杂环
（3）弱碱性生物碱 pka 2～7 芳氮杂环 （4）极弱生物碱 PH < 2 酰胺、嘌呤、
生物碱分类
一、来源于鸟氨酸的生物碱
（一）吡咯烷生物碱
+
N COO－ CH3 CH3
水苏碱
N H
O
N CH3
N CH3
红古豆碱
（二）莨菪烷类生物碱
N CH3
如 东莨菪碱
N CH3 O
HO O
O
NR
（三）吡咯里西啶类
N
二、来源于赖氨酸的生物碱
赖氨酸
H2N H2N COOH
N R
（一）哌啶类生物碱
N
O
N
喹啉类
N H
丫啶酮
六、组胺酸系生物碱
N
N CH3
N H
OO
N H
咪唑
毛果芸香碱
七、来源于萜类的生物碱
（一）单萜类生物碱——如猕猴桃碱
H 3C
（二）倍半萜类生物碱——如石斛碱
（三）二萜生物碱——乌头碱
（四）三萜生物碱
H3CO
CH3 N
CH3
H3C N
CH3
HO
H 2N
OC H 3
康斯生
CH3
N
一、环合反应
（一）一级环合反应 1、烯夫碱形成——吡咯、托品类、哌定类、 喹诺里西定类生物碱的生物合成
中药化学生物碱
9
（二）旋光性
理化性质
1.生物碱结构中有手性碳原子或为手性分子， 具有旋光性。通常左旋体的生理活性强于右旋体
2.旋光性受溶剂、pH、浓度等影响
麻黄碱在氯仿中呈左旋光性，水中呈右旋光性； 烟碱在中性条件下左旋光性，酸性条件呈右旋光性；
北美黄连碱在95%以上乙醇中呈左旋光性，在稀乙醇 中呈右旋光性。
3
（四）生物碱的生物合成
概述
初级代谢产物氨基酸通过生物合成 途径生成生物碱
4
（五）生物碱的分类
1.第一种分类法：按植物来源分
黄连生物碱 苦参生物碱 防已生物碱 乌头生物碱等
概述
5
概述
2.第二种分类法：按生物碱生源途径分
（1）由氨基酸为前提生成的生物碱（真生物碱） 鸟氨酸系生物碱 赖氨酸系生物碱 苯丙氨酸-酪氨酸系生物碱 色氨酸系生物碱 邻氨基苯甲酸系生物碱 组氨酸系生物碱
（一）生物碱定义
概述
目前还无准确的定义，一般指来源于植
物界的一类含氮有机化合物。
广义指 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。
1
（二）生物碱的分布
概述
1.在植物界分布：
高等植物 双子叶植物：毛茛科 防己科 罂粟科 茄科
夹竹桃科 芸香科 豆ຫໍສະໝຸດ 等 单子叶植物（较少）：百合科 石蒜科 兰科
莨菪烷类生物碱 喹啉类生物碱
喹唑啉类生物碱 异喹啉类生物碱 萜类生物碱 有机胺类生物碱
8
（一）性状
理化性质
1.组成元素：多数生物碱由C、H、O、N四元素组成
极少含Cl、S等
中药一生物碱总结
中药一生物碱总结Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#生物碱1.特点——环状结构、氮原子多位于环内、具有碱性，与酸成盐、显着的生理活性2.分布（1）双子叶——毛茛科、马钱子科、茄科、豆科、罂粟科、防己科、吴茱萸科、小檗科（宝马别逗罂粟，防己终于小破）（2）单子叶——石蒜科、百合科、兰科（3）麻黄生物碱——髓部；黄柏生物碱——树内皮（4）不用植物生物碱含量差别大；同科同属植物含相同结构类型的生物碱3.分类（1）简单吡啶类——槟榔碱、烟碱、胡椒碱（2）双稠哌啶类（喹诺里西啶）——苦参碱、氧化苦参碱（“苦”大“稠”深）（3）莨菪烷类——莨菪碱、古柯碱（4）异喹啉类——简单异喹啉类、苄基异喹啉（罂粟碱、汉防己甲/乙素）原小檗碱（小檗碱、延胡索乙素）、吗啡烷类（吗啡、可待因）（5）吲哚类——简单吲哚类、色胺吲哚类、单萜吲哚类（利血平、士的宁）、双吲哚类（长春碱）（6）有机胺类——麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱（氮原子不在环内）4.性状（1）多为结晶形固体，少数非结晶性形粉末液体状：烟碱、毒芹碱、槟榔碱等简单吡啶类具挥发性：烟碱、麻黄碱具升华性：咖啡因具甜味：甜菜碱小檗碱、蛇根碱呈黄色，药根碱、小檗红碱呈红色显荧光：利血平（2）旋光性影响因素：手性碳、测定溶剂、pH、温度、浓度（3）溶解性：游离生物碱——亲脂性（多数仲胺碱、叔胺碱）易溶于酸水亲水性—季胺碱（离子型化合物）、含N-氧化物结构（氧化苦参碱）小分子生物碱（麻黄碱、烟碱）、酰胺类生物碱（秋水仙碱、咖啡碱）具有特殊官能团—具有酚羟基（吗啡）或羧基（槟榔次碱）的生物碱（两性生物碱）、具有内脂或内酰胺结构的生物碱(喜树碱、苦参碱) 生物碱盐——易溶于水；少数难溶于水（小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐）（4）碱性碱性强弱常熟pKa值：pKa越大，碱性越强强碱（pKa＞11）：胍类、季铵碱中强碱（pKa7-11）：脂胺、脂杂环类（SP3）弱碱（pKa2-7）：芳香胺、N-六元芳杂环类（SP2）极弱碱（pKa＜2）：酰胺、N-五元芳杂环类影响因素：N原子的杂化方式（SP3＞SP2＞SP）——四氢异喹啉＞异喹啉；可待因＞罂粟碱电子云密度（电性效应）——诱导效应：苯异丙胺＞麻黄碱＞去甲麻黄碱（供电诱导，碱性增强；吸电诱导，碱性减弱）共轭效应：苯胺形（环己胺＞苯胺）酰胺形（胡椒碱、秋水仙碱、咖啡碱）（共轭效应使碱性减弱）空间效应——莨菪碱＞山莨菪碱＞东莨菪碱（多一个6,7位环氧基,使碱性减弱）（空间效应使碱性减弱）分子内形成氢键（氢键效应）——钩藤碱＞异钩藤碱（氢键使碱性增强）（5）沉淀反应沉淀试剂：碘化铋钾—黄色质橘红色碘化汞钾—类白色碘碘化钾—红棕色硅钨酸—淡黄色或灰白色饱和苦味酸—黄色雷氏铵盐—红色反应条件：酸性水溶液中进行（苦味酸试剂可在中性条件下进行）少数生物碱不与一般生物碱沉淀试剂反应：麻黄碱（鉴别反应）、吗啡、咖啡碱(均是仲胺碱)一些非生物碱类成分可与沉淀试剂反应：氨基酸、多肽、蛋白质、鞣质（6）显色反应Man delin（钒酸铵）-莨菪碱及阿托品(红)、奎宁(淡橙)、士的宁(蓝紫) Ma cquic（甲醛）-吗啡(紫红)、可待因(蓝)Frohde(钼酸钠)-吗啡(紫转棕)、利血平(黄转蓝)、小檗碱(棕绿)、乌头碱(黄棕)含生物碱类常用中药1、苦参（双稠哌啶类-喹诺里西啶）主要：苦参碱、氧化苦参碱指标：苦参碱、氧化苦参碱分子中有2个N原子，一个叔胺氮，一个酰胺氮极性大小：氧化苦参碱＞羟基苦参碱＞苦参碱生物活性：消肿利尿、抗肿瘤、抗病原体2、山豆根（双稠哌啶类-喹诺里西啶）主要：苦参碱、氧化苦参碱指标：苦参碱、氧化苦参碱生物活性：抗癌、抗溃疡3、麻黄（有机胺类）主要：麻黄碱、伪麻黄碱指标：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱理化性质：无色结晶；均具挥发性；碱性强弱pKa：伪麻黄碱（形成氢键）＞麻黄碱溶解性：伪麻黄碱（形成氢键）＜麻黄碱（游离麻黄碱可溶水，伪麻黄碱难溶水）草酸麻黄碱难溶水，草酸伪麻黄碱易溶于水盐酸麻黄碱不溶于三氯甲烷，盐酸伪麻黄可溶于三氯甲烷鉴别反应：二硫化碳-硫酸铜反应（棕色沉淀）、铜络盐反应（加硫酸铜试剂，呈蓝紫色）生物活性：发汗、平喘，收缩血管，兴奋中枢神经，增加汗腺及唾液腺分泌，缓解平滑肌痉挛4、黄连（异喹啉类-原小檗碱-季胺碱）主要：小檗碱、（甲基）黄连碱、药根碱、巴马汀、木兰碱指标：盐酸小檗碱理化性质：黄色针状结晶，易溶于热水和热乙醇鉴别反应：丙酮加成反应（黄色结晶）、漂白粉显色反应（樱红色）生物活性：抗菌、抗病毒、解痉5、延胡索（异喹啉类）主要：延胡索甲素、延胡索乙素（四氢巴马汀）指标：延胡索乙素生物活性：镇痛（醋制效果更强）（慢性持续性疼痛和内脏钝痛）6、防己（异喹啉类）主要：汉防己甲素（粉防己碱）、汉防己乙素（防己诺林碱）指标：粉防己碱、防己诺林碱生物活性：汉防己甲素—抗心肌缺血；汉防己乙素—抗炎镇痛7、川乌（二萜类）主要：乌头碱、次乌头碱、新乌头碱指标：乌头碱、次乌头碱、新乌头碱生物活性：镇痛、消炎、麻醉毒性炮制变化：双酯型生物碱→单酯型生物碱（乌头次碱）→醇胺型生物碱（乌头原碱）毒性：可中毒，2-4mg致人死亡。
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2. 沉淀反应
生物碱在酸水中或稀醇中与某些试剂生成难溶于水 的复盐或配合物的反应，称为生物碱沉淀反应。 大多数生物碱能发生沉淀反应（个别如麻黄碱、咖啡碱 不反应）。大多数沉淀反应在酸性水溶液中进行（个别 如苦味酸在中性条件进行）。 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。
含有色胺部分，结构较简单。如吴茱萸碱。
3.半萜吲哚类
由色胺构成的吲哚衍生物上连有一个异戊二烯单位后 形成，如麦角新碱。
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CH3
H CONHCH N
CH2 OH CH3
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麦角新碱
4.单萜吲哚类
N H
分子中具有吲哚母核和一个C9或C10的裂环番木鳖贴及其衍 生物的结构单元，如士的宁，利血平。
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3．共轭效应 吸电子共轭效应使氮原子上的电子云 密度降低，造成碱性减弱。供电子共轭效应使碱性增 强。如含胍基生物碱呈强碱性。 4．空间效应 如果氮原子周围的取代基分子较大， 对氮原子构成屏蔽作用，使氮原子难于接受质子，造 成碱性降低。 5．氢键效应 生物碱的共轭酸盐若能生成稳定的分 子内氢键（与含氧基团），则共轭酸的酸性较弱，其 共轭碱的碱性较强。 综上所述，生物碱结构中的碱性基团与碱性强弱 之间的关系为：胍基＞季铵碱＞脂肪胺和脂杂环＞芳 胺和吡啶环＞多氮同环芳杂环＞酰胺基和吡咯环。
主要包括哌啶类、喹诺里西啶类、吲哚里西啶类
1.哌啶类
N H
哌啶
槟榔碱
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2. 喹诺里西啶类生物碱
为两个哌啶共用一个氮原子稠合而生的衍生物。如苦参中的 苦参碱。
O N
N
N
喹诺里西啶
苦参碱
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3. 吲哚里西啶类
为哌啶和吡咯共用一个氮原子稠合的衍生物。分为简 单吲哚里西啶和一叶萩碱两类。数量少，有极强的生 理活性
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N N H
咪唑
H3 C O O
毛果芸香碱
N N
CH3
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七、萜类生物碱
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1. 单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科） 2. 倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛） 3. 二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子）关附甲素、紫
杉醇
4. 三萜类生物碱：较少
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八、甾体类生物碱
环常绿黄杨碱D（黄杨科）
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易溶于水
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水或酸水提取法（盐酸/硫酸/醋酸/酒石酸） 浸渍/渗漉/煎煮
酸水提取液（盐）
离子交换树脂法或 有机溶剂萃取法 总生物碱
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（二）醇类溶剂提取法
醇类提取法适用于各种极性生物碱的提取。 原理：游离生物碱及其盐一般都能溶于乙醇和甲醇。 提取方法：浸渍法、渗漉法、加热回流（连续回流）提取 法。 此方法的缺点是含有大量脂溶性杂质。
O O
N
吲哚里西啶
N 一叶萩碱 (securinine)
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三、苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
主要包括苯丙胺类生物碱、异喹啉类生物碱和苄基苯乙 胺类生物碱。
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1.苯丙胺类生物碱
如麻黄中的麻黄碱
OH CH3 NHCH3 (1R, 2S) 麻黄碱(ephedrine)
OH CH3 NHCH3 (1S, 2S) 伪麻黄碱(pseudoephedrine)
H H N CH3 OH
H N H3 C
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生物碱的理化性质
一、物理性质
1. 性状
•颜色： •状态：
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多为无色或白色，少数有色（如小蘗碱为黄色）。 多为结晶固体（有熔点），少为粉末。 少数为液体（多不含氧，若含则多成酯键）如槟 榔碱、烟碱。 •味道： 多具苦味，少数为它味（如甜菜碱有甜味）。 •挥发性：多无挥发性，少数具挥发性（如麻黄碱可随水蒸 气蒸馏、咖啡因可升华）。
主要包括吡咯烷类、莨菪烷类和吡咯里西啶类生物 碱。
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1.吡咯烷类生物碱
此类生物碱结构较简单，数量较少、生理活性不太 显著，如红古豆碱。
O
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
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N N Me Me 红古豆碱(cuscohygrine)
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2. 莨菪烷类生物碱
多由莨菪烷环系的C3-醇羟基与有机酸缩合成酯。 主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天 仙子属中，典型的化合物如莨菪碱。 Me N
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易溶于醇 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
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（三）亲脂性有机溶剂提取
水溶性生物碱不适用此法。此法提取需先用氨水、石 灰乳将药材粗粉湿润膨胀，同时使药材中生物碱盐转变为 游离形式再用亲脂性有机溶剂提取。 原理：利用游离生物碱易溶于低极性有机溶剂，进行提取。 提取方法：冷浸法、加热回流（连续回流）提取法。 此方法的特点是 ① 提取前需用碱碱化。 ② 只能提取亲脂性生物碱，亲水性生物 碱不被提出。 ③ 杂质少，易于进一步纯化。 ④ 毒性大，易燃易爆。
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生物碱常用的沉淀剂
碘化汞钾（Mayer)：类白色沉淀，试剂过量 沉淀消失。 碘-碘化钾(Wagner)：棕色或褐色沉淀 硅钨酸试剂(Bertrand)：淡黄或灰白色沉淀 （可定量） 苦味酸试剂(Hager)：黄色结晶（在中性溶液 中进行） 硫氰酸铬铵（雷氏铵盐）：红色沉淀或结晶 NH4 [Cr（NH3）2（SCN）4] 碘化铋钾试剂(Dragendorff) ：红棕色沉淀
N H N O H H O MeO N H H H H3COOC OMe N H OMe O CO OMe OMe
士的宁Hale Waihona Puke Page 18利血平
五、邻氨基苯甲酸系生物碱
喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 丫啶酮类：山油柑碱（鲍氏山油柑）
O
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N
喹啉
N H
丫啶酮
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六、组氨酸系生物碱
咪唑类生物碱：毛果芸香碱（毛果芸香）
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生物碱的结构与分类
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生物碱的分类方法有三种： 植物来源分类：苦参生物碱，黄连生物碱，长春花生物 碱等； 化学结构分类：吡啶类生物碱，异喹啉生物碱、甾体生 物碱、吲哚类生物碱等； 生源途径结合化学结构分类：来源于鸟氨酸的吡咯生物 碱、托品类生物碱等；
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一、鸟氨酸系生物碱
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二、生物碱的存在形式
1.游离式：少数碱性弱的生物碱一般以游离态存在。 2.成盐式：多数生物碱一般盐的形式存在： 有机酸：柠檬酸、酒石酸、草酸等； 无机酸：硫酸、盐酸、硝酸等； 特殊酸类：乌头酸、绿原酸等。 3.苷类：以苷的形式存在于植物中。 4.酯类：多种吲哚类生物碱分子的羧基常以甲酸形式存在。 5.N-氧化物
H3C N
HO
O
OH
吗啡
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3. 苄基苯乙胺类生物碱
如石蒜碱
OH HO H O H O N
石蒜碱（lycorine）
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四、色氨酸系生物碱
也称吲哚类生物碱。按生源关系，可将其详细分为四 类。
1.简单吲哚类
结构特点为只有吲哚母核，而无其它杂环。如靛青苷。
2.色胺吲哚类
1. 碱性
（1）碱性的产生及其强度表示： 生物碱由于其分子中氮原子上的孤电子对能接受质子故显 碱性。 碱度分别用酸式离解指数pKa和碱式离解指数pKb来表示： pKa值越大，碱性越强 pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱，pKa7～11为中强碱， pKa＞11为强碱。
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LOGO （2）生物碱的碱性与分子结构的关系 生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中氮 原子的电子云密度，若电子云密度升高，则碱性增 强，反之碱性下降。 1．氮原子的杂化方式 杂化轨道中P轨道的成分增多、能量升高，成 对电子的能量也随之升高，易接受质子，碱性增强。 故碱性为sp3＞sp2＞sp。季铵碱分子中的氮原子最 外层有九个电子，，极易给出一个电子达到稳定结 构，所以碱性强（pKa＞11）。 2．诱导效应 氮原子连接供电子基如烷烃时，碱性增强。 而氮原子附近有吸电子基时，则碱性下降。
O O
CH2OH C H
Ph 莨菪碱（hyoscyamine）
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3. 吡咯里西啶类生物碱
为两个吡咯烷共用一个氮原子稠合而成。主要存在于菊 科植物的千里光属植物中： 活性强（抗癌）、毒性也大（肝毒） 如：大叶千里光碱
N
吡咯里西啶
大叶千里光碱
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二、赖氨酸系生物碱
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生物碱类
由NordriDesign™提供
概述
一、含义与分布
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生物碱(alkaloids)是指存在于生物界（主要是植物界） 的一类含有氮原子的有机化合物。 大多具有复杂的环状结构，氮原子结合在环内。 多呈碱性，可与酸成盐。 多具有显著的生理活性。 生物界除生物体必须的含氮有机化合物，如氨基酸、 肽类、蛋白质、核酸、核苷酸及含氮维生素外，其它含氮有 机化合物均可视为生物碱。 生物碱主要分布于植物界，少数动物体中也有生物碱， 如蟾酥毒汁中的蟾酥碱。
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3. 溶解性
游离生物碱与成盐生物碱相比：水溶性小、脂溶性大。 具有酸性基团的生物碱可溶于碱性溶液。