No5.第九章.生物碱(2)
第九章生物碱(2)
H
O O OMe
6、具有酰胺、内酯结构的生物碱 ，易在热苛性碱液 、具有酰胺、 中内酯环开裂，溶于水， 中内酯环开裂，溶于水， OH N O 加酸则可还原 喜树碱
N O O
四、生物碱的检识 在生物碱的预测、 在生物碱的预测、提取分离和结 构鉴定中， 构鉴定中，常常需要一种简便的识 别方法——检识反应： 检识反应： 别方法 检识反应 最常用的生物碱检识反应有两类 —沉淀反应与显色反应 沉淀反应与显色反应 沉淀反应——预试、提取、分离 预试、 沉淀反应 预试 提取、 显色反应——结构鉴定 显色反应 结构鉴定
HO
O
OH MeO
OH
O
（6）、菲啶衍生物 ）
N
石蒜碱
OH HO O O H H
白屈菜碱
HO O O N
N
O O
CH3
7、吲哚类 、
N H
利血平——降压 降压 利血平
MeO N H N OMe H3COOC OMe OMe O CO OMe
8、咪唑类 、
NH N H
毛果芸香碱——眼科用药 眼科用药 毛果芸香碱
二、旋光性 具有手性碳原子或分子结构本身为 手性分子的生物碱，具有旋光性质， 手性分子的生物碱，具有旋光性质， 在某些情况下，生物碱的旋光性易受 在某些情况下， pH、溶剂等因素影响 、 生物碱的生理活性与其旋光性密切 有关——左旋体呈显著的生理活性， 左旋体呈显著的生理活性， 有关 左旋体呈显著的生理活性 而右旋体则无或很弱
4、弱酸弱碱形成的盐不稳定，仍有游离的趋势 、弱酸弱碱形成的盐不稳定， CHCl3萃取 利血平·HAC盐 盐 利血平 利血平 （CHCl3层）
pka 6.6
为弱酸，如为强酸仍需碱化） 游离） （ HAC 为弱酸，如为强酸仍需碱化）（游离）
生物碱-结构
6
1N
5
7 N
2 N 4N 8
3
9
嘌呤
N H2
N
N
N
N
H
H
OH
香菇嘌呤 O H
具降脂作用
COOH
八、来源于萜类的生物碱 （一）单萜类生物碱
O O
N
秦艽碱甲
秦艽
（二）倍半萜类生物碱 石斛碱
（三）二萜生物碱 关附甲素
乌头碱
（四）三萜生物碱 交让木
九、来源于甾体的生物碱 （一）孕甾烷（C21）生物碱
（五）双吲哚类生物碱
OH
R=
N H
CO2Me
R
MeO
NH
OH
N
OA c
R' COOMe
长春碱(Vinblastine, VLB), R'=Ch3 长春新碱(Vincristine, VCR), R'=CHO
九、咪唑类生物碱
来源于组氨酸
N
N H
咪唑
毛果芸香碱 治疗青光眼
七、嘌呤（purine）衍生物
三、生物碱的存在形式
按氮原子所处的状态可分为六类：
1.游离碱； 2.盐类；（绝大多数） 3.酰胺类，如秋水仙碱、喜树碱； 4.N-氧化物( R-O-N )，如苦参碱、氧化苦参碱； 5.氮杂缩醛类( N-C-O)，即O，N混合缩醛； 6.其他类：亚胺(C=N)、烯胺(N-C=C、N-CN )等；
第三节 生物碱的分类、生源关 系
生物碱是
A．来源于生物界含N的化合物
B．N原子多在环外
C．N原子多在环内
D．全部呈碱性
E．多数呈碱性
答案：ACE
下列化合物不属于生物碱的为( ) A 可待因 B 吗啡 C 苯丙氨酸 D 莨菪碱 E 咖啡因
生物碱-结构ppt课件
生
物
CH2CH2COOH
CH2CH2COOH
碱
NH2
HO
NH2
来源于色氨酸酸：吲哚碱类 半萜吲哚类 单萜吲哚类
来源于异戊烯
COOH
N
NH2
来源于萜类：单萜类 倍半萜类 二萜类 三萜类
来源于甾体：孕甾烷（C21） 环孕甾烷（C24） 胆甾 烷（C27）
15
常见氮杂环类生物碱基本母核类型：
NH
N H
NH
OH
CH3
萨苏里丁
具有降压作用
41
（二）苄基四氢异喹啉类生物碱
1.苄基四氢异喹啉类
HO
H3CO
HO
NH
HO
CH3 N
CH3
HO
去甲乌药碱
具有强心作用
HO
厚朴碱
42
2.双苄基四氢异喹啉类生物碱
Me N H
OMe MeO OMe MeO
MeO
OMe
MeO O
厚果唐松草碱
具有抗癌活性
N Me H
43
吡咯
四氢吡咯
N H
吲哚
N
吡咯里西丁
N
喹喏里西丁
N
吲哚里西丁
21
N H
蒎啶
N
吡啶
NH
N
咪唑
H N CH3
H
莨菪烷
N
N
N
N
H
嘌呤类
22
O
N
N
噻嗪类
N
N
吡嗪
N
丫啶酮类
N
喹啉
N
异喹啉
23
N CH3
N
吗啡烷类
N
《有机化学》第九章
第九章
水溶液直接提取法不利于那些碱性较弱不能直接溶解于水的生
物碱提取，因此可采用偏酸性的水溶液，使生物碱与酸作用生成盐
进行生. 物碱提取。具有碱性的生物碱在植物体中多以盐的形式存在， 而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，故常
用0.5%～2%的乙酸、盐酸等为溶剂。
29 第二节 生物碱
二 、 生物碱的提取方法
（二）醇类溶剂提取法
游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇和乙醇，因此用它 们作为生物碱的提取溶剂，应用较为普遍。甲醇的极性比乙 醇的极性大，对生物碱的溶解性比乙醇好，甲醇的沸点也比 乙醇低，但对视神经的毒性很大，所以除实验室有时将甲醇 作为生物碱提取溶剂外，多数用乙醇作为溶剂，有时也用稀 乙醇（60%～80%）作溶剂。通常采用醇提—酸水—碱化— 亲脂性溶剂萃取的方法反复进行。
N
－
N
CH3
33 第二节 生物碱
三 、 重要的生物碱
（三） 麻黄碱
第九章
麻黄碱俗称麻黄素，分子中有两个手性碳（用*标记），麻黄碱的分子结构式如下：
糠醛是重要的化工原料，可用 于制造酚醛树脂、农药、医药（如 呋喃妥因、呋喃唑酮）等。
O2N－ O
O －CH＝N－N－C ＝ O
CH2－CH2
－ －
－
呋喃唑酮（痢特灵）
19 第一节 杂环化合物的分类和命名
四、 重要的杂环化合物及其衍生物
（二） 吡咯衍生物——叶绿素、血红素和维生素B12
第九章
20 第一节 杂环化合物的分类和命名
1
第九章 杂环化合物、生物碱
【知识目标】 理解杂环化合物的分子结构、分类。 掌握五元单杂环、六元单杂环化合物的化学性质。 掌握杂环化合物的分类和命名方法。 了解几种重要的生物碱（麻黄素、烟碱、小檗碱、鸦片制剂）。 【技能目标】 掌握常见杂环化合物、生物碱的鉴别方法。
天然药物化学第九章生物碱
生源关系
MeO NMe H HO NMe H O-P MeO HO NMe
H
MeO O
MeO
苄基四氢异喹啉
MeO N CH2 H OH OMe HO
OH
吗啡二烯酮
N H OH
O
H
HO
NMe
原小檗碱
OCH3
吗啡碱
可待因或蒂巴因
再芳香化
O MeO
1) 烯醇式-芳香化
HO MeO
NMe H
NMe H
HO
OH
米格列醇(miglitol) a-葡萄糖苷酶抑制剂 治疗Ⅱ型糖尿病
HO
N
swainsonine
3、来源于邻氨基苯甲酸 ① 喹啉类 ② 丫啶酮类
O
N
N
4、来源于苯丙氨酸/酪氨酸
COOH R NH2
种类、数量多
① 苯丙胺类
麻黄碱
② 四氢异喹啉类
NH
③ 苄基四氢异喹啉类
a. 苄基四氢异喹啉类 b. 阿朴菲类 c. 双苄基四氢异喹啉类 d. 吗啡烷类 e. 原小檗碱和小檗碱类 f. 普罗托品类 g. 苯菲啶类
珙桐科植物喜树 (Camptotheca acuminata)
N4 O
R = H 喜树碱 (camptothecine) R = OH 10-羟基喜树碱 (hydroxycamptothecine)
N
1
治疗多种恶性肿瘤:骨癌、 肝癌、膀胱癌和白血病 副作用: 骨髓抑制、呕吐和 腹泻 水溶性差
O
20
O
Cordell et al., Phytother. Res. 15, 183 (2001)
O O N OH
MeO
天然药物化学第九章 生物碱
R CH CH2 + (CH 3)3N + H2O
Cβ
α C
OH -
H
25
②E2(双分子消除)历程
Cβ
α C
H
NMe3 HO-
R CH CH2 + (CH 3)3N + H2O
E2 反应
Cβ
α C
H
NMe3 HO-
Cβ
α C OH
6
三、生物碱在植物体中的积累和储藏
1.生物碱的代谢分为积累、转移、储藏三个阶段， 不同阶段是在植物的不同细胞内进行的； 2.生物碱的积累主要在生长活跃的组织如子房、心 皮等； 3.生物碱的储藏主要是在液泡细胞、乳汁管细胞中 进行；因此，不同植物中生物碱存在的部位不同； 4.生物碱在转移阶段往往发生许多甲基化、氧化、 去甲基化等次级结构修饰；
H
O
O
O
O
H
A
B
H
C
D
16
(2)自由基偶连形成：邻－邻偶连、邻－对 偶连、对－对偶连
MeO HO
MeO OH
MeO
MeO
O-P coupling
O H
N Me
MeO O
N Me
MeO O H
MeO O
N Me
HO
N Me
MeO O
17
MeO
MeO
HO
O
O-O coupling
H
O N Me
MeO
环状化合物排除了小分子胺类、非环的多胺 和酰胺
负氧化态包括胺（-3）、氮氧化物（-1）、 酰胺（-3）化合物，但排除了含硝基（+3） 和亚硝基（+1）的化合物。如：马兜铃酸
生物碱知识点总结
生物碱知识点总结一、生物碱的分类生物碱是一类具有碱性的有机化合物，通常可以根据其化学结构和来源进行分类。
1. 植物生物碱植物生物碱是植物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由植物通过生物合成途径合成。
植物生物碱的来源非常广泛，包括但不限于各类植物的根、茎、叶和果实等部位。
植物生物碱的种类非常丰富，包括吗啡类生物碱、喜树碱类生物碱、喜马拉雅星状体碱类生物碱、喍得卡碱类生物碱等。
2. 真菌生物碱真菌生物碱是真菌体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由真菌通过生物合成途径合成。
真菌生物碱的来源主要包括但不限于霉菌、放线菌、酵母菌等。
真菌生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于环毛霉素、紫杉醇、青霉素、链霉素等。
3. 动物生物碱动物生物碱是动物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由动物通过生物合成途径合成。
动物生物碱的来源主要包括但不限于两栖动物、昆虫、海洋生物等。
动物生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于腺苷、肾上腺素、组胺、乙酰胆碱等。
二、生物碱的合成生物碱的合成是指通过化学合成或生物合成的方法获得生物碱化合物。
生物碱的合成途径主要包括天然合成、半合成和全合成。
1. 天然合成天然合成是指生物体内通过生物代谢途径合成生物碱化合物。
天然合成通常由生物体内的酶或酶系催化一系列化学反应生成生物碱化合物。
天然合成的生物碱通常具有高度的立体选择性、反应特异性和效率性。
2. 半合成半合成是指通过对天然生物碱进行结构改造和功能调整而获得新的生物碱化合物。
半合成通常通过化学合成和生物技术手段对天然生物碱进行修饰和改造，以获得更具有药物活性和生物效应的化合物。
3. 全合成全合成是指通过合成化学方法获得生物碱化合物。
全合成通常通过有机合成化学的手段构建生物碱的骨架结构，再通过适当的官能团化学修饰和官能团保护，最终获得目标生物碱化合物。
三、生物碱的生物活性生物碱具有多种生物活性，通常具有显著的药用价值和生物效应。
No5.第九章.生物碱(2)47页PPT
HO
3
R
2
N
1
金鸡宁 R=H(3R,2S)
奎宁碱 R=OMe(3S,2R)
N
奎尼丁 R=OMe(3R,2S)
六、来源于萜类的生物碱
1、单萜类生物碱
N
C H3
猕猴桃碱
O
N
O
秦艽碱甲
猕猴桃碱的氧化衍生物
CH3
[O]
N
OH
[O]
N
N
COOH
猕猴桃碱 肉苁蓉碱
肉苁蓉酸
2、倍半萜类生物碱
NMe
H
O
H
O
H
O N+ OH
O
O Me 小檗碱
O Me
O
N+ O
O
小檗红碱
O Me
二、旋光性
1、旋光性易受pH、溶剂等因素影响。
例：
中性溶液
烟碱
左旋体
酸性溶液
右旋体
左旋体
氯仿溶液
麻黄碱
水溶液
右旋体
2、游离生物碱与相应盐类的 旋光性并不一致
氯仿溶液 左旋体
吐根碱
盐酸溶液
右旋体
3、生物碱的旋光性与其生理活性 关系密切
OH
N
N
H
COOMe
O Me
长春碱 R= CH3
长春新碱 R= CHO
NH
OH
N
OAc
R
COOMe
5、与单萜吲哚类碱有关的生物碱
① 阿巴利生类和乌勒因类生物碱 ② 喜树碱类生物碱
8
10
R
7
5
N
O
N 1
3
14
16 17
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。
天然产物化学(第九章)生物碱
_
C： -OH
C CH N
曼尼希碱
在生物碱中，尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物 合成中，许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的。
天然产物化学
陕西理工学院生工院
⑶酚的氧化偶联反应 为次级环化反应。 反应过程为含酚羟基化合物在植物体内经酶作用形
成自由基，两个自由基经偶联，形成新键。如在由苄基 四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱中，则是由酚的氧化 偶联反应生成的。 2.碳-氮键的裂解 较重要的裂解为Hofmann降解和von Braun（冯·布劳恩）降解。
一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对与共轭 系统形成跨环共轭。
天然产物化学
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4.挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如麻黄碱、烟碱
等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。咖啡因等个别生物碱具 有升华性。 （二）旋光性
生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋 光性。
CH3
N
HO
吗啡
O
CH3
N
HO
可待因
天然产物化学
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四、色氨酸系生物碱2012/12/7 第十四周 化学
本类生物碱也称吲哚类生物碱，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。
（一）简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核，而无其 它杂环。代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷。
1.胆甾烷碱类 2.异胆甾烷碱类
N
H
H
OH
H
HH
HH
HO H OH
浙贝甲素 verticine
天然产物化学
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本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
第九章 生物碱-2(天然药物化学)
3．具特殊官能团的生物碱的溶解性
（1）具有酚羟基（或羧基）的生物碱 这类生物碱称为两性生物碱，如吗啡、青藤碱等。 除具有一般叔胺碱的溶解性能外，由于其结构中连 有弱酸性官能团，也可溶于苛性碱溶液。
（2）具内酯（或内酰胺）结构生物碱的溶解性 这类生物碱如喜树碱、那可汀碱等在正常情况下， 其溶解度类似一般叔胺碱。但在热水溶液中，其内 酯（内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水。
4．C-N键的裂解反应
生物碱分子中C-N键的裂解是非常重要的化学反应， 其裂解方法主要有：霍夫曼降解、Emde降解和von Braun三级胺降解。 （1）霍夫曼降解（Hofmann degradation）：又 称彻底甲基化，是最重要的C-N键 裂解反应。 霍夫曼降解就是指胺（伯、仲、叔）与CH3I等作 用形成具有-H的季铵盐后，再与碱加热发生-H 消除（或称1，2-消除），生成水、烯和胺的反应。
4）共轭效应：若生物碱分子中氮原子孤电子对 成p-共轭体系时，通常情况下，其碱性较弱。 生物碱中常见的p-共轭效应主要有三种类型： 苯胺型、烯胺型和酰胺型。 5）空间效应：尽管质子的体积较小，但生物氮 原子质子化时，仍受到空间效应的影响，使其 碱性增强或减弱。 6）分子内氢键形成：分子内氢键形成对生物碱 碱性强度的影响颇为显著。 对具体化合物，必须综合考察。一般来说，空 间效应和诱导效应共存时，前者居于主导地位。 诱导效应和共轭效应共存时，往往后者为大。
②生物碱的含量测定
（五）生物碱的化学性质和反应
本节仅选择与氮原子有关的重要而共 同的化学性质与反应：碱性、成盐、 涉及氮原子的氧化和C-N键裂解，加以 讨论。
1．碱性：
（1）碱性的产生及其强度表示： 生物碱分子中都含有氮原子，其氮原子上的孤 电子对能接受质子而显碱性。碱性是生物碱的 重要性质。通常以酸式离解指数pKa表示。 碱性强度与pKa值关系： pKa2（极弱碱）、pKa 27（弱碱）、 pKa 712（中强碱）、pKa 12（强碱）。 碱性基团的pKa值大小顺序一般是： 胍基季胺碱(pKa 11)脂胺类，脂氮杂 环类（pKa 811）芳胺类，芳氮杂环类（pKa 37）两个以上的氮杂环类（pKa 3） 酰胺 基。
天然药物化学名词解释
天然药物化学名词解释第一章总论(1)单体具有一定分子量的分子式、理化常数与结构式确定的化合物。
(2)有效成分具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分或其代谢与转化产物。
(3)无效成分没有生物活性与防病治病作用的化学成分。
(4)有效部位在中药化学中,常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分称为有效部位。
如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。
(5)有效部位群含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。
(6)一次代谢产物也叫营养成分。
指存在于生物体中的主要起营养作用的成分类型;如糖类、蛋白质、脂肪等。
这些物质对维持植物生命活动来说就是必不可少的。
(7)二次代谢产物也叫次生成分。
指由一次代谢产物代谢所生成的物质,次生代谢就是植物特有的代谢方式,次生成分就是植物来源中药的主要有效成分。
这些物质对维持植物生命活动来说并不就是必不可少的。
第二章糖与苷(1)苷苷就是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质(苷元或配基)脱水形成的一类化合物。
新生成的化学键即为苷键。
(2)苷化位移糖与苷元成苷后,苷元的α-C、β-C与糖的端基C的化学位移值均发生了改变,称为苷化位移。
(3)原生苷在植物体内原存在的苷;(4)次生苷原生苷水解掉一个以上单糖的苷。
(5)单糖糖的基本单位,为多羟基的醛(polyhydroxylaldehyde)或多羟基酮(polyhydroxyketone)化合物。
第三章苯丙素类(1)苯丙素类一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。
(2)香豆素香豆素(香豆精)就是具有苯骈-吡喃酮母核的一类化合物的总称。
(3)木脂素木脂素(Lignans)就是一类由苯丙素双分子氧化聚合而成的天然成分,即由二分子C6-C3单位氧化缩合而成的化合物。
少数为三聚物与四聚物。
第四章醌类化合物(1)醌指分子中含有六元环状共轭不饱与二酮结构的化合物。
(2)醌类化合物就是指分子内具有醌式结构(对醌型、邻醌型)或容易转变成这样结构的天然有机化合物。
生物碱的概述及分类
题目：第九章 生物碱（一）生物碱的概述及分类教学目的与要求：要求掌握生物碱的定义、分类及分布内容与时间分配：（2学时）一、掌握生物碱的定义和存在形式二、熟悉生物碱的主要结构类型三、了解生物碱的生源合成途径及生物合成的基本原理重点与难点：重点：生物碱的主要结构类型难点：生物碱的生源合成途径及生物合成的基本原理§9 第九章生物碱§9－1 概述（15分钟）一、生物碱的含义二、生物碱的分布三、生物碱的存在形式§9－2 生物碱生物合成的基本原理（10分钟）一、环合反应：一级环合反应、二级环合反应二、C-N 键的裂解§9－3 生物碱的分类（65分钟）一、来源于乌氨酸的生物碱吡咯类、托品烷类、吡咯里西定类二、来源于赖氨酸的生物碱哌定类、吲哚里西定类、喹诺里西定三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱喹啉、丫啶酮四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱苯丙胺类、苄基四氢异喹啉、四氢异喹啉、苯乙基四氢异喹啉、苄基苯乙胺类、吐根碱类五、来源于色氨酸的生物碱简单吲哚类、半萜吲哚类、单萜吲哚类六、来源于萜类的生物碱单萜、二萜、三萜类七、来源于甾体的生物碱孕甾烷类、环孕甾烷类、胆甾烷类§9－4 生物碱的理化性质（10分钟）一、形状二、旋光性题目：第九章 生物碱（二）生物碱的理化性质教学目的与要求：要求掌握生物碱的溶解性、碱性及沉淀反应内容与时间分配：（4学时）一、掌握生物碱的形态、颜色和旋光性及生物碱和生物碱盐的溶解性及其应用，生物碱沉淀反应二、掌握生物碱的碱性，碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用三、了解生物碱的C-N键的裂解反应机理重点与难点：重点：生物碱的溶解性及酸碱性难点：生物碱的碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其应用三、生物碱的溶解性（60分钟）（一）亲脂性生物碱1、游离生物碱易溶氯仿难溶于水（特例）2、生物碱盐易溶于水难溶于低级性溶剂（特例）3、具有酸碱两性的生物碱既可溶于酸、又可溶于碱4、具有内酯、酰胺结构的生物碱加碱开环加酸环合5、极弱碱不易与酸成盐（二）亲水性生物碱1、季胺碱2、N→O生物碱3、具有内盐结构的生物碱四、生物碱的检识（40分钟）（一）常用的生物碱沉淀剂碘化铋钾、碘－碘化钾碘化汞钾、雷氏铵盐（二）用显色剂（三）作用（四）注意问题五、生物碱的碱性（85分钟）（五）碱性的强弱表示（六）生物碱碱性强弱分类（七）碱性与分子结构的关系1、N原子的杂化程度——SP3> SP2 > SP2、诱导效应3、诱导——场效应4、共轭效应5、空间效应6、分子内氢键效应（四）小结(5分钟)六、C－N键的断裂反应——Hofmann Emde von Braun （10分钟）题目：第九章 生物碱（三）生物碱的提取分离及鉴定教学目的与要求：要求掌握生物碱的主要提取分离方法内容与时间分配：（2学时）一、掌握总生物碱的提取方法（溶剂法、离子交换法、沉淀法）二、掌握生物碱的初步分离原理及方法了解生物碱的C-N键的裂解反应机理三、了解生物碱单体分离的一般方法和原理及生物碱的红外波谱、质谱裂解规律重点与难点：重点：生物碱的溶剂法、离子交换法、沉淀法等提取方法难点：生物碱的C-N键的裂解反应机理及红外波谱、质谱裂解规律§9—5 提取分离（50分钟）一、总生物碱的提取（一）溶剂法1、水、酸水－有机溶剂提取法2、醇、酸水－有机溶剂提取法3、碱化－有机溶剂提取法4、其他溶剂法（二）离子交换树脂法（三）沉淀法二、生物碱的分离1、利用生物碱的碱性差异进行分离2、利用生物碱及其盐溶解度的差异进行分离3、层析法4、其他法§9－6 生物碱的结构鉴定（50分钟）一、UV光谱1、结构与UV的关系2、生物碱UV光谱与PH的关系二、IR光谱作用：1、官能团鉴定2、与已知生物碱对照鉴定三、MS1、取代基、侧链裂解产生特征离子2、主要裂解受N原子支配3、RDA裂解4、主要由苄基裂解产生特征离子四、NMR色谱1、1HNMR ——区别不同类型官能团和立体化学信息2、13CNMR 确定C原子数及化学环境运用不同测定手段推测结构题目：第九章 生物碱（四）生物碱的提取分离及结构鉴定教学目的与要求：要求掌握生物碱的主要化合物研究实例内容与时间分配：（4学时）一、熟悉分离水溶性生物碱的常用方法和原理二、掌握苦参、麻黄、黄连、洋金花中所含主要生物碱的结构类型三、了解以上生物碱的鉴定方法、提取分离方法和生物活性四、了解生物碱提取分离的实例，生物碱紫外波谱、核磁共振谱及结构测定的实例，马钱子、乌头的主要化学成分和毒性重点与难点：重点：生物碱的研究实例难点：生物碱紫外波谱、核磁共振谱及结构测定原理§9－7 生物碱的特殊鉴别反应及实例（40分钟）一、仲胺的特殊反应1、N原子在在环上、侧链均可反应2、N原子在侧链的鉴别反应二、小檗碱的特殊反应1、碱性丙酮反应2、小檗碱的酸水液通氯气3、Labat 反应三、托品烷类鉴别反应1、区别莨菪碱与东莨菪碱的反应——HgCL22、Vitali反应——鉴别莨菪酸的特殊反应3、樟柳碱鉴别反应——过碘酸乙酰丙酮缩合反应四、马钱子与士的宁的鉴别反应1、马钱子碱的显色反应2、士的宁的显色反应五、实例：（60分钟）1、麻黄麻黄碱伪麻黄碱2、黄连——小檗碱、黄连碱、掌叶防己碱、药根碱、3、苦参——苦参碱、苦参烯碱、苦参醇碱、氧化苦参碱4、防己——防己甲素、防己乙素、轮环藤酚碱、小檗胺5、洋金花——莨菪碱（阿托品）、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱6、延胡索——延胡索乙素、（dl-四氢巴马丁）去氢紫堇碱7、马钱子——马钱子碱、士的宁8、乌头碱——乌头碱（毒性大）、原乌头碱（毒性减小）小结：本章主要要求掌握生物碱的结构分类、理化性质中溶解性、碱性、沉淀反应；提取分离方法和生物碱列举的研究实例。
天然药物化学-第9章生物碱-1026完美修正版之欧阳美创编
第九章生物碱【单项选择题】1．生物碱不具有的特点是（C）A. 分子中含N原子B. 具有碱性C. 分子中多有苯环D. 显著而特殊的生物活性E. N原子多在环内2. 生物碱碱性最强的是（ D ）A. 伯胺生物碱B. 叔胺生物碱C. 仲胺生物碱D. 季铵生物碱E. 酰胺生物碱3. 生物碱酸水提取液处理常用的方法是（B ）A. 阴离子交换树脂B. 阳离子交换树脂C.硅胶柱色谱吸附D. 大孔树脂吸附E. 氧化铝柱色谱吸附4.碱性不同生物碱混合物的分离可选用（ C ）A. 简单萃取法B. 酸提取碱沉淀法C. pH 梯度萃取法D. 有机溶剂回流法E. 分馏法5. 生物碱沉淀反应的条件是（ A ）A. 酸性水溶液B. 碱性水溶液C. 中性水溶液D. 盐水溶液E. 醇水溶液6. 下列生物碱碱性最强的是（ A ）A. 莨菪碱B. 东莨菪碱C. 山莨菪碱D. N-去甲基莨菪碱E. 樟柳碱7．溶解游离亲脂性生物碱的最好溶剂为（D ）A. 水B. 甲醇C. 正丁醇D. 氯仿E. 苯8．游离麻黄碱所具有的性质是（ B ）A. 黄色B. 挥发性C. 与雷氏铵盐沉淀D. 发泡性E. 溶血性9．从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用二者（ E ）A. 在水中溶解度不同B. 在乙醇中溶解度不同C. 在氯仿中溶解度不同D. 在苯中溶解度不同E. 在乙醚中溶解度不同10. 可分离季铵碱的生物碱沉淀试剂是（ D ）A. 碘化汞钾B. 碘化铋钾C. 硅钨酸D. 雷氏铵盐E. 碘－碘化钾11. 可外消旋化成阿托品的是（ B ）A. 樟柳碱B. 莨菪碱C. 东莨菪碱D. 山莨菪碱E. 去甲莨菪碱12．生物碱的含义哪项是错误的（C ）A．自然界一类含氮有机物 B．多具有杂环结构 C．都显示碱性D．大多与酸成盐 E．多具有生物活性13．若将中药中所含生物碱盐和游离生物碱都提取出来，应选用的溶剂是（ B ）A．水B．乙醇C．氯仿D．石油醚 E．乙醚14. 常用生物碱薄层层析显色剂（C ）A.硅钨酸B.碘化铋钾C.改良碘化铋钾D.碘-碘化钾E.雷氏铵盐15．在生物碱酸水提取液中，加碱调PH由低至高，每调一次用氯仿萃取一次，首先得到（B）A．强碱性生物碱B．弱碱性生物碱C．季胺碱 D．酸碱两性生物碱 E．生物碱苷16．在除去脂溶性生物碱的碱水中，提取水溶性生物碱宜用（D ）A.酸化后乙醇提取B.乙醇直接从碱水提取C.丙酮直接从碱水提取D.正丁醇直接从碱水提取17．以pH梯度法分离生物碱，其分离条件确定通过（ A）A.多层缓冲纸色谱B.甲酰胺为固定相纸色谱C.聚酰胺薄层色谱D.氧化铝薄层色谱E.硅胶薄层色谱18.生物碱沉淀反应宜在（A）中进行Ａ、酸性水溶液Ｂ、95%乙醇溶液Ｃ、氯仿Ｄ、碱性水溶液E、中性 F、有机溶剂20. 由Ｃ、Ｈ、Ｎ三种元素组成的小分子生物碱多数为（D）Ａ、气态Ｂ、液态Ｃ、固态Ｄ、结晶性固态21.生物碱在自然界分布最多的是：（C）Ａ、单子叶植物Ｂ、裸子植物Ｃ、双子叶植物Ｄ、菌类22.生物碱盐类对水的溶解度因成盐的不同而有差异，一般来说其水溶性（B）Ａ、无机酸盐和有机酸盐差不多Ｂ、无机酸盐大于有机酸盐Ｃ、无机酸盐小于有机酸盐Ｄ、不一定23.构成生物碱的前提物质大多是：（B）Ａ、碱性氨基酸Ｂ、α-氨基酸Ｃ、β-氨基酸Ｄ、多肽24.雷氏复盐沉淀法多用于分离（C）Ａ、叔胺生物碱Ｂ、酚性生物碱Ｃ、季胺生物碱Ｄ、酰胺生物碱【多项选择题（多选、少选、错选均不得分）】1. 属于强极性化合物的是（CD ）A．油脂 B．叶绿素 C．季铵生物碱 D．氨基酸 E．挥发油2.可作生物碱沉淀试剂的是（ ABC ）A. 碘化铋钾B. 雷氏铵盐C. 硅钨酸D. 醋酸铅E. 钼酸钠3. 对生物碱进行分离时，可利用（ ABCD）A. 碱性差异B.溶解性差异C. 特殊官能团差异D. 极性差异E.分子大小差异4.提取生物碱常用的提取方法有（BCD）A. 醇提取丙酮沉淀法B. 酸水提取法C. 亲脂性有机溶剂提取法D. 醇类溶剂提取法E. 碱提取酸沉淀法5. 亲水性生物碱通常指（CD ）A. 两性生物碱B. 游离生物碱C. 季铵生物碱D. 具有N→O配位键的生物碱E. 仲胺生物碱6. 用溶剂法提取生物碱常采用的方法为（ADE ）A. 萃取法B. 水蒸气蒸馏法C. 分馏法D. 浸渍法E. 渗漉法7. 用乙醇提取生物碱可提出（ ABCDE）A. 游离生物碱B. 生物碱无机酸盐C. 生物碱有机酸盐D. 季铵型生物碱E.两性生物碱8. 溶剂法分离水溶性生物碱时，常用的溶剂有（BC ）A. 丙酮B. 正丁醇C. 异戊醇D. 乙醇E. 乙醇9. 用酸水提取生物碱时，可用（CD ）A. 煎煮法B. 回流法C. 渗漉法D. 浸渍法E. 连续回流法10. 生物碱的沉淀反应（ABD ）A. 一般在稀酸水溶液中进行B. 可应用于生物碱的分离纯化C. 选用一种沉淀试剂反应呈阳性，即可判断有生物碱D. 有些沉淀试剂可用作纸色谱和薄层色谱的显色剂E. 可不必处理酸水提取液11. 用亲脂性有机溶剂提取总生物碱时，一般（BD ）A. 先用酸水湿润药材B. 先用碱水湿润药材C. 先用石油醚脱脂D. 用氯仿、苯等溶剂提取E. 用正丁醇、乙醇等溶剂提取12. 生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是：（ ACD ）A. 氮原子价电子的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则使碱性增强C. 氮原子处于酰胺状态则碱性极弱D. 生物碱的立体结构有利于氮原子接受质子，则其碱性性增强E. 氮原子附近取代基团不利于其共轭酸中的质子形成氢键缔合，则碱性强【填空题】1．生物碱的碱性由来是氮原子中孤对电子，其碱性强弱以 pKa 表示，其值越大，碱性越强。
第九章生物碱
第七章生物碱(Alkaloids)目的要求：1．掌握生物碱的含义、分布及存在形式。
2．了解生物碱的生源关系，熟悉主要生物碱的结构类型。
3．掌握生物碱的理化性质、显色反应、检识方法及C—N键裂解反应。
4．掌握生物碱的一般提取、分离方法。
5．了解生物碱的结构鉴定与测定方法。
第一节概述生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。
自1806年德国学者从鸦片中分出吗啡碱，迄今已有1万多种生物碱。
生物碱广布植物界，许多重要中药中含生物碱：麻黄，汉防己，延胡索，苦参，洋金花，乌头等主要含生物碱。
生物碱有多种多样的生物活性。
附录中列出46种药用生物碱的来源，作用与用途。
生物碱又是天然有机化学的重要研究领域之一。
一、生物碱定义：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。
生物碱定义应包括以下几点：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。
多数教材定义为：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）三、生物碱在植物体中的积累和储藏生物碱主要分布于植物界,在动物中发现得很少。
在高等植物尤其在双子叶植物中分布为广：①在双子叶植物的小檗科(Berberidaceae)，毛茛科(Rununcu-laceae)，木兰科(Magnoliaceae)，防己科(Menisperma-ceae)，罂粟科(Papaveraceae)，芸香科(Rutaceae)等植物中广为分布；②裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属(Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属(Picia)，三尖杉科三尖杉属Cepha-lotaxus)，麻黄科麻黄属(Ephedra)等属植物中有分布；少数单子叶植物如石蒜科，百部科(Stemonaceae)，百合科(Liliaceae)等植物中有分布。
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O
O
OH
O C CH ph
东莨菪碱 pKa=7.50
OH
OH
14
N
SiO2·12WO3 ·nH2O ------ 淡黄色沉 淀
◆ 少数生物碱与沉淀试剂不反应 如麻黄碱、咖啡因等
◆某些非生物碱与沉淀试剂发生反应 如蛋白质、氨基酸等
2、显色反应
◆ 常用显色剂 —— 改良的碘化铋钾试剂 ◆ 实验现象：
（从）黄色——桔红色——棕色（变化） ◆ 用途：用于薄层色谱中
◆ Marquis试剂
长春胺
N
NH
② 双分子吲哚类生物碱
OH
N
N
H
COOMe
O Me
长春碱 R= CH3
长春新碱 R= CHO
NH
OH
N
OAc
R
COOMe
5、与单萜吲哚类碱有关的生物碱
① 阿巴利生类和乌勒因类生物碱 ② 喜树碱类生物碱
8
10
R
7
5
N
O
N 1
3
14
16 17
18
20 21 O
19 HO O
喜树碱 R=H 羟基喜树碱 R=OH
+
C NH pKa=13.6
H2N
H
（季铵离子）
★ 共轭效应受到空间因素的影响
CH3 N
CH3
CH3 N
CH3
CH3
CH3 N
CH3
t-C4H9
pKa=4.39 pKa=5.15 pKa=2.93
⑤ 空间效应 — 影响N原子碱性
CH3 N
O
OH
O C CH ph
莨菪碱 pKa=9.56
CH3 N
吗啡——紫红色；可待因——兰色。
◆ Frohde试剂
吗啡——紫色； 利血平——黄色。
◆ Mandelin试剂
莨菪碱——红色； 吗啡——棕色。
五、生物碱的化学性质和反应
（一）、碱性 1、pKa值越大，碱性越强。 ① pKa<2(极弱碱)、pKa=2—7(弱碱)、
pKa=7—12(中强碱)、pKa>12(强碱)。 ② 碱性基团的pKa值大小顺序：
No5.第九章.生物碱(2)
3、半萜吲哚类生物碱（麦角类生物碱）
COR
H
NMe
NH
麦角新碱
R=NH
O
H O
N
N O
麦角胺
4、单萜吲哚类生物碱
① 单萜吲哚类生物碱 ※ 柯南因-士的宁碱类
OMe
N N H
H
MeOOC
H
O OC
OMe
利血平
OMe
OMe OMe
※ 白坚木碱类
H N
N
HO
MeOOC
※ 依波加明碱类
④ 共轭效应——通常使碱性减弱
MeHNCOO
‥
N2 N1
Me Me
毒扁豆碱
pKa = 1.76
pKa = 7.88
(苯胺型）
※ 烯胺型
R' NCC
R
H+ R' +
NCC
OH- R
A（生物碱）
B（共轭酸）
R' NCC
R
C
◆ 仲烯胺的碱性弱于叔烯胺
※ 酰胺型
H2N C
H2N
NH
（胍）
‥
H+ H2N
③ 金鸡宁类生物碱
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
HO
3
R
2
N
1
金鸡宁 R=H(3R,2S)
奎宁碱 R=OMe(3S,2R)
N
奎尼丁 R=OMe(3R,2S)
六、来源于萜类的生物碱
1、单萜类生物碱
N
C H3
猕猴桃碱
O
N
O
秦艽碱甲
猕猴桃碱的氧化衍生物
CH3
[O]
N
OH
[O]
N
N
COOH
猕猴桃碱 肉苁蓉碱
肉苁蓉酸
2、倍半萜类生物碱
例如：二甲胺（pKa=10.70）> 甲胺 （pKa=10.64）> 氨（pKa=9.75）
又：石蒜碱(pKa=6.4)< 二氢石蒜碱(pKa=8.4)
OH OH
O
●
N
O
石蒜碱
OH OH
O
●
N
O
二氢石蒜碱
※ 对氮杂缩醛体系，当N处于稠环“桥头”时， 因无法发生“质子化”而致碱性变弱 。
R=H 阿马林
OR
R=Ac 二乙酰阿马林
桥头氮
OR
N N
Me
阿马林：pKa=8.15；二乙酰阿马林：pKa=4.9
③ 诱导-场效应 生物碱分子中如同时含有2个N原子，即使N 原子处境完全相同，碱度也有差异。
N N
金雀花碱 ΔpKa = 8.1
H N
OMe OMe
H
NH
OMe OMe
吐根碱 ΔpKa = 0.89
胍基[-NH(C=NH)NH2]>季铵碱>脂肪胺 基>芳杂环（吡啶）> 酰胺基
2、碱性与分子结构的关系
① N原子的杂化度升高,其碱性递增。 ② 如：-CN(sp)呈中性; ③ 吡啶(sp2 pKa=5.17)碱性较弱; ④ 2-甲基-甲基吡咯(sp3 pKa=10.26)碱性较
强。 ⑤ ② 诱导效应 ⑥ 供电子基使N原子电荷密度增多，碱性变强； 吸电子基使N电荷原子密度降低，碱性减弱。
1、孕甾烷（C21）生物碱
Me
N
NH2
conssine
2、环孕甾烷（C24）生物碱
NH Me
O
OH
H2N HO
环氧黄杨木己素
3、胆甾烷（C27）生物碱
NH
H
OH
N
HO
维藜芦胺
HO
茄次碱
H H
N
HO
HO
藜芦胺
第四节 生物碱的理化性质
一、性状
1、组成元素：C、H、O、N等 2、状态：多为固体 3、熔点：固定 4、色泽：多数无色 5、挥发性：少数有升华现象
4、同一生物碱与不同酸所形成的盐类之溶解度 是不同的。 5、含有2个以上N原子的生物碱分子，其一元 盐基和二元盐基的水溶性存在差异。
例如：奎宁碱的硫酸盐， 其一元盐基是水溶性的（1:9);
其二元盐基难溶于水（1:810)，易溶于氯仿。
四、生物碱的检识 1、沉淀反应
◆ 常用沉淀剂： ①碘化铋钾(Dragendorff’s reagent)； ②碘化汞钾试剂(Mayer’s reagent)； ③硅钨酸试剂(Bertrad’s reagent)
O N+ OH
O
O Me 小檗碱
O Me
O
N+ O
O
小檗红碱
O Me
二、旋光性
1、旋光性易受pH、溶剂等因素影响。
例：
中性溶液
烟碱
左旋体
酸性溶液
右旋体
左旋体
氯仿溶液
麻黄碱
水溶液
右旋体
2、游离生物碱与相应盐类的 旋光性并不一致
氯仿溶液 左旋体
吐根碱
盐酸溶液
右旋体
3、生物碱的旋光性与其生理活性 关系密切
※ 通常左旋体呈显著生理活性
例如：
散酮作用：l-莨菪碱 = d-莨菪碱 的100倍。 强心作用：l-去甲乌药碱 局麻作用：d-古柯碱 > l-古柯碱
三、溶解度
1、 绝大多数仲胺和叔胺生物碱具有亲脂 性，不溶于碱水。 2、季铵碱类和某些N-氧化物的生物碱是 水溶性的。 3、生物碱的盐类一般易溶于水。
NMe
H
O
H
O
H
H
石斛酮碱
N
O O
萍蓬定
C H3
N
H
H H
O
石斛碱
3、二萜生物碱
O Me
O Me OR
2
(1) 乌头碱 R1=R3=OH；R2=Bz
N
R3
(2) 3-乙酰乌头碱
R1
O Ac
R1=OAc；R2=Bz
O Me O Me
R3=OH
4、三萜生物碱
O
（A）
OO
OAc
N
（B）
交让木碱
七、来源于甾体的生物碱