第九章 生物碱
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药科大学天然药物化学课件-第九章生物碱
02
生物碱的化学结构与性质
异喹啉类生物碱
代表化合物
吗啡、可待因、阿托品等。
药理作用
具有镇痛、镇静、镇咳、止泻等作用，也具有兴奋中枢神经、抗胆碱等作用。
喹啉类生物碱
代表化合物
利血平、长春碱等。
药理作用
具有降压、镇静、抗菌、抗炎、抗肿瘤等作用。
嘌呤类生物碱
代表化合物
咖啡因、茶碱等。
药理作用
具有兴奋中枢神经、扩张支气管、抗肿瘤等作用。
损害细胞膜结构
生物碱可能干扰细胞内的代谢过 程，影响细胞正常的能量转化和 物质合成。
某些生物碱可能对细胞膜造成损 害，导致细胞内物质流失和功能 受损。
中毒症状与急救措施
中毒症状
包括恶心、呕吐、腹泻、头痛、呼吸困难、 抽搐、昏迷等。
急救措施
立即停止使用含有生物碱的药物，采取催吐、 洗胃等措施清除体内药物，保持呼吸道通畅， 给予氧气吸入，必要时进行心肺复苏。
副作用与防治方法
副作用
长期使用生物碱可能导致肝肾损伤、心血管疾病等副作用。
防治方法
严格控制用药剂量和时间，遵循医生的指导，定期进行身体检查，发现异常及时停药并 就医。
感谢您的观看
THANKS
药理作用：具有抑制酪氨酸激酶活性等作用，用于治疗慢性粒细胞白血病和胃肠间质瘤等疾病。
03
生物碱的提取与分离
生物碱的提取
溶剂提取法
利用不同溶剂将生物碱从植物中提取出来。常用的溶剂包括水、 酸水、醇等。
离子交换法
利用离子交换剂与生物碱离子进行交换，实现提取。常用的离子交 换剂包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
利用色谱技术如薄层色谱、柱色谱等将生物碱与 其他成分分离。色谱法具有分离效果好、操作简 便等优点。
天然药物化学 第九章 生物碱
C H3 O N
CH3 N
H C H 2O H OC O C H
H C H 2OH OC O C H
东莨菪碱 （环氧位阻pka6.20）
莨菪碱（pka9.65）
5、氢键效应：氮原子周围的羟基所处的位置 有利于生物碱共轭酸分子内氢键形成时，则共 轭酸稳定 , 碱性增强。
CH3
CH3 C 6H 5 OH
C H 2O H C H
N
CH3
O
C
莨菪醇的有机酸酯
莨菪碱（阿托品）
四、异喹啉类生物碱
（一）简单异喹啉型
N
（二）苄基异喹啉型
H 3C O
N H 3C O
N
H 3C O OCH3
罂粟碱
四、异喹啉类生物碱 （三）双苄基异喹啉型
2分子苄基异喹啉通过醚键结合而成
O Me H3C N O Me H Me O Me O N H CH3
NH
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
N
异喹啉（SP2 pKa5.4）
RC
N
氰类（SP 中性 ） 电效应
2、诱导效应： 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。 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 OH CH CH3
CH OH CH NH2 CH3
二、旋光性
多有旋光（不对称碳原子或不对称中心）
多呈左旋性。 生物活性与旋光活性密切相关，常左旋活性大 于右旋
三、
碱性
7 1S2 2S2 2P3 碱性的来源 N： H+ (接受质子)
碱性强弱的表示方法 pka pKa=-lgKa， pKa越大，碱性越强。
CH3 N
H C H 2O H OC O C H
H C H 2OH OC O C H
东莨菪碱 （环氧位阻pka6.20）
莨菪碱（pka9.65）
5、氢键效应：氮原子周围的羟基所处的位置 有利于生物碱共轭酸分子内氢键形成时，则共 轭酸稳定 , 碱性增强。
CH3
CH3 C 6H 5 OH
C H 2O H C H
N
CH3
O
C
莨菪醇的有机酸酯
莨菪碱（阿托品）
四、异喹啉类生物碱
（一）简单异喹啉型
N
（二）苄基异喹啉型
H 3C O
N H 3C O
N
H 3C O OCH3
罂粟碱
四、异喹啉类生物碱 （三）双苄基异喹啉型
2分子苄基异喹啉通过醚键结合而成
O Me H3C N O Me H Me O Me O N H CH3
NH
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
N
异喹啉（SP2 pKa5.4）
RC
N
氰类（SP 中性 ） 电效应
2、诱导效应： 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。 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 OH CH CH3
CH OH CH NH2 CH3
二、旋光性
多有旋光（不对称碳原子或不对称中心）
多呈左旋性。 生物活性与旋光活性密切相关，常左旋活性大 于右旋
三、
碱性
7 1S2 2S2 2P3 碱性的来源 N： H+ (接受质子)
碱性强弱的表示方法 pka pKa=-lgKa， pKa越大，碱性越强。
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
天然药物化学 第9章 生物碱
第四节 提取分离
1.根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离 （1）已知成分——查文献选择结晶溶剂 （2）未知成分——色谱方法进行溶剂的选择 2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法 首先考虑的问题：
所选溶剂pH值多少为宜？
萃取几次能完全？
萃取溶剂的最佳体积？
第四节 提取分离
2.Alk碱性不同——pH梯度萃取法 （1）确定pH值的方法
1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。
2.成盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：
乌头酸、绿原酸等； 无机酸：硫酸、盐酸等。 3.酰胺：如：喜树碱、秋水仙碱等。 4.氮杂缩醛：如：阿马林 阿替生等。 5.N-氧化物：植物体中的氮氧化物生物碱约一百余种 6.其它: 如亚胺（C=N)、烯胺(-N-C=C)、氮腈(-N-CN)
第三节
理化性质
2. 碱性强弱的表示方法
一
pKa: < 2 极弱碱
2~7 弱 碱
7 ~ 11 中强碱
> 11 强碱
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 （1）杂化方式
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应
连接供电基团则使碱性增强。
第三节
理化性质
3.影响碱性强弱的因素 （2）电子效应
第九章
生 物 碱
（Alkaloids）
本章内容
F 第一节
第二节 第三节 第四节 第五节
概述 化学结构及分类 理化性质 提取分离 波谱特征
第一节 概述
一、生物碱的定义
生物碱是指结构中含有负氧化态氮原子、且氮原 子多处在杂环上的一类碱性化合物，多数能与酸成 盐，具有较强的生理活性。
第一节 概述
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
天然药物化学课件 第九章 生物碱
• 裸子植物中，在紫杉科红豆杉属
(Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属 (Picia)，油杉属（ketelearia）三尖杉 科三尖杉属(Cephalotaxus)，麻黄科麻 黄属(Ephedra)等属植物中
（3）越是结构特殊的生物碱，分布的类群越窄
三、存在形式
• 多呈碱性，绝大多数以盐的形式存在 • 有机酸盐（草酸盐、柠檬酸盐、酒食酸
O OH
O OH
N
OH
冉特可林酮
NH2
邻氨基苯甲酸
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
苯丙胺类
HO Ph H
CH3
H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四氢异喹啉类
CH3O
NH CH3O
OH CH3
哌劳亭(Pellotine)
苄基四氢异喹啉类
化学分类：按骨架分为15类，主要7类
苄基四氢异喹啉类：eg.厚朴碱 阿朴菲类： eg.千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类：eg.粉防己碱 吗啡烷类： eg.吗啡碱
一、 性状
• 多数为结晶性固体，少数为非晶形粉末， 个别为液体， eg.烟碱，毒芹碱，槟榔碱
• 多具苦味，少数呈辛辣味，成盐后较游离 者味更大
• 一般无色或白色，少数有色， eg.小檗碱， 一叶萩碱，蛇根碱
• 液体生物碱及个别小分子固体生物碱具挥 发性，可用水蒸汽蒸馏提取， eg.烟碱，麻 黄碱；个别生物碱具升华性， eg.咖啡因
二、C-N键的裂解
• 1 内酰胺开环 • 2 Hofmann降解 和 von Braun降解
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布
四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定
(Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属 (Picia)，油杉属（ketelearia）三尖杉 科三尖杉属(Cephalotaxus)，麻黄科麻 黄属(Ephedra)等属植物中
（3）越是结构特殊的生物碱，分布的类群越窄
三、存在形式
• 多呈碱性，绝大多数以盐的形式存在 • 有机酸盐（草酸盐、柠檬酸盐、酒食酸
O OH
O OH
N
OH
冉特可林酮
NH2
邻氨基苯甲酸
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
苯丙胺类
HO Ph H
CH3
H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四氢异喹啉类
CH3O
NH CH3O
OH CH3
哌劳亭(Pellotine)
苄基四氢异喹啉类
化学分类：按骨架分为15类，主要7类
苄基四氢异喹啉类：eg.厚朴碱 阿朴菲类： eg.千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类：eg.粉防己碱 吗啡烷类： eg.吗啡碱
一、 性状
• 多数为结晶性固体，少数为非晶形粉末， 个别为液体， eg.烟碱，毒芹碱，槟榔碱
• 多具苦味，少数呈辛辣味，成盐后较游离 者味更大
• 一般无色或白色，少数有色， eg.小檗碱， 一叶萩碱，蛇根碱
• 液体生物碱及个别小分子固体生物碱具挥 发性，可用水蒸汽蒸馏提取， eg.烟碱，麻 黄碱；个别生物碱具升华性， eg.咖啡因
二、C-N键的裂解
• 1 内酰胺开环 • 2 Hofmann降解 和 von Braun降解
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布
四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定
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
陕西理工学院生工院
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
陕西理工学院生工院
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
陕西理工学院生工院
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
（二）、分离
1、利用生物碱及其盐的溶解度差异进行分离 2、利用生物碱碱性强弱的不同进行分离
3、利用生物碱分子的特殊基团的性质进 行分离。
１、某中药材中主要含有生物碱类成分，
且已知在其总碱中含有如下成分：
季铵碱、含有酚羟基的叔胺碱、不含酚
羟基的叔胺碱、脂溶性杂质
现有下列分离流程，试将每种成分可能 出现的部位填入括号中。
6、水溶性生物碱主要指（ ） A、伯胺生物碱 B、仲胺生物碱 C、叔胺生物碱 D、两性生物碱 E、季铵生物碱 7、生物碱的味多为（ ） A、咸 B、辣 C、苦 D、甜 E、酸
1、有机胺类
结构特点：N原子不结合在环内。
秋水仙碱 (治疗急性痛风，抗肿瘤)
秋水仙
CHOH
麻黄碱
CH
CH3
NHCH3
（镇咳、扩张气管以及缓和鼻粘膜充血等）
卡尔-刘易斯 1988年，汉城奥运会，独揽2块金牌的卡尔-刘易 斯就在比赛中服用了麻黄碱类药品。
去氧麻黄碱（冰毒）
2、吡咯类生物碱
结构特点：吡咯或四氢吡咯的衍生物
N H3 C
COO CH3
喜树碱
水苏碱
（三）、碱性
1、碱性来源
酸碱电子理论：凡是能给出电子的电子供 体为碱；能接受电子的电子受体为酸。生 物碱因分子中N上的孤对电子，能给出电子 或接受质子而显碱性。
N
碱性强弱一般规律
N OH >
+
O N H > NH2
> N > Ar-NH2 > 叔胺 芳胺
季铵
吖啶
O
OMe
山油柑：根、叶、果 及木材入药，能行气 活血、健脾止咳。
N Me
O
第九章 生物碱
H3CO
N H3CO
H3CO OCH3
罂粟碱
解除平滑肌痉挛（血管）
罂粟
•27
三 颗 针
盐 酸 小 檗 胺
适应症为用于各种原因引起的白细胞减少症。 亦可用于预防癌症放疗、化疗后白细胞减少。
•28
（3）小檗碱类和原小檗碱类（双并异喹啉类）：
结构特征为两分子异喹啉共用一个氮原子的稠环化 合物。如抗菌药物小檗碱、镇痛药物延胡索乙素。
6
生物活性：
黄连中的小檗碱(berberine)用于抗菌消炎 。
•7
吗啡是从鸦片中提取的生物碱，是鸦片中 起主要药理作用的成分。用于镇痛、心源性哮喘 、镇静。
鸦片
•8
麻黄碱是一种生物碱。存在于多种麻黄属植 物中，中草药麻黄的主要成分。无色挥发性液体 。可以水蒸气蒸馏。发汗、平喘、利尿、抗炎
麻黄
吲哚
第三节
一、性状 形态：多呈结晶
理化性质
少数液态：小分子无氧或酯键----烟碱、槟榔碱
颜色：多无色或白色，少数呈色--小檗碱 味道：多苦味，极少甜味-------甜菜碱 个别挥发性：液体-------------烟碱
小分子固体-------麻黄碱
极少数升华性 ---------------咖啡因
O O N
CH3
N CH3
O O CH3 CH3
龙胆碱
石斛碱
44
八、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。
H H N CH3 OH
H H N
H N H3C
HO HO
环常绿黄杨碱D
藜芦胺碱
45
常见氮杂环类生物碱基本母核：
N H3CO
H3CO OCH3
罂粟碱
解除平滑肌痉挛（血管）
罂粟
•27
三 颗 针
盐 酸 小 檗 胺
适应症为用于各种原因引起的白细胞减少症。 亦可用于预防癌症放疗、化疗后白细胞减少。
•28
（3）小檗碱类和原小檗碱类（双并异喹啉类）：
结构特征为两分子异喹啉共用一个氮原子的稠环化 合物。如抗菌药物小檗碱、镇痛药物延胡索乙素。
6
生物活性：
黄连中的小檗碱(berberine)用于抗菌消炎 。
•7
吗啡是从鸦片中提取的生物碱，是鸦片中 起主要药理作用的成分。用于镇痛、心源性哮喘 、镇静。
鸦片
•8
麻黄碱是一种生物碱。存在于多种麻黄属植 物中，中草药麻黄的主要成分。无色挥发性液体 。可以水蒸气蒸馏。发汗、平喘、利尿、抗炎
麻黄
吲哚
第三节
一、性状 形态：多呈结晶
理化性质
少数液态：小分子无氧或酯键----烟碱、槟榔碱
颜色：多无色或白色，少数呈色--小檗碱 味道：多苦味，极少甜味-------甜菜碱 个别挥发性：液体-------------烟碱
小分子固体-------麻黄碱
极少数升华性 ---------------咖啡因
O O N
CH3
N CH3
O O CH3 CH3
龙胆碱
石斛碱
44
八、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。
H H N CH3 OH
H H N
H N H3C
HO HO
环常绿黄杨碱D
藜芦胺碱
45
常见氮杂环类生物碱基本母核：
生物碱
23.孕甾烷（C21）生物碱物碱
按生源分类
按结构分类
生物碱主要结构类型（按结构分类）
一、有机胺类生物碱（Organic amine alkaloids） 二、吡咯烷类生物碱（Pyrrolidine alkaloids） 三、吡啶和哌啶类生物碱（Pyridine and Piperidine alkaloids） 四、喹啉类生物碱（Quinoline alkaloids） 五、异喹啉类生物碱（Isoquinoline alkaloids） 六、吲哚类生物碱（Indole alkaloids） 七、肽类生物碱（Peptide alkaloids） 八、萜类生物碱（Terpenoid alkaloids） 九、甾体类生物碱（Steroid alkaloids） 十、其他类（Other alkaloids）
---------紫红色沉淀 碘化汞钾试剂（Mayer’s reagent）------类白色沉淀 碘化铋钾试剂（Dragendorff’s reagent）----黄至橘红色沉淀 改良碘化铋钾试剂 ------TLC或PC显色剂
橘红色斑点
注意： （1） 假阳性反应
蛋白质、多肽、氨基酸、多糖、鞣质、某些苷类、 有共轭双键的羰基化合物等 需预处理，排除干扰
主要氨基酸构件
C6C2N
indole·C2N
C4N
C5N
最先形成N-杂
涉及化学/酶反应 环的反应
环合反应（一级环合反应和次级环合反应）
C-N 裂解反应 C-C 裂解反应
具备N-杂环生物 碱的再环合
重排，取代，消除，转化等
生物合成过程示意图
（一级、二级环合 C-C/C-N裂解 重排-再环合）
喹啉类生物碱
吖啶酮类
天然药物化学第九章--生物碱
MeO
OMe MeO
N Me H
Me N
OMe MeO
O
OMe
OMe
厚果唐松草碱
4、吗啡烷类生物碱
HO
MeO
MeO
O HNR
HO
HNMeO MeO
O HNMe
HO
HNMe
吗啡烷 吗啡碱
帝巴因 可待因
5、原小檗碱型和小檗碱
原小檗碱型；四氢巴马丁。小檗碱型；巴马
丁，小檗碱，药根碱。
MeO
R2O
MeO
O
NN R CH3
N CH3
CH3N+CHC 3OO-
红古豆碱
水苏碱
2、咯里西啶类
由一个三价氮原子形成稠合的两个吡咯啶
环，故又称双稠吡咯啶，此类生物碱数目较多，
己发现的有200多种，如：来自农吉利（百合科）
的野百合碱等。
N
O
CH3CH3OH O H OH CH3 O
OH
野百合碱
N
具有抗癌活性。
（二） 莨菪烷类生物碱（托品烷类）
二、生物碱在植物界的分布
生物碱主要分布在植物界，动物 中很少，一般主要分布在高等植物中， 如：裸子植物，紫杉属，松属，云杉 属，三尖杉等。少数被子植物叶中， 金合欢科，石蒜科，木兰科等。
三、生物碱在植物体中存在形式
1、主要以盐类形式存在，与生物碱成盐的酸， 常见的有草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸，硝酸 等。少数以其它形式存在。
（五）苄基苯乙胺类
O
OH
MeO
O
NMe O
OH HO
N
加兰他敏
石蒜碱
（六） 吐根碱类
MeO
MeO
N
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四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
苯丙氨酸
酪氨酸
（一）、苯丙胺类生物碱
麻黄
麻黄碱的功效
1、麻黄碱使心脏收缩有力，心输出量增加（增压作用）。
2、麻黄碱具有中枢神经兴奋作用，可引起失眠、神经过敏、不安等
症状。
3、麻黄碱可引起支气管扩张，用于治疗支气管哮喘病。
（二）苄基四氢异喹啉类生物碱
喹啉
异喹啉
Carl Meissner
1870年，毒芹碱化学结构确定，并且在1886年体外合成成功
德国化学家拉登堡
1925年，英国化学家罗宾逊确定吗啡结构
罗宾逊
吗啡
目前：
人们已经在植物中分离得到1872个骨架，21120个生物
碱。 人们已经阐明部分生物碱的酶促合成途径。 人们已经利用化学合成和细胞培养的方法来生产一些 生物碱。 许多生物碱药理机制得到比较深入的研究。
长春花碱 夹竹桃科植物长春花
长春花碱能与微管蛋白相结合，抑制微管的聚合，使分裂的细胞不能 形成纺锤体而终止分裂，从而可以抑制肿瘤细胞增殖。
（三）、色氨酸衍生的喹啉类生物碱
奎宁
茜草科植物金鸡纳树
奎宁能与疟原虫的DNA结合，形成复合物，抑制DNA的复制和RNA的转 录，从而抑制原虫的蛋白合成，达到杀死疟原虫的目的。
三、生物碱在植物生命活动中的作用
参与植物化学防御过程 很多种生物碱对昆虫有毒，或者对食草动物有毒,可以作 拒食剂。
低浓度的咖啡因可以杀死天蛾幼虫
羽扇豆碱具有拒食活性
四、生物碱的生理活性
1、抗肿瘤活性：喜树碱、长春花碱等 2、降血压、降血脂作用：蛇根碱、利血平、苦参碱等 3、对中枢神经系统的作用：吗啡、咖啡因等
石蒜（曼珠沙华 ）
石蒜碱有较显著的催吐作用，毒性较小；也有祛痰作用。
小结：
简单苄基四氢 异喹啉类 双苄基四氢异 喹啉类 吗啡烷类
1、苯丙胺类生物碱 来源于苯丙氨 酸和酪氨酸的 生物碱
2、苄基四氢异喹啉 类生物碱 3、苄基苯乙胺类生 物碱
原小檗碱和小 檗碱类
五、来源于色氨酸的生物碱
来自于色氨酸的生物碱是最复杂的，
公元前1000年，印度人开始使用蛇根木
公元前399年，苏格拉底被毒芹碱杀死。
公元前一世纪，古埃及女王克丽奥佩托拉使用阿托品扩瞳
1806年，德国药学家弗里德里希·色吐纳尔（Friedrich Sertü rner）从
罂粟中分离出吗啡
Friedrich Sertü rner
吗啡(Morphine)
经得到阐明。
黄连素的合成途径
第三节：生物碱的分类及功能
生物碱的分类方法
植物来源分类法：按照植物来源分类
如：石蒜生物碱，长春花生物碱；
化学分类法：按照化学结构分类
如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；
生源结合化学分类法：首先立足生源，然后考虑结构
如：红古豆碱是来源于
喜树碱 珙(gǒng)桐科植物喜树 喜树碱是DNA拓扑异构酶I抑制剂，具有抗肿瘤活性，临床上用于治疗 胃癌、膀胱癌、白血病等。
六、来源于萜类的生物碱
萜类氨基化形成生物碱
生物碱来源
（一）单萜类生物碱
龙胆科植物秦艽（qiú） 秦艽碱具有中枢神经刺激作用，且毒性比较低。
（二）倍半萜类生物碱
兰科植物石斛（hú）
二、存在与分布 生物碱多数存在于植物体内，少数存在于动物体内。
存在于植物体内的生物碱称为植物碱。
存在于动物体的生物碱称为动物碱。
蟾蜍皮肤含有生物碱
生物碱在植物中的分布： 裸子植物： 红豆杉属，松属，云杉属，三尖杉 属，麻黄属 单子叶植物：石蒜科，百部科，百合科 双子叶植物：小檗科，毛茛科，木兰科，防己科， 罂粟科， 芸香科
生物碱来源
来源于鸟氨酸 来源于赖氨酸
来源于氨基酸
来源于邻氨基苯甲酸 来源于苯丙氨酸/酪氨酸
生物碱
来源于色氨酸 来源于萜类
来源于异戊二烯
来源于甾体
生物碱结构 以氮原子是否结合在环上，生物碱可分为氮杂环类和有
机胺类
羽扇豆碱
氮杂环类
有机胺类
吡啶衍生物类--一叶萩碱、苦参碱 喹啉衍生物类--喜树碱
含氮杂环类
1817年-1827年间，法国药学家派勒蒂埃（Pelletier）和药师卡云
图（Caventou）分离出多种生物碱
如：吐根碱、马钱子碱、士的宁、金鸡纳碱、奎宁、秋水仙碱、 毒芹碱、蒂巴因等
1819年，德国药学家卡尔·梅斯内尔（Carl Meissner）提出生物碱的概念
最初的生物碱定义：
来源于植物的、有药理学活性的含氮 碱性分子。
4、抗疟作用：奎宁等
五、生物碱的副作用
吸食鸦片 吗啡、海洛因、可卡因等作为毒品，容易上瘾，产生依赖性。
本章内容 第一节：人类利用和研究生物碱的历史 第二节：生物碱的生源合成途径 第三节：生物碱的分类及功能
第一节：人类利用和研究生物碱的历史
至少在公元前1200年以前，地中海地区的人们使用罂粟
罂粟
割、渗、晒
鸦片
提取
吗啡
乙酰化
海洛因
合成镇痛剂
杜冷丁（Dolantin) 美沙酮(Methadone) 芬他尼(Fontanyl)
4、原小檗碱和小檗碱类生物碱
黄连
小檗碱又名黄连素，存在于小檗属植物黄柏、黄连和三颗针中。有较强的
抗菌作用，在临床上常用盐酸黄连素治疗菌痢、胃肠炎等疾病。
（三）苄基苯乙胺类生物碱
第九章 生物碱
吗啡
罂粟
一、生物碱的定义和基本特点
生物碱是指一类来自于生物的含氮有机化合物； 具有碱性或者中性且能和酸结合生成盐； 多数有较强的生理活性。 分子量不超过1500 D。
下列含氮有机化合物除外： 低分子胺类：如甲胺、乙胺；
其它：氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核苷酸、核酸、 卟啉类、维生素。
（二）托品类生物碱（莨菪烷类）
莨菪
莨菪碱是副交感神经抑制剂，但毒性较大，临床应用较少。也有止痛解 痉功能，有时也用于治疗癫痫、晕船等。
（三）吡咯里西丁类生物碱
野百合碱对皮肤病有较好的疗效，但毒性较大，剂量过大可引起昏迷 而造成死亡。
二、来源于赖氨酸的生物碱
△’哌啶
赖氨酸
（一）哌啶类生物碱
槟榔 槟榔碱为拟胆碱药，可兴奋乙酰胆碱受体。
喹唑酮衍生物类--常山碱
嘌呤衍生物类-- 茶碱 异喹啉衍生物类--小檗碱
……
有机胺类
N N H
咪唑
N H
N
吡唑
吡咯
N H
吡啶
N
N N
N
嘧啶
N
吡嗪
N H
吲哚
N N
N N H
嘌呤
N
喹啉
一、来源于鸟氨酸的生物碱
吡咯烷
鸟氨酸
（一）吡咯类生物碱
吡咯烷
古柯
红古豆碱有中枢镇静作用和外周抗胆碱作用，尚有扩张外周血管、增 加冠脉流量的作用。
夹竹桃科植物罗芙木 利血平是肾上腺素受体抑制剂，具有镇静作用，可以减慢心率，减少 心输出量，以此达到降血压的效果。但是也容易导致抑郁。
肾上腺素一般作用是使心脏收缩力上升；心脏、 肝、和筋骨的血管扩张和皮肤、粘膜的血管缩小。
士的宁 马钱科植物马钱子
士的宁又名番木鳖碱，是由马钱子中提取的一种生物碱，具有强烈的中枢 神经刺激作用，毒性极大，作为一种毒药在历史上臭名昭著。
第二节：生物碱的生源合成途径
生物碱合成来源复杂
来源于鸟氨酸 来源于赖氨酸
来源于氨基酸
来源于邻氨基苯甲酸
来源于苯丙氨酸/酪氨酸
生物碱
来源于色氨酸
来源于萜类
来源于异戊二烯
来源于甾体
只有部分生物碱的酶促合成途径得到阐明
由于生物碱代谢慢，产量低，参与代谢过程的酶含量低，因此
难以阐明其生源合成途径。但是有部分的生物碱的合成途径已
石斛碱具有止痛、解热作用，可降低心率、血压。
（三）二萜类生物碱
乌头碱 毛莨科植物草乌
乌头碱具有镇痛作用，临床上用于缓解癌痛；外用时能麻痹周围神经末
梢，产生局部麻醉和镇痛作用；本品剧毒，3-5mg可致死。
生物碱总结
1、生物碱的概念以及特点 2、生物碱的历史
3、生物碱的生物合成来源以及分类
复习思考题： 吗啡属于哪一类生物碱？它镇痛的机制是什么？
四氢异喹啉
苄基
1、简单苄基四氢异喹啉类
厚朴
具有抗微生物、抗血小板、细胞毒、血管舒张、降血压、松弛横纹肌等 作用。
2、双苄基四氢异喹啉类生物碱
唐松草 对葡萄球菌、粪链球菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、绿脓杆菌、败血杆菌、 痢疾杆菌、变形杆菌、鼠伤寒菌、白色念珠菌和鸡沙门氏菌具有抑制作 用
3、吗啡烷类生物碱
吗啡
罂粟
吗啡通过激活阿片受体，具有极快的镇痛效力，是医药上常用的局部 麻醉剂，但易成瘾。
痛觉的传递与抑制
痛感 刺激
吗啡
吗啡可以通过激活阿片受体，阻碍痛觉的传递，因此具有镇痛作用。
RO O N CH3 R'O
R=R’=H R=CH3,R’=H
吗啡 可待因
R=R’=-COCH3
海洛因
海洛因镇痛作用较大。并产生欣快和幸福的虚假感觉，但 毒性和成瘾性极大，过量能致死。因此被列为禁止制造和出售 的毒品。
（二）吲哚里西丁类生物碱
一叶萩 一叶萩碱能兴奋脊髓，增强反射及肌肉紧张度。
（三）喹诺里西丁类生物碱
羽扇豆
羽扇豆碱具有食用毒性，家畜食用后可引起中毒。
三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱
邻氨基苯甲酸
（一）来源于邻氨基苯甲酸的喹啉类生物碱
奇曼碱B
具有抗疟活性
（二）、吖啶酮类生物碱
芸香科植物山油柑 能抑制细胞的有丝分裂，对癌细胞有一定的杀伤作用。