第十章 生物碱
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
第十章 生物碱
第十章 生物碱
（Alkaloids）
第一节 概述
四、生物活性 多方面 吗啡、延胡索乙素—镇痛； 阿托品—解痉镇痛；颠茄片—胃痉挛； 小檗碱—抗菌消炎； 麻黄碱—“重点管制”—是制造冰毒的原料 喜树碱—抗Ca
sp2杂化轨道含1/3 s和2/3 p的成分。一个s轨道 和两个p轨道杂化，形成3个完全相同的sp2杂化 轨道。其3个轨道间夹角为120°，呈平面正三角 形。
杂化轨道的原因？
能量相近的几个轨道结合在一起形成一种新的轨 道以增强成键能力。
（2）化学环境（N以外的结构) ①取代基 主要通过诱导效应影响碱性强弱. 供电子基 －CH3 等 产生 + I效应（供电子效应）,使N原子 周围的电子云密度增大,未共用电子对易给出, 碱性增强。 吸电子基 －OH、>C=C<、－X 等可产生－I效应（吸电子效应）, 使N周围的电子云密度下降, 未共用电子对不易给出，碱性减弱。例如， 去甲麻黄碱（pka 9.00）、麻黄碱（pka 9.58）和苯异丙胺（pka 9.80 ）。 （P125） ②共轭结构 主要指P-π共轭。这种共轭是由N上未共用电子对 所处P轨道与母核中的大π键侧面交盖而形成，使未共用电子对不易给 出，碱性大大减弱。例如，秋水仙碱（pka 1.84） ③空间位阻 系指N原子邻近的结构屏障使N不易与H + 结合，使碱 性下降。例如，莨菪碱（pka 9.65）和东莨菪碱（pka7.50）
2.个别游离态叔胺碱和仲胺碱溶于水、酸水；亦
第十章 生物碱
2)旋光性 有明显的旋光，通常左旋体的生理活性比右旋体强。
四、生物碱的性质
3)溶解度: 游离碱及其盐类溶解度与N的存在形式, 极性 基团数目,以及溶剂等有关。
（1）游离生物碱 亲脂性生物碱：叔氨类、仲氨类 亲水性生物碱：季铵类、N-氧化物 特殊官能团生物碱：具酚羟基、羧基的两性生物碱，溶于酸水碱水。
三、生物碱的分类 四、生物碱的性质
五、生物碱的提取和分离
六、生物碱的检识 七、生物碱的提取分离实例
五、生物碱的提取和分离 一)总生物碱的提取
1.水或酸水提取法 (1)阳离子交换树脂除杂质
A. 氯仿或乙醚回流载样树脂 B. 碱性乙醇洗脱 C. 酸水或酸醇洗脱
(2)雷氏铵盐法纯化 (3)萃取除杂质
酸水提取液碱化游离, 亲脂性有机溶剂萃取.
具内脂、内酰胺结构，与碱成盐。
（2）生物碱盐：溶于水、醇，
有些生物碱盐不溶于水如：盐酸小檗碱、草酸麻黄碱等。
四、生物碱的性质
二)化学性质 1)碱性: 以 pKa 计,碱性大则 pKa大,碱性小则 pKa 小 。一般生物碱 (酰胺除外)均为碱性； 其碱性强弱不同；大多可与有机酸或无机酸 成盐而溶于水；但与某些特殊的酸（硅钨酸， 苦味酸等）成盐后不溶于水－可用于鉴别， 分离。
第十章
第十章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的分类
四、生物碱的性质
五、生物碱的提取和分离 六、生物碱的检识
七、生物碱的提取分离实例
一、 概述
• 十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片 中分离出吗啡碱(morphine) • 现从自然界中分离得到约10000种 • 《全国医药产品大全》中收载的药物及 其制剂达六十余种 • 植物中存在的生物碱大多有明显的生理 活性如：
10生物碱(第十章)
第四节 含量测定
二、提取酸碱滴定法
2．问题讨论 ⑴碱化试剂 能使生物碱游离的碱性试剂有氨水、碳 酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠以及氢氧化钾等。氨水的 pkb＝4.76，属于弱碱，不能使酚结构成盐，不能使 酯键水解，也不易发生乳化现象，但其碱性强于大部 分生物碱（pkb＝6～9），足以使生物碱游离出来， 同时易于除去而对测定无干扰，是首选的碱化试剂。 ⑵提取溶剂：①沸点低，与水不相混溶，对生物碱具 有极大的溶解度而对其他物质不溶或几乎不溶，可以 是单一溶剂，也可是混合溶剂。②与生物碱及碱化试 剂不发生任何反应。 ⑶提取溶剂的用量和提取终点的确定 ⑷指示剂的选择
第二节 鉴别试验
一、 一般鉴别试验
1．熔点测定法 《中国药典》（2010）对磷酸可待因的 鉴别：取本品约0.2g，加水4ml溶解后，在不断搅拌下滴 加20％氢氧化钠溶液至出现白色沉淀，用玻璃棒摩擦器壁 使沉淀完全，滤过；沉淀用水洗净，在105℃干燥1小时， 依法测定，熔点为154～158℃。有时常制备药物衍生物 作为鉴别对象。 2．显色反应 大多数生物碱可与生物碱显色试剂反应产生 不同的颜色，可作鉴别。常用的显色试剂有浓硫酸、浓硝 酸、钼硫酸、硒硫酸、甲醛硫酸和溴水等。如《中国药典》 （2010）对硫酸奎宁的鉴别：取本品约20mg，加水20mL 溶解后，分取溶液5mL，加溴试液3滴与氨试液1mL，即 显翠绿色。
第二节 鉴别试验
一、 一般鉴别试验
5．红外吸收光谱法 红外吸收光谱较紫外吸收光谱丰富，能反 映分子结构的细微特征，准确度高，专属性强。《中国药典》 （2010）中收载的利用该法进行鉴别的生物碱有茶碱、氨茶碱、 吗啡、阿托品、秋水仙碱等。 6．薄层色谱法 薄层色谱法是药物鉴别常用的分析方法，各国 药典采用薄层色谱法鉴别生物碱类药物的品种正逐步增加。 注意：硅胶是弱酸性吸附剂，对碱性化合物以及极性较大的 化台物吸附力强，易造成严重的脱尾现象。应用本法进行鉴别 时，生物碱应保持游离状态，同时加碱中和硅胶表面的弱酸性， 以克服色斑拖尾现象。如USP〔31〕对硫酸阿托品注射液的鉴 别即采用硅胶薄层板色谱法。
第十章 生物碱
学习目标
掌握生物碱定义，熟悉其结构分类 掌握生物碱理化性质、提取分离方法和鉴别 了解生物碱的结构测定和生物活性
第一节 生物碱概述
★生物碱：存在于生物中的含氮有机化合物 ------氮原子碱性；生物活性
◇麻黄中麻黄碱-----平喘作用 ◇鸦片中吗啡-----镇痛作用 ◇长春花中长春碱-----抗癌活性 ◇黄连中小檗碱-----抗菌消炎 ◇萝芙木中利血平-----降压作用
2 诱导效应
★随距离增加而减弱效应
吸电基团如苯、酰、烯、羟、醚等降低氮原子电荷密度，降低碱性 供电基团如烷基等提高氮原子电荷密度，提高碱性 有时邻近羟基与氮之间发生电子移位生成季胺则碱性增强
O N O
+
OH
O
CH3
OH
小檗碱
3 共轭效应
★不受碳链长短的影响 共轭即电荷平均化使得N电子云密度提高或降低
生物碱
分步广泛 存在形式：游离、盐、苷类、脂类、N-氧化物 分类方式：植物来源、化学结构、生源结合化学分类 命名规则：
---生物碱类型命名（基核化学结构、植物来源） ---生物碱单体成分命名（植物来源、生物活性或药效）
第二节 结构与分类
一、有机胺类（氮原子不结合在环内的一类生物碱）
二、旋光
三、碱性
来源：N原子上孤对电子吸引质子 碱性强弱表示方式：用pKa表示，越大碱性越强 BH+ B+H3O+ Ka=[B][H3O+]/[BH+ ] pKa=pH-lg [B] /[BH+ ]
pKa:＜2(极弱碱) （强酸） 2-7 (弱碱) （中强酸） 7-11 (中强碱) （弱酸）
第十章 生物碱
（2）盐（离子型、极性大）：
水 +
酸水 +
碱水、 甲（乙）醇、 苯 /乙醚 /CHCL3、 CCL4 /石油醚 + -
在水中的溶解度与酸有关： 无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。 卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐 的水溶度最小。 有机酸盐中，小分子有机酸盐的水溶度大于大 分子有机酸盐（沉淀）。 多元有机酸盐的水溶度大于一元有机酸盐。
第六节 生物碱的分离
1． 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
1、氯仿液 （弱碱性生物碱）
1~2%NaOH萃取 碱水液 CHCl3液
MeO
N H H H H3 COOC
N H OCO OMe OMe OMe OMe
利血平
5．邻氨基苯甲酸系生物碱 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）
O
N
N H
6．组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱： 毛果芸香碱（毛果芸香）
N N H
H3 C O O N
N
CH3
7．萜类生物碱 单萜类生物碱：龙胆碱（龙胆科） 倍半萜类生物碱：石斛碱（石斛） 二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子） 三萜类生物碱：少
第十章
生物碱
第一节 生物碱概述
生物碱的含义——是指来源于生物界
（主要是植物界）的一类含氮有机化合 物。大多数有较复杂的环状结构，氮原 子结合在环内；多数具有碱性，可以和 酸成盐；大都具有特殊而显著的生理活 性。生物体内普遍存在在的含氮有机化 合物，氨基酸、蛋白质、核酸、及某些 含氮维生素除外。
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
中药化学 第十章 生物碱
O N O N
MeO
+ OH N MeO OMe OMe
2
12 11
10
OMe
OMe
•
原小檗碱
小檗碱
延胡索乙素
• •
2．苄基异喹啉类
为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱。
MeO OMe MeO N MeO H 3C N H O OMe OH OMe N MeO H CH3
• •
2．生物碱碱性大小与分子结构的关系 （1）氮原子的杂化方式 生物碱分子中氮原子的孤电子对在 有机胺分子中为不等性杂化，其碱性强弱随杂化程度的升高而 增强，即sp3＞sp2＞sp。 • 生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般是： • 季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯。
MeO
•苄基异喹啉类 为两个苄基异喹啉通过1~3个醚键相连 接的一类生物碱。连接方式较多，故类型也较多。 • 4．吗啡烷类 代表性的化合物有罂粟中的吗啡(morphine)、 可待因(codeine) 等。
HO CH 3 O
CH3 N
O
CH3 N
O
CH3 N
HO
HO
•
吗啡烷
吗啡
O N H N H gl c
N H NH2 N H N H 3C N O
•
吲哚
靛青苷
色胺
吴茱萸碱
•
（三） 单萜吲哚类 分子中具有吲哚母核和一个C9或C10的 裂环番木鳖萜及其衍生物的结构单元。如萝芙木中的利血平 (reserpine)、番木鳖中的士的宁(strychnine)等。
N H N H O H O H H 3C O O C OMe OMe O CO MeO N H H N H OMe OMe
天然药物化学 第十章 生物碱
烟碱
O H N O
O N
O N
N
N
O
一叶萩碱
苦参碱
氧化苦参碱
三．莨菪烷类生物碱（托品烷类、颠茄类）
O CH2OH C H
N
CH3
N
CH3
O
C
莨菪烷
O N CH3 O
莨菪碱（阿托品）
O C CH2OH C H
东莨菪碱
四．异喹啉类生物碱
H3CO H3CO N
N
异喹啉
H3CO OCH3
罂粟碱
O O N+ OHOCH3 OCH3
碱。
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，反之碱性减弱。
（SP3 pKa9.5）
子较大，对氮原子构成屏 碱性减弱。 使碱性增强。 蔽作用，使氮原子难于接 四氢异喹啉 氰类 异喹啉 受质子，造成碱性降低。
（二）生物碱的碱性强弱与分子结构的关系 1．氮原子的杂化方式 碱性为sp3＞sp2＞sp； 2．诱导效应 季铵碱因羟基团 (如烷基)时， 式存在，呈强碱性。 4、空间效应 碱性增强；而氮原子附近有吸电子 吸电子共轭效应使氮原子上的电子云密度 如果氮原子周围的取代基分 N RC 基 ( 如苯基、羰基、双键等 ) 时，则 5、分子内氢键形成 降低，造成碱性减弱。供电子共轭效应 N NH
味道
二、旋光性
具有手性碳原子的生物碱，由于分子不对 称性而具有旋光性，大多为左旋光体。 生物碱的生物活性通常左旋强于右旋。
三、碱性
（一）生物碱的碱性及碱性强弱的表示方法 1．生物碱的碱性 2、碱性强弱的表示方法 生物碱分子中含有氮原子， 可以用酸式离解指数 pKa值表示。 氮原子最外层电子结构中 pKa值越大，碱性越强。一般 pKa＜ 有一对孤对电子，能接受 2为极弱碱， pKa2～7为弱碱， 质子而显碱性。 pKa7～12为中强碱，pKa＞12为强
第十章 生物碱
章目录
二、分 离
1. 利用生物碱碱性的差异 pH梯度萃取法
生物碱酸水液 加碱水调节pH由低到高 逐渐增加，氯仿萃取
生物碱Ⅰ pH值：低 生物碱碱性：弱
生物碱Ⅱ
生物碱Ⅲ
生物碱Ⅳ 高 强
章目录
二、分 离
1. 利用生物碱碱性的差异
总生物碱氯仿液
章目录
一、提 取
生 药 醇或酸性醇 醇 液 挥醇；加酸水 沉 淀 H+ / H2 O OH-/H2O,CHCl3 OH-/H2O 亲水性生物碱 CHCl3 生物碱
章目录
药 渣
一、提 取
3.亲脂性溶剂提取法 原理
生物碱易溶于亲脂性有机溶剂
特点
溶剂价格高，安全性差
对设备要求严格，以防溶剂泄露
章目录
一、提 取
章目录
三、碱
性
碱性基团的pKa值大小顺序
胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞ 芳胺≈N-芳杂环＞酰胺基≈吡咯
章目录
三、碱
性
（二） 碱性强弱与分子结构的关系
影响因素：1. 氮原子的杂化方式
2. 诱导效应
3. 共轭效应
4. 空间效应
5. 分子内氢键形成
章目录
三、碱
1.氮原子的杂化方式
性
p电子成分比例越大，越易供电子 碱性越强（sp3＞sp2＞sp）
30%甲醛溶液 0.2ml与10ml硫酸 混合溶液
Mandelin 试剂 Marquis 试剂
章目录
第三节 提取与分离
酸水提取法 脂溶性生物碱的提取
提 取
醇类溶剂提取法
亲脂性溶剂提取法 沉淀法 溶剂法
生物碱(alkaloids)
o 1819年，W.Weissner把植物中的碱 性化合物统称为生物碱。
o现从自然界中分离得到约10000种 。
o《全国医药产品大全》中收载的药物 及其制剂达六十余种 。
o 植物中存在的生物碱大多有明显的生 理活性如：
第十章 生物碱（alkaloids）
本章基本内容
一、概述 二、生物碱的结构与分类 三、生物碱的理化性质 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的检识 六、生物碱的结构研究 七、实例
第一节 概 述 o 17世纪初，《白猿经》中记述了从乌头 中提炼出砂糖样毒物作箭毒用－－乌头碱。
o1806年，德国学者F.W.Sertrner从鸦片 中分离出吗啡(morphine) 。
三、生物碱的含量： 金鸡纳树皮含奎宁碱——1.5% 长春花含长春花新碱——百万分之一 美登木含美登素——千万分之二 一般情况下，含量在0.1~1%的植物则可进 行开发利用。若含量低但其活性很强，则 可通过合成和半合成等方式进行开发
0.001~0.076% 抗肿瘤活性，主要用于卵巢癌、乳腺癌、肺癌等。
1、裸子植物：红豆杉属，麻黄属等 2、单子叶植物：百合科、石蒜科等 3、双子叶植物：毛茛科，小檗科、防 己科、罂粟科、茄科、豆科等
➢在系统发育较低的类群中（地衣、苔 藓、蕨类、藻类等），较少或无 。
➢ 极少与萜类和挥发油共存于同一植 物中。
➢ 越特殊的生物碱，其分布的类群就 越窄，如二萜生物碱主要分布于毛茛 科的乌头属和翠雀属。
N H N
毒藜碱
N Me N
菸碱
COOCH3
N Me
槟榔碱
2.颜色——多为无色或白色，少数有颜色。
10生物碱(第十章)
第四节 含量测定
一、非水溶液滴定法 3．问题讨论
⑴溶剂的选择 Kb在10－8 ~ 10－10时，宜选冰醋酸作溶剂； Kb处于10－10 ~10－12时，宜选冰醋酸–醋酸酐作溶剂； Kb＜10－12时，选用酸性更强的醋酸酐作溶剂。 ⑵酸根的影响 生物碱盐类滴定反应的实质是置换滴定， + 为保证滴定反应进行完全，滴定生物碱的氢卤酸盐时，向 2BH+ X + Hg(Ac)2 Ac + HgX 2BH 2 冰醋酸中加入一定量的醋酸汞冰醋酸溶液，使氢卤酸生成 难解离的卤化汞，再用高氯酸滴定，从而消除干扰。 ⑶指示终点的方法 非水溶液滴定法采用电位法和指示剂法指示
BH+ A + HClO4
BH+ ClO4 + HA
第四节 含量测定
一、非水溶液滴定法
1．基本原理
+ + A BH A+ BH + HClO HClO 4 4 + + BH ClO BH ClO + HA HA 4 4 +
生物碱类盐 生物碱类盐
置换出的弱酸 置换出的弱酸
2．基本方法
取经适当方法干燥的供试品适量，加冰醋酸10～30mL， 溶解。若供试品为氢卤酸盐，应再加5％醋酸汞的冰醋酸 溶液3～5mL，用高氯酸滴定液滴定至终点，并将滴定结果 用空白试验校正。
第三节 特殊杂质检查
一、生物碱类药物中存在的主要特殊杂质
表 10-1 生物碱类药物中存在的特殊杂质 药 物 特殊杂质 阿扑吗啡、罂粟酸、有关物质 莨菪碱、有关物质 氯仿–乙醇中不溶物、其他金鸡钠碱 有关物质 马钱子碱 氧化产物、有关物质
中药化学--生物碱 ppt课件
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18
二。 化 学 性 质
一。碱性
1. 碱性强弱的表示方法——pKa（pKa越大，碱性越强） pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱， pKa7～11为中强，
pKa11以上为强碱。 碱性由强到弱的一般顺序： 胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰
胺≈吡咯 2. 碱性强弱影响因素 （1）氮原子的杂化方式（ sp3＞sp2＞sp） （2）诱导效应
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
咪 唑
毛果芸香碱
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15
萜类生物碱
1.单萜类生物碱，环烯醚萜衍生而来。龙胆碱
2.倍半萜类生物碱，石斛属植物
3.二萜类生物碱，乌头属，翠雀属，飞燕草属植 物中，代表物乌头碱。
4.三萜类生物碱。
龙胆碱
甾类生物碱
这类生物碱具有甾体母核，另含有氮原子，甾体生物碱的氮原子 可构成杂环，也可存在环外。藜芦胺，环常绿黄杨碱。
存在形式：有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷、以及氮氧 化合物等。
PPT课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
第十章 生物碱
生物碱不具有的特点是A. 分子中含N 原子B. N 原子多在环内C. 具有碱性D. 分子中多有苯环E. 显著而特殊的生物活性D此生物碱结构属于A. 吲哚类B. 吡啶类C. 喹啉类D. 萜类E. 莨菪烷类E此生物碱结构属于A. 吲哚类B. 异喹啉类C. 吡啶类D. 甾体类E. 大环类B生物碱在植物体中往往与____性成分结合成____状态存在。
酸 盐多数生物碱A. 以结晶形固体、非晶形粉末或液体状态存在B. 具挥发性C. 无色D. 其旋光性不受溶剂、pH 等因素的影响E. 生理活性与旋光性有关A C EN CH 3O C O CH CH 2OH N H 3COH 3COH 3CO OCH 3在植物体内，生物碱A. 不能以游离状态存在B. 多与共存的有机酸结合成生物碱盐C. 往往在植物的某种器官含量较高D. 可与无机酸成盐E. 多以酯或苷的形式存在BCD在常温下呈液体的生物碱是A. 槟榔碱B. 麻黄碱C. 苦参碱D. 乌头碱E. 莨菪碱A具有挥发性的生物碱是A. 吗啡碱B. 小檗碱C. 苦参碱D. 麻黄碱E. 乌头碱D具有升华性的生物碱是A. 烟碱B. 咖啡因C. 小檗胺D. 益母草碱E. 氧化苦参碱B生物碱的味多为A. 咸B. 辣C. 苦D. 甜E. 酸C生物碱类对水的溶解性因成盐的酸不同而异，一般来说其水溶性：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. 不能确定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E溶解脂溶性生物碱的最好溶剂是A. 乙醚B. 甲醇C.乙醇D. 氯仿E. 水D在水溶液中两性生物碱形成沉淀的pH为A. 1B. 10C. 2～3D. 6～7E. 8～9E生物碱碱性的表示方法多用A．K b B．pk b C．K a D．pk a E．pH［D］pk a为生物碱共轭酸的酸式离解常数，目前生物碱碱性大小统一用pKa表示生物碱分子的碱性随p轨道在杂化轨道中的比例升高而（），即（）>（）>（）增强；sp3；sp2；sp碱性最强的生物碱类型为A．酰胺生物碱B．叔胺生物碱C．仲胺生物碱D．季胺生物碱E．两性生物碱［D］季铵碱的碱性强（pKa11.5以上），是因羟基以负离子形式存在，类似无机碱。
第十章 生物碱
A
B
C
理由： 碱性的强→弱程度： A ＞ C ＞ B A是叔胺碱，氮原子是SP3杂化，C中的氮原子是SP2杂化， A的碱性强于C。B中氮原子处于酰胺结构中，其孤电子对与 羰基的π-电子形成p-π共轭，碱性最弱。
第十章 生物碱
概述
二 、生物碱的分布及存在形式 2、存在形式
在植物体内，生物碱多以有机酸盐形式存在，如柠 檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等。少数以无 机酸盐形式存在，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等。少数 以游离态存在，如酰胺类生物碱。极少数以酯、苷或 N-氧化物的形式存在。
第十章 生物碱
概述
三、生物碱的生理活性 生物碱多具有显著而特殊的生物活性。如吗啡、延 胡索乙素具有镇痛作用；阿托品具有解痉作用；小檗碱 、苦参生物碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用；利血平有降 血压作用；麻黄碱有止咳平喘作用；奎宁有抗疟作用； 苦参碱、氧化苦参碱等有抗心律失常作用；喜树碱、秋 水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有不同程度的 抗癌作用等。
吗啡碱
O
喜树碱
第二节 四、碱性：
理化性质
（一）. 碱性的产生及其强度表示： 生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能给出电子 或接受质子而使生物碱显碱性。 生物碱碱性大小可用碱的碱式离解常数 pKb表示， 也可用其共轭酸的酸式离解常数pKa表示。
B + H2O = BH+ + OH碱 酸 共轭酸 共轭碱
第二节 二、旋光性
理化性质
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。影响生物碱旋光性的因素主要有手性碳 的构型、测定溶剂及pH、浓度等。如麻黄碱在水中测 定呈右旋光性，而在氯仿中测定则呈左旋光性。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关，通常左 旋体的生理活性比右旋体强。如l-莨菪碱的散瞳作用 比d-莨菪碱大100倍。去甲乌药碱仅左旋体具强心作用 。
天然药物化学第十章生物碱
OMe
MeO O
唐松草碱 thalicarpine
N Me H
原小檗碱型 protoberberine
N
O
HO
O
N+OH-
MeO
N+OH-
OMe
OMe
OMe
小檗碱（黄连素） berberine
OMe
药根碱 jatrorrhizine
阿朴啡型
CH3O
N Me
NH
CH3O
阿朴啡 aporphine
HO
N +H
NH
⑵强度表示：pKa
⑶ pKa与碱性的关系： pKa越大，碱性越强
用Bronsted（勃朗斯德）理论解释：
BH
B + H 3O +
Ka= [B] [H 3O ] [B H ] [B H ]
pKa= pH + log [B ]
BH＋ ：生物碱盐的浓度；B：游离生物碱的浓度。
pKa值越大， BH＋越大，表示生物碱的碱性越强
吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物
Me
Me
Me O
O
OH
N
O H OH O
吡咯里西啶
N
野百合碱 （有抗癌活性） monocrotaline
吲哚里西啶（indolizidine）衍生物
O
O
N N
吲哚里西啶 indolizidine
一叶萩碱 securinine
㈢吡啶衍生物 由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。 分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶 （quinolizidine）
1-苯甲基异喹啉型
N
1-苯 甲 基 异 喹 啉
1-benzyl-isoquinoline
天然药物化学 第十章 生物碱
O O OCH3
R=CH3汉防己甲素；R=H汉防己乙素
（治疗风湿性关节疼痛、神经疼痛）
汉防己乙素的隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防 己甲素的甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用于分离）
4.吗啡烷类生物碱
吗啡（morphine） (镇痛药，酚性生物碱，具有酸碱两性)
可待因 (Codeine) (镇咳药)
H OH O O C C OH
山莨菪碱
樟柳碱
1.阿托品（外消旋体）无旋光 ，其它均有旋光。 2.碱性： 莨菪碱（pka 9.65）>山菪碱>东菪碱（6.20）和樟柳碱
3.鉴别反应 (1) Vitali反应(针对莨菪酸部分) （深紫--暗红--消失）
COOR CHCH2OH HNO3 O2N COOR CHCH2OH NO2 KOH C2H5OH O2N COOR C CH2OH NO2
OH CHCH2NHCH3
HO CH2CH2N(CH3)2
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
R N N R N
吡咯类
托品烷类
吡咯里西丁类
（一）吡咯类生物碱
由吡咯或四氢吡咯衍生。结构简单，数目比较 少，生理活性不太显著。
O N CH3 红古豆碱
红古豆碱与苦杏仁酸形成的酯（简称701），临床用于降压。
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第十章生物碱
一、名词解释
1.生物碱
2.两性生物碱
3.亲水性生物碱
4.生物碱沉淀反应
5.Vitali反应
二、填空题
1.生物碱按生源途径结合化学结构分类通常可分为（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）等几大类。
2.大多数生物碱是（）体，少数为（）；少数生物碱具有（），可利用水蒸气蒸馏法提取；个别生物碱还具有（）。
3.大多数叔胺碱和仲胺碱为（）性，一般能溶于（），尤其易溶于（）。
4.生物碱因结构中N原子上的孤电子对易接受（）而显碱性。
生物碱根据pKa值大小可以分为（）、（）、（）和（）。
5.醇胺型小檗碱的碱性强是因为其具有（），其氮原子上的孤电子对与α-羟基的C—O单键的б电子发生转位，形成（）。
6.将生物碱总碱溶于酸中，加入碱水调节pH值，由（）到（），则生物碱按碱性由（）到（）依次被有机溶剂萃取出来；若将生物碱总碱溶于有机溶剂中，用pH值由（）到（）的缓冲液依次萃取，生物碱按碱性由（）到（）被萃取出来。
7.Hofmann降解反应的必要条件是（），其次是（）。
8.不同类型N上质子的δ值大小，酰胺（），脂肪胺（），芳香胺（）。
9.在生物碱的13C-NMR谱中，生物碱结构中氮原子（）产生的吸电诱导效应使邻近碳原子向（）位移。
10.乌头碱水解后生成的单酯型生物碱叫（）、无酯键的醇胺型生物碱叫（）。
三、单项选择题
1.生物碱不具有的特点是（）
A.分子中含N原子
B.N原子多在环内
C.具有碱性
D.分子中多有苯环
E.显著而特殊的生物活性
2.具有莨菪烷母核的生物碱是（ ）
A.甲基麻黄碱
B.小檗碱
C.阿托品
D.氧化苦参碱
E.乌头碱 3.此生物碱结构属于（ ）
A.吲哚类
B.异喹啉类
C.吡啶类
D.甾体类
E. 大环类 4.氧化苦参碱水溶性比苦参碱大的原因是（ ）
A.呈离子态
B.碱性较强
C.属喹诺里西啶类
D.具有酰胺键
E.具有N →O 配位键
5.下列碱性大小顺序（ ）
（a ） （b ） （c ）
A.a ＞b ＞c
B.c ＞b ＞a
C.c ＞a ＞b
D.a ＞c ＞b
E.b ＞c ＞a 6.生物碱沉淀反应呈桔红色的是（ ）
A.碘化汞钾试剂
B.碘化铋钾试剂
C.饱和苦味酸试剂
D.硅钨酸试剂
E.碘-碘化钾试剂
7.生物碱酸水提取液常用的处理方法是（ ）
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
8.水溶性生物碱分离的常用方法是（ ）
A.碘化汞钾沉淀法
B.硅钨酸沉淀法
C.雷氏盐沉淀法
D.苦味酸沉淀法
E.碘化铋钾沉淀法
9. 不同碱性的生物碱混合物分离可选用（ ）
N
H 3CO H 3CO
H 3CO
3
N 3
COOCH 3
N CH 3
O
N
COOCH 3
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
10.麻黄碱和伪麻黄碱的分离是利用（）
A.硫酸盐溶解度差异
B.草酸盐溶解度差异
C.硝酸盐溶解度差异
D.酒石酸盐溶解度差异
E.磷酸盐溶解度
11.生物碱的薄层色谱和纸色谱法常用的显色剂是（）
A.碘化汞钾
B.改良碘化铋钾
C.硅钨酸
D.雷氏铵盐
E.碘—碘化钾
12.麻黄碱可与下列哪种试剂发生颜色反应（）
A.二硫化碳碱性硫酸铜
B.碘化铋钾
C.硅钨酸
D.碘化汞钾
E.苦味酸
13.盐酸小檗碱可与下列哪项发生加成反应（）
A.甲醇
B.乙醚
C.丙酮
D.乙醇
E.氯仿
14.Vitali反应阳性，氯化汞试剂反应呈白色沉淀的生物碱是（）
A.莨菪碱
B.黄连碱
C.药根碱
D.东莨菪碱
E.阿托品
四、多项选择题
1.多数生物碱（）
A.以结晶形固体、非晶形粉末或液体状态存在
B.具挥发性
C.无色
D.其旋光性不受溶剂、pH等因素的影响
E.生理活性与旋光性有关
2.亲水性生物碱通常指（）
A.两性生物碱
B.游离生物碱
C.季铵生物碱
D.仲胺生物碱
E.具有N→O配位键的生物碱
3.生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是（）
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
4.用亲脂性有机溶剂提取总生物碱时，一般（）
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 5.用吸附柱色谱法分离生物碱常用的吸附剂为（ ） A.纤维素 B.氧化铝
C.硅胶
D.聚酰胺
E.硅藻土
6.硅胶薄层色谱法分离生物碱，为防拖尾可选用（ ）
A.酸性展开剂
B.碱性展开剂
C.中性展开剂
D.氨水饱和
E.醋酸饱和
7.麻黄碱和伪麻黄碱的区别为（ ）
A.分子式的不同
B.极性的不同
C.立体结构的不同
D.碱性的不同
E.草酸盐溶解性的不同 8.小檗碱（ ）
A.是苄基异喹啉衍生物
B.可溶于氯仿
C.可与丙酮发生加成反应生成黄色结晶
D.其有机酸盐在水中的溶解度很小
E.有降压平喘作用 9.东莨菪碱具有的反应是（ ）
A.碘化铋钾橙红色沉淀
B.氯化汞试剂砖红色沉淀
C.Vitali 反应阳性
D.氯化汞试剂白色沉淀
E.雷氏盐沉淀呈粉红色
五、简答题
1.用方程式表示离子交换法和雷氏铵盐沉淀法提取生物碱的原理。
2.苦参中主要化学成分是什么？它们的化学结构有什么不同？如何分离？
3.写出小檗碱的结构式，简述从黄连中提取小檗碱的原理。
4.比较下列化合物的碱性顺序，并简要说明理由
① ②
O C O C
CH 2OH N CH 3
O C O C
CH 2OH O
N CH 3
③ ④
O C O C
CH 2OH O
H N CH 3
O C O C
CH 2OH OH
O
N CH 3
答案
一、名词解释
1.是来源于生物界的一类含氮有机化合物，大多数具有氮杂环结构，呈碱性并有较强的生物活性。
2.分子中有酚羟基和羧基等酸性基团的生物碱。
3.亲水性生物碱主要指季铵碱和某些含氮-氧化物的生物碱。
4.能和生物碱生成难溶于水的复盐或分子络合物的反应。
5.莨菪碱（或阿托品）和东莨菪碱用发烟硝酸处理，分子中的莨菪酸部分发生硝基化反应，生成三硝基衍生物，再与碱性乙醇溶液反应，生成紫色醌型结构，渐变成暗红色，最后颜色消失的反应。
二、填空题
1.鸟氨酸系生物碱、赖氨酸系生物碱、苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱、色氨酸系生物碱、邻氨基苯甲酸系生物碱、组氨酸系生物碱、萜类生物碱
2.固体、液体、挥发性、升华性
3.亲脂、有机溶剂、亲脂性有机溶剂
4.质子、极弱碱、弱碱、中强碱、强碱
5.氮杂缩醛结构、季铵型小檗碱
6.低、高、弱、强、高、低、强、弱
7.氮原子的β位有氢、β位氢能够在反应中被消除
8.5.2～10、0.3～2.2、2.6～5.0
9.电负性、低
10.乌头次碱、乌头原碱
三、单项选择题
1.D
2.C
3.B
4.E
5.D
6.B
7.B
8.C
9.C 10.B 11.B 12.A 13.C 14.D
四、多项选择题
1. ACE
2.CE
3.ACD
4.BD
5.BC
6.BD
7.CDE
8.ACD
9.ACD
五、简答题
1.答：离子交换法和雷氏盐沉淀法提取生物碱的原理为：
2.答：苦参中主要含有苦参碱和氧化苦参碱，它们的化学结构是：
氧化苦参碱有N →O 配位键。
苦参碱溶于氯仿、乙醚，氧化苦参碱可溶氯仿，难溶于乙醚，可利用两者溶解性的差异进行分离。
3.答：
4.答：①＞③＞②、④
③的吸电子诱导效应,降低碱性；②、④的吸电子基团诱导效应及空间效应。
R __SO 3-(B.H)+ + NH 4OH R __SO 3-NH 4+ + B + H 2O R __SO 3-H + + (B.H)+Cl - R __SO 3-(B.H)+ + HCl B+ NH 4〔Cr(NH 3)2(SCN)4〕 B 〔Cr(NH 3)2(SCN)4〕
2 B 〔Cr(NH 3)2(SCN)4〕+ Ag 2SO 4 B 2SO 4 +2Ag 〔Cr(NH 3)2(SCN)4〕
B 2SO 4 +BaCl 2 BaSO 4 + 2BCl
N N
O
N +O O
OCH 3OCH 3
OH
-黄连粗粉
EtOH 温浸，浓缩
EtOH 浓缩液
放置、滤过 加浓HCl 、放置 滤液
黄色沉淀。