第二节 生物碱的性质和检识
中药化学《生物碱》重点总结及习题
生物碱的碱性强弱与pKa的关系：pKa＜2为极弱碱，pKa2~7为弱碱，pKa7~11为中强碱，pKa11以上为强碱
3．影响碱性强弱的因素
（1）氮原子的杂化方式：SP3>SP2>SP1
四氢异喹啉（SP3pKa9.5） 异喹啉（SP2pKa5.4） 氰类（SP 中性 ）
③碱性极弱的生物碱（酰胺类生物碱）和酸生成的盐不稳定，其酸水溶液用氯仿萃取时，生物碱可转溶于氯仿而被分离。
表10-2 生物碱溶解性规律
水 酸水 碱水、甲（乙）醇、 苯 乙醚 CHCl3、 CCl4石油醚
亲脂性生物碱-+-++ （++）-
亲水性生物碱++++--
生物碱盐 ++-+--
※两性生物碱、酰胺类生物碱、内酯型生物碱：既可溶于酸水，也可溶于碱水中，其余同脂溶性生物碱。
二、旋光性
大多有旋光（不对称碳原子或不对称中心），且多呈左旋性。通常左旋体的活性大于右旋体。
三、溶解性
1．游离态 指大多数的仲胺、叔胺类生物碱，多为亲脂性的，极性较小。
2．盐 为离子型，极性大。
生物碱盐溶解性规律：
①无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。
②无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸盐。
③卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸盐的水溶度最小。
附注：用方法二分离时，应采用多缓冲纸色谱（分配原理）进行先导分离。
* 碱性弱的生物碱易游离（脂溶性，易于CHCl3）。
** 碱性强的生物碱易成盐（离子型，易于水）。
（2）利用生物碱的极性（溶解性）差异分离
分子结构的不同 极性的差异 对特殊溶剂的溶解性能不同而分离
中药化学生物碱讲义
中药化学第二章生物碱考点精要：1.生物碱的含义、存在形式及重要成分2.生物碱的结构与分类3.生物碱的理化性质（碱性及其与结构的关系、沉淀反应）4.生物碱的提取与分离5.生物碱的色谱检识6.实例：苦参、麻黄、黄连、川乌、洋金花、马钱子第一节基本内容一、生物碱的定义生物碱（Alkaloids）指来源于生物界的一类含氮有机化合物。
大多有较复杂的环状结构,氮原子结合在环内（特例：有机胺类生物碱N原子不在环内）；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。
一般来说，除氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸以及含氮维生素等动、植物体必需的含氮有机化合物外，其他含氮有机化合物均可视为生物碱。
二、生物碱的分布宝马别逗罂粟（毛茛科、马钱科、茄科、豆科、罂粟科）防己终于小破（防己科、吴茱萸属、小檗科）存在形式①酰胺形式；②游离形式：少数极弱碱，如那可丁；③有机酸盐形式：绝大多数生物碱，如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等；④无机酸盐形式：少数盐酸生物碱，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等；⑤极少数以N-氧化物、生物碱苷等形式存在。
三、生物碱的分类及结构特征（一）吡啶类生物碱此类生物碱多来源于赖氨酸，是由吡啶或哌啶衍生的生物碱，其结构简单，数量较少，主要有两种类型。
1.简单吡啶类此类生物碱分子较小，结构简单，很多呈液态。
如槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱，烟草中的烟碱，胡椒中的胡椒碱等。
2.双稠哌啶类由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环，具喹喏里西啶的基本母核。
主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。
如苦参中的苦参碱、氧化苦参碱，野决明中的金雀花碱等。
（二）莨菪烷类生物碱此类生物碱多来源于鸟氨酸，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。
重要的化合物有莨菪碱、古柯碱等。
（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，具有多方面的生物活性。
8398生物碱类的检识天然药物化学
（三）生物碱的纸色谱（分配原理）：
色谱条件与生物碱的存在状态有关。 1.生物碱盐的状态（离子型、 极性大） 固定相：水。 展开剂：偏酸性（使生物碱以盐的状态存在）、极性较
大的有机溶剂（正丁醇—冰醋酸—水4：1：5上层 ，即 BAW系统 ）。
（三）生物碱的纸色谱（分配原理）：
2. 游离态生物碱（脂溶性、 极性小） 固定相：甲酰胺。 ห้องสมุดไป่ตู้展开剂：偏碱性（使生物碱以游离状态存在） 、极性
生物碱类的检识
生物碱的检识：
➢理化检识： 物理性质，沉淀反应，显色反应
➢色谱检识： TLC, PC, HPLC
（一） 生物碱的吸附薄层层析
硅胶、氧化铝 硅胶薄层（弱酸性） 适用于大多数生物碱，但强碱性生物碱可能出现 Rf太小和 复斑或拖尾,影响检识效果。
（一） 生物碱的吸附薄层层析
解决办法：
（1）碱液（0.1~0.5mol/L NaOH）制板。 （2）碱性展开剂（中性展开剂 + 少许二乙 胺或氨水）。 （3）在层析槽中放一盛有氨水的小器皿。
（一） 生物碱的吸附薄层层析
展开剂： 亲脂性展开剂，以氯仿为基本溶剂。根据色谱 结果调整展开剂极性。
显色： 观察斑点；荧光；改良碘化铋钾；特殊显色剂。
（一） 生物碱的吸附薄层层析
一般来说，硅胶和氧化铝薄层色谱适用于分离 和检识脂溶性性生物碱。尤其氧化铝吸附力较硅胶 强，更适于分离亲脂性较强的生物碱。
较小的有机溶剂（甲酰胺饱和的苯、氯仿）。
练习
请比较下列化合物在硅胶吸附层析和反相薄层层析中的Rf.
N H3C
H
OMeMeO
OR O O
OMe
N CH3
H
粉防己甲素 R=CH3 粉防己乙素 R=H
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
生物碱的结构研究
（一）化学成分
N CH3
N CH3 O
R
CH2OH
OCO C H
R=H 莨菪碱（阿托品atropine）
R=OH 山莨菪碱
N CH3
H N
O
CH2OH OCO C
OH
樟柳碱
东莨菪碱
CH2OH OCO C
H
CH2OH OCO C
H
N-去甲莨菪碱
2.旋光性
OR
OR
δ
-
O
C
C
OH- HO C H+
H+
（一）化学成分
CH CH CH3 OH NHCH3
C6H5
l－麻黄碱 （1R，2S） pka 9.58 d－伪麻黄碱（1S，2S） pka 9.74
CH3 OH
C6H5
CH3 H1
R
H2
N
H1
R1
R
H2
N
OH
R1
R=H，Rˊ=CH3 l－麻黄碱 R= Rˊ=CH3 l－甲基麻黄碱
R= Rˊ=H l－去甲基麻黄碱
Hofmann降解
N H3C CH3
+ N(CH3)3 + H2O
三烯
β-C上烷基取代多则β-H不易消除；β-C上有 芳环或其它吸电子基团时β-H易消除；β-H与季 N反式构型较 顺式易消除。
喹啉、吡啶、异喹啉等均无β-H，故均不能产生 Hofmann降解反应。
CH3I N Ag2O
H
+OHN
H3C CH3
生物碱的检识
一、理化检识 物理方法主要根据生物碱的形态、颜色、嗅味
等；化学方法用沉淀试剂、显色剂等。 二、色谱检识
第二章生物碱(Alkaloids)
〔3〕苦参生物碱的提取分别：见参考书
2．麻黄：麻黄科草麻黄、 中麻黄、木贼麻黄
〔1〕主成分结构与性质：
a〕麻黄生物碱：主要有左 旋麻黄碱，右旋伪麻黄碱 ，左旋N-甲基麻黄碱，右 旋N-甲基伪麻黄碱，左旋 去甲基麻黄碱，右旋去甲 基伪麻黄碱。
缓冲碱液替代水铺板〔0.1%～ 0.5mol\L),克制拖尾。或在展开剂中参 与二乙胺；氧化铝作吸附剂，多分别亲 脂性较强的生物碱。 分别亲脂性的生物碱多用亲脂性的混合 溶剂。
分别季铵碱多用正丁醇-冰醋酸-水系 统，
显色：常用改良碘化铋钾，显橘白色
3.纸色谱：
以水为固定相的正相纸色谱。常用正 丁醇-冰醋酸〔或盐酸〕-水为活动相。另 外，可用多层缓冲纸色谱停止PH梯度层 析。当生物碱以分子形状层析时，活动相 偏碱性亲脂性，实践运用时，以非水的甲 酰铵作固定相。
碱转化为盐酸盐。
〔2〕溶剂法：用正丁醇、异戊醇，或氯仿-甲 醇混合液萃取。
二、生物碱的分别 1、不同类别生物碱的分别： 应用碱性不同及特殊功用基分红几大类。 2、应用碱性差异： 将生物碱混合物溶于酸水中，逐渐加碱， 每调理一次，用氯仿萃取，那么生物碱依照碱 性由弱到强被依次提出。将生物碱溶于无机溶 剂中，用PH由高到低的酸性缓冲液依次萃取， 生物碱由强到弱被依次萃取出。 3.应用生物碱或盐的溶解度不同。
第二章生物碱（ Alkaloids）
2021年7月24日星期六
学习目的 1.掌握生物碱的基本概念。 2.熟习生物碱的结构。掌握吡啶类、异喹啉类
、莨菪烷类、吲哚类、无机胺类的结构特征。 3.掌握生物碱的性质。
重点：生物碱的概念、结构类型、理化性质〔碱 性、溶解性、沉淀反响〕。 难点：结构类型、生物碱的碱性。
生物碱理化性质
四、生物碱的性质
3）共轭效应
N原子上孤对电子形成p- π共轭时，碱性 减弱。
苯胺型
酰胺型
烯胺型
共轭效应
苯胺能形成p-π共轭的N原子碱性弱于不能形成共轭的N原子
酰胺的N原子碱性极弱，接近中性
O CN
O CN
O N
H3CO
H3CO CH3O
HO N C CH3 O
O
胡椒碱
piper ine
pKa = 1.42
本章内容
四、生物碱的性质
（一） 生物碱的性状
组成 形态 味道
多数含有C、H、O、N，少数含有S、Cl 多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液体(如 烟碱、槟榔碱)
多具苦味(盐酸小檗碱)，少数呈辛辣味
颜色
一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有一定 颜色。如，小檗碱：黄色；小檗红碱：红色；一叶萩 碱：淡黄色
四、生物碱的性质
（四）生物碱的检识
1. 沉淀反应 与某些试剂生成难溶于水的复盐或配合物的反应。
沉淀试剂
生成不溶性加成物：碘化铋钾、碘化汞钾等
重金属盐类
生成疏松的配合物: 碘-碘化钾试剂 生成不溶性盐类: 硅钨酸、苦味酸、磷钼
酸试剂等
四、生物碱的性质
试剂名称
组成
碘化物复盐类：
碘-碘化钾试剂 碘化汞钾试剂 碘化铋钾试剂 重金属盐类：
OCH3
秋水仙碱
colchicine pKa = 1.84
烯胺
R NC C
R'
叔烯胺
R NC C
H
仲烯胺
H+
R
N C CH
OH-
R'
R H+
第二节生物碱的性质和检识
第⼆节⽣物碱的性质和检识第⼆节⽣物碱的性质和检识⼀、物理性质（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；少数为液体（如烟碱、槟榔碱、⽻扇⾖碱），这类⽣物碱分⼦中多⽆氧原⼦，或氧原⼦结合为酯键2、味道：多具苦味，少数呈⾟辣味；少数⽣物碱具有其它味道，如甜菜碱为甜味3、颜⾊：⼀般⽆⾊或⽩⾊；少数具有长链共轭体系的具有⼀定颜⾊如图；少数与溶液pH值有关，如⼀叶萩碱（黄⾊），成盐后则⽆⾊；书上：⾎根碱⽆⾊，⽽其盐酸盐呈红⾊。
4、挥发性与升华性：多⽆挥发性，只有个别⼩分⼦⽣物碱具挥发性（如，⿇黄碱，可随⽔蒸⽓蒸馏⽽逸出），少数具升华性（咖啡因）（⼆）旋光性产⽣条件：具有⼿性碳原⼦或⼿性分⼦。
即凡是具有⼿性碳原⼦或本⾝为⼿性分⼦的⽣物碱，则具有旋光性，多为左旋呈显著⽣物活性（左旋⾁碱）。
反之则⽆，如⼩檗碱没有旋光性。
⽣物碱的旋光性受溶剂、pH等因素的影响。
少数产⽣变旋现象：如⿇黄碱在氯仿中呈左旋光性，⽽在⽔中则呈右旋光性；烟碱在中性条件下呈左旋光性，⽽在酸性条件下则呈右旋光性；研究意义：⽣理活性与旋光性密切相关，⼀般情况下，。
⼀般地，左旋体呈显著的⽣理活性，⽽右旋体则⽆或很弱。
如：，如乌头中存在的左旋去甲乌头碱具有强⼼作⽤，但存在于其它植物中右旋去甲乌头碱则⽆强⼼作⽤（三）溶解性⽣物碱类成分的结构复杂，其溶解性有很⼤差异，与其分⼦中N原⼦的存在形式、极性基团的有⽆、数⽬以及溶剂等密切相关。
可分为以下⼏种情况。
1．亲脂性⽣物碱的溶解性这类⽣物碱的数⽬较多，绝⼤多数叔胺碱和仲胺碱属于亲脂性⽣物碱。
（1）游离⽣物碱易溶于⼄醚、苯、卤代烷类等亲脂性有机溶剂，尤其在氯仿中的溶解度较⼤；可溶于甲醇、⼄醇、丙酮、醋酸⼄酯等有机溶剂；难溶或不溶于⽔。
（2）⽣物碱盐易溶于⽔，其⽆机盐在⽔中的溶解度⼤于有机酸盐；可溶于甲醇、⼄醇；难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。
少数⽣物碱盐的溶解性不符合⼀般规律。
如奎宁、奎宁尼丁、⾟可宁、吐根酚碱等⽣物碱的盐酸盐可溶于氯仿，⿇黄碱草酸盐难溶于⽔。
执业药师考试必背生物碱的理化性质
执业药师考试必背生物碱的理化性质
生物碱是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物，多数具有复杂的氮杂环，大多氮原子在环内，具有碱性和显著的生物活性。
特例
如：秋水仙碱氮原子不在环内，几乎无碱性。
氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核苷酸及含氮维生素不属于生物碱。
生物碱多以有机酸盐形式存在；少数以无机酸盐形式存在；少数碱性极弱的生物碱以游离态存在。
一、生物碱的分类及典型化合物★★★
二、生物碱的理化性质★★★
（一）性状
少数小分子的生物碱为液体，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱等；
少数液体状态和小分子的固体生物碱具有挥发性；
个别生物碱还具有升华性，如咖啡因。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
左旋体的生物活性显著，右旋体的生物活性弱或无活性。
（三）溶解性
（四）碱性
碱性强弱：用共轭酸的pKa值表示。
pKa值越大，碱性越强。
（五）沉淀反应
（六）显色反应。
生物碱
（三）溶解性
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。
亲水性生物碱（季胺碱、含氮氧化物）——可
溶于水、甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂。
特殊官能团生物碱（含酚羟基、羧基）——既
溶于酸水也溶于碱水，PH8~9时溶解度最差，易沉
淀。
化学性质：
（一） 碱性
生物碱分子中氮原子具有孤电子对， 可以给出电子，也可以接受质子，因此具 有碱性。
2）共轭效应 当有供电子基或吸电子基与氮原子处在同 一共轭体系中，引起氮原子的电子云密度增加或 降低，使碱性增强或降低的效应。 此效应不受碳链长短的限制。
（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。 （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。 （5）酸碱两性生物碱 分子中若含有酚羟基或羧基等官能团，将使 生物碱分子呈现酸碱两性。
N :+ HCL
N :H CL -
1、碱性强弱的表示方法
取决于它吸引质子或给出电子的能力。主要和氮
原子的杂化方式、电子云密度及立体效应有关。
用其共轭酸的pKa值表示。 pKa值越大，碱性越强。 2、碱性强弱的一般规律 季铵碱（强碱 pKa>11） 脂胺、脂氮杂环（中强碱 pKa8~11） 芳胺、芳氮杂环（弱碱 pKa3~7） 酰胺类（极弱碱 pKa<2）
3、影响碱性的因素
（1）氮原子的杂化方式
生物碱中氮原子的碱性一般SP3 > SP2> SP
四氢异喹啉
异喹啉
ห้องสมุดไป่ตู้
sp3
生物碱(2)理化性质
天然药物化学生物碱一概述（二结构分类(Structure classification)、概述（Overview)二、结构分类(Structure classification)三理化性质（physico chemical properties 三、理化性质（physico-chemical properties ）四提取分离（四、提取分离（Extraction and isolation)五、结构测定(Structure determination)三、理化性质（一）一般性质：性状、旋光性、溶解性（二）生物碱的检识：沉淀反应显色反应沉淀反应、显色反应（三）碱性共轭效应、诱导效应、空间效应NO NOZn+OOMe OOMe H 2SO 4OMeOMe小檗碱四氢小檗碱（黄色）（无色）O ON。
一叶萩碱一叶萩碱成盐后则无色。
（黄色）叶萩碱成后则无3. 味觉——多具苦味，如小檗碱。
4. 旋光性——多为左旋光性。
有的产生变旋现象。
如：烟碱中性溶液——左旋光性如——酸性溶液右旋光性多数左旋体呈显著生理活性。
5.溶解度(solubility)(1)游离碱O CHCl3 H+ OH-类别极性溶解性H2非酚性较弱脂溶性—+ +—季铵碱强水溶性+—+ ++++氮氧化物半极性中等水溶+ ±+ +两性: Ar OH 较弱脂溶性+ + + :Ar-OH—+++-COOH 强水溶性+ —+ + *酸、碱均为1%。
6.溶解度(2)成盐生物碱多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
含氧酸盐的水溶性往往较大。
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）生物碱的检识（二）生物碱的检识(Detection of alkaloids) A. 沉淀反应(precipitation reaction)用途：鉴别——试管反应、TLC或PC显色剂；提取分离——检查是否提取完全。
检识生物碱类化合物的常用化学
检识生物碱类化合物的常用化学全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：生物碱是一类含氮天然产物，在植物和动物体内广泛存在，具有广泛的生物活性和药理作用。
生物碱类化合物在药物开发、医学研究和农业领域具有重要的应用价值。
本文将介绍关于检识生物碱类化合物的常用化学方法。
1. 碱液试剂法碱液试剂法是最常用的碱试剂试验之一。
其原理是将待测物与碱性试剂反应生成相应的离子产物，在化学反应中产生特有的颜色变化。
利用这种方法可以快速、简便地检测生物碱类化合物的存在。
3. 离子交换色谱法离子交换色谱是一种利用吸附剂对待测物进行分离和检测的方法。
生物碱类化合物通常具有带正电荷的性质，可以利用离子交换色谱柱进行分离和检测。
这种方法在生物碱类化合物的分析和检测中具有较高的灵敏度和分辨率。
4. 气相色谱-质谱联用技术气相色谱-质谱联用技术是一种高效的色谱分析方法，可以实现对生物碱类化合物的快速、高灵敏度的检测。
该方法结合了气相色谱的分离和质谱的检测，可以对复杂混合物中的生物碱类化合物进行准确的定量和定性分析。
5. 核磁共振技术核磁共振技术是一种基于原子核的物理性质对化合物进行结构分析的方法。
生物碱类化合物具有特定的核磁性质，可以利用核磁共振技术对其结构进行详细的解析。
这种方法可用于生物碱类化合物的结构鉴定和定量分析。
检测生物碱类化合物的常用化学方法包括碱液试剂法、酸性和硝酸试剂法、离子交换色谱法、气相色谱-质谱联用技朾和核磁共振技术等。
这些方法在生物碱类化合物的分析和检测中发挥着重要的作用，为生物碱类化合物的研究和利用提供了重要的技术支持。
第二篇示例：生物碱类化合物是自然界中常见的有机化合物，具有多种不同的化学结构和生物活性。
它们广泛存在于植物、微生物和动物体内，对生物体的生长、发育和生理功能具有重要作用。
由于生物碱类化合物具有较多的结构类型和生物活性，因此对其进行检识和鉴定具有一定的挑战性。
以下将介绍生物碱类化合物的常用化学检测方法及其特点。
天然药物化学_第九章_生物碱-13
积累
传输
木质部导管 传输 茎 传输 叶
（环氧化）
（基本骨架 ）
储藏
三、生物碱的分布（主要分布于植物中 ） 1. 在系统发育较低级的类群中较少或无。
低等植物：
藻类、水生植物：睡莲科 菌类：少数（麦角菌碱） 地衣、苔藓类：少数简单吲哚类生 物碱 蕨类：木贼科、卷柏科、石松科
L—麻黄碱收缩子宫的效果比 D— 麻黄碱大 1 倍。
四、溶解度
生物碱的溶解度与下例因素密切相关：
分子中N原子的存在形式
季胺、叔胺、酰胺 极性基团的有无、数目 溶剂 极性溶剂、非极性溶剂
1．亲脂性生物碱的溶解度
(1) 叔胺、仲胺碱
溶解通性：
难溶于水和碱性水溶液，易溶于低极性或 中等极性的溶剂，如苯，乙醚，氯仿，丙 酮等,尤其易溶于未全卤代的卤代烷类。
H3CO H3CO OCH3 O OCH3 colchicine秋水酰碱 NHCOCH3
治疗急性痛风，并有抑 制癌细胞生长的作用
二、吡咯类生物碱：
基本母核：
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
1. 简单的吡咯衍生物：
HO OH OCH3 OCH3
+ N CH3 CH3
COO -
H3C
N CH3
水苏碱
党参碱（存在于新疆党参中 有降血压的作用）
N
H
CCl3
（2）弱碱性生物碱
易溶于亲脂性有机溶剂中，如氯仿，苯，乙醚 等，由于碱性较弱，不易与酸成盐。 （3）酚性生物碱 也属亲脂性生物碱，但由于含有酚羟基，显弱 酸性，可溶于强碱液中。如吗啡碱，四氢药根 碱等。
（4）具有内酯结构的生物碱
生物碱类成分的主要性质及分析特征
3、蒽醌类单体成分的测定
•中药制剂中蒽醌类单体成分的测定一般要将样品水解 后再进行测定，测定方法主要有薄层扫描法和高效液相 色谱法。 • 薄层扫描法为蒽醌类成分常用定量分析方法，经层析 分离后，可在可见光、紫外光及荧光下扫描测定。 • 蒽醌类成分在紫外及可见光下均有强吸收，利用高效 液相色谱-紫外可见光检测器测定蒽醌类单体成分，具 有灵敏、准确、简便等特点。在含蒽醌类化合物的中药 制剂分析中应用日趋增多。
（二）中药中生物碱分析 1、总碱分析 （1）定性鉴别 由于中药制剂中成分复杂，有些成分如蛋白质、多肽和 鞣质等也可与试剂生成沉淀而造成假阳性结果，因此，制 备样品供试液时必须净化处理，除去干扰成分，方能用沉 淀反应进行中药制剂中生物碱类成分的鉴别. （2）总生物碱的含量测定 • 化学分析法 化学分析法包括重量分析法和容量分析法。目前主要使 用酸碱滴定法。
强碱滴定生物碱盐时,在70%-90%的乙醇介质中终点比 在水中明显,因此常将生物碱盐溶于90%乙醇,再用标准碱 乙醇液滴定. 酸碱滴定法指示反应终点可用指示剂和各种电位法。 • 分光光度法 目前多用单波长光度法，测定波长可选用待测生物碱 成分本身的吸收波长，也可加入某些试剂如亚硝酸钠试剂、 雷氏盐试剂及酸性染料等反应显色后用可见光波测定。 常用方法：直接测定、离子对萃取比色法
（三）应用示例
戊已丸中生物碱的含量测定 处方组成：黄连、吴茱萸（制）、白芍（炒）。 取本品粉末（过三号筛）0.7-0.9g，精密称定，置索 氏提取器中，加盐酸-甲醇（1：100）适量，加热回 流至提取液无色，提取液浓缩后移至25ml量瓶中， 加乙醇稀释至刻度，摇匀。精密量取5ml，置氧化铝 柱（内径约0.9cm，中性氧化铝5g，湿法装柱，用乙 醇30ml预洗）上，用乙醇35ml洗脱。收集洗脱液， 置50ml量瓶中，加乙醇稀释到刻度，摇匀，照分光 光度法，在345nm处测定吸收度，按盐酸小糪碱的 吸收系数728计算，即得。本品按干燥品计算，每1g 含生物碱以盐酸小糪碱(C20H18ClNO4)计，不得少于 30mg。
第十章生物碱
在不同植物中的分布
植物中生物碱含量的多少差异极大，如金鸡纳树 皮中生物碱含量在1.5％以上，而长春花中长春新碱 含量仅百万分之一，美登木中美登木碱含量仅千万分 之二。 • 一般植物中含生物碱量达到千分之一以上就算比 较高了。 •
影响生物碱含量的因素
• 同科同属植物，甚至同种植物中，生物碱的有无及含 量高低还受生长环境、季节等因素的影响。如欧洲产的麻 黄，麻黄碱的含量很低，而我国产的则含量较高。而产于 山西大同附近的麻黄又较其他地区为高，可达1.6％，并 且以秋末冬初采收的含量最高。
四、喹啉类生物碱
• 这类生物碱有100多个，主要分布在芸香科植物。茜 草金鸡纳植物中的奎宁是研究最早的生物碱之一。
五、吖啶酮类生物碱
• 这类生物碱的数量不多，如芸香科鲍氏山油柑 树皮中的山油柑碱，具有显著的抗癌活性
六、喹唑啉类生物碱
• 这类生物碱具有喹唑啉类母核，而且在氮环上存在羰 基的生物碱较多。主要分布在芸香科等植物中。
2、氮原子存在的主要杂环母核进行分类
• • • • • • • • • • • • • • 一 、吡咯生物碱 二、莨菪烷类生物碱 三、哌啶类生物碱 四、喹啉类生物碱 五、吖啶酮类生物碱 六、喹啉唑类生物碱 七 、咪唑类生物碱 八、异喹啉类生物碱 九 、吲哚类生物碱 十、嘌呤及黄嘌呤类生物碱 十一、大环类生物碱 十二、萜类生物碱 十三 甾体类生物碱 十四、有机胺类生物碱
环合反应
3）酚的氧化偶联反应 酚自由基形成→自由基偶联→再芳香化。
H O Fe
3+
Fe2+
O H
O
O
H
偶联可分为邻-邻、邻-对、对-对偶联
酚的氧化偶联反应
H3CO HO HO H3CO 邻-对偶合 H3CO HO N CH3 N CH3 邻-邻偶合 蕃荔枝碱 (reticuline) H3CO O O HO 空褐鳞碱 (bulbocapnine) N CH3
生物碱的性质
生物碱的性质生物碱是一类天然的有机化合物，是指存在于生物体（主要为植物）中的一类除蛋白质、肽类、氨基酸及维生素B以外的有含氮碱基的环状化合物，有类似碱的性质，能与酸结合成盐。
大多数生物碱为无色结晶形固体，不溶于水，但与酸结合后易溶于水，有明显的熔点和旋光性，苦味，挥发性不强。
(一)分类生物碱品种繁多，根据不同需要有多种不同的分类法，如按生物碱的生物来源（如茄科生物碱）、生理作用（如降压生物碱）、性质（如挥发性生物碱……）、生源（如真生物碱、原生物碱、伪生物碱）及其母核的基本结构来分类。
后者是最常用的分类方法，可将生物碱分为60类左右，其中主要有以下12类：(1)有机胺类(Amines)：氮原子位于直链上，如麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等；(2)吡咯烷类(Pyrrolidine)：如古豆碱、千里光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；(3)吡啶类(Pyridine)：如菸碱、槟榔碱、半边莲碱、苦参碱等；(4)喹啉类(Quinoline)：如奎宁、喜树碱等；(5)异喹啉类(Isoquinoline)：如小檗碱、吗啡、粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱等；锡生藤碱等；(6)喹唑酮类(Quinnazolidone)：如常山碱等；(7)吲哚类(Indole)：如利血平、长春碱、麦角新碱、士的宁等；(8)莨菪烷类(Tropane)：如莨菪碱、东莨菪碱、古柯碱等；(9)亚胺唑类Imidazole)：如毛果芸香碱等；(10)嘌呤类(Purine)：如咖啡碱、茶碱、香菇嘌呤、石房蛤毒素等；(11)甾体类(Steroid)：如茄碱、贝母碱、藜芦碱、澳洲茄碱等；(12)萜类(Terpenes)：如猕猴桃碱、石斛碱、乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。
(二)理化性质1.性状大多数生物碱为结晶状固体，少数为液体，如菸碱、毒藜碱、槟榔碱等。
液体生物碱通常不含氧原子，或分子中的氧原子多形成酯键。
一般生物碱均无色，少数具颜色，如小檗碱（黄色）、血根碱（红色），味苦。
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第二节生物碱的性质和检识一、物理性质（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；少数为液体（如烟碱、槟榔碱、羽扇豆碱），这类生物碱分子中多无氧原子，或氧原子结合为酯键2、味道：多具苦味，少数呈辛辣味；少数生物碱具有其它味道，如甜菜碱为甜味3、颜色：一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有一定颜色如图；少数与溶液pH值有关，如一叶萩碱（黄色），成盐后则无色；书上：血根碱无色，而其盐酸盐呈红色。
4、挥发性与升华性：多无挥发性，只有个别小分子生物碱具挥发性（如，麻黄碱，可随水蒸气蒸馏而逸出），少数具升华性（咖啡因）（二）旋光性产生条件：具有手性碳原子或手性分子。
即凡是具有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱，则具有旋光性，多为左旋呈显著生物活性（左旋肉碱）。
反之则无，如小檗碱没有旋光性。
生物碱的旋光性受溶剂、pH等因素的影响。
少数产生变旋现象：如麻黄碱在氯仿中呈左旋光性，而在水中则呈右旋光性；烟碱在中性条件下呈左旋光性，而在酸性条件下则呈右旋光性；研究意义：生理活性与旋光性密切相关，一般情况下，。
一般地，左旋体呈显著的生理活性，而右旋体则无或很弱。
如：，如乌头中存在的左旋去甲乌头碱具有强心作用，但存在于其它植物中右旋去甲乌头碱则无强心作用（三）溶解性生物碱类成分的结构复杂，其溶解性有很大差异，与其分子中N原子的存在形式、极性基团的有无、数目以及溶剂等密切相关。
可分为以下几种情况。
1．亲脂性生物碱的溶解性这类生物碱的数目较多，绝大多数叔胺碱和仲胺碱属于亲脂性生物碱。
（1）游离生物碱易溶于乙醚、苯、卤代烷类等亲脂性有机溶剂，尤其在氯仿中的溶解度较大；可溶于甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯等有机溶剂；难溶或不溶于水。
（2）生物碱盐易溶于水，其无机盐在水中的溶解度大于有机酸盐；可溶于甲醇、乙醇；难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。
少数生物碱盐的溶解性不符合一般规律。
如奎宁、奎宁尼丁、辛可宁、吐根酚碱等生物碱的盐酸盐可溶于氯仿，麻黄碱草酸盐难溶于水。
2．亲水性生物碱的溶解性水溶性生物碱数目较少，主要指季胺碱型生物碱，也包括一些分子量较小的叔胺碱或仲胺碱。
（1）季胺型生物碱这类生物碱易溶于水、酸水和碱水，可溶于甲醇、乙醇、正丁醇等极性大的有机溶剂，难溶或不溶于乙酸乙酯、乙醚、氯仿等低极性的有机溶剂。
（2）小分子生物碱少数分子量较小的叔胺或仲胺生物碱既可溶于水，也可溶于氯仿。
这类生物碱包括麻黄碱、苦参碱、秋水仙碱等。
3．具有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。
少数酚性碱，由于各种原因导致不溶于碱水中。
如图，由于酚羟基存在空间位阻，酸性降低（四）碱性1、碱性由来：（让学生回忆酸碱电离理论）Lewis酸碱理论认为：凡能给出电子对的电子授体为碱，凡能接受电子对的电子授体为酸。
那么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所以显碱性。
2、碱性强度的表示碱性是生物碱的重要性质。
通常以酸式离解指数pKa表示。
◆pKa与碱性的关系：pKa越大，碱性越强ppt上pKa<2（极弱碱）、pKa 2~7（弱碱）、pKa 7~12（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 8~11）>芳胺类，芳氮杂环类（pKa 3~7）>两个以上的氮杂环类（pKa <3）> 酰胺基（中性）。
写在黑板上碱性与分子结构的关系：生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化度、诱导效应、诱导-场效应、共轭效应、空间效应以及分子内氢键形成等有关。
1、N原子杂化方式：生物碱分子中氮原子孤电子对处于杂化轨道中，s电子的成分递增，p电子的成分递减（ppt 上p电子的比例）。
p电子成分较多的杂化轨道离核较远，电子较易给出，接受质子较容易，显强碱性。
因此生物碱的碱性强度随杂化度升高而增强，即sp3>sp2>sp。
如图2、诱导效应◆生物碱分子中氮原子上电荷密度受到分子中供电基（如烷基等）和吸电基（如芳环、酰基、醚键、双键、羟基等）诱导效应的影响。
供电基使电子云密度增多，碱性变强；吸电基则降低电子云密度，使碱性降低。
诱导效应随碳链增长而减弱。
如图3、诱导-场效应：生物碱分子中同时含有两个氮原子时，即使其处境完全相同，碱度总是有差异的。
一旦第一个氮原子质子化后，就产生一个强的吸电基团—+NHR2。
此时，它对第二个氮原子产生两种碱性降低效应：诱导效应和静电效应。
前者通过碳链传递，且随碳链增长而渐降低。
后者则通过空间直接作用，故又称为直接效应。
二者可统称为诱导-场效应。
若此时强的吸电基和第二个氮原子在空间上接近时，则直接效应对其碱度的影响就更显著。
若空间上相距较远，彼此受诱导-场效应的影响较小。
如图：吐根碱分子中两个氮原子都在脂杂环体系中，中间相隔5个碳原子，空间上相距较远，受到的诱导-场效应的影响较小，所以ΔpKa（碱度的差值）仅为0.89；但是金雀花碱分子中二个氮原子碱度相差较大，ΔpKa为8.1，原因就是二个氮原子相隔仅有3个碳原子。
且空间上很接近，存在着更显著的诱导-场效应的影响。
4、共轭效应若生物碱分子中氮原子孤电子对成p-π共轭体系时，通常情况下，其碱性较弱。
生物碱中常见的p-π共轭效应主要有三种类型：苯胺型、烯胺型和酰胺型。
①苯胺型：苯胺氮原子上孤电子对与苯环π电子成p-π共轭体系，碱性（pKa4.58）比相应的环己胺（pKa 10.14）弱的多。
如图，毒扁豆碱分子中两个氮原子N1和N2的碱性相差较大，N1的Pka为7.88，N2的pka为1.76，原因就是N2处于p-π共轭体系中。
②烯胺型：通常烯胺化合物存在以下平衡：如图，互为SP2杂化的N原子，碱性降低③酰胺型：若氮原子处于酰胺结构中，由于氮原子孤电子对与酰胺羰基的p-π共轭效应，其碱性很弱。
如图：胡椒碱的pka为1.425、立体结构⑴空间位阻：尽管质子的体积较小，但生物氮原子质子化时，仍受到空间位阻的影响，不利于氮原子结合质子或给出电子对，则使生物碱的碱性减弱。
如图：叔胺分子结构比仲胺多一个供电子基团但碱性却小于仲胺，原因是连接的三个供电子基因对其氮原子产生了较大的空间位阻，使其结合质子和给出电子对的能力减弱，所以碱性降低。
⑵N原子上孤对电子和共轭体系中π电子产生p-π共轭的立体条件是二者的p-电子轴共面；否则，共轭效应减弱或消失，使碱性增强。
如图：化合物ABCD，明显B和D由于邻位基团妨碍了p-π共轭，碱性较强，但当引入太大的基团于邻位后，因受空间位阻影响，碱性反而变弱。
6、生物碱盐的稳定性⑴生物碱盐阳离子的共轭效应：我们知道双键和羟基对N有什么效应？吸电子诱导效应，会使生物碱的碱性减弱；但在较大共轭体系中，N原子的邻位有α、β双键或α-OH时，N的未共用电子对能与其相邻双键的π电子或碳氧单键的σ电子进行转位，异构化为季胺碱，生物碱盐的稳定性增强，呈强碱性。
（见书上P242）醇胺型小檗碱、季铵型小檗碱⑵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。
若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。
这里指的是成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键（如，和钩藤碱盐的质子化氮上氢可与酮基形成分子内氢键，使其更稳定；而异和钩藤碱的盐则没有类似氢键的形成，所以前者的碱性大于后者）小结：生物碱的结构复杂，碱性受到多种因素的影响，所以在分析时应考虑各种因素的综合作用，当空间效应与诱导效应共存时，前者居于主导；当诱导效应和共轭效应共存时，后者的影响较大；此外温度、溶剂等也对碱性产生一定影响。
五）沉淀反应生物碱的沉淀反应是利用大多数生物碱在酸性条件下，与某些沉淀剂反应生成弱酸不溶性复盐或络合物沉淀。
用途：鉴别---试管、PC、TLC提取分离---是否提取完全1、沉淀试剂金属盐类---碘化铋钾（橘红色、红色沉淀）、改良的碘化铋钾（红色沉淀）、碘化汞钾（类白色沉淀）在黑板上，写出改良的碘化铋钾的配制酸类---硅钨酸（白色或淡黄色沉淀）酚酸类---苦味酸（黄色结晶）复盐---雷氏铵盐（红色沉淀或结晶）2、反应原理3、反应条件⑴在酸性水溶液中进行生物碱沉淀反应一般在稀酸水溶液中进行。
这是由于生物碱与酸成盐易溶于水，生物碱沉淀试剂也易溶于水，且在酸水中较稳定，而反应产物难溶于水，因而有利于反应的进行和反应的进行和反应结果的观察。
⑵沉淀试剂不易加入过量，因为过量的碘化汞钾会使沉淀又被溶解4、生物碱沉淀反应阳性结果的判断1）阳性结果的判断：为了检识的准确性，一般选用三种以上的沉淀试剂进行反应，如果均有生物碱的沉淀反应，可判断为阳性结果。
应注意的是：中药中有些非生物碱类物质也能与生物碱沉淀试剂产生沉淀反应，如蛋白质、多糖、氨基酸、鞣质等。
因此制备共试品溶液时，需要净化处理除去这些物质，避免其干扰而导致错误的结论。
2）需要注意的问题①极少数生物碱不能与一般生物碱沉淀试剂产生反应。
如麻黄碱、咖啡碱与多数生物碱沉淀试剂不能发生反应，因而只能用其它检识反应鉴别；（六）显色反应某些生物碱单体能与一些以无机酸为主的试剂反应生成具有颜色的产物，不同的生物碱产生不同的特征颜色，这种试剂称为生物碱的显色试剂。
（1）生物碱显色试剂的种类：试剂名称试剂组成颜色特征Macquis试剂含少量甲醛的浓硫酸吗啡紫红色Frohde试剂1%钼酸钠（铵）的浓硫酸溶液小檗碱棕绿色Mandelin试剂1%钒酸铵的浓硫酸溶液莨菪碱红色（2）显色反应的应用：在研究过程中应用不广泛，但对检识和分析个别生物碱仍有一定的参考价值。
①生物碱的检识②生物碱的含量测定第四节生物碱的提取分离（一）总生物碱的提取总生物碱的提取方法有：溶剂法、离子交换法、沉淀法。
1．溶剂法（1）水或酸水-有机溶剂提取法：提取原理是生物碱盐类易溶于水，难溶于有机溶剂，用用1%-5%的硫酸、醋酸提取，用有机溶剂萃取，最后得亲脂性总生物碱。
（2）醇-酸水-有机溶剂提取法：利用生物碱及其盐溶于甲醇或乙醇，常用酸性乙醇为溶剂来提取，浓缩后碱化，用有机溶剂萃取，最后得到亲脂性总生物碱。
（3）碱化-有机溶剂提取法：将材料用碱水润湿后，再有有机溶剂提取，回收溶剂即得亲脂性总生物碱。
溶剂提取法的特点：1、酸水提取法缺点：浓缩困难、水溶性杂质多2、醇类溶剂提取法特点：水溶性杂质比酸水提取少，但含较多的脂溶性杂质。