第十章 生物碱3
第十章 生物碱
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 ＞cB.c ＞b ＞aC.c ＞a ＞bD.a ＞c ＞bE.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（ ）NH 3CO H 3COH 3CO3N 3COOCH 3N CH 3ONCOOCH 3A.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。
第十章生物碱
内容
第一节 概述 第二节 生物碱的分类 第三节 生物碱的理化性质 第四节 生物碱的提取分离
第一节 概述
生物碱的含义： 生物碱指来源于生物界的一类含氮有机化合物。
生物碱的特点： 大多有较复杂的环状结构，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。
秋水仙碱
【来源】 ：百合科秋水仙属 【产地】： 欧洲和地中海沿岸，我国自七
十年代起从国外引进种子和球茎，分别在 北京、庐山、昆明等地试种，已取得可喜 成果。由于生物工程科学的发展，对秋水 仙碱的需要量不断增加，各地都在扩大种 植面积。 【应用】： 十九世纪时就开始应用秋水仙碱治疗坐骨 神经痛和关节炎等，后来又发现它对乳腺 癌、宫颈癌、急性淋巴细胞的白血病都有 一定的疗效。另外，秋水仙素（从秋水仙 球茎中提取），能诱导单倍体植株的染色 体加倍（加倍浓度大约为0.1-1％）形成多 倍体，对培育花卉和农作物新品种，提高 农作物产量有着极其重要的作用。
Herb.的鳞茎
【作用】用于重症肌无力、进行
性肌营养不良、脊髓灰质炎后遗 症、儿童脑型麻痹、因神经系统
HO
O
H OH
疾患所致感觉或运动障碍、多发
N
性神经炎等。
石蒜碱
抗阿米巴原虫药。并能抗炎、解
热、镇静及催吐。其衍生物二氢
石蒜碱 (Dihydrolycorine) 有明
显的镇静作用 , 为良好的抗阿米
生物碱的分布：
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100多个科的中。 与中药有关的一些典型的科如毛茛科（黄连、乌 头、附子）、罂粟科（罂粟、延胡索）、茄科 （洋金花、颠茄、莨菪）、防己科（汉防己、北 豆根）、豆科（苦参、苦豆子）等。
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)。
第十章 生物碱课件
黄连素是一种重要的生物碱，是我国应 用很久的中药。可从黄连、黄柏、三颗 针等植物中提取。它具有显著的抑菌作 用。 临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎 ，它副作用较小。
鸦片-吗啡 罂粟是二年生草本植物，花有红、紫、 白等色，果实为球形，未成熟果实中有 白浆，是制鸦片的原料。
麻黄碱
第二节
结构和分类
pKa pKa pKa pKa > 11 为强碱 （胍、季胺碱） 7 ~ 11 中强碱（脂肪胺类—仲胺、叔胺） 2 ~ 7 弱碱 （ 芳胺、芳氮杂环） <2 极弱碱（酰胺类）
第四节
生物碱类化合物的检识
一、化学检识（沉淀反应） 生物碱的酸水溶液 + 生物碱沉淀试剂
沉 淀
应用注意：
应用：
1．在酸性环境中进行。 2．检识时，至少用三种以上试剂同时进行。
NH
环己胺 （pKa10.64）
C H2N
NH2
胍 （pKa13.6）
NH2
NHCOCH3
MeO MeO
苯胺 NH2 （pKa4.58）
O O CH CH
OMe O OMe
秋水仙碱 （酰胺共轭 pKa1.84）
CH
CH
C
N
胡椒碱（酰胺共轭 pKa1.42） O
4. 空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使 碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。
主要分布于植物界
特别是高等植物的双子叶植物
如：毛茛科、防己科、罂粟科、茄科等
单子叶植物中较少
如：百合科、石蒜科等
裸子植物和低等植物中个别存在
二、生物碱的存在方式
多以生物碱盐存在
多与有机酸成盐
少数与无机酸成盐
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：
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
第十章一-三节生物碱的结构与分类
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。
形成真生物碱的氨基酸及生物碱含氮母核类型
鸟氨酸：吡咯类、吡咯里西啶类、莨菪烷类； 赖氨酸：哌啶类、吲哚里西啶类、喹喏里西啶类； 苯丙氨酸-酪氨酸：苯丙胺类、苄基苯乙胺类、异喹 啉类、吐根碱类。 色氨酸：吲哚类 邻氨基苯甲酸：喹啉类、吖啶酮类、喹唑啉类； 组氨酸：咪唑类。
2、氮原子存在的主要杂环母核进行分类
二、莨菪烷类生物碱
这类生物碱大多数是由莨菪烷衍生的氨基醇和 不同有机酸缩合成酯，有一元酯和二元酯，亦有 以非酯形式存在。莨菪烷上的醇羟基多在3位， 有平伏羟基和直立羟基之分，前者为莨菪醇，后 者为伪莨菪醇。 这类生物碱主要存在于茄科、旋花科、高根科 和红树科。
三、哌啶类生物碱
这类生物碱主要为哌啶衍生的生物碱，亦有 一些是由吡啶衍生的。数目较多，主要的可分为 几小类 （一）哌啶和吡啶 （二）吲哚里西啶类 （三）喹喏里西啶类
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
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
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
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 。
第十章生物碱
第⼗章⽣物碱第⼗章⽣物碱课次：29课题：⽣物碱概述⼀、教学内容：1．⽣物碱的含义。
2．⽣物碱的发展史及常见的⽣物碱概述。
3．⽣物碱的分布规律及概况。
4．⽣物碱的结构类型。
5．⽣物碱的性质（上）：性状、旋光性、酸碱性、溶解性。
⼆、课堂⽬标：1．说出⽣物碱的基本含义。
2．简述⽣物碱的发展史，举例说明中药中常见的⽣物碱及其临床疗效。
3．说出植物中⽣物碱分布的基本概况，简述⽣物碱分布的特点及规律。
4．详述⽣物碱的结构分类及各类⽣物碱的结构特点。
5．简述⽣物碱的基本性状、旋光性与结构的关系。
6．详述⽣物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。
三、教学内容分析及教法设计：⽣物碱是⼈们最早研究的⼀类天然药物成分，也是最重要的中药有效成分之⼀。
⽣物碱是进⼊各论部分以后学⽣接触到的第⼀类有效成分，它在整个各论部分所占的⽐重特别⼤。
⽣物碱部分的教学，内容较多，化合物类型较多，要注意加强类⽐分析，归纳推理，增进学⽣理解记忆。
寻找规律，分门别类的攻克难关，掌握⽣物碱的基础知识。
本部分教学在理论联系实际的基础上，精讲多练，注重推理分析，争取能在各论的第⼀部分－⽣物碱教学中，让学⽣掌握中药化学学习的基本规律和基本⽅法。
本次课全部内容采⽤启发式讨论教学。
四、教学过程：1．组织教学：检查学⽣出勤，填写教学⽇志，随机应变，组织好课堂纪律。
2．课程引⼊：⽣物碱是⼀类存在于⽣物体内的具有⽣理活性的含氮的碱性有机化合物。
⽣物碱是中草药有效成分之⼀，在我国，中草药的使⽤已有数千年历史，⽬前从各种植物中分离出的四千多种⽣物碱，应⽤于临床的已有数百种，随苷对⽣物碱结构、性质及作⽤的深⼊研究，必将促进中草药的临床应⽤。
⽣物碱的结构有何特点？⽣物碱的研究历史怎样？⽣物碱的分布有何规律？⽣物碱的基本性状如何？本次课我们将对以上问题进⾏详细研究。
3．展⽰⽬标：（1）⽣物碱的含义。
（2）说出⽣物碱的分布概况和分布规律。
（3）举例说明常见的⽣物碱及其在临床上的应⽤。
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。
天然药物化学第十章：生物碱
用药指导
根据生物碱的药效和毒性特点，制定 合理的用药方案。
风险控制
采取必要的风险控制措施，如规定适 应症、限制剂量和使用期限，以降低 药物的不良反应和潜在风险。
06
生物碱的开发与应用前景
生物碱在中药及民族药中的应用
中药中的生物碱
许多中药中都含有生物碱，如黄连、麻黄等。这些生物碱具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等药理作用，被广 泛应用于临床治疗。
抗炎药物
一些生物碱具有抗炎作用，可以用于治疗炎症相 关疾病，如类风湿性关节炎等。
生物碱在其他领域的应用前景
农业领域
一些生物碱具有杀虫、杀菌作用，可以用于开发新型 的农药。
食品工业
某些生物碱具有抗氧化、防腐等特性，可以用于食品 添加剂的开发。
化妆品工业
一些生物碱具有美白、保湿等功效，可以用于化妆品 的研发。
有的药效。
04
生物碱的生理活性与药理 作用
抗肿瘤作用
抑制肿瘤细胞增殖
生物碱可通过抑制肿瘤细胞DNA 和RNA的合成，阻止肿瘤细胞增 殖，从而达到抗肿瘤效果。
诱导肿瘤细胞凋亡
一些生物碱可通过诱导肿瘤细胞 凋亡，加速肿瘤细胞的死亡，从 而抑制肿瘤的生长。
抑制肿瘤血ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生成
生物碱可抑制肿瘤血管的生成， 切断肿瘤的营养供给，使肿瘤无 法生长。
民族药中的生物碱
一些民族药如藏药、蒙药中也含有丰富的生物碱，这些生物碱在治疗某些特殊疾病方面具有独特疗效 。
生物碱在新药研发中的潜力
抗肿瘤药物
一些生物碱具有显著的抗肿瘤活性，如长春碱、 喜树碱等，是当前新药研发的重要方向。
抗病毒药物
某些生物碱如金刚烷胺对流感病毒有抑制作用， 为抗病毒药物研发提供了新的思路。
中药化学_10第十章++生物碱
COOH N CH3
N H
N CH3
喹诺里西啶类：苦参碱、氧化苦参碱（苦参） 喹诺里西啶类：苦参碱、氧化苦参碱（苦参）
槟榔碱
N
吲哚里西啶类：一叶楸碱（一叶楸） 吲哚里西啶类：一叶楸碱（一叶楸）
O H
槟榔次碱
O
N
N
一叶楸碱
3．苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱 ．
（1）苯丙胺类：麻黄碱（麻黄） ）苯丙胺类：麻黄碱（麻黄）
CHOH
CH
CH3
NHCH3
麻黄碱（伪麻黄碱） 麻黄碱（伪麻黄碱）
（2）异喹啉类 ） 小檗碱类：小檗碱（黄连、黄柏） 小檗碱类：小檗碱（黄连、黄柏） 原小檗碱类：元胡索乙素（元胡） 原小檗碱类：元胡索乙素（元胡）
+ N
N
苄基异喹啉类：罂粟碱（罂粟） 苄基异喹啉类：罂粟碱（罂粟） 厚朴碱（厚朴） 厚朴碱（厚朴）
CH3
CH3 C6H5 OH
C6H5
H1
H2
+
N H1 H
H CH3
H2 HO
+
N
H
H CH3
麻黄碱共轭酸（稳定性差） 伪麻黄碱共轭酸（稳定） 麻黄碱共轭酸（稳定性差） 伪麻黄碱共轭酸（稳定） pKa9.58（碱性弱） pKa9.74（碱性强） （碱性弱） （碱性强）
常见生物碱碱性规律： 常见生物碱碱性规律：
NH
四氢异喹啉（ 四氢异喹啉（SP3 pKa9.5） ）
N
异喹啉（ 异喹啉（SP2 pKa5.4） ） 氰类（ 氰类（SP 中性 ） 电效应
RC
N
2、诱导效应： 、诱导效应： 供电诱导效应（烷基）： ）：可使氮原子周围电子云密 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。 度增加，碱性增强。 吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）： ）：电子云 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。 密度降低，碱性减弱。
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根据生物碱的碱性强弱、酚羟基的有无及溶解性能，将生物碱初步分成弱碱性、中强碱性、强碱性、水溶性、酚性、非酚性生物碱五类。
（二）单体生物碱的分离
1、利用生物碱碱性的差异进行分离
一般采用PH梯度萃取法
1）将总碱溶于酸水，调PH7、8、9、10，每调一次PH值，用氯仿等亲脂性有机溶剂萃取一次；（弱碱先萃取出）
授课
对象
系别药学系讨论□
示教□
其他□
课程
类型
理论课
实验课□
见习课□
其他□
题目
生物碱的检识、提取与分离方法
课时安排
2学时
教学
目的
要求
1、掌握生物碱检识方法。
2、掌握生物碱的提取方法。
3、熟悉生物碱的分离原理与方法。
4、掌握生物碱的单体分离。
教学内容
重点（*）
难点（#）
疑点（?）
3、利用生物碱特殊功能基不同进行分离
如：吗啡与可待因的分离
吗啡为酚性生物碱，可溶于NaOH溶液中，而可待因属于非酚性生物碱不溶于NaOH溶液，因此可用NaOH溶液进行分离。
4、利用色谱法进行分离
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5、水溶性生物碱的分离
包括季铵碱及含有较多极性基团的小分子生物碱。可采用下列方法除去水溶性杂质。
课程名称：中药化学编号：3
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（三）两性生物碱
具有酚羟基、羧基、内酯或内酰胺结构的生物碱类。
五、沉淀反应
生物碱在酸水中（苦味酸除外）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，称为生物碱的沉淀反应。与生物碱形成沉淀的化学试剂称为生物碱沉淀试剂。利用该反应可预测中药是否存在生物碱；也可用于提取与分离。
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的检识和区别个别生物碱。
常用的显色剂与现象见表3-2常用的生物碱显色反应
七、色谱检识
薄层色谱
吸附剂：硅胶、氧化铝
展开剂：以苯、氯仿为主
因硅胶为弱酸性，因此需加碱处理：
1、在湿法铺板时加一定量的NaOH溶液，使板呈碱性。
2、在中性展开剂中加入一定量的二乙胺或氨水（如氯仿-二乙胺9﹕5或9﹕1）
3、在层析槽中放一盛有氨水的小杯。
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第三节提取与分离方法
一、提取方法
生物碱在生物体内存在形式多样，在提取时，应考虑生物碱的性质和存在形式，选择适宜的提取溶剂和方法。除个别具有挥发性或升华性的生物碱（如麻黄碱）可用水蒸气蒸馏法提取外，大多数用溶剂提取法。
（一）溶剂法
1、水或酸水提取法
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2）将总碱溶于氯仿中，依次用PH7、6、5、4、3的酸水液依次萃取；（强碱先萃取出）
2、利用各生物碱（盐）极性差异（溶解度差异）进行分离
1）如从苦参总生物碱液中分离出氧化苦参碱
在苦参总碱的氯仿溶液中，加入约10倍量的乙醚，可使氧化苦参碱沉淀析出。因氧化苦参碱为苦参碱的氮氧化物，亲水性强，在乙醚中溶解度很小。
1）沉淀法：常用雷氏铵盐沉淀法
利用季铵型生物碱与雷氏铵盐沉淀试剂生成雷氏复盐，难溶于水而沉淀析出，将季铵型生物碱从碱水层中提取出来。
具体操作：将碱水液加盐酸调PH2左右，加入新配制的雷氏铵盐饱和水溶液，等沉淀完全，滤过；得到的沉淀加少量的水洗后，加丙酮（或乙醇）溶解，滤除不溶物，将丙酮液通过氧化铝柱净化，用丙酮洗脱，收集丙酮洗脱液，加入硫酸银饱和水溶液，生成生物碱硫酸盐和雷氏银盐沉淀，滤过后向溶液中加入计算量的氯化钡溶液，转化为生物碱盐酸盐和硫酸钡沉淀，滤过，滤液蒸干即得水溶性生物碱盐酸盐。反应过程如下：
（1）适用范围：一般用水溶性生物碱及生物碱盐的提取。
（2）提取法：浸渍法、渗漉法。
（3）优缺点：操作简便、成本低；但体积大、浓缩困难、易霉变、水溶性杂质多，分离困难。
酸水提取液可以采用下列方法进一步处理：
（1）阳离子树脂交换法
生物碱的酸水提取液通过离子交换树脂。生物碱盐以阳离子的形式交换到树脂上，而中性、酸性杂质（如糖类、有机酸）不被交换，可随溶液流出树脂柱，从而达到分离的效果。交换完后可用氨水或用稀酸水溶液进行洗脱，可分别得到游离生物碱或生物碱盐。
优缺点：可分离出碱性大小不同的生物碱，纯度高，溶剂用量少，树脂亦可反复使用；但易受金属离子等阳离子型化合物、氨基酸和蛋
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白质等两性化合物的干扰。
（2）萃取法
将酸水提取液碱化，生物碱盐转变为游离生物碱而析出，可直接滤得。或用氯仿、乙醚、苯等有机溶剂萃取，分取有机溶剂层，回收溶剂，即得总生物碱。
时间分配
(分钟)
提问/举例/教具
复习
5
提问
第三节检识方法
25
举例
一、沉淀反应
*
二、显色反应
三、色谱检识
第四节提取与分离方法
一、提取方法
*
30
举例
1、水或酸水提取法
2、醇类溶剂提取法
3、亲脂性有机溶剂提取
二、分离方法
1、总生物碱的初步分离
25
2、生物碱单体的分离
*
举例
小结
5
讨论、思考题、作业：
1、常用生物碱沉淀试剂有哪些？哪些化学成分干扰生物碱沉淀反应？进行沉淀反应有哪些注意事项？
（二）醇类溶剂提取法
生物碱及其盐可用60%~95%乙醇或酸性乙醇溶液提取，常采用浸渍法、渗滤法或回流提取法。该法适用于各种极性生物碱的提取，水溶性杂质少，浓缩方便，但脂溶性杂质较多，常含有树脂及脂溶性色素等，需进一步处理。
（三）亲脂性有机溶剂提取
可用于提取游离型生物碱。
二、分离方法
分离生物碱主要是利用总碱中各生物碱（盐）的溶解性不同，碱性强弱的不同，极性差异及特殊官能团进行的。
消除方法：可先在酸水液中加碱碱化后用氯仿萃取出生物碱，使生物碱一蛋白质等水溶性杂质分离；在氯仿萃取液中再加酸水萃取出生物碱，然后再进行生物碱沉淀反应；也可采取薄层色谱或纸色谱方法。
5、由于生物碱对各种沉淀试剂灵敏度不同，所以通常彩三种以上试剂进行检测。
六、显色反应
生物碱可与生物碱显色试剂反应生成不同的颜色，可用于生物碱
此外，还可用溶剂法和离子交换树脂法分离水溶性生物碱类。
生物碱沉淀试剂根据生成物不同可分成三种类型：
1、生成不溶性盐类：如硅钨酸试剂、苦味酸试剂、磷钼酸试剂等；
2、生成疏松的配合物：如碘-碘化钾试剂；
3、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。
详见课本表3-1常用的生物碱沉淀试剂
注意点：
4、反应会出现假阳性现象。
假阳性现象一般出现在水溶液中，主要受到一些水溶液性杂质的干扰，如中药酸水提取液中的蛋白质、氨基酸、多肽、鞣质等。
2、如何应用离子交换树脂提取分离生物碱？
3、生物碱单体的分离有哪些？其原理是什么？
4、生物碱的提取分离方法有哪些？
参考书目：
李端主编.中药化学.第1版.（全国中医药高职高专卫生部规划教材）北京：人民卫生出版社，2006
吴剑峰主编.天然药物化学.第1版.北京：人民卫生出版社，2006
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2）防已诺林碱和粉防已碱的分离是利用其极性的差异
由于防已诺林碱比粉防已碱多一个隐性的酚羟基，极性较大，在苯吕的溶解度较小，因此可用冷苯分离防已诺林碱和粉防已碱。
3）除了上述外，还可利用生物碱盐比生物碱易于结晶，利用其盐在溶剂中溶解度的差异进行分离。如士的宁和马钱子碱的分离；麻黄碱和伪麻黄碱的分离等。