第九章生物碱
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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
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
天然药物化学第九章生物碱-精品文档
O
O
黄嘌啉
O
HN
NH
H 3C N N
CH3
N H
N
咖啡因
O N CH3 N
五、其它类生物碱 （四）萜类衍生物：
单萜类生物碱：猕猴桃碱、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
五、其它类生物碱 （五）甾体类生物碱：
百合科植物多含此类生物碱，如贝母碱（贝母）
二、吡啶类生物碱
（一）哌啶和吡啶类：
哌啶
N H
毒芹碱
N H CH3
吡啶
N
N
N CH3
烟碱（烟草）
COOCH3
槟榔碱（槟榔）
N CH3
二、吡啶类生物碱
（二）吲哚里西啶类：
O
N
H
吲哚里西啶
O
N
一叶萩碱
二、吡啶类生物碱
（二）喹喏里西啶类：
O N
N
苦参碱
N
喹喏里西啶
O
N
氧化苦参碱
N O
三、 莨菪烷类生物碱
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
有游离生物碱
少以酯、苷、氮氧化物存在
第二节 结构和分类
四、异喹啉类生物碱
（五）吗啡烷型
CH3 R N
C H3 N
O MeO OH OMe
吗啡烷
青藤碱
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
第9章 生物碱
生物界
2.生物碱集中分布在系统 发育较高级的类群中
CH3
动物界：极少
CH2 N
CH2
N CH3
三、存在形式； 1、游离：那碎因、那可丁 2、成盐：与草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸， 硝酸等成盐 3、酰胺：秋水仙碱、喜树碱 4、N-氧化物：苦参碱 5、氮杂缩醛：阿替生 6、其他：亚胺，烯胺
秋水仙碱
（五）苄基苯乙胺类生物碱 (benzylphenethylamines)
OH HO H O H O 石 碱 蒜 N
（六）吐根碱类(emetines)生物碱
MeOe 1-吐 碱 根
五、来源于色氨酸的生物碱
（一）简单吲哚类(simple indoles)生物碱
下列除外：
硝基（+3），亚硝基（+1）属于正氧化态，不在 此列。
低分子胺类：甲胺、乙胺； 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、 核苷酸、卟啉类、维生素；
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine H C CH 3 C H CH 3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH 3 O C O O NH C CH 3 CH 2OH C
（一）苯丙氨类生物碱(phenylalkylamines)
HO Ph C H 麻 碱 黄 C
CH3 H NHCH3
（二）四氢异喹啉类生物碱 (tetrahydroisoquinolines)
MeO MeO OH 哌 亭 劳 N CH3
（三）苄基四氢异喹啉类生物碱 1、苄基四氢异喹啉类 (benzyltetrahydroisoquinolines)
OH
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
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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
（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
生物碱
2. 在动物界中极少分布。 3. 微生物也是生物碱的主要生产者。
三、生物碱的存在形式
1. 游离式：
少数碱性弱的生物碱一般以游离态存在： 酰胺类、N-氧化物（N→O：100余种）、氮杂缩醛/酮（O-C-N）、亚 胺类（C=N）、烯胺类（C=C-N）、硫氮杂环（S-C-N）、苷类（糖）、 季铵碱（4价氮阳离子）。
无叶豆碱（Sparteine）
3. 吲哚里西啶（indolizidine）
数量少，有极强的生理活性
O O N 一叶萩碱 (securinine)
Stereospecific GABAA receptor antagonist. CNS stimulant with strychnine-like activity but lower toxicity, causes respiratory stimulation, increased muscle tone and hypotension（增加肌肉紧张度、升高血压） LD50 (mus, orl) 270 mg/kg
NH N O 金雀花碱(cytisine)
Shows nicotine-like CNS activity. Antiinflammatory agent. Shows psychoactive props （精神药物）. LD50 (mus, ivn) 1.3 mg/kg
H N
N H
Antiinflammatory, cathartic通便, diuretic agent利尿 剂. Shows oxytocic催产 props. antimicrobial activity
双稠吡啶环 ，数量少，主要有三类：羽扇豆碱、金雀花碱、无叶豆碱
CH2OH
第九章-生物碱-精选文档146页
理化性质
溶解性
理化性质
(1)游离碱
类别 叔胺碱
极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH较弱 脂溶性 – + + –
季铵碱
强 水溶性 + – + +
两性: Ar-OH 较弱 脂溶性 – + + +
-COOH 强 水溶性 + – + +
生物碱盐 强 水溶性 + － + +
溶解性
理化性质
(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。 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。
碱性
重点内容
（1）碱性的产生及其强度的表示方法
N:
+
+ H
生物碱
+ N:H
生物碱盐
BH +
+
B + HO 3
Ka
[B] [H3O] + [BH +]
碱性
理化性质
pKa=pKw－pKb=14－pKb
pKa 2～7 7～12 ＞12 弱碱性 中强碱性 强碱性
胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳胺 ≈N-芳杂环＞酰胺基≈吡咯
季铵碱的水溶液
分离
加酸水调至弱酸性 新配制的雷氏铵盐饱和/H2O
沉淀(雷氏复盐)
溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液
水溶液
雷氏铵盐沉淀
滤液 (B2SO4) 加入氯化钡（BaCl2）
沉淀 硫酸钡
滤液 季铵碱的盐酸盐
理化鉴定
沉淀、显色反应
生 物
薄层色谱法
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：
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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(1)生物碱盐： 溶于水、亲水性溶剂，难溶于亲脂性溶剂。 溶解度与酸有关：无机酸盐>有机酸盐 无机酸：含氧酸>卤代酸 有机酸：小分子或多羟基>大分子
不符合上述规律的生物碱盐如下： 如奎宁、罂粟碱等盐酸盐溶于氯仿；麻黄 碱草酸盐、小檗碱盐酸盐不溶于水等。
(2)游离生物碱 亲脂性生物碱：溶于有机溶剂和酸水，特别 易溶于氯仿；难溶于水和碱水。如叔胺碱、 仲胺碱。 亲水性生物碱：溶于水、亲水性溶剂，难溶 于亲脂性溶剂。如季铵碱、生物碱的氮氧 化物。 例外：吗啡难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱水；
第九章
生物碱
（Alkaloids）
[目的要求-掌握]
1.生物碱的含义、颜色、溶解性、旋光性、酸碱 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。 2.生物碱的显色反应、常用生物碱沉淀试剂的名 称、沉淀反应条件和阳性反应的判定。 3.吡啶类、莨菪烷类、异喹啉类、吲哚类生物碱 的结构特征。 4.总生物碱的提取和生物碱单体分离的一般方法 和原则。 5.生物碱的主要提取分离方法。 6.所举例的生物碱的性质及提取分离方法。
生
物
碱
HO 来源于色氨酸：吲哚碱类 半萜吲哚类 单萜吲哚类 NH2 COOH
N 来源于异戊烯
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）
一、有机胺类生物碱
氮原子不在环内：麻黄碱等
CH3 C H 麻 黄 碱 C H NHCH3
CH3 H
2、倍半萜类生物碱
3、二萜类生物碱
O
N OH 维 特 钦
4、三萜类生物碱
交让木碱
十三、甾体的生物碱
1、孕甾烷（C21）类生物碱
Me N
H2N
康斯生
2、环孕甾烷（C24）类生物碱
O H2N HO H
H NHMe OH
环氧黄杨木己碱
3、胆甾烷（C27）生物碱
N OH HO
维藜芦胺
H N HO HO
藜芦胺
十四、胍盐类生物碱
O O O OH HO HO HO N H
-
OH
NH2
+
N H
河豚毒素
一、性状
第三节
生物碱的理化性质
1. 组成：一般由C、H、O、N四种元素组成，少 数含有Cl、S等； 2. 状态：一般为固体，少数为液体。 （1）液体生物碱一般不含氧元素； （2）液体生物碱有挥发性，可随水蒸气蒸馏； 个别小分子固体生物碱有挥发性 —麻黄碱 。 个别有升华性—咖啡因 、川嗪 （3）固体一般为结晶形，有些为无定形粉未； 3. 味道：多具苦味，有些极苦；个别有甜味 （甜菜碱）。
抗癌和降血压作用
OH OH
C=O O CH2
三、哌啶类生物碱
来源于赖氨酸
N N N H
N
吡啶
哌啶
吲哚里西啶
喹诺里西啶
1、吡啶类生物碱
N N CH3 N
N H
烟碱
毒藜碱
2、哌啶类生物碱
COOCH3 N CH3 槟 榔 碱
N H
CH3
毒芹碱
3、吲哚里西啶类生物碱
O O
N
一叶萩碱
4、喹诺里西啶类生物碱
糖
N
CN
N O R
O O N Cl
+ -
H3C H3C H3C OCH3 OCH3 O O 盐酸小檗碱 CH 3 O O 茄碱 O H O H H H H
H O N CH 3 N
N
苦参碱
O H3CO NHCOCH3 H3CO H3CO O H3CO 秋水仙碱 莨菪碱 古柯碱 H CH 2OH OCOCH H N CH 3 N CH 3 COOCH 3 H OCO N O 氧化苦参碱 N
个别是非环状的生物碱 ：如麻黄碱、秋水仙碱等
HO C C H H NHCH3 CH3
H3CO NHCOCH3 H3CO H3CO O OCH3
麻黄碱
秋水仙碱
生物碱的定义之二：含负氧化态氮原子的存 在于生物有机体中的非初级代谢产物的一类 化合物。 生物碱的特点： 结构中至少含有一个氮原子； 一般不包含分子量大于1500的肽类化合物； 具有碱性、中性； 氮原子源于氨基酸或嘌呤母核或载体与萜类 的氨基化； 排除上述单一定义中所有例外的化合物
1．在植物的各部位都有分布，但多集中在某一器 官。 2．植物体内生物碱的含量差别很大，但一般都较 低（1%以下），通常把含量在0.01%的植物称为 生物碱植物。黄连根茎中含生物碱7%以上，卵叶 美登木中含美登素（抗癌成分）2/千万。 3．同一植物体内往往是多种生物碱共存，而且母 核结构相似。同科同属的植物往往有同一母核或 结构相同的化合物。
N N CH 3
H3C N H
OCH3 H3CO OH O O OCH3 防己诺林 (双熔点) N CH 3 H
烟碱 (液体)
O H3C O N N CH 3
CH 3 N H N C CH OH CH 3 NH CH 3
咖啡因 (升华性)
麻黄碱 (挥发性)
4. 颜色：多数呈无色，少数有颜色；小檗碱呈黄 色、具黄绿色荧光；血根碱呈红色（共轭体系）。
HO
H3C O
O N C H3
O N C H3
HO
HO
吗啡(镇痛)
O
可待因(止咳)
N C H3
O H C H2O H O CO CH
N+ O H
-
O CH 3 O CH 3
莨菪碱(解痉)
小檗碱(抗菌消炎)
生物碱的定义之一：含负氧化态氮原子的 存在于生物有机体中的环状化合物。
负氧化态氮包括胺（-3），氮氧化物（-1） 和酰胺（-3），季胺（-3）。 硝基（+3），亚硝基（+1）属于正氧化态， 不在此列。 生物界除去生物体内必需的含氮化合物，如： 氨基酸，多肽，蛋白质和B族维生素等外， 其它所有含氮有机物都可视为生物碱。
第二节
生物碱的分类及生源关系
分类： 1、按植物来源分：鸦片碱，白屈菜碱 2、按化学分类：喹啉类生物碱 3、按生源结合化学分类： 来源于鸟氨酸的吡咯生物碱
来源于鸟氨酸：吡咯 吡咯里西丁 托品类 NH2CH2CH2CH2CH（NH2）COOH 来源于赖氨酸：哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 NH2CH2CH2CH2CH2CH（NH2）COOH 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类 来源于氨基酸 来源于邻氨基苯丙氨酸/酪氨酸：苯丙胺类 异喹啉类 苄基异喹啉类 苯乙基异喹啉类 苄基苯乙胺类 吐根碱类 CH2CH2COOH NH2 CH2CH2COOH NH2
概述
HO
O NCH3 HO
现从自然界中分离得到约130000多个生 物碱，很多有明显的生理活性。
生物碱的生物活性
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。
来源于邻氨基苯甲酸途径
O O OH OCH3
N H
N宁
七、异喹啉类生物碱
来源于苯丙氨酸和酪氨酸 1、简单异喹啉类
HO
N
NH
NH H3CO CH3
异喹啉
四氢异喹啉
萨苏林
2、苄基四氢异喹啉类
（1）苄基四氢异喹啉类
MeO MeO N
MeO OMe 罂 粟 碱
（2）双苄基四氢异喹啉类
OMeMeO
Me
N
OMe
N O O
Me
OMe
汉 防 己 甲 素
（3）阿朴菲类和异阿朴菲类
O
N R N R
O
NMe
OMe
阿朴菲类
异阿朴菲类
千 金 藤 碱
（4）吗啡烷类
HO HN R
吗啡烷
MeO H N Me MeO O
MeO N Me H HO
帝巴因
O HO
O
N Me H
可待因
吗啡碱
（5）原小檗碱和小檗碱类
三、存在形式；
1、游离：少数碱性极弱的生物碱， 如酰胺类生物碱； 2、成盐：多数与草酸，柠檬酸，硫 酸，盐酸，硝酸等有机酸或无机酸成盐 3、酰胺：秋水仙碱、喜树碱 4、N-氧化物：苦参碱 5、氮杂缩醛：阿替生 6、其他：亚胺，烯胺，苷，季胺碱，酯
O C N N O O C N C N
N
C C
S C N
H N 羽 扇 豆 碱 CH2OH
O N O N
N
N O
苦参碱
氧化苦参碱
四、托品类生物碱
来源于鸟氨酸
CH3 N
N CH3
OCOCH CH2OH
托品烷基本骨架
莨 菪 碱
抗胆碱药
五、喹啉类生物碱
来源于邻氨基苯甲酸途径
N R N N
O
O HO O
喹啉
喜树碱R=H 10-羟基喜树碱R=OH
六、吖啶酮类生物碱
O N O
HO OCH3
三尖杉碱
4、吐根碱类
MeO MeO N
HN
OMe OMe 1-吐 根 碱
八、吲哚类生物碱
来源于色氨酸途径 1、简单吲哚类
NH2 N 吲 哚 N 色 胺
2、β-卡波林类
N N H Br N H
N
CH2
β-carboline
plakortaminees B
3、半萜吲哚类