生物碱

生 物 碱

Alkaloids

一、概 述

生物碱是人类对植物药中有效成分研究得最早而较多的一类成分。从十九世纪德国学者F.W.Sert . .u rner 从鸦片中分离出吗啡碱（morphine ）以来，迄今已从自然界中分离得到约10000种生物碱类化合物。在《全国医药产品大全》中收载的生物碱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：

鸦片中的吗啡——镇痛作用； 麻黄中的麻黄碱——止喘作用； 长春花中的长春碱——抗癌活性； 黄连中的小檗碱——抗菌消炎作用； 山莨菪碱——抗中毒性休克作用

石蒜中的生物碱加兰他敏——具有拟胆碱作用 利血平——降压作用

由此可看出，在临床用药中生物碱类成分占据着重要的地位。 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：

植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine ）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用容易成瘾。

化学合成工作者对它进行结构改造，从中找到普鲁卡因（procaine ），不但结构较古柯碱简单，毒性也大大地被降低了，成为临床广泛使用的局部麻醉药物。

现有的很多合成止痛药就是根据吗啡的化学结构而设计的。在生物碱的研究中，创新出不少研究方法、技术和反应，这对天然有机化学的发展起着重要的促进作用。

N CH 3

H COOCH 3

O

O

古柯碱（可卡因）

N O

O

C 2H 5

C 2H 5

NH 2

普鲁卡因（合成品）(procaine)局麻药

㈠生物碱的定义

生物碱（Alkaloids）至今也无一个确切而标准的定义。这是由于随着生物碱的研究不断深入发展，人们采用新的先进的技术而不断地得到新模式和新结构的化合物，因而经典的、传统的定义就受到了局限性，如：

胡椒碱——虽为含氮杂环的衍生物，但不易与酸结合成盐；

秋水仙碱——几乎没有碱性，氮原子不结在环上；

麻黄碱——氮原子也不结在环上，应属于芳烃胺衍生物。

但按习惯仍将这些化合物归属在生物碱的范围内。但对于大多数生物碱还是有其共性之处，因此，还可以就其共性来定义生物碱的。

定义：是指天然产的一类含氮的有机化合物（不包括低分子胺类，如：甲胺、乙胺等、氨基酸、氨基糖和维生素类等化合物），多数具有碱的性质且能和酸结合生成盐；大部分化合物为杂环化合物且氮原子在杂环内；多数有较强的生理活性。

㈡分布

生物碱主要分布于植物界，迄今为止在动物中发现的生物碱极少。生物碱在植物界分布很广，存在于一百多个科中：

如：豆科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科等植物中。

其中双子叶植物含生物碱远比单子叶植物为多。并较为集中地分布于防己科、罂粟科、夹竹桃科、毛茛科、豆科、马钱科、茄科。

地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生物碱的存在。

菌类植物中已发现有生物碱。

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，如茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中几乎都含有莨菪碱、东莨菪碱。这种联系为发现和寻找新的药物资源提供了有效的途径。

生物碱的含量：金鸡纳树皮含奎宁碱——15%

长春花含长春花新碱——百万分之一

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。

㈢存在形式

生物碱在植物体内主要存在的形式有：

1.游离碱：由于部分生物碱的碱性极弱，不易或不能与酸生成稳定的盐，因而以游离碱的形式存在。

2.成盐：除少数极弱碱性生物碱（如：秋水仙碱及吲哚类生物碱）外，大多生物碱，在植物细胞中都是与酸类结合成盐的形式存在。

常见的有机酸有：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸等；

有些生物碱则与一些较为特殊的酸类结合成盐存在，如：乌头酸、罂粟酸、奎宁酸、绿原酸、延胡索酸、黎芦酸、白屈菜酸、千里光酸等。

有少数生物碱与无机酸结合成盐存在。如：吗啡碱与硫酸结合成盐存在于鸦片中；小檗碱与盐酸结合成盐存在于植物中。

3.苷类：一些生物碱以苷的形式存在于植物中；

4.酯类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。

5.N-氧化物：在植物体中已发现的氮氧化物约一百余种。

㈣命名规则

1.生物碱类型的命名

主要根据：

⑴基核的化学结构，如吡啶、吡咯啶、喹啉、异喹啉、萜类等；

⑵以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。

2.生物碱单体成分的命名

⑴以植物来源的属、种的名称命名；如——一叶萩碱

⑵也有以生理活性或药效命名，如：吗啡morphine（使睡眠）

吐根碱emetine（呕吐）；

⑶以人名命名的；如：pelletierine（为纪念化学家Pierre Joseph Pelletier）。

㈤分类方法

生物碱的分类方法很多，现有

1.按植物来源分类的如：石蒜生物碱，长春花生物碱；

2.按化学结构分类的如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；

3.按生源结合化学分类的如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。

分类依据不同，各有利弊。本章则以化学结构进行分类。

二、生物碱的分类

根据生物碱的化学结构分为以下一些主要类型： ㈠有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）

结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。如：麻黄碱（ephedrine ）、秋水仙碱（colchicine ）和益母草碱（leonurine ）等。

麻黄碱和伪麻黄碱是属于芳烃仲胺类生物碱，有些性质和生物碱类的通性不完全一样，例如：游离时可溶于水，

能与酸生成稳定的盐， 有挥发性，

不易与大多数生物碱沉淀试剂反应生成沉淀。 鉴别反应：

（若于它们的甲醇溶液中加二硫化碳、硫酸铜试液和氢氧化钠试液各一滴，即能产生棕或黄色沉淀。在麻黄碱或伪麻黄碱的水溶液中加入硫酸铜试剂，再加氢氧化钠试液后，溶液能显蓝紫色，若加入少量乙醚振摇后放置分层，则醚层显紫红色，水层变为红色。这是由于螯合反应，产生铜络盐（紫红色）所致。）

麻黄碱和伪麻黄碱都是拟肾上腺素药，能促进人体内去甲肾上腺素的释放而显效，作用强度较弱，只有肾上腺素的1/142，但口服有效，并具有中枢神经系统兴奋及散瞳作用，这是肾上腺素所没有的。盐酸麻黄碱主要供内服以治疗气喘等。

秋水仙碱（colchicine ）是环庚三烯酮醇的衍生物，分子中有两个骈合七元碳环，氮在侧链上成酰胺状态。

临床上用以治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用。

CH CH OH

CH 33

CH CH

OH CH 3

NHCH 3

麻黄碱

伪麻黄碱

(1R,2S)

(1S,2S)

NHCOCH 3

O

OMe

MeO

MeO

OMe

秋水仙碱

MeOH

CS 2CuSO 4NaOH

麻+棕或黄色沉淀