生物碱结构研究实例
生物碱实验报告
生物碱实验报告引言：生物碱是一类具有重要生理活性的有机化合物，在医药领域有着广泛的应用价值。
为了进一步了解生物碱的性质和特点，本实验旨在通过提取和分离维生素B12中的生物碱，并通过实验分析其结构和化学性质。
实验方法：1. 提取维生素B12中的生物碱。
首先，将维生素B12溶于无水乙醇，并加入一定量的醋酸，使其充分溶解。
然后，用柱层析法将酸性溶液和正己烷进行分离，得到含有生物碱的正己烷溶液。
2. 生物碱的结构分析。
通过红外光谱仪对提取物进行红外光谱分析，鉴定其功能基团和分子结构。
同时，用质谱仪对提取物进行质谱分析，检测其分子量和分子离子峰，并与已知的生物碱进行对比。
3. 生物碱的化学性质研究。
将提取物转为溴化物，并进行溴化反应，观察其颜色变化和反应产物的性质。
此外，还进行还原反应和氧化反应，以进一步探究生物碱的化学性质和反应行为。
结果与讨论：1. 提取维生素B12中的生物碱。
通过柱层析法和正己烷分离，成功获得了含有生物碱的正己烷溶液。
2. 生物碱的结构分析。
红外光谱分析显示，提取物中存在与生物碱相关的特定吸收峰。
质谱分析结果表明，提取物的分子离子峰与已知的生物碱相吻合，进一步证实了其为生物碱。
3. 生物碱的化学性质研究。
溴化反应的结果显示，提取物在溴化物的作用下产生颜色变化，表明其具有较强的亲电性。
还原反应和氧化反应的实验结果显示，提取物在还原和氧化剂的作用下发生明显的物质转化，说明其具有还原性和氧化性。
结论：通过本实验的提取、分离和分析过程，成功获得了维生素B12中的生物碱，并进一步研究了其结构和化学性质。
实验结果显示，生物碱具有较强的亲电性、还原性和氧化性，为进一步研究生物碱的生理活性和应用奠定了基础。
实验的局限性与改进：本实验所提取的生物碱仅限于维生素B12中的生物碱，对于其他类别的生物碱尚未进行研究。
未来的研究可以进一步扩大样本范围，以获得更全面的生物碱类型和性质。
同时，实验中的确切机理和反应路径还需要进一步研究和验证，以加深对生物碱的理解。
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
生物碱
概述生物碱的分类生物碱在植物体中的存在形式生物碱的理化性质生物碱的提取与分离生物碱的色谱检识生物碱的结构测定含生物碱中药实例第一节概述一、定义：●生物碱是指生物界中的含氮有机化合物。
●以前的定义：生物碱是一类含氮的有机合物，它存在于自然界生物体内，具有复杂的环状结构、且氮原子结合在环内，有类似碱的性质，能和酸结合成盐，具有明显的生物活性。
●美国学者Pelletier在其生物碱一书的生物碱的定义开头一句话：●What is an alkaloid?●他的一个同事回答：“an alkaloid is like my brother. I can recognize him when I see him, but I can’t define him.”二、历史：●生物碱是科学家们研究得最早的有生物活性的一类天然有机物。
在我国，《本草纲目拾遗》中记载，17世纪初《白猿经》即记述了从乌头中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，从现代观点分析，它应该是乌头碱。
●在欧洲，1806年德国科学家第一次从鸦片中分得吗啡，以后，1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶cinochonine，以后证明主要是奎宁与辛可宁（cinchonine）的混合物。
●1819年，W.Weissner把这类植物中的碱性化合物统称为类碱（alkali-like）或生物碱（alkaloids）。
生物碱一名沿用至今。
●生物碱类化合物往往是许多药用植物，包括许多中药的有效成分。
●阿片中的镇痛成分吗啡；●麻黄的抗哮喘成分麻黄碱；●颠茄的解痉成分阿托品；●长春花的抗癌成分长春碱和长春新碱；●黄连的抗菌消炎成分黄连素（小檗碱）等。
●同时生物碱多能与酸结合成盐而溶于水，易被体内吸收，且又大多具有复杂的化学结构，基于上述的特点，生物碱一直吸引着药物学家们研究的兴趣并经久不衰。
三．分布●生物碱在生物中的分布较广，其中双子叶植物类的豆科、茄科、防己科、罂栗科、毛茛科、和小檗科等科属含生物碱较多。
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：
知识点 生物碱结构鉴定
裂解规律： 1、母核稳定的化合物，一般易产生由于取代基或边链裂 解产生特征离子。 ① 主体或整体由芳香结构组成 如：4－喹酮、吖啶酮、喹啉去氢阿朴菲等类：
OR M-R N O
+
②
取代氨基甾体、秋水仙碱、苦参碱等环系多，分子 结构紧密的：
CH3 CH N(CH3)2
+ CH3CH N(CH3)2
H - CH3
一）UV法 用于反映分子中所含共与否。
当生色团（羰基、双键、苯基和硝基等）在生物碱 的整体结构中 时，UV可以反映其骨架类型特征------对 其骨架类型的判断和推定有重要作用。 如吡啶类，喹啉类和简单吲哚类。
例：吲哚类生物碱骨架的紫外吸收：
例：吲哚类生物碱骨架的紫外吸收： 简单吲哚 200, 280~290 nm 二氢吲哚 250 nm (s) α-羰基吲哚 320 nm
α裂解 例2
F
N H H
F
H OH N H H
E D
D
H OH H
OH
H OH H 浙贝甲素
F
N +
m/e 112(100%)
α裂解 例3－－ 苄基裂解
OR3 R 2O R1O N R OR4 OR5 R2O R1O N R ＋ OR3
多为基峰
(2) RDA裂解 ------环已烯的结构，产生一对互补离子， 对结构鉴定有用
因此均应为反式喹喏里西丁环
H N R R'
A B
R＝CH2OH R’＝H R＝H R’＝CH2OH
IR: 2768 cm-1 IR: 2765 cm-1
三）MS 法
此法在生物碱结构测定中多有应用。
大多情况下可用EI－MS 测定分子量 鉴定功能团和取代基的存在 指示个别生物碱的特有结构 不同结构式的生物碱，会因其结构上的特点， 表现一定方式的裂解
天然药物化学教案—生物碱的结构鉴定与测定
生物碱的结构鉴定与测定一、光谱法在生物碱的结构鉴定与测定中的应用(一)紫外光谱(二)红外光谱1.酮基的吸收有跨环效应时，酮基吸收在1660-16902.Bohlmann吸收带在反式喹诺里西丁环中，凡氮原子邻碳上的氢有二个以上与氮孤电子对呈反式双直立关系者，且氮孤电子不参与共轭时，则在2800-2700cm-1区域有2个以上明显的吸收峰,而顺式异构体则此峰极弱(1) 二个以上与氮孤电子对呈反式双直立氢(2) 氮孤电子不参与共轭注意点：(1)在氯仿溶液中测定时，多为二个峰；用KBr压片时，多为一簇峰；(2)含有喹诺里西丁环的生物碱结构类型：喹诺里西丁类、吐根碱类、吲哚碱类中的柯南因-阿马利新类和育亨宾类、异甾碱中原介藜芦碱类和西藜芦碱类(三)质谱1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子2.主要裂解受氮原子支配3.主要由RDA裂解产生特征离子4.主要由苄基裂解产生特征离子(四)核磁共振谱1.可确定化合物的基本骨架2.可确定化合物的立体构型二、生物碱结构测定的实例—紫乌定的结构测定1.分子式:C30H33O6N(HRMS)，不饱和度为152.取代基的确定：-NCH3(δ2.44)-OAc(1730、1250cm-1, δ2.04)-C6H5COO (1710、1580、1280、700 cm-1,δ7.44、7.58、7.97(5H,m)) =CH2(1640、891；δ4.82、4.98(各1H，S))CO(1710、1690；δ210.8)3.确定基本骨架(1) C型的C16的化学位移比A、B型的C16的化学位移大3-7(2) 臭氧化反应A、B的氧化产物应为六元环酮；而C氧化产物应为五元环酮；两者的羰基的红外吸收有区别：六元环酮：1700 cm-1五元环酮：>1700 cm-1紫乌定的羰基的红外吸收为1700(3) 6-酮基，7-H示AB峰(δ2.27，2.25，J=12HZ)4. 取代基的定位(1)双酯的定位：δ4.88(d,J=4.5) δ5.53(6重峰，J1=4.5，J2=2.2)(2)6-酮基的确定：①生源上此类化合和物多具6-酮基②4-甲基明显地移向低场，6位无酮基者4-甲基多在1左右(3)余下一个氧的安排①IR只有三个羰基的红外吸收1730、1710、1690②碳谱只有一个酮基吸收，δ210.4故将余下一个氧的安排为环醚的形式。
生物碱类化合物的结构鉴定与合成
生物碱类化合物的结构鉴定与合成生物碱类化合物是一种广泛存在于大自然中的天然有机碱性物质。
其中许多生物碱类物质具有重要的药理学和医药学应用价值。
例如吗啡，其作为一种强烈的镇痛药具有极高的催眠作用；烟碱，其作为一种习惯性药物具有广泛的社会影响。
因此，生物碱类物质的鉴定与合成具有显著的科学研究意义和应用价值。
本文将从生物碱类化合物的鉴定方法和合成方法两个方面对其进行讨论。
一、生物碱类化合物的结构鉴定1. 晶体学方法晶体学方法是鉴别生物碱类化合物结构的主要手段之一。
它基于X射线衍射和晶体学技术，通过测定化合物的晶体结构，揭示分子间作用力以及确定器中的原子间距。
因此，它能够准确地确定大量的生物碱类化合物的结构。
2. 质谱法生物碱类化合物的质谱法是一种常用的结构鉴定方法。
通过电离化技术将化合物中的嗜肯基转变为离子状态，然后测量这些离子的诸多性能。
由于其精密的分离和检测，质谱法可以提供各种实验数据，例如化合物的分子量、含量、分子结构和无机离子等。
3. 核磁共振法核磁共振法是一种通过探测化合物中的核自旋状态来揭示化合物结构的方法。
其原理是，在外加磁场的作用下，化合物中原子核所产生的磁偶极和磁场的相互作用，从而使化合物中的原子族世界发生变化。
通过分析核磁共振谱或电子自旋共振谱，可以确定化合物的各种性质，例如原子序数、化学结构、单个原子的环境、溶剂分子和吸附离子等。
二、生物碱类化合物的合成方法1. 基础骨架修改法基础骨架修改法是一种常见的生物碱类化合物合成方法之一。
其基本思路是将基础结构骨架的化学结构进行一系列的改变和修饰，从而得到细微结构结构上差别明显的生物碱类化合物。
2. 生物合成法生物合成法是一种将生物系统中天然存在的化合物作为合成过程的出发物，从而得到新型生物碱类化合物的方法。
这种方法常通过微生物或动植物中的代谢程序制备新型生物碱。
例如，利用大风子毒菌的生物代谢过程，可以制备出大风子等许多重要的药物。
生物碱类化合物的鉴定与合成是目前许多生物技术领域研究的热点问题。
生物碱的化学结构及抗肿瘤作用研究
生物碱的化学结构及抗肿瘤作用研究生物碱是一类天然产物，它们的分子中都含有一个或多个环状结构，而这些结构中的氮原子往往都呈现出碱性。
生物碱具有广泛的生物活性，在医药领域中被广泛用于药物的研发和制造。
其中，有一些生物碱被认为具有明显的抗肿瘤作用，在治疗癌症方面具有重要的应用价值。
本文将介绍生物碱的化学结构和抗肿瘤作用研究的相关进展。
一、生物碱的化学结构生物碱的化学结构非常多样，但总体上它们都含有一个或多个含氮环状结构。
这些环状结构可以分为苯环、吡啶环、喹啉环、嘧啶环等多种类型。
此外，生物碱分子中的氮原子常常呈现出三价或四价状态，这使得它们具有一定的碱性。
生物碱分子中的氮原子还可以与多个其他原子形成氢键等化学键，这些键对于生物碱分子的生物活性具有重要的影响。
二、生物碱的抗肿瘤作用研究1. 生物碱的抗肿瘤作用机制生物碱的抗肿瘤作用机制非常复杂。
一方面，生物碱可以影响癌细胞的DNA合成、蛋白质合成和代谢等关键生物过程，从而抑制肿瘤细胞的生长和分裂。
另一方面，生物碱还可以直接干扰肿瘤细胞的信号通路，从而抑制癌细胞的转移和侵袭能力。
此外，生物碱还具有一定的免疫调节作用，可以增强机体的抗癌免疫力。
2. 生物碱的抗肿瘤作用研究进展目前，已经有不少生物碱被证实具有明显的抗肿瘤作用。
例如，鸦片生物碱可以抑制肝癌和肺癌等多种肿瘤的生长和增殖；紫杉醇是一种有效的抗癌药物，可以通过干扰微管的聚合和稳定来抑制癌细胞的生长和转移；伯氨喹啉可以抑制胃癌、肝癌、结肠癌等肿瘤的细胞增殖，并通过诱导癌细胞凋亡来促进肿瘤治疗。
除了上述已知的生物碱外，还有大量的新型生物碱正在被发现和研究。
这些新型生物碱具有更为复杂的化学结构和更强的药效，具有重要的发展潜力。
目前，科学家们正在通过分子设计和化学合成等手段来开发更为有效的生物碱类药物，并且取得了一些重要的进展。
三、结语生物碱是一类重要的天然产物，具有广泛的生物活性和多样化的化学结构。
其中一些生物碱被广泛应用于医药领域，具有明显的抗肿瘤作用，在癌症治疗中具有重要的应用价值。
第六节 生物碱的结构鉴定与测定
- CH3
m/e 72 (100%)
m/e 332 (M-15)
2. 主要裂解受氮原子支配：主要裂解方式是以氮 原子为中心的-裂解，其特征是基峰为含氮基团 （亚胺盐）。该类生物碱主要有金鸡宁类、托品 类、石松碱类、甾体生物碱类等。
HO-CH
N
+
N
金鸡宁
M+ m/z = 294
+
CH=OH
+
N
N
+
m/z = 153 m/z = 136
意义
生色团在分子整体结构的生物碱， 即分子整体是高度共轭的体系，如 氧化阿朴菲类、喹啉类、吲哚类， 则可根据UV谱判断生物碱的骨架 结构，UV谱对其有重要作用。
2. 生色团在分子的主体结构部分
(非高度共轭体系）
（1）主体含一个生色团时：托品类、四氢异
喹啉类、普罗托品类、二氢吲哚类都属于此类
N CH3
取代苯-共轭环酮
秋水仙碱
当分子整体非高度共轭时（即主体 部分只有1-2个生色团时），因主体 部分所含生色团有限，那么至多只 能判断出是属于何种类型的生物碱， 因此UV谱对生物碱的骨架测定只发 挥辅助作用。
3. 生色团在分子的非主体部分
主体部分为饱和结构，UV不能反映分 子的骨架特征，对测定结构来说UV谱作用 意义不大。这类生物碱主要有吡咯里西丁、 喹诺里西丁、萜类和甾体类生物碱等。
用化学方法将分子降解成易于鉴别的 化合物，然后按降解原理推导出原来 可能的化学结构。常用的有霍夫曼降 解和范布朗降解法。
波谱方法：近年来，化合物的结构
测定主要依赖各种波谱学方法，这些 方法均具有所需样品量少，不破坏结 构的优点。
化学方法
一、霍夫曼降解
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。
双吲哚类生物碱结构
双吲哚类生物碱结构1.引言1.1 概述双吲哚类生物碱是一类具有丰富生物活性和重要药用价值的天然产物。
因其特殊的化学结构和多样的生理活性，双吲哚类生物碱引起了广泛的研究兴趣。
这些化合物具有双吲哚骨架，由两个吲哚单元通过不同的连接方式构成。
双吲哚类生物碱被广泛分布于植物、动物和微生物中，在许多生物过程中发挥重要的生物学功能。
双吲哚类生物碱具有多种生理活性，如抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等，对人类健康具有重要的影响。
许多双吲哚类生物碱已经被用作治疗癌症、心血管疾病、感染性疾病等多种疾病的药物。
除了药物的应用，双吲哚类生物碱还可以作为农药、食品添加剂以及其他工业领域的重要原料。
双吲哚类生物碱的结构特征对其生物学活性有很大的影响。
其独特的化学结构决定了其与生物体内多个靶点发生特异性的相互作用，进而发挥独特的药理活性。
因此，深入研究双吲哚类生物碱的结构特征对于揭示其活性机制、探索其生物活性的改进和开发新的药物具有重要意义。
本文将对双吲哚类生物碱的结构进行详细的研究和探讨，通过对其不同结构单元的分类和比较，探索其结构与活性之间的关联。
同时，本文还将介绍双吲哚类生物碱在各个领域的应用前景与研究进展，并对其结构的研究和发展做出展望。
通过对双吲哚类生物碱结构的深入了解，我们可以更好地利用这些天然产物的药理活性，为人类健康提供更多的选择。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的组织架构和各个章节的简要介绍。
下面是一个可能的写作示例：在本文中，将对双吲哚类生物碱的结构进行详细的探讨和分析。
文章包括引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分，我们将概述双吲哚类生物碱的背景和研究现状，并阐述文章的目的和重要性。
首先，我们将简要介绍双吲哚类生物碱的定义和特点，包括其在自然界中的分布和生物活性。
随后，我们将详细探讨双吲哚类生物碱的结构特征，包括其分子结构、化学性质以及与其他化合物的相互作用。
在正文部分，我们将重点阐述双吲哚类生物碱的定义和特点。
第十章生物碱(1)
（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
。
原小檗碱
小檗碱
5．莨菪烷类 结构特征为莨菪烷衍生物莨菪醇与 有机酸缩合的酯。如茄科植物中具有解痉作用的莨 菪碱(hyoscyamine)、东莨菪碱(scopolamine)。
莨菪烷
莨菪碱（阿托品）
东莨菪碱
6．吗啡烷类 结构特征为哌啶环垂直与多氢菲稠合。如吗 啡(morphine)与可待因(codeine)。
三、色谱检识
（一）生物碱的薄层色谱
1．吸附薄层色谱法 极性吸附剂一般用来分离和 检识弱极性和中等极性的生物碱，常用的极性吸附 剂有硅胶和氧化铝。活性炭等非极性吸附剂常用于 分离极性较强的生物碱。生物碱薄层色谱所用流动 相系统有中性和碱性两种。
2．分配薄层色谱法
常选用硅胶、纤维素为支持剂，以甲酰胺为固定相的薄 层色谱，适于分离弱极性和中等极性的生物碱，移动相采用 氯仿为主的溶剂系统（先用固定相饱和）；以水为固定相的 薄层色谱，适于分离检识水溶性的生物碱（盐），可用BAW 系统展开。
3．吲哚类 结构特征为苯并吡咯。如具有兴 奋子宫作用的麦角新碱(ergometrine)
吲哚
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。
吡啶
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)。
第十二章 生物碱(1)-结构
（7） α－萘菲啶类
延胡索丙素(corydalis C) 止痛作用
血根碱 (sanguinarine) 抗菌,杀虫作用
二、生物碱的结构类型
（五）喹啉类生物碱
茜草科植物金鸡纳树皮中 的抗疟有效成分。1820年 P.-J.佩尔蒂埃和J.-B.卡 芳杜首先制得纯品，1850 年开始大规模运用。
能与疟原虫的DNA结合，抑 制DNA的复制和RNA的转录， 从而抑制原虫的蛋白合成，； 能降低疟原虫氧耗量，抑制 疟原虫内的磷酸化酶而干扰 其糖代谢。
喜树碱 (camptothecin)
羟基喜树碱
(hydroxycamptothecin)
R=H R=OH
二、生物碱的结构类型
（六）吲哚生物碱
1. 长春碱和长春新碱
2. 萝芙木生物碱
长春碱 （vinblastine, VLB） R=CH3 长春新碱 （vincristine, VCR）R=CHO
抑制微管蛋白的聚合，而妨碍纺锤 体微管的形成，使核分裂停止于中 期，而具有显著地抗肿瘤作用。
OH
AcO
N
8. 甾体生物碱
H N H
H
OH
H HO
H OH
9. 有机胺类生物碱
5. 异喹啉类生物碱
二、生物碱的结构类型
（一）吡咯烷类
1.简单吡咯烷类
红古豆碱 (cuscohygrine) 中枢镇静,抑制胃液
分泌
2.双稠吡咯烷类
一叶萩碱 (securinine ) 兴奋中枢神经,用于治疗小儿麻 痹症及其后遗症、面神经麻痹
化学骨架：生物碱，糖，苷，苯丙素，蒽醌，黄酮，萜类，甾体等 黄酮：黄酮，黄酮醇，二氢黄酮等
生物合成：萜类：单萜，倍半萜，二萜，三萜 植物来源：蒽醌：大黄素型蒽醌，茜草素型蒽醌
生物碱
1
黄连
小檗碱
西布曲明
3
一、概述 二、结构类型 三、生物碱的理化性质 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的鉴定
4
黄连
咖啡豆
麻黄
罂粟壳
马钱子
附子
5
概述——发展历史
生物碱是一类十分重要的天然有机化合物，也 是一类研究得最早的有生物活性的天然化合物。 “生物碱的研究是天然药物化学发展的开端”
结构复杂，N多在环内
生物碱
具有碱性 生理活性强
氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷 酸及含氮维生素 等不包括在生物碱的范围类。
7
在系统发 育较低的 类群中， 分布较少 或无
概 述 分 布
植物界
1.藻类、水生植物、异养植物中未发现 生物碱 2.菌类、麦角菌少数植物中含有 3.地衣、苔藓植物中仅发现少数简单吲 哚生物碱 4.蕨类植物中除简单类型生物碱如烟碱 外，结构复杂的集中分布在小叶型真蕨 如木贼科、卷柏科、石松科等植物中
毒扁豆碱
29
②酰胺型
O C N O C N CH3O CH3O OCH 3 C O NH C CH3
弱碱性 H2N H2N C NH H+ OH H2N H2N
+
NH2
O OCH 3 Colchicine PKa=1.84
强碱性
30
碱性强弱——空间效应
PKa=4.39 PKa=5.15 H C CH3 C H OH N H CH3 Ephedrine PKa=9.56
4.颜色：多数呈无色，少数有颜色
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine( 黄色) [H] Zn / H2SO4
生物碱分析
（四）溶剂蒸气在薄层色谱中的作用： “饱和问题”
• 薄层色谱与柱色谱的区别之一就是溶剂的蒸气
相在展开缸中也参与色谱的展开而形成三维的层 析过程。展开缸的空间气体在薄层层析过程中起 着重要的作用。
• 在常规薄层色谱分析中，层析过程是很复杂的，
特别是使用多元又能形成两相的展开剂时，即有 吸附行为也有分配行为。这时，对薄层色谱的层 析过程和结果有很大的影响。
（二）生物碱提取
• 1．提取溶剂 • （1）非极性溶剂 • （2）极性溶剂 • （3）混合溶剂
• 2．提取方法： • 冷浸、渗漉、超声波、索氏提取、热回
流提取
• （三）生物碱样品的精制
• 1．萃取法 • 2．色谱法 • 3．离子对法
三．生物碱薄层色谱的定性分析
• 1．展开剂 2．吸附剂 3．显色剂 • 4. 对照品定性分析 • （化学对照品、对照药材、阴性对照） • 5．以Rf值为基准定性分析 • （边缘效应及其它影响因素） • 6．薄层扫描定性分析 • （薄层指纹图谱）
附平衡
• (4) 薄层色谱的重现性差，薄层板在不同的相对
湿度下操作是主要原因之一
• 2．相对湿度的控制方法：展开缸中放入适当浓度
的硫酸
控制相对湿度表
• ______________________________________________________
•
相对湿度(%) 所需硫酸浓度 硫酸（ml） + 水（ml）
乌头、秋水仙
• 生物碱的理化性质：
• 1. 物理性质 • 2. 旋光性 • 3. 酸碱性 • 4. 溶解度 • 5. 沉淀反应
3．酸碱性
• 大多数生物碱具有碱性，因在其化学结构中都含有一个
生物碱的生物合成及功能研究
生物碱的生物合成及功能研究生物碱是一类有机生物活性化合物，具有广泛的药理活性和生物学功能，广泛分布于植物、昆虫、真菌等生物种类中。
其化学结构多样，但通常都含有环状亚硝基（pyrrolic nitrogen）和/或氮杂环（heterocyclic nitrogen）结构，具有强烈的碱性。
在植物中，生物碱往往作为一种自我保护机制，用来防御外来侵害，如避免被食草动物破坏或抵御各种真菌、病毒和细菌的侵袭。
生物碱的生物合成方式多样，但通常都是通过生化途径在细胞内合成完成的。
在植物中，生物碱的生物合成主要涉及电子供体和电子受体的转移，包括从糖酸、葡萄糖、丙酮酸等原料中通过甲基转移、氧还原、环化等反应形成不同类型的生物碱。
其中，生物碱类对氨基酸的合成为一类重要的生物合成途径。
例如，植物色素类物质芸香素、羟基苄基异喹啉（HBOA）以及同系物甲基紫杉醇（Taxol）等化合物的合成都与氨基酸苏氨酸的代谢有关。
研究表明，生物碱在多种方面都具有重要的生物学意义。
其中，生物碱的药理活性是人们关注的一个热点领域。
已经发现多种生物碱具有抗肿瘤、抗白血病、抗结核、抗病毒等药理活性，并在生物化学药物和中药材开发中得到广泛应用。
此外，生物碱在植物生长和发展、植物与害虫之间的相互作用、植物与微生物之间的互动等方面都发挥着非常重要和多样化的作用。
近年来，生物碱生物合成和功能的研究取得了不小的进展。
例如，研究人员通过对生物碱生物合成的途径及其调控机制的深入了解，已经成功地筛选出多种潜在的生物合成酶和基因，并对其进行了详细的研究和分析。
此外，研究人员还发现了一些新型生物碱合成途径和新型的生物碱分子，为更深入地探究生物碱的生物合成及其功能提供了必要的数据基础。
在未来，生物碱分子及其生物学功能的研究将有很大的发展空间。
随着研究手段的不断更新和技术的不断提高，我们有理由相信，生物碱将会在生化、药学、植物生长发育、农业、生态等方面发挥越来越重要的作用。
中药化学第十章生物碱-结构研究、实例
小包装。 2013年10月17日发布 《国家药物滥用监测年度报告（2012年）》 海洛因和冰毒是主要滥用药物
2、理化性质
性状：麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，
皆有挥发性。
碱性：麻黄碱(Pka9.58)<伪麻黄碱(Pka9.74)
H5C6 CH3 OH H5C6 CH3 H1 H
2
H2 H1
+ H N CH3 H
HO
+ N H
H CH3
溶解性： 麻黄碱和伪麻黄碱能溶解于水， 也能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。 水：麻黄碱>伪麻黄碱 草酸麻黄碱<草酸伪麻黄碱
1、化学成分 含多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为 主，还有少量（去）甲基麻黄碱，（去） 甲基伪麻黄碱。
1 2
CH CH CH3 OH NHCH3
l-麻黄碱（1R,2S） d-伪麻黄碱（1S,2S）
药监局对麻黄的管理要求
1999年6月26日发布了《麻黄素管理办法（试行）》（作废）
2008.10.27关于进一步加强含麻黄碱类复方制剂管理的 通知强调具有蛋白同化制剂、肽类激素定点批发资质的药品经营企业，才
第七节
中药实例
一、麻黄
麻黄科植物草麻黄、 木贼麻黄和中麻黄的 干燥茎和枝。 主产于山西、河北、 内蒙、陕西、甘肃、 新疆等地。
功效：发汗、平喘、 利水。 主治风寒感冒、发
热无汗、咳喘、水
肿等症。
生物碱结构
生物碱结构
生物碱的结构是由氮原子和碳原子形成的复杂环状化合物，其氮原子通常包含在环内。
根据来源和结构特征，生物碱可以分为以下几类：
1.吡啶类生物碱：这类生物碱由吡啶或哌啶衍生物组成，结构简单，数量较多。
例如，槟榔中的槟榔碱、烟草中的烟碱等。
2.喹啉类生物碱：此类生物碱由喹啉或异喹啉衍生物组成，在植物中分布广泛，具有多方面的生物活性。
例如，莨菪碱、古柯碱等。
3.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。
例如，存在于茄科植物颠茄、曼陀罗、莨菪和天仙子中的莨菪碱和古柯碱等。
这些生物碱都具有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。
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药监局对麻黄的管理要求
1999年6月26日发布了《麻黄素管理办法（试行）》（作废）
2008.10.27关于进一步加强含麻黄碱类复方制剂管理 的通知强调具有蛋白同化制剂、肽类激素定点批发资质的药品经营企业，
才能从事含麻黄碱类复方制剂的批发业务。其他药品批发企业，不得再购进 含麻黄碱类复方制剂，已购进的，在有效期内售完为止。药品零售企业零售
溶剂法(溶于水和有机溶剂） 利用草酸盐在水中溶解度差异进行分离。
水蒸气蒸馏法（挥发性） 离子交换树脂法（碱性差异）
麻黄碱草酸盐
伪麻黄碱草酸盐
《药典》麻黄鉴别方法：取本品粉末0.2 g，加水 5ml与稀盐酸1〜2滴，煮2〜3分钟，滤过。滤液置 分液漏斗中，加氨试液数滴使呈碱性，再加三氯甲 烷5ml，振摇提取。分取三氯甲烷液，置二支试管 中，一管加氨制氯化铜试液与二硫化碳各5滴，振 摇，静置，三氯甲烷层显深黄色；另一管为空白， 以三氯甲烷5滴代替二硫化碳5滴，振摇后三氯甲烷 层无色或显微黄色。
H5C6
CH3 OH
+H
H2
N H 1 H CH3
H5C6
CH3 H1
+H
H
N
2
HO
H
CH3
溶解性： 麻黄碱和伪麻黄碱能溶解于水， 也能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。 水：麻黄碱>伪麻黄碱
草酸麻黄碱<草酸伪麻黄碱
3、麻黄生物碱的鉴别反应 不能与大多数生物碱沉淀试剂发生反应。 （1）二硫化碳－硫酸铜反应
N Me
Hofmann
N Me Me
+ NMe3 + H2O
3．von Braun 反应 叔胺与溴化氰作用，生成溴代烷和二取 代氨基氰化物，氰化物水解成羧酸，脱 羧成仲胺。
二、波谱法 UV：反映分子中所含共轭系统情况； IR：利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团； NMR：各种技术图谱测定C、H结构信息； MS：依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征
进行解析。Βιβλιοθήκη 七节中药实例一、麻黄
麻黄科植物草麻黄、 木贼麻黄和中麻黄的 干燥茎和枝。 主产于山西、河北、 内蒙、陕西、甘肃、 新疆等地。
功效：发汗、平喘、 利水。 主治风寒感冒、发 热无汗、咳喘、水 肿等症。 已开发的麻黄系列 药品200多种。
含麻黄的制剂
儿童清肺丸、浅薄鼻炎片、小儿肺热咳喘 口服液、小儿咳喘颗粒、小儿清肺化痰口 服液、小儿清热止咳口服液、小青龙合剂、 止嗽定喘口服液、风湿骨痛胶囊、百咳静 糖浆、急支糖浆、祛风舒筋丸、通宣理肺 丸、腰痛宁胶囊等。
1、化学成分 主含小檗碱型（季铵碱）和原小檗碱型 （叔胺碱）异喹啉类生物碱。
含麻黄碱类复方制剂，除执行药品分类管理有关规定外，一次不得超过 5个最小包装。
2012.9.4 国家食品药品监督管理局 公安部 卫生部 关于加强 含麻黄碱类复方制剂管理有关事宜的通知
将单位剂量麻黄碱类药物含量大于30mg（不含30mg）的含麻黄碱 类复方制剂，列入必须凭处方销售的处方药管理。药品零售企业销售
CHOH CHCH3
NH
+ CS2
CH3
CHOH
CHCH3 NCS
SH CH3
CuSO4 NaOH
CHOH
CHCH3 NCS
S Cu CH3
S CH S CN
CHOH
棕色沉淀
（2）铜络盐反应 麻黄生物碱水溶液 硫酸铜/氢氧化钠
水溶液（蓝紫色） 乙醚分层
水层（蓝色）
乙醚层（紫红色）
4、麻黄碱和伪麻黄碱的提取分离
含麻黄碱类复方制剂，应当查验购买者的身份证，并对其姓名和身份证号
码予以登记。除处方药按处方剂量销售外，一次销售不得超过2个 最小包装。
2013年10月17日发布 《国家药物滥用监测年度报告（2012年）》 海洛因和冰毒是主要滥用药物
2、理化性质 性状：麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，
皆有挥发性。 碱性：麻黄碱(Pka9.58)<伪麻黄碱(Pka9.74)
二、延胡索
罂粟科植物延胡索的块 茎，又称元胡。 主产浙江东阳、磐安。 功效：活血散瘀、利气 止痛作用。 临床用于胸胁、腕腹疼 痛、闭经痛经、跌打肿 痛等。
含延胡索制剂
十香止痛丸、元胡止痛口服液（丸、胶 囊）、气滞胃痛片、丹桂香颗粒、平肝舒 络丸、四方胃片、加味左金丸、加味香连 丸、仲景胃灵丸、伤痛宁片、安胃片、妇 炎康片、妇科十味片、肠胃宁片、胃康宁 片等。
+
H2O 水
直链含氮化合物： 一次降解，生成三甲胺和一烯化合物
R
CH2
CH2
N CH3 CH3I CH3
+
_ Ag2O
R CH2 CH2 N(CH3)3 I
Ag(OH)2
+
_
R CH2 CH2 N(CH3)3 OH △
R CH CH2 + N(CH3)3 + H 2 O
氮原子二价结合在环上 需二次Hofmann降解反应，生成三甲胺和 二烯衍生物。
氨苯伪麻片、氨酚美伪麻片、氨酚曲麻片、氨酚伪麻 美芬片II / 氨麻苯美片（白加黑）、氨麻美敏片 （新帕尔克）、茶碱麻黄碱胶囊、呋麻滴鼻液
1、化学成分 含多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为 主，还有少量（去）甲基麻黄碱，（去） 甲基伪麻黄碱。
12
CH CH CH3 OH NHCH3
l-麻黄碱（1R,2S） d-伪麻黄碱（1S,2S）
Hofmann
Hofmann
N
N
H
Me Me
+ 三甲胺 + 水
氮原子三价均结合在环上 需经三次Hofmann降解反应，生成三甲胺和 三烯衍生物。
Hofmann N
Hofmann
Hofmann
N
N
Me
Me Me
Hofmann反应条件： ① N原子的β位具有氢； ② β-H易被消除。
（ β-碳上烷基取代多－－不易消除； β-碳上有芳环或其他吸电子基团－－易消除；
第六节 结构研究 一、化学方法－--C-N键的裂解反应 霍夫曼降解 Emde降解 von Braun反应
1．霍夫曼降解(Hofmann degradation) （又称彻底甲基化反应 ）
胺 CH3I 季铵化 OH -
Ag2O
β
Me CH
OH- H
α
Me
+
CH2 N Me
Me
烯
+
NMe3 三甲胺
β-H与季氮反式比顺式易消除。）
Hofmann N
Hofmann
Hofmann
N
N
Me
Me Me
2．Emde降解反应(Emde degradation) 生物碱分子中β位无氢存在时，使C-N键还 原断裂。
+ OH-
N Me Me
× Hofmann
Emde Na-Hg/EtOH
或 H2O
+ MeOH