中药化学生物碱培训课件
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常见吸电子基：苯基、羰基、羟基、双键、
醚键、酯键。
常见供电子基：烷基
CH CH CH3 OH NHCH3
pKa
9.58
麻 黄 碱
CH CH CH3 OH NH2
9.00 去 甲 麻 黄 碱
中药化学生物碱
CH2 CH CH3 NH2
9.80 苯 异 丙 胺
23
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。
H N
CH3
H
H
N
CH3
OH
环常绿黄杨碱D
HO
H CH3
H N
H
H
CH3
CH3 H
H
OH
H
H OH
H
贝母碱
中药化学生物碱
ห้องสมุดไป่ตู้13
（四）有机胺类生物碱
N原子不在杂环内，在环外。
（伪）麻黄碱
CHOH
CH3 CH
NHCH3
CH3O
CH3O
OCH3
秋水仙碱
OCH3 O
O NH C CH3
H3CO HO
H3CO
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。
中药化学生物碱
17
2、生物碱盐
一般易溶于水，可溶于醇，难溶于亲 脂性有机溶剂。 水溶性大小规律：
。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 p中K药a化<学生2物）碱
20
3、影响碱性的因素
莨菪碱
中药化学生物碱
7
5、喹啉类
CH3O
N 喹啉
OH N
CH
CH CH2 N
奎宁
N
O
R=H 喜 树 碱
R
N
R=OH 10-羟 基 喜 树 碱
CH3
O
OH O
中药化学生物碱
8
6、异喹啉类
（1）简单异喹啉
（2）苄基异喹啉、双苄基异喹啉
（3）原小檗碱型
（4）阿朴芬型
（5）原阿朴芬型
（6）吗啡烷型
N
（7）普托品型
O Glc
N
O
N
H
N
CH3
吴茱萸碱
中药化学生物碱
11
（二）萜类生物碱
基本骨架为萜类，氮原子在环状结构内或 侧链上。
单萜生物碱——肉苁蓉碱、龙胆碱
倍半萜生物碱——石斛碱 二萜生物碱——乌头碱类、紫杉醇
O
O
三萜生物碱——小叶黄杨碱A
N
龙胆碱
中药化学生物碱
12
（三） 甾体生物碱
主要分布于百合科藜芦属、贝母属和茄科 的茄属植物中。
（1）氮原子的杂化方式 SP3> SP2> SP
O
_ N +OH O
PKa 11.5
OCH3 OCH3
中药化学生物碱
21
NH
N
PKa 9.5
5.4
R CN 中性
中药化学生物碱
22
（2）电效应 1）诱导效应 氮原子周围引入供电子基，使之 电子云密度增加，碱性增强。引入吸电子基，则 电子云密度减小，碱性减弱。
中药化学生物碱
O
NH
C O (CH2)4 NH C NH2
益母草碱
14
（五）肽类生物碱（环肽类生物碱）
结构特点是含有二个以上酰胺基， 且大多属于大环结构，不同于一般的肽 类，组成它们的氨基酸大多是不常见的 氨基酸。有十三环、十四环、十五环肽 生物碱。
中药化学生物碱
15
10.3 生物碱的理化性质与检识
无机酸盐>有机酸盐 含氧酸盐>卤代酸盐 小分子有机酸盐>大分子有机酸盐
中药化学生物碱
18
二、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。
N :+ HCL
N :H CL-
中药化学生物碱
19
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
一、物理性质
（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——小檗碱、 蛇根碱为黄色。
多数味苦。
少数小分子生物碱和液态生物碱有挥发性——麻 黄碱、烟碱。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
中药化学生物碱
16
（三）溶解性
1、游离生物碱
槟榔碱
N
喹诺里西啶
COOH N CH3
槟榔次碱
中药化学生物碱
O N
N
苦参碱
5
3、吲哚里西啶 吡咯和哌啶共用一个氮原子。
O
O
N
吲哚里西啶
N
一叶楸碱
中药化学生物碱
6
4、莨菪烷类生物碱（茄科生物碱）
是由四氢吡咯和六氢吡啶并合而成的杂 环。莨菪碱是由莨菪醇和莨菪酸缩合而生成 的酯。
N CH3
O CH2OH O C CH
3、多种生物碱共存且结构类似。
中药化学生物碱
2
（三）存在形式
盐的形式——在植物体中，多数生物碱
往往和有机酸结合成盐。
游离形式——少数碱性极弱的生物碱以
游离态存在，如酰胺类。
苷的形式——生物碱苷。
（四）生物活性
镇痛——吗啡、延胡索乙素
解痉——阿托品
抗菌消炎——小檗碱、蝙蝠葛碱
抗癌——喜树碱、秋水仙碱、长春新碱
此效应不受碳链长短的限制。
中药化学生物碱
24
CH3NHCOO pKa
CH3
1
N
CH3 1.76
3
N
CH3 7.88
毒扁豆碱
NH2 10.64
环己胺
NH2 4.58
苯胺
中药化学生物碱
25
（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
止咳平喘——麻黄中药化碱学生物碱
3
10.2 结构与分类
按氮原子所在基本母核的结构来分类 （一）杂环类生物碱 1、吡咯类生物碱
O
N
+
N
COO-
H
H3C CH3
四 氢 吡 咯 水 苏 碱
N
N
CH3
CH3
红 古 豆 碱
中药化学生物碱
4
2、哌啶类生物碱 简单哌啶类和双稠哌啶类
N H
哌啶
COOCH3
N CH3
异喹啉
中药化学生物碱
9
O O
小檗碱
CH3O CH3O
CH3O
N + OH-
CH3O
N
OCH3
OCH3
延胡索乙素
N N
CH3 H
OCH3 CH3O OCH3
O
OCH3 OCH3
N H CH3
CH3O
OCH3
罂粟碱
O OCH3
粉防己碱（汉防己甲素）
中药化学生物碱
10
7、 吲哚类
N
H 吲哚
N
H 靛青苷
中药化学生物碱
（二）分布
1、多分布于双子叶植物中，少数单子
叶植物和裸子植物也有分布。
双子叶——防己科、婴粟科、夹竹桃科、毛茛科、 豆科、马钱科、茄科、小檗科等。
单子叶——兰科、百合科、石蒜科、禾本科等。 裸子——麻黄科、红豆杉科、三尖杉科等。
2、多集中分布于植物的某一器官。
金鸡纳——树皮；麻黄——髓；
醚键、酯键。
常见供电子基：烷基
CH CH CH3 OH NHCH3
pKa
9.58
麻 黄 碱
CH CH CH3 OH NH2
9.00 去 甲 麻 黄 碱
中药化学生物碱
CH2 CH CH3 NH2
9.80 苯 异 丙 胺
23
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。
H N
CH3
H
H
N
CH3
OH
环常绿黄杨碱D
HO
H CH3
H N
H
H
CH3
CH3 H
H
OH
H
H OH
H
贝母碱
中药化学生物碱
ห้องสมุดไป่ตู้13
（四）有机胺类生物碱
N原子不在杂环内，在环外。
（伪）麻黄碱
CHOH
CH3 CH
NHCH3
CH3O
CH3O
OCH3
秋水仙碱
OCH3 O
O NH C CH3
H3CO HO
H3CO
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。
中药化学生物碱
17
2、生物碱盐
一般易溶于水，可溶于醇，难溶于亲 脂性有机溶剂。 水溶性大小规律：
。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 p中K药a化<学生2物）碱
20
3、影响碱性的因素
莨菪碱
中药化学生物碱
7
5、喹啉类
CH3O
N 喹啉
OH N
CH
CH CH2 N
奎宁
N
O
R=H 喜 树 碱
R
N
R=OH 10-羟 基 喜 树 碱
CH3
O
OH O
中药化学生物碱
8
6、异喹啉类
（1）简单异喹啉
（2）苄基异喹啉、双苄基异喹啉
（3）原小檗碱型
（4）阿朴芬型
（5）原阿朴芬型
（6）吗啡烷型
N
（7）普托品型
O Glc
N
O
N
H
N
CH3
吴茱萸碱
中药化学生物碱
11
（二）萜类生物碱
基本骨架为萜类，氮原子在环状结构内或 侧链上。
单萜生物碱——肉苁蓉碱、龙胆碱
倍半萜生物碱——石斛碱 二萜生物碱——乌头碱类、紫杉醇
O
O
三萜生物碱——小叶黄杨碱A
N
龙胆碱
中药化学生物碱
12
（三） 甾体生物碱
主要分布于百合科藜芦属、贝母属和茄科 的茄属植物中。
（1）氮原子的杂化方式 SP3> SP2> SP
O
_ N +OH O
PKa 11.5
OCH3 OCH3
中药化学生物碱
21
NH
N
PKa 9.5
5.4
R CN 中性
中药化学生物碱
22
（2）电效应 1）诱导效应 氮原子周围引入供电子基，使之 电子云密度增加，碱性增强。引入吸电子基，则 电子云密度减小，碱性减弱。
中药化学生物碱
O
NH
C O (CH2)4 NH C NH2
益母草碱
14
（五）肽类生物碱（环肽类生物碱）
结构特点是含有二个以上酰胺基， 且大多属于大环结构，不同于一般的肽 类，组成它们的氨基酸大多是不常见的 氨基酸。有十三环、十四环、十五环肽 生物碱。
中药化学生物碱
15
10.3 生物碱的理化性质与检识
无机酸盐>有机酸盐 含氧酸盐>卤代酸盐 小分子有机酸盐>大分子有机酸盐
中药化学生物碱
18
二、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。
N :+ HCL
N :H CL-
中药化学生物碱
19
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
一、物理性质
（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——小檗碱、 蛇根碱为黄色。
多数味苦。
少数小分子生物碱和液态生物碱有挥发性——麻 黄碱、烟碱。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
中药化学生物碱
16
（三）溶解性
1、游离生物碱
槟榔碱
N
喹诺里西啶
COOH N CH3
槟榔次碱
中药化学生物碱
O N
N
苦参碱
5
3、吲哚里西啶 吡咯和哌啶共用一个氮原子。
O
O
N
吲哚里西啶
N
一叶楸碱
中药化学生物碱
6
4、莨菪烷类生物碱（茄科生物碱）
是由四氢吡咯和六氢吡啶并合而成的杂 环。莨菪碱是由莨菪醇和莨菪酸缩合而生成 的酯。
N CH3
O CH2OH O C CH
3、多种生物碱共存且结构类似。
中药化学生物碱
2
（三）存在形式
盐的形式——在植物体中，多数生物碱
往往和有机酸结合成盐。
游离形式——少数碱性极弱的生物碱以
游离态存在，如酰胺类。
苷的形式——生物碱苷。
（四）生物活性
镇痛——吗啡、延胡索乙素
解痉——阿托品
抗菌消炎——小檗碱、蝙蝠葛碱
抗癌——喜树碱、秋水仙碱、长春新碱
此效应不受碳链长短的限制。
中药化学生物碱
24
CH3NHCOO pKa
CH3
1
N
CH3 1.76
3
N
CH3 7.88
毒扁豆碱
NH2 10.64
环己胺
NH2 4.58
苯胺
中药化学生物碱
25
（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
止咳平喘——麻黄中药化碱学生物碱
3
10.2 结构与分类
按氮原子所在基本母核的结构来分类 （一）杂环类生物碱 1、吡咯类生物碱
O
N
+
N
COO-
H
H3C CH3
四 氢 吡 咯 水 苏 碱
N
N
CH3
CH3
红 古 豆 碱
中药化学生物碱
4
2、哌啶类生物碱 简单哌啶类和双稠哌啶类
N H
哌啶
COOCH3
N CH3
异喹啉
中药化学生物碱
9
O O
小檗碱
CH3O CH3O
CH3O
N + OH-
CH3O
N
OCH3
OCH3
延胡索乙素
N N
CH3 H
OCH3 CH3O OCH3
O
OCH3 OCH3
N H CH3
CH3O
OCH3
罂粟碱
O OCH3
粉防己碱（汉防己甲素）
中药化学生物碱
10
7、 吲哚类
N
H 吲哚
N
H 靛青苷
中药化学生物碱
（二）分布
1、多分布于双子叶植物中，少数单子
叶植物和裸子植物也有分布。
双子叶——防己科、婴粟科、夹竹桃科、毛茛科、 豆科、马钱科、茄科、小檗科等。
单子叶——兰科、百合科、石蒜科、禾本科等。 裸子——麻黄科、红豆杉科、三尖杉科等。
2、多集中分布于植物的某一器官。
金鸡纳——树皮；麻黄——髓；