第九章 生物碱
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第九章 生物碱
四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
苯丙氨酸
酪氨酸
（一）、苯丙胺类生物碱
麻黄
麻黄碱的功效
1、麻黄碱使心脏收缩有力，心输出量增加（增压作用）。
2、麻黄碱具有中枢神经兴奋作用，可引起失眠、神经过敏、不安等
症状。
3、麻黄碱可引起支气管扩张，用于治疗支气管哮喘病。
（二）苄基四氢异喹啉类生物碱
喹啉
异喹啉
Carl Meissner
1870年，毒芹碱化学结构确定，并且在1886年体外合成成功
德国化学家拉登堡
1925年，英国化学家罗宾逊确定吗啡结构
罗宾逊
吗啡
目前：
人们已经在植物中分离得到1872个骨架，21120个生物
碱。 人们已经阐明部分生物碱的酶促合成途径。 人们已经利用化学合成和细胞培养的方法来生产一些 生物碱。 许多生物碱药理机制得到比较深入的研究。
长春花碱 夹竹桃科植物长春花
长春花碱能与微管蛋白相结合，抑制微管的聚合，使分裂的细胞不能 形成纺锤体而终止分裂，从而可以抑制肿瘤细胞增殖。
（三）、色氨酸衍生的喹啉类生物碱
奎宁
茜草科植物金鸡纳树
奎宁能与疟原虫的DNA结合，形成复合物，抑制DNA的复制和RNA的转 录，从而抑制原虫的蛋白合成，达到杀死疟原虫的目的。
三、生物碱在植物生命活动中的作用
参与植物化学防御过程 很多种生物碱对昆虫有毒，或者对食草动物有毒,可以作 拒食剂。
低浓度的咖啡因可以杀死天蛾幼虫
羽扇豆碱具有拒食活性
四、生物碱的生理活性
1、抗肿瘤活性：喜树碱、长春花碱等 2、降血压、降血脂作用：蛇根碱、利血平、苦参碱等 3、对中枢神经系统的作用：吗啡、咖啡因等
石蒜（曼珠沙华 ）
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
第九章 生物碱
A 哌啶类(piperidines)生物碱
吲哚里西丁类 (indolizidines) 生物碱
O H N H O
喹诺里西丁类 (quinolizidines) 生物碱
O N
苦参碱
N
一叶萩碱
三、 来源于邻氨基苯甲酸的生物碱
四、 来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
B 四氢异喹啉类(tetrahydroisoquinolines)生物碱
2.电子效应
(1) 诱导效应
• 吸电子诱导效应：
• 生物碱分子中氮原子上连接吸电基，则降 低氮原子的电荷密度，碱性减弱； 芳环、酰基、醚基、双键、羟基等
H3C H3C
• 吸电基基团： •
H3CO NH H3CO OH
佩落碱
CH3
C 苄基四氢异喹啉类生物碱 (benzyltetrahydroisoquinolines)
D 苯乙基四氢异喹啉类 （phenethyltetrahydroisoquinolines）生物碱
五、 来源于色氨酸的生物碱
简单β –卡波林碱类 simple β-carbolines
1、脂溶性生物碱（绝大多数仲胺和叔胺生物碱）
溶于有机溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、 苯和卤代烷类（CH2CI2 CHCI3 CCI4 ） 等，不溶于 碱水中； 生物碱盐一般多易溶于水，无机酸盐的 水溶性 大于有机酸的盐类；
2、水溶性生物碱：（季铵型生物碱和氮氧化物的
生物碱）可溶水，难溶于亲脂性有机溶剂。 3、液体生物碱易溶于水， 4、苷类生物碱多数水溶性较大 5、两性生物碱：（含有酚羟基和羧基的生物碱） 既可溶于酸水，又可溶于苛性碱溶液。 6、含内酯结构的生物碱：遇碱开环，加酸环合；
OH AcO OMe HO OMe R2 AcO N R1 MeO OMe OAc R3 N OH
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
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
生物碱
变色酸 间苯三酸 没食子酸
紫色 红色 翠绿色
OCH3 二氧次甲基 OCH3
4）1%钒酸铵+浓H2SO4 咖 啡 棕色 士的宁 蓝色 莨菪碱 红色
5)Macquis试剂（含少量甲醛的浓硫酸） 吗 啡 紫红色 可待因 蓝 色 6）Frohde试剂（1%钼酸钠的浓硫酸溶液） 小檗碱 棕绿色 利血平 黄到蓝色
酸 水 部 分
五、生物碱的提取和分离
酸 水 部 分
碱 化 CHCl 次 3提 取多
水 部 分
CHCl 3部 分 过 泸 后 用 乙 醚 ,CHCl 分 别 去 杂 3
稀 酸 部 分
CHCl 乙 醚 部 分 3或 干 燥 回 收 CHCl 3
弱 碱 性 生 物 碱ห้องสมุดไป่ตู้总 碱
五、生物碱的提取和分离
2)极性有机溶液提取: 生药粉末,用60-80%的醇溶液,在
醇或戊醇直接提取。
五、生物碱的提取和分离
极 性 有 机 溶 剂 提 取 法
药 材 粉 末
60-80%乙 醇 室 温 或 回 流 提 取 多 次
生 药 残 渣
乙 醇 液 部 分 胶 质 残 渣
五、生物碱的提取和分离
胶质残渣 2%稀 酸 提 取 多 次
残渣
稀酸液 碱化 分别用乙醚 氯 ,仿 提 取
乙醚部分 水洗 干燥 回收乙醚 总碱1
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
HO
苯 丙 胺 类
Ph H
CH3 H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四 氢 异 喹 啉 类
CH3O CH3O OH NH CH3
哌劳亭(Pellotine)
三、生物碱的分类
五）来源于色氨酸的生物碱：
第九章 生物碱
三、性质——碱性 性质——碱性
影响碱性强弱的因素： 影响碱性强弱的因素：
1．氮原子的杂化方式： 氮原子的杂化方式：
SP3
NH
四氢异喹啉（ 四氢异喹啉（SP3 pKa9.5） ）
>
SP2 >
SP
N
异喹啉（SP2 pKa5.4） 异喹啉（ ）
RC
N
氰类（ 氰类（SP 中性 ） 电效应
三、性质
（5）、内酰胺生物碱（苦参碱）： 碱水解 ）、内酰胺生物碱（苦参碱）： 内酰胺生物碱
三、性质——溶解性 性质——溶解性
（2）盐（离子型、极性大）： 离子型、极性大）：
水 +
酸水 +
碱水、 甲（乙）醇、 苯 /乙醚 /CHCL3、 CCl4 /石油醚 碱水、 + -
三、性质——溶解性 性质——溶解性
5．邻氨基苯甲酸系生物碱 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑） 丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）
O
1
N
N H
1
二、结构与分类
6、组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱：毛果芸香碱（毛果芸香） 咪唑类生物碱：毛果芸香碱（毛果芸香）
N
H3C
N O O N
CH3
N H
H O
CH2OH O
H3CO NHCOCH3 H3CO
阿托品 （止痛）
秋水仙碱 (抗癌) -N呈酰胺状态
OCH3 O H3CO
一、概述
正确理解生物碱的含义
生物体内普遍存在在的含氮有机化合物，氨基酸、 生物体内普遍存在在的含氮有机化合物，氨基酸、 蛋白质、核酸、及某些含氮维生素除外 蛋白质、核酸、 有例外，包含麻黄碱、秋水仙碱。 有例外，包含麻黄碱、秋水仙碱。
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：
生物碱
23.孕甾烷（C21）生物碱物碱
按生源分类
按结构分类
生物碱主要结构类型（按结构分类）
一、有机胺类生物碱（Organic amine alkaloids） 二、吡咯烷类生物碱（Pyrrolidine alkaloids） 三、吡啶和哌啶类生物碱（Pyridine and Piperidine alkaloids） 四、喹啉类生物碱（Quinoline alkaloids） 五、异喹啉类生物碱（Isoquinoline alkaloids） 六、吲哚类生物碱（Indole alkaloids） 七、肽类生物碱（Peptide alkaloids） 八、萜类生物碱（Terpenoid alkaloids） 九、甾体类生物碱（Steroid alkaloids） 十、其他类（Other alkaloids）
---------紫红色沉淀 碘化汞钾试剂（Mayer’s reagent）------类白色沉淀 碘化铋钾试剂（Dragendorff’s reagent）----黄至橘红色沉淀 改良碘化铋钾试剂 ------TLC或PC显色剂
橘红色斑点
注意： （1） 假阳性反应
蛋白质、多肽、氨基酸、多糖、鞣质、某些苷类、 有共轭双键的羰基化合物等 需预处理，排除干扰
主要氨基酸构件
C6C2N
indole·C2N
C4N
C5N
最先形成N-杂
涉及化学/酶反应 环的反应
环合反应（一级环合反应和次级环合反应）
C-N 裂解反应 C-C 裂解反应
具备N-杂环生物 碱的再环合
重排，取代，消除，转化等
生物合成过程示意图
（一级、二级环合 C-C/C-N裂解 重排-再环合）
喹啉类生物碱
吖啶酮类
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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（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
山油柑碱 (抗癌)
山油柑
8、吲哚类生物碱
吲哚：苯环和吡咯骈合而成的杂环。
4 5 6 7 3 2
N1 H
吲哚
MeO
N H H H H3OOC
N H OMe O CO OMe OMe OMe
利血平（降压）
萝芙木
长春碱
对恶性淋巴瘤、睾丸肿瘤、绒毛膜癌疗效较好。
仲胺
伯胺
N H
酰胺
（四）、沉淀反应
生物碱沉淀试剂：碘化铋钾 KBiI4 （黄至 桔红色无定形沉淀） 应用：分离纯化、鉴定生物碱。
注意： １、反应一般在酸性条件下进行； ２、反应前尽可能先将生物碱纯化； ３、沉淀反应需采用3种以上试剂进行。
四、生物碱的提取分离
（一）、提取 1、酸水提取法：使生物碱成盐而溶于水； 2、醇类溶剂提取法：常用甲醇或乙醇； 3、亲脂性有机溶剂提取法：提取游离生物碱 （注意：提取前，加碱把pH值调至碱性)
5、喹啉类生物碱
喹啉：苯环和吡啶骈合而成的杂环
N
喹诺里西啶
喹啉
喜树
喜树碱 （对肠胃道和头颈部癌等有较
好的近期疗效 ）
6、异喹啉类生物碱
异喹啉：苯环和吡啶骈合而成的杂环
N
喹啉 异喹啉
MeO N MeO
MeO OMe
罂粟碱 (治疗心绞痛和动脉栓塞等症)
7、吖啶酮类生物碱
吖啶：两个苯环和吡啶骈合而成的杂环。
H N CH3 OCO
CH2 OH C H
莨菪碱（阿托品）
莨菪 用于抢救有机磷农药中毒。
古柯碱（可卡因）
（用于各种手术的局部麻醉）
Coca
古柯碱（可卡因）
古柯碱，又名可卡因，是一种天然的中枢神经兴奋剂，从1985 年起成为了世界性主要毒品（出现了纯古柯碱），使吸食者于 几秒钟至几分钟后产生兴奋感、激动。毒性较大，小剂量时能 兴奋大脑皮层，产生欣快感；大剂量兴奋转为抑制。可出现中 枢性呼吸抑制，并抑制心肌而引起心力衰竭。 人类发现的第一种具有局麻作用的天然生物碱，为长效酯类局 麻药。用于各种手术的局部麻醉， 常用于口、鼻、咽、耳、 尿道等手术麻醉。
小檗碱（黄连素）
贝母碱
4、颜色
多数呈无色，少数有颜色。
小檗碱 （黄色）
（二）、溶解性
1 、大多数伯胺、仲胺和叔胺生物碱的游 离碱具亲脂性； 2 、季铵生物碱和大多数生物碱盐具亲水 性；
N H3 C
COO CH3
水苏碱
3、两性生物碱 (具酚ห้องสมุดไป่ตู้基或羧基 )：可溶于 碱水； 4 、含内酯结构的生物碱，溶于碱水，遇酸 又闭环而析出。
COOCH3
N CH3 OH
三、生物碱的理化性质
（一）、性状 １、组成 一般由C、H、O、N四种元素组成，少数 含有Cl、S等。
去氧麻黄碱（冰毒）
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）液体生物碱可随水蒸气蒸馏 （3）固体一般为结晶形，有些为 无定形粉末
3、味道：多具苦味，有些极苦；
吡咯
四氢吡咯
吡咯里西啶 （很多对动物和人类 有严重的毒性作用）
益母草
N H3 C
COO CH3
水苏碱
（活血调经，利尿消肿） 每片含盐酸水苏碱15毫克
3、吡啶类生物碱
结构特点：吡啶或六氢吡啶的衍生物
喹诺里西啶
吡啶
六氢吡啶
槟榔碱
(治疗青光眼和驱绦虫药)
4、莨菪类生物碱
结构特点：吡咯和吡啶骈合而成的杂环
第九章
生物碱（alkaloids）
鸦片
吗啡（镇痛）
主要内容
概述
生物碱的分类 理化性质 提取分离
一、概述
1、定义 指天然存在的一类含氮有机化合物， 大多具有氮杂环结构且氮原子在杂环内， 并具有生理活性和碱性。
N H3 C
COO CH3
水苏碱
广义认为：除去生物体必须的含氮化 合物，如氨基酸、多肽、蛋白质、B族维 生素等以外的所有含氮有机化合物。
(?)
(?)
(?)
(?)
１、分离碱性强弱不同的混和生物碱 一般常采用（ ）。 A.溶剂极性梯度萃取法 B.分步结晶法 C.酸水提取碱沉淀法 D. pH梯度萃取法 ２、进行生物碱沉淀反应一般需要在 （ ）进行。 A、酸性水溶液中 B、酸性乙醇溶液中 C、碱性水溶液中 D、有机溶剂中
３、下列生物碱碱性最强的是（ ） A、季铵碱 B、叔胺碱 C、仲胺碱 D．伯胺碱 E、酰胺碱 ４、碱性最弱的生物碱是（ ） A、季铵碱 B、叔胺碱 C、仲胺碱 D、伯胺碱 E、酰胺碱 ５、溶解脂溶性生物碱的最好溶剂是( ) A、乙醚 B、甲醇 C、乙醇 D、氯仿 E、水
Serine (Ser, S)
2、胺的分类和命名
NH2 氨基
NH 亚氨基
N 次氨基
3、生物碱的生物合成
合成前体：氨基酸、甲戊二羟酸和乙酸酯。
常见氨基酸有鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、 酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸等。
N H H3 C
N N
O
色氨酸
吴茱萸碱
7
吴茱萸
三、生物碱的分类
按母核类型分类
长春花
全草入药可止痛、消炎、安眠、通便及利尿等。 全株具毒性需斟酌注意。
9、咪唑类生物碱
咪唑
毛果芸香碱 （用于治疗青光眼）
10、喹唑酮类生物碱
喹唑酮
常山
傅丰永（1914-1979）
常山碱（抗疟）
傅丰永（1914-1979） 傅丰永，中国天然药物化学研究的开拓者之一。早 在40年代，从常山首次分离得到抗疟有效成分常山 碱甲、乙、丙等。1954年，成功地研究出从蛔蒿提 取山道年的生产工艺，并被厂家采用。此外，他们 以海南岛引种的催吐萝芙木根（含多种吲哚类生物 碱）为原料，研究出提取利血平的生产工艺，并被 药厂采用。
）
A．分子中有N原子 B．N原子多在环外 C．具有碱性 D．显著而特殊的生物活性
2、指出下列生物碱各属于那种类型
OCH3 N
CH3O HO
O
CH3 OH CH2OH
HN
N O
+ CH3 N CH3
O N H O N H
HO
O N N
HO O N H
N+
COO
_
CH 2CH=C(CH 3)2
H 3C N HO
11、嘌呤类生物碱
N N N H
嘌呤
N
咖啡
咖啡因 （治疗神经衰弱和昏迷复苏。）
可可
12、萜类生物碱
乌头碱（缓解癌痛）
口服0.2mg即可中毒，3-5mg可致死
云南白药承认含有 乌头碱成分。
中药（含乌头碱）：绝不可用冷水煎服，泡 酒饮用，而需要用开水久煎方能解其毒。
1、生物碱不具有的特点是（