第三章生物碱

O O H2SO4 N OMe
小檗碱 （黄色）
OMe
四氢小檗碱 （无色）
OMe
毒藜
三、理化性质（一）一般性质 （一）一般性质
槟榔
1.形态——多为结晶固体，少为粉末；有熔点。
少数常温下——液体（多不含氧，若含多成酯键）
毒藜碱
烟碱 nicotine
槟榔碱
凡是具有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱，则有旋光性 质
存在于鸦片中，具有镇 咳作用与可待因相似， 但无成瘾性，可替代可 待因。
二、分类
双苯甲基异喹啉型
唐松草碱 thalicarpine
二、分类
原小檗碱型 protoberberine
小檗碱（黄连素） berberine
药根碱 jatrorrhizine
二、分类
原小檗碱型
四氢黄连碱
延胡索乙素 Corydalis B
二、分类
莨菪碱是由莨菪醇与莨菪酸缩合而生成的酯：
+ 莨菪醇 缩合
莨菪酸
莨菪碱（阿托品）
二、分类
颠茄生物碱（belladonna alkaloids）
莨菪碱 阿托品 hyoscyamine atropine
山莨菪碱 anisodamine
东莨菪碱 scopolamine
樟柳碱 anisodine
二、分类
多数含有C、H、O、N，少数含有S、Cl
多为结晶性固体，有些为非晶性粉末，少数为液 体(如烟碱、槟榔碱)
多具苦味(盐酸小檗碱)，少数呈辛辣味 一般无色或白色；少数具有长链共轭体系的具有 一定颜色。如，小檗碱：黄色；小檗红碱：红色； 一叶萩碱：淡黄色
挥发性与 少数液体及个别小分子生物碱具挥发性(麻黄碱)， 升华性 少数具升华性(咖啡因)
含氧酸盐（SO4）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（如CH3COOH醋酸）或无机酸成盐 水溶性较好。
（二） 生物碱类化合物的理化性质
性状
形 态 味 颜 色
挥发性与 升华性
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。
游离生 物碱 亲脂 性生 物碱 亲水 性生 物碱
• 1．生物碱碱性的表示方法多用（ ） • A.Kb B．pKb C.Ka D．pKa pH
E.
常见生物碱碱性规律：
• 通常情况下碱性强弱与pKa大小的关系如 下：
三、理化性质（二）碱性 3.影响碱性强弱的因素 碱性强弱：
N OH >
+
O N H > NH2
> N > Ar-NH2 > 叔胺 芳胺
四、生物碱的性质
五、生物碱的碱性 1. 共轭酸碱概念及强度表示 N原子具有孤对电子，能接受质子或给出 产生原因 电子而显碱性
理论依据
N: + + H + N:H
生物碱
生物碱盐
表示方法
pKa
碱性大小与 pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱 pKa关系 pKa7～11为中强碱，pKa11以上为强碱 O
㈤喹啉衍生物
内酯结构 碱化开环 喜树碱★ camptothecine 治白血病和直肠癌
成盐溶于水
二、分类
㈥异喹啉衍生物
分：1-苯甲基/苄基异喹啉型
双苯甲基/苄基异喹啉型 原小檗碱型 异喹啉 isoquinoline
吗啡烷型
二、分类
㈥异喹啉衍生物
1-苯甲基异喹啉型
那可丁 尼古丁 1-benzyl-isoquinoline
• 44. 秋水仙碱；此生物碱的结构类型是¦(单选题 1 分) • A. 异喹啉类生物碱 B. 吲哚类生物碱 C. 有机 胺类生物碱 D. 二萜生物碱 • E. 异喹啉类生物碱(362) • 45. 利血平；此生物碱的结构类型是¦ (单选题 1分) • A. 异喹啉类生物碱 B. 吲哚类生物碱 C. 有机胺 类生物碱 D. 二萜生物碱 • E. 异喹啉类生物碱
三、理化性质（一）一般性质
3.味 觉——多具苦味。
•4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性 （液体生物碱:有哪些★）极少数生物碱具 有升华性，如咖啡因 5.旋光性——多为左旋光性。
有的产生变旋现象。 如：烟碱 中性溶液——左旋光性 酸性溶液——右旋光性
多数左旋体呈显著生理活性。
四、生物碱的性质
（三） 生物碱的溶解性 亲脂性 水
三、理化性质（一）一般性质 6.溶解度 (1)游离碱 少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。 如： OMe MeO
Me N OH O O OMe N Me
Ar-OH 由于空间位阻且能 形成分子内氢键
去甲基粉防已碱
所以不溶于碱水
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度
(2)成盐
多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
二、分类
吗啡烷型
吗啡烷 morphinane
吗啡碱 morphine
青藤碱 sinomenine
二、分类 ㈨吲哚（yinduo）衍生物
4 5 6 7 1 N H 3 2
吲哚
二、分类 ㈨吲哚（yinduo）衍生物
毒扁豆碱 physostigmine 治疗青光眼
玫瑰树碱 ellipticine 抗癌作用，低毒。
长春花中的长春碱——抗癌活性
1. 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
生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
（三）分布特点
1．在植物的各部位都有分布，但多集中 在某一器官。如黄柏生物碱多在皮内 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。 3．同一植物体内的生物碱，往往是多种生物 碱共存，而且母核结构相似。麻黄里有麻 黄碱和为麻黄碱
分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶
（quinolizidine）
二、分类
㈢吡啶衍生物
二、分类
㈢吡啶衍生物
matrine
oxymatrine
二、分类
㈣莨菪烷（tropane）衍生物 由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。 分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids） 古柯生物碱（coca alkaloids）
三、生物碱
何为生物碱
一、生物碱概述
1.多数由C、H、 O、N组成。
生物碱的含义 和特点
（含N有机化合物的总称） 2. Ｎ多在环上，少数在环外。 3. 大多具碱性，可与酸成盐。
4. 多具显著的生理活性。
㈠生物碱的定义★ 指天然产的一类含氮的有机化合物； 多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强的生理活性。
叔胺碱和仲胺碱，溶于有机溶剂，溶于酸
游离 生物碱
主要指季胺碱和某些含N-氧化物生物碱； 亲水性 液体或分子较小的生物碱亲脂又亲水。如 东莨菪碱、氧化苦参碱、烟碱、麻黄碱。
具特殊 官能团 内酯（或内酰胺）结构：类似一般叔胺碱，
但在碱水中可以开环形成羧酸盐溶于水， 加酸又复原。
两性生物碱（吗啡、小檗胺、槟榔次碱）： 可溶于酸水及碱水，pH8～9产生沉淀。
二、分类 (十三) 甾体生物碱类
贝母碱 peimine verticine
7、来源于甾类生物碱
• A．莨菪碱
• • • • • •
B．槟榔碱 • C．小壁碱
D．长春碱
E．麻黄碱 1．属于有机胺类生物碱的是（ ） 2．属于莨菪烷类生物碱的是（ ） 3．属于吡啶类生物碱的是（ ） 4．属于异喹啉类生物碱的是（ ） 5．属于吲哚类生物碱的是（ ）
二、分类
㈩ 咪唑（imidazole）衍生物
百度文库咪唑
毛果芸香碱 pilocarpine 治疗青光眼
二、分类 (十二) 嘌呤（purine）衍生物
NH2
6 1N 2
5
7 N 8
N N
N N
N 4 N 3 9
H H OH OH COOH
嘌呤
香菇嘌呤 eritadenine
具降脂作用
6、来源于萜类生物碱
• 46. 乌头碱；此生物碱的结构类型是¦ (单选 题 1分) • A. 异喹啉类生物碱 B. 吲哚类生物碱 C. 有机胺类生物碱 D. 二萜生物碱 • E. 异喹啉类生物碱
（五） 生物碱的理化性质
1、性状
三、理化性质（一）一般性质
2.颜色——多为无色或白色，少数有色。
O O + N OMe Zn
二、分类
㈠有机胺类）
益母草碱★ 秋水仙碱
治疗急性痛风，并有 抑制癌细胞生长的作用 对动物子宫有增加其 紧张性与节律性的作用
二、分类
㈡吡咯衍生物 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。
重要的分：简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（ 吲哚里西啶衍生物。
二、分类
㈡吡咯衍生物
简单的吡咯衍生物
红古豆碱
（无活性）
三、理化性质（一）一般性质 6.溶解度
(1)游离碱
类别 脂溶性 季铵碱
极性 较弱 强
溶解性 脂溶性 水溶性
H2O CHCl3 H+ OH— + + — + + — +
两性: Ar-OH 较弱 *酸、碱均为 。 -COOH1% 强
脂溶性 — 水溶性 +
+ —
+ +
+ +
• • • •
3.可溶于水的生物碱是（ ） A．麻黄碱 B．莨菪碱 C．小檗碱 D．胡椒碱 E．延胡索乙素
二、生物碱的分布
动物界也有存在，但种类少。
肾上腺素
蟾酥碱
二、生物碱的分布
海绵中含溴的生物碱， 具有很强的细胞毒作用
蟾蜍毒汁中的色胺
一、概述
㈢存在形式
1.游离碱：（可在水溶液或熔融状态下完全电离成离子
的碱）以游离碱的形式存在。
2.成
3.苷 4.酯
盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的
类：以苷的形式存在于植物中； 类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以
㈡分布
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。
• 大多数有较复杂的环状结构，氮原子结合在
环内,个别是非环状生物碱，麻黄碱、秋水仙
碱等；多数具有碱性，可以和酸成盐；大都
具有特殊而显著的生理活性。
古柯碱 cocaine （可卡因）
鸦片中的吗啡——镇痛作用
麻黄中的麻黄碱——止喘作用
N H
N
吡啶
胡椒啶
pka= 5.2 ( SP2 )
pka = 11.2 ( SP3 )
红古豆苦杏仁酸酯 （有活性）
似阿托品药物 的散瞳等作用
二、分类 ㈡吡咯衍生物 吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物
吡咯里西啶 野百合碱 （有抗癌活性） monocrotaline
二、分类
㈡吡咯衍生物 吲哚里西啶（indolizidine）衍生物
吲哚里西啶
一叶萩碱
二、分类
㈢吡啶衍生物
由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。
碱性基团 pKa值顺序 季铵
+ N OH > N H > NH2
>
N
> Ar-NH2 > 芳胺
仲胺
伯胺
叔胺
N H
酰胺
2.碱性强弱的表示方法
• 生物碱的碱性强度一般用pKa表示，为生物 碱共轭酸的解度常数。 • pKa =PKW-pKb=14-pKb • PKW：为水的解离常数
• PKa大、生物碱的碱性强 • -CONH ，Ar-NH2 哪个碱性强些呢？
酸类：乌头酸、绿原酸等无机酸：硫酸、盐酸等。
甲酯形式存在。
5.N-氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。
（四）生物碱的结构和分类
1．按植物来源分类: 黄连生物碱、苦参生物碱 2．按生源途径分类. 按化学结构类型分类: 喹啉类生物碱、 吲哚类生物碱等
二、分类
结构特点
㈠有机胺 内的一类生物碱。 氮原子不结合在环
• 42. 苄基异喹林生物碱¦ (单选题 1分) • A. 秋水仙碱 B. 苦参碱 C. 莨菪碱 D . 罂粟 碱 E. 汉防己甲素 • 43. 小檗碱；此生物碱的结构类型是¦ (单选 题 1分) • A. 异喹啉类生物碱 B. 吲哚类生物碱 C. 有机胺类生物碱 D. 二萜生物碱 • E. 异喹啉类生物碱
大多数叔 胺碱和仲 胺碱为亲 脂性，一 般能溶于 有机溶剂 ，尤其易 溶于亲脂 性有机溶 剂
主要指 季铵碱 和某些 含氮氧化物 的生物 碱
一般易溶 于水，可 溶于醇类， 难溶于亲 脂性有机 溶剂。
含氧无机酸盐> 不含氧无机酸盐 >小分子有机酸 盐>大分子有机 酸盐
四、生物碱的性质
（一） 生物碱的性状 组成 形态 味道 颜色
季铵
仲胺
伯胺
N H
酰胺
供电--碱性↑ 共轭、诱导吸电--碱性↓
四、生物碱的性质
杂化方式 诱导效应 2. 碱性与分 子结构的关系 共轭效应 空间效应 氢键效应
三、理化性质（二）碱性
3.影响碱性强弱的因素 （1）杂化方式（P成分比例大，碱性强）
SP3 ( N ) > SP2 (-N C ) > SP ( C N ) pKa 10~ 5~6 0~1
溶解性
生物碱盐
多数为 结晶形 固体， 少数为 非晶形 粉末； 个别为 液体。
多 具 苦 味 。
一般 为无 色或 白色 ，少 数有 颜色 。
少数液 体状态 及个别 小分子 固体生 物碱具 挥发性 个别生 物碱具 有升华 性。
具特殊 官能团 的生物 碱 具酚羟基 或羧基的 两性生物 碱既可溶 于酸水， 也可溶于 碱水溶液 。