第三章 生物碱

②酰胺型
与酸成盐很不稳定，在酸性条件下，就能表现出游 离碱的溶解性，能溶于三氯甲烷
(4)空间效应
• 氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或 分子构象因素，而使质子难于接近氮原子， 碱性减弱。
• 如莨菪碱碱性强于东莨菪碱
碱性强弱：
+-
N OH > 季铵
NH> 仲胺
NH2
伯胺
> N> 叔胺
Ar-NH2
如氧化苦参碱和苦参碱的分离：氧化苦参碱极性大， 亲水性强，难溶于乙醚的性质与苦参碱分离
粉防己碱和防己诺林碱的分离，利用防己诺林碱极性 大，难溶于冷苯的性质与粉防己碱分离
•
条件改变有的产生变旋现象。
• 如：菸碱 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。
二、溶解度
•(1)游离碱
类别
极性
价键
溶解性
H2O CHCl3 HCl
NaOH
非酚性Alk
较弱
共价
脂溶性
—
+
(无Ar-OH叔胺、仲
胺)
季铵碱
强
离子
水溶性
+
—
+
—
+
+
氮氧化物
半极
配位
中等水
+
（3）仲胺类一般不易与生物碱沉淀试剂反应，如麻 黄碱
注意：在结果判断时要慎重
（二）色谱检识
• （一）薄层色谱：适用于脂溶性生物碱
•
硅胶薄层色谱
• 吸附TLC ┤
└ 氧化铝薄层色谱
使用硅胶薄层色谱的注意事项：
由于硅胶显弱酸性，强碱性的生物碱在硅胶板上 能成盐，使Rf值很小或拖尾
因此，使用硅胶作吸附剂，需要在碱性环境中进行， 以克服其酸性。
（二）生物碱单体的分离
1、利用生物碱碱性的差异进行分离（pH梯度萃取法） 用不同酸性的缓冲溶液，pH由高到低依次萃取，碱
性较强的生物碱先成盐而溶于酸水溶液中
将总生物碱溶于酸水溶液中，逐渐加碱使pH由低到 高增加，碱性较弱的生物碱先游离而转溶于有机层中。
2、利用游离生物碱在有机溶剂中的溶解性差异 进行分离
（二）杂环类（氮原子结合在环内的一类生物碱。）
1、吡咯衍生物 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物 碱。
分为：简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶） 吲哚里西啶衍生物。
简单的吡咯衍生物
红古豆碱
（无活性）
红古豆苦杏仁酸酯
（有活性） 似阿托品药物的散瞳等作用
吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物
莨菪碱（阿托品） 解痉、镇痛、解磷中毒、 散瞳作用
4、喹啉衍生物
喜树碱 治白血病和直肠癌
5、异喹啉衍生物
异喹啉 isoquinoline
1-benzyl-isoquinoline 又称苄基异喹啉
那可丁
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。
双苯甲基异喹啉型 唐松草碱
(2)大分子酸类：
酸类——硅钨酸
SiO212WO3
乳白色
酚酸类——苦味酸 2,4,6-三硝基苯酚 黄色
(3)金属盐类
雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂
生成难溶性复盐 紫红色
2.反应原理：生成复盐和络盐
3.沉淀反应条件
（1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行； （若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀） （2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量>50%；（当 醇含量>50%时可使沉淀溶解） （3）沉淀试剂不易加入多量。（如：过量的碘化汞 钾可使产生的沉淀溶解）
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
第一节 概述
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。
一.生物碱的含义 生物碱一般指植物中含N的有机化合物
（蛋白质、肽类、氨基酸等除外)。
二、分布
生物碱主要分布于植物界,在动物中发现 得很少。在高等植物尤其在双子叶植物中分 布为广：
7、其他杂环
咪唑
毛果芸香碱 pilocarpine
治疗青光眼
6 5
7
1N
NH
2
N4 N 8
3
9
嘌呤
抗菌、抗病毒、 抗肿瘤
虫草素
三、萜类生物碱
石斛碱 dendrobine
解热镇痛
乌头碱 aconitine
镇痛、消炎、麻醉、 降压
二萜 抗癌活性
四、甾类生物碱
扩张支气管平滑 肌、兴奋子宫
贝母碱
4.结果的判断
（1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂；
（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性结果——不能判定生物碱的存在 阴性结果可判断无生物碱存在
氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂—— 沉淀
处理方法：
将含生物碱的酸水液碱化，再用三氯甲烷萃取，分取 三氯甲烷层，再用酸水萃取，所得酸水层部分可作为 沉淀反应的溶液
第三章
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：
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
怎样使生物碱盐和水溶性杂质分开 a、离子交换法：
使用强酸型阳离子交换树脂柱（水溶性杂质因没 被交换，所以先流出）
交换后的树脂用氨水碱化，生物碱游离出来，再 用有机溶剂进行回流提取。
R
离子交换过程如下： R-H＋ ＋[B·H]＋Cl－
R－[B·H]＋＋HCl
R－[B·H]＋＋NH4OH
R－NH4＋＋B＋H2O
原小檗碱型
存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。
抗菌消炎
原小檗碱型
镇痛、镇静、 改善心肌供血、 治疗心率失常
吗啡烷型 如：吗啡碱（morphine）是鸦片中的成分，
具有止痛的作用。
吗啡烷 morphinane
镇痛
6、吲哚衍生物
OH
R=
N H
CO2Me
R
MeO
NH
OH
N
OA c
R' COOMe
长春碱(Vinblastine , VLB), R'=Ch3 长春新碱(Vincristine, VCR), R'=CHO
第二节 结构与分类
生物碱的分类方法很多，主要包括
1.按植物来源分类 生物碱；
如：石蒜生物碱，长春花
2.按化学结构分类
如：异喹啉生物碱、甾体
生物碱；
3.按生源结合化学分类 生物碱。
如：来源于鸟氨酸的吡咯
㈠有机胺类（氮原子不结合在环内的一类生物碱。）
止咳平喘作用
益母草碱
对动物子宫有兴奋 作用、降压作用
方法：湿法制板时，以0.1-0.5的氢氧化钠代替水， 使其成碱性；展开剂中加入一定量的二乙胺或氨水； 展开槽中放入一小杯氨水，产生氨气使色谱空间显 碱性。
• 薄层色谱的显色： • （1）直接在可见光或紫外灯下观察斑点，
该法适用于有颜色或有荧光的生物碱
• （2）大多数用改良碘化铋钾试剂，显橘红 色。少数生物碱不显色可用的碘铂酸、三 氯化锑、硫酸铈硫酸（或磷酸）等试剂。
芳胺
O
>N
H
酰胺
供电--碱性↑
共轭、诱导吸电--碱性↓
第四节 检识
（一）化学检识（沉淀反应):
生物碱盐与生物碱沉淀试剂生成难溶于水的复盐或
分子复合物。
沉淀试剂：
(1)碘化物复盐类
碘化铋钾 碘-碘化钾 碘化汞钾
KBiI4
橘红色至黄色沉淀
KI-I2
红棕色沉淀
K2HgI4
类白色沉淀
若加过量试剂，沉淀又被溶解。
三、存在形式
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.苷类：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：植物体中的氮氧化物约一百余种。
㈣ 命名规则
pKa: < 2
-N:
2~7
7 ~ 11 > 11
极弱碱 弱 碱 中强碱 强碱
影响碱性强弱的因素
（1）N的杂化方式：因p电子成分越多，越易失去电 子，碱性越强。
(2)诱导效应（通过碳链传递） (a)供电性基团取代，碱性增强； 如：二甲胺(Pka10.70)>甲胺(Pka10.64)> 氨 (Pka9.75)
（b）氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱
• 常见的吸电子基：
• 苯基、羰基、酯基、醚基、羟基、双键、 硝基等
• 常见的给电子基：
•
烷基、甲氧基等
(3)共轭效应： 形成p-π共轭，通常碱性较弱。 苯胺型、酰胺型、烯胺型
①苯胺型
MeHNCOO
毒扁豆碱
N1 N2 Me Me
毒扁豆碱
毒扁豆碱
PKa1=1.76 PKa2=7.88
• （二）纸色谱 • （1）游离生物碱：甲酰胺为固定相，固定
相饱和的有机溶剂为展开剂。
• （2）生物碱盐：滤纸中的水为固定相，系 统正丁醇-冰醋酸-水为展开剂。
第五节 提取和分离
• 最常用的方法：溶剂提取法
• 常选用的溶剂：酸水、乙醇、亲脂性有机 溶剂
（1）酸水提取
原理：酸溶碱沉 常用的酸水：0.5%-1%的盐酸、硫酸 操作方法：渗漉法或浸渍法 提取成分：生物碱盐和大量水溶性杂质
1.生物碱类型的命名 主要根据： ⑴母核的化学结构，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）
吡咯里西啶
野百合碱 （有抗癌活性）
吲哚里西啶（indolizidine）衍生物
吲哚里西啶
一叶萩碱
2、吡啶衍生物
由吡啶或ຫໍສະໝຸດ Baidu氢吡啶衍生的生物碱。 分为：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶
吡啶
降压、镇静、促进唾液 分泌作用
喹诺里西啶
消肿利 尿、抗 肿瘤、 抗心律 失常、 降血脂 及免疫 调节
3、莨菪烷衍生物
第三节 理化性质
• 一、性状 • 1.形态——多为结晶固体，少为粉末。少数
常温下为液体（多不含氧，若含氧则多成 酯键） • 2.颜色——多为无色或白色，少数有色。 • 3.味 觉——多具苦味，少数有甜味，如： 甜菜碱。
• 4.挥发性——液体生物碱多有挥发性，个别 固体生物碱有挥发性，如麻黄碱。
• 5、旋光性——多为左旋光性。
±
+
+
性
溶
两性Alk Ar-OH
较弱
共价
脂溶性
—
+
+
+
（可成内盐）-
强
离子
水溶性
+
—
+
+
COOH
(2)成盐生物碱 多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。 含氧酸盐的水溶性往往较大。 与大分子有机酸所形成的盐水溶性差 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。
三、碱性
N: + H+
+ N:H
生物碱
生物碱盐
• 以 pKa 计,碱性大则 pKa大,碱性小则 pKa 小 。
此法适用于季铵型生物碱与其他生物碱的 分离。
（2）乙醇提取法
原理：生物碱与生物碱盐都溶于乙醇的性质
所用乙醇：60%～95%乙醇
操作方法：渗漉法或回流法
提取成分：生物碱、生物碱盐、少量水溶性杂质、 较多脂溶性杂质
除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。
（3）亲脂性有机溶剂提取法
原理：游离生物碱易溶于亲脂性有机溶剂
适用于一般生物碱酸水提取液的处理，尤其是水
溶性较大的生物碱，如苦参碱、麻黄碱。
b、萃取法：
氨水、石灰水碱化酸提取液，亲脂性有机溶剂 进行萃取
常用的萃取剂：三氯甲烷、乙醚
此法适用于脂溶性生物碱与水溶性杂质的分离
c、沉淀法
碱化酸水提取液，游离生物碱水溶性降低而沉 淀析出
若是水溶性生物碱，如季铵生物碱，需加雷氏 铵盐（硫氰酸铬铵）对季铵生物碱进行沉淀。
常用的溶剂：三氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯
操作方法：回流法或连续回流法
提取成分：游离生物碱和脂溶性杂质
除去脂溶性杂质的方法：酸水溶解生物碱，与脂 溶性杂质分离。 为获得药材中游离生物碱，在提取前， 药材应先用少量碱水 （氨水和石灰水）润湿。
二、分离
• （一）生物碱的初步分离
• 将总生物碱初步分成：强碱性生物碱、中 强碱性生物碱、弱碱性生物碱
①在双子叶植物的小檗科(Berberidaceae)，毛茛科 (Rununcu-laceae)，木兰科(Magnoliaceae)，防己 科(Menisperma-ceae)，罂粟科(Papaveraceae)，芸 香科(Rutaceae)等植物中广为分布；
②裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属(Taxus)，松柏 科松属(Pinus)，云杉属(Picia)，三尖杉科三尖杉属 Cepha-lotaxus)，麻黄科麻黄属(Ephedra)等属植物 中有分布； ③少数单子叶植物如石蒜科，百部科(Stemonaceae) ，百合科(Liliaceae)等植物中有分布。在低等植物 中，生物碱分布少，而且结构一般为简单。生物碱在 生物体中 的存在部位和含量往往差别很大，一般来 说，含量在千分之一以上即为高含量。