生物碱

生物碱(alkaloid)是一类存在于生物界（主要是植物）中，大多具显著生物活性的含氮的碱性化合物。氮通常在环中。分子中含有碳、氢、氧和氮四种元素，极少不含氧原子。

生物碱广泛分布于植物界约100余科的植物中，其中以双子叶植物为多，其次为单子叶植物、裸子植物与蕨类植物。在地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生物碱。少数真菌中也有生物碱。蛙类、蟾蜍、某些昆虫、加拿大海狸等动物中也存在生物碱。含生物碱较多的科有粗榧科、毛莨科、小檗科、防已科、罂粟科、豆科、马钱科、夹竹桃科、茄科、菊科、百合科和石蒜科等。有些科几乎全科植物均含生物碱，如罂粟科。同一科属或亲缘关系相近的植物中往往含有相同或相似的生物碱，如茄科的颠茄属(Atropa)、曼陀罗属(Datura)、莨菪属(Hyoscyamus)、东莨菪属(Scopolia)等属的植物都含有莨菪碱(hyoscyamine)。同一种生物碱也可分布于不同科中，如在毛莨科、小檗科、防已科与芸香科的一些植物中都有小檗碱。生物碱可存在于植物体内各个器官中，同种植物中所含生物碱常不止一种，有的可含数种至数十种，如罂粟约含25种生物碱，长春花中含70余种生物碱。生物碱在植物体内各部分中分布是不相等的，往往集中于某一器官或某一部分中。如乌头（根）、黄连（根茎）、黄柏（树皮）、颠茄（叶）、麻黄（地上茎）、洋地黄（花）、吴茱萸（果实）、马钱子（种子）等。在同一植物的不同部分，不但生物碱的含量有差异，而且生物碱的种类也可能不同。

生药中生物碱的含量大多低于1%，有少数含量特别低，如长春花中长春新碱含量为百万分之一，美登木中美登木素含量为千万分之一；也有些含量特别高，如黄连中小檗碱含量可达9%、金鸡纳皮中奎宁含量高达15%。在植物体内，生物碱一般与有机酸（苹果酸、枸橼酸、酒石酸等酸和鞣酸等）结合成盐类，呈溶解状态存在于液泡中，有些是与糖结合成甙而存在，更有少数生物碱是呈游离状存在的，如咖啡碱(caffeine)与秋水仙碱(colchicine)等。

生物碱是生药中一类重要的有效成分，目前已分离到10000余种，其中80余种已用于临床，如黄连中的小檗碱(berberine)用于抗菌消炎，麻黄中的麻黄碱(ephedrine)用于平喘，萝芙木中的利血平(reserpine)用于降压，喜树中的喜树碱(camptothecine)与长春花中的长春新碱(vincristine)用于抗肿瘤等。

(一)分类

生物碱品种繁多，根据不同需要有多种不同的分类法，如按生物碱的生物来源（如茄科生物碱……）、生理作用（如降压生物碱……）、性质（如挥发性生物碱……）、生源（如真生物碱、原生物碱、伪生物碱）及其母核的基本结构来分类。后者是最常用的分类方法，可将生物碱分为60类左右，其中主要有以下12类：

(1)有机胺类(Amines)：氮原子位于直链上，如麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等；

(2)吡咯烷类(Pyrrolidine)：如古豆碱、千里光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；

(3)吡啶类(Pyridine)：如菸碱、槟榔碱、半边莲碱、苦参碱等；

(4)喹啉类(Quinoline)：如奎宁、喜树碱等；

(5)异喹啉类(Isoquinoline)：如小檗碱、吗啡、粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱等；

(6)喹唑酮类(Quinnazolidone)：如常山碱等；

(7)吲哚类(Indole)：如利血平、长春碱、麦角新碱、士的宁等；

(8)莨菪烷类(Tropane)：如莨菪碱、东莨菪碱、古柯碱等；

(9)亚胺唑类Imidazole)：如毛果芸香碱等；

(10)嘌呤类(Purine)：如咖啡碱、茶碱、香菇嘌呤、石房蛤毒素等；

(11)甾体类(Steroid)：如茄碱、贝母碱、藜芦碱、澳洲茄碱等；

(12)萜类(Terpenes)：如猕猴桃碱、石斛碱、乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。

(二) 理化性质

1. 性状大多数生物碱为结晶状固体，少数为液体，如菸碱、毒藜碱、槟榔碱等。液体生物碱通常不含氧原子，或分子中的氧原子多形成酯键。一般生物碱均无色，少数具颜色，如小檗碱（黄色）、血根碱（红色）。味苦。少数生物碱，如麻黄碱与液体生物碱具挥发性，可随水蒸气蒸馏。

2. 旋光性大多数生物碱含不对称碳原子，所以有旋光性。大多数生物碱具左旋光性。

3. 酸碱性大多数生物碱具碱性反应，能使红色石蕊试纸变蓝色。碱性的强弱与分子中氮原子存在的状态有密切关系，一般是季胺碱＞叔胺碱＞仲胺碱。若氮原子呈酰胺状态，则碱性极弱甚至消失，如胡椒碱、秋水仙碱等。有的生物碱分子具有酚羟基或羧基，因而具酸碱两性，如槟榔次碱(arecaidine)和吗啡等。

4.溶解度游离生物碱极性较小，不溶或难溶于水，能溶于氯仿、乙醚、苯、丙酮、乙醇等有机溶剂，也能溶于稀酸的水溶液而生成盐类。生物碱盐类易溶于水和乙醇，不溶或难溶于有机溶剂。此性质可用于生物碱的提取、分离和纯化。但也有不少例外，如麻黄碱、秋

水仙碱均可溶于水，也溶于有机溶剂；小檗碱可溶于水，其盐在冷水中反而不溶；酚性生物碱可溶于氢氧化钠溶液；所有季铵盐生物碱由于能离子化，亲水性强，均能溶于水等。

5. 沉淀反应大多数生物碱在酸性水溶液中，能与一些特殊的试剂（生物碱沉淀剂）作用，生成沉淀。利用这些沉淀反应，不但可以预试生物碱的存在与否，也可以用于生物碱的精制，或在提取过程中，用于指示提取是否完全。但直接用中药的酸水浸出液作生物碱沉淀反应，常不能得到准确的结果，因为水浸液中某些成分（如蛋白质、鞣质、胺类等）也能和生物碱沉淀剂产生沉淀，因此，必须将水浸液精制后再行试验。通常先选用3种以上不同的生物碱沉淀剂进行试验，若均为负反应，则肯定无生物碱存在；若呈正反应，则必须精制后再试验，第二次再呈正反应，才可确证存在生物碱。

常用的生物碱沉淀剂种类很多，通常是一些重金属盐类或分子量较大的复盐，以及特殊的无机酸或有机酸的溶液，常用的沉淀剂如下：

(1)碘化铋钾试剂(Dragendoff试剂，BiI3·KI)：在酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀[Alk·KI·(BiI3)n，为一种络盐，Alk表示生物碱，下同]。此反应很灵敏。

(2)碘-碘化钾试剂(Wagner试剂，I2·KI)：在酸性溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀(Alk·HI·In)。

(3)碘化汞钾试剂(Mayer试剂，HgI2·KI)：在酸性溶液中与生物碱反应生成白色或黄白色沉淀[AlK·HI·(HgI2)n]。

(4)硅钨酸试剂(Bertrand试剂，SiO2·I2WO3)：在酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。

(5)磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，H3PO4·I2MoO3)：在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。此反应很灵敏。

(6)苦味酸试剂(Hager试剂)：在中性溶液中与生物碱生成淡黄色沉淀。

(7)氯化金试剂(HAuCl4试剂)：在酸性溶液中与生物碱反应生成黄色晶形沉淀。由于不同生物碱产生的结晶形状常不同，可用于鉴别。

6. 显色反应生物碱能与某些试剂（显色剂）生成特殊的颜色，可供生物碱的识别。试验中，应对供试液进行纯化精制，纯度愈高，显色愈明显。显色剂的种类很多，除浓硫酸、浓硝酸、硫酸和重铬酸钾、浓盐酸或氯化铁外，大多数是由浓硫酸中加入少量其他化学试剂组成。常用的显色剂如下：