第十三章生物碱

第十三章生物碱

【学习目标】

1、说出生物碱的概念；

2、掌握生物碱的分类；

3、掌握生物碱的结构特点，了解其性质和应用；

4、认识重要的生物碱，了解它们的应用。

生物碱是一类重要的天然含氮类化合物。自从鸦片中分出吗啡碱，迄今为止人类已从自然界中分离得到1万余种生物碱。其广泛分布于植物界，是许多植物药的化学成分之一，例如麻黄、汉防己、苦参、洋金花、延胡索、长春花、秋水仙等。生物碱具有多种生物活性，与医药事业有密切关系。

第一节概述

一、生物碱的概念

生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物有机体中的环状化合物。需要注意的是：①负氧化态氮包括酰胺（-3）、胺（-3）、氮氧化物（-1）；排除含亚硝基（+1）、硝基（+3）的化合物。②环状结构：排除了非环的多胺和酰胺、小分子的胺类。③此概念包含了被经典定义排除的一些化合物，如秋水仙碱、苯丙胺类（如麻黄碱）和嘌呤类（如咖啡因）等。

生物碱具有复杂环状结构、大多数氮原子在环内、多数具有碱性、可以和酸成盐、大多具有显著生理活性等特点。

二、分类

生物碱的分类方法很多，按生源途径、植物来源及基本母核不同分类。目前以最后一种分类方法为主，将生物碱分为十二类，分别为：

（一）有机胺类生物碱。如：

CH OH CH NHCH3

CH3

麻黄碱

CH CH

NHCH3

CH3 OH

伪麻黄碱

（二）吡咯类生物碱。如：

N H

吡 咯

N 3

O

N CH 3

红古豆碱

（三） 吡啶类生物碱。如：

N

吡 啶

槟榔碱

N

3

C O O C H

3

N

N

CH 3

烟 碱

（四） 喹啉衍生物类生物碱。如：

N

喹 啉

N

CH 2

CH

OH

N

CH 3O

奎 宁

（五） 异喹啉衍生物类生物碱。如：

N

异喹啉

O

O

N

+

O

O

CH 3CH 3

小檗碱

（六）吲哚衍生物类生物碱。如：

N

H 吲哚NH

CH3

H

麦角新碱

（七）莨菪烷类生物碱。如：

CH3

H

东莨菪碱

（八）嘌呤衍生物类生物碱。如：

N

N N

N

H

嘌 呤

N

N N

N

CH3

C

H3

O

O

3

咖啡碱

（九）萜类生物碱。如：

O N

CH2

秦艽碱甲

（十）甾体类生物碱。如：

H

3

茄次碱

（十一）咪唑类生物碱。如：

N H N

咪唑毛果芸香碱

（十二）其它类生物碱。

第二节生物碱的理化性质

一、性状

游离生物碱为结晶形或非晶形固体，少数为液体（如烟碱）。液体生物碱（除槟榔碱外）和某些具有挥发性的固体生物碱（如麻黄碱）在常压下可随水蒸气蒸馏逸出。极少数具有升华性，如咖啡因等。一般生物碱无色，少数有高度共轭体系者有色，如小檗碱和一叶萩碱为黄色，小檗红碱为红色等。

大多数生物碱因结构中有手性碳原子而具有旋光性，且左旋体生理活性显著，右旋体则无或很弱。如l-莨菪碱的散瞳作用大于d-莨菪碱的100倍。

二、溶解度

生物碱及其盐的溶解度与分子中N原子的存在形式、极性基团的种类、数目及溶剂的种类等有关。按照生物碱在常见溶剂中的溶解能力不同，将其分为脂溶性生物碱和水溶性生

物碱，前者数目较多，绝大多数仲胺碱和叔胺碱属于此类，能溶于MeOH、EtOH、Et2O等，难溶或不溶于水及碱水；后者数目较少，主要指季胺碱型生物碱和某些含氮氧化物的生物碱，可溶于水、醇，难溶于Et2O、苯等。生物碱的盐类极性较大，大多易溶于水及醇。

三、化学性质和反应

（一）碱性

生物碱分子结构中都含有氮原子，其氮原子上的孤电子对能接受质子而显碱性，其大小通常用pKa表示，pKa越大，碱性越大。季胺＞仲胺＞伯胺＞叔胺＞芳胺＞酰胺。生物碱能与酸作用形成生物碱盐，生物碱盐遇强碱又可以转变为游离的生物碱。

HCl

生物碱生物碱盐

NaOH

由于大多生物碱难溶于水而成盐易溶，故临床上用的生物碱药物，均制成盐类。如盐酸吗啡、盐酸阿托品、磷酸可待因等。在使用时此类药物时，注意不能与碱性药物同用，以免析出沉淀而影响治疗效果。

（二）沉淀反应

大多数生物碱在酸水或稀醇中能与某些试剂反应生成难溶于水的复盐或分子络合物，这些试剂称为生物碱沉淀试剂。常用的生物碱沉淀剂是碘化物复盐、重金属盐、大分子酸类等，其中最灵敏的是碘-碘化钾（Wagner试剂）、碘化铋钾（Dragendof f试剂）、碘化汞钾（Mayer 试剂）、苦味酸（Hager试剂）等。

（三）显色反应

生物碱除能与沉淀试剂反应生成沉淀外，还能和一些试剂产生各种不同的颜色，这些试剂称为生物碱显色剂。常用的有钒酸铵-浓硫酸溶液、钼酸铵（钠）-浓硫酸溶液、甲醛-浓硫酸试剂等。例如，钒酸铵-浓硫酸溶液与吗啡反应显棕色，与可待因反应显蓝色，与莨菪碱反应显红色，与喹啉反应显淡灰色。

上述性质可供生物碱的鉴别。

第三节重要的生物碱

一、小檗碱

小檗碱又称黄连素，属于异喹啉衍生物类生物碱，是存在于植物黄连、黄柏、三颗针中的季胺化合物，为黄色针状结晶。溶于水，难溶于苯、乙醚和氯仿。小檗碱能与一般生物碱