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第九章生物碱第一节概述生物碱是一类重要的天然含氮类化合物。
1．定义：生物碱是指一类来源于生物界（以植物为主）的含氮的有机物，多数生物碱分子具有较复杂的环状结构，且氮原子在环状结构内，大多呈碱性，一般具有生物活性。
含氮的有机化合物有很多，但低分子胺类（如甲胺、乙胺等）、非环甜菜因类、氨基酸、氨基糖、肽类（肽类生物碱除外）、蛋白质、核酸、核苷酸、卟啉类、维生素类等。
比较确切的表述：生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物体中的环状化合物。
负氧化态氮：包括胺（-3）、氮氧化物（-1）、酰胺（-3）；排除含硝基（+3）、亚硝基（+1）的化合物。
环状结构：排除了小分子的胺类、非环的多胺和酰胺。
（实际上有些非环的胺类或酰胺是属于生物碱范畴的，如麻黄碱）2．分布：低等植物（蕨类、菌类）、高等植物（单子叶植物、双子叶植物）；同科同属植物可能含有相同结构类型的生物碱；在植物体内各个器官和组织都可能有分布，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。
3．存在形式：（1）根据氮原子在分子中所处的状态，主要分为六类：①游离碱②盐类③酰胺类④N-氧化物⑤氮杂缩醛类⑥其它如亚胺、烯胺等。
在植物体内，除以酰胺形式存在的生物碱外，少数碱性极弱的生物碱以游离的形式存在，绝大多数以盐的形式存在；个别生物碱则以氮氧化物的形式存在，如氧化苦参碱。
第二节生物碱生物合成的基本原理（一）环合反应1．一级反环合应（1）内酰胺形式：该反应主要限于肽类生物碱等的生物合成。
（2）希夫碱形式：含氨基（伯胺或仲胺）和羰基的化合物易加成-脱水形成希夫碱。
（3）曼尼希氨甲基化反应：醛、胺（一级胺或二级胺或氨）和负碳离子（含活泼氢的化合物）发生缩合反应，结果是活泼氢被氨甲基所取代，得到曼尼希碱。
（4）加成反应：所谓加成反应是特指一亲核氨基与芳香或醌类体系中亲电中心的加成反应。
综上所述，氨基和羰基反应体是生物碱生物合成中最重要的形成N-杂环体系的前体物。
⽣物碱类（Alkaloids）是存在于⽣物体（主要为植物）中的⼀类含氮的碱性有机化合物，⼤多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的⽣物活性，是中草药中重要的有效成分之⼀。
如黄连中的⼩檗碱（黄连素）、⿇黄中的⿇黄碱、萝芙术中的利⾎平、喜树中的喜树碱、长春花中的长春新碱等。
含⽣物碱的中草药很多，如三尖杉、⿇黄、黄连、乌头、延胡索、粉防已、颠茄、洋⾦花、萝芙⽊、贝母、槟榔、百部等，分布于100多科中。
以双⼦叶植物最多，依次为单⼦叶植物、*⼦植物、蕨类植物。
以罂粟科、⾖科、防已科、⽑莨科、夹⽵桃科、茄科、⽯蒜科等科的植物中分布较多。
同⼀科属或亲缘关系较近的科常含有同⼀结构或类似结构的⽣物碱，但同⼀种⽣物碱亦可分布在多种科中，如⼩檗碱在⽑莨科、芸⾹科、⼩檗科的⼀些植物中都有存在。
中草药中⽣物碱含量⼀般都较低，⼤多少于1％，但有少数含量特别多或特别少的特殊情况，如黄连中⼩檗碱含量可⾼达8～9％，⾦鸡纳树⽪中⽣物碱含量为10～15％，⽽长春花中的长春新碱含量只有百万分之⼀。
（⼀）通性 1.⼤多数⽣物碱为结晶性物质，味苦，少数为液体（如烟碱、槟榔碱）。
2.⼀般⽣物碱均⽆⾊，具旋光性，（多数呈左旋光性。
）但有少数例外，如⼩檗碱为黄⾊，胡椒碱⽆旋光性等，个别⽣物碱有挥发性，如⿇黄碱。
3.⼤多数⽣物碱呈碱性反应。
⽣物碱的碱性强弱，与它们分⼦中氮原⼦存在的状态有密切的关系。
⼀般季铵碱＞仲胺碱＞叔胺碱。
如氮原⼦呈酰胺状态，则碱性极弱或消失。
有的⽣物碱分⼦具有酚性羟基或羧基，因⽽具有酸碱两性。
⽣物碱的碱性虽有强有弱，但⼀般都能与⽆机酸（盐酸、硫酸）或有机酸（酒⽯酸）结合成盐。
4.⽣物碱⼤多数不溶或难溶于⽔⽽溶于⼄醇、氯仿、⼄醚、苯等有机溶剂。
⽣物碱盐类除了在⼄醇中也能溶解外，其他溶解性能恰与⽣物碱相反。
由于这⼀性质，可以使⽣物碱溶解在酸性溶液中（⽣物碱遇酸即结合成盐⽽溶于⽔中），如果在这酸性溶液中加碱⾄碱性，⽣物碱盐类就会成为游离⽣物碱⽽⾃⽔溶液中析出。
生物碱百科名片生物碱分子生物碱（alkaloid）是存在于自然界（主要为植物，但有的也存在于动物）中的一类含氮的碱性有机化合物，有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。
大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。
具有光学活性。
有些不含碱性而来源于植物的含氮有机化合物，有明显的生物活性，故仍包括在生物碱的范围内。
而有些来源于天然的含氮有机化合物，如某些维生素、氨基酸、肽类，习惯上又不属于“生物碱"。
目录种类形态类型颜色味感酸碱溶解度展开种类形态类型颜色味感酸碱溶解度展开编辑本段种类已知生物碱种类很多，约在10，000种左右，有一些结构式还没有完全确定。
它们结构比较复杂，可分为59种类型。
随着新的生物碱的发现，分类也将随之而更新。
由于生物碱的种类很多，各具有不同的结构式，因此彼此间的性质会有所差异。
但生物碱均为含氮的有机化合物，总有些相似的性质，因为在其生物合成的途径中氨基酸是起始物，主要有鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸等，主要经历两种反应类类型：环合反应和碳——氮键的裂解，所以总有些性质相似。
生物碱具环状结构，难溶于水，与酸可以形成盐，有一定的旋光性和吸收光谱，大多有苦味。
呈无色结晶状，少数为液体。
生物碱有几千种，由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒性或强烈的生理作用。
编辑本段形态大多数生物碱是结晶形固体；有些是非结晶形粉末；还有少数在常温时为液体，如烟碱（Nicotine）毒芹碱（Coniine）等。
编辑本段类型按照生物碱的基本结构，已可分为60类左右[1]。
下面介绍一些主要类型：有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、吡咯烷类(古豆碱、千里光碱、野百合碱)、吡啶类(菸碱、槟榔碱、半边莲碱)、异喹啉类(小檗碱、吗啡、粉防己碱)、吲哚类(利血平、长春新碱、麦角新碱)、莨菪烷类(阿托品、东莨菪碱)、咪唑类(毛果芸香碱)、喹唑酮类(常山碱)、嘌呤类(咖啡碱、茶碱)、甾体类(茄碱、浙贝母碱、澳洲茄碱)、二萜类(乌头碱、飞燕草碱)、其它类(加兰他敏、雷公藤碱)。
药师指导：生物碱类药物生物碱类药物（重点在鉴别，N的位置，有哪些电效应）苯烃胺类（盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱）氮原子在侧链上，碱性较一般生物碱强，易与酸成盐。
托烷类（硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱）阿托品和山莨菪碱是由托烷衍生的醇（莨菪醇）和莨菪酸缩合而成，具有酯结构。
分子结构中，氮原子位于五元酯环上，故碱性也较强，易与酸成盐。
喹啉类（硫酸奎宁和硫酸奎尼丁）奎宁和奎尼丁为喹啉衍生物，其结构分为喹啉环和喹啉碱两个部分，各含一个氮原子，喹啉环含芳香族氮，碱性较弱；喹啉碱微脂环氮，碱性强。
异喹啉类（盐酸吗啡和磷酸可待因）吗啡分子中含有酚羟基和叔胺基团，故属两性化合物，但碱性略强；可待因分子中无酚羟基，仅存在叔胺基团，碱性较吗啡强。
吲哚类（硝酸士的宁和利血平）士的宁和利血平分子中含有两个碱性强弱不同的氮原子，N1处于脂肪族碳链上，碱性较N2强，故士的宁碱基与一分子硝酸成盐。
黄嘌呤类（咖啡因和茶碱）咖啡因和茶碱分子结构中含有四和氮原子，但受邻位羰基吸电子的影响，碱性弱，不易与酸结合成盐，其游离碱即供药用。
鉴别试验：特征鉴别反应。
1.双缩脲反应系芳环侧链具有氨基醇结构的特征反应。
盐酸麻黄碱和伪麻黄碱在碱性溶液中与硫酸铜反应，Cu2+与仲胺基形成紫堇色配位化合物，加入乙醚后，无水铜配位化合物及其有2 个结晶水的铜配位化合物进入醚层，呈紫红色，具有4个结晶水的铜配位化合物则溶于水层呈蓝色。
2.Vitali反应系托烷生物碱的特征反应。
硫酸阿托品和氢溴酸山莨菪碱等托烷类药物均显莨菪酸结构反应，与发烟硝酸共热，即得黄色的三硝基（或二硝基）衍生物，冷后，加醇制氢氧化钾少许，即显深紫色。
3.绿奎宁反应系含氧喹啉（喹啉环上含氧）衍生物的特征反应硫酸奎宁和硫酸奎尼丁都显绿奎宁反应，在药物微酸性水溶液中，滴加微过量的溴水或氯水，再加入过量的氨水溶液，即显翠绿色。
4.Marquis反应系吗啡生物碱的特征反应。
取得盐酸吗啡，加甲醛试液，即显紫堇色。
中药一生物碱总结Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#生物碱1.特点——环状结构、氮原子多位于环内、具有碱性，与酸成盐、显着的生理活性2.分布（1）双子叶——毛茛科、马钱子科、茄科、豆科、罂粟科、防己科、吴茱萸科、小檗科（宝马别逗罂粟，防己终于小破）（2）单子叶——石蒜科、百合科、兰科（3）麻黄生物碱——髓部；黄柏生物碱——树内皮（4）不用植物生物碱含量差别大；同科同属植物含相同结构类型的生物碱3.分类（1）简单吡啶类——槟榔碱、烟碱、胡椒碱（2）双稠哌啶类（喹诺里西啶）——苦参碱、氧化苦参碱（“苦”大“稠”深）（3）莨菪烷类——莨菪碱、古柯碱（4）异喹啉类——简单异喹啉类、苄基异喹啉（罂粟碱、汉防己甲/乙素）原小檗碱（小檗碱、延胡索乙素）、吗啡烷类（吗啡、可待因）（5）吲哚类——简单吲哚类、色胺吲哚类、单萜吲哚类（利血平、士的宁）、双吲哚类（长春碱）（6）有机胺类——麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱（氮原子不在环内）4.性状（1）多为结晶形固体，少数非结晶性形粉末液体状：烟碱、毒芹碱、槟榔碱等简单吡啶类具挥发性：烟碱、麻黄碱具升华性：咖啡因具甜味：甜菜碱小檗碱、蛇根碱呈黄色，药根碱、小檗红碱呈红色显荧光：利血平（2）旋光性影响因素：手性碳、测定溶剂、pH、温度、浓度（3）溶解性：游离生物碱——亲脂性（多数仲胺碱、叔胺碱）易溶于酸水亲水性—季胺碱（离子型化合物）、含N-氧化物结构（氧化苦参碱）小分子生物碱（麻黄碱、烟碱）、酰胺类生物碱（秋水仙碱、咖啡碱）具有特殊官能团—具有酚羟基（吗啡）或羧基（槟榔次碱）的生物碱（两性生物碱）、具有内脂或内酰胺结构的生物碱(喜树碱、苦参碱) 生物碱盐——易溶于水；少数难溶于水（小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐）（4）碱性碱性强弱常熟pKa值：pKa越大，碱性越强强碱（pKa＞11）：胍类、季铵碱中强碱（pKa7-11）：脂胺、脂杂环类（SP3）弱碱（pKa2-7）：芳香胺、N-六元芳杂环类（SP2）极弱碱（pKa＜2）：酰胺、N-五元芳杂环类影响因素：N原子的杂化方式（SP3＞SP2＞SP）——四氢异喹啉＞异喹啉；可待因＞罂粟碱电子云密度（电性效应）——诱导效应：苯异丙胺＞麻黄碱＞去甲麻黄碱（供电诱导，碱性增强；吸电诱导，碱性减弱）共轭效应：苯胺形（环己胺＞苯胺）酰胺形（胡椒碱、秋水仙碱、咖啡碱）（共轭效应使碱性减弱）空间效应——莨菪碱＞山莨菪碱＞东莨菪碱（多一个6,7位环氧基,使碱性减弱）（空间效应使碱性减弱）分子内形成氢键（氢键效应）——钩藤碱＞异钩藤碱（氢键使碱性增强）（5）沉淀反应沉淀试剂：碘化铋钾—黄色质橘红色碘化汞钾—类白色碘碘化钾—红棕色硅钨酸—淡黄色或灰白色饱和苦味酸—黄色雷氏铵盐—红色反应条件：酸性水溶液中进行（苦味酸试剂可在中性条件下进行）少数生物碱不与一般生物碱沉淀试剂反应：麻黄碱（鉴别反应）、吗啡、咖啡碱(均是仲胺碱)一些非生物碱类成分可与沉淀试剂反应：氨基酸、多肽、蛋白质、鞣质（6）显色反应Man delin（钒酸铵）-莨菪碱及阿托品(红)、奎宁(淡橙)、士的宁(蓝紫) Ma cquic（甲醛）-吗啡(紫红)、可待因(蓝)Frohde(钼酸钠)-吗啡(紫转棕)、利血平(黄转蓝)、小檗碱(棕绿)、乌头碱(黄棕)含生物碱类常用中药1、苦参（双稠哌啶类-喹诺里西啶）主要：苦参碱、氧化苦参碱指标：苦参碱、氧化苦参碱分子中有2个N原子，一个叔胺氮，一个酰胺氮极性大小：氧化苦参碱＞羟基苦参碱＞苦参碱生物活性：消肿利尿、抗肿瘤、抗病原体2、山豆根（双稠哌啶类-喹诺里西啶）主要：苦参碱、氧化苦参碱指标：苦参碱、氧化苦参碱生物活性：抗癌、抗溃疡3、麻黄（有机胺类）主要：麻黄碱、伪麻黄碱指标：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱理化性质：无色结晶；均具挥发性；碱性强弱pKa：伪麻黄碱（形成氢键）＞麻黄碱溶解性：伪麻黄碱（形成氢键）＜麻黄碱（游离麻黄碱可溶水，伪麻黄碱难溶水）草酸麻黄碱难溶水，草酸伪麻黄碱易溶于水盐酸麻黄碱不溶于三氯甲烷，盐酸伪麻黄可溶于三氯甲烷鉴别反应：二硫化碳-硫酸铜反应（棕色沉淀）、铜络盐反应（加硫酸铜试剂，呈蓝紫色）生物活性：发汗、平喘，收缩血管，兴奋中枢神经，增加汗腺及唾液腺分泌，缓解平滑肌痉挛4、黄连（异喹啉类-原小檗碱-季胺碱）主要：小檗碱、（甲基）黄连碱、药根碱、巴马汀、木兰碱指标：盐酸小檗碱理化性质：黄色针状结晶，易溶于热水和热乙醇鉴别反应：丙酮加成反应（黄色结晶）、漂白粉显色反应（樱红色）生物活性：抗菌、抗病毒、解痉5、延胡索（异喹啉类）主要：延胡索甲素、延胡索乙素（四氢巴马汀）指标：延胡索乙素生物活性：镇痛（醋制效果更强）（慢性持续性疼痛和内脏钝痛）6、防己（异喹啉类）主要：汉防己甲素（粉防己碱）、汉防己乙素（防己诺林碱）指标：粉防己碱、防己诺林碱生物活性：汉防己甲素—抗心肌缺血；汉防己乙素—抗炎镇痛7、川乌（二萜类）主要：乌头碱、次乌头碱、新乌头碱指标：乌头碱、次乌头碱、新乌头碱生物活性：镇痛、消炎、麻醉毒性炮制变化：双酯型生物碱→单酯型生物碱（乌头次碱）→醇胺型生物碱（乌头原碱）毒性：可中毒，2-4mg致人死亡。
