No5.第九章.生物碱(2)

生物碱知识点总结一、生物碱的分类生物碱是一类具有碱性的有机化合物，通常可以根据其化学结构和来源进行分类。

1. 植物生物碱植物生物碱是植物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由植物通过生物合成途径合成。

植物生物碱的来源非常广泛，包括但不限于各类植物的根、茎、叶和果实等部位。

植物生物碱的种类非常丰富，包括吗啡类生物碱、喜树碱类生物碱、喜马拉雅星状体碱类生物碱、喍得卡碱类生物碱等。

2. 真菌生物碱真菌生物碱是真菌体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由真菌通过生物合成途径合成。

真菌生物碱的来源主要包括但不限于霉菌、放线菌、酵母菌等。

真菌生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于环毛霉素、紫杉醇、青霉素、链霉素等。

3. 动物生物碱动物生物碱是动物体内含有的一类具有碱性的天然有机化合物，通常由动物通过生物合成途径合成。

动物生物碱的来源主要包括但不限于两栖动物、昆虫、海洋生物等。

动物生物碱具有非常多样的化学结构和生物活性，包括但不限于腺苷、肾上腺素、组胺、乙酰胆碱等。

二、生物碱的合成生物碱的合成是指通过化学合成或生物合成的方法获得生物碱化合物。

生物碱的合成途径主要包括天然合成、半合成和全合成。

1. 天然合成天然合成是指生物体内通过生物代谢途径合成生物碱化合物。

天然合成通常由生物体内的酶或酶系催化一系列化学反应生成生物碱化合物。

天然合成的生物碱通常具有高度的立体选择性、反应特异性和效率性。

2. 半合成半合成是指通过对天然生物碱进行结构改造和功能调整而获得新的生物碱化合物。

半合成通常通过化学合成和生物技术手段对天然生物碱进行修饰和改造，以获得更具有药物活性和生物效应的化合物。

3. 全合成全合成是指通过合成化学方法获得生物碱化合物。

全合成通常通过有机合成化学的手段构建生物碱的骨架结构，再通过适当的官能团化学修饰和官能团保护，最终获得目标生物碱化合物。

三、生物碱的生物活性生物碱具有多种生物活性，通常具有显著的药用价值和生物效应。

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。

天然药物化学名词解释第一章总论(1)单体具有一定分子量的分子式、理化常数与结构式确定的化合物。

(2)有效成分具有生物活性、能起防病治病作用的化学成分或其代谢与转化产物。

(3)无效成分没有生物活性与防病治病作用的化学成分。

(4)有效部位在中药化学中,常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取分离部分称为有效部位。

如人参总皂苷、苦参总生物碱、银杏叶总黄酮等。

(5)有效部位群含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。

(6)一次代谢产物也叫营养成分。

指存在于生物体中的主要起营养作用的成分类型;如糖类、蛋白质、脂肪等。

这些物质对维持植物生命活动来说就是必不可少的。

(7)二次代谢产物也叫次生成分。

指由一次代谢产物代谢所生成的物质,次生代谢就是植物特有的代谢方式,次生成分就是植物来源中药的主要有效成分。

这些物质对维持植物生命活动来说并不就是必不可少的。

第二章糖与苷(1)苷苷就是由糖及其衍生物的半缩醛或半缩酮羟基与非糖物质(苷元或配基)脱水形成的一类化合物。

新生成的化学键即为苷键。

(2)苷化位移糖与苷元成苷后,苷元的α-C、β-C与糖的端基C的化学位移值均发生了改变,称为苷化位移。

(3)原生苷在植物体内原存在的苷;(4)次生苷原生苷水解掉一个以上单糖的苷。

(5)单糖糖的基本单位,为多羟基的醛(polyhydroxylaldehyde)或多羟基酮(polyhydroxyketone)化合物。

第三章苯丙素类(1)苯丙素类一类含有一个或几个C6-C3单位的天然成分。

(2)香豆素香豆素(香豆精)就是具有苯骈-吡喃酮母核的一类化合物的总称。

(3)木脂素木脂素(Lignans)就是一类由苯丙素双分子氧化聚合而成的天然成分,即由二分子C6-C3单位氧化缩合而成的化合物。

少数为三聚物与四聚物。

第四章醌类化合物(1)醌指分子中含有六元环状共轭不饱与二酮结构的化合物。

(2)醌类化合物就是指分子内具有醌式结构(对醌型、邻醌型)或容易转变成这样结构的天然有机化合物。

题目：第九章　生物碱（一）生物碱的概述及分类教学目的与要求：要求掌握生物碱的定义、分类及分布内容与时间分配：（2学时）一、掌握生物碱的定义和存在形式二、熟悉生物碱的主要结构类型三、了解生物碱的生源合成途径及生物合成的基本原理重点与难点：重点：生物碱的主要结构类型难点：生物碱的生源合成途径及生物合成的基本原理§9 第九章生物碱§9－1 概述（15分钟）一、生物碱的含义二、生物碱的分布三、生物碱的存在形式§9－2 生物碱生物合成的基本原理（10分钟）一、环合反应：一级环合反应、二级环合反应二、C-N 键的裂解§9－3 生物碱的分类（65分钟）一、来源于乌氨酸的生物碱吡咯类、托品烷类、吡咯里西定类二、来源于赖氨酸的生物碱哌定类、吲哚里西定类、喹诺里西定三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱喹啉、丫啶酮四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱苯丙胺类、苄基四氢异喹啉、四氢异喹啉、苯乙基四氢异喹啉、苄基苯乙胺类、吐根碱类五、来源于色氨酸的生物碱简单吲哚类、半萜吲哚类、单萜吲哚类六、来源于萜类的生物碱单萜、二萜、三萜类七、来源于甾体的生物碱孕甾烷类、环孕甾烷类、胆甾烷类§9－4 生物碱的理化性质（10分钟）一、形状二、旋光性题目：第九章　生物碱（二）生物碱的理化性质教学目的与要求：要求掌握生物碱的溶解性、碱性及沉淀反应内容与时间分配：（4学时）一、掌握生物碱的形态、颜色和旋光性及生物碱和生物碱盐的溶解性及其应用，生物碱沉淀反应二、掌握生物碱的碱性，碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用三、了解生物碱的C-N键的裂解反应机理重点与难点：重点：生物碱的溶解性及酸碱性难点：生物碱的碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其应用三、生物碱的溶解性（60分钟）（一）亲脂性生物碱1、游离生物碱易溶氯仿难溶于水（特例）2、生物碱盐易溶于水难溶于低级性溶剂（特例）3、具有酸碱两性的生物碱既可溶于酸、又可溶于碱4、具有内酯、酰胺结构的生物碱加碱开环加酸环合5、极弱碱不易与酸成盐（二）亲水性生物碱1、季胺碱2、N→O生物碱3、具有内盐结构的生物碱四、生物碱的检识（40分钟）（一）常用的生物碱沉淀剂碘化铋钾、碘－碘化钾碘化汞钾、雷氏铵盐（二）用显色剂（三）作用（四）注意问题五、生物碱的碱性（85分钟）（五）碱性的强弱表示（六）生物碱碱性强弱分类（七）碱性与分子结构的关系1、N原子的杂化程度——SP3> SP2 > SP2、诱导效应3、诱导——场效应4、共轭效应5、空间效应6、分子内氢键效应（四）小结(5分钟)六、C－N键的断裂反应——Hofmann Emde von Braun （10分钟）题目：第九章　生物碱（三）生物碱的提取分离及鉴定教学目的与要求：要求掌握生物碱的主要提取分离方法内容与时间分配：（2学时）一、掌握总生物碱的提取方法（溶剂法、离子交换法、沉淀法）二、掌握生物碱的初步分离原理及方法了解生物碱的C-N键的裂解反应机理三、了解生物碱单体分离的一般方法和原理及生物碱的红外波谱、质谱裂解规律重点与难点：重点：生物碱的溶剂法、离子交换法、沉淀法等提取方法难点：生物碱的C-N键的裂解反应机理及红外波谱、质谱裂解规律§9—5 提取分离（50分钟）一、总生物碱的提取（一）溶剂法1、水、酸水－有机溶剂提取法2、醇、酸水－有机溶剂提取法3、碱化－有机溶剂提取法4、其他溶剂法（二）离子交换树脂法（三）沉淀法二、生物碱的分离1、利用生物碱的碱性差异进行分离2、利用生物碱及其盐溶解度的差异进行分离3、层析法4、其他法§9－6 生物碱的结构鉴定（50分钟）一、UV光谱1、结构与UV的关系2、生物碱UV光谱与PH的关系二、IR光谱作用：1、官能团鉴定2、与已知生物碱对照鉴定三、MS1、取代基、侧链裂解产生特征离子2、主要裂解受N原子支配3、RDA裂解4、主要由苄基裂解产生特征离子四、NMR色谱1、1HNMR ——区别不同类型官能团和立体化学信息2、13CNMR 确定C原子数及化学环境运用不同测定手段推测结构题目：第九章　生物碱（四）生物碱的提取分离及结构鉴定教学目的与要求：要求掌握生物碱的主要化合物研究实例内容与时间分配：（4学时）一、熟悉分离水溶性生物碱的常用方法和原理二、掌握苦参、麻黄、黄连、洋金花中所含主要生物碱的结构类型三、了解以上生物碱的鉴定方法、提取分离方法和生物活性四、了解生物碱提取分离的实例，生物碱紫外波谱、核磁共振谱及结构测定的实例，马钱子、乌头的主要化学成分和毒性重点与难点：重点：生物碱的研究实例难点：生物碱紫外波谱、核磁共振谱及结构测定原理§9－7 生物碱的特殊鉴别反应及实例（40分钟）一、仲胺的特殊反应1、N原子在在环上、侧链均可反应2、N原子在侧链的鉴别反应二、小檗碱的特殊反应1、碱性丙酮反应2、小檗碱的酸水液通氯气3、Labat 反应三、托品烷类鉴别反应1、区别莨菪碱与东莨菪碱的反应——HgCL22、Vitali反应——鉴别莨菪酸的特殊反应3、樟柳碱鉴别反应——过碘酸乙酰丙酮缩合反应四、马钱子与士的宁的鉴别反应1、马钱子碱的显色反应2、士的宁的显色反应五、实例：（60分钟）1、麻黄麻黄碱伪麻黄碱2、黄连——小檗碱、黄连碱、掌叶防己碱、药根碱、3、苦参——苦参碱、苦参烯碱、苦参醇碱、氧化苦参碱4、防己——防己甲素、防己乙素、轮环藤酚碱、小檗胺5、洋金花——莨菪碱（阿托品）、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱6、延胡索——延胡索乙素、（dl-四氢巴马丁）去氢紫堇碱7、马钱子——马钱子碱、士的宁8、乌头碱——乌头碱（毒性大）、原乌头碱（毒性减小）小结：本章主要要求掌握生物碱的结构分类、理化性质中溶解性、碱性、沉淀反应；提取分离方法和生物碱列举的研究实例。

第九章生物碱【单项选择题】1．生物碱不具有的特点是（C）A. 分子中含N原子B. 具有碱性C. 分子中多有苯环D. 显著而特殊的生物活性E. N原子多在环内2. 生物碱碱性最强的是（ D ）A. 伯胺生物碱B. 叔胺生物碱C. 仲胺生物碱D. 季铵生物碱E. 酰胺生物碱3. 生物碱酸水提取液处理常用的方法是（B ）A. 阴离子交换树脂B. 阳离子交换树脂C.硅胶柱色谱吸附D. 大孔树脂吸附E. 氧化铝柱色谱吸附4.碱性不同生物碱混合物的分离可选用（ C ）A. 简单萃取法B. 酸提取碱沉淀法C. pH 梯度萃取法D. 有机溶剂回流法E. 分馏法5. 生物碱沉淀反应的条件是（ A ）A. 酸性水溶液B. 碱性水溶液C. 中性水溶液D. 盐水溶液E. 醇水溶液6. 下列生物碱碱性最强的是（ A ）A. 莨菪碱B. 东莨菪碱C. 山莨菪碱D. N-去甲基莨菪碱E. 樟柳碱7．溶解游离亲脂性生物碱的最好溶剂为（D ）A. 水B. 甲醇C. 正丁醇D. 氯仿E. 苯8．游离麻黄碱所具有的性质是（ B ）A. 黄色B. 挥发性C. 与雷氏铵盐沉淀D. 发泡性E. 溶血性9．从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用二者（ E ）A. 在水中溶解度不同B. 在乙醇中溶解度不同C. 在氯仿中溶解度不同D. 在苯中溶解度不同E. 在乙醚中溶解度不同10. 可分离季铵碱的生物碱沉淀试剂是（ D ）A. 碘化汞钾B. 碘化铋钾C. 硅钨酸D. 雷氏铵盐E. 碘－碘化钾11. 可外消旋化成阿托品的是（ B ）A. 樟柳碱B. 莨菪碱C. 东莨菪碱D. 山莨菪碱E. 去甲莨菪碱12．生物碱的含义哪项是错误的（C ）A．自然界一类含氮有机物 B．多具有杂环结构 C．都显示碱性D．大多与酸成盐 E．多具有生物活性13．若将中药中所含生物碱盐和游离生物碱都提取出来，应选用的溶剂是（ B ）A．水B．乙醇C．氯仿D．石油醚 E．乙醚14. 常用生物碱薄层层析显色剂（C ）A.硅钨酸B.碘化铋钾C.改良碘化铋钾D.碘-碘化钾E.雷氏铵盐15．在生物碱酸水提取液中，加碱调PH由低至高，每调一次用氯仿萃取一次，首先得到（B）A．强碱性生物碱B．弱碱性生物碱C．季胺碱 D．酸碱两性生物碱 E．生物碱苷16．在除去脂溶性生物碱的碱水中，提取水溶性生物碱宜用（D ）A.酸化后乙醇提取B.乙醇直接从碱水提取C.丙酮直接从碱水提取D.正丁醇直接从碱水提取17．以pH梯度法分离生物碱，其分离条件确定通过（ A）A.多层缓冲纸色谱B.甲酰胺为固定相纸色谱C.聚酰胺薄层色谱D.氧化铝薄层色谱E.硅胶薄层色谱18.生物碱沉淀反应宜在（A）中进行Ａ、酸性水溶液Ｂ、95%乙醇溶液Ｃ、氯仿Ｄ、碱性水溶液E、中性 F、有机溶剂20. 由Ｃ、Ｈ、Ｎ三种元素组成的小分子生物碱多数为（D）Ａ、气态Ｂ、液态Ｃ、固态Ｄ、结晶性固态21.生物碱在自然界分布最多的是：（C）Ａ、单子叶植物Ｂ、裸子植物Ｃ、双子叶植物Ｄ、菌类22.生物碱盐类对水的溶解度因成盐的不同而有差异，一般来说其水溶性（B）Ａ、无机酸盐和有机酸盐差不多Ｂ、无机酸盐大于有机酸盐Ｃ、无机酸盐小于有机酸盐Ｄ、不一定23.构成生物碱的前提物质大多是：（B）Ａ、碱性氨基酸Ｂ、α-氨基酸Ｃ、β-氨基酸Ｄ、多肽24.雷氏复盐沉淀法多用于分离（C）Ａ、叔胺生物碱Ｂ、酚性生物碱Ｃ、季胺生物碱Ｄ、酰胺生物碱【多项选择题（多选、少选、错选均不得分）】1. 属于强极性化合物的是（CD ）A．油脂 B．叶绿素 C．季铵生物碱 D．氨基酸 E．挥发油2.可作生物碱沉淀试剂的是（ ABC ）A. 碘化铋钾B. 雷氏铵盐C. 硅钨酸D. 醋酸铅E. 钼酸钠3. 对生物碱进行分离时，可利用（ ABCD）A. 碱性差异B.溶解性差异C. 特殊官能团差异D. 极性差异E.分子大小差异4.提取生物碱常用的提取方法有（BCD）A. 醇提取丙酮沉淀法B. 酸水提取法C. 亲脂性有机溶剂提取法D. 醇类溶剂提取法E. 碱提取酸沉淀法5. 亲水性生物碱通常指（CD ）A. 两性生物碱B. 游离生物碱C. 季铵生物碱D. 具有N→O配位键的生物碱E. 仲胺生物碱6. 用溶剂法提取生物碱常采用的方法为（ADE ）A. 萃取法B. 水蒸气蒸馏法C. 分馏法D. 浸渍法E. 渗漉法7. 用乙醇提取生物碱可提出（ ABCDE）A. 游离生物碱B. 生物碱无机酸盐C. 生物碱有机酸盐D. 季铵型生物碱E.两性生物碱8. 溶剂法分离水溶性生物碱时，常用的溶剂有（BC ）A. 丙酮B. 正丁醇C. 异戊醇D. 乙醇E. 乙醇9. 用酸水提取生物碱时，可用（CD ）A. 煎煮法B. 回流法C. 渗漉法D. 浸渍法E. 连续回流法10. 生物碱的沉淀反应（ABD ）A. 一般在稀酸水溶液中进行B. 可应用于生物碱的分离纯化C. 选用一种沉淀试剂反应呈阳性，即可判断有生物碱D. 有些沉淀试剂可用作纸色谱和薄层色谱的显色剂E. 可不必处理酸水提取液11. 用亲脂性有机溶剂提取总生物碱时，一般（BD ）A. 先用酸水湿润药材B. 先用碱水湿润药材C. 先用石油醚脱脂D. 用氯仿、苯等溶剂提取E. 用正丁醇、乙醇等溶剂提取12. 生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是：（ ACD ）A. 氮原子价电子的P电子成分比例越大，碱性越强B. 氮原子附近有吸电子基团则使碱性增强C. 氮原子处于酰胺状态则碱性极弱D. 生物碱的立体结构有利于氮原子接受质子，则其碱性性增强E. 氮原子附近取代基团不利于其共轭酸中的质子形成氢键缔合，则碱性强【填空题】1．生物碱的碱性由来是氮原子中孤对电子，其碱性强弱以 pKa 表示，其值越大，碱性越强。

第七章生物碱(Alkaloids)目的要求：1．掌握生物碱的含义、分布及存在形式。

2．了解生物碱的生源关系，熟悉主要生物碱的结构类型。

3．掌握生物碱的理化性质、显色反应、检识方法及C—N键裂解反应。

4．掌握生物碱的一般提取、分离方法。

5．了解生物碱的结构鉴定与测定方法。

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。

自1806年德国学者从鸦片中分出吗啡碱，迄今已有1万多种生物碱。

生物碱广布植物界，许多重要中药中含生物碱：麻黄，汉防己，延胡索，苦参，洋金花，乌头等主要含生物碱。

生物碱有多种多样的生物活性。

附录中列出46种药用生物碱的来源，作用与用途。

生物碱又是天然有机化学的重要研究领域之一。

一、生物碱定义：生物碱的定义至今尚无一个令人满意的表述。

随生物碱研究的深入，其定义的严格性伴随新的限制。

生物碱定义应包括以下几点：①含N的有机化合物（不包括低分子胺类—甲胺，乙胺，氨基酸，氨基糖，维生素等）。

②具碱的性质且能和酸成盐。

③多数具有复杂的氮杂环（少数N原子在环外）。

④多数具强的生物活性。

多数教材定义为：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）三、生物碱在植物体中的积累和储藏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：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；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。