天然产物化学生物碱-课件

七、生物碱的提取分离溶解度与N的存在形式,有 无和有几个极性基团,以及溶剂等有关。
2)碱性: 以 pKa 计,碱性大则 pKa大,碱性小则 pKa 小 。一般生物碱 （酰胺除外〕均为碱性；其碱性 强弱不等；大多可与有机酸或无机酸成盐而溶于水； 但与某些特殊的酸（硅钨酸，苦味酸等）成盐后不 溶于水－可用于鉴别，分离。 酚性生物碱可溶于有机溶剂，也可溶于碱水；季 胺 生物碱一般来说水溶性大；其他生物碱往往溶于有


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。 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。
溶解度

(1)游离碱
类别 非酚性
极性 较弱
溶解性 脂溶性
H2O CHCl3 H+ OH— + + —
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；
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、存在形式
1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。
2.成 3.苷 4.酯 盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的 类：以苷的形式存在于植物中； 类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以 酸类：乌头酸、绿原酸等无机酸：硫酸、盐酸等。

02
生物碱的化学结构与性质
异喹啉类生物碱
代表化合物
吗啡、可待因、阿托品等。
药理作用
具有镇痛、镇静、镇咳、止泻等作用，也具有兴奋中枢神经、抗胆碱等作用。
喹啉类生物碱
代表化合物
利血平、长春碱等。
药理作用
具有降压、镇静、抗菌、抗炎、抗肿瘤等作用。
嘌呤类生物碱
代表化合物
咖啡因、茶碱等。
药理作用
具有兴奋中枢神经、扩张支气管、抗肿瘤等作用。
损害细胞膜结构
生物碱可能干扰细胞内的代谢过 程，影响细胞正常的能量转化和 物质合成。
某些生物碱可能对细胞膜造成损 害，导致细胞内物质流失和功能 受损。
中毒症状与急救措施
中毒症状
包括恶心、呕吐、腹泻、头痛、呼吸困难、 抽搐、昏迷等。
急救措施
立即停止使用含有生物碱的药物，采取催吐、 洗胃等措施清除体内药物，保持呼吸道通畅， 给予氧气吸入，必要时进行心肺复苏。
副作用与防治方法
副作用
长期使用生物碱可能导致肝肾损伤、心血管疾病等副作用。
防治方法
严格控制用药剂量和时间，遵循医生的指导，定期进行身体检查，发现异常及时停药并 就医。
感谢您的观看
THANKS
药理作用：具有抑制酪氨酸激酶活性等作用，用于治疗慢性粒细胞白血病和胃肠间质瘤等疾病。
03
生物碱的提取与分离
生物碱的提取
溶剂提取法
利用不同溶剂将生物碱从植物中提取出来。常用的溶剂包括水、 酸水、醇等。
离子交换法
利用离子交换剂与生物碱离子进行交换，实现提取。常用的离子交 换剂包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
利用色谱技术如薄层色谱、柱色谱等将生物碱与 其他成分分离。色谱法具有分离效果好、操作简 便等优点。

NH
O
N
N
H
黄嘌呤
茜草科小果咖啡 山茶科茶 兴奋中枢神经
O H3C N
CH3 N
O
N
N
CH3
咖啡因（caffeine）
其他类生物碱
结构
OH
OC H3
OC H3
O C C6H5
O
H5C2
N
OH
H3CO
OH O C CH3
O OC H3
乌头碱（aconitine）
镇痛
结构
其他类生物碱
H 3C
H
N
H
H
菸碱
N CH 3
槟榔碱
（一）性 状 2. 颜色
多为无色或白色，少数有色
O
+-
O
N OH
OCH 3
小檗碱 （黄色）
OCH 3
性质
（一）性 状
3. 气味
多苦味
4. 挥发性
少数，如麻黄碱
5. 升华性
极少数，如咖啡因
性质
（二）旋 光 性
性质
多为左旋光性 多数左旋体呈显著生理活性 左旋莨菪碱的散瞳作用大于右旋莨菪碱
第七章 生物碱 alkaloids
本章内容
概 述 基本知识 应用实例 本章小结
概述
生物碱的定义：
一类含氮的有机化合物； 多数具有较复杂的环状结构且氮原子在杂环内； 具有碱性，能和酸结合生成盐； 有较强的生理活性。
分布：
主要存在于植物界，如：茄科、防己科、 罂粟科和毛茛科等植物中。
基本知识
CH3
H3CO
N
R
C OOC H3
长春碱 （vinblastine） R=CH3 长春新碱 （vincristine） R=CHO

（二）碳-氮键裂解反应
1.霍夫曼降解
胺与CH3I生成季铵盐，与碱加 热发生β-H消除，生成水、烯 和胺
O
N O
H
O O O
Me N
O
O
O
11
第一节
概述
Ssummary
2.冯布劳恩三级胺降解
三级胺与溴化氢，生成溴代烷 和二取代氨基氰化物
O Me
N O
O O
O
NMe
O MeO
O O
天然药物化学
生物碱 分类及生源途径
glc O
N
H
靛青苷
32
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）色胺吲哚类
分子中残存色胺部分
NH2 N H
色胺
N
O
N H
N H3C
吴茱萸碱
33
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（三）半萜吲哚类
色胺吲哚基础上连接异戊二烯
OH
1
2 CH3
HN CH3
,H2SO4
NH2
麻黄碱 （1R,2S）
伪麻黄碱 (1S,2S)
CH3
HN CH3
40
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）萜类生物碱
1.单萜生物碱
环烯醚萜生物合成而来
O O
N
龙胆碱
41
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
N
苦参碱
22
分类和 第二节 生源关系

生物碱 Alkaloids
1
基本内容
• 生物碱的概念及其在植物界中分布规律。 • 生物碱的主要物理化学性质， • 碱性强弱的影响因素及判断方法、 • 游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程
及C-N键的裂解反应。 • 生物碱的提取分离方法原理。 • 利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取、分
鸦片罂粟是两年生草本植物。鸦片内含有 30多种生物碱，其中主要含吗啡，含量为1015%，此外还含有少量的罂粟碱(约1%)、可 待因(约1%)、蒂巴因(约0.2%)及那可汀(约 3%)等。
麻黄为麻黄科草麻黄、木贼麻黄、 麻黄、中麻黄的干燥草质茎，分布在 我国北方干旱地区。麻黄作为一种传 统中药材，至今已有四千多年的应用 历史。麻黄中含有一种叫麻黄素的生 物碱有显著的中枢兴奋作用，长期使 用可引起病态嗜好及耐受性，被纳入 我国二类精神药物品进行管制。
步沉淀或离子交换色谱进行分离的方法。 • UV、 IR光谱特征对推测分子骨架、官能团的重要意义。
生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。
基本要求
• 掌握生物碱的结构分类及碱性大小影响因素，并 会应用；生物碱的鉴别方法和离子交换色谱原理； • 熟悉生物碱成盐过程特点。 • 了解生物碱的结构鉴定方法。
5
一、生物碱概述
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 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
6
• 莨菪[làng dàng]
• 天仙子即茛菪。藏语称“茛 菪泽”。一年或二年生草本 植物。生于林边、田野、路 旁等处，有少量栽培。干燥 的成熟种子可入药，于夏、 秋间采摘炮制。其性温，味 苦辛，入心、胃、肝三经， 有毒，具有定痫、止痛的功 效，常用于治疗癫狂、风痹 厥痛、喘咳、胃痛、久痢、 脱肛、痈肿、恶疮等症。

H
H3C
CH3
水苏碱 （益母草）
stachydrine
O
N
N
红古豆碱 （山莨菪）
CH3
CH3 cuscohygrine
（2）托品烷类 （茄科颠茄属、曼陀罗属、莨菪属、天仙子属）
结构：双环托品烷环+有机酸
H3C
N
H3C N
O
CH2 OH
O C CH
O OC
莨菪碱（洋金花）
hyoscyamine
可卡因
3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植 物类群中。同一植物体内的生物碱，往往 是多种生物碱共存，而且母核结构相似。
4、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类 群就越窄。
5、在植物的各部位都有分布，多集中在某一 器官。如金鸡纳生物碱主要分布在树皮。 植物体内生物碱的含量差别很大，黄连根 茎中生物碱含7%左右，美登素在美登木中 仅千万分之二。
➢ 我国：17世纪初在《白猿经》一书中有从乌头 中提炼出砂糖样毒物作箭毒用，该物质应是乌 头碱（aconitine）
➢ 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 ➢ 生物碱的全合成和半合成工作、构效关系的研究和结构改造
工作也发展迅速，如自美登木中提取的具有抗癌活性的极微 量生物碱美登木碱（maytansine）是结构复杂的含氮大环化 合物，目前已有全合成的报道。
O O
N
龙胆碱
N CH3
O
O
H3 C
C H3
石斛碱
二萜类生物碱：乌头碱（乌头、附子）
三萜类生物碱：交让木碱
OMe
OH OMe
R2
AcO
HO OH

（3）诱导-场效应
分子中如有一个以上N时，即使各氮原子的 杂化形式和化学环境完全相同，各原子的 碱性也有差异。当其中一个N质子化后， 就产生一个强的吸电子集团—N+HR2 ，它 对另外的N产生两种碱性降低的效应，即 诱导效应和静电场效应（直接效应，通过 空间直接作用）
（4）共轭效应 氮原子的孤对电子与π-电子基团共轭时 一般使生物碱的碱性减弱 氮原子的孤电子对p电子的轴与共轭体系 的π电子轴共平面是产生p-π共轭效应 的必要条件
盐、琥珀酸盐），无机酸盐（硫酸盐、 盐酸盐、硝酸盐） • 碱性极弱者以游离态存在（酰胺类生物 碱），N-氧化物，生物碱苷
四、生物活性（附录）
• 吗啡、延胡索乙素具镇痛作用 • 阿托品具解痉作用 • 小檗碱、苦参生物碱、蝙蝠葛碱具抗菌消炎作
用 • 利血平具降压作用 • 麻黄碱具止咳平喘作用 • 奎宁具抗疟作用 • 苦参碱、氧化苦参碱具抗心律失常作用 • 喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫
夹竹桃科，黄杨木科， eg.康斯生 （2）环孕甾烷（C24）生物碱
黄杨木科， eg.环氧黄杨木己素 （3）胆甾烷（C27）生物碱
胆甾烷碱类， eg.维藜芦胺 异胆甾烷碱类， eg.藜芦胺
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布 四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定
• （2） 化学骨架分类
•
异喹啉生物碱、吲哚生物碱
• （3） 生源结合化学分类
•
氨基酸途径生成的生物碱
•
萜类及甾体来源的生物碱
二、氨基酸途径生成的生物碱
一）鸟氨酸来源的生物碱： 吡咯类、托品类、吡咯里西丁类

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
天然产物化学全套 - 生物碱的理化性 质
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

第二节 生物碱的分类、生源关系及其分布
生物碱种类繁多，其分类方法主要有三种:
1.来源分类：如鸦片生物碱、麦角生物碱等。
2.化学分类：如托品烷生物碱、异喹啉生物碱等。
3.生源结合化学分类:如来源于鸟氨酸的吡咯生物碱 等。（最能反映生物碱的生源和化学本质及其相互 关系）
一、来源于鸟氨酸的生物碱
主要包括吡咯类、托品类和吡咯里西丁类
二、生物碱在植物界的分布
生物碱在植物界分布的一般规律：
1.在系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无。 表现在： (1)藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱。 (2)菌类植物如麦角菌类等少数植物中含有生物碱。
(3)地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚生物碱。
(4)蕨类植物中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复 杂的生物碱则集中地分布于小叶型的真蕨如木贼科、 卷柏科、石松科等植物中。
OH C H C H 2N H C H
3
C H C H N (C H )2 2 2 3 H O
OH OH
N H
肾上腺素
蟾酥碱
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类：
1.游离碱：少数碱性极弱的生物碱如那碎因、那可定
2.盐类：绝大多数。形成盐的酸：草酸、柠檬酸、盐
酸、硫酸与硝酸等 3.酰胺类：秋水仙碱、喜树碱 4.N-氧化物：吡咯里西丁类（如野百合碱等） 5.氮杂缩醛类：如阿马林等 6.其他如亚胺（C=N）、烯胺等
二、生物碱在植物界的分布
生物碱在植物界分布的一般规律：
2.生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物类群(裸子 植物，尤其是被子植物)中。表现在： (1)裸子植物中，仅紫杉科红豆杉属、松柏科属麻黄科麻 黄属、三尖杉科三尖杉属等植物含有生物碱。 (2)少数被子植物的单子叶植物中，生物碱主要分布于百 合科、石蒜科和百部科等植物中。 (3)在被子植物古生花被类双子叶植物中，生物碱主要分 布于毛茛科、木兰科、小檗科、防已科、马兜铃科、 罂粟科、番荔枝科、芸香科等植物中。 (4)在被子植物中后生花被类双子叶植物中，生物碱主要 分布在龙胆科、夹竹桃科、马钱科、茜草科、茄科、 紫草科、菊科等植物中。

（2）诱导效应： N原子上电荷密度受供电基和吸电基诱导效应的影响 ①N上连接的基团为供电基团（烷基）则碱性增强。甲基的供电性使N的电
荷密度增加，碱性增强。
三、生物碱的性质与鉴别
②N原子附近有吸电基（如芳环、酰基、醚氧、双键、羟基、羰基、酯基等)， 使氮上电子云密度降低，碱性减弱。
三、生物碱的性质与鉴别
对吗啡(1)的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导致镇痛药哌替啶 (杜冷丁，2)的发现。又如可卡因(3)的究发展了莨菪类生物碱化学研究 并导致局部麻醉药普鲁卡因(4)的产生。
二、分布
第四章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的性质与鉴别 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的分类 六、生物碱的结构鉴定 七、生物碱的提取分离实例
第一节 概 述
目前为止，已报道的并搞清化学结构的生物碱已达4000多种，并且还以 每年约上百个的速度递增着。同时还发现了在植物中含量极微，化学结构 复杂的含氮大环化合物，如具有抗癌活性的美登素，它的全合成也已报道 。近年来生物碱的分离、结构鉴定与全合成工作依然是天然有机化学家的 重要研究领域。
第一节 概 述
5)浓硝酸与吗啡显红蓝色至黄色；可待因显黄色；士的宁显黄色；乌头 碱显红棕色；阿托品、古柯碱、咖啡碱不显色。
6)浓盐酸与藜芦碱显红色；小檗碱在加氨水情况下可显红色；其他大部 分生物碱均不显色。
三、生物碱的性质与鉴别
生物碱显色反应 浓硫酸，浓硝酸，和浓盐酸可使不同的生物碱显不同的颜色。
三、生物碱的性质与鉴别
一、 概述
一.生物碱的含义 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。 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。

酸性溶液——右旋光性 多数左旋体呈显著生理活性。
29
三、理化性质（一）一般性质
6.溶解度 (1)游离碱
类别 非酚性
极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH较弱 脂溶性 — + + —
季铵碱
强 水溶性 + — + +
氮氧化物 半极性 中等水溶 + ± + +
两性: Ar-OH 较弱 脂溶性 — -COOH 强 水溶性 +
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
重要的分：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。
13
二、分类 ㈡吡咯衍生物 简单的吡咯衍生物
O
N
N
Me
Me
红古豆碱 cuscohygrine
（无活性）
OCOMe O
O
N
N
Me
Me
红古豆苦杏仁酸酯 （有活性）
似阿托品药物 的散瞳等作用 14
二、分类
16
二、分类 ㈢吡啶衍生物 由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。 分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（quinolizidine）
N N
吡啶
喹诺里西啶
17
二、分类 ㈢碱 actinidine
OMe CN
NO Me
蓖麻碱 ricinine
NH N O
金雀花碱 cytisine
18
二、分类 ㈢吡啶衍生物
治白血病和直肠癌
4 3
N2 1
喹啉
内酯结构 成盐溶于水
碱化开环
22
二、分类
原小檗碱型 protoberberine

RC N 四氢54异、、吸喹分空降 使电啉子间低 碱子N内效， 性共H氢应造增轭碱基碱成强键效性(性碱。如应形增减性苯使如成异强弱减基氮子蔽受果喹；。弱、原较作质氮而啉。羰子大用子原氮N供基上，，，子原电、的对使造周子子双电氮氮成围附共键子原 原 碱的近轭等云子 子 性取有氰效)密构 难 降代时吸应度成 于 低类基，电屏 接 。分则子
碱。
生物碱的碱性强弱主要取决于分子结构中 氮原子的电子云密度，若电子云密度升 高，则碱性增强，反之碱性减弱。
（二）生物碱的碱性强弱与分子结构的关系
1．氮原子的杂化方式 2．诱导效应 碱性为sp3＞sp2＞sp； 3、共轭效氮应原子附季近式铵有存碱供在因电，羟子呈基基强以团碱负(如性离烷。子基形)时，
H
莨菪烷
莨菪碱（阿托品）
O N CH3
O CH2OH OCC
H
东莨菪碱
四．异喹啉类生物碱
N
异喹啉
H3CO N
H3CO
H3CO
OCH3
罂粟碱
O
O
N+ OH-
OCH3
OCH3
小檗碱
吗啡
五．吲哚类生物碱
N H
吲哚
O glc
N H
靛青苷
毒扁豆碱
CH3 H CONHCH CH2OH
N CH3
N H
麦角新碱
麻黄生物碱 麻黄碱、伪麻黄碱
CH3
1
2
CHOH CH
NHCH3
有机胺类（苯丙胺衍生物） l—麻黄碱 （1R 2S） d—伪麻黄碱(1S 2S)
性质
提取分离
性质
1、无色结晶，有旋光性，有挥发性。 2、不能和多数生物碱沉淀试剂发生沉淀。 3、麻黄碱草酸盐难溶于水，伪麻黄碱草酸

天然药物化学--生物碱
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固பைடு நூலகம்的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿