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有机胺类生物碱结构.

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第三章生物碱

第三章生物碱
C2H5 N C2H5 O O NH2
古柯碱 cocaine （可卡因）
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
一、概述
冰毒的主要原料麻黄起源和使用的都很早。作为传 统中药，麻黄已经在中国使用了上千年之久。在 1885 年，作为麻黄主体成分的活性生物碱，麻黄碱 被成功提取出来。而作为拟肾上腺素药，这种药物 能兴奋交感神经，松弛支气管平滑肌、收缩血管， 且有显著的中枢兴奋作用。与肾上腺素不同的是， 麻黄碱可以口服，且作用时间更长，药效更强，适 应症更广。用于治疗鼻粘膜充血时，效果更好、更 快而且更持久。
一、概述
十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中
分离出吗啡碱(morphine)
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
植物中存在的生物碱大多有明显的生理活
性
一、概述 ㈠生物碱的定义
指天然产的一类含氮的有机化合物；
多数具有碱性且能和酸结合生成盐；
O O H2SO4 N OMe
小檗碱 （黄色）
OMe
四氢小檗碱 （无色）
OMe
三、理化性质 3.味 觉——多具苦味。
4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。 5.旋光性——多为左旋光性。
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。
三、理化性质（二）碱性 （二）碱性 碱性的来源
N CH 3
H N CH3 H
H 3C
N
H H H
H
莨菪烷
二、分类 ㈤喹啉衍生物
5 6 7 8
O N N OH O O
4 3 N 1 2

生物碱-1

生物碱-1
邻氨基苯甲酸 1×CH3COOH
OH O
3×CH3COOH
N (O) OH OH
2×CH3COOH
N H O N OH
1 、喹啉类生物碱 已知有 150多种，主要分布于芸香科植物， 如：
N C2H5 N O
喜树碱
OH O O
N
喹啉
HO CH R N
N CH2 CH2 CH CH 2
R=H 金鸡宁 R=OCH3（2R，3S） 奎宁碱 R=OCH3（2S，3R） 奎尼丁
伪麻黄碱
麻黄碱 伪麻黄碱 （二）四氢异喹啉类生物碱（简单异喹啉类）
HO N OH
哌劳亭
CH3O
CH3
CH3O
萨苏啉型复杂，已知有700 多种，分布于 27 科植物中，如防已、小檗科等，是 一类主要的生物碱，按结构特点又可分为 15 类。基 中主要不得有7类。 1、苄基四氢异喹啉类，主要化合物； MeO CH3O HO + CH 3 N N NH MeO HO HO CH3
二、生物碱在植物界的分布
生物碱主要分布在植物界，动物 中很少，一般主要分布在高等植物中， 如：裸子植物，紫杉属，松属，云杉 属，三尖杉等。少数被子植物叶中， 金合欢科，石蒜科，木兰科等。
三、生物碱在植物体中存在形式
1 、主要以盐类形式存在，与生物碱成盐的酸， 常见的有草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸，硝酸 等。少数以其它形式存在。 2 、游离碱指一些碱性较弱的生物碱，指碱笥极 弱的生物碱。 3、酰胺形式存在，秋水仙碱、喜树碱 4、N—氧化物等形式存在。如苦参碱N-氧化物。 5、氮缩醛类如：阿替生。 6、亚胺、烯胺类如：新士的宁
（一）单萜生物碱类
Me N
Me Me
O CHO N O O O

第三章 生物碱(alkaloids)

第三章 生物碱(alkaloids)

2．麻黄生物碱 麻黄中含有多种结构相似的生物碱，总称为麻黄生物碱。 麻黄碱又叫麻黄素，麻黄碱属于芳香族氨基醇衍生物
H C
H
C CH 3
OH NHCH3
C6H5 HO H3CHN CH3 H H H H C6H5 NHCH3 OH CH3 HO C6H5 H NHCH3 CH3 H H3CHN CH3 C6H5 OH H
有机胺类(麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱)、 吡咯烷类(苦豆碱、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)、 萜类(乌头碱、飞燕草碱)、 大环类(美坦生、雷公藤碱)。
4、溶解性 游离生物碱极性较小，大多数不溶或难溶于水 而溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等 有机溶剂，在稀酸水溶液中溶解而成盐。
生物碱的盐类极性较大，大多易溶于水及醇，
不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等有机溶剂；其溶 解性与游离生物碱恰好相反。
5．沉淀反应
生物碱或生物碱的盐类水溶液，能与一些试剂 (称为生物碱沉淀剂，常是重金属盐类或相对分子 质量较大的复盐以及特殊无机酸如硅钨酸、磷钨酸， 或有机酸如苦味酸的溶液)生成水不溶性盐沉淀。
H
（-）-麻黄碱
（+）-麻黄碱
（-）-伪麻黄碱
（+）-伪麻黄碱
游离的麻黄碱溶解在氯仿中，经较长时间保存，能缓 缓地转变成盐酸麻黄碱从溶液中结晶析出，因为碱性的 麻黄碱能够促进氯仿分解生成盐酸所致。游离的麻黄碱 有挥发性，能随水蒸气蒸馏出来而不被分解。 二、吡咯类生物碱

第十章生物碱

第十章生物碱
第十章 生物碱
第一节 概述
一、生物碱的定义
是生物体内一类含氮有机化合物。
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
O O
小檗碱
N +OH OMe
OMe
二、 生物碱的结构与分类
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱
有机胺类
（N原子在环外）
O
O
N +OH -
OMe
小檗碱
OMe
杂环类
（N原子在环内）
第三节 提取、分离与检识
一、 提取
1
酸水提 取法
2
乙醇提 取法
3
亲脂性有 机溶剂提 取法
1 酸溶碱沉淀法
（1）原理：
利用生物碱具有碱性，可溶 于酸水，不溶于碱水的性质可采 用酸溶碱沉淀法提取。
（2）工艺
药材粗粉
加稀酸浸渍,过滤
药渣
酸水提取液 加碱碱化,静置，过滤
滤液 (水溶性杂质)
沉淀 (生物碱)
A．Rf
B．Ka C．Kb
D．pKa
E．pKb
单选题
7．碱性最强的生物碱是（ A ）
A．季铵碱 B．伯胺碱 C．仲胺碱
D．叔胺碱 E．酰胺
8．东莨菪碱的碱性比莨菪碱弱是因为（ C ）
A．氮原子的杂化方式 B．电性效应
C．空间位阻
D．分子内氢键
E．同离子效应
多选题
9、游离生物碱一般（ ABD ） A.易溶于有机溶剂 B.难溶于水 C.碱溶酸沉淀 D.酸溶碱沉淀 E.既溶于酸又溶于碱
二、溶解性（酸溶碱沉淀）
❖ 游离碱:脂溶性 ❖ 季铵碱:水溶性 ❖ 两性碱：既溶于酸，又溶于碱 ❖ 生物碱盐：水溶性

生物碱结构

生物碱结构

CH3O
N Me
NH
CH3O
HO
厚果唐松草碱
具有抗癌活性
H3C
N COO CH3
Me：汉防己甲素 (H：防己诺林)
具有降压作用
3.阿朴菲类(aporphines)生物碱
阿朴菲 aporphine
土藤碱 tuduranine
4.吗啡烷类生物碱
HO
OMe
罂粟
O
O
NMe
NMe
H
H
HO
HO
吗啡碱
吗啡碱
（一）简单异喹啉类生物碱
H3CO
H3CO HO
NH
H3CO
HO
OH
CH3
CH3 N
CH3
萨苏里丁
具有降压作用
（二）苄基四氢异喹啉类生物碱 1.苄基四氢异喹啉类
OMe MeO
Me N
N Me
H
OMe MeO
H
MeO OMe
MeO O
去甲乌药碱
具有强心作用
HO
HO
NH
HO
厚朴碱
2.双苄基四氢异喹啉类生物碱
OH O
常见氮杂环类生物碱基本母核类型：
N
N
H
N
吡咯
四氢吡咯
吲哚
N
吡咯里西丁
N H
喹喏里西丁
N H 吲哚里西丁
N
蒎啶
N
N
NN H
吡啶
N
N
咪唑
N
莨菪烷
NH
N
嘌呤类
O
N
噻嗪类
N
吡嗪
N
丫啶酮类
N
N
喹啉
N

生物碱(1)结构分类

生物碱(1)结构分类

天然药物化学生物碱一概述二结构分类(Structure classification)、概述（Overview)二、结构分类(Structure classification)三理化性质physico chemical properties 三、理化性质（physico-chemical properties ）提取分离四、提取分离（Extraction and isolation)五、结构测定(Structure determination)十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱(morphine)。

现从自然界中分离得到约种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。

及其制剂达六十余种植物中的生物碱大多有明显生理活性：鸦片中的吗啡(morphine)镇痛作用)——p麻黄中的麻黄碱(ephedrine)——止喘作用长春花中的长春碱（vincristine)——抗癌活性黄连中的小檗碱(berberine)——抗菌消炎作用颠茄中的莨菪碱(hyoscyamine)——解痉作用指然产的类含氮的有机化合物㈠生物碱的定义(Definition of Alkaloids ) 指天然产的一类含氮的有机化合物；且能和酸结合生成盐多数具有碱性且能和酸结合生成盐； 大部分为杂环化合物且氮原子在杂环内； 多数有较强的生理活性。

㈡分布（Distribution )存在于一百多个科中如：豆科、茄科、防己科、罂粟科、毛茛科等植物中。

下列化合物哪些是生物碱？二乙胺氨基酸、多肽、蛋白质、核酸MeOMeONHCOCH 3OOMeOMe(P f i )1游离碱碱性极弱以游离碱的形式存在㈢存在形式(Pattern of existence)1. 游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。

2柠檬酸酒石酸；乌头酸绿2. 成盐：柠檬酸、酒石酸(有机酸)；乌头酸、绿原酸(特殊的酸类); 硫酸、盐酸等(无机酸)。

生物碱

生物碱（alkaloids）是一类来源于生物的含氮的有机化合物，有碱性，能和酸成盐。多数生物碱有复杂的环状结构，且氮原子多在环内。
不包括蛋白质、多肽、氨基酸、核酸、维生素等。
生物碱在生物界广泛存在，特别是高等植物罂粟科、茄科、毛莨科、防已科、小檗科、豆科、芸香科等植物中分布较多。
降压作用：利血平
抗疟作用：奎宁
神经麻痹：一叶秋碱
抗癌作用：紫杉醇、长春碱、喜树碱
生物碱因其氮原子有孤对电子而显碱性。
◆碱性表示方法：常用PKa表示，PKa大，碱性大。
◆碱性与结构的关系
1. 季铵碱碱性最强 (Pka>10)
2 .写出吡咯、吡啶、莨菪烷、喹啉、异喹啉、 吲哚、吗啡烷、嘌呤和甾的结构。
1.答案
一、有机胺类（organic amines）
氮原子不在环内的生物碱
二、吡咯（吡咯啶）类（pyrrolidine）
三、吡啶类（pyridine）
四、莨菪烷类（托品烷类，tropane）
五、喹啉类（quinoline）
2. 碘化铋钾试剂（Dragendorff’s reagent）:
橙色沉淀（B:BiI3.HI）
3. 改良碘化铋钾试剂：用于TLC或PC显色。
有些物质可与碘化铋钾试剂产生假阳性反应，如蛋白、多糖、鞣质、某些苷及有共轭双键的羰基化合物。
总生物碱的提取
提取方法：多用溶剂法；冷浸，渗漉或回流。
1. 酸水提取法
用0.1-1%HCl、H2SO4为溶剂，采用浸渍法或
渗漉法提取。
该法安全、便宜。
但带入许多亲水性杂质，而且提取液体积大，水沸点高，且为酸水，回收溶剂困难，所以需用特珠方法处理进一步纯化。

有机化学第十二章 胺与生物碱


O CH3
CH3 CH3
C O CH2 CH2 N CH3 OH
苯丙胺类药物包括：苯异丙胺和甲基异丙胺。
CH3 CH2CH NH2
苯异丙胺
Benzedrine
1887年合成，是第 一个合成兴奋剂。
amphetamine
CH3
无色透明晶体，俗 名“冰毒”，商品 名“摇头丸”，是 N-甲基苯异丙胺 一种危害较大的毒 N-methyl-1-phenyl-2-propanylamine 品。
CH3NHCH3
二甲胺
C2H5
甲乙异丙胺
CH3CH2CHCH2CH3 NH2
3-戊胺
H2NCH2CH2CH2CH2NH2
１,４－丁二胺
2．N-取代芳香胺（氨基直接连在苯环上）
当氮上同时连有芳基和脂肪烃基时，以芳胺作母体，在脂 肪烃基前加“N”字表示脂肪烃基连在氮原子上。
NH CH3
N CH3 C2H5
1 苯胺 2 环己胺 3 N,N-二甲基苯胺
• （六）芳香胺的取代反应
NH2
B r2 / H2O
NH2 Br Br
白 色
Br
+
3 HBr
苯胺与溴水反应立即生成2，4，6-三溴苯胺, 该反应能定 量完成，可用于定性和定量。
补充知识：生源胺和苯丙胺类
生源胺（Biogenic amines）：人体内担负神经冲动作用的胺 类物质。 在中枢神经系统中，有两种生源胺，即多巴胺（dopamine） 和5-羟基色胺（serotonine）。
NH4 + OH
1. 不同类型脂肪胺的碱性强弱
在水溶液中：2°胺＞1°胺＞ 3°胺
(CH 3)2NH ＞ CH 3NH ＞ (CH 3)3N pkb: 3.27 3.38 4.21

第十章生物碱(1)


（二）生物碱的碱性与分子结构的关系
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，反之碱性下降。
1．氮原子的杂化方式
杂化轨道中P轨道的成分增多、能量升高，成对电子的 能量也随之升高，易接受质子，碱性增强。故碱性为sp3＞ sp2＞sp。季铵碱分子中的氮原子最外层有九个电子，，极易
。
原小檗碱
小檗碱
5．莨菪烷类 结构特征为莨菪烷衍生物莨菪醇与 有机酸缩合的酯。如茄科植物中具有解痉作用的莨 菪碱(hyoscyamine)、东莨菪碱(scopolamine)。
莨菪烷
莨菪碱（阿托品）
东莨菪碱
6．吗啡烷类 结构特征为哌啶环垂直与多氢菲稠合。如吗 啡(morphine)与可待因(codeine)。
三、色谱检识
（一）生物碱的薄层色谱
1．吸附薄层色谱法 极性吸附剂一般用来分离和 检识弱极性和中等极性的生物碱，常用的极性吸附 剂有硅胶和氧化铝。活性炭等非极性吸附剂常用于 分离极性较强的生物碱。生物碱薄层色谱所用流动 相系统有中性和碱性两种。
2．分配薄层色谱法
常选用硅胶、纤维素为支持剂，以甲酰胺为固定相的薄 层色谱，适于分离弱极性和中等极性的生物碱，移动相采用 氯仿为主的溶剂系统（先用固定相饱和）；以水为固定相的 薄层色谱，适于分离检识水溶性的生物碱（盐），可用BAW 系统展开。
3．吲哚类 结构特征为苯并吡咯。如具有兴 奋子宫作用的麦角新碱(ergometrine)
吲哚
麦角新碱
（二）六元氮杂环类生物碱
基本结构为吡啶和六氢吡啶（哌啶）。此类 生物碱衍生物数量较多。
吡啶
哌啶
1．简单吡啶类
如具有驱绦虫作用的槟榔碱(arecoline)烟草 中杀虫成分烟碱(nicotine)。

生物碱


23.孕甾烷（C21）生物碱物碱
按生源分类
按结构分类
生物碱主要结构类型（按结构分类）
一、有机胺类生物碱（Organic amine alkaloids） 二、吡咯烷类生物碱（Pyrrolidine alkaloids） 三、吡啶和哌啶类生物碱（Pyridine and Piperidine alkaloids） 四、喹啉类生物碱（Quinoline alkaloids） 五、异喹啉类生物碱（Isoquinoline alkaloids） 六、吲哚类生物碱（Indole alkaloids） 七、肽类生物碱（Peptide alkaloids） 八、萜类生物碱（Terpenoid alkaloids） 九、甾体类生物碱（Steroid alkaloids） 十、其他类（Other alkaloids）
---------紫红色沉淀 碘化汞钾试剂（Mayer’s reagent）------类白色沉淀 碘化铋钾试剂（Dragendorff’s reagent）----黄至橘红色沉淀 改良碘化铋钾试剂 ------TLC或PC显色剂
橘红色斑点
注意： （1） 假阳性反应
蛋白质、多肽、氨基酸、多糖、鞣质、某些苷类、 有共轭双键的羰基化合物等 需预处理，排除干扰
主要氨基酸构件
C6C2N
indole·C2N
C4N
C5N
最先形成N-杂
涉及化学/酶反应 环的反应
环合反应（一级环合反应和次级环合反应）
C-N 裂解反应 C-C 裂解反应
具备N-杂环生物 碱的再环合
重排，取代，消除，转化等
生物合成过程示意图
（一级、二级环合 C-C/C-N裂解 重排-再环合）
喹啉类生物碱
吖啶酮类
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有机胺类生物碱是一类具有特定结构的化合物，其主要特点是氮原子不结合在环内。这种现出独特性。在众多的生物碱中，秋水仙碱和麻黄碱就是属于有机胺类的代表。秋水仙碱不仅用于治疗痛风性关节炎的急性发作，还可预防复发性痛风性关节炎的急性发作，其用法用量有严格的规定，需根据患者病情进行调整。麻黄碱也是一种重要的有机胺类生物碱，具有广泛的生物活性和药理作用。这两种生物碱的结构特点和药理活性，使得它们在医药领域有着广泛的应用和研究价值。