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第十章生物碱

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生物碱

生物碱


原小檗碱 （延胡索乙素）
小檗碱
异喹啉类生物碱
苄基异喹啉类
异喹啉母核1位连有苄基
MeO
N
MeO
N
MeO
OMe
苄基异喹啉
罂粟碱
异喹啉类生物碱
双苄基异喹啉，两个苄基异喹啉通过1－3个
醚键相连接，连接方式较多，故类型也较 多。
OMe Me N H OMe MeO N Me MeO H
MeO MeO OMe O
缩合
N CH3
H OCO
CH2 OH C H
莨菪醇
莨菪酸
莨菪碱（阿托品）
莨菪碱呈左旋光性，而阿托品是其消旋体，即没 有旋光性。常用作防晕药和镇静药物 。
2、古柯生物碱 通常指爱康宁（ecgonine）的衍生物。 如：古柯碱（cocaine）又称可卡因，系苯 甲酰爱康宁的甲酯，是一种局部麻醉药，常 用于表面麻醉。
羧基，常以甲酯形式存在。
5.N-氧化物：在植物体中已发现的N－ 氧化物约一百余种。
第二节 生物碱的结构与分类 分类方法：
1.按植物来源分类；
如：长春花生物碱、黄莲生物碱等；
2.按化学结构分类；
如：异喹啉生物碱、吡啶类生物碱等
吡咯烷类生物碱
由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱； 结构较简单，数量较少
（2）旋光性 除阿托品外，其他均具有旋光性。
（3）碱性 R R=H 莨菪碱 （阿 托品） R=OH 山莨菪碱 Pka 9.65 R=OH 樟柳碱 R R＝H 东莨菪碱 Pka 7.5
（4）溶解性
莨菪碱（阿托品）：
溶于极性较大的亲脂性溶剂，难溶于水。
东莨菪碱，樟柳碱：
H O C O
可卡因 pKa = 8.31
第十章生物碱

第十章生物碱

第十章
生物碱
生物碱(alkaloids)是指存在于生物 体内一类含有氮原子的有机化合物。
生物碱大多具有碱性并多具有复杂的氮杂 环结构。在生物体内还有一些具有生物活性的 含氮有机化合物，如氨基酸、肽类、蛋白质和B 族维生素等，不属于生物碱的范围。
生物碱主要分布于植物界，少数动 物体中也有生物碱，如蟾酥毒汁中的蟾酥 碱。
（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，，极易给出一个电子达到稳定结构，所以 碱性强（pKa＞11）。 2．诱导效应 氮原子连接供电子基如烷烃时，碱性增强。而氮 原子附近有吸电子基时，则碱性下降。
二、酸碱性
（一）生物碱的碱性概念及碱性强弱的表示方法 1．生物碱的碱性概念 生物碱分子中含有氮原子，氮原子最外层电子结构中 有一对2S2电子，能与酸中的质子（H+）以配位键的形 式结合成盐，所以具有碱性。 2．碱性强弱表示方法 生物碱的碱性强弱可以用其共轭酸盐的pKa值 表示。 一般情况下，pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱， pKa7～11为中强碱，pKa＞11为强碱。
CH3 H CONHCH CH2OH N CH3
N H
N
吲 哚
H
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。
N
N
吡 啶
H
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)。
中药化学10生物碱

中药化学10生物碱

一、物理性质
（一）性状
多数为结晶形固体，少数为非晶形粉末；少 数为液体——烟碱、毒芹碱、槟榔碱等。
多数无色或白色，少数有颜色生物碱有挥发性——麻 黄碱、烟碱。
（二）旋光性
大多数生物碱有旋光性，多呈左旋。
（三）溶解性
1、游离生物碱
亲脂性生物碱（叔胺碱、仲胺碱）——易溶 于亲脂性有机溶剂、酸水，难溶于水。
（一）总碱的提取
1、水或酸水提取法 可直接用水（提取盐、季铵碱）或
用0.5%~1%的酸水提取。 • 常用酸：盐酸、硫酸、醋酸、酒石酸 • 方法：渗漉、浸渍 • 缺点：提取液体积大、杂质多，需净化
净化方法：
（1）阳离子交换树脂法
用强酸型阳离子交换树脂，多为磺 酸型。交联度4%~8%。
先用中性水洗脱杂质，再用酸水或 盐水洗脱生物碱；也可先将树脂用氨水 碱化（PH10左右），再用有机溶剂回流 提取生物碱。
NH2 10.64
环己胺
NH2 4.58
苯胺
（3）立体效应
氮原子的周围取代基的构型、构象等立体
因素，如果阻碍氮原子与质子的结合，则使其
碱性降低。
CH CH CH3
CH CH CH3
OH NHCH3
OH N CH3
pKa
9.58
9.30 CH3
麻黄碱
甲基麻黄碱
（4）氢键效应
生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰 基并可与氮上的氢形成分子内氢键，使质子不 易离去，从而碱性增强。
H
CH3O
OCH3
罂粟碱
O OCH3
粉防己碱（汉防己甲素）
7、 吲哚类
N
H 吲哚
N
H 靛青苷
O Glc
N
O
第十章 生物碱

第十章 生物碱

二、分布 三、存在状态 大多以盐的形式存在，少数以游离态或苷的形式存在 （茄碱 —存在于青土豆皮中，对人体有毒） 四、生物活性 多方面 吗啡—罂粟的提取物（大烟土）；尼古丁（烟碱）；可待因—麻醉兴奋 喜树碱—抗Ca
第十章 生物碱
（Alkaloids）
第一节 概述
四、生物活性 多方面 吗啡、延胡索乙素—镇痛； 阿托品—解痉镇痛；颠茄片—胃痉挛； 小檗碱—抗菌消炎； 麻黄碱—“重点管制”—是制造冰毒的原料 喜树碱—抗Ca
sp2杂化轨道含1/3 s和2/3 p的成分。一个s轨道 和两个p轨道杂化，形成3个完全相同的sp2杂化 轨道。其3个轨道间夹角为120°，呈平面正三角 形。
杂化轨道的原因？
能量相近的几个轨道结合在一起形成一种新的轨 道以增强成键能力。
（2）化学环境（N以外的结构) ①取代基 主要通过诱导效应影响碱性强弱. 供电子基 －CH3 等 产生 + I效应（供电子效应）,使N原子 周围的电子云密度增大,未共用电子对易给出, 碱性增强。 吸电子基 －OH、>C=C<、－X 等可产生－I效应（吸电子效应）, 使N周围的电子云密度下降, 未共用电子对不易给出，碱性减弱。例如， 去甲麻黄碱（pka 9.00）、麻黄碱（pka 9.58）和苯异丙胺（pka 9.80 ）。 （P125） ②共轭结构 主要指P-π共轭。这种共轭是由N上未共用电子对 所处P轨道与母核中的大π键侧面交盖而形成，使未共用电子对不易给 出，碱性大大减弱。例如，秋水仙碱（pka 1.84） ③空间位阻 系指N原子邻近的结构屏障使N不易与H + 结合，使碱 性下降。例如，莨菪碱（pka 9.65）和东莨菪碱（pka7.50）
2.个别游离态叔胺碱和仲胺碱溶于水、酸水；亦
第十章 生物碱

第十章 生物碱


2)旋光性 有明显的旋光，通常左旋体的生理活性比右旋体强。
四、生物碱的性质
3)溶解度: 游离碱及其盐类溶解度与N的存在形式, 极性 基团数目,以及溶剂等有关。
（1）游离生物碱 亲脂性生物碱：叔氨类、仲氨类 亲水性生物碱：季铵类、N-氧化物 特殊官能团生物碱：具酚羟基、羧基的两性生物碱，溶于酸水碱水。
三、生物碱的分类 四、生物碱的性质
五、生物碱的提取和分离
六、生物碱的检识 七、生物碱的提取分离实例
五、生物碱的提取和分离 一)总生物碱的提取
1.水或酸水提取法 (1)阳离子交换树脂除杂质
A. 氯仿或乙醚回流载样树脂 B. 碱性乙醇洗脱 C. 酸水或酸醇洗脱
(2)雷氏铵盐法纯化 (3)萃取除杂质
酸水提取液碱化游离, 亲脂性有机溶剂萃取.
具内脂、内酰胺结构，与碱成盐。
（2）生物碱盐：溶于水、醇，
有些生物碱盐不溶于水如：盐酸小檗碱、草酸麻黄碱等。
四、生物碱的性质
二)化学性质 1)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； 其碱性强弱不同；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。
第十章
第十章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱的分布 三、生物碱的分类
四、生物碱的性质
五、生物碱的提取和分离 六、生物碱的检识
七、生物碱的提取分离实例
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 活性如：
10生物碱(第十章)

10生物碱(第十章)


第四节 含量测定



二、提取酸碱滴定法
2．问题讨论 ⑴碱化试剂 能使生物碱游离的碱性试剂有氨水、碳 酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠以及氢氧化钾等。氨水的 pkb＝4.76，属于弱碱，不能使酚结构成盐，不能使 酯键水解，也不易发生乳化现象，但其碱性强于大部 分生物碱（pkb＝6～9），足以使生物碱游离出来， 同时易于除去而对测定无干扰，是首选的碱化试剂。 ⑵提取溶剂：①沸点低，与水不相混溶，对生物碱具 有极大的溶解度而对其他物质不溶或几乎不溶，可以 是单一溶剂，也可是混合溶剂。②与生物碱及碱化试 剂不发生任何反应。 ⑶提取溶剂的用量和提取终点的确定 ⑷指示剂的选择
第二节 鉴别试验


一、 一般鉴别试验
1．熔点测定法 《中国药典》（2010）对磷酸可待因的 鉴别：取本品约0.2g，加水4ml溶解后，在不断搅拌下滴 加20％氢氧化钠溶液至出现白色沉淀，用玻璃棒摩擦器壁 使沉淀完全，滤过；沉淀用水洗净，在105℃干燥1小时， 依法测定，熔点为154～158℃。有时常制备药物衍生物 作为鉴别对象。 2．显色反应 大多数生物碱可与生物碱显色试剂反应产生 不同的颜色，可作鉴别。常用的显色试剂有浓硫酸、浓硝 酸、钼硫酸、硒硫酸、甲醛硫酸和溴水等。如《中国药典》 （2010）对硫酸奎宁的鉴别：取本品约20mg，加水20mL 溶解后，分取溶液5mL，加溴试液3滴与氨试液1mL，即 显翠绿色。

第二节 鉴别试验


一、 一般鉴别试验
5．红外吸收光谱法 红外吸收光谱较紫外吸收光谱丰富，能反 映分子结构的细微特征，准确度高，专属性强。《中国药典》 （2010）中收载的利用该法进行鉴别的生物碱有茶碱、氨茶碱、 吗啡、阿托品、秋水仙碱等。 6．薄层色谱法 薄层色谱法是药物鉴别常用的分析方法，各国 药典采用薄层色谱法鉴别生物碱类药物的品种正逐步增加。 注意：硅胶是弱酸性吸附剂，对碱性化合物以及极性较大的 化台物吸附力强，易造成严重的脱尾现象。应用本法进行鉴别 时，生物碱应保持游离状态，同时加碱中和硅胶表面的弱酸性， 以克服色斑拖尾现象。如USP〔31〕对硫酸阿托品注射液的鉴 别即采用硅胶薄层板色谱法。
第十章 生物碱

第十章 生物碱

第十章 生物碱
学习目标
掌握生物碱定义，熟悉其结构分类 掌握生物碱理化性质、提取分离方法和鉴别 了解生物碱的结构测定和生物活性

第一节 生物碱概述
★生物碱：存在于生物中的含氮有机化合物 ------氮原子碱性；生物活性
◇麻黄中麻黄碱-----平喘作用 ◇鸦片中吗啡-----镇痛作用 ◇长春花中长春碱-----抗癌活性 ◇黄连中小檗碱-----抗菌消炎 ◇萝芙木中利血平-----降压作用
2 诱导效应
★随距离增加而减弱效应

吸电基团如苯、酰、烯、羟、醚等降低氮原子电荷密度，降低碱性 供电基团如烷基等提高氮原子电荷密度，提高碱性 有时邻近羟基与氮之间发生电子移位生成季胺则碱性增强
O N O
+
OH
O
CH3
OH
小檗碱
3 共轭效应
★不受碳链长短的影响 共轭即电荷平均化使得N电子云密度提高或降低
生物碱
分步广泛 存在形式：游离、盐、苷类、脂类、N-氧化物 分类方式：植物来源、化学结构、生源结合化学分类 命名规则：

---生物碱类型命名（基核化学结构、植物来源） ---生物碱单体成分命名（植物来源、生物活性或药效）
第二节 结构与分类
一、有机胺类（氮原子不结合在环内的一类生物碱）
二、旋光

三、碱性

来源：N原子上孤对电子吸引质子 碱性强弱表示方式：用pKa表示，越大碱性越强 BH+ B+H3O+ Ka=[B][H3O+]/[BH+ ] pKa=pH-lg [B] /[BH+ ]
pKa:＜2(极弱碱) （强酸） 2-7 (弱碱) （中强酸） 7-11 (中强碱) （弱酸）
第十章生物碱

第十章生物碱


碱性强弱的划分： Pka < 2 极弱碱； pka 2～7 弱碱 ； pka 7～11 中强碱; pka > 11 强碱.
2、生物碱碱性强弱分类：
（1）强碱性生物碱 pka > 11 季铵碱、 胍类
（2）中强碱生物碱 pka 7～11 脂肪胺 、 脂氮杂环
（3）弱碱性生物碱 pka 2～7 芳氮杂环 （4）极弱生物碱 PH < 2 酰胺、嘌呤、
生物碱分类
一、来源于鸟氨酸的生物碱
（一）吡咯烷生物碱
+
N COO－ CH3 CH3
水苏碱
N H
O
N CH3
N CH3
红古豆碱
（二）莨菪烷类生物碱
N CH3
如 东莨菪碱
N CH3 O
HO O
O
NR
（三）吡咯里西啶类
N
二、来源于赖氨酸的生物碱
赖氨酸
H2N H2N COOH
N R
（一）哌啶类生物碱
N
O
N
喹啉类
N H
丫啶酮
六、组胺酸系生物碱
N
N CH3
N H
OO
N H
咪唑
毛果芸香碱
七、来源于萜类的生物碱
（一）单萜类生物碱——如猕猴桃碱
H 3C
（二）倍半萜类生物碱——如石斛碱
（三）二萜生物碱——乌头碱
（四）三萜生物碱
H3CO
CH3 N
CH3
H3C N
CH3
HO
H 2N
OC H 3
康斯生
CH3
N
一、环合反应
（一）一级环合反应 1、烯夫碱形成——吡咯、托品类、哌定类、 喹诺里西定类生物碱的生物合成
中药化学--生物碱 ppt课件

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18
二。 化 学 性 质
一。碱性
1. 碱性强弱的表示方法——pKa（pKa越大，碱性越强） pKa＜2为极弱碱，pKa2～7为弱碱， pKa7～11为中强，
pKa11以上为强碱。 碱性由强到弱的一般顺序： 胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰
胺≈吡咯 2. 碱性强弱影响因素 （1）氮原子的杂化方式（ sp3＞sp2＞sp） （2）诱导效应
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
咪 唑
毛果芸香碱
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15
萜类生物碱
1.单萜类生物碱，环烯醚萜衍生而来。龙胆碱
2.倍半萜类生物碱，石斛属植物
3.二萜类生物碱，乌头属，翠雀属，飞燕草属植 物中，代表物乌头碱。
4.三萜类生物碱。
龙胆碱
甾类生物碱
这类生物碱具有甾体母核，另含有氮原子，甾体生物碱的氮原子 可构成杂环，也可存在环外。藜芦胺，环常绿黄杨碱。
存在形式：有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷、以及氮氧 化合物等。
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2
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第十章 生物碱

第十章 生物碱

生物碱不具有的特点是A. 分子中含N 原子B. N 原子多在环内C. 具有碱性D. 分子中多有苯环E. 显著而特殊的生物活性D此生物碱结构属于A. 吲哚类B. 吡啶类C. 喹啉类D. 萜类E. 莨菪烷类E此生物碱结构属于A. 吲哚类B. 异喹啉类C. 吡啶类D. 甾体类E. 大环类B生物碱在植物体中往往与____性成分结合成____状态存在。

酸 盐多数生物碱A. 以结晶形固体、非晶形粉末或液体状态存在B. 具挥发性C. 无色D. 其旋光性不受溶剂、pH 等因素的影响E. 生理活性与旋光性有关A C EN CH 3O C O CH CH 2OH N H 3COH 3COH 3CO OCH 3在植物体内，生物碱A. 不能以游离状态存在B. 多与共存的有机酸结合成生物碱盐C. 往往在植物的某种器官含量较高D. 可与无机酸成盐E. 多以酯或苷的形式存在BCD在常温下呈液体的生物碱是A. 槟榔碱B. 麻黄碱C. 苦参碱D. 乌头碱E. 莨菪碱A具有挥发性的生物碱是A. 吗啡碱B. 小檗碱C. 苦参碱D. 麻黄碱E. 乌头碱D具有升华性的生物碱是A. 烟碱B. 咖啡因C. 小檗胺D. 益母草碱E. 氧化苦参碱B生物碱的味多为A. 咸B. 辣C. 苦D. 甜E. 酸C生物碱类对水的溶解性因成盐的酸不同而异，一般来说其水溶性：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. 不能确定水溶性生物碱主要指A. 伯胺生物碱B. 仲胺生物碱C. 叔胺生物碱D. 两性生物碱E. 季铵生物碱E溶解脂溶性生物碱的最好溶剂是A. 乙醚B. 甲醇C.乙醇D. 氯仿E. 水D在水溶液中两性生物碱形成沉淀的pH为A. 1B. 10C. 2～3D. 6～7E. 8～9E生物碱碱性的表示方法多用A．K b B．pk b C．K a D．pk a E．pH［D］pk a为生物碱共轭酸的酸式离解常数，目前生物碱碱性大小统一用pKa表示生物碱分子的碱性随p轨道在杂化轨道中的比例升高而（），即（）>（）>（）增强；sp3；sp2；sp碱性最强的生物碱类型为A．酰胺生物碱B．叔胺生物碱C．仲胺生物碱D．季胺生物碱E．两性生物碱［D］季铵碱的碱性强（pKa11.5以上），是因羟基以负离子形式存在，类似无机碱。

第十章 生物碱

第十章 生物碱

COOCH3 N CH3 N CH3 O N COOCH3
A
B
C
理由： 碱性的强→弱程度： A ＞ C ＞ B A是叔胺碱，氮原子是SP3杂化，C中的氮原子是SP2杂化， A的碱性强于C。B中氮原子处于酰胺结构中，其孤电子对与 羰基的π-电子形成p-π共轭，碱性最弱。
第十章 生物碱
概述
二 、生物碱的分布及存在形式 2、存在形式
在植物体内，生物碱多以有机酸盐形式存在，如柠 檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等。少数以无 机酸盐形式存在，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等。少数 以游离态存在，如酰胺类生物碱。极少数以酯、苷或 N-氧化物的形式存在。
第十章 生物碱
概述
三、生物碱的生理活性 生物碱多具有显著而特殊的生物活性。如吗啡、延 胡索乙素具有镇痛作用；阿托品具有解痉作用；小檗碱 、苦参生物碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用；利血平有降 血压作用；麻黄碱有止咳平喘作用；奎宁有抗疟作用； 苦参碱、氧化苦参碱等有抗心律失常作用；喜树碱、秋 水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有不同程度的 抗癌作用等。
吗啡碱
O
喜树碱
第二节 四、碱性：
理化性质
（一）. 碱性的产生及其强度表示： 生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能给出电子 或接受质子而使生物碱显碱性。 生物碱碱性大小可用碱的碱式离解常数 pKb表示， 也可用其共轭酸的酸式离解常数pKa表示。
B + H2O = BH+ + OH碱 酸 共轭酸 共轭碱
第二节 二、旋光性
理化性质
生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子 即有旋光性。影响生物碱旋光性的因素主要有手性碳 的构型、测定溶剂及pH、浓度等。如麻黄碱在水中测 定呈右旋光性，而在氯仿中测定则呈左旋光性。 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关，通常左 旋体的生理活性比右旋体强。如l-莨菪碱的散瞳作用 比d-莨菪碱大100倍。去甲乌药碱仅左旋体具强心作用 。

第十章生物碱

第⼗章⽣物碱第⼗章⽣物碱课次：29课题：⽣物碱概述⼀、教学内容：1．⽣物碱的含义。

2．⽣物碱的发展史及常见的⽣物碱概述。

3．⽣物碱的分布规律及概况。

4．⽣物碱的结构类型。

5．⽣物碱的性质（上）：性状、旋光性、酸碱性、溶解性。

⼆、课堂⽬标：1．说出⽣物碱的基本含义。

2．简述⽣物碱的发展史，举例说明中药中常见的⽣物碱及其临床疗效。

3．说出植物中⽣物碱分布的基本概况，简述⽣物碱分布的特点及规律。

4．详述⽣物碱的结构分类及各类⽣物碱的结构特点。

5．简述⽣物碱的基本性状、旋光性与结构的关系。

6．详述⽣物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。

三、教学内容分析及教法设计：⽣物碱是⼈们最早研究的⼀类天然药物成分，也是最重要的中药有效成分之⼀。

⽣物碱是进⼊各论部分以后学⽣接触到的第⼀类有效成分，它在整个各论部分所占的⽐重特别⼤。

⽣物碱部分的教学，内容较多，化合物类型较多，要注意加强类⽐分析，归纳推理，增进学⽣理解记忆。

寻找规律，分门别类的攻克难关，掌握⽣物碱的基础知识。

本部分教学在理论联系实际的基础上，精讲多练，注重推理分析，争取能在各论的第⼀部分－⽣物碱教学中，让学⽣掌握中药化学学习的基本规律和基本⽅法。

本次课全部内容采⽤启发式讨论教学。

四、教学过程：1．组织教学：检查学⽣出勤，填写教学⽇志，随机应变，组织好课堂纪律。

2．课程引⼊：⽣物碱是⼀类存在于⽣物体内的具有⽣理活性的含氮的碱性有机化合物。

⽣物碱是中草药有效成分之⼀，在我国，中草药的使⽤已有数千年历史，⽬前从各种植物中分离出的四千多种⽣物碱，应⽤于临床的已有数百种，随苷对⽣物碱结构、性质及作⽤的深⼊研究，必将促进中草药的临床应⽤。

⽣物碱的结构有何特点？⽣物碱的研究历史怎样？⽣物碱的分布有何规律？⽣物碱的基本性状如何？本次课我们将对以上问题进⾏详细研究。

3．展⽰⽬标：（1）⽣物碱的含义。

（2）说出⽣物碱的分布概况和分布规律。

（3）举例说明常见的⽣物碱及其在临床上的应⽤。

生物碱

第十章 生物碱 alkaloids
1
黄连
小檗碱
西布曲明
3
一、概述 二、结构类型 三、生物碱的理化性质 四、生物碱的提取与分离 五、生物碱的鉴定
4
黄连
咖啡豆
麻黄
罂粟壳
马钱子
附子
5
概述——发展历史
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。 “生物碱的研究是天然药物化学发展的开端”
结构复杂，N多在环内
生物碱
具有碱性 生理活性强
氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷 酸及含氮维生素 等不包括在生物碱的范围类。
7
在系统发 育较低的 类群中， 分布较少 或无
概 述 分 布
植物界
1.藻类、水生植物、异养植物中未发现 生物碱 2.菌类、麦角菌少数植物中含有 3.地衣、苔藓植物中仅发现少数简单吲 哚生物碱 4.蕨类植物中除简单类型生物碱如烟碱 外，结构复杂的集中分布在小叶型真蕨 如木贼科、卷柏科、石松科等植物中
毒扁豆碱
29
②酰胺型
O C N O C N CH3O CH3O OCH 3 C O NH C CH3
弱碱性 H2N H2N C NH H+ OH H2N H2N
+
NH2
O OCH 3 Colchicine PKa=1.84
强碱性
30
碱性强弱——空间效应
PKa=4.39 PKa=5.15 H C CH3 C H OH N H CH3 Ephedrine PKa=9.56
4.颜色：多数呈无色，少数有颜色
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine( 黄色) [H] Zn / H2SO4

生物碱

第十章 生物碱
第一节 生物碱概述
生物碱的含义: 生物碱的含义:
是指来源于生物界（主要是植物界） 是指来源于生物界（主要是植物界）的一 生物活性的含氮有机化合物 类具有生物活性的含氮有机化合物。 类具有生物活性的含氮有机化合物。 多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内； ★ 多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内； 多呈碱性，可与酸成盐； ★ 多呈碱性，可与酸成盐； 多具有显著的生理活性。 ★ 多具有显著的生理活性。 注意：生物界的含氮有机化合物还有氨基酸、 注意：生物界的含氮有机化合物还有氨基酸、 氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、 氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸及含氮 维生素等。 维生素等。
生物碱的生物活性： 生物碱的生物活性：
镇痛：吗啡、红古豆碱、古柯碱、 镇痛：吗啡、红古豆碱、古柯碱、延胡索乙 素（颅通定）、乌头碱、茛菪碱、东茛菪碱 颅通定）、乌头碱、茛菪碱、 ）、乌头碱 止咳平喘：麻黄碱、可待因、 止咳平喘：麻黄碱、可待因、贝母碱 抗菌消炎：小檗碱 抗菌消炎： 解痉：阿托品、茛菪碱、东茛菪碱 解痉：阿托品、茛菪碱、 治类风湿关节炎：青藤碱、 治类风湿关节炎：青藤碱、雷公藤碱及雷公 藤次碱 降血压：利血平、 降血压：利血平、猕猴桃碱
生物碱的生物活性： 生物碱的生物活性：
降血糖： 降血糖：长春花碱 兴奋中枢神经：咖啡因、一叶秋碱（ 兴奋中枢神经：咖啡因、一叶秋碱（治小儿麻痹后 遗症） 遗症） 抗肿瘤：长春碱、长春新碱、喜树碱、苦参碱、娃 抗肿瘤：长春碱、长春新碱、喜树碱、苦参碱、 儿藤碱、秋水仙碱、野百合碱（治皮肤癌） 儿藤碱、秋水仙碱、野百合碱（治皮肤癌） 驱虫（绦虫）：槟榔碱； 驱虫（绦虫）：槟榔碱；烟碱可作农业杀虫剂 ）：槟榔碱 抗心律失常：鹰爪豆碱；降血脂：香菇嘌呤； 抗心律失常：鹰爪豆碱；降血脂：香菇嘌呤；治疗 白细胞减少： 白细胞减少：千金藤碱

天然药物化学 第十章 生物碱


O O OCH3
R=CH3汉防己甲素；R=H汉防己乙素
（治疗风湿性关节疼痛、神经疼痛）
汉防己乙素的隐性酚羟基，使极性较大，冷苯中不溶，汉防 己甲素的甲氧基，极性较小，溶于冷苯（用于分离）
4.吗啡烷类生物碱
吗啡（morphine） (镇痛药，酚性生物碱，具有酸碱两性)
可待因 (Codeine) (镇咳药)
H OH O O C C OH
山莨菪碱
樟柳碱
1.阿托品（外消旋体）无旋光 ，其它均有旋光。 2.碱性： 莨菪碱（pka 9.65）>山菪碱>东菪碱（6.20）和樟柳碱
3.鉴别反应 (1) Vitali反应(针对莨菪酸部分) （深紫--暗红--消失）
COOR CHCH2OH HNO3 O2N COOR CHCH2OH NO2 KOH C2H5OH O2N COOR C CH2OH NO2
OH CHCH2NHCH3
HO CH2CH2N(CH3)2
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
R N N R N
吡咯类
托品烷类
吡咯里西丁类
（一）吡咯类生物碱
由吡咯或四氢吡咯衍生。结构简单，数目比较 少，生理活性不太显著。
O N CH3 红古豆碱
红古豆碱与苦杏仁酸形成的酯（简称701），临床用于降压。

天然药物化学第十章：生物碱


用药指导
根据生物碱的药效和毒性特点，制定 合理的用药方案。
风险控制
采取必要的风险控制措施，如规定适 应症、限制剂量和使用期限，以降低 药物的不良反应和潜在风险。
06
生物碱的开发与应用前景
生物碱在中药及民族药中的应用
中药中的生物碱
许多中药中都含有生物碱，如黄连、麻黄等。这些生物碱具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等药理作用，被广 泛应用于临床治疗。
抗炎药物
一些生物碱具有抗炎作用，可以用于治疗炎症相 关疾病，如类风湿性关节炎等。
生物碱在其他领域的应用前景
农业领域
一些生物碱具有杀虫、杀菌作用，可以用于开发新型 的农药。
食品工业
某些生物碱具有抗氧化、防腐等特性，可以用于食品 添加剂的开发。
化妆品工业
一些生物碱具有美白、保湿等功效，可以用于化妆品 的研发。
有的药效。
04
生物碱的生理活性与药理 作用
抗肿瘤作用
抑制肿瘤细胞增殖
生物碱可通过抑制肿瘤细胞DNA 和RNA的合成，阻止肿瘤细胞增 殖，从而达到抗肿瘤效果。
诱导肿瘤细胞凋亡
一些生物碱可通过诱导肿瘤细胞 凋亡，加速肿瘤细胞的死亡，从 而抑制肿瘤的生长。
抑制肿瘤血ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生成
生物碱可抑制肿瘤血管的生成， 切断肿瘤的营养供给，使肿瘤无 法生长。
民族药中的生物碱
一些民族药如藏药、蒙药中也含有丰富的生物碱，这些生物碱在治疗某些特殊疾病方面具有独特疗效 。
生物碱在新药研发中的潜力
抗肿瘤药物
一些生物碱具有显著的抗肿瘤活性，如长春碱、 喜树碱等，是当前新药研发的重要方向。
抗病毒药物
某些生物碱如金刚烷胺对流感病毒有抑制作用， 为抗病毒药物研发提供了新的思路。

第十章生物碱


在不同植物中的分布
植物中生物碱含量的多少差异极大，如金鸡纳树 皮中生物碱含量在1.5％以上，而长春花中长春新碱 含量仅百万分之一，美登木中美登木碱含量仅千万分 之二。 • 一般植物中含生物碱量达到千分之一以上就算比 较高了。 •
影响生物碱含量的因素
• 同科同属植物，甚至同种植物中，生物碱的有无及含 量高低还受生长环境、季节等因素的影响。如欧洲产的麻 黄，麻黄碱的含量很低，而我国产的则含量较高。而产于 山西大同附近的麻黄又较其他地区为高，可达1.6％，并 且以秋末冬初采收的含量最高。
四、喹啉类生物碱
• 这类生物碱有100多个，主要分布在芸香科植物。茜 草金鸡纳植物中的奎宁是研究最早的生物碱之一。
五、吖啶酮类生物碱
• 这类生物碱的数量不多，如芸香科鲍氏山油柑 树皮中的山油柑碱，具有显著的抗癌活性
六、喹唑啉类生物碱
• 这类生物碱具有喹唑啉类母核，而且在氮环上存在羰 基的生物碱较多。主要分布在芸香科等植物中。
2、氮原子存在的主要杂环母核进行分类
• • • • • • • • • • • • • • 一 、吡咯生物碱 二、莨菪烷类生物碱 三、哌啶类生物碱 四、喹啉类生物碱 五、吖啶酮类生物碱 六、喹啉唑类生物碱 七 、咪唑类生物碱 八、异喹啉类生物碱 九 、吲哚类生物碱 十、嘌呤及黄嘌呤类生物碱 十一、大环类生物碱 十二、萜类生物碱 十三 甾体类生物碱 十四、有机胺类生物碱
环合反应
3）酚的氧化偶联反应 酚自由基形成→自由基偶联→再芳香化。
H O Fe
3+
Fe2+
O H
O
O
H
偶联可分为邻-邻、邻-对、对-对偶联
酚的氧化偶联反应
H3CO HO HO H3CO 邻-对偶合 H3CO HO N CH3 N CH3 邻-邻偶合 蕃荔枝碱 (reticuline) H3CO O O HO 空褐鳞碱 (bulbocapnine) N CH3
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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
讨论：分析小檗碱的溶解性
O
O
+N O H -
OMe
小檗碱
OMe
水 H2SO4 HCl 石灰水 氯仿
+
+
-+
-
三、碱性（来源于N 原子）
COOH
N
CH 3
CH OH
O
N
N
CH CH 3 NHCH 3
材的溶剂是（ E ）
A.甲醇 B.乙醇
C.氯仿
D.酸水 E.碱水
6、不能用于提取小檗碱的溶剂是（ C ）
A.水
B.硫酸
酸水层
氯仿层（脂溶性杂质）
碱化，氯仿萃取
碱水层
氯仿层
（水溶性杂质）
回收氯仿
总生物碱
实例 小檗碱的提取
O
黄连粗粉
O
加石灰水浸渍，过滤
+N O H -
OMe
药渣
OMe
碱水液 加食盐盐析，静置，过滤
碱液
沉淀 加水加热溶解，趁热过滤
不溶物
滤液 放冷，浓HCl调PH2-3
静置，过滤
沉淀
工艺分析
提取的原理：利用小檗碱为季铵碱，可溶于石 灰水的性质，用石灰水提取。
分离的原理：利用盐析法降低小檗碱在水中的 溶解度，从而从水中沉淀析出。
结晶时加浓HCl调pH2-3的作用 ：利用小檗碱 的盐酸盐难溶于水的性质，加快结晶。
单选题
1、可用酸溶碱沉淀法提取的是（ E ）
A.黄酮
B.蒽醌
C.香豆素
D.强心苷 E.生物碱
2、酸溶碱沉法提取成分的依据是（ B ）
A.酸性 B.碱性 C.两性
D.水溶性 E.脂溶性
单选题
3、用酸溶一碱化一有机溶剂萃取法提取生物碱，
可选用的是萃取溶剂（ C ）
A.甲醇 B.乙醇
C.氯仿
D.酸水
E.碱水
4、用酸溶一碱化一有机溶剂萃取法提取季铵碱，
可选用的是萃取溶剂（ C
A.甲醇 B.乙醇 D.乙醚 E.苯
） C.正丁醇
单选题
5、用亲脂性有机溶剂提取生物碱前，用于湿润药
分析比较莨菪碱与东莨菪碱的碱性强弱
CH3 N
H R
莨菪碱pKa 9.65
三空 元间 氧位 环阻
N CH3 O
H R
东莨菪碱pKa 7.50
单选题
1、生物碱的结构特点是含有（ C ） A. P B.C C. N D.O E. S
2、可用水蒸气蒸馏法提取的是（ C ） A. 小檗碱 B.苦参碱 C. 麻黄碱 D.莨菪碱 E.东莨菪碱
浓缩液 加稀酸放置，过滤
酸水
沉淀
（生物碱） （脂溶性杂质）
3 亲脂性有机溶剂提取法
（1）原理：利用游离生物碱易溶于脂溶 性有机溶剂的性质进行提取。 （2）注意：提取前，药材应用少量碱水 湿润，另外需考虑除去脂溶性杂质。 （3）工艺：
药材粗粉 加少量石灰水湿润， 加氯仿回流,过滤
药渣
氯仿提取液 酸水萃取
应选用正丁醇萃取
课堂互动：提取季铵碱工艺
药材粗粉 加稀酸浸渍,过滤
药渣
酸水提取液 加碱碱化,加正丁醇萃取
水层 (水溶性杂质)
正丁醇层 (季铵碱)
2 乙醇提取法
（1）原理：利用生物碱及其盐都溶于乙醇 的性质进行提取
（2）注意：除去脂溶性杂质 （3）工艺：
药材粗粉 加80%乙醇回流,过滤
药渣
乙醇提取液 减压回收乙醇
诱导效应
甲基斥电子诱导效应， 使氮原子周围电子云 密度升高，碱性增强
CH CH CH3 OH NHCH3
麻黄碱pKa9.58
CH CH CH3 OH NH2
去甲麻黄碱pKa9.0
共轭效应
N—C=O
胡椒碱pKa 1.42
在酰胺结构中，氮原子上的P电子与羰基 上的π电子形成P～π共轭，使碱性碱弱
空间效应
二、 生物碱的结构与分类
COOH
N CH3
O N
N
槟Hale Waihona Puke 次碱 苦参碱杂环类杂环类
MeO
MeO
OMe
NHCOCH3
O OMe
秋水仙碱
有机胺类
第二节 生物碱的理化性质
一、性状 大多数在常温常压下为结晶或粉末
状固体；少数为液体，具有挥发性，如 麻黄碱、槟榔碱、槟榔次碱可用水蒸气 蒸馏法提取，个别生物碱有升华性，如 咖啡碱可用升华法提取分离。
单选题
3、下列有升华性的生物碱是（ A ）
A.咖啡碱 B.苦参碱 C.小檗碱 D.莨菪碱 E.东莨菪碱
4、麻黄碱的结构类型是（ C ）
A.吡咯类 B.吡啶类 C.有机胺类 D.喹啉类 E.异喹啉类
单选题
5、生物碱盐一般难溶于（ C ）
A．甲醇 B．乙醇 C．乙醚
D．酸水 E．水
6、生物碱碱性表示方法常用（ D ）
三、碱性
（一）碱性的产生
❖ 氮原子上的孤对电子能接受氢质子而显碱性
+ N ：+ H+= N ：H
三、碱性
（二）生物碱碱性强度的表示 ❖ Pka值越大，碱性越强。
CH3 N
N CH3 O
H
H
R
茛菪碱Pka 9.65
R
东茛菪碱Pka 7.50
三、碱性
（三）影响生物碱碱性强弱的因素 1、氮原子的杂化方式 2、诱导效应 3、共轭效应 4、空间效应
课堂互动
1．若改用酸溶-碱化-有机溶剂 萃取法提取生物碱，请修改酸溶碱 沉淀法工艺流程。
课堂互动：酸溶一碱化一有机溶剂提取工艺
药材粗粉 加稀酸浸渍,过滤
药渣
酸水提取液 加碱碱化,加氯仿萃取
水层 (水溶性杂质)
氯仿层 (生物碱)
课堂互动
2．若用酸溶-碱化-有机溶剂 萃取法提取季铵碱，碱化后，应选 用什么萃取溶剂？