生物碱

奎宁
奎宁（Quinine），俗称金鸡纳霜，茜草科 植物金鸡纳树及其同属植物的树皮中的生物碱。
29
30
5. 喜树类生物碱 : 主要存在于珙桐科植物喜 树中，具有抗癌活性。
N N O H5C2 OH O
O
喜树碱
喜树
31
（四）异喹啉衍生物类： 1.简单异喹啉类：如存在于鹿尾草中的降压成 分鹿尾草碱(salsoline)。
CH CH CH3 OH NHCH3
H3CO NH HO H3CO COO(CH2)4NH C NH2
麻黄碱
益母草碱
14
秋水仙
H3CO NHCOCH3 H3CO OCH3 O OCH3
秋水仙碱
15
二、氮杂环衍生物类生物碱 结构特征：氮原子结合在环状结构内。 其中大多为五元、六元氮杂环衍生物。 （一）五元氮杂环类生物碱 基本结构为吡咯和四氢吡咯。
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两性生物碱:
含酚羟基（吗啡、青藤碱）NaOH + ；
隐性酚羟基（汉防己乙素）NaOH - ,具脂
溶性生物碱通性；
羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 +
内酯型生物碱(喜树碱)：热NaOH
（碱水
解、皂化）
内酰胺生物碱（苦参碱）：碱水解
50
（2）生物碱盐（离子型、极性大）：
水 酸水 碱水、 甲（乙）醇、 苯 /乙醚 /CHCl3、 CCl4 /石油醚
N+
原小檗碱
35
小檗碱又称黄连素。一种常见的异喹啉生物碱， 主要用于治疗胃肠炎、细菌性痢疾等肠道感染、 眼结膜炎
O O N+ OHOCH3 OCH3
小檗碱
36
（4）吗啡烷类 结构特征为哌啶环垂直与多氢 菲稠合。主要存在于大戟科、马钱科、防己 科、罂粟科等植物中。如吗啡与可待因。
H3 C N
H3C N
42
第三节
1．性状
生物碱的理化性质
大多数生物碱是结晶型固体或结晶型粉 末，少数生物碱为非结晶形粉末或液体，如 槟榔碱、烟碱等在常温下是液体。生物碱的 结晶常有一定的形状和一定的熔点，个别的 具有双熔点。如粉防己碱为针状结晶，具有 双熔点，在 126 ～ 127℃熔融， 153℃固化， 217～218℃复熔（分解）。
注意：有些生物碱或盐不符合上述规律。
52
1. 某些生物碱盐不溶于水（小檗碱盐酸盐、麻 黄碱草酸盐），而能溶于氯仿。 2.某些游离生物碱难溶于有机溶剂而溶于水
（石蒜碱；吗啡难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱 水；喜树碱不溶于一般有机溶剂，而溶于酸 性氯仿）。
53
3.碱性极弱的生物碱（酰胺类生物碱）和酸生 成的盐不稳定，其酸水溶液用氯仿萃取时,生
6
3．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。
7
生物碱的存在形式：
1.多数以盐的形式存在（以有机酸盐为主，
少数为无机酸盐，如，盐酸小檗碱）；
2.少数以游离形式存在（主要是一些碱性极
弱的生物碱，如酰胺类生物碱）；
3.其他尚有以酯、苷及N→O化合物的形式存
在（乌头碱、氧化苦参碱）
第十章 生物碱
1
第一节
生物碱的含义
生物碱概述
是指来源于生物界（主要是植物界） 的一类含氮有机化合物的总称。
2
大多数有较复杂的环状结构，氮原子结合在
环内；多数具有碱性，可以和酸成盐；大都
具有特殊而显著的生理活性。
生物体内普遍存在在的含氮有机化合物。氨
基酸、蛋白质、核酸、及某些含氮维生素除
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2．碱性强弱表示方法 生物碱的碱性强弱可以 用pKa或pKb表示。 pKa= pKw – pKb=14 - pKb 由于游离态生物碱水溶性较小，通常测 其共轭酸盐的pKa值。pKa值越大碱性越强， pKa值越小碱性越弱。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。
N H
吲哚
20
N N H CH3OOC
长春花碱
长春花
21
（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
吡啶
N H
哌啶
22
1．简单吡啶类 如具有驱绦虫作用的槟榔碱、 槟榔次碱；具有镇定、抗惊厥作用的胡椒碱； 烟草中杀虫成分烟碱。其中，分子量较小的 槟榔碱、槟榔次碱和烟碱均为液体。
4
生物碱的分布特点：
1．在植物的各部位都有分布，但多集中在某 一器官。如黄柏主要集中在树皮中；麻黄主 要集中在草质茎中；黄连主要集中在根茎中； 粉防己主要集中在根中。这常与中药习惯用 药部位吻合，其中的有效成分也不同程度代 表了这味中药的功效。
5
2 ．植物体内生物碱的含量差别很大，但一般都较低 （1%以下），通常把含量在0.01%的植物称为生物碱 植物。如金鸡纳树皮中生物碱含量达15%以上；麻黄 中生物碱含量1%-2%；美登木中生物碱含量仅为千万 分之二，一般生物碱的含量在 1%以上可认为比较高 了。生物碱的含量还要受不同产地和采集时间的影 响，如生长在山西大同的麻黄较其他地区的含量高， 秋末时采集的麻黄较春分时采集的含量高20%。
外。
3
分布：
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。在 植物界中主要分布在双子叶植物中，到目前 为止，已发现100多个科的植物中含有生物碱。 其中以毛茛科、防己科、罂粟科、豆科等植 物中较多。在单子叶植物中分布较少，如百 合科、石蒜科等。裸子植物如麻黄科、松科 等少数几科含有生物碱。低等植物中除个别 菌类，几乎没有生物碱的存在。
47
生物碱的对应异构体，除旋光性不同外， 生物活性也有差异，一般左旋体的生物活性 和毒性强于右旋体，如L-麻黄碱比D-麻黄碱 收缩子宫的活性大1倍；左旋莨菪碱的生物活 性和毒性均大于右旋莨菪碱，为了减小左旋 莨菪碱的毒性，临床上使用其外消旋体阿托 品。
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3.溶解性 游离生物碱不溶或难溶于水。生物碱及其 盐类的溶解度与其分子中 N原子的存在形式、 极性基团的有无、数目以及溶剂的因素有关。 大多叔胺和仲胺生物碱具有亲脂性，溶于有机 溶剂，如甲醇、苯、乙醚等溶剂中。
RO
N
异喹啉
H3CO
NH CH3
萨苏林
R=H
萨苏里丁 R=CH3
32
（2）苄基异喹啉：此类生物碱在 1位连有苄基， 有单或双苄基异喹啉衍生物。如具有解痉作 用的罂粟碱、三棵针中的具有调节免疫作用 的小檗胺。
H3CO H3CO N
H3CO OCH3
罂粟碱
罂粟
33
三 颗 针
盐 酸 小 檗 胺
34
（3）原小檗碱类（双并异喹啉类）：结构特征 为两分子异喹啉共用一个氮原子的稠环化合 物。如抗菌药物小檗碱、镇痛药物延胡索乙 素。
HO
O
OH
CH3O
O
OH
吗啡
可待因
37
（五）其他结构类型生物碱 常见的结构类型有嘌呤（咖啡碱）、 喹唑啉、咪唑（毛果芸香碱）、吡嗪（川芎 嗪 ） 、萜 类 （乌 头 碱） 、 大环类 （美 登 木 碱）、异甾类（贝母碱）等。
O H3C O N N CH3 CH3 N N
O O N N CH3
毛果芸香碱
N
喹啉
26
2.喹诺酮类 母核结构为喹啉氮环上含有酰胺羰 基或酮羰基，主要分布于芸香科植物中。 3.呋喃喹啉类：母核为喹啉骈呋喃环，多存在 于芸香科植物中，如植物白鲜、两面针等含 有的白鲜碱。
OCH3
白 鲜
N O
白鲜碱
27
两面针
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4.奎宁类: 主要存在由于茜草科植物中,如奎宁、 辛可丁、脱甲奎宁等。
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（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 氮原子周围的环境，若环境使氮原子电子云 密度升高，则碱性增强，反之碱性下降。影 响氮原子周围环境的因素主要有氮原子的杂 化方式、诱导效应、共轭效应、空间效应及 分子内氢键的形成等因素有关。
57
1．氮原子的杂化方式 氮原子与其他原子结合后，最外层的成 对电子参与了杂化，杂化后分别形成了sp、 sp2、sp3三种轨道，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。如哌啶pKa11.2（SP3），吡啶 pKa5.2（SP2），腈类（RC≡N）近中性 （SP）。
N H
吡咯
N H
四氢吡咯
16
1．简单吡咯类 该类生物碱结构简单，数目较 少。如益母草中具有祛痰止咳作用的水苏碱； 新疆党参中具有降压作用的党参碱；山莨菪 中的红古豆碱。
COO CH3
-
H3C
N
+
益 母 草
水苏碱
17
山莨菪
N CH3
红古豆碱
18
CH2COCH2
N CH3
2．吡咯里西啶类 结构特征为两分子吡咯共用 一个氮原子的稠环化合物，多与有机酸以双 内酯形式缩合。如具有阿托品样活性的阔叶 千里光碱；农吉利中的抗肿瘤有效成分一野 百合碱。
O O O
N N
烟碱
N
CH3
胡椒碱
23
COOCH3 N CH3
槟榔碱 槟榔
24
2．喹诺里西啶类 结构特征为两个哌啶共用一 个氮原子的稠环化合物。如野决明中的羽扇 豆碱。两分子喹诺里西啶稠合的化合物如苦 参中的苦参碱和氧化苦参碱。
H CH2OH
N
喹诺里西啶
N
羽扇豆碱
25
（三）喹啉衍生物类 1. 简单喹啉类 结构特征为苯并吡啶（氮原子 在α-位）。如从中药常山中提取得到的常山 碱。
物碱可转溶于氯仿而被分离。
应用：可用于生物碱的提取和分离。
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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 根据质子理论，能提供 质子的物质为酸，能接受质子的物质为碱。生 物碱分子中含有氮原子，氮原子最外层电子能 与酸中的质子（H+）以配位键的形式结合成盐， 所以具有碱性。
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液体生物碱有一定沸点，能随水蒸气蒸 馏。绝大多数的固体生物碱无挥发性，不能 随水蒸气蒸馏，少数小分子、游离状态生物 碱具有挥发性和升华性。如咖啡碱具有升华 性，麻黄碱能随水蒸气蒸馏。
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大多数生物碱为无色物质，少数含有较 长共轭体系的如小檗碱为黄色、血根碱为红 色，还有一些生物碱在可见光下不显色，但 在紫外光下可显各种不同颜色的荧光，如利 血平。
+
+
-
+
-
-
在水中的溶解度与成盐的酸有关：
无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 无机酸盐中，含氧酸盐（如：硫酸盐）的水
溶度大于卤代酸盐。
51
卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸
盐的水溶度最小。
有机酸盐中，小分子有机酸盐的水溶度大于
大分子有机酸盐（沉淀）。
多元有机酸盐的水溶度大于一元有机酸盐。
8
生物活性：
黄连中的小檗碱(berberine)用于抗菌消 炎。
黄连
9
吗啡是从鸦片中提取的生物碱，是鸦片 中起主要药理作用的成分。用于镇痛、心源 性哮喘、镇静。
鸦片
10
麻黄碱是一种生物碱。存在于多种麻黄属 植物中，中草药麻黄的主要成分。无色挥发 性液体。可以水蒸气蒸馏。发汗、平喘、利 尿、抗炎
H3C HC C CH2 CH3 C CH3 C OH C O CH2 N O
N
吡咯里西啶
O
C O
千里光碱
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3．吲哚类 结构特征为苯并吡咯。该类生物碱 种类很多，已发现 1200 多种，如菘蓝中的大 青素B、具有中枢兴奋作用的相思豆碱、具有 抗胆碱酯酶作用的毒扁豆碱、具有兴奋子宫 作用的麦角新碱及具有降血糖作用的长春花 碱。
利血平
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生物碱多具பைடு நூலகம்味或辛味，成盐后苦味增 强，如盐酸小檗碱的苦味强于小檗碱。少数 生物碱不具苦味，个别生物碱具有甜味，如 甜菜碱。
甜菜碱
甜菜
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含有手性碳原子的生物碱，由于分子不 对称性而具有旋光性。其旋光度是分子中多 个手性碳原子的旋光性之和。即使是同一生 物碱，也可因测定时的溶剂、浓度、温度、 溶液pH（游离态和盐）等因素造成旋光性的 不同。如麻黄碱在水溶液中[α] +11.2°， 在乙醇中[α] -6.3°，盐酸麻黄碱[α] 34°（水）。
咖啡碱
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常见氮杂环类生物碱基本母核类型：
N H
N H
四氢吡咯
N H
吡咯
NH N
吲哚
N
N
咪唑
吡咯里西啶
吲哚里西啶
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N
N
H CH3 H
N H
哌啶
N
吡嗪
N
N
莨菪烷
N N N H
40
N
吡啶
喹喏里西啶
嘌呤类
O
N N
噻嗪类
N
丫啶酮类
喹啉
N
N
异喹啉
41
吗啡烷类 N
CH3
N
苄基异喹啉
N
N
原小檗碱型
小檗碱型
麻黄
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美登木是卫矛科植物，为卫矛科植物美 登木的全株。具有败毒抗癌、破淤消肿功效。
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第二节 生物碱的结构和分类
1．按植物来源分类: 2．按生源途径类型分类: 3. 按生物碱的溶解性分类： 4. 按分子结构中氮原子所处状态分类： 5．按化学结构类型分类.
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一、有机胺类生物碱 结构特征：氮原子不结合在环状结构内， 此类生物碱数目不多。如麻黄中具有收缩血 管、兴奋中枢作用的麻黄碱；益母草中具有 收缩子宫、降血压、镇静作用的益母草碱； 具有抗肿瘤、抗痛风作用的秋水仙碱等。