生物碱
2023-02-22 23:53:43 3 举报AI智能生成
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中医药十四五规划教材，生物碱
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大纲/内容
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。或指含负氧化态氮原子，存在于生物有机体中的初级代谢产物。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外。
一、定义
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。
①双子叶植物：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。②裸子植物：如麻黄科、松科等.③少数单子叶植物：如百合科、石蒜科等。
低等植物中除个别菌类，几乎没有生物碱的存在。含量在干分之一以上即为高含量。
二、分布
1.游离碱：以游离碱的形式存在。
有机酸：拧檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸等；特殊的酸：乌头酸、罂粟酸、奎宁酸、绿原酸、延胡索酸、黎芦酸、白屈菜酸、千里光酸等；无机酸：硫酸、盐酸、硝酸等。
2.成盐：
3.酰胺类：如秋水仙碱、胡椒碱
4.N-氧化物：如氧化苦参碱
6.其它：如亚胺(C=N)、烯胺(>N-C=C<、>N-CN)等。
三、存在形式
黄连中的小檗减berberine)用于抗菌消炎。吗啡是从鸦片中提取的生物喊，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。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。
四、生物活性
概述
1.吡咯烷类生物碱：结构较简单，数目较少，生理活性不太显著。2.莨菪烷(tropane)生物碱 分：颠茄生物碱，古柯生物碱2.吡咯里西丁类生物碱：野百合碱（农吉利）：抗癌活性
(一)鸟氨酸来源的生物碱
1哌啶类：槟榔碱，（槟榔：驱绦虫）; 烟碱（烟草：杀虫）
两个哌啶共用一个原子的稠环衍生物。数目不多，主要分布在豆科和千屈菜科、石松科。苦参碱；氧化苦参碱；
2喹诺里西啶类
哌啶和吡咯啶共用一个氮原子的环衍生物。数目较少，但有强的性物活性。一叶荻碱；娃儿藤碱
3.吲哚里西啶类
(二)赖氨酸系生物碱
1.苯丙胺类:麻黄碱，秋水仙碱
（1）原小檗碱和小檗碱类：可视为两个异喹啉环稠合而成，二者D环氢化程度不同。D环饱和为原小檗类，不饱和为小檗碱类，多为季铵碱。（2)苄基（四氢）异喹啉：罂粟碱，厚朴碱，去甲乌药碱（3）双苄基四氢异喹啉类：粉防己：粉防己碱，镇痛、消炎（4）吗啡烷类：吗啡碱R=H，镇痛；可待因R=CH，镇咳
2.异喹啉类生物碱
(三)苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
1.吲哚(indoles)衍生物2.半萜吲哚类（麦角碱类）生物碱：麦角新碱(产后子宫收缩)3.单萜吲哚类生物碱利血平(reserpine){萝芙木：降压、镇静}；士的宁(strychnine){番木蜜：中枢兴奋作用}4.双吲哚类生物碱：长春碱R=CH；长春新碱R=CHO；长春花：抗癌
(四)色氨酸系生物碱
喹啉类生物碱：奎宁(quinine)R=OCH3；金鸡宁(chiconine)R=H；金鸡纳属植物：抗疟活性吖啶酮生物碱：山油柑碱
(五)邻氨基苯甲酸系生物碱
(六)组氨基系生物碱：毛果芸香碱（匹魯卡品)，治疗青光眼
1.单萜类生物碱：肉苁蓉碱2.倍半萜类生物碱：石斛碱3.二萜类生物碱：乌头碱，乌头原碱4.三萜类：交让木碱
(七)萜类生物碱
(八)甾体类生物碱：锥丝碱，辣茄碱
按生源途径结合化学结构类型分类
结构与分类
1.形态一多为结晶固体，少为粉末；有熔点。少数常温下—液体（多不含氧，若含多成酯键）
2.颜色一多为无色或白色，少数有色。颜色与共轭系统有关，共轭系统长则颜色深，共轭系统短则颜色浅。小檗红碱（红色），血根碱（红色）
3.味觉：多具苦味，奎宁碱10一5克分子浓度，即具有显著的苦味。有些刺激唇舌有焦灼感。少数具有其他味觉，如甜菜碱具甜味。
4.挥发性：多无挥发性，少数具挥发性。
(一)性状
A.与pH有关。於碱在中性浴液（游离状态）呈左旋光性，在酸性溶液（成盐状态）呈右旋光性。B.与溶剂有关：麻黄碱、氯仿(I)，水(d)C.存在状态有关氯仿中吐根碱(I)、其盐酸盐(d)D.旋光性与生理活性密切相关：一般左旋体呈显著的生理活性，右旋体则无或弱
凡是具有手性碳原子的生物碱，有旋光性质。多为左旋光性，有些存在变旋现象
(二)旋光性
N原子存在形式（游离生物碱，生物碱盐）极性基团（有无、数目和位置）分子大小溶剂等
影响因素：
伪石蒜碱不溶于有机溶剂，溶于水；喜树碱仅溶于酸性氯仿；亲脂性的吗啡难溶于一般有机溶剂中，小分子的麻黄碱同时溶于有机溶剂和冰。
例外：
（2）水溶性生物碱：含N-氧化物的生物碱：氧化苦参碱 分子中含COO-的：本身形成内盐溶于水，如槟榔次碱 小分子叔胺和液体生物碱：烟碱可溶于水 苷类生物碱：水溶性较大
1.游离生物碱
易溶于水，难溶于有机溶剂，但可以溶于甲醇和乙醇。生物碱盐的溶解度与酸的种类有关：无机酸盐>有机酸盐含氧酸盐>卤代酸盐（盐酸盐>氢溴酸盐>氢碘酸盐）小分子有机盐或多羟基酸盐>大分子有机酸盐
例外; 奎宁酸盐溶于氯仿，小檗碱盐酸盐在水中溶解度很小，罂粟碱盐酸盐溶于氯仿
2.季铵碱或生物碱盐类
分子中有酚性基团：溶于稀碱水含内酯环的生物碱：遇碱水（常需加热）内酯环开裂成盐而溶解，加酸还原。
例外：少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶成水中。去甲基粉防已碱：由于空间位阻且能形成分子内氢键，所以不溶于碱水。
3.其他
(三)溶解性
一、物理性质
Lewis酸碱电子理论：给出电子对为碱，接受电子对为酸Bronsted酸碱质子理论：接受质子(H+)为碱；给出质子(H+)为酸
1.碱性的来源
碱的强度——接受质子或提供电子对的能力一般用酸式离解指数pKa表示。pKa越大，碱性越强碱式离解指数pKb，pKb越小，pKa越大碱性越强碱性强度与pKa值的关系：pKa<2：极弱碱 pKa：2~7：弱碱 pKa; 7~11:中强碱 pKa：>11：强碱
碱性基团的pka值顺序：胍基>季胺碱>脂肪胺>芳杂环（吡啶）>酰胺>吲哚季铵碱羟基以负离子形式存在，强碱性
碱性强弱小结：供电—碱性↑，吸电—碱性↓，共轭—碱性↓
2.碱性强弱的表示方法
(1)N原子杂化方式
a.诱导效应（供电、吸电）：连接供电基团（烷基）则使碱性增强；氮原子附近若有吸电基团（芳环、酰基、避键、双键、羟基等)，碱性减弱。
b.共轭效应：氮原子孤电子对处于p~Π共轭体系(3种：酰胺、苯胺、烯胺)时，通常碱性减弱
c.诱导一场效应：碱性降低
(2)电子效应
立体因素—碱性增强、降低（视结构而定）；
(3)立体因素
(4)分子内氢键：若成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。
互变异构的条件：
空间效应与诱导效应共存时，前者居主导地位；共轭效应与诱导效应共存时，前者居主导地位。
(5)分子内互变异构：刚性结构不能转位。
3.影响碱性强弱的因素
结构中有-COOH、Ar-OH基团，则为两性生物碱。
(一)碱性
大多数生物碱能和某些酸类、重金属盐类以及一些较大分子量的复盐反应，生成单盐、复盐或络盐沉淀。这些能与生物碱产生沉淀的试剂称为生物碱的沉淀试剂。
1.沉淀试剂
(1)通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；(若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀)(2)在稀醇溶液中时，含水量>50%；(当醇含量>50%时可使沉淀溶解)(3)沉淀试剂不易加入多量。(如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解)
2.沉淀反应条件
(1)鉴别时每种AIk需采用三种以上沉淀试剂；(沉淀试剂对各种AIk的灵敏度不同)
阳性结果一不能判定AIk的存在阴性结果可判断无AIk存在氨基酸、蛋白质、多肽、鞣质等+沉淀试剂—沉淀
(2)直接对中药提液进行沉淀反应
3.结果的判断
鉴别一试管、TLC或纸色谱显色剂；提取分离—检查是否提取完全。
4用途：
(二)沉淀反应：排除水溶性成分干扰
（三）显色反应
二、化学性质
理化性质
沉淀反应、显色反应
理化检识
硅胶TLC注意：制备碱板或展开剂中加二己胺、氨水或氨水杯。
色谱检识（TLC、PC、HPLC等）
游离生物碱一一甲酰胺为固定相，固定相饱和的有机溶剂为展开剂。
生物碱盐一一滤纸中的水为固定相，BAW系统为展开剂。
PC色谱
生物碱的纸色谱★
检识
总生物碱的提取方法：水或酸水提取方法，醇类溶剂提取法
原理：生物碱盐类易溶于水
溶剂：0.5~I%矿酸水溶液(HCl、H2S04)
方法：冷提法（浸泡和渗滤）
优点：简便、易行、安全、便宜
缺点：体积大，难浓缩，水溶杂质多，难成盐的生物减可能提取不完全
水或酸水提取法
离子交换树脂法、碱化后有机溶剂萃取、沉淀法
第一步：吸附
（1)碱化后用氯仿或乙醚提取(2)碱性乙醇洗脱(3)酸水或酸性乙醇洗脱
第二步：洗脱
也可以用萃取法纯化
纯化
亲脂性有机溶剂提取法
原理：游漓生物碱、生物碱盐均易溶于醇
溶剂：甲醇、乙醇
方法：冷提取（浸渍、渗漉）、热提取（回流、连续回流）
优点：溶剂易回收，水溶杂质少
缺点：亲脂性杂质多
纯化方法：酸碱处理后有机溶剂萃取
醇类溶剂提取法（醇-酸水-有机溶剂法）
方法：冷浸、回流、连续回流
溶剂：氯仿、二氯甲烷、乙壁、苯等
优点：溶剂回收容易，水溶性杂质少
纯化方法：酸碱处理方法
提取
1.基于生物碱类别不同的分离方法
2.基于生物碱碱性差异的分离方法（PH梯度萃取法）
3.基于生物碱或生物碱盐溶解度差异的分离方法
1) 酚-OH可溶于NaOH
2)COOH可溶于NaHCO3
3)内酯或内酰胺结构
4. 基于生物碱特殊官能团的分离方法
(1)吸附色谱(2)分配色谱(3)离子交换树脂色谱(4)HPLC等
5.色谱法分离方法
6.水溶性生物碱的分离方法
多用：吸附色谱法，反相色谱法，分配色谱法
吸附剂：硅胶，氧化铝，纤维素
吸附色谱法可用苯、氯仿、乙醚等有机溶剂。分配色谱法可用缓冲液饱和的有机液。
洗脱剂
生物碱分离（利用色谱法进行分离）
·(1)吸附剂：柱色谱法常用氧化铝（有时也用硅胶等）；通常选中性或偏碱性。
2)展开剂：分离游离AIk时，常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱。
①在相似结构分子中，双键多则极性大，含氧官能团多，极性大
羧基>酚羟基>醇羟基〉醛>酮>酯〉醚〉烯〉烷-C00H>Ar-OH>R-OH>-CHO>R=0>-C00R>R-0-R'>C=C>C-C
②在含氧官能团中
(3)化合物极性判断
吸附柱色谱
分离
提取分离
一·、UV
二、IR
三、MS
四、NMR
结构研究
含有多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为主。
·1.性状挥发性
①麻黄碱溶于水>伪麻黄碱②麻黄碱和伪麻黄碱都溶于氯仿、乙醚苯及醇③草酸麻黄碱难溶于水，草酸伪麻黄碱易溶于水
3.溶解性
麻黄生物碱的理化性质
1. 二硫化碳-硫酸铜反应
2.铜络盐反应：硫酸铜+氢氧化钠
麻黄生物碱的鉴别反应
1.溶剂法
2.水蒸汽蒸馏法
碱性：麻黄碱<伪麻黄碱弱稳定性：麻黄碱盐<伪麻黄碱盐洗脱顺序：麻黄碱盐>伪麻黄碱盐
3.离子交换树脂法
麻黄碱和伪麻黄碱的提取分离
麻黄
延胡索为堡粟科植物延胡索Corydalis yanhusuol的块茎，又称元胡.延胡索主要含小檗碱型（主要为季铵碱）和原小檗碱型（主要为叔胺碱）异喹啉类生物碱
延胡索
黄连为毛莨抖植物黄连(Coptischinensis)的根茎.其的有放成分主要是原小小檗碱型生物碱，已经分离出来的生物碱有小檗碱、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、药根碱、木蓝碱等。
性状：黄色针状结晶，加热110度变为黄棕色。
碱性：季胺碱，PKa11.5
1.游离碱：溶于水，难溶于有机溶剂
小檗碱盐酸盐在水中溶解度(1：500)小檗碱的硫酸盐在水中溶解度(1：30)硫酸氢小檗碱在水中溶解度(1：100)
2无机盐
3.有机酸盐：在水中溶解度较小，遇甘草酸，黄芩苷等会沉淀
小檗碱的溶解性
互变异构现象
（1）小檗红碱反应
（2）丙酮加成反应
（3）漂白粉显色反应：在小檗碱的酸性水溶液中加入适量的漂白粉(或通入氯气)，小檗碱水溶液即由黄色转变为樱红色。
（4）变色酸反应：为亚甲二氧基的显色反应。试剂为变色酸和浓硫酸，反应液呈红色。
黄连中小檗碱的理化性质
黄连
(一) 成分
◆性状：东莨菪碱-液体
◆旋光性
◆碱性：莨菪碱>山莨菪碱>东莨菪碱和樟柳碱
◆溶解性：亲脂性：莨菪碱>山莨菪碱>樟柳碱，东莨菪碱（可溶于水）。
◆水解性
莨菪碱+氯化汞一黄色沉淀——（加热）红色沉淀东莨菪碱+氯化汞一白色沉淀——（加热）红色沉淀
1.氯化汞沉淀反应
2.Vitali反应
具有邻二羟基结构，可被过碘酸氧化生成甲醛，再与乙酰丙在乙酰胺溶液中缩合成二乙酰基二甲基二氢吡啶(DDL)而显黄色
3.过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应(DDL反应)
◆检识
(二)理化性质
洋金花
苦参为豆科植物苦参的干燥根，苦参所含生物碱主要是苦参碱和氧化苦参碱雀花碱、系李惹泰色普叶显装奚比外还含有轻基苦参威、氨苦参碱（苦参烯碱)等
◆1.性状◆2.碱性◆3.溶解性苦参碱溶于水，溶于有机溶剂。氧化苦参碱易溶于水，可溶于氯仿，但难溶于乙醚。◆水解性及氧化还原反应
苦参的理化性质
苦参
防己
1.性味：苦，极毒。
2.碱性：中强碱。马钱子碱硫酸盐<士的宁硫酸盐
3溶解性：脂溶性。士的宁盐酸盐<马钱子碱盐酸盐
(1)与硝酸作用。士的宁与硝酸作用显淡黄色，再于100℃加热蒸干，残渣遇氨气转变为紫红色。马钱子碱与浓硝酸接触即显深红色，再加氯化亚锡溶液，则由红色转变为紫色。
4.显色反应
马钱子理化性质
马钱子（清肺利咽、止血）
乌头为毛莨科鸟头属植物乌头(Aconitum carmichaeli）的干燥母根.主要含二萜类生物碱属于四环或五环二萜类衍生物。
·有大毒。具有祛风除湿、温经止痛功效：附子味辛，性甘、大热，有毒。具有回阳救逆、补火助阳、逐风寒湿邪功效。·乌头碱、次乌头碱、美沙乌头碱等为双酯型生物碱。
乌头（附子）
乌头
紫衫
中药实例
生物碱
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