1、第十章 生物堿n 概念生物堿(alkaloids)是天然產(chǎn)的一類含氮的有機(jī)化合物，大多數(shù)具有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，呈堿性并有較強(qiáng)的生物活性。n例外含氮的有機(jī)化合物，如氨基酸、肽類、蛋白質(zhì)和B族維生素等，不屬于生物堿的范圍。氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)呈堿性n分布主要分布于植物界，少數(shù)動(dòng)物體中也有生物堿，如蟾酥堿、麝香吡啶等。 n存在形式生物堿在植物體中多以有機(jī)酸鹽的形式存在，少數(shù)以無機(jī)酸鹽形式存在，堿性極弱的則以游離形式存在，少數(shù)生物堿以苷類形式存在。 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)與分類 按生物堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 一、有機(jī)胺類生物堿 結(jié)構(gòu)特征：氮原子不結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，此類生物堿數(shù)目不多。 麻黃堿CHCHCH3OHNHCH3按氮原子是否在

2、環(huán)內(nèi)可分為兩大類：有機(jī)胺類和氮雜環(huán)類常見氮雜環(huán)類生物堿基本母核類型NHNHNNHNNNH吡咯吡咯 四氫吡咯四氫吡咯 咪唑咪唑 吡咯里西啶吡咯里西啶 吲哚里西啶吲哚里西啶 吲哚吲哚 NHNNNNHHCH3NNNNNH哌啶哌啶 吡啶吡啶 吡嗪吡嗪 莨菪烷莨菪烷 喹喏里西啶喹喏里西啶 嘌呤類嘌呤類 NNNONN噻嗪類噻嗪類 丫啶酮類丫啶酮類 喹啉喹啉 異喹啉異喹啉 NNCH3NN嗎啡烷類嗎啡烷類 芐基異喹啉芐基異喹啉 原小檗堿型原小檗堿型 小檗堿型小檗堿型 二、吡啶類生物堿 此類生物堿有的呈液態(tài) 檳榔堿 煙堿NCH3COOCH3NNCH3不含氧或氧結(jié)合成酯鍵一葉萩堿 苦參堿 氧化苦參堿NNONNOO

3、NOOH三莨菪烷類生物堿（托品烷類、顛茄類） 莨菪烷 莨菪堿（阿托品） 東莨菪堿 NCH3NCH3OCCHCH2OHONCH3OCCHCH2OHOO四異喹啉類生物堿 異喹啉 NNH3COH3COH3COOCH3罌粟堿 小檗堿 嗎啡 N+OOOCH3OCH3OH-五吲哚類生物堿 吲哚 靛青苷靛青苷NHNOHglc NNCH3HCONHCHCH2OHCH3H麥角新堿毒扁豆堿NHNHHHMeOH3COOCOMeOCOOMeOMeOMe利血平 六其他類生物堿（一）吡咯類生物堿（二）喹啉類生物堿（三）嘌呤及黃嘌呤類衍生物（四）萜類衍生物（五）甾體類生物堿（六）大環(huán)類生物堿 第二節(jié) 理化性質(zhì)一、性狀 形態(tài)

4、 顏色 味道n大多為結(jié)晶形固體（有些為非結(jié)晶粉末），多由C、H、N、O等組成 n少數(shù)呈液態(tài)，多為小分子、無O或O呈酯鍵n個(gè)別具有揮發(fā)性，如麻黃堿n極少數(shù)具有升華性 ，如咖啡因多數(shù)有苦味，少數(shù)有其他味道，如甜菜堿。絕大多數(shù)為無色或白色，少數(shù)具有較長(zhǎng)共軛體系的呈色，如小檗堿、血根堿。二、旋光性n具有手性碳原子的生物堿，由于分子不對(duì)稱性而具有旋光性，大多為左旋光體。n生物堿的生物活性通常左旋強(qiáng)于右旋。 三、堿性 （一）生物堿的堿性及堿性強(qiáng)弱的表示方法 1生物堿的堿性 2、堿性強(qiáng)弱的表示方法 生物堿分子中含有氮原子，氮原子最外層電子結(jié)構(gòu)中有一對(duì)孤對(duì)電子，能接受質(zhì)子而顯堿性。可以用酸式離解指數(shù)pKa值表

5、示。pKa值越大，堿性越強(qiáng)。一般pKa2為極弱堿，pKa27為弱堿，pKa712為中強(qiáng)堿，pKa12為強(qiáng)堿。 （二）生物堿的堿性強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 1氮原子的雜化方式 2誘導(dǎo)效應(yīng) 3、共軛效應(yīng) 4、空間效應(yīng) 5、分子內(nèi)氫鍵形成 生物堿的堿性強(qiáng)弱主要取決于分子結(jié)構(gòu)中氮原子的電子云密度，若電子云密度升高，則堿性增強(qiáng)，反之堿性減弱。堿性為sp3sp2sp；季銨堿因羥基以負(fù)離子形式存在，呈強(qiáng)堿性。氮原子附近有供電子基團(tuán)(如烷基)時(shí)，堿性增強(qiáng)；而氮原子附近有吸電子基(如苯基、羰基、雙鍵等)時(shí)，則堿性減弱。吸電子共軛效應(yīng)使氮原子上的電子云密度降低，造成堿性減弱。供電子共軛效應(yīng)使堿性增強(qiáng)。如果氮原子周圍的

6、取代基分子較大，對(duì)氮原子構(gòu)成屏蔽作用，使氮原子難于接受質(zhì)子，造成堿性降低。NHNRCN四氫異喹啉四氫異喹啉（SPSP3 3 pKa9.5 pKa9.5） 異喹啉異喹啉（SPSP2 2 pKa5.4 pKa5.4） 氰類氰類（SP SP 中性中性 ） 四、溶解性n脂溶性生物堿 游離堿：易溶于親脂性溶劑，尤其氯仿，可溶于甲醇等，難溶于水。鹽：易溶于水，可溶于甲醇等，不溶于親脂性溶劑。n水溶性生物堿 季銨型或氮氧化物生物堿：可溶于水，難溶于親脂性溶劑。兩性生物堿：既可溶于酸水，又可溶于苛性堿溶液。具內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)：易溶于熱氫氧化鈉溶液。 五、沉淀反應(yīng) 生物堿沉淀劑：大多數(shù)生物堿在酸水中或稀醇中與某

7、些試劑反應(yīng)，生成難溶于水的復(fù)鹽或配合物（麻黃堿例外）。 常見的生物堿沉淀劑n碘化鉍鉀試劑 ：桔紅色沉淀n碘化汞鉀 ：類白色沉淀n碘碘化鉀：紅棕色沉淀n硅鎢酸試劑：淡黃或灰白色沉淀n苦味酸試劑：黃色結(jié)晶n硫氰酸鉻銨（雷氏銨鹽）：紅色沉淀或結(jié)晶 應(yīng)用：應(yīng)用：n用于預(yù)試生物堿的存在(作為生物堿分離提取過程中的追蹤指標(biāo))。n用于分離純化生物堿 （季銨堿的雷氏銨鹽沉淀法）。n用于生物堿的鑒定和含量測(cè)定（晶型，熔點(diǎn)）。六、顯色反應(yīng)n某些試劑能與一些生物堿反應(yīng)生成有顏色的溶液，該類反應(yīng)稱為生物堿顯色反應(yīng)，所使用的化學(xué)試劑稱為生物堿顯色試劑。n應(yīng)用：檢識(shí)個(gè)別生物堿 第三節(jié) 提取與分離 一、提取 除個(gè)別具有揮發(fā)

8、性的生物堿（麻黃堿）可用水蒸汽蒸餾法提取外，一般情況下，總生物堿的提取均采用溶劑提取法。1、酸水提取法(生物堿鹽易溶于水) 酸水（鹽酸 /硫酸/ 醋酸 /酒石酸） 浸漬 /滲漉/煎煮 酸水提取液（鹽） 離子交換樹脂法 有機(jī)溶劑萃取法沉淀法 總生物堿 (一)脂溶性生物堿的提取藥材 2、醇類溶劑提取法(游離生物堿及鹽均易溶于醇 )醇類溶劑（甲醇、乙醇）滲漉/ 浸漬 /回流 醇提取液（游離生物堿及鹽 ） 回收 總生物堿 酸堿處理 較純的總生物堿 藥材 3、親脂性有機(jī)溶劑提取法（游離堿易溶于親脂性有機(jī)溶劑 ）親脂性有機(jī)溶劑（苯 /氯仿） 冷浸/ 回流 提取液（游離堿） 回收 總生物堿 藥材 (須堿化)

9、堿水液 酸化至弱酸性 酸水液 雷氏銨鹽（硫氰酸鉻銨） 雷氏銨鹽沉淀（生物堿雷氏鹽） 丙酮溶解，過濾 丙酮液 加硫酸銀飽和水溶液，過濾 濾液（生物堿硫酸鹽） 加氯化鋇溶液 生物堿鹽酸鹽 1、雷氏銨鹽沉淀法 (二)水溶性生物堿的提取2、溶劑法 堿水液 正丁醇萃取 水溶液 （水溶性雜質(zhì)） 有機(jī)溶劑 回收 水溶性生物堿 二、分離 （一） 總生物堿的分離(系統(tǒng)分離)n分離依據(jù)：生物堿的堿性強(qiáng)弱、酚羥基的有無及溶解性能。n分離結(jié)果：將生物堿初步分成弱堿性生物堿、中強(qiáng)堿性生物堿和水溶性生物堿三類。 （二）生物堿單體的分離 1利用生物堿的堿性差異進(jìn)行分離 常用pH梯度萃取法 2利用總堿中各生物堿（鹽）溶解度的

10、差異進(jìn)行分離 3利用特殊官能團(tuán)(如酚羥基、內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu))進(jìn)行分離 4利用色譜法進(jìn)行分離一、理化鑒定二、生物堿的色譜檢識(shí)方法nTLC法(主要為吸附原理)nPC法(分配原理)nHPLC法(主要為反相分配色譜)nGC法(主要用于揮發(fā)性生物堿)常用的顯色劑：改良碘化鉍鉀，對(duì)大多數(shù)生物堿顯橘紅色。第四節(jié) 鑒定 實(shí)例麻 黃 為麻黃科植物草麻黃、木賊麻黃和中麻黃的干燥草質(zhì)莖。麻黃生物堿 麻黃堿、偽麻黃堿 有機(jī)胺類（苯丙胺衍生物） 性質(zhì)CHOHCHNHCH3CH312l麻黃堿 （1R 2S）d偽麻黃堿(1S 2S) 麻麻 黃黃提取分離 性質(zhì)1、無色結(jié)晶，有旋光性，有揮發(fā)性。2、不能和多數(shù)生物堿沉淀試劑發(fā)生沉淀。3、麻黃堿草酸鹽難溶于水，偽麻黃堿草酸鹽易溶于水，可用于二者分離。 提取分離 1溶劑提取法 麻黃堿和偽麻黃堿在植物中以鹽的形式存在，可用水浸煮提取。水提液可堿化至pH1112后用甲苯萃取，在甲苯溶液中加草酸水溶液萃取，使麻黃堿與偽麻黃堿轉(zhuǎn)變成草酸鹽，由于二者溶解性不同，加以分離。2水蒸氣蒸餾法 藥材加堿堿化后用水蒸氣蒸餾提取。根據(jù)二者草酸鹽水溶性不同加以分離。3離子交換法 首先用酸水溶液將麻黃堿與偽麻黃堿從植物體中提取出來，然后將酸性水溶液通過強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂加以分離。 苦參 為豆科植物苦參Sophora Sophora