1、第十章 生物堿（alkaloids） 本章基本內(nèi)容 一、概述 二、生物堿的結(jié)構(gòu)與分類 三、生物堿的理化性質(zhì) 四、生物堿的提取與分離 五、生物堿的檢識 六、生物堿的結(jié)構(gòu)研究 七、實例 17世紀初，白猿經(jīng)中記述了從烏頭中提煉出砂糖樣毒物作箭毒用烏頭堿。第一節(jié) 概 述1806年，德國學(xué)者F.W.Sertrner從鴉片中分離出嗎啡(morphine) 。 1810年，西班牙醫(yī)生Gomes從金雞納樹皮中分得結(jié)晶，為奎寧和辛可寧的混合物。 1819年，W.Weissner把植物中的堿性化合物統(tǒng)稱為生物堿。現(xiàn)從自然界中分離得到約10000種 。全國醫(yī)藥產(chǎn)品大全中收載的藥物及其制劑達六十余種 。 植物中存在的

2、生物堿大多有明顯的生理活性如： 鴉片中的嗎啡鎮(zhèn)痛作用 麻黃中的麻黃堿止喘作用 長春花中的長春堿抗癌活性 黃連中的小檗堿抗菌消炎作用 山莨菪堿抗中毒性休克作用 生物堿化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究為合成藥物提供了線索 古柯堿局麻藥普魯卡因嗎啡鎮(zhèn)痛藥杜冷丁來源于生物界的一類含氮的有機化合物 （不包括氨基酸、氨基糖、肽類、蛋白質(zhì)、核酸和含氮維生素等 ）多數(shù)具有堿性且能和酸結(jié)合生成鹽 大部分為雜環(huán)化合物且氮原子在雜環(huán)內(nèi) 多數(shù)有較強的生理活性一、生物堿的定義二、分布主要分布于植物界，迄今為止在動物中發(fā)現(xiàn)的生物堿極少集中分布在系統(tǒng)發(fā)育較高級的植物類群(雙子葉植物) 1、裸子植物：紅豆杉屬，麻黃屬等 2、單子葉植物：百合科

3、、石蒜科等 3、雙子葉植物：毛茛科，小檗科、防己科、罌粟科、茄科、豆科等在系統(tǒng)發(fā)育較低的類群中（地衣、苔蘚、蕨類、藻類等），較少或無 。 極少與萜類和揮發(fā)油共存于同一植物中。 越特殊的生物堿，其分布的類群就越窄，如二萜生物堿主要分布于毛茛科的烏頭屬和翠雀屬。三、生物堿的含量：金雞納樹皮含奎寧堿1.5%長春花含長春花新堿百萬分之一美登木含美登素千萬分之二一般情況下，含量在0.11%的植物則可進行開發(fā)利用。若含量低但其活性很強，則可通過合成和半合成等方式進行開發(fā)抗腫瘤活性，主要用于卵巢癌、乳腺癌、肺癌等。0.0010.076%1.游離：堿性極弱，如酰胺類生物堿。 2.鹽：有機酸：檸檬酸、酒石酸、琥

4、珀酸等；無機酸：硫酸、鹽酸等。3.苷類：生物堿苷。 4.N-氧化物：在植物體中已發(fā)現(xiàn)的N氧化物約一百余種。 四、存在形式五、生物堿的生物合成簡介前體物：氨基酸：鳥氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪 氨酸、色氨酸、組氨酸和煙酸等。 真生物堿甲戊二羥酸、乙酸酯偽生物堿生物合成主要的化學(xué)反應(yīng)C-N鍵的裂解環(huán)合反應(yīng)一級環(huán)合：先形成N雜環(huán)的反應(yīng)，包括內(nèi)酰胺形成、希夫堿形成、曼尼希氨甲基化反應(yīng)和氨基的加成反應(yīng)。次級環(huán)合：具備N雜環(huán)生物堿的再環(huán)合，最重要的反應(yīng)是酚氧化偶聯(lián)反應(yīng)。一級環(huán)合反應(yīng)1、希夫堿形成 含氨基和羰基的化合物易加成脫水形成希夫堿。希夫堿包括吡咯、莨菪堿、蒎啶、喹諾里西啶等生物堿2、曼尼希氨甲基化反應(yīng)

5、醛、胺和負碳離子（含活潑氫，如芳香碳）發(fā)生縮合反應(yīng)，活潑氫被氨甲基取代，得到曼尼希堿。曼尼希堿包括芐基異喹啉和吲哚生物堿（3）酚的氧化偶聯(lián)反應(yīng) 為次級環(huán)化反應(yīng)。 反應(yīng)過程為含酚羥基化合物在植物體內(nèi)經(jīng)酶作用形成自由基，兩個自由基經(jīng)偶聯(lián)，形成新鍵，即為酚的氧化偶聯(lián)反應(yīng)。 第二節(jié) 生物堿的結(jié)構(gòu)與分類分類方法：1.按植物來源分類 如：長春花生物堿、黃蓮生物堿等； 2.按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 如：異喹啉生物堿、吡啶類生物堿等3.按生源途徑結(jié)合化學(xué)結(jié)構(gòu)類型分類 如：來源于鳥氨酸的吡咯生物堿。一、鳥氨酸系生物堿 吡咯烷類 莨菪烷類 吡咯里西啶類 吡咯烷類生物堿紅古豆堿：存在于顛茄、莨菪、曼陀羅、山莨菪等茄科植物中。

6、本身無藥用價值，但將其制成紅古豆苦杏仁酸酯，有類似阿托品類藥物的散瞳、抑制腺體分泌、舒張平滑肌、降壓等作用。 紅古豆堿 紅古豆苦杏仁酸酯 莨菪類生物堿由莨菪烷系的C3羥基和有機酸縮合成酯。該類生物堿可分為二個類型： 1、顛茄生物堿 2、古柯生物堿 立體結(jié)構(gòu)3 1、顛茄生物堿又稱茄科生物堿，是由茄科植物顛茄、莨菪等中分離得到的一類生物堿。如：莨菪堿和阿托品，有解痙鎮(zhèn)痛作用。 莨菪堿呈左旋光性，而阿托品是其消旋體，即沒有旋光性。常用作防暈藥和鎮(zhèn)靜藥物 。2、古柯生物堿 通常指愛康寧（ecgonine）的衍生物。 如：古柯堿（cocaine）又稱可卡因，系苯甲酰愛康寧的甲酯，是一種局部麻醉藥，常用于

7、表面麻醉。 吡咯里西啶類生物堿二、賴氨酸系生物堿 蒎啶類 喹諾里西啶類 吲哚里西啶類 蒎啶類生物堿蒎啶 胡椒堿 檳榔堿 檳榔次堿 喹諾里西啶類戊二胺 喹諾里西啶 金雀兒堿 苦參堿 吲哚里西啶類三、苯丙氨酸和酪氨酸系生物堿 苯丙胺類 異喹啉類 芐基苯乙胺類 苯丙胺類氮原子不結(jié)合在環(huán)內(nèi)的一類生物堿。 鹽酸麻黃堿：主要供內(nèi)服以治療氣喘等。苯丙胺 異喹啉類 小檗堿類和原小檗堿類 芐基異喹啉類 雙芐基異喹啉類 嗎啡烷類 小檗堿類和原小檗堿類由兩個異喹啉環(huán)稠合而成。異喹啉芐基異喹啉類異喹啉母核1位連有芐基芐基異喹啉雙芐基異喹啉類兩個芐基異喹啉通過13個醚鍵相連接，連接方式較多，故類型也較多。嗎啡烷類 芐基

8、苯乙胺類該化合物有催吐、祛痰作用，其氧化產(chǎn)物氧化石蒜堿有明顯的抗癌作用，對胃癌、肝癌、頭面部惡性腫瘤有效。四、色氨酸系生物堿 簡單吲哚類 色胺吲哚類 半萜吲哚類 單萜吲哚類 簡單吲哚類靛青苷 色胺吲哚類色胺吳茱萸堿 半萜吲哚類由色胺構(gòu)成的吲哚衍生物上連有一個異戊二烯單位主要分布于麥角菌類中。 單萜吲哚類吲哚母核上連有C9或C10的結(jié)構(gòu)單元。來自于我國南方特產(chǎn)植物珙桐科喜樹，其木部、根皮和種子中都含有生物堿（萬分之三），并以喜樹堿為主要成分。具有抗癌活性，對白血病和直腸癌有一定臨床療效，但毒性很大，其安全范圍較小。 奎寧來源于茜草科金雞納屬植物中，是繼嗎啡后研究的最早的生物堿之一，1810年即分

9、得粗品。是治療瘧疾的有效成分。五、鄰氨基苯甲酸系生物堿 喹啉類 吖啶酮 喹啉類生物堿喹啉 白鮮堿吖啶酮類生物堿 具有顯著抗癌作用，抗瘤譜較廣，現(xiàn)已有人工合成品。 六、組氨酸系生物堿臨床上主要用于青光眼的治療七、萜類生物堿 單萜生物堿：主要為環(huán)烯醚萜衍生的生物堿，如龍膽堿。 倍半萜生物堿：主要分布于蘭科石斛屬，如石斛堿。 二萜生物堿：毛茛科烏頭屬，翠雀屬和飛燕草屬。如烏頭堿，紫杉烷類。八、甾體生物堿本類被認為是天然甾體的含氮的簡單衍生物，N原子均不在甾體母核內(nèi)，又與萜類生物堿統(tǒng)稱為偽生物堿。 九、大環(huán)生物堿衛(wèi)矛科美登木屬植物美登木中含有一種生物堿稱為美登堿。該成分是一種高效低毒、安全幅度大的抗癌

10、活性成分。第三節(jié) 理化性質(zhì)一、物理性質(zhì) 1.形態(tài)多為結(jié)晶固體，少為粉末，個別為 液體（多不含氧，若含,多成酯鍵），如下：2.顏色多為無色或白色，少數(shù)有顏色。3.味 覺多具苦味，少數(shù)呈辛辣味 4.揮發(fā)性、升華性 少數(shù)液體生物堿及個別小分子 固體生物堿如麻黃堿、煙堿 可以隨水蒸汽蒸餾有的可升華：如咖啡因5.旋光性多為左旋光性。 有的產(chǎn)生變旋現(xiàn)象。 如：菸堿 中性溶液左旋光性 酸性溶液右旋光性 麻黃堿 水右旋 氯仿左旋 一般，多數(shù)左旋體呈顯著生理活性，而右旋體則無或很弱，如：但也有少數(shù)生物堿與此相反，如：6.溶解性 游離生物堿（1）親脂性生物堿 大多數(shù)叔胺堿和仲胺堿，能溶于有機溶劑，特別易溶于氯仿，

11、溶于酸水，不溶或難溶于水和堿水。（2）親水性生物堿 季銨堿和某些含氮氧化合物的生物堿?？扇苡谒?，甲醇、乙醇，難溶于有機溶劑。（3）具特殊官能團的生物堿 具酚羥基或羧基的生物堿稱為兩性生物堿。既可溶于酸水，又可溶于堿水，但在PH89溶解性最差，易沉淀。 具內(nèi)酯或內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)的生物堿，在堿水溶液中開環(huán)形成羧酸鹽溶于水中，加酸又復(fù)原 生物堿鹽 1、多易溶于水，不溶或難溶有機溶劑； 2、無機酸鹽水溶性大于有機酸鹽； 3、無機酸鹽中含氧酸鹽（如硫酸鹽，磷酸鹽）的水溶性大于鹵代酸鹽； 4、小分子有機酸鹽大于大分子有機酸鹽。 5、堿性很弱的生物堿只能與強酸結(jié)合成鹽，而且這種鹽往往不穩(wěn)定，還可能表現(xiàn)出似游離生物

12、堿的性質(zhì)。 二、化學(xué)性質(zhì)（一）堿性 1、堿性的來源2.堿性強弱的表示方法： 生物堿的堿性強度一般用pKa表示。Ka是指堿的共軛酸（即生物堿的鹽）的解離度。pKa的值越大，其堿性就越強。而pKb的值越大，則酸性就越強。 pKa = - lgKa；pKb = - lgKb；pKa + pKb = 143.影響堿性強弱的因素雜化方式：生物堿分子中氮原子孤電子對處于雜化軌道中，其堿性強弱隨雜化度升高而增強。堿性由強到弱的順序：比較下列化合物的堿性大小氰基 吡啶 四氫異喹啉 季銨堿SP，中性SP2，PKa5.17SP3 , PKa9.5 Pka11.5 （2）誘導(dǎo)效應(yīng)供電基團堿性增強吸電基團堿性降低麻黃

13、堿 去甲麻黃堿 苯異丙胺PKa9.58 9.00 9.80吸電基團的影響具有氮雜縮醛結(jié)構(gòu)的生物堿 常易于質(zhì)子化而顯強堿性，氮原子的鄰位碳上具、雙鍵或羥基的，可異構(gòu)成季胺堿，堿性增強。 稠環(huán)生物堿 N原子處在稠環(huán)的“橋頭”，因其具有剛性結(jié)構(gòu)不能發(fā)生質(zhì)子化異構(gòu)，相反由于雙鍵或羥基的吸電效應(yīng)使堿性減弱。 （3）誘導(dǎo)場效應(yīng) 生物堿分子中若含有一個以上氮原子時，由于相互之間的影響，而使堿性降低。 （4）共軛效應(yīng)-苯胺型氮原子孤電子對處于p-共軛體系時，通常情況下，其堿性降低。 Pka 10.64 4.58 N1:1.76, N3:7.88（4）共軛效應(yīng)-酰胺型p-共軛受阻，則堿性增強Pka 4.39 5

14、.15 例外：如胍,顯強堿性胍,Pka 13.6（5）空間效應(yīng)取代基的空間立體障礙或分子構(gòu)象因素，使質(zhì)子難于接近N原子，堿性降低。Pka 7.50叔胺堿性弱于仲胺，其原因是由于立體影響（即位阻），叔胺結(jié)構(gòu)中的三個甲基阻礙了氮原子對質(zhì)子的結(jié)合能力，而使堿性降低。 （6）氫鍵效應(yīng)若能形成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵，則使堿性增強 Pka 9.58 堿性強弱小結(jié)供電誘導(dǎo)堿性 吸電誘導(dǎo)堿性 共軛堿性 立體因素堿性增強、降低（視結(jié)構(gòu)而定）胍基 空間效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)共存，空間效應(yīng)主導(dǎo) 共軛效應(yīng)與誘導(dǎo)效應(yīng)共存，共軛效應(yīng)主導(dǎo)答案：A B C比較堿性大?。捍鸢福篊 A B D比較堿性大?。海ǘ┏恋矸磻?yīng) 大多數(shù)生物堿能和某些

15、酸類、重金屬鹽類以及一些較大分子量的復(fù)鹽反應(yīng)，生成單鹽、復(fù)鹽或絡(luò)鹽沉淀。這些能與生物堿產(chǎn)生沉淀的試劑稱為生物堿沉淀試劑。 用途：鑒別試管、TCL或PC的顯色劑。提取分離檢查是否提取完全、 精制、定量分析。 1.沉淀試劑 金屬鹽類 碘化鉍鉀（Dragendoff試劑）橘紅色至黃色無定形沉淀碘化汞鉀（Mayer試劑）類白色沉淀，若加過量試劑，沉淀又被溶解 碘-碘化鉀（Wagner試劑）紅棕色無定形沉淀 1.沉淀試劑 酸類硅鎢酸(Bertrad試劑) 類白色或淡黃色沉淀苦味酸(Hager試劑) 2,4,6-三硝基苯酚，黃色 復(fù)鹽雷氏銨鹽，即硫氰酸鉻銨試劑 ，與季銨型生物堿反應(yīng)生成紅色沉淀或結(jié)晶。2.

16、沉淀反應(yīng)條件 （1）通常在酸性水溶液中生物堿成鹽狀態(tài)下進行； （若在堿性條件下則試劑本身將產(chǎn)生沉淀） （2）在稀醇或脂溶性溶液中時，含水量50%； （當醇含量50%時可使沉淀溶解） （3）沉淀試劑不易加入多量。 （如：過量的碘化汞鉀可使產(chǎn)生的沉淀溶解） 3.結(jié)果的判斷用于鑒別時每種生物堿需采用三種以上的生物堿沉淀試劑。若直接采用中草藥的酸浸液來作沉淀反應(yīng)，則要注意：假陽性結(jié)果：蛋白質(zhì)、多肽、鞣質(zhì)假陰性結(jié)果：有少數(shù)生物堿與某些沉淀試劑并不能產(chǎn)生沉淀，如麻黃堿。常規(guī)提純方法（排除水溶性成分的干擾）4、顯色反應(yīng) 名 稱試 劑生物堿及反應(yīng)結(jié)果Mandelin試劑1%釩酸銨的濃硫酸溶液阿托品顯紅色；奎寧

17、顯淡橙色；嗎啡顯藍紫色；可待因顯藍色；士的寧顯藍紫色到紅色Frohde試劑1%或5鉬酸鈉 的濃硫酸溶液烏頭堿顯黃棕色；嗎啡顯紫色轉(zhuǎn)棕色；可待因顯暗綠色至淡黃色Marquis試劑濃硫酸中含有少量甲醛嗎啡顯橙色至紫色；可待因顯洋紅色至黃棕色；古柯堿和咖啡堿不顯色 第四節(jié) 提取分離一、總生物堿的提取 1.水或酸水提取法 （離子交換樹脂法、萃取法） 2.醇類溶劑提取法 3.親脂性有機溶劑提取法1. 酸水提取法：酸水0.1% 1%H2SO4、HCl、HAc等；滲漉法、浸漬法酸水提取法缺點：其提取液的體積較大（造成濃縮困難）；可將中草藥中的水溶性雜質(zhì)提取出來（如皂苷、蛋白質(zhì)、糖類、鞣質(zhì)及水溶性色素等）。

18、陽離子交換樹脂法： 陽離子樹脂的洗脫：A. 堿化后(PH10左右)，用氯仿或乙醚提取總生物堿B. 堿性乙醇洗脫：含氨水的乙醇洗脫總生物堿C. 酸水或酸性乙醇洗脫總生物堿鹽（2）萃取法 酸提取堿沉淀法 沉淀生物堿不沉淀有機溶劑萃取生物堿生 藥H+ / H2O藥 渣醇 液OH-/H2O醇提揮醇；加酸水弱堿親水性AlkCHCl3沉 淀AlkOH-/H2O CHCl32.醇類溶劑提取法： 3. 親脂性有機溶劑提取法生 藥殘 渣CHCl3CHCl3酸水堿化（如NH4OH）（使Alk游離） 浸漬、回流等（如CHCl3等）H+/H2OAlk親水性Alk堿性較弱的AlkOH-/H2O CHCl3生物堿的分離系

19、統(tǒng)分離特定分離多用于基礎(chǔ)研究側(cè)重于生產(chǎn)實用總 堿單體Alk的分離類別 指酸堿性強弱部位 指極性不同依據(jù)Alk的理化性質(zhì)二、分離二、生物堿的分離1、不同類別生物堿的分離2、利用堿性差異分離3、利用溶解度差異分離4、利用特殊官能團分離5、色譜法1、不同類別生物堿的分離2、利用堿性差異分離PH梯度萃取法 總堿溶于脂溶性有機溶劑酸性緩沖液，PH由高到低萃取生物堿堿性由強到弱分離分別堿化后，有機溶劑萃取堿性不同的生物堿確定pH值的方法：緩沖紙色譜用于多個化合物之間的分離 2、利用堿性差異分離PH梯度萃取法 總堿溶于酸水堿性緩沖液，PH由低到高萃取生物堿堿性由弱到強分離有機溶劑萃取堿性不同的生物堿3、利用

20、生物堿及其鹽溶解度的差異分離（苦參堿）（氧化苦參堿）溶解度(在H2O中)： 草酸麻黃堿 麻黃堿 （ Pka 9.58 ）溶解性：溶于水和氯仿、乙醚、醇類等 有機溶劑。 草酸麻黃堿較難溶于水，而草酸 偽麻黃堿則易溶于水3、麻黃生物堿的鑒別反應(yīng)不能與大多數(shù)生物堿沉淀試劑發(fā)生反應(yīng)。（1）二硫化碳硫酸銅反應(yīng)棕色沉淀（2）銅絡(luò)鹽反應(yīng)麻黃生物堿水溶液硫酸銅/氫氧化鈉水溶液（藍紫色）乙醚分層水層（藍色） 乙醚層（紫紅色）4、麻黃堿和偽麻黃堿的提取分離 溶劑法： 利用草酸鹽在水中溶解度差異進行分離。 水蒸氣蒸餾法（揮發(fā)性）： 離子交換樹脂法（堿性差異）二、延胡索 罌粟科植物延胡索的塊莖，又稱元胡。功效：活血散

21、瘀，利氣止痛作用。 臨床用于胸脅、腕腹疼痛、閉經(jīng)痛經(jīng)、跌打腫痛等。 1、化學(xué)成分主含小檗堿型（季胺堿）和原小檗堿型（叔銨堿）異喹啉類生物堿。 2、延胡索乙素的理化性質(zhì)性狀：游離堿為淡黃色結(jié)晶。溶解性：難溶于水，易溶于氯仿、乙醚、 苯等。堿性：叔胺堿為中強堿，季銨堿為強堿。三、黃連 毛茛科植物黃連的根莖。功效：清熱燥濕、清心除煩、瀉火解毒等。 臨床用于抗菌消炎，抗病毒等作用。 1、化學(xué)成分有效成分為小檗堿型（季銨堿）生物堿，有小檗堿（10）、巴馬丁、黃連堿、甲基黃連堿和藥根堿等。 2、小檗堿的理化性質(zhì)性狀：小檗堿和鹽酸小檗堿為黃色針狀結(jié)晶。堿性：季銨堿，呈強堿性，Pka 11.5。溶解性：游離堿易溶于熱水或熱乙醇，難溶 于氯仿、丙酮等。小檗堿鹽中硫酸 鹽和磷酸鹽較鹽酸鹽水溶性大。小檗堿能與甘草酸、黃芩苷、大黃鞣質(zhì)等酸性物質(zhì)形成難溶于水的鹽或復(fù)合物而析出4、小檗堿的鑒別反應(yīng)小檗紅堿反應(yīng)：加熱至220度 棕色丙酮加成反應(yīng): 有一定熔點的丙酮加成物漂白粉顯色反應(yīng)：黃色 櫻紅色變色酸反應(yīng)：亞甲二氧基反應(yīng)， 紅色四、洋金花 茄科植物毛曼陀羅和白曼陀羅的花。功效：解痙止痛，止咳平喘。中藥麻醉劑。1、化學(xué)成分莨菪烷衍生物R2、莨菪烷類生物堿的理化性質(zhì)（1）性狀莨菪堿（阿托品）：針狀結(jié)晶東莨菪堿，：粘稠液體；晶體（