天然药物化学-第9章生物碱-20101026完美修正版资料
第九章 生物碱类
二、结构分类
天然药物化学
(四)、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
本类生物碱数量多（约1000多种），分布广，药用价 值大，结构类型复杂。
苯丙氨酸
COOH NH2
COOH
酪氨酸
NH2
HO
根据生源上关键前体物可初步分为六类：
二、结构分类
(四)、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
天然药物化学
NH2
苯丙胺类
R-CHO
N
二、结构分类
(二)、来源于赖氨酸的生物碱
2、吲哚里西丁类生物碱：
代表化合物：
O
O
一叶萩碱
N
天然药物化学
二、结构分类
(二)、来源于赖氨酸的生物碱 2、吲哚里西丁类生物碱： 代表化合物： 娃儿藤碱
O Me MeO
N
MeO O Me
天然药物化学
二、结构分类
(二)、来源于赖氨酸的生物碱 3、喹诺里西丁类生物碱（吡啶衍生物）：
二、结构分类
天然药物化学
(五)、来源于色氨酸的生物碱 ：
N H2
4
3
5
COOH
2、简单－β-卡波林碱类
6 7
2
N1
这类成分是色氨酸衍生而来的一种吲哚生物碱，大部分
这类化合物是由1-甲基--卡波林在3, 4, 7-位羟基化或甲
氧基化衍生而来。
4
3
5
6
N
2
7 8
1
N
-c a rb o lin e s k e le to n
一 、概述、分布
天然药物化学
一、 概述
生物碱的含义： 3. 环状化合物
排除了小分子的胺类、非环的多胺和酰胺。
天然药物化学教学资料 天然药化9 生物碱-1 117页PPT文档
1.3 生物碱的活性
“佗曰：此乃弩箭所伤，其中 有乌头之药，直透入骨； 若不早治，此臂无用矣。 ”
神经酰胺： 保湿
1.2 生物碱的研究简史
1803年 那可汀narcotine Derosne 鸦片 1806年 吗啡morphine Serturner 鸦片 1810年 金鸡宁cinchonine Gomes 金鸡纳树皮 1817年 士的宁strychnine
吐根碱emetine 1819年 马钱子碱brucine
第一节 概述
1.1 定义 1.2 简史 1.3 活性 1.4 分布 1.5 存在形式
1.1 生物碱的定义
O
O
N OH
e?
OC H3 OC H3
H CH 3 C CH
OH N
H
CH 3
Ephedrine
CH 3 N
CH 3O
HO
O
OH
Morphine
N CH 3 Atropine
5）生物碱在植物体内各部分中分布是不相等的， 往往集中于某一器官或某一部分中。如乌头 （根）、黄连（根茎）、黄柏（树皮）、颠茄 （叶）、麻黄（地上茎）、洋地黄（花）、吴 茱萸（果实）、马钱子（种子）等。
在同一植物的不同部分，不但生物碱的含量 有差异，而且生物碱的种类也可能不同。
1.4 生物碱的分布
生物碱定义
维生素B1 维生素B12
维生素B2
维生素B6
1.1 生物碱的定义
1.1 生物碱的定义
生物碱(天然药物化学课件)
（二）碳-氮键裂解反应
1.霍夫曼降解
胺与CH3I生成季铵盐，与碱加 热发生β-H消除，生成水、烯 和胺
O
N O
H
O O O
Me N
O
O
O
11
第一节
概述
Ssummary
2.冯布劳恩三级胺降解
三级胺与溴化氢，生成溴代烷 和二取代氨基氰化物
O Me
N O
O O
O
NMe
O MeO
O O
天然药物化学
生物碱 分类及生源途径
glc O
N
H
靛青苷
32
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）色胺吲哚类
分子中残存色胺部分
NH2 N H
色胺
N
O
N H
N H3C
吴茱萸碱
33
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（三）半萜吲哚类
色胺吲哚基础上连接异戊二烯
OH
1
2 CH3
HN CH3
,H2SO4
NH2
麻黄碱 （1R,2S）
伪麻黄碱 (1S,2S)
CH3
HN CH3
40
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
（二）萜类生物碱
1.单萜生物碱
环烯醚萜生物合成而来
O O
N
龙胆碱
41
分类和 第二节 生源关系
Classification and resource
N
苦参碱
22
分类和 第二节 生源关系
药科大学天然药物化学课件——第九章生物碱
二、分类
㈨吲哚（yinduo）衍生物
4 5
6 7
3 1 N2 H
吲哚
H CONH
N Me
C H2 O H Me
N H
麦角新碱 ergonovine ergometrine
二、分类 ㈨吲哚（yinduo）衍生物
CH3NH COO
CH3
NN CH3 CH3
毒扁豆碱 physostigmine
治疗青光眼
N Me
NH
CH3O
阿朴啡 aporphine
HO
土藤碱 tuduranine
二、分类 原阿朴啡型
MeO
N Me
MeO
NH
O
原阿朴啡 proaporphine
O
Stepharine （存在于千金藤中）
二、分类 吗啡烷型
CH3 N
N 16 10 9
1 11 14
8
12
2
13 15 7
吗啡烷 morphinane
三、理化性质（二）碱性
（二）碱性
1.碱性的来源
N: + H+
+ N:H
生物碱
生物碱盐
2.碱性强弱的表示方法
BH+
B+H3O+
Ka
[B] [H3O]+ [BH+]
三、理化性质（二）碱性
2.碱性强弱的表示方法
p K a
[B ] p H — — lgB [H+ ]
游 离 碱 浓 度 成 盐 碱 浓 度
N
吡啶
N
喹诺里西啶
二、分类 ㈢吡啶衍生物
Me
Me
N
猕猴桃碱 actinidine
药科大学天然药物化学课件——第九章生物碱
34
56
CH3 N
HO
O
OH
吗啡碱 morphine
OMe
MeO
OH
O
青藤碱 sinomenine
二、分类 原托品碱型
O
O
N CH3
O
O
O
原托品碱 protopine
二、分类
㈦菲啶（phenanthridine）衍生物 属异喹啉类衍生物，重要的类型有： 苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类
N
菲啶
N
苯骈菲啶 benzo-phenanthridine
OH
CH CH )
pseudoephedrine
二、分类
㈠有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸） 麻黄碱的特点: 游离时可溶于水，能与酸生成稳
定的盐，有挥发性，不易与大多数生物碱沉淀试剂反 应生成沉淀。
麻+
MeOH
CS2 CuSO4 NaOH
棕或黄色沉淀
二、分类
㈠有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）
季铵碱
强 水溶性 + — + +
氮氧化物 半极性 中等水溶 + ± + +
两性: Ar-OH 较弱 脂溶性 — -COOH 强 水溶性 +
+ ++ — ++
*酸、碱均为1%。
三、理化性质（一）一般性质
少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。
如：
OMe MeO
Me N
OH O
N Me
O OMe
去甲基粉防已碱 Ar-OH
N
O
HO
O
+ N
OH
MeO
OMe
天然药物化学第九章生物碱-2(精)
三、理化性质 （五）沉淀反应 3.结果的判断 （1）鉴别时每种Alk需采用三种以上沉淀试剂； （沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同） （2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则
阳性结果——不能判定Alk的存在
阴性结果可判断无Alk存在
氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂——沉淀
酸性溶液——右旋光性
多数左旋体呈显著生理活性。
三、理化性质（一）一般性质 6.溶解度 (1)游离碱 类别 非酚性 季铵碱 极性 较弱 强 溶解性 脂溶性 水溶性 H2O CHCl3 H+ OH— + + — + + — +
氮氧化物
半极性 中等水溶
脂溶性 水溶性
+
— +
±
+ —
+
+ +
+
+ +
两性: Ar-OH 较弱 -COOH 强 *酸、碱均为1%。
的跨环效应形式存在的生物碱，质子化则往往并非 发生在氮原子上。
三、理化性质 （四）沉淀反应 用途： 鉴别——试管、TCL或PPC显色剂； 提取分离——检查是否提取完全。 主要内容： 1.沉淀试剂 2.反应原理 3.反应条件
4.结果判断
三、理化性质 （五）沉淀反应 1.沉淀试剂 金属盐类 碘-碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色沉淀 碘化铋钾（Dragendorff）BiI3KI 碘化汞钾（Mayer试剂）HgI22KI 红棕色沉淀 类白色沉淀
若加过量试剂，沉淀又被溶解 氯化金(3%)（Suric chloride）HAuCl4 黄色晶形沉淀
三、理化性质 （五）沉淀反应 1.沉淀试剂 酸类——硅钨酸(Bertrand试剂)SiO212WO3 乳白色 酚酸类——苦味酸(Hager试剂) 2,4,6-三硝基苯酚黄色 复盐——雷氏铵盐(Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵
天然药物化学课件 第九章 生物碱
(Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属 (Picia)，油杉属（ketelearia）三尖杉 科三尖杉属(Cephalotaxus)，麻黄科麻 黄属(Ephedra)等属植物中
（3）越是结构特殊的生物碱，分布的类群越窄
三、存在形式
• 多呈碱性，绝大多数以盐的形式存在 • 有机酸盐（草酸盐、柠檬酸盐、酒食酸
O OH
O OH
N
OH
冉特可林酮
NH2
邻氨基苯甲酸
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
苯丙胺类
HO Ph H
CH3
H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四氢异喹啉类
CH3O
NH CH3O
OH CH3
哌劳亭(Pellotine)
苄基四氢异喹啉类
化学分类：按骨架分为15类，主要7类
苄基四氢异喹啉类：eg.厚朴碱 阿朴菲类： eg.千金藤碱 双苄基四氢异喹啉类：eg.粉防己碱 吗啡烷类： eg.吗啡碱
一、 性状
• 多数为结晶性固体，少数为非晶形粉末， 个别为液体， eg.烟碱，毒芹碱，槟榔碱
• 多具苦味，少数呈辛辣味，成盐后较游离 者味更大
• 一般无色或白色，少数有色， eg.小檗碱， 一叶萩碱，蛇根碱
• 液体生物碱及个别小分子固体生物碱具挥 发性，可用水蒸汽蒸馏提取， eg.烟碱，麻 黄碱；个别生物碱具升华性， eg.咖啡因
二、C-N键的裂解
• 1 内酰胺开环 • 2 Hofmann降解 和 von Braun降解
第九章 生物碱
一、生物碱概述 二、生物碱生物合成的基本原理 三、生物碱的分类、生源关系及其分布
四、生物碱的理化性质 五、生物碱的提取与分离 六、生物碱的结构鉴定与测定
第9章 生物碱
生物界
2.生物碱集中分布在系统 发育较高级的类群中
CH3
动物界：极少
CH2 N
CH2
N CH3
三、存在形式； 1、游离：那碎因、那可丁 2、成盐：与草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸， 硝酸等成盐 3、酰胺：秋水仙碱、喜树碱 4、N-氧化物：苦参碱 5、氮杂缩醛：阿替生 6、其他：亚胺，烯胺
秋水仙碱
（五）苄基苯乙胺类生物碱 (benzylphenethylamines)
OH HO H O H O 石 碱 蒜 N
（六）吐根碱类(emetines)生物碱
MeOe 1-吐 碱 根
五、来源于色氨酸的生物碱
（一）简单吲哚类(simple indoles)生物碱
下列除外：
硝基（+3），亚硝基（+1）属于正氧化态，不在 此列。
低分子胺类：甲胺、乙胺； 氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、 核苷酸、卟啉类、维生素；
O O N OH OCH3 OCH3 Berberine H C CH 3 C H CH 3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH 3 O C O O NH C CH 3 CH 2OH C
（一）苯丙氨类生物碱(phenylalkylamines)
HO Ph C H 麻 碱 黄 C
CH3 H NHCH3
（二）四氢异喹啉类生物碱 (tetrahydroisoquinolines)
MeO MeO OH 哌 亭 劳 N CH3
（三）苄基四氢异喹啉类生物碱 1、苄基四氢异喹啉类 (benzyltetrahydroisoquinolines)
OH
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第九章 生物碱-1 第九章 生物碱 【单项选择题】
1．生物碱不具有的特点是（C） A. 分子中含N原子 B. 具有碱性 C. 分子中多有苯环 D. 显著而特殊的生物活性 E. N原子多在环内
2. 生物碱碱性最强的是（ D ） A. 伯胺生物碱 B. 叔胺生物碱 C. 仲胺生物碱 D. 季铵生物碱 E. 酰胺生物碱
3. 生物碱酸水提取液处理常用的方法是（B ） A. 阴离子交换树脂 B. 阳离子交换树脂 C.硅胶柱色谱吸附 D. 大孔树脂吸附 E. 氧化铝柱色谱吸附
4.碱性不同生物碱混合物的分离可选用（ C ） A. 简单萃取法 B. 酸提取碱沉淀法 C. pH梯度萃取法 D. 有机溶剂回流法 E. 分馏法 5. 生物碱沉淀反应的条件是（ A ） A. 酸性水溶液 B. 碱性水溶液 C. 中性水溶液 D. 盐水溶液 E. 醇水溶液 6. 下列生物碱碱性最强的是（ A ） A. 莨菪碱 B. 东莨菪碱 C. 山莨菪碱 D. N-去甲基莨菪碱 E. 樟柳碱 7．溶解游离亲脂性生物碱的最好溶剂为（D ） A. 水 B. 甲醇 C. 正丁醇 D. 氯仿 E. 苯 8．游离麻黄碱所具有的性质是（ B ） A. 黄色 B. 挥发性 C. 与雷氏铵盐沉淀 D. 发泡性 E. 溶血性 9．从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用二者（ E ） A. 在水中溶解度不同 B. 在乙醇中溶解度不同 C. 在氯仿中溶解度不同 D. 在苯中溶解度不同 E. 在乙醚中溶解度不同
10. 可分离季铵碱的生物碱沉淀试剂是（ D ） A. 碘化汞钾 B. 碘化铋钾 C. 硅钨酸 D. 雷氏铵盐 E.
NNONNO
O苦参碱 氧化苦参碱 第九章 生物碱-2 碘－碘化钾 11. 可外消旋化成阿托品的是（ B ） A. 樟柳碱 B. 莨菪碱 C. 东莨菪碱 D. 山莨菪碱 E. 去甲莨菪碱 12．生物碱的含义哪项是错误的（C ） A．自然界一类含氮有机物 B．多具有杂环结构 C．都显示碱性 D．大多与酸成盐 E．多具有生物活性 13．若将中药中所含生物碱盐和游离生物碱都提取出来，应选用的溶剂是（ B ） A．水 B．乙醇 C．氯仿 D．石油醚 E．乙醚
14. 常用生物碱薄层层析显色剂（C ） A.硅钨酸 B.碘化铋钾 C.改良碘化铋钾 D.碘-碘化钾 E.雷氏铵盐 15．在生物碱酸水提取液中，加碱调PH由低至高，每调一次用氯仿萃取一次，首先得到（B）
A．强碱性生物碱 B．弱碱性生物碱 C．季胺碱 D．酸碱两性生物碱 E．生物碱苷
16．在除去脂溶性生物碱的碱水中，提取水溶性生物碱宜用（D ） A.酸化后乙醇提取 B.乙醇直接从碱水提取 C.丙酮直接从碱水提取 D.正丁醇直接从碱水提取
17．以pH梯度法分离生物碱，其分离条件确定通过（ A） A.多层缓冲纸色谱 B.甲酰胺为固定相纸色谱 C.聚酰胺薄层色谱 D.氧化铝薄层色谱 E.硅胶薄层色谱 18. 生物碱沉淀反应宜在（A）中进行 Ａ、酸性水溶液 Ｂ、95%乙醇溶液 Ｃ、氯仿 Ｄ、碱性水溶液 E、中性 F、有机溶剂 20. 由 Ｃ、Ｈ、Ｎ 三种元素组成的小分子生物碱多数为（D） Ａ、气态 Ｂ、液态 Ｃ、固态 Ｄ、结晶性固态 21.生物碱在自然界分布最多的是：（C） Ａ、单子叶植物 Ｂ、裸子植物 Ｃ、双子叶植物 Ｄ、菌类 22.生物碱盐类对水的溶解度因成盐的不同而有差异，一般来说其水溶性（B） 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、不一定 23.构成生物碱的前提物质大多是：（B） Ａ、碱性氨基酸 Ｂ、α-氨基酸 Ｃ、β-氨基酸 Ｄ、多肽 24.雷氏复盐沉淀法多用于分离（C） Ａ、叔胺生物碱 Ｂ、酚性生物碱 Ｃ、季胺生物碱 Ｄ、酰胺生物碱 第九章 生物碱-3 【多项选择题（多选、少选、错选均不得分）】 1. 属于强极性化合物的是（CD ） A．油脂 B．叶绿素 C．季铵生物碱 D．氨基酸 E．挥发油
2.可作生物碱沉淀试剂的是（ ABC ） A. 碘化铋钾 B. 雷氏铵盐 C. 硅钨酸 D. 醋酸铅 E. 钼酸钠 3. 对生物碱进行分离时，可利用（ ABCD） A. 碱性差异 B. 溶解性差异 C. 特殊官能团差异 D. 极性差异 E.分子大小差异
4. 提取生物碱常用的提取方法有（BCD） A. 醇提取丙酮沉淀法 B. 酸水提取法 C. 亲脂性有机溶剂提取法 D. 醇类溶剂提取法 E. 碱提取酸沉淀法 5. 亲水性生物碱通常指（CD ） A. 两性生物碱 B. 游离生物碱 C. 季铵生物碱 D. 具有N→O配位键的生物碱 E. 仲胺生物碱 6. 用溶剂法提取生物碱常采用的方法为（ADE ） A. 萃取法 B. 水蒸气蒸馏法 C. 分馏法 D. 浸渍法 E. 渗漉法 7. 用乙醇提取生物碱可提出（ ABCDE） A. 游离生物碱 B. 生物碱无机酸盐 C. 生物碱有机酸盐 D. 季铵型生物碱 E. 两性生物碱 8. 溶剂法分离水溶性生物碱时，常用的溶剂有（BC ） A. 丙酮 B. 正丁醇 C. 异戊醇 D. 乙醇 E. 乙醇 9. 用酸水提取生物碱时，可用（CD ） A. 煎煮法 B. 回流法 C. 渗漉法 D. 浸渍法 E. 连续回流法 10. 生物碱的沉淀反应（ABD ） A. 一般在稀酸水溶液中进行 B. 可应用于生物碱的分离纯化 C. 选用一种沉淀试剂反应呈阳性，即可判断有生物碱 D. 有些沉淀试剂可用作纸色谱和薄层色谱的显色剂 E. 可不必处理酸水提取液 11. 用亲脂性有机溶剂提取总生物碱时，一般（BD ） A. 先用酸水湿润药材 B. 先用碱水湿润药材 C. 先用石油醚脱脂 D. 用氯仿、苯等溶剂提取 E. 用正丁醇、乙醇等溶剂提取 第九章 生物碱-4 12. 生物碱分子结构与其碱性强弱的关系正确的是：（ ACD ） A. 氮原子价电子的P电子成分比例越大，碱性越强 B. 氮原子附近有吸电子基团则使碱性增强 C. 氮原子处于酰胺状态则碱性极弱 D. 生物碱的立体结构有利于氮原子接受质子，则其碱性性增强 E. 氮原子附近取代基团不利于其共轭酸中的质子形成氢键缔合，则碱性强
【填空题】 1．生物碱的碱性由来是 氮原子中孤对电子，其碱性强弱以 pKa 表示，其值越大，碱性越 强 。
2．生物碱的氮原子周围引入吸电子基团如 羟基 、 双键等，使生物碱碱性 减弱，如山莨菪碱的碱性弱于于莨菪碱。
3．从碱水中分离季铵碱除了用正丁醇萃取外，还可以将碱水调到弱酸性，采用 沉淀 法 雷氏铵盐沉淀 分离。
4.用pH梯度萃取法分离生物碱，是将总碱（混合生物碱）溶于有机溶剂中（如氯仿），用不同pH的缓冲液（酸液）进行萃取，缓冲液的pH值由 高 到 低 ，所得生物碱的碱性则由 强 到 弱 。
5．亲脂性有机溶剂提取生物碱时，如以氨水润湿药材，再用有机溶剂氯仿提取，可将亲脂性 生物碱类提取出来。如果以稀乙酸溶液润湿药材，再用有机溶剂氯仿提取，可将强碱性生物碱 留在原料中。
6.生物碱在植物体内往往与酸成分结合成（盐）的状态存在。 7.小檗碱呈黄色，而四氢小檗碱无色，其原因是（D环氢化程度不同）。 8.弱碱性生物碱在植物体内以（非稳定盐）的状态存在，提取时只需用（水或有机酸）湿润后即可提取。
9.在生物碱的色谱检识中常用的显色剂是（碘化铋钾）。 11.总生物碱的提取方法大致有以下三类：碱性差异、溶解度、色谱法。 12.生物碱的沉淀试剂按其种类有（碘化铋钾）、（碘－碘化钾试剂）、（碘化汞钾试剂）、（硅钨酸试剂）。
13.用硅胶吸附剂进行生物碱的薄层色谱时，为克服硅胶的酸性，得到集中的斑点，用方法：在洗脱体系中加二乙胺钝化硅胶。
【判断题】 1．在有机溶剂中，一般氯仿对游离生物碱的溶解度较大。（对） 第九章 生物碱-5 2.生物碱的碱性是由氮原子的数目决定的，氮原子数目越多，碱性越强。（错） 3.含氮原子的杂环化合物都是生物碱。（错） 4.生物碱与碘化铋钾多生成红棕色沉淀。（对） 5.生物碱盐都容易溶于水。（错） 6.多数生物碱在植物体内以游离形式存在。（错） 7.一般生物碱的旋光性都是左旋的。（错）
【分析比较题，并简要说明理由】 1．比较下列各组化合物碱性的强弱碱性的强→弱程度： ＞ ＞
NCOOCH3
CH3
NCH3
N
COOCH3
O
A B C 答：碱性的强→弱程度： A ＞ C ＞ B 。理由：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。 2．下列生物碱碱性强弱顺序： ＞ ＞
NOOOHCH3
NCH3CH3H3COHO
HO
H3CO
NOOO
A B C 答：碱性的强→弱程度： C ＞ B ＞ A 。理由：C是季铵碱，碱性最强，B中氮原子是SP3杂化，碱性次之，A中的氮原子是SP2杂化，碱性弱于B、C。