第十章 生物碱

CH3 N
R
H3C N
HO
O
OH
吗啡烷
吗啡
五、 吲哚类生物碱
（一） 单吲哚型：靛青苷（蓼蓝）
O
N H
吲哚
glc
N H
靛青苷
（二） 色胺吲哚型：
NH2
N H H3 C N N O
N H
色胺
吴茱萸碱
（三） 半萜吲哚型：
色胺接1个异戊二烯单位
CH3 H CONHCHCH2OH
N CH3
麦角新碱 （麦角）
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。
注意：有些生物碱或盐不符合上述规律。
1.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（盐酸奎宁）。 2.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）。
去甲基麻黄碱（pKa9.00） （羟基的吸电诱导效应）
CH2
CH NH2
CH3
苯异丙胺（pKa9.80） （无羟基的吸电作用）
3．共轭效应：
苯胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密
度下降，碱性降低。
酰胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密
度下降，碱性降低。
胍基型：供电基和氮原子上未共享电子对
三、生物碱的存在形式：
多数以盐的形式存在（以有机酸盐为
主，少数为无机酸盐）；
少数以游离形式存在（主要是一些碱
性极弱的生物碱，如酰胺类生碱）；
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）
陕西理工学院生工院
莨 菪 麻 黄 金鸡纳
陕西理工学院生工院
番木鳖 汉防己 苦 参
陕西理工学院生工院
Pka<2
极弱碱； 弱碱； 中强碱；
Pka=2～7
Pka=7～12 Pka>12
强碱；
胍基>季胺碱>脂肪胺基>缺电子芳杂环
(吡啶)>酰胺基>富电子芳杂环(吡咯)
影响生物碱碱性强弱的因素：
1.N原子的杂化方式
碱性 类型 杂化
N H
举例
NH
脂肪胺 sp3 脂氮环
N H
11.3
11.2
影响碱性强弱的因素： 1．氮原子的杂化方式： SP3 >SP2 >SP
NH
N
四氢异喹啉 （SP3 pKa9.5）
异喹啉 （SP2 pKa5.4）
RC
N
氰类（SP 中性 ） 电效应
四、碱性
1.碱性的来源及强度表示
N: + + H + N:H
生物碱
生物碱盐
碱性越强，其Kb越大，PKb越小，其共轭 酸Pka越大；即Pka越大，碱性越强；
（二） 喹啉类衍生物：
喹啉
N
N H3CO CHOH CH N CH2
奎宁
（三） 嘌呤及黄嘌呤衍生物：
嘌啉
N N
N N
N
N H
N
N H2C
H C
H C COOH
香菇嘌啉
OH OH
O
O H3C N N CH3
黄嘌啉
O
HN
NH
N H
N
咖啡因
O N CH3 N
（四）萜类衍生物：
单萜类生物碱：猕猴桃碱、龙胆碱（龙胆科）
第十章 生物碱
(alkaloids)
[目的要求] 1.了解生物碱的含义、分布和生理
活性。 2.掌握生物碱的理化性质、提取、 分离和检识方法。 3.熟悉生物碱的结构特征和实际应 用。
第一节 概述
一、生物碱的含义 存在于自然界的一类含氮有机 化合物 多数有氮杂环结构， 多数具有碱性，可以和酸成盐 多有特殊而显著的生物活性
9.5
N
芳杂环 sp2
N
N
5.17
4.94
5.4
氰基
sp
－C≡N（中性）
SP3 ( N ) > SP2 (-N C ) > SP ( C N ) pKa 10~ 5~6 0~1
N
N H
吡啶
胡椒啶
pka= 5.2 ( SP2 )
pka = 11.2 ( SP3 )
NH
四氢异喹啉 （SP3 pKa9.5）
H3CO
（鹿尾中的降压成分）
（二）苄基异喹啉型
N
N H3CO
H3CO OCH3
罂粟碱
（解痉作用）
（三）双苄基异喹啉型
2分子苄基异喹啉通过醚键结合而
成
H3C N H
OMe OMe
MeO N MeO H CH3
O OH
蝙蝠葛碱 （北豆根）
（四）原小檗碱型
可视为2分子异喹啉稠合而成
H3CO N
+ +
+ +
+
+ -
+（++）
-
+
亲水性生物碱:
季铵碱、离子型
含N
O配位键 氧化苦参碱 小分子或液体生物碱 菸碱、麻黄碱、苦参碱
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
CH
CH
C O
N
胡椒碱（酰胺共轭 pKa1.42）
苯胺型
MeHNCOO N1 Me
毒扁豆碱
PKa1=1.76 N2 Me PKa2=7.88
课堂互动：
某中药含有A.B两种生物碱，分析其碱性和溶 解性，若将二者的酸水液用三氯甲烷萃取，试分析 酸水层和三氯甲烷成的成分各是哪种？
O
N
N
HO
HO
A
B
4. 空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使 碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。
（碱水
解、皂化）
内酰胺生物碱（苦参碱）：碱水解
（2）盐（离子型、极性大）：
水 酸水 碱水、 甲（乙）醇、 苯 /乙醚 /CHCL3、 CCL4 /石油醚
+
+
-
+
-
-
在水中的溶解度与酸有关： 无机酸盐的水溶度大于有机酸盐的水溶度。 无机酸盐中，含氧酸盐的水溶度大于卤代酸
盐。
卤代酸盐中，盐酸盐的水溶度最大，氢碘酸
CH3 O N H CH2OH OCO C
CH3 N H OCO
CH2OH C
H
东莨菪碱 （环氧位阻pka6.20）
莨菪碱（pka9.65） H
5、氢键效应：
氮原子周围的羟基所处的位置有利于生物碱共 轭酸分子内氢键形成时，则共轭酸稳定 , 碱 性增强。
CH3 C6H5 OH
C6H5 CH3 H1
H2
正确理解生物碱的含义 生物体内普遍存在的含氮有机化
合物，氨基酸、蛋白质、核酸、 及某些含氮维生素除外 有例外， 麻黄碱（氮原子结合在环内） 秋水仙碱（几乎没有碱性）。
二、生物碱的分布特点 主要分布于植物界
特别是高等植物的双子叶植物
如：毛茛科、防己科、罂粟科、茄科等
单子叶植物中较少
N
异喹啉 （SP2 pKa5.4）
RC
N
氰类（SP 中性 ）
2.诱导效应：
供电诱导效应（烷基）：
可使氮原子周围电 子云密度增加，碱性增强。 吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）： 电子云密度降低，碱性减弱。
CH OH
CH
CH3
CH OH
CH NH2
CH3
NHCH3
麻黄碱（pKa9.58） （甲基供电诱导效应）
止一个，则需综合考虑。一般来说，空间效 应与诱导效应共存，空间效应居主导地位； 共轭效应与诱导效应共存，共轭效应居主导 地位。

常见生物碱碱性规律：
胍>季铵碱>烷胺类（仲胺，叔胺）>芳胺类（芳 杂环）>酰胺类
+
N H1
H
H2 HO
+
N
H
H CH3
H CH3
麻黄碱共轭酸（稳定性差） 伪麻黄碱共轭酸（稳定） pKa9.58（碱性弱） pKa9.74（碱性强）
H N
O H N
C2H5
C2H5
+
H COOCH3 OCH3
HN O H
H N
+
H COOCH3 OCH3
H
和钩藤碱
异和钩藤碱
pKa
6.32
5.20
对于具体生物碱来说，若影响碱性的因素不
延胡索乙素
OCH3
H3CO
N
原小檗碱型
O N
OCH3
小檗碱型
+ N
O
小檗碱（黄连素）
OCH3
抗菌药物
OCH3
MeO N MeO OMe OMe
延胡索乙素 （四氢巴马丁）
延胡索—镇痛
O
+ OH N
OMe OMe
小檗碱
黄连
（五）吗啡烷型结构特征为哌啶环垂
直与多氢菲稠合。如吗啡(morphine) 与可待因(codeine)。
如：百合科、石蒜科等
裸子植物和低等植物中个别存在
植物中特点： 1．在植物的各部位都有分布，但多集 中在某一器官。 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。