第三章1生物碱
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第三章生物碱
C2H5 N C2H5 O O NH2
古柯碱 cocaine （可卡因）
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
一、概述
冰毒的主要原料麻黄起源和使用的都很早。作为传 统中药，麻黄已经在中国使用了上千年之久。在 1885 年，作为麻黄主体成分的活性生物碱，麻黄碱 被成功提取出来。而作为拟肾上腺素药，这种药物 能兴奋交感神经，松弛支气管平滑肌、收缩血管， 且有显著的中枢兴奋作用。与肾上腺素不同的是， 麻黄碱可以口服，且作用时间更长，药效更强，适 应症更广。用于治疗鼻粘膜充血时，效果更好、更 快而且更持久。
一、概述
十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中
分离出吗啡碱(morphine)
现从自然界中分离得到约10000种
《全国医药产品大全》中收载的药物及其
制剂达六十余种
植物中存在的生物碱大多有明显的生理活
性
一、概述 ㈠生物碱的定义
指天然产的一类含氮的有机化合物；
多数具有碱性且能和酸结合生成盐；
O O H2SO4 N OMe
小檗碱 （黄色）
OMe
四氢小檗碱 （无色）
OMe
三、理化性质 3.味 觉——多具苦味。
4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。 5.旋光性——多为左旋光性。
有的产生变旋现象。
如：菸碱 中性溶液——左旋光性
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（二）碱性 （二）碱性 碱性的来源
N CH 3
H N CH3 H
H 3C
N
H H H
H
莨菪烷
二、分类 ㈤喹啉衍生物
5 6 7 8
O N N OH O O
4 3 N 1 2
古柯碱 cocaine （可卡因）
普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药
一、概述
冰毒的主要原料麻黄起源和使用的都很早。作为传 统中药，麻黄已经在中国使用了上千年之久。在 1885 年，作为麻黄主体成分的活性生物碱，麻黄碱 被成功提取出来。而作为拟肾上腺素药，这种药物 能兴奋交感神经，松弛支气管平滑肌、收缩血管， 且有显著的中枢兴奋作用。与肾上腺素不同的是， 麻黄碱可以口服，且作用时间更长，药效更强，适 应症更广。用于治疗鼻粘膜充血时，效果更好、更 快而且更持久。
一、概述
十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中
分离出吗啡碱(morphine)
现从自然界中分离得到约10000种
《全国医药产品大全》中收载的药物及其
制剂达六十余种
植物中存在的生物碱大多有明显的生理活
性
一、概述 ㈠生物碱的定义
指天然产的一类含氮的有机化合物；
多数具有碱性且能和酸结合生成盐；
O O H2SO4 N OMe
小檗碱 （黄色）
OMe
四氢小檗碱 （无色）
OMe
三、理化性质 3.味 觉——多具苦味。
4.挥发性——多无挥发性，少数具挥发性。 5.旋光性——多为左旋光性。
有的产生变旋现象。
如：菸碱 中性溶液——左旋光性
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（二）碱性 （二）碱性 碱性的来源
N CH 3
H N CH3 H
H 3C
N
H H H
H
莨菪烷
二、分类 ㈤喹啉衍生物
5 6 7 8
O N N OH O O
4 3 N 1 2
生物碱-1
邻氨基苯甲酸 1×CH3COOH
OH O
3×CH3COOH
N (O) OH OH
2×CH3COOH
N H O N OH
1 、喹啉类生物碱 已知有 150多种，主要分布于芸香科植物， 如：
N C2H5 N O
喜树碱
OH O O
N
喹啉
HO CH R N
N CH2 CH2 CH CH 2
R=H 金鸡宁 R=OCH3（2R，3S） 奎宁碱 R=OCH3（2S，3R） 奎尼丁
伪麻黄碱
麻黄碱 伪麻黄碱 （二）四氢异喹啉类生物碱（简单异喹啉类）
HO N OH
哌劳亭
CH3O
CH3
CH3O
萨苏啉型复杂，已知有700 多种，分布于 27 科植物中，如防已、小檗科等，是 一类主要的生物碱，按结构特点又可分为 15 类。基 中主要不得有7类。 1、苄基四氢异喹啉类，主要化合物； MeO CH3O HO + CH 3 N N NH MeO HO HO CH3
二、生物碱在植物界的分布
生物碱主要分布在植物界，动物 中很少，一般主要分布在高等植物中， 如：裸子植物，紫杉属，松属，云杉 属，三尖杉等。少数被子植物叶中， 金合欢科，石蒜科，木兰科等。
三、生物碱在植物体中存在形式
1 、主要以盐类形式存在，与生物碱成盐的酸， 常见的有草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸，硝酸 等。少数以其它形式存在。 2 、游离碱指一些碱性较弱的生物碱，指碱笥极 弱的生物碱。 3、酰胺形式存在，秋水仙碱、喜树碱 4、N—氧化物等形式存在。如苦参碱N-氧化物。 5、氮缩醛类如：阿替生。 6、亚胺、烯胺类如：新士的宁
（一）单萜生物碱类
Me N
Me Me
O CHO N O O O
OH O
3×CH3COOH
N (O) OH OH
2×CH3COOH
N H O N OH
1 、喹啉类生物碱 已知有 150多种，主要分布于芸香科植物， 如：
N C2H5 N O
喜树碱
OH O O
N
喹啉
HO CH R N
N CH2 CH2 CH CH 2
R=H 金鸡宁 R=OCH3（2R，3S） 奎宁碱 R=OCH3（2S，3R） 奎尼丁
伪麻黄碱
麻黄碱 伪麻黄碱 （二）四氢异喹啉类生物碱（简单异喹啉类）
HO N OH
哌劳亭
CH3O
CH3
CH3O
萨苏啉型复杂，已知有700 多种，分布于 27 科植物中，如防已、小檗科等，是 一类主要的生物碱，按结构特点又可分为 15 类。基 中主要不得有7类。 1、苄基四氢异喹啉类，主要化合物； MeO CH3O HO + CH 3 N N NH MeO HO HO CH3
二、生物碱在植物界的分布
生物碱主要分布在植物界，动物 中很少，一般主要分布在高等植物中， 如：裸子植物，紫杉属，松属，云杉 属，三尖杉等。少数被子植物叶中， 金合欢科，石蒜科，木兰科等。
三、生物碱在植物体中存在形式
1 、主要以盐类形式存在，与生物碱成盐的酸， 常见的有草酸，柠檬酸，硫酸，盐酸，硝酸 等。少数以其它形式存在。 2 、游离碱指一些碱性较弱的生物碱，指碱笥极 弱的生物碱。 3、酰胺形式存在，秋水仙碱、喜树碱 4、N—氧化物等形式存在。如苦参碱N-氧化物。 5、氮缩醛类如：阿替生。 6、亚胺、烯胺类如：新士的宁
（一）单萜生物碱类
Me N
Me Me
O CHO N O O O
生物碱的提取与分离 (1)
常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）
生物碱的提取和分离
水蒸气蒸馏法
提取 方 法 溶剂法
酸水提取法
乙醇提取法
亲脂性有机溶剂提取法
（一）酸水提取法 基本原理：生物碱与酸形成易溶于水的生 物碱盐。 常用酸水：0.5~1%硫酸、盐酸 操作方法：渗滤法，浸渍法
1.离子交换法 酸水提取法提取液 2.萃取法
于采用吸附原理进行分离，吸附剂多用硅 胶、 氧化铝，流动相为中性的苯，氯仿， 乙醚等有机溶剂或混合有机溶剂。
谢谢观赏
（三）生理活性:
1、镇痛作用---- 吗啡、延胡索乙素 2、抗消炎菌作用----- 黄连素 3、抗肿瘤作用 ---- 喜树碱、美登木碱 4、止咳作用 ---- 可待因
（四）生物碱分类
分类方法(如下5种）
1、按植物来源分类法：如长春花，黄连等 2、按生物碱的生源途径分类法 3、按生物碱的溶解性进行分类:如游离亲脂性. 游离亲水性 4、按分子结构中氮原子处的状态进行分类：如 双稠吡咯烷（两个吡咯烷共用一个N原子） 5、按生物碱氮杂环基本母核分类 ：如异喹啉. 吡啶类
碱水层
（强碱性生物碱）
有机溶剂层
（中强碱性生物碱）
（二）生物碱单体的分离 1.利用碱性的差异 2.利用游离生物碱在有机溶剂中溶解性不同 3.利用生物碱盐在水中溶解度的差异 4.利用生物碱特殊官能团性质不同 5.利用色谱法
1.利用碱性的差异 PH梯度萃取法
混 合 生 物 碱
溶于酸水中
逐步加碱(氨水等)每调一次pH (pH由低至高)，用有机溶剂萃 取一次. 生物碱由弱至强依次被分离
①双子叶植物---- 多
如 防已科、茄科、罂粟科、夹桃科、毛莨科、豆科、茜草科等。 ②单子叶植物----- 较少 某一 器官。 黄连------根 长春花------花 如 百合科、石蒜科、兰科
次生代谢物 生物碱
次生代谢物-----生物碱植物生理学课程报告生物碱是一类存在于生物体内具有生理活性的含氮碱性有机物。
生物碱绝大多数存在于植物体中，极少数存在于动物体内，故又称之为植物碱。
植物生物碱是植物在长期的生态环境适应过程中为抵御动物、微生物、病毒及其它植物的攻击而形成的一大类次生代谢产物，在医药、植物的生长、发育、共生和繁殖过程中具重要意义。
1生物碱种类已知生物碱种类很多，约在10000种左右，有一些结构式还没有完全确定。
它们结构比较复杂，可分为59种类型。
随着新的生物碱的发现，分类也将随之而更新。
由于生物碱的种类很多，各具有不同的结构式，因此彼此间的性质会有所差异。
但生物碱均为含氮的有机化合物，总有些相似的性质，因为在其生物合成的途径中氨基酸是起始物，主要有鸟氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、色氨酸等，主要经历两种反应类类型：环合反应和碳氮键的裂解，所以总有些性质相似。
生物碱具环状结构，难溶于水，与酸可以形成盐，有一定的旋光性和吸收光谱，大多有苦味。
呈无色结晶状，少数为液体。
生物碱有几千种，由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而来，是次级代谢物之一，对生物机体有毒性或强烈的生理作用。
2 生物碱的性质大多数生物碱为结晶性物质，味苦，少数为液体( 烟碱、槟榔碱) 。
一般生物碱均无色，具旋光性且多呈左旋光性。
少数例外，如小檗碱黄色，胡椒碱、无旋光性。
个别生物碱有挥发性，如麻黄碱。
大多数生物碱呈酸性反应。
生物碱大多数不溶或难溶于水，溶于乙醇、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂。
一般生物碱都可以与一些特殊试剂( 如重金属盐类或分子量较大的复盐及特殊无机酸) 作用生成不溶于水的盐而沉淀。
3 生物碱的分布生物碱绝大部分分布在植物界，且大多数分布在双子叶植物中，尤以防己科、罂粟科、马钱科、茄科、茜草科、豆科植物中较多，裸子植物中除麻黄科等少数几科外，大多数不含生物碱。
至于低等植物，除已知某些菌类( 麦角)之外，含生物碱者极少。
生物碱在植物体内的分布，往往是集中在某一部分或某一器官，如黄柏的树皮，三颗针的根皮。
生物碱(中药化学技术课件)
任务 黄连中小檗碱的提取分离和检识
❖ 黄连为毛茛科科植物黄连、三角叶黄连、云连、 的干燥根茎。以上三种分别习称“味连”、“雅 连”、“云连”。
❖ 性寒，味苦。具清热燥湿，泻火解毒之功。
化学成分
R1O
❖ 黄连的有效成分主要为生物碱 ，含量为1%～8%。 小檗碱的含量 最高。
❖ 已分离出来的生物碱：小檗碱 、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、 药根碱和表小檗碱、木兰碱等。
（1：8）和热乙醇（1：12） ，难溶于丙酮、三氯甲烷 和苯等。 ❖ 小檗碱的盐酸盐在冷水中溶解度小（1：500），可溶 于沸水，几乎不溶于乙醇。 ❖ 小檗碱的硫酸盐在水中溶解度较大（1：30）， 。
（一）盐酸小檗碱的提取分离
酸提取碱沉淀法
注意事项 1.采用何酸提取？浓度？ 2.为什么用石灰乳调碱性？ 3.盐析的目的？盐的用量？
H H
小檗碱的作用
❖ 小檗碱有较强的抗菌、抗病毒作用； ❖ 小檗碱、黄连碱等原小檗碱型生物碱具有明显的
抗炎、抗溃疡、免疫调节及抗肿瘤等作用。 ❖ 小檗碱在自然界分布广泛，如毛茛科的黄连属、
防已科的古山龙属、芸香科的黄柏属、小檗科的小 檗属等。
性质
❖ 从水或稀乙醇中结晶所得的小檗碱为黄色针状结晶。 ❖ 游离型小檗碱能缓溶于冷水（1：20），易溶于热水
7、 生物碱的溶解性
生物 碱盐
一般易溶于水，可溶于醇
溶解性 特殊的 化合物
①吗啡为酸性叔胺碱：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水 ②盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水
生物碱理化性质
生物碱理化性质
生物碱的鉴定
任务 黄连中小檗碱的提取分离和检识
盐析法
黄连提取液（处理后） 浓HCl调PH2-3，加NaCl达饱和
❖ 黄连为毛茛科科植物黄连、三角叶黄连、云连、 的干燥根茎。以上三种分别习称“味连”、“雅 连”、“云连”。
❖ 性寒，味苦。具清热燥湿，泻火解毒之功。
化学成分
R1O
❖ 黄连的有效成分主要为生物碱 ，含量为1%～8%。 小檗碱的含量 最高。
❖ 已分离出来的生物碱：小檗碱 、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、 药根碱和表小檗碱、木兰碱等。
（1：8）和热乙醇（1：12） ，难溶于丙酮、三氯甲烷 和苯等。 ❖ 小檗碱的盐酸盐在冷水中溶解度小（1：500），可溶 于沸水，几乎不溶于乙醇。 ❖ 小檗碱的硫酸盐在水中溶解度较大（1：30）， 。
（一）盐酸小檗碱的提取分离
酸提取碱沉淀法
注意事项 1.采用何酸提取？浓度？ 2.为什么用石灰乳调碱性？ 3.盐析的目的？盐的用量？
H H
小檗碱的作用
❖ 小檗碱有较强的抗菌、抗病毒作用； ❖ 小檗碱、黄连碱等原小檗碱型生物碱具有明显的
抗炎、抗溃疡、免疫调节及抗肿瘤等作用。 ❖ 小檗碱在自然界分布广泛，如毛茛科的黄连属、
防已科的古山龙属、芸香科的黄柏属、小檗科的小 檗属等。
性质
❖ 从水或稀乙醇中结晶所得的小檗碱为黄色针状结晶。 ❖ 游离型小檗碱能缓溶于冷水（1：20），易溶于热水
7、 生物碱的溶解性
生物 碱盐
一般易溶于水，可溶于醇
溶解性 特殊的 化合物
①吗啡为酸性叔胺碱：难溶于氯仿、乙醚，可溶于水 ②盐酸小檗碱、麻黄碱草酸盐：难溶于水
生物碱理化性质
生物碱理化性质
生物碱的鉴定
任务 黄连中小檗碱的提取分离和检识
盐析法
黄连提取液（处理后） 浓HCl调PH2-3，加NaCl达饱和
生物碱PPT课件
（1）具有酚羟基或羧基的生物碱：具有酸、碱两性，故即可溶于酸 水，又可溶于碱水。
具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱 性溶液，如吗啡；
具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔次碱。 （2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内 酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如 喜树碱、苦参碱等。
第二节 生物碱
31 生物碱概述 2 生物碱的分布 3 生物碱的分类 4 生物碱的性质
35 生物碱的提取分离实例
.
1
一 基本内容：
生物碱的分布特点：
1.大多数在双子叶植物中，在植物中多集中在某一器官：金鸡纳生 物碱——金鸡纳树皮，麻黄碱——麻黄髓部，黄柏生物碱—— 黄柏树皮，三棵针生物碱——根皮。
2.不同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。
（四）吲哚类生物碱 4.双吲哚类 双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生 物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。
.
14
三、生物碱的分类及结构特征
（五）有机胺类生物碱 这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内，如麻黄中的
麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。
.
15
二 生物碱的理化性质p46
.
5
三、生物碱的分类及结构特征
（三）异喹啉类生物碱
这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹 啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多。 1.简单异喹啉类 如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉 特征
2.苄基异喹啉类 苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹 啉类。 （1）1-苄基(苯甲基)异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类 生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲 乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。
具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱 性溶液，如吗啡；
具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔次碱。 （2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内 酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如 喜树碱、苦参碱等。
第二节 生物碱
31 生物碱概述 2 生物碱的分布 3 生物碱的分类 4 生物碱的性质
35 生物碱的提取分离实例
.
1
一 基本内容：
生物碱的分布特点：
1.大多数在双子叶植物中，在植物中多集中在某一器官：金鸡纳生 物碱——金鸡纳树皮，麻黄碱——麻黄髓部，黄柏生物碱—— 黄柏树皮，三棵针生物碱——根皮。
2.不同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。
（四）吲哚类生物碱 4.双吲哚类 双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生 物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。
.
14
三、生物碱的分类及结构特征
（五）有机胺类生物碱 这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内，如麻黄中的
麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。
.
15
二 生物碱的理化性质p46
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5
三、生物碱的分类及结构特征
（三）异喹啉类生物碱
这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹 啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多。 1.简单异喹啉类 如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉 特征
2.苄基异喹啉类 苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹 啉类。 （1）1-苄基(苯甲基)异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类 生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲 乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。
生物碱ppt课件
2．溶解性
（1）游离
水 酸水 碱水、甲（乙）醇、 乙醚 /CHCL3、 石油醚
亲脂性生物碱: -
+
-
+
+（++） +
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 酰胺类生物碱:秋水仙碱、咖啡碱
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 - ,脂溶性生物碱； 羧基生物碱（槟榔次碱）NaHCO3 +
少数以游离形式存在（主要是一些碱性 极弱的生物碱，如酰胺类生物碱）；
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）
第二节 生物碱的结构和分类
1．按植物来源分类: 黄连生物碱、苦参 生物碱
2．按化学结构类型分类: 喹啉类生物碱、 吲哚类生物碱等
3．按生源途径和化学结构类型分类
pKa9.58（碱性弱）
pKa9.74（碱性强）
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
（pKa 13.6） 小檗碱（11.5） 四氢异喹啉（9.5） 异喹啉（5.4） （pKa < 2）
共轭酸高度 离子型
SP3杂化
SP2杂化
P—π共轭
共振稳定性 类似无机碱 （无双键）
O
N
N H
6．组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱：毛果芸香碱
N
H3C
N CH3
N
OO
N
天然药物化学 第三章 生物碱1-3节
第三章 生物碱
学习目标
•1.掌握生物碱的概念及特点、溶解性、碱性以及提 取分离的方法。 •2.熟悉生物碱的结构分类、一般性状、化学检识 （沉淀反应）、色谱检识及常见生物碱实例。 •3.了解生物碱的分布及存在形式、生物活性及甾类、 萜类生物碱的结构。
情景模拟
某患者因腹泻、呕吐到附件药店购买药品，驻 店药师根据其描述病情特点判断为细菌感染型腹泻， 给他介绍了药品盐酸小檗碱片，患者服药后病情得 到明显改善。
• 黄连生物碱——抗菌消炎 • 临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎，
它副作用较小。
三、生物碱类化合物的生物活性
槟榔碱、槟榔次碱 驱虫、消积
利血平 降压
三、生物碱类化合物的生物活性
颠茄
长春花
莨菪碱 解痉、镇痛
美登木、喜树、长春花、三 尖杉生物碱，红豆杉中紫杉 醇
抗癌
三、生物碱类化合物的生物活性
O
CH3 N
CH2OH OCOCH
莨菪碱 （pka9.65）
东莨菪碱 （环氧位阻pka7.50）
5.氢键效应 氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团,
形成分子内氢键时,N上质子H较稳定,不易 离去，碱性增强。
H5C6 H2
CH3 H1
+H
N
H CH3 HO
l-麻黄碱 pKa=9.58
d-伪麻黄碱 pKa=9.74
NH
吡咯
N CH3
莨菪烷
N
吡啶
N H
吲哚
5
4
6
3
N7 8
N2 1
异喹啉
喹啉
练习： 常见氮杂环类生物碱基本母核类型
咪唑
吡嗪
嘌呤
胆甾烷型
异胆甾烷型
学习目标
•1.掌握生物碱的概念及特点、溶解性、碱性以及提 取分离的方法。 •2.熟悉生物碱的结构分类、一般性状、化学检识 （沉淀反应）、色谱检识及常见生物碱实例。 •3.了解生物碱的分布及存在形式、生物活性及甾类、 萜类生物碱的结构。
情景模拟
某患者因腹泻、呕吐到附件药店购买药品，驻 店药师根据其描述病情特点判断为细菌感染型腹泻， 给他介绍了药品盐酸小檗碱片，患者服药后病情得 到明显改善。
• 黄连生物碱——抗菌消炎 • 临床主要用于治疗细菌性痢疾和肠胃炎，
它副作用较小。
三、生物碱类化合物的生物活性
槟榔碱、槟榔次碱 驱虫、消积
利血平 降压
三、生物碱类化合物的生物活性
颠茄
长春花
莨菪碱 解痉、镇痛
美登木、喜树、长春花、三 尖杉生物碱，红豆杉中紫杉 醇
抗癌
三、生物碱类化合物的生物活性
O
CH3 N
CH2OH OCOCH
莨菪碱 （pka9.65）
东莨菪碱 （环氧位阻pka7.50）
5.氢键效应 氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团,
形成分子内氢键时,N上质子H较稳定,不易 离去，碱性增强。
H5C6 H2
CH3 H1
+H
N
H CH3 HO
l-麻黄碱 pKa=9.58
d-伪麻黄碱 pKa=9.74
NH
吡咯
N CH3
莨菪烷
N
吡啶
N H
吲哚
5
4
6
3
N7 8
N2 1
异喹啉
喹啉
练习： 常见氮杂环类生物碱基本母核类型
咪唑
吡嗪
嘌呤
胆甾烷型
异胆甾烷型
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15
氨基酸途径 (amino acid pathway）： 生物碱类
HO HO HO HO COOH NH2 HO NH2
多巴胺
O HO HO COOH
Mannich
HO
NH COOH
OH
多巴
CH3O HO H N CH3O OH CH3
+ N(C H 3)3 C C + H2O + N(C H 3)3
C H O H-
C
© SOUTHERN MEDICAL UNIVERSITY
zqh@
21
von Braun反应：叔胺生物碱与BrCN反应，氮环裂开， CN与N结合，Br与邻碳结合，生成溴代烷和二取代氨基氰化 物，此氰化物进一步水解生成羧酸，脱羧即得仲胺。用于无 β-H的C-N键裂解。
嘌呤、嘧啶
甲戊二羟酸
卟啉类 醌 类
胡萝卜素类
植物二次代谢与生物合成过程
2. 生物碱的生物合成
生物合成途径 （1）氨基酸途径：主要有鸟氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、酪 氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸、烟酸等。 （2）甲戊二羟酸途径：萜和甾体类。
生物合成原理（化学反应）
（1）Schiff碱形成反应 （2）Mannich碱形成反应 （3）酚的氧化偶合反应 （4）C－N键的裂解
O HO H3CO 空褐鳞碱
H3CO HO 波乐定
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（4）C－N键的裂解 Hofmann降解（彻底甲基化法）：季铵碱在碱性溶液中加 热，脱水生成烯和三甲胺的反应。根据生成烯的数目，可推 测生物碱结构中N的结合状态。伯、仲、叔胺先用CH3I和 Ag2O进行彻底甲基化反应，生成季铵碱。
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异喹啉类生物碱
苯丙氨酸
异喹啉类生物碱
异喹啉类生物碱
吗啡 (morphine)
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吲哚类生物碱
色氨酸
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1.生物合成
一次代谢：维持植物机体生命活动的代谢过程。主要 有糖类、蛋白质、脂肪、核酸。是植物的营养物质，也 是人类赖以生存的物质基础。 二次代谢：以一次代谢产物为前体，经不同途径进一 步合成的过程。是产生结构千变万化、千奇百怪、珣丽 多姿的化学物质。维持植物的特性与特征，活性强。
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2.生理活性
镇痛作用：如吗啡、延胡索乙素 解痉作用：如阿托品 抗菌消炎：如小檗碱 降压作用：如利血平
止咳平喘：如麻黄碱
抗疟作用：如奎宁 抗癌作用：如喜树碱、紫杉醇、长春新碱、秋水仙碱 抗老年痴呆：如石杉碱甲
甾体类 有机胺类
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吡咯烷类生物碱
鸟氨酸
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莨菪烷类生物碱
鸟氨酸
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COOH NH2 苯丙氨酸 -NH2 CHO NH Schiff碱反应 偶合反应 异喹啉类生物碱 苯乙醛 苄基四氢异喹啉 -CO2 NH2 苯乙胺 HCHO Mannich碱反应 四氢异喹啉 NH
环合反应
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OCH3 OCH3
小蘗碱
CH3O
罂粟碱
CH3O
O
O
H
H N CH3
O
H
H N CH3
HO
蒂巴因
可待因
吗啡
生物碱类生物合成途径
（1）Schiff碱形成：羰基与氨基加成脱水的反应。如 吡咯类、托品类、吡咯里西啶类、哌啶类、喹诺里西啶类 等的生物合成。
H R－N H
H
H － H 2O R－N＝C－R'
＋ C－R'
第1 节
概述
发展历史
生理活性
定义
分布
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1.发展历史
1803年，第一个生物碱那可汀（narcotine）
1806年，吗啡（morphine）
1810年，奎宁（quinine）和辛可宁（cinchonine） …… 1819年，Weissner认为：从植物中得到的具有碱性的化 合物统称为生物碱。 我国17世纪《白猿经》记载：从乌头中出砂糖样毒物作 箭毒用，可能是乌头碱（aconitine），比欧洲的发现早 二百年左右。（清· 赵学敏《本草纲目拾遗》） 生理活性、化学结构、全合成与半合成研究
转移：往往发生甲基化、氧化、去甲基化等次级结构修饰。
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第2 节
生物碱的生物合成（Biosynthesis）
生物合成 生物合成的途径 生物合成的意义 生物碱的生物合成
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吲哚类生物碱
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CO2
H2 O
hυ / 叶绿素
葡萄糖代谢 莽草酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 三羧酸循环 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶A （TCA） 丁酮二酸 α-酮戊二酸 丁二酸 脂肪族氨基酸 赤藻糖4-磷酸 苯丙素类
芳香族氨基酸
zqh@Biblioteka 19（3）酚的氧化偶合（N-杂环生物碱的再环合）：含酚羟 基的化合物在酶的作用下形成自由基，两个自由基经偶联形成 新键的反应。偶联方式有邻－邻偶联、邻－对偶联、对－对偶 联。
H3CO HO HO H3CO 番荔枝碱 邻-对偶合 N－ CH 3 邻-邻偶合 HO H3CO H3CO HO N－ CH 3 H3CO HO N－ CH 3 O N－ CH 3
目前用于临床的生物碱有近80多种
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3.定义
多数认为：生物碱是来源于植物界的含氮有机化合物（N 多在环内），有生理活性和碱性，能与酸成盐。 广义认为：生物界中所有的含氮有机化合物（除去生物体 必须的含氮化合物，如氨基酸、多肽、蛋白质、B族维生 素等）。 Pellertier认为：生物碱是生物有机体产生(植物、动物、 微生物)、含有负氧化态氮的环状化合物。
按生源途径分类 按母核类型分类
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来源于鸟氨酸：吡咯 吡咯里西丁 托品类 NH2CH2CH2CH2CH（NH2）COOH 来源于赖氨酸：哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 NH2CH2CH2CH2CH2CH（NH2）COOH 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类 来源于氨基酸 生 物 碱 CH2CH2COOH NH2 CH2CH2COOH NH2 HO 来源于色氨酸：吲哚碱类 半萜吲哚类 单萜吲哚类 NH2 COOH 来源于邻氨基苯丙氨酸/酪氨酸：苯丙胺类 异喹啉类 苄基异喹啉类 苯乙基异喹啉类 苄基苯乙胺类 吐根碱类
N 来源于异戊烯
来源于萜类：单萜类 倍半萜类 二萜类 三萜类 来源于甾体：孕甾烷（C21） 环孕甾烷（C24） 胆甾烷（ C27）
生物碱按生源关系分类
按母核类型分类
吡咯烷类 莨菪烷类 哌啶类 喹啉类
异喹啉类 吲哚类 嘌呤及黄嘌呤类 大环类
喹唑啉类
咪唑类 吖啶酮类
萜类
O
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（2）Mannich碱形成（氨甲基化）：醛、胺和负碳 离子（含活泼氢）的缩合反应，活泼氢被氨甲基取代，得 到Mannich碱。如苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成。
－ OH CHO
+ HN
+ －C
－C－CH－N
CH3O
OH N H CH3
CH3 N CH3O N H O HO O Morphine OH H3COOC OCH3 Reserpine OCH3 O C OCH3 OCH3 N
4.分布
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生物碱的有无或含量受生长条件与气候等因素的影响。一 般普遍存在植物的各个部位，但往往是集中在某一部位。 含量：差异大，1% - 0.0001%，0.1%含量较高。 同属植物、同种植物中往往含有多种结构类型相同的生物 碱，也有一些科属的植物亲缘关系不相近，但可能含有相 同的生物碱。 积累：主要在生长活跃的组织如子房、心皮等。 储藏：主要是在液泡细胞、乳汁管细胞中进行。
氧化态：化学物质中某个原子氧化程度的量度。
如氮氧化合物，N为-1；季铵，N为-3
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O O N OH OCH3 OCH3 Berberine H C CH3 C H CH3O OCH3 O Ephedrine OCH3 Colchicine Atropine H N CH3 O C O O NH C CH3 CH2OH C