【生物科技公司】第九章生物碱
经典：第九章-生物碱
O
O
O
N OH
[H]
O
N
OCH3 ZnH/2SO4 OCH3
OCH3 OCH3
小檗碱 Berberine(黄色)
36
四氢小檗碱 Tetrahydroberberine(无色
一、物理性质
• 5.熔点：多数具确定的熔点，少数具双熔点；
• 6.旋光性：大多数生物碱分子有手性碳原子存在， 有光学活性，且多数为左旋光性。少数生物碱分 子中没有手性碳原子，如原托品碱无不对称中枢， 无旋光性。有的生物碱产生变旋现象，有的生物 碱在不同的溶剂中旋光度不同，例如：
• 7.溶解度：
（1）绝大多数仲胺和叔胺生物碱游离碱具 亲脂性；
（2）绝大多数生物碱盐具亲水性；
（3）季铵生物碱具亲水性；
（4）具酚羟基、羧基等酸性基因的生物碱 具酸碱两性；
（5）具内酯基的生物碱，遇碱开环，遇酸 又闭环；
（6）有些生物碱或生物碱盐具有特殊的溶
解性质；
38
二、生物碱的化学性质和反应
Me N
Me
MeO MeO
O
N
O
NMe
苄基四氢异喹啉类
CH 3 N
HO
OMe 罂粟碱
OMe 千金藤碱
阿朴菲类
CH 3 N
HO
O
OH
MeO
O
OH
Morphine
codeine
17
吗啡烷类
Me
OMe MeO
NH
MeO OMe
N Me
OR
CH2
OH
N Me
O
HO
CH2
O
MeO O
HN
OMe
Me
天然药物化学 第九章 生物碱
CH3 N
H C H 2O H OC O C H
H C H 2OH OC O C H
东莨菪碱 （环氧位阻pka6.20）
莨菪碱（pka9.65）
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
CH3 C 6H 5 OH
C H 2O H C H
N
CH3
O
C
莨菪醇的有机酸酯
莨菪碱（阿托品）
四、异喹啉类生物碱
（一）简单异喹啉型
N
（二）苄基异喹啉型
H 3C O
N H 3C O
N
H 3C O OCH3
罂粟碱
四、异喹啉类生物碱 （三）双苄基异喹啉型
2分子苄基异喹啉通过醚键结合而成
O Me H3C N O Me H Me O Me O N H CH3
NH
四氢异喹啉（SP3 pKa9.5）
N
异喹啉（SP2 pKa5.4）
RC
N
氰类（SP 中性 ） 电效应
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
二、旋光性
多有旋光（不对称碳原子或不对称中心）
多呈左旋性。 生物活性与旋光活性密切相关，常左旋活性大 于右旋
三、
碱性
7 1S2 2S2 2P3 碱性的来源 N： H+ (接受质子)
碱性强弱的表示方法 pka pKa=-lgKa， pKa越大，碱性越强。
第九章-生物碱
3、生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植 物类群中。
4、在同科不同属中，可存在相同的生物碱。 5、同一种植物中可能找到含有几种基核类型 的生物碱。
6、在同一种植物中往往含有一系列生物碱。
但对于一种植物来说，生物碱往往在植物的某种 器官含量较高。如长春花中已分离出70多种生 物碱。
按 3)法分类的生物碱可以分为氨基酸 途径生成的生物碱和萜类及甾体来源 的生物碱。
来源于鸟氨酸：吡咯 吡咯里西丁 托品类 N H 2C H 2C H 2C H 2C H （ N H 2） C O O H
来源于赖氨酸：哌啶类 吲哚里西丁 喹诺里西丁 N H 2C H 2C H 2C H 2CH 2CH （ N H 2） C O O H 来源于邻氨基苯甲酸：喹啉类 吖啶酮类
四、来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱
NH2
苯丙胺类
R-CHONR'Rmannich
HO
四氢异喹啉类
ArCH 2COCOOH
NR
mannich
苄基四氢异喹啉类
N
Ar-CH 2CH C2OCOOH mannich 苯乙基四氢异喹啉类
COOH
Ar-CHO
NH2 schiff base
N
苄基苯乙胺类
mannich
7、越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类 群就越窄。
植物亲缘关系相近的品种往往含有化学结构相
同或类似的生物碱，这种联系为发现和寻找新的 药物资源提供了有效的途径。
三、生物碱的存在形式
根据分子中氮原子所处的状态主要分为六类 1、游离碱 2、盐类 3、酰胺类 4、N-氧化物 5、氮杂缩醛类 6、其它亚胺类
No5.第九章.生物碱(2)47页PPT
HO
3
R
2
N
1
金鸡宁 R=H(3R,2S)
奎宁碱 R=OMe(3S,2R)
N
奎尼丁 R=OMe(3R,2S)
六、来源于萜类的生物碱
1、单萜类生物碱
N
C H3
猕猴桃碱
O
N
O
秦艽碱甲
猕猴桃碱的氧化衍生物
CH3
[O]
N
OH
[O]
N
N
COOH
猕猴桃碱 肉苁蓉碱
肉苁蓉酸
2、倍半萜类生物碱
NMe
H
O
H
O
H
O N+ OH
O
O Me 小檗碱
O Me
O
N+ O
O
小檗红碱
O Me
二、旋光性
1、旋光性易受pH、溶剂等因素影响。
例：
中性溶液
烟碱
左旋体
酸性溶液
右旋体
左旋体
氯仿溶液
麻黄碱
水溶液
右旋体
2、游离生物碱与相应盐类的 旋光性并不一致
氯仿溶液 左旋体
吐根碱
盐酸溶液
右旋体
3、生物碱的旋光性与其生理活性 关系密切
OH
N
N
H
COOMe
O Me
长春碱 R= CH3
长春新碱 R= CHO
NH
OH
N
OAc
R
COOMe
5、与单萜吲哚类碱有关的生物碱
① 阿巴利生类和乌勒因类生物碱 ② 喜树碱类生物碱
8
10
R
7
5
N
O
N 1
3
14
16 17
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
生物碱
变色酸 间苯三酸 没食子酸
紫色 红色 翠绿色
OCH3 二氧次甲基 OCH3
4）1%钒酸铵+浓H2SO4 咖 啡 棕色 士的宁 蓝色 莨菪碱 红色
5)Macquis试剂（含少量甲醛的浓硫酸） 吗 啡 紫红色 可待因 蓝 色 6）Frohde试剂（1%钼酸钠的浓硫酸溶液） 小檗碱 棕绿色 利血平 黄到蓝色
酸 水 部 分
五、生物碱的提取和分离
酸 水 部 分
碱 化 CHCl 次 3提 取多
水 部 分
CHCl 3部 分 过 泸 后 用 乙 醚 ,CHCl 分 别 去 杂 3
稀 酸 部 分
CHCl 乙 醚 部 分 3或 干 燥 回 收 CHCl 3
弱 碱 性 生 物 碱ห้องสมุดไป่ตู้总 碱
五、生物碱的提取和分离
2)极性有机溶液提取: 生药粉末,用60-80%的醇溶液,在
醇或戊醇直接提取。
五、生物碱的提取和分离
极 性 有 机 溶 剂 提 取 法
药 材 粉 末
60-80%乙 醇 室 温 或 回 流 提 取 多 次
生 药 残 渣
乙 醇 液 部 分 胶 质 残 渣
五、生物碱的提取和分离
胶质残渣 2%稀 酸 提 取 多 次
残渣
稀酸液 碱化 分别用乙醚 氯 ,仿 提 取
乙醚部分 水洗 干燥 回收乙醚 总碱1
四）来源于苯丙氨酸和酪氨酸的生物碱：
HO
苯 丙 胺 类
Ph H
CH3 H NHCH3
麻黄碱(Ephedrine)
四 氢 异 喹 啉 类
CH3O CH3O OH NH CH3
哌劳亭(Pellotine)
三、生物碱的分类
五）来源于色氨酸的生物碱：
第九章 生物碱天然药物化学
K3Fe(CN)6等氧化形成酰胺衍生物。
（4）氮杂缩醛形成：某些特定结构的生物碱，可被氧 化剂如KMnO4、Hg(OAc)2等氧化形成氮杂缩醛衍生物。
除上述外，生物碱在H2O2、过氧酸等作用下，氧化成N-
氧化物。
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当前您浏览到是第十三页，共四十九页。
D、生物碱沉淀反应的应用
①检识反应 ②指导生物碱的提取分离 ③生物碱的分离纯化
④薄层或纸层色谱的显色剂
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2．显色反应
某些生物碱单体能与一些以无机酸为主的试剂反 应生成具有颜色的产物，不同的生物碱产生不同 的特征颜色，这种试剂称为生物碱的显色试剂。
（1）生物碱显色试剂的种类：
试剂名称 Macquis试剂 Frohde试剂 Mandelin试剂
试剂组成 含少量甲醛的浓硫酸 1%钼酸钠（铵）的浓硫酸溶液 1%钒酸铵的浓硫酸溶液
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颜色特征 吗啡紫红色 小檗碱棕绿色 莨菪碱红色
（2）显色反应的应用：
在研究过程中应用不广泛，但对检识和分 析个别生物碱仍有一定的参考价值。
进行反应，如果均有生物碱的沉淀反应，可判断 为阳性结果。 2）需要注意的问题 ①极少数生物碱不能与一般生物碱沉淀试剂产生 反应。如麻黄碱、咖啡碱与多数生物碱沉淀试剂 不能发生反应，因而只能用其它检识反应鉴别；
②中药中有些非生物碱类物质也能与生物碱沉淀试剂产 生沉淀反应，如蛋白质、多糖、氨基酸、鞣质等。因此 制备共试品溶液时，需要净化处理除去这些物质，避免 其干扰而导致错误的结论。
（2）具内酯（或内酰胺）结构生物碱的溶解性
第九章 生物碱
三、性质——碱性 性质——碱性
影响碱性强弱的因素： 影响碱性强弱的因素：
1．氮原子的杂化方式： 氮原子的杂化方式：
SP3
NH
四氢异喹啉（ 四氢异喹啉（SP3 pKa9.5） ）
>
SP2 >
SP
N
异喹啉（SP2 pKa5.4） 异喹啉（ ）
RC
N
氰类（ 氰类（SP 中性 ） 电效应
三、性质
（5）、内酰胺生物碱（苦参碱）： 碱水解 ）、内酰胺生物碱（苦参碱）： 内酰胺生物碱
三、性质——溶解性 性质——溶解性
（2）盐（离子型、极性大）： 离子型、极性大）：
水 +
酸水 +
碱水、 甲（乙）醇、 苯 /乙醚 /CHCL3、 CCl4 /石油醚 碱水、 + -
三、性质——溶解性 性质——溶解性
5．邻氨基苯甲酸系生物碱 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 喹啉类：白鲜碱（白鲜皮） 丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑） 丫啶酮类：三油柑碱（鲍氏三油柑）
O
1
N
N H
1
二、结构与分类
6、组氨酸系生物碱 咪唑类生物碱：毛果芸香碱（毛果芸香） 咪唑类生物碱：毛果芸香碱（毛果芸香）
N
H3C
N O O N
CH3
N H
H O
CH2OH O
H3CO NHCOCH3 H3CO
阿托品 （止痛）
秋水仙碱 (抗癌) -N呈酰胺状态
OCH3 O H3CO
一、概述
正确理解生物碱的含义
生物体内普遍存在在的含氮有机化合物，氨基酸、 生物体内普遍存在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 蛋白质、核酸、 有例外，包含麻黄碱、秋水仙碱。 有例外，包含麻黄碱、秋水仙碱。
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（生物科技行业）第九章生
物碱
生物碱
一、选择题
（一）单项选择题（在每小题的五个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内）
1．生物碱不具有的特点是（）
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（）
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（）
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（）
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.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.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（）
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（）
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（）
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（）
A.碘化汞钾
B.碘化铋钾
C.硅钨酸
D.雷氏铵盐
E.碘－碘化钾
11.可外消旋化成阿托品的是（）
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（）
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（）
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（）
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（）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（）
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
E.酸化后乙醇提取
17．以pH梯度法分离生物碱，其分离条件确定通过（）
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
二、名词解释
1．生物碱
2．两性生物碱
三、填空题
1．生物碱的碱性由来是，其碱性强弱以表示，大，碱性。
2．生物碱的氮原子周围引入吸电子基团如、等，使生物碱碱性，如山莨菪碱的碱性于莨菪碱。
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，采用法分离。
4．混合生物碱溶于氯仿，依次用不同pH的酸液由高到低依次萃取，所得生物碱的碱度由到。
5．用亲脂性有机溶剂提取生物碱时，如果以氨水润湿药材，再用有机溶剂氯仿提取，可将生物碱类提取出来。
如果以稀乙酸溶液润湿药材，再用有机溶剂氯仿提取，可将
留在原料中。
四、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：＞＞
ABC
2．下列生物碱碱性强弱顺序：＞＞＞
ABC
3．下列化合物碱性强→弱顺序：＞＞
ABC
4．比较下列生物碱的碱性强弱顺序：＞＞
ABC
5．比较下列生物碱的碱性强弱顺序： ＞ ＞ abc
五、问答题
1．从黄连中提取小檗碱的实验流程如下，根据流程回答下列问题。
（1
（2①用
②超声处理
30min
2
（1）写出以离子交换树脂法纯化生物碱酸水提取液的原理
（2）酸水渗漉时渗漉液的pH 变化情况如何？
（3）划线部分的目的：
黄连粗粉
②超声处理30min, 滤过 滤液药渣 上清液 ，④加6%食盐，静置，滤过 pH4甩干，60℃～80℃干燥 滤液沉淀 石油醚（一叶萩碱）。