生物碱

3
H
莨菪烷
喹啉衍生物（邻氨基苯甲酸）
O 5 6 7 8 N 1 4 3 2 N OH N O O
内酯结构 碱化开环
成盐溶于水
喹啉
喜 树 碱 （治白血病和直肠癌）
• 喜树碱：来自于我国南方特产植物珙桐科喜 树中，其木部、根皮和种子中都含有生物碱， 并以喜树碱为主要成分。具有抗癌活性，对 白血病和直肠癌有一定临床疗效，但毒性很 大，其安全范围较小。
MeO NHCOCH3
• 秋水仙碱 （colchicine）是环 庚三烯酮醇的衍生物， 分子中有两个骈合七 元碳环，氮在侧链上 成酰胺状态。临床上 用以治疗急性痛风， 并有抑制癌细胞生长 的作用。
MeO OMe O OMe
秋水仙碱
二、吡咯烷衍生物
• 由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。该类 生物碱种类不少，较重要的分为：简单 的吡咯衍生物、吡咯里西啶衍生物（又 称双稠吡咯烷）和吲哚里西啶衍生物。
CH3 N
CH3 N
Ar-OH 甲基化
HO O OH MeO O OH
吗啡碱(morphine) 离子化程度小 难溶水、氯仿等 易溶EtOH
可待因(codeine) 增加在氯仿中的溶解度
• 吗啡属酸碱两性生物碱，但由于其具有的酚羟 基酸性很弱，离子化程度小，加以分子比较复 杂，故表现既难溶于水，又难溶于常见的亲脂 性有机溶剂（包括氯仿），只有在醇类如乙醇、 戊醇中才能溶解。如果将吗啡分子中的酚羟基 甲基化，转为只有碱性的可待因，则可增加其 在氯仿等亲脂性有机溶剂中的溶解度。
一、有机胺类
• 结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。 如 OH
CH OH CH CH 3 NHCH 3
CH CH CH 3 NHCH 3
麻黄碱
(1R,2S)
伪麻黄碱
(1S,2S)
麻黄碱和伪麻黄碱是属于芳烃仲胺类生物碱，有些性质 和生物碱类的通性不完全一样，例如：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。
十、大环生物碱 十一、其他类型生物碱
• 中药川芎中的生物 碱——川芎嗪，其结 Me N Me 构为四甲基吡嗪，用 于治疗各种闭塞性血 四甲基吡嗪（川芎嗪） 管疾病。
Me N Me
OMe
CH3 O
O O
OH Cl
CH3 O
H O N CH3 N H
MeO
N OMe
OH
Me
O
短防已碱
间千金藤碱
莲氏花烷
• 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。 一般地，左旋体呈显著的生理活性，而 右旋体则无或很弱。
左旋——去甲乌头碱具有强心作用 乌头 右旋——去甲乌头碱无强心作用
6.溶解度
• 大多数游离生物碱均不溶或难溶于水，能 溶于氯仿、乙醚、丙酮、醇或苯等有机溶 剂。 • 季铵类生物碱，由于碱性强，离子化程度 大，亲水性强，故较易溶于水。有少数生 物碱虽不属于季铵类，但在水中也有较大 的溶解度。 • 酸碱两性的生物碱，既能溶于酸性水溶液， 又能溶于碱性水溶液，而不溶或难溶于常 见的有机溶剂，如果它的酸性和碱性都很 强，因能形成两性离子（内盐式），故亦 易溶于水中。
生物碱盐类尤其是无机酸盐和小分 子的有机酸盐多易溶于水，不溶或 难溶于常见的有机溶剂。 • 一般说来，含氧酸盐的水溶性较大。
7、碱性 • 酸碱质子理论：所有的酸碱反应都 是它和它的共轭酸碱对的平衡，且 向形成弱酸、弱碱的方向移动。 • 碱是任何分子或离子能接受质子的 物质，而接受质子后的碱则为其共 轭酸。 • 生物碱分子中的氮原子通常具有孤 电子对，能接受质子，表现出碱性， 所以是碱。
2.双苯甲基异喹啉 3.原小檗碱型生物碱
O N O + N OH MeO OMe HO
+ N OH
OMe
OMe
原小檗碱
小檗碱（黄连素）
OMe
药根碱
• 小檗碱和药根碱属此类型生物碱，存在于黄 连、黄柏及三颗针等植物中。
4.阿朴啡型生物碱 5.原阿朴啡型生物碱 6.吗啡烷型生物碱
N 16 10 9 1 11 8 14 12 2 13 15 7 3 4 5 6 HO CH3 N CH3 N
N H H H HO H H H H H OH
OH
贝母碱
九、萜类生物碱
• 此类生物碱包含：一萜生物碱、倍半萜 生物碱、二萜生物碱、三萜生物碱等。
OH OCH3 CH3 CH2 HO OCH3 OCH3 N O C O CH3 OCH3 O C O OH H2 O CH3 CH2 HO N OH OCH3 OCH3 OH OCH3 OH OH OCH3
生物碱在植物体内主要存在的形式有
• 1.游离碱：由于部分生物碱的碱性极弱， 不易或不能与酸生成稳定的盐，因而以游 离碱的形式存在。 • 2.成盐：除少数极弱碱性生物碱（如：秋 水仙碱及吲哚类生物碱）外，大多生物碱， 在植物细胞中都是与酸类结合成盐的形式 存在。 常见的有机酸有：柠檬酸、酒石酸、苹果 酸、草酸、琥珀酸等。
4.3 生物碱的性质
• 一、一般性质 1.形态：大多为结晶形固体，只有少数是非结晶 形的粉末，有一定的熔点。少数有升华性。 少数在常温时为液体，液体生物碱大多都不含氧， 如果分子中含氧原子则氧原子也多结合成酯键。
COOCH3 N H N N N Me N Me
毒藜碱
菸碱
槟榔碱
2.颜色：
• 生物碱一般是无色或白色的化合物，只有 少数有色。 • 颜色与共轭系统有关，共轭系统长则颜色 深，共轭系统短则颜色浅。
酯键被水解掉
乌头碱
乌头原碱
• 乌头碱毒性极大，产生毒性的根源是其 结构中含有二个酯键。若将乌头碱与稀 碱水溶液加热，很容易除去二个酯键， 生成乌头原碱（aconine）。或将乌头碱 在中性水溶液中加热，酯键也同样被水 解。 • 经水解后生成的乌头原碱，其毒性极小。 这就是中医用乌头、附子必经炮制的原 由。
OMe Me N
MeO N O O Me
OH
Ar-OH 由于空间位阻且能形成分子内氢键 所以不溶于碱水
OMe
去甲基粉防已碱 Ar-OH 甲基化后即为粉防已碱
• 去甲基粉防己碱 • 其虽含有酚羟基，但不溶于碱性水溶液 中，这是由于它的酚羟基受到邻位取代 基的空间阻碍和形成分子内氢键，使酸 性大大减弱的缘故。
第四章 生物碱 alkaloids
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 概述 生物碱的分类 生物碱的性质 生物碱的提取与分离 生物碱的鉴定和结构测定 有代表性的生物碱
4.1 概述
• 生物碱是人类对植物药中有效成分 研究得最早而较多的一类成分。从十九 世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离 出吗啡碱（morphine）以来，迄今已从 自然界中分离得到约10000种生物碱类化 合物。 • 植物中存在的生物碱大多有明显的生理 活性 。 •
3.味觉：生物碱多具苦味。 4.挥发性：一般无挥发性，少数有挥发性 （如：液体生物碱）。 5.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。
• 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：
中性溶液（游离状态） 菸碱 酸性溶液（成盐状态） 左旋光性 右旋光性
五、异喹啉衍生物
• 是一类很重要的生物碱，由于其数量多且结 构类型复杂，仅就其主要类型说明如下
5 6 7 8 1 MeO OMe O O 4 3 N 2 N O OMe O N Me H
异喹啉 1-苯甲基异喹啉
那可丁
• 1.1-苯甲基异喹啉型生物碱 那可丁（属此类生物碱。其具有镇咳作用 与可待因相似，但无成瘾性，可替代可待因。
碱性强弱的表示方法 • 生物碱的碱性强度一般用pKa表示。 • pKa的值越大，其碱性就越强。而pKb的 值越大，则酸性就越强。
一般认为： pKa: <2 极弱碱 2~7 弱碱 7 ~ 11 > 11 中强碱 强碱
• 氮原子上孤电子对的杂化方式、氮原子 的电子云密度分布及分子的空间效应
影响碱性强弱的因素 ⑴氮原子的杂化方式：生物碱分子中氮 原子孤电子对处于杂化轨道中，其碱 性强弱随杂化度升高而增强。 如：吡啶（pKa=5.17）和异喹啉 （pKa=5.4）的氮原子均为SP2杂化， 其碱性较弱 ，其氢化产物六氢吡啶、 四氢异喹啉（ pKa=5.4）的氮为SP3 杂化，故后者的碱性比前者强。
• ②裸子植物中，在红豆杉科红豆杉属 (Taxus)，松柏科松属(Pinus)，云杉属 (Picia)，三尖杉科三尖杉属Cephalotaxus)，麻黄科麻黄属(Ephedra)等属植 物中有分布 • ③少数单子叶植物如石蒜科，百部科 (Stemonaceae)，百合科(Liliaceae)等植 物中有分布。 • 在低等植物中，生物碱分布少，而且结 构一般为简单。生物碱在生物体中的存在 部位和含量往往差别很大，一般来说，含 量在千分之一以上即为高含量。
• 3.苷类：一些生物碱以苷的形式存在 于植物中； • 4.酯类：多种吲哚类生物碱分子中的 羧基，常以甲酯形式存在。 • 5.N-氧化物：在植物体中已发现的氮 氧化物约一百余种。
4.2 生物碱的分类
可以 • 1) 按来源分类, • 2) 按化学骨架分类, • 3)按生源结合化学分类。 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。
OMe O OH MeO OH O
吗啡烷
吗啡碱
青藤碱
• 吗啡碱（morphine）是鸦片中的成分，具有止 痛的作用。 • 存在于青藤中的青藤碱具有显著的镇痛和消炎 作用。
7.原托品碱型生物碱 六、吲哚衍生物 该类型生物碱数量也较多且结构也比较复杂。 较重要的还有： 麦角新碱 4 5 3 毒扁豆碱
6 7 1 N H 2
七、嘌呤衍生物