1、第十一章第十一章 生物碱生物碱知识要求知识要求n掌握生物碱的理化性质、提取、分离及鉴定的掌握生物碱的理化性质、提取、分离及鉴定的基本知识。基本知识。n熟悉生物碱的结构特征和实际应用。熟悉生物碱的结构特征和实际应用。n了解生物碱的含义、生源途径、分类、分布和了解生物碱的含义、生源途径、分类、分布和生理活性。生理活性。能力要求能力要求n熟练掌握生物碱的提取分离基本操作技能，能熟练掌握生物碱的提取分离基本操作技能，能提出合理的提取分离步骤和方案。提出合理的提取分离步骤和方案。n学会化学检识法和色谱法初步鉴别生物碱的基学会化学检识法和色谱法初步鉴别生物碱的基本技术本技术概述概述生物碱的含义及特点生物碱
2、的含义及特点n 1 1 含义含义 生物碱指来源于生物界的一类生物碱指来源于生物界的一类含氮有机化合物。含氮有机化合物。n 2 2 特点特点 大多有较复杂的环状结构，氮大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐；原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。多具有显著的生理活性。n下列除外：下列除外：低分子胺类：甲胺、乙胺；低分子胺类：甲胺、乙胺；氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸、卟啉类、维生素；核苷酸、卟啉类、维生素；n生物碱的在生物界的分布生物碱的在生物界的分布二生物碱在生物界的分布生物界植物界动物界：极少1.在
3、系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无藻类、水生植物、异养植物中未发现生物碱菌类植物如麦角菌等少数植物含有生物碱地衣、苔藓类中仅发现少数简单的吲哚类生物碱蕨类中除简单类型的生物碱如烟碱外，结构复杂的生物碱集中分布在小叶型的真蕨如木贼科、卷柏科石松科等植物中（很少）单子叶植物中，主要分布在百合科、石蒜科、百部科2.生物碱集中分布在系统发育较高级的类群中裸子植物中，仅红豆杉属、松属、云杉属、油杉属、麻黄属、三尖杉属等植物中含生物碱（较少）双子叶植物中，主要分布在防己科、毛莨科、茄科、NCH2CH2NCH3CH3二生物碱在生物界的分布生 物 界植 物 界 动 物 界：极 少1.在 系 统 发 育
4、较 低 级 的 类 群 中生 物 碱 分 布 较 少 或 无藻 类、水 生 植 物、异 养 植 物 中 未 发 现 生 物 碱菌 类 植 物 如 麦 角 菌 等 少 数 植 物 含 有 生 物 碱地 衣、苔 藓 类 中 仅 发 现 少 数 简 单 的 吲 哚 类 生 物 碱蕨 类 中 除 简 单 类 型 的 生 物 碱 如 烟 碱 外，结 构 复 杂 的生 物 碱 集 中 分 布 在 小 叶 型 的 真 蕨 如 木 贼 科、卷 柏 科石 松 科 等 植 物 中（很 少）单 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 百 合 科、石 蒜 科、百 部 科2.生 物 碱 集 中 分 布 在 系 统 发
5、育 较 高 级 的 类 群 中裸 子 植 物 中，仅 红 豆 杉 属、松 属、云 杉 属、油 杉 属、麻 黄 属、三 尖 杉 属 等 植 物 中 含 生 物 碱（较 少）双 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 防 己 科、毛 莨 科、茄 科、NCH2CH2NCH3CH3二生物碱在生物界的分布生 物 界植 物 界 动 物 界：极 少1.在 系 统 发 育 较 低 级 的 类 群 中生 物 碱 分 布 较 少 或 无藻 类、水 生 植 物、异 养 植 物 中 未 发 现 生 物 碱菌 类 植 物 如 麦 角 菌 等 少 数 植 物 含 有 生 物 碱地 衣、苔 藓 类 中 仅 发 现 少 数
6、简 单 的 吲 哚 类 生 物 碱蕨 类 中 除 简 单 类 型 的 生 物 碱 如 烟 碱 外，结 构 复 杂 的生 物 碱 集 中 分 布 在 小 叶 型 的 真 蕨 如 木 贼 科、卷 柏 科石 松 科 等 植 物 中（很 少）单 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 百 合 科、石 蒜 科、百 部 科2.生 物 碱 集 中 分 布 在 系 统 发 育 较 高 级 的 类 群 中裸 子 植 物 中，仅 红 豆 杉 属、松 属、云 杉 属、油 杉 属、麻 黄 属、三 尖 杉 属 等 植 物 中 含 生 物 碱（较 少）双 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 防 己 科、毛 莨 科、茄
7、 科、NCH2CH2NCH3CH3植物界植物界二生物碱在生物界的分布生 物 界植 物 界 动 物 界：极 少1.在 系 统 发 育 较 低 级 的 类 群 中生 物 碱 分 布 较 少 或 无藻 类、水 生 植 物、异 养 植 物 中 未 发 现 生 物 碱菌 类 植 物 如 麦 角 菌 等 少 数 植 物 含 有 生 物 碱地 衣、苔 藓 类 中 仅 发 现 少 数 简 单 的 吲 哚 类 生 物 碱蕨 类 中 除 简 单 类 型 的 生 物 碱 如 烟 碱 外，结 构 复 杂 的生 物 碱 集 中 分 布 在 小 叶 型 的 真 蕨 如 木 贼 科、卷 柏 科石 松 科 等 植 物 中（很
8、 少）单 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 百 合 科、石 蒜 科、百 部 科2.生 物 碱 集 中 分 布 在 系 统 发 育 较 高 级 的 类 群 中裸 子 植 物 中，仅 红 豆 杉 属、松 属、云 杉 属、油 杉 属、麻 黄 属、三 尖 杉 属 等 植 物 中 含 生 物 碱（较 少）双 子 叶 植 物 中，主 要 分 布 在 防 己 科、毛 莨 科、茄 科、NCH2CH2NCH3CH3二生物碱在生物界的分布生 物 界植 物 界 动物 界：极 少1.在 系统 发 育 较 低级 的 类 群中生 物碱 分 布 较 少或 无藻 类、水 生 植 物、异 养 植物 中 未 发现 生 物
9、碱菌类 植 物 如麦 角 菌 等少 数 植 物含 有 生 物 碱地 衣、苔 藓 类中 仅 发 现少 数 简 单的 吲 哚 类 生物 碱蕨 类中 除 简 单类 型 的 生物 碱 如 烟碱 外，结 构复 杂 的生 物碱 集 中 分布 在 小 叶型 的 真 蕨如 木 贼 科、卷 柏 科石 松科 等 植 物中（很 少）单 子 叶植 物 中，主 要 分 布在 百 合 科、石 蒜 科、百 部 科2.生 物碱 集 中 分 布在 系 统 发 育较 高 级 的类 群 中裸 子植 物 中，仅 红 豆 杉属、松 属、云 杉 属、油 杉 属、麻 黄属、三 尖杉 属 等 植物 中 含 生物 碱（较 少）双 子 叶植 物
10、 中，主 要 分 布在 防 己 科、毛 莨 科、茄 科、NCH2CH2NCH3CH3n动物界生物碱极少动物界生物碱极少如：麝香中的麝香吡啶如：麝香中的麝香吡啶生生物碱在植物体中的积累和储藏物碱在植物体中的积累和储藏1.1.生物碱的代谢分为积累、转移、储藏三个阶段，生物碱的代谢分为积累、转移、储藏三个阶段，不同阶段是在植物的不同细胞内进行的；不同阶段是在植物的不同细胞内进行的；2.2.生物碱的积累主要在生长活跃的组织如生物碱的积累主要在生长活跃的组织如子房、子房、心皮等心皮等；3.3.生物碱的储藏主要是在生物碱的储藏主要是在液泡细胞液泡细胞、乳汁管细胞乳汁管细胞中进行；因此，不同植物中生物碱存在
11、的部位中进行；因此，不同植物中生物碱存在的部位不同；不同；4.4.生物碱在转移阶段往往发生许多甲基化、氧化、生物碱在转移阶段往往发生许多甲基化、氧化、去甲基化等次级结构修饰；去甲基化等次级结构修饰；存在形式存在形式 1.游离碱游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。碱性极弱，以游离碱的形式存在。2.成成 盐盐：有机酸（有机酸（绝大多数绝大多数）有：柠檬酸、酒有：柠檬酸、酒石酸等；石酸等；特殊的酸特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等；类：乌头酸、绿原酸等；无无机酸（机酸（少数少数）：硫酸、盐酸等。：硫酸、盐酸等。3.苷苷 类类：以苷的形式存在于植物中；：以苷的形式存在于植物中；4.酯酯 类类：多种吲哚类生
12、物碱分子中的羧基，常：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。以甲酯形式存在。5.N-氧化物氧化物：植物体中的氮氧化物约一百余种。：植物体中的氮氧化物约一百余种。生物碱的生物活性生物碱的生物活性n 生物碱多具有显著而特殊的生物活性。生物碱多具有显著而特殊的生物活性。如吗啡、延胡索乙素具有镇痛作用；阿如吗啡、延胡索乙素具有镇痛作用；阿托品具有解痉作用；小檗碱、苦参生物托品具有解痉作用；小檗碱、苦参生物碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用；利血平碱、蝙蝠葛碱有抗菌消炎作用；利血平有降血压作用；麻黄碱有止咳平喘作用；有降血压作用；麻黄碱有止咳平喘作用；奎宁有抗疟作用；苦参碱、氧化苦参碱奎宁有抗疟作用；
13、苦参碱、氧化苦参碱等有抗心律失常作用；喜树碱、秋水仙等有抗心律失常作用；喜树碱、秋水仙碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有碱、长春新碱、三尖杉碱、紫杉醇等有不同程度的抗癌作用等。不同程度的抗癌作用等。结构特点结构特点第一章第一章 结结 构构 类类 型型有机胺类（苯丙氨酸有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）酪氨酸）氮原子不结合在环内氮原子不结合在环内的一类生物碱。的一类生物碱。CHCHOHCH3NHCH3CHCHOHCH3NHCH3麻黄碱伪麻黄碱(1R,2S)(1S,2S)ephedrinepseudoephedrine麻黄碱的特点麻黄碱的特点:有机胺类（苯丙氨酸有机胺类（苯丙氨酸/酪氨酸）酪氨酸）游离时
14、可溶于水，游离时可溶于水，能与酸生成能与酸生成稳定的盐稳定的盐，有，有挥发性挥发性，不易与大多数生物碱沉淀试，不易与大多数生物碱沉淀试剂反应生成沉淀。剂反应生成沉淀。MeOHCS2CuSO4NaOH麻+棕或黄色沉淀棕或黄色沉淀NHCOCH3OOMeMeOMeOOMe秋水仙碱秋水仙碱colchicine治疗急性痛风，并有治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用抑制癌细胞生长的作用MeOHMeOCOO(CH2)4NHNH2NH益母草碱益母草碱leonurine对动物子宫有增加其对动物子宫有增加其紧张性与节律性的作用紧张性与节律性的作用吡咯衍生物吡咯衍生物由由吡咯或四氢吡咯衍生吡咯或四氢吡咯衍生的生物
15、碱。的生物碱。NHNH吡咯四氢吡咯重要的分：简单的吡咯衍生物重要的分：简单的吡咯衍生物 吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）吲哚里西啶衍生物。吲哚里西啶衍生物。简单的吡咯衍生物简单的吡咯衍生物NNOMeMeNNMeMeOOOCOMe红古豆碱红古豆碱cuscohygrine红古豆苦杏仁酸酯红古豆苦杏仁酸酯（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）似阿托品药物似阿托品药物的散瞳等作用的散瞳等作用NOONMeMeMeHOHOHOO野百合碱野百合碱monocrotaline（有抗癌活性）（有抗癌活性）吡咯里西啶吡咯里西啶吡咯里西啶（吡咯里西啶（pyrrolizidine）
16、衍生物）衍生物吲哚里西啶（吲哚里西啶（indolizidine）衍生物）衍生物NNOO吲哚里西啶吲哚里西啶indolizidine一叶萩碱一叶萩碱securinine吡啶衍生物吡啶衍生物由由吡啶或六氢吡啶衍生吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。的生物碱。分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（quinolizidine）NN吡啶喹诺里西啶吡啶衍生物吡啶衍生物NMeMeNOOMeCNMeNNHO猕猴桃碱蓖麻碱金雀花碱actinidinericininecytisineNNONNOO苦参碱氧化苦参碱matrineoxymatrine莨菪烷（莨菪烷（tropane）衍生物）衍生物由由吡
17、咯啶吡咯啶和和哌啶哌啶骈合而成的杂环。骈合而成的杂环。分：颠茄生物碱（分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids）古柯生物碱（古柯生物碱（coca alkaloids）NCH3HHNCH3HHNCH3HH莨菪烷 莨菪碱是由莨菪醇（莨菪碱是由莨菪醇（tuopine）与莨菪酸（）与莨菪酸（tuopic acid）缩合而生成的酯：）缩合而生成的酯：NCH3HOHCHHOOCCH2OHCHCH2OHNCH3HOCO莨菪醇莨菪醇莨菪酸莨菪酸莨菪碱莨菪碱（阿托品）（阿托品）+缩合缩合（五）喹啉衍生物（五）喹啉衍生物N12345678喹 啉NNOOOOH喜树碱喜树碱camptothecine治
18、白血病和直肠癌治白血病和直肠癌内酯结构内酯结构碱化开环碱化开环成盐溶于水成盐溶于水（六）异喹啉衍生物（六）异喹啉衍生物分：分：1-苯甲基异喹啉型苯甲基异喹啉型 双苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型 原小檗碱型原小檗碱型 阿朴啡型阿朴啡型 原阿朴啡型原阿朴啡型 吗啡烷型吗啡烷型 原托品碱型原托品碱型N67123458异喹啉异喹啉isoquinoline 1-苯甲基异喹啉型苯甲基异喹啉型OONOOMeOOMeOMeMeH那可丁那可丁narcotine存在于鸦片中，具有镇存在于鸦片中，具有镇咳作用与可待因相似，咳作用与可待因相似，但无成瘾性，可替代可但无成瘾性，可替代可待因。待因。N1-苯甲基异喹啉1-
19、benzyl-isoquinoline双苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型NMeOMeOMeOMeHNHOMeOMeOMeMeOMeO唐松草碱唐松草碱thalicarpine原小檗碱型原小檗碱型 protoberberineNNOOOMeOMeOHMeONOMeOMe+OH-+OH-小檗碱（黄连素）小檗碱（黄连素）berberine药根碱药根碱jatrorrhizine 阿朴啡型阿朴啡型NMeNHCH3OOHCH3O阿朴啡阿朴啡aporphine土藤碱土藤碱tuduranine 原阿朴啡型原阿朴啡型N MeONHOMeOMeO原阿朴啡原阿朴啡proaporphineStepharine（存在于千金
20、藤中）（存在于千金藤中）吗啡烷型吗啡烷型N12345678910111213141516吗啡烷吗啡烷morphinaneOHONCH3OHNCH3OOHMeOOMe吗啡碱吗啡碱morphine青藤碱青藤碱sinomenine 原托品碱型原托品碱型NOOOOOCH3原托品碱原托品碱protopine（七）菲啶（七）菲啶（phenanthridine）衍生物）衍生物属异喹啉类衍生物，重要的类型有：属异喹啉类衍生物，重要的类型有：苯骈菲啶类苯骈菲啶类吡咯骈菲啶类吡咯骈菲啶类NN苯骈菲啶苯骈菲啶benzo-phenanthridine菲啶菲啶NOOOOOHCH3NOOOHOH白屈菜碱白屈菜碱cheli
21、donine石蒜碱石蒜碱lycorine（八）吖啶酮（八）吖啶酮（acridone）衍生物）衍生物N12345678910吖啶吖啶NOMeOOMe山油柑碱山油柑碱acronycine具有显著抗癌作用，抗瘤谱具有显著抗癌作用，抗瘤谱较广，现已有人工合成品。较广，现已有人工合成品。（九）吲哚（九）吲哚（yinduo）衍生物）衍生物NH1234567吲哚吲哚NHNHCONHMeMeCH2OH麦角新碱麦角新碱ergonovineergometrineNNCH3CH3CH3COOCH3NHNHNCH3CH3毒扁豆碱毒扁豆碱physostigmine治疗青光眼治疗青光眼玫瑰树碱玫瑰树碱ellipticin
22、e抗癌作用，低毒。抗癌作用，低毒。（十）咪唑（十）咪唑（imidazole）衍生物）衍生物NNONNOMe咪唑咪唑毛果芸香碱毛果芸香碱pilocarpine治疗青光眼治疗青光眼(十一十一)喹唑酮（喹唑酮（quinazolidonequinazolidone）衍生物）衍生物NNONNNHOOOH喹唑酮喹唑酮常山碱常山碱-dichroinefebrifugine抗疟作用抗疟作用(十二十二)嘌呤（嘌呤（purine）衍生物）衍生物NNNN123456789嘌呤嘌呤NNNNNH2HOHOHHCOOH香菇嘌呤香菇嘌呤eritadenine具降脂作用具降脂作用(十三十三)甾体生物碱类甾体生物碱类NHHOH
23、HHHHHOHHOHH贝母碱贝母碱peimineverticine（十四）萜生物碱类（十四）萜生物碱类NOMeOMeOCH3OHOHONCH3CH2OCH3OCH3OCCH3OOCH3COOH石斛碱石斛碱dendrobine乌头碱乌头碱aconitine(十五十五)大环生物碱类大环生物碱类ClNMeOOONMeOMeHMeNHOOMeOOMeHMeOHMeOMe美登碱美登碱maytansine高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分(十六十六)其他类型生物碱其他类型生物碱NNMeMeMeMeOOHClOMeONOMeOMeMeONCH3CH3OCH3OOOHHNH四
24、甲基吡嗪（川芎嗪）四甲基吡嗪（川芎嗪）tetramethylpyrazine莲氏花烷莲氏花烷hasubanane间千金藤碱间千金藤碱metaphanine短防已碱短防已碱acutumine第二节第二节 理理 化化 性性 质质一、性状一、性状n 1 形态形态 生物碱多数为结晶形固体，生物碱多数为结晶形固体，n少数为非晶形粉末；个别为液体，少数为非晶形粉末；个别为液体，n如烟碱如烟碱(nicotine)、槟榔碱等。、槟榔碱等。n 2 味味 生物碱多具苦味。生物碱多具苦味。n 3 颜色颜色 生物碱一般无色或白色，少数有颜色，生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗碱、蛇根碱呈黄色等。如小檗碱、蛇根碱
25、呈黄色等。有机化合物产生有机化合物产生颜色一般要具备长链共轭结构，并有助色团，颜色一般要具备长链共轭结构，并有助色团，或同时为离子型。或同时为离子型。n 一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对一叶萩碱为淡黄色，是因为氮原子上孤电子对与共轭系统形成跨环共轭。与共轭系统形成跨环共轭。4 挥发性与升华性挥发性与升华性 n少数液体状态及个别小分子固体生物少数液体状态及个别小分子固体生物碱如碱如麻黄碱、烟碱麻黄碱、烟碱等具挥发性，可用等具挥发性，可用水蒸汽蒸馏提取。水蒸汽蒸馏提取。n咖啡因咖啡因等个别生物碱具有升华性。等个别生物碱具有升华性。二、旋光性二、旋光性生物碱结构中如有手性碳原子生物碱结构中如
26、有手性碳原子或本身为手性分子即有旋光性。或本身为手性分子即有旋光性。n 生物碱的生理活性与其旋光性密切相生物碱的生理活性与其旋光性密切相关，通常左旋体的生理活性比右旋体强。关，通常左旋体的生理活性比右旋体强。如如l-莨菪碱的散瞳作用比莨菪碱的散瞳作用比d-莨菪碱大莨菪碱大100倍。倍。去甲乌药碱（去甲乌药碱（higenaenine）仅左旋体具强）仅左旋体具强心作用。心作用。三、碱三、碱 性性（一）碱性的产生与强度表示：（一）碱性的产生与强度表示：碱性由来：碱性由来：N上孤对电子，与质子上孤对电子，与质子H+结合结合强度表示强度表示：pKaN+HN H pKa与碱性的关系：与碱性的关系：pKa越
27、大，碱性越强越大，碱性越强用用Bronsted（勃朗斯德）理论解释：（勃朗斯德）理论解释：BHBH ：生物碱盐的浓度；生物碱盐的浓度；B B：游离生物碱的浓度。：游离生物碱的浓度。p pK Ka a值越大，值越大，BHBH越大，表示生物碱的碱性越强越大，表示生物碱的碱性越强 BHB +H3O+B BH Ka=B H3OBH pKa=pH+log各种强度生物碱的各种强度生物碱的pKa范围范围pKa值值碱度碱度结构结构 特征特征pKa2极弱碱极弱碱酰胺类、部分杂环酰胺类、部分杂环pKa 27弱弱 碱碱芳香胺、芳杂胺芳香胺、芳杂胺pKa 711中强碱中强碱脂肪胺、脂杂胺、季铵脂肪胺、脂杂胺、季铵pK
28、a 11强强 碱碱季铵、胍类季铵、胍类n碱性基团的碱性基团的pKa值大小顺序：值大小顺序：胍基胍基-NH(C=NH)NH2 季铵碱季铵碱N-烷杂环烷杂环脂肪胺基脂肪胺基 N-芳杂环（吡啶）芳杂环（吡啶）酰胺基酰胺基吡吡咯咯R4NOHNHR-NH2NNR-CO-NH2NH+-R4NOHNHR-NH2NNR-CO-NH2NH+-（二）碱性与分子结构的关系（二）碱性与分子结构的关系杂化度杂化度诱导效应诱导效应诱导诱导-场效应场效应共轭效应共轭效应空间效应空间效应氢键效应氢键效应 杂化度：杂化度：SP3 SP2 SPP电子比例：电子比例：3/4 2/3 1/2NCH3CH3NCNpKa 10.26 p
29、Ka 5.6 中 性 又如异喹啉（又如异喹啉（sp2）杂化成四氢异喹啉（）杂化成四氢异喹啉（sp3）后，）后，碱性增强（碱性增强（pKa 9.5）。季氨碱（如小檗碱）因羟）。季氨碱（如小檗碱）因羟基以负离子形式存在而显强碱性（基以负离子形式存在而显强碱性（pKa 11.5）氰基（氰基（sp）吡啶吡啶2-甲基甲基-甲基吡甲基吡咯（咯（sp3）诱导效应：（碱性减弱或增强）诱导效应：（碱性减弱或增强）供电子基团：使供电子基团：使 N 电子云密度增高，碱性增强电子云密度增高，碱性增强 CH3CH2CH3,OHC OOOCC,吸电子基团：使吸电子基团：使N 电子云密度降低，碱性减弱电子云密度降低，碱性减
30、弱 NH3Me NH2NHMeMeMe N MeMe仲胺叔胺伯胺胺pka9.310.610.79.74氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱；氮原子附近有吸电性基团，碱性减弱；托哌可卡因9.88PKa=8.31cocaineNMeOCOBzNMeCOOMeOCOBzPKa=6.4PKa=8.4石蒜碱二氢石蒜碱NOHHOHHOONOHHOHHOONCH3HCOOCH3OCON CH3HOCO可卡因托哌可卡因pKa=8.31pKa=9.88n前提：生物碱中前提：生物碱中2个个N原子原子l 诱导诱导场效应：场效应：l结果：结果：2个个N原子碱度差异较大原子碱度差异较大pKal原因：？原因：？因为一旦第一个
31、氮原子质子化后，就产生一个强因为一旦第一个氮原子质子化后，就产生一个强的的吸电子基团吸电子基团-+NHR2。此时，它对第二个氮原子。此时，它对第二个氮原子产生两种碱性降低的效应：产生两种碱性降低的效应：诱导效应和静电场效应诱导效应和静电场效应。前者通过碳链传递，且随碳链增长而逐渐降低。后前者通过碳链传递，且随碳链增长而逐渐降低。后者则是通过空间直接作用的，故又称为直接效应。者则是通过空间直接作用的，故又称为直接效应。二者统称诱导二者统称诱导-场效应。场效应。共轭效应共轭效应 （苯胺型、烯胺型、酰胺型）苯胺型、烯胺型、酰胺型）若生物碱分子中氮原子孤电子对成若生物碱分子中氮原子孤电子对成p-共共轭
32、体系时，碱性较弱。常见的轭体系时，碱性较弱。常见的p-共轭效应共轭效应主要有三种类型：苯胺型、烯胺型和酰胺型主要有三种类型：苯胺型、烯胺型和酰胺型 n苯胺型苯胺型：如毒扁豆碱（如毒扁豆碱（physostigmine）分子中的）分子中的N1和和N2碱性相差悬殊，前者为碱性相差悬殊，前者为pKa 7.88,后者后者仅为仅为1.76。PKa2=7.88PKa1=1.76N2MeN1MeMeHNCOO毒扁豆碱毒扁豆碱NHNHHNHH 苯胺苯胺pKa 4.58 pKa 10.14 pKa 11.2n烯胺烯胺(enamines)型型:仲烯胺（仲烯胺（R或或R=H）A的共轭的共轭酸酸B极不稳定，平衡向极不稳
33、定，平衡向C发展，碱性较弱。反之，发展，碱性较弱。反之，如叔胺如叔胺(R,R为烷基为烷基)A的共轭酸的共轭酸B比较稳定，平比较稳定，平衡易向衡易向B进行，碱性较强。进行，碱性较强。酰胺酰胺型：型：n若氮原子处于酰胺结构中，由于氮原子孤电子若氮原子处于酰胺结构中，由于氮原子孤电子对与酰胺羰基的对与酰胺羰基的p-共轭效应，其碱性很共轭效应，其碱性很弱。弱。NCOR.酰胺结构OONONNONNMeMeOMe胡椒碱咖啡因（pKa=1.22）（pKa=1.42）但胍例外，由于接受质子后形成季铵离子，但胍例外，由于接受质子后形成季铵离子，故呈强碱性。故呈强碱性。空间效应空间效应尽管质子的体积很小，但生尽管
34、质子的体积很小，但生物碱氮原子质子化后，仍受到空间效应的影物碱氮原子质子化后，仍受到空间效应的影响，使其碱性增强或减弱。响，使其碱性增强或减弱。附近取代基的空附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素，间立体障碍或分子构象因素，可可使质子难于使质子难于接近氮原子接近氮原子。PKa=9.30PKa=9.56COHCCH3HNCH3HCH3Methyl-EphedrineCOHCCH3HNHCH3HEphedrine(t)PKa=2.93PKa=4.81NMeMeC4H9PKa=5.15PKa=4.39NMeMeMeMeNMeMeMeNMeMe莨菪碱pKa 9.65NHOCOCHCH2OHCH3东莨菪
35、碱pKa 7.5NHOCOCHCH2OHOCH3山莨菪碱 NHOCOCHCH2OHCH3HO 分子内氢键分子内氢键碱性增强碱性增强生物碱的盐（共轭酸）中的生物碱的盐（共轭酸）中的H与生物碱结构中与生物碱结构中O形成氢键，使得生物碱的盐稳定，故碱性增强形成氢键，使得生物碱的盐稳定，故碱性增强异和构藤碱pKa 5.27NHHOCH3COOCH3CH2CH3HHNOH和构藤碱 pKa 6.32NNOHHHOCH3COOCH3CH2CH3HH7n对具体化合物，上述几种影响生物碱强度对具体化合物，上述几种影响生物碱强度的因素须综合考虑。的因素须综合考虑。一般来说，空间效应一般来说，空间效应和诱导效应共存
36、时，前者居于主导地位。和诱导效应共存时，前者居于主导地位。诱导效应和共轭效应共存时，往往后者的诱导效应和共轭效应共存时，往往后者的影响为大。影响为大。Ar-NH2N+OHN HNH2NONH季铵季铵仲胺仲胺伯胺伯胺叔胺叔胺芳胺芳胺酰胺酰胺-供电-碱性共轭、诱导吸电-碱性NNNMeMeH123brevicollineA3 2 1NNNOMeH123evodiamine吴茱萸碱B1 3 2NNHCONHCHMeHCH2OHMeC123麦角新碱ergonovineN2 1 3四、四、溶解溶解性性n（1）绝大多数仲胺和叔胺生物碱的游离）绝大多数仲胺和叔胺生物碱的游离碱具亲脂性；碱具亲脂性；n（2）绝大
37、多数生物碱盐具亲水性；）绝大多数生物碱盐具亲水性；n（3）季铵生物碱具亲水性；）季铵生物碱具亲水性；n（4）具酚羟基、羧基等酸性基团的生物）具酚羟基、羧基等酸性基团的生物碱具酸碱两性；碱具酸碱两性；n（5）具内酯基的生物碱，遇碱水开环成）具内酯基的生物碱，遇碱水开环成盐而溶解，遇酸又闭环而析出；盐而溶解，遇酸又闭环而析出；n (6)生物碱成盐后多易溶于水，不溶或生物碱成盐后多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。难溶有机溶剂。（一）亲脂性生物碱：仲胺、叔胺等游离生一）亲脂性生物碱：仲胺、叔胺等游离生物碱物碱（二）（二）亲水性生物碱：季胺碱，亲水性生物碱：季胺碱，N-氧化物，氧化物，生物碱盐等生物碱盐等
38、n 含氧酸盐的水溶性往往较大。含氧酸盐的水溶性往往较大。n 与大分子有机酸所形成的盐水溶性差。与大分子有机酸所形成的盐水溶性差。n 与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。好。n 生物碱盐具有特殊的溶解性质，如高石生物碱盐具有特殊的溶解性质，如高石蒜碱蒜碱 的盐酸盐不溶于水，而溶于氯仿，的盐酸盐不溶于水，而溶于氯仿，盐酸小檗碱难溶于水；盐酸小檗碱难溶于水；五、检识反应五、检识反应（一）沉淀反应（一）沉淀反应n生物碱在酸性水溶液或稀醇液中能和某些试剂生物碱在酸性水溶液或稀醇液中能和某些试剂生成难溶于水的复盐或者分子络合物的反应称生成难溶于水的复盐或者分子络合物的反
39、应称为生物碱沉淀反应，这些试剂被称为生物碱沉为生物碱沉淀反应，这些试剂被称为生物碱沉淀试剂。淀试剂。n反应意义和作用反应意义和作用n 1）用于检查生物碱的有无，在生物碱的定性）用于检查生物碱的有无，在生物碱的定性鉴别时，这些试剂可用于试管定性反应和作为鉴别时，这些试剂可用于试管定性反应和作为平面色谱的显色剂。平面色谱的显色剂。n 2）另外在生物碱的提取分离中还可指示提取、）另外在生物碱的提取分离中还可指示提取、分离终点。分离终点。n 3）个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱，如）个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱，如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。常见沉淀试剂常见沉淀试剂
40、金属盐类金属盐类碘碘-碘化钾（碘化钾（Wagner）KI-I2 棕褐色棕褐色沉淀沉淀碘化铋钾（碘化铋钾（Dragendoff）BiI3 KI 红棕色红棕色沉淀沉淀碘化汞钾（碘化汞钾（Mayer试剂）试剂）HgI2 2KI 类白色类白色沉淀沉淀 若加过量试剂，沉淀又被溶解若加过量试剂，沉淀又被溶解氯化金氯化金(3%)（Suric chloride）HAuCl4 黄色黄色晶形沉晶形沉淀淀酸类酸类硅钨酸硅钨酸(Bertrand试剂试剂)SiO2 12WO3 乳白色乳白色酚酸类酚酸类苦味酸苦味酸(Hager试剂试剂)2,4,6-三硝基苯酚三硝基苯酚黄色黄色复盐复盐 雷氏铵盐雷氏铵盐(Ammoniumr
41、eineckate)硫氰酸铬铵试硫氰酸铬铵试剂剂 生成难溶性复盐生成难溶性复盐 紫红色紫红色反应原理：生成更大多分子复盐和络盐反应原理：生成更大多分子复盐和络盐NHKBiI4NH BiI4+-+K+生物碱盐碘化铋钾NHOHNO2NO2O2NOO2NNO2O2NNH+生物碱盐+-苦味酸沉淀反应条件沉淀反应条件（1）通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；通常在酸性水溶液中生物碱成盐状态下进行；（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（若在碱性条件下则试剂本身将产生沉淀）（2）在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量在稀醇或脂溶性溶液中时，含水量50%；（当醇含量（当醇含量50%时可使沉淀溶解）时可使沉淀溶解
42、）（3）沉淀试剂不易加入多量。沉淀试剂不易加入多量。（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解（如：过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解）结果的判断结果的判断（1）鉴别时每种）鉴别时每种Alk需采用需采用三种以上沉淀试剂三种以上沉淀试剂；（沉淀试剂对各种（沉淀试剂对各种Alk的灵敏度不同）的灵敏度不同）（2）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则）直接对中药酸提液进行沉淀反应，则 阳性结果阳性结果不能判定不能判定Alk的存在的存在 阴性结果可判断无阴性结果可判断无Alk存在存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等+沉淀试剂沉淀试剂沉淀沉淀注意事项：注意事项：1 1 反应一定要在酸性条件下
43、，生物碱成盐溶于反应一定要在酸性条件下，生物碱成盐溶于水方可反应。水方可反应。2 2 对生物碱的有无定性时，应用三种以上试剂对生物碱的有无定性时，应用三种以上试剂分别进行反应，均阳性或阴性方有可信性。分别进行反应，均阳性或阴性方有可信性。3 3 仲胺一般不与生物碱沉淀试剂反应。如麻黄仲胺一般不与生物碱沉淀试剂反应。如麻黄碱。碱。4 4 水溶液中如有蛋白质、鞣质亦可与此类试剂水溶液中如有蛋白质、鞣质亦可与此类试剂产生阳性反应，应在被检液中除掉这些成分。产生阳性反应，应在被检液中除掉这些成分。除掉方法工艺如下：除掉方法工艺如下：小结小结试剂名称试剂名称试剂组成试剂组成现象现象 Dragendorf
44、f 试试剂剂KBiI4试剂试剂橘红橘红Mayer试剂试剂K2HgI4白色白色Wagner 试剂试剂KI.I2红棕色红棕色Bertrad 试剂试剂SiO2.12WO3.nH2O灰白色灰白色（雷氏铵盐）（雷氏铵盐）硫氰酸铬铵试剂硫氰酸铬铵试剂NH4+Cr(NH3)2(SCN)4红色红色n思考？思考？n生物碱沉淀反应所需的环境和净化处理的生物碱沉淀反应所需的环境和净化处理的方法有哪些？方法有哪些？n如何用化学方法鉴别苦参中的总生物碱？如何用化学方法鉴别苦参中的总生物碱？（二）显色反应（二）显色反应n有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色，叫做颜色，叫做显色反应显
45、色反应，常用于鉴识某种生，常用于鉴识某种生物碱。这种生物试剂称为生物碱的显色试物碱。这种生物试剂称为生物碱的显色试剂剂n但显色反应但显色反应受生物碱纯度的影响很大受生物碱纯度的影响很大，生，生物碱愈纯，颜色愈明显。物碱愈纯，颜色愈明显。n生物碱的显色反应生物碱的显色反应原理尚不太明了原理尚不太明了，一般，一般认为是氧化反应、脱水反应、缩合反应或认为是氧化反应、脱水反应、缩合反应或氧化、脱水与缩合的共同反应。氧化、脱水与缩合的共同反应。常用的显色剂常用的显色剂n（1）矾酸铵一浓硫酸溶液（）矾酸铵一浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为试剂）为1矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，矾酸铵的浓硫酸溶
46、液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色，士的宁显紫色到红色。可待因显蓝色，士的宁显紫色到红色。n（2）钼酸铵一浓硫酸溶液（）钼酸铵一浓硫酸溶液（Frohde试剂）为试剂）为1钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液，如遇乌头碱钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液，如遇乌头碱显黄棕色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。显黄棕色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。n（3）甲醛一浓硫酸试剂（）甲醛一浓硫酸试剂（Marquis试剂）为试剂）为30甲醛溶液甲醛溶液0.2ml与与10ml浓硫酸的混合溶液。医浓硫酸的混合溶液。医学教学教|育网育网|收集整理如遇吗啡显橙色至紫色，可收集整理如遇吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。待因显红色至
47、黄棕色。n（4）浓硫酸）浓硫酸如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿色，阿托品不显色。色，阿托品不显色。n（5）浓硝酸）浓硝酸 如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱显蓝色，咖啡碱不显色。显蓝色，咖啡碱不显色。补充：成盐（补充：成盐（Alk成盐的机理）成盐的机理）生物碱与酸成盐，对质子化来说，生物碱与酸成盐，对质子化来说，仲胺、叔胺仲胺、叔胺生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。季胺碱、氮杂缩醛、烯胺季胺碱、氮杂缩醛、烯胺以及具有涉及以及具有涉及氮原子氮原子的跨环效应的跨环效应形式存在的生物碱，质子化则往往并非形式存在的生物碱，
48、质子化则往往并非发生在氮原子上。发生在氮原子上。1.季胺碱的成盐季胺碱的成盐NOHOHN+-H X-+X.-+HOH季胺碱盐水质子与OH-结合成水2.含氮杂缩醛含氮杂缩醛Alk的成盐的成盐质子与RO-结合成H-OR(醇或水）N CHORNCHH OH XOH 或 HOR+X-+R氮杂缩醛生物碱亚胺盐醇或水2.含氮杂缩醛含氮杂缩醛Alk的成盐的成盐NNOOOCH2CH3NNOCH2CH3COOHHOH+-斯米生（亚胺盐）（内脂环开裂，质子与COO 结合）-3.具有烯胺结构具有烯胺结构Alk的成盐的成盐NCCNCCH.+H+烯胺亚胺盐Alk质子化多在碳上，而非氮原子3.具有烯胺结构具有烯胺结构Al
49、k的成盐的成盐NONHHMeOOCNONHHMeOOCH+HClOH-二氢奥斯冬宁亚胺盐*稠环桥头稠环桥头N原子不能形成亚胺形式的盐原子不能形成亚胺形式的盐。NNOHHHHHO有烯胺结构有烯胺结构新士的宁新士的宁NNMeOHOHH含氮杂缩醛结构含氮杂缩醛结构阿马林碱阿马林碱4.涉及氮原子跨环效应涉及氮原子跨环效应Alk的成盐的成盐N ONCOH+OH-H+具有酮基的Alk成盐N原子孤电子对空间上靠近酮基时，则产生跨环效应原子孤电子对空间上靠近酮基时，则产生跨环效应4.涉及氮原子跨环效应涉及氮原子跨环效应Alk的成盐的成盐NONHMeOOCOMeMeOMeOONHMeOOCMeMeOMeONOH
50、H+.+产生跨环效应生成的盐二甲氧基皮拉菲林dimethoxy picraphylline（一）提取（一）提取 1.酸水提取法酸水提取法 （离子交换树脂法、沉淀法）（离子交换树脂法、沉淀法）2.醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 3.与水不相混溶的有机溶剂提取法与水不相混溶的有机溶剂提取法第四节第四节 提取与分离提取与分离1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）原理：利用生物碱盐易溶于水，难溶于或不原理：利用生物碱盐易溶于水，难溶于或不 溶于亲脂性有机溶剂的溶解性能，用溶于亲脂性有机溶剂的溶解性能，用 水进行提取水进行提取 酸性水酸性水0.5%1%H2SO4、HC
