第十章 生物碱 （ Alkaloids）
? [目的要求 ]
? 1.了解生物碱的含义, 生源途径, 分类, 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.熟悉生物碱的结构研究方法 。
? 4.掌握主要生物碱的结构，熟悉主要生物碱的生理活性。
? 第一节 概述
? 一 生物碱的含义及特点
? 1 含义 生物碱指来源于生物界的一类含氮有机化合物。
? 2 特点 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；多具有显著的生理活性。
? 二 生物碱的分布及存在形式
? 1 分布 生物碱主要分布于植物界, 绝大多数存在于高等植物
的双子叶植物中, 已知存在于 50多个科的 120多个属中 。 与中药
有关的一些典型的科如毛茛科 （ 黄连, 乌头, 附子 ）, 罂粟科
（ 罂粟, 延胡索 ）, 茄科 （ 洋金花, 颠茄, 莨菪 ） 防己科 （ 汉防
己, 北豆根 ）, 豆科 （ 苦参, 苦豆子 ） 等 。 单子叶植物也有少数
科属含生物碱, 如石蒜科, 百合科, 兰科等, 百合科中较重要的
如贝母属 。 少数裸子植物如麻黄科, 红豆杉科, 三尖杉科也存在
生物碱 。
? 2 存在形式 在植物体内, 少数碱性极弱的生物碱以游离态存
在, 如酰胺类生物碱；有一定碱性的生物碱多以有机酸盐形式存
在；少数以无机酸盐形式存在, 如盐酸小檗碱, 硫酸吗啡等 。 其
它存在形式尚有 N-氧化物, 生物碱苷等 。
?
? 三 生物碱的生物活性
? 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
醇等有不同程度的抗癌作用等。
? 四 生物碱的生物合成
? 在生物碱的生物合成途径中，氨基酸是其初始物。主要有鸟
氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、
组氨酸等。
? （ 一 ） 生物碱生物合成的主要化学反应
? 1 环合反应
? （ 1） 希夫碱 （ Schiff） 形成反应 氨基和羰基加成 -脱水形成
希夫碱：
?
?
?
?
R N
H
H
C
H
O
R ' R N C
H
R '
- H 2 O
,+
? 涉及希夫碱的形成反应的生物碱有：吡咯、莨菪烷、蒎啶、
喹诺里西啶类。
? （ 2） Mannich氨甲基化反应 醛, 胺和负碳离子 （ 含活泼氢的
化合物 ） 发生缩合的反应为曼尼希氨甲基化反应 。 结果是活泼
氢被氨甲基取代, 得到曼尼希碱：
?
?
?
曼尼希碱
? 在生物碱中, 尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成中,
许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的 。
? （ 3） 酚的氧化偶联反应 为次级环化反应 。 反应过程为含酚
羟基化合物在植物体内经酶作用形成自由基, 两个自由基经偶
联, 形成新键 。 如在由苄基四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱
中, 则是由酚的氧化偶联反应生成的 。
? 2 碳 -氮键的裂解 较重要的裂解为 Hofmann降解和 von
Braun 降解 。
C H O H N C
- O H C C H N
＋ ＋,
_
? 举例：蕃荔枝碱经过酚性氧化偶联反应生成阿朴菲型生物碱：
? 邻 -邻位偶合
?
? 邻 -对位偶合
?
OH
OH
N
C H
3
O
C H
3
O
C H
3
OH
N
C H
3
O
O
O
C H
3
OH
N
O H
C H
3
C H
3
O
C H
3
O
OH
N
C H
3
O
C H
3
O
O H
C H
3
? 第二节 生物碱的结构与分类
? 一 鸟氨酸系生物碱
? 来源于鸟氨酸的生物碱主要包括吡咯烷类, 莨菪烷类和吡咯里
西啶类生物碱 。
? （一） 吡咯烷类生物碱
? （二） 莨菪烷类生物碱 水苏碱
? 本类生物碱多由莨菪烷环系的 C3-醇羟基和有机酸缩合成酯。主
要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属中，典
型的化合物如莨菪碱（ hyoscyamine）。
?
? 二、赖氨酸系生物碱
? （ 一 ） 吡啶和蒎啶类 结构较简单 。 生源上关键的前体物是
蒎啶亚胺盐类 。 代表性化合物如胡椒中的胡椒碱 （ piperine）,
槟榔中的槟榔碱, 槟榔次碱等 。
? 。
N
H
N C O O
CH 3 C H 3
+ _
O C O
N C H 3
C H
C H 2 O H
1 2
3456
7
吡啶 蒎啶 胡椒碱 槟榔碱 槟榔次碱
（ 二 ） 喹诺里西啶类 生源上前体物为赖氨酸衍生的戊二胺 。
本类生物碱是由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生物 。
主要分布于豆科, 石松科和千屈菜科 。 代表性化合物如苦参中
的苦参碱 (matrine)氧化苦参碱 (oxymatrine)等 。
苦参碱 氧化苦参碱
N
C H 3
C O O H
N
H
NO
O
O
N
C H 3
C O O C H 3
N
N
N
O
N
N
O
O
? （三） 吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的
衍生物。又分为简单吲哚里西啶和一叶萩碱两类，主要分布于大
戟科一叶萩属植物中。如存在于一叶萩中的一叶萩碱中枢神经系
统有兴奋作用。
? 吲哚里西啶 一叶萩碱 苯丙胺 麻黄碱
? 三, 苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
? 本类生物碱是由苯丙氨酸和酪氨酸为前体物生物合成的一大类数
量多 （ 约 1000多种 ）, 类型复杂, 分布广泛, 具有较高药用价值
的生物碱类型 。
? （一） 苯丙胺类生物碱 较典型的化合物是麻黄中的麻黄碱
(ephedrine)。
N N
O
O
H
C H C H 3
N H C H 3N H 2
C H
O H
? （ 二 ） 异喹啉类生物碱
? 1,小檗碱类和原小檗碱类 此两类生物碱可以看成为两个异
喹啉环稠合而成, 依据两者结构母核中 C环氧化程度不同, 分
为小檗碱类和原小檗碱类, 前者多为季铵碱, 如黄连, 黄柏,
三棵针中的小檗碱 （ berberine） ；后者多为叔胺碱, 如延胡索
中的延胡索乙素 （ dl-tetrahydropalmatine） 。
? 原小檗碱 小檗碱 延胡索乙素
? 2．苄基异喹啉类 为异喹啉母核 1位连有苄基的一类生物碱。
?
O M e
O M e
N
M e O
M e O
N
N
O
O
O M e
O M e
O H
1
2
3
4 5
6
7
8
9
10
11
12
13
+ -
? 罂粟碱 蝙蝠葛碱
? 3．双苄基异喹啉类 为两个苄基异喹啉通过 1~3个醚键相连
接的一类生物碱。连接方式较多，故类型也较多。
? 4．吗啡烷类 代表性的化合物有罂粟中的吗啡 (morphine)、
可待因 (codeine) 等。
? 吗啡烷 吗啡 可待因
N
M e O
M e O
M e O
O M e
N
O H
O M e
O M e
O
CH
3
H
N
M e O
M e O
C H
3
H
N
C H
3
N
O
OH
C H
3
N
O
OH
C H
3
H O C H 3 O
? 四, 色氨酸系生物碱
? 本类生物碱也称吲哚类生物碱, 是类型较多, 结构较复杂,
化合物数目最多的一类生物碱 。 主要分布于马钱科, 夹竹桃
科, 茜草科等几十个科中 。
? （ 一 ） 简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核, 而无其它
杂环 。 代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷 。
? （ 二 ） 色胺吲哚类 此类化合物中含有色胺部分, 结构较
简单 。 如吴茱萸中的吴茱萸碱 。
? 吲哚 靛青苷 色胺 吴茱萸碱
N
H
N
H
O g lcN
N H 2
H
N
N
N
O
CH 3
H
? （ 三 ） 单萜吲哚类 分子中具有吲哚母核和一个 C9或 C10的
裂环番木鳖萜及其衍生物的结构单元 。 如萝芙木中的利血平
(reserpine),番木鳖中的士的宁 (strychnine)等 。
? 士的宁 利血平
? 五, 邻氨基苯甲酸系生物碱
? 本类主要包括喹啉和吖啶酮类生物碱，主要分布于芸香科植
物，如白鲜 皮中的白鲜碱。
? 六, 组氨酸系生物碱
? 主要为咪唑类生物碱, 数目较少, 如芸香科植物毛果芸香中
的毛果芸香碱 。
N
N
H
H
H
O C O
O M e
M e O
H
3
C O O C
O M e
O M e
O M e
HN
OO
H
H
H
N
? 七、萜类生物碱
? 八, 甾体类生物碱
? 本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
? 环常绿黄杨碱 DN
H
CH
3
O H
H N
H
C H
3
? 第三节 生物碱的理化性质
?
? 一, 物理性质
? （ 一 ） 性状
? 1 形态 生物碱多数为结晶形固体,
? 少数为非晶形粉末；个别为液体,
? 如烟碱 (nicotine),槟榔碱等 。
? 2 味 生物碱多具苦味 。
? 3 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 。 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, 或同时为离子型 。
? 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 。
? 4 挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如
麻黄碱, 烟碱等具挥发性, 可用水蒸汽蒸馏提取 。 咖啡因等个别
生物碱具有升华性 。
N
O
O
H
? （二）旋光性 生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性
分子即有旋光性。
? 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。如 l-莨菪碱的散瞳作用比 d-莨菪碱大 100倍。去
甲乌药碱（ higenaenine）仅左旋体具强心作用。
? （三）溶解性
? 1,游离生物碱
? （ 1） 亲脂性生物碱 大多数叔胺碱和仲胺碱为亲脂性, 一般能
溶于有机溶剂, 尤其易溶于亲脂性有机溶剂, 如苯, 乙醚, 氯仿,
特别易溶于氯仿 。 溶于酸水, 不溶或难溶于水和碱水 。
? （ 2） 亲水性生物碱 主要指季铵碱和某些含氮 -氧化物的生物碱 。
这些生物碱可溶于水, 甲醇, 乙醇, 难溶于亲脂性有机溶剂 。
? （ 3） 具特殊官能团的生物碱 具酚羟基或羧基的生物碱称为两
性生物碱 （ 具酚羟基者常称为酚性生物碱 ）, 这些生物碱既可溶
于酸水, 也可溶于碱水溶液, 但在 pH8~9时溶解性最差, 易产生
沉淀 。
? 2．生物碱盐 一般易溶于水，可溶于醇类，难溶于亲脂性有
机溶剂。通常生物碱的无机酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐
中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐大于大分子
有机酸盐。
? 二、化学性质
? （一） 碱性
? 1,生物碱碱性来源及碱性大小的表示方法
? 1） 碱性来源 根据 Lewis酸碱电子理论, 凡是能给出电子的电
子授体为碱；能接受电子的电子受体为酸 。 生物碱分子中氮原子
上的孤电子对, 能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性 。
? 生物碱碱性大小可用碱的碱式离解常数 pKb表示, 也可用其共
轭酸的酸式离解常数 pKa表示 。
? B ＋ H2O BH + ＋ OH—
? 碱 酸 共轭酸 共轭碱
? 目前，生物碱碱性大小统一用 pKa表示,pKa越大，碱性越强 。
N：
? 2．生物碱碱性大小与分子结构的关系
? （ 1） 氮原子的杂化方式 生物碱分子中氮原子的孤电子对在
有机胺分子中为不等性杂化, 其碱性强弱随杂化程度的升高而
增强, 即 sp3＞ sp2＞ sp。
? 生物碱分子中碱性基团的 pKa值大小顺序一般是：
? 季铵碱＞ N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺 ≈N-芳杂环＞酰胺 ≈吡咯 。
? （ 2） 诱导效应 生物碱分子中的氮原子上电子云密度受到氮
原子附近供电基 （ 如烷基 ） 和吸电基 （ 如各类含氧基团, 芳环,
双键 ） 诱导效应的影响 。 供电诱导使氮原子上电子云密度增加,
碱性增强；吸电诱导使氮原子上电子云密度减小, 碱性降低 。
? 关于氮杂缩醛结构：具有氮杂缩醛结构的生物碱常易于质子
化而显强碱性 。 如氮原子的邻位碳上具 α,β 双键或 α -羟基者,
可异构成季铵碱, 使碱性增强 。 如醇胺型小檗碱亦为氮杂缩醛
结构, 其氮原子上的孤电子对与 α-羟基的 C-O单键的 б电子发生
转位, 形成季铵型小檗碱：
?
R 4 N O H
N
H
R - N H 2
N
N
R - C O - N H 2
N
H
+ -
? 氮 杂缩醛
? 醇胺型小檗碱 季胺型小檗碱
? 但是, 在稠环中, 氮杂缩醛体系中氮原子处于桥头 N时, 因
其具有刚性结构不能发生质子化异构, 相反由于 OH的吸电效应
使碱性减小 。
? （ 3） 诱导 -场效应
H
O H
N N C
H
R O HC H
H
O R
+
-
+：
+
O
O
O M e
O M e
N O H N
O
O
O M e
O M e
O H+
-
N
N
? （ 4）共轭效应 生物碱分子中氮原子的孤电子对与 π -电子
基团共轭时一般使生物碱的碱性减弱。
? 注意：氮原子的孤电子对 p电子的轴与共轭体系的 π电子轴共
平面是产生 p-π共轭效应的必要 条件。
?
? （ 5）空间效应 氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分
子构象因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。
? 莨菪碱 东莨菪碱
NN
C H 3C H
3 N H C O O
C H 3 C H 3 N H 2 N H
2
1 3
N
C H 3 C H 3
N
C H 3 C H 3
C H 3
O C O
N C H 3
C H
C H 2 O H
O C O
N C H 3
O
C H
C H 2 O H
? （ 6）氢键效应 当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰
基，并处于有利于形成稳定的分子内氢键时，氮上的质子不易
离去，碱性强。
?
? 麻黄碱共轭酸 伪麻黄碱共轭酸 二者平面结构
? （不稳定） （稳定）
? 对于具体生物碱来说, 若影响碱性的因素不止一个, 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 。
?
? （ 二 ） 生物碱沉淀反应
? 1 含义 生物碱在酸性水或稀醇中与某些试剂生成难溶于水的
复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应 。 这些试剂称为生物
碱沉淀试剂 。
H N
H C H 3
O H
H
H 1
H 5 C 6
C H 3
2
+
H 1H
5 C 6
C H 3
N
C H 3
H
H O
H 2
H
+
CH
O H
CH
N H
CH 3
CH 3
1 2
? 2 反应意义和作用
? 1） 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平面色谱的显色剂 。
? 2） 另外在生物碱的提取分离中还可指示提取, 分离终点 。
? 3） 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 。
? 3 常用的试剂
? 碘化铋钾 （ Dragendorff） 试剂：其组成为 KBiI4,与生物碱
反应生成橘红色至黄色无定形沉淀 （ B*HBiI4） 。
? 碘化汞钾 (Mayer)试剂：其组成为 K2HgI4；与生物碱反应生成
类白色沉淀 [B*H·HgI2或 （ B*H） 2HgI4]。
? 硅钨酸 (Bertrad)试剂：其组成为 SiO2·12WO3·nH2O,与生物碱
反应生成类白色或淡黄色沉淀 。
? 雷氏铵盐试剂：雷氏铵盐即硫氰酸铬铵, 其组成为 NH4[Cr
（（ NH3） 2 SCN） 4],其与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结
晶 。
（ 四 ） 注意事项：
1 反应一定要在酸性条件下, 生物碱成盐溶于水方可反应 。
2 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 。
3 仲胺一般不与生物碱沉淀试剂反应 。 如麻黄碱 。
4 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 。 除掉方法工艺如下：
水提取液
调碱性, CHCl3萃取
水层 CHCl3层
（ 蛋白质, 鞣质 ） 酸水萃取
酸水层
（ 被检液 )
利血平 (pKa 6.07）
莨菪碱 樟柳碱
东莨菪碱 山莨菪碱
NH 3 C O
N
H 3 C O O C
O C H 3
O C
O
O C H 3
O C H 3
O C H 3
H
19
20
O C O
N C H
3
C H
C H
2
O H
O C O
N C H
3
O
C H
C H
2
O H
O C O
O
N C H
3
C H
2
O H
C
O H
N
O C O C H
C H
2
O H
C H
3
H O
?
?
? 罂粟碱 pKa6.13 可待因 pKa8.15
? 小檗碱 pKa11.5 烟碱 N(1) pKa3.27 N(2) pKa8.04
N
O C H 3
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
H 3 C
O
H O
N C H 3
+
N
O
O
O C H 3
O C H 3
OH -
N
C H 3N
? [目的要求 ]
? 1.了解生物碱的含义, 生源途径, 分类, 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.熟悉生物碱的结构研究方法 。
? 4.掌握主要生物碱的结构，熟悉主要生物碱的生理活性。
? 第一节 概述
? 一 生物碱的含义及特点
? 1 含义 生物碱指来源于生物界的一类含氮有机化合物。
? 2 特点 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；多具有显著的生理活性。
? 二 生物碱的分布及存在形式
? 1 分布 生物碱主要分布于植物界, 绝大多数存在于高等植物
的双子叶植物中, 已知存在于 50多个科的 120多个属中 。 与中药
有关的一些典型的科如毛茛科 （ 黄连, 乌头, 附子 ）, 罂粟科
（ 罂粟, 延胡索 ）, 茄科 （ 洋金花, 颠茄, 莨菪 ） 防己科 （ 汉防
己, 北豆根 ）, 豆科 （ 苦参, 苦豆子 ） 等 。 单子叶植物也有少数
科属含生物碱, 如石蒜科, 百合科, 兰科等, 百合科中较重要的
如贝母属 。 少数裸子植物如麻黄科, 红豆杉科, 三尖杉科也存在
生物碱 。
? 2 存在形式 在植物体内, 少数碱性极弱的生物碱以游离态存
在, 如酰胺类生物碱；有一定碱性的生物碱多以有机酸盐形式存
在；少数以无机酸盐形式存在, 如盐酸小檗碱, 硫酸吗啡等 。 其
它存在形式尚有 N-氧化物, 生物碱苷等 。
?
? 三 生物碱的生物活性
? 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
醇等有不同程度的抗癌作用等。
? 四 生物碱的生物合成
? 在生物碱的生物合成途径中，氨基酸是其初始物。主要有鸟
氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、
组氨酸等。
? （ 一 ） 生物碱生物合成的主要化学反应
? 1 环合反应
? （ 1） 希夫碱 （ Schiff） 形成反应 氨基和羰基加成 -脱水形成
希夫碱：
?
?
?
?
R N
H
H
C
H
O
R ' R N C
H
R '
- H 2 O
,+
? 涉及希夫碱的形成反应的生物碱有：吡咯、莨菪烷、蒎啶、
喹诺里西啶类。
? （ 2） Mannich氨甲基化反应 醛, 胺和负碳离子 （ 含活泼氢的
化合物 ） 发生缩合的反应为曼尼希氨甲基化反应 。 结果是活泼
氢被氨甲基取代, 得到曼尼希碱：
?
?
?
曼尼希碱
? 在生物碱中, 尤其是苄基异喹啉和吲哚生物碱的生物合成中,
许多一级环合都是通过曼尼希反应生成的 。
? （ 3） 酚的氧化偶联反应 为次级环化反应 。 反应过程为含酚
羟基化合物在植物体内经酶作用形成自由基, 两个自由基经偶
联, 形成新键 。 如在由苄基四氢异喹啉形成各类异喹啉生物碱
中, 则是由酚的氧化偶联反应生成的 。
? 2 碳 -氮键的裂解 较重要的裂解为 Hofmann降解和 von
Braun 降解 。
C H O H N C
- O H C C H N
＋ ＋,
_
? 举例：蕃荔枝碱经过酚性氧化偶联反应生成阿朴菲型生物碱：
? 邻 -邻位偶合
?
? 邻 -对位偶合
?
OH
OH
N
C H
3
O
C H
3
O
C H
3
OH
N
C H
3
O
O
O
C H
3
OH
N
O H
C H
3
C H
3
O
C H
3
O
OH
N
C H
3
O
C H
3
O
O H
C H
3
? 第二节 生物碱的结构与分类
? 一 鸟氨酸系生物碱
? 来源于鸟氨酸的生物碱主要包括吡咯烷类, 莨菪烷类和吡咯里
西啶类生物碱 。
? （一） 吡咯烷类生物碱
? （二） 莨菪烷类生物碱 水苏碱
? 本类生物碱多由莨菪烷环系的 C3-醇羟基和有机酸缩合成酯。主
要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属中，典
型的化合物如莨菪碱（ hyoscyamine）。
?
? 二、赖氨酸系生物碱
? （ 一 ） 吡啶和蒎啶类 结构较简单 。 生源上关键的前体物是
蒎啶亚胺盐类 。 代表性化合物如胡椒中的胡椒碱 （ piperine）,
槟榔中的槟榔碱, 槟榔次碱等 。
? 。
N
H
N C O O
CH 3 C H 3
+ _
O C O
N C H 3
C H
C H 2 O H
1 2
3456
7
吡啶 蒎啶 胡椒碱 槟榔碱 槟榔次碱
（ 二 ） 喹诺里西啶类 生源上前体物为赖氨酸衍生的戊二胺 。
本类生物碱是由两个蒎啶共用一个氮原子稠合而成的衍生物 。
主要分布于豆科, 石松科和千屈菜科 。 代表性化合物如苦参中
的苦参碱 (matrine)氧化苦参碱 (oxymatrine)等 。
苦参碱 氧化苦参碱
N
C H 3
C O O H
N
H
NO
O
O
N
C H 3
C O O C H 3
N
N
N
O
N
N
O
O
? （三） 吲哚里西啶类 为蒎啶和吡咯共用一个氮原子稠合的
衍生物。又分为简单吲哚里西啶和一叶萩碱两类，主要分布于大
戟科一叶萩属植物中。如存在于一叶萩中的一叶萩碱中枢神经系
统有兴奋作用。
? 吲哚里西啶 一叶萩碱 苯丙胺 麻黄碱
? 三, 苯丙氨酸和酪氨酸系生物碱
? 本类生物碱是由苯丙氨酸和酪氨酸为前体物生物合成的一大类数
量多 （ 约 1000多种 ）, 类型复杂, 分布广泛, 具有较高药用价值
的生物碱类型 。
? （一） 苯丙胺类生物碱 较典型的化合物是麻黄中的麻黄碱
(ephedrine)。
N N
O
O
H
C H C H 3
N H C H 3N H 2
C H
O H
? （ 二 ） 异喹啉类生物碱
? 1,小檗碱类和原小檗碱类 此两类生物碱可以看成为两个异
喹啉环稠合而成, 依据两者结构母核中 C环氧化程度不同, 分
为小檗碱类和原小檗碱类, 前者多为季铵碱, 如黄连, 黄柏,
三棵针中的小檗碱 （ berberine） ；后者多为叔胺碱, 如延胡索
中的延胡索乙素 （ dl-tetrahydropalmatine） 。
? 原小檗碱 小檗碱 延胡索乙素
? 2．苄基异喹啉类 为异喹啉母核 1位连有苄基的一类生物碱。
?
O M e
O M e
N
M e O
M e O
N
N
O
O
O M e
O M e
O H
1
2
3
4 5
6
7
8
9
10
11
12
13
+ -
? 罂粟碱 蝙蝠葛碱
? 3．双苄基异喹啉类 为两个苄基异喹啉通过 1~3个醚键相连
接的一类生物碱。连接方式较多，故类型也较多。
? 4．吗啡烷类 代表性的化合物有罂粟中的吗啡 (morphine)、
可待因 (codeine) 等。
? 吗啡烷 吗啡 可待因
N
M e O
M e O
M e O
O M e
N
O H
O M e
O M e
O
CH
3
H
N
M e O
M e O
C H
3
H
N
C H
3
N
O
OH
C H
3
N
O
OH
C H
3
H O C H 3 O
? 四, 色氨酸系生物碱
? 本类生物碱也称吲哚类生物碱, 是类型较多, 结构较复杂,
化合物数目最多的一类生物碱 。 主要分布于马钱科, 夹竹桃
科, 茜草科等几十个科中 。
? （ 一 ） 简单吲哚类 结构特点为只有吲哚母核, 而无其它
杂环 。 代表化合物如存在于蓼蓝中的靛青苷 。
? （ 二 ） 色胺吲哚类 此类化合物中含有色胺部分, 结构较
简单 。 如吴茱萸中的吴茱萸碱 。
? 吲哚 靛青苷 色胺 吴茱萸碱
N
H
N
H
O g lcN
N H 2
H
N
N
N
O
CH 3
H
? （ 三 ） 单萜吲哚类 分子中具有吲哚母核和一个 C9或 C10的
裂环番木鳖萜及其衍生物的结构单元 。 如萝芙木中的利血平
(reserpine),番木鳖中的士的宁 (strychnine)等 。
? 士的宁 利血平
? 五, 邻氨基苯甲酸系生物碱
? 本类主要包括喹啉和吖啶酮类生物碱，主要分布于芸香科植
物，如白鲜 皮中的白鲜碱。
? 六, 组氨酸系生物碱
? 主要为咪唑类生物碱, 数目较少, 如芸香科植物毛果芸香中
的毛果芸香碱 。
N
N
H
H
H
O C O
O M e
M e O
H
3
C O O C
O M e
O M e
O M e
HN
OO
H
H
H
N
? 七、萜类生物碱
? 八, 甾体类生物碱
? 本类生物碱都具有甾体母核，但氮原子均不在甾体母核内。
? 环常绿黄杨碱 DN
H
CH
3
O H
H N
H
C H
3
? 第三节 生物碱的理化性质
?
? 一, 物理性质
? （ 一 ） 性状
? 1 形态 生物碱多数为结晶形固体,
? 少数为非晶形粉末；个别为液体,
? 如烟碱 (nicotine),槟榔碱等 。
? 2 味 生物碱多具苦味 。
? 3 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 。 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, 或同时为离子型 。
? 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 。
? 4 挥发性与升华性 少数液体状态及个别小分子固体生物碱如
麻黄碱, 烟碱等具挥发性, 可用水蒸汽蒸馏提取 。 咖啡因等个别
生物碱具有升华性 。
N
O
O
H
? （二）旋光性 生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性
分子即有旋光性。
? 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。如 l-莨菪碱的散瞳作用比 d-莨菪碱大 100倍。去
甲乌药碱（ higenaenine）仅左旋体具强心作用。
? （三）溶解性
? 1,游离生物碱
? （ 1） 亲脂性生物碱 大多数叔胺碱和仲胺碱为亲脂性, 一般能
溶于有机溶剂, 尤其易溶于亲脂性有机溶剂, 如苯, 乙醚, 氯仿,
特别易溶于氯仿 。 溶于酸水, 不溶或难溶于水和碱水 。
? （ 2） 亲水性生物碱 主要指季铵碱和某些含氮 -氧化物的生物碱 。
这些生物碱可溶于水, 甲醇, 乙醇, 难溶于亲脂性有机溶剂 。
? （ 3） 具特殊官能团的生物碱 具酚羟基或羧基的生物碱称为两
性生物碱 （ 具酚羟基者常称为酚性生物碱 ）, 这些生物碱既可溶
于酸水, 也可溶于碱水溶液, 但在 pH8~9时溶解性最差, 易产生
沉淀 。
? 2．生物碱盐 一般易溶于水，可溶于醇类，难溶于亲脂性有
机溶剂。通常生物碱的无机酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐
中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐大于大分子
有机酸盐。
? 二、化学性质
? （一） 碱性
? 1,生物碱碱性来源及碱性大小的表示方法
? 1） 碱性来源 根据 Lewis酸碱电子理论, 凡是能给出电子的电
子授体为碱；能接受电子的电子受体为酸 。 生物碱分子中氮原子
上的孤电子对, 能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性 。
? 生物碱碱性大小可用碱的碱式离解常数 pKb表示, 也可用其共
轭酸的酸式离解常数 pKa表示 。
? B ＋ H2O BH + ＋ OH—
? 碱 酸 共轭酸 共轭碱
? 目前，生物碱碱性大小统一用 pKa表示,pKa越大，碱性越强 。
N：
? 2．生物碱碱性大小与分子结构的关系
? （ 1） 氮原子的杂化方式 生物碱分子中氮原子的孤电子对在
有机胺分子中为不等性杂化, 其碱性强弱随杂化程度的升高而
增强, 即 sp3＞ sp2＞ sp。
? 生物碱分子中碱性基团的 pKa值大小顺序一般是：
? 季铵碱＞ N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺 ≈N-芳杂环＞酰胺 ≈吡咯 。
? （ 2） 诱导效应 生物碱分子中的氮原子上电子云密度受到氮
原子附近供电基 （ 如烷基 ） 和吸电基 （ 如各类含氧基团, 芳环,
双键 ） 诱导效应的影响 。 供电诱导使氮原子上电子云密度增加,
碱性增强；吸电诱导使氮原子上电子云密度减小, 碱性降低 。
? 关于氮杂缩醛结构：具有氮杂缩醛结构的生物碱常易于质子
化而显强碱性 。 如氮原子的邻位碳上具 α,β 双键或 α -羟基者,
可异构成季铵碱, 使碱性增强 。 如醇胺型小檗碱亦为氮杂缩醛
结构, 其氮原子上的孤电子对与 α-羟基的 C-O单键的 б电子发生
转位, 形成季铵型小檗碱：
?
R 4 N O H
N
H
R - N H 2
N
N
R - C O - N H 2
N
H
+ -
? 氮 杂缩醛
? 醇胺型小檗碱 季胺型小檗碱
? 但是, 在稠环中, 氮杂缩醛体系中氮原子处于桥头 N时, 因
其具有刚性结构不能发生质子化异构, 相反由于 OH的吸电效应
使碱性减小 。
? （ 3） 诱导 -场效应
H
O H
N N C
H
R O HC H
H
O R
+
-
+：
+
O
O
O M e
O M e
N O H N
O
O
O M e
O M e
O H+
-
N
N
? （ 4）共轭效应 生物碱分子中氮原子的孤电子对与 π -电子
基团共轭时一般使生物碱的碱性减弱。
? 注意：氮原子的孤电子对 p电子的轴与共轭体系的 π电子轴共
平面是产生 p-π共轭效应的必要 条件。
?
? （ 5）空间效应 氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分
子构象因素，而使质子难于接近氮原子，碱性减弱。
? 莨菪碱 东莨菪碱
NN
C H 3C H
3 N H C O O
C H 3 C H 3 N H 2 N H
2
1 3
N
C H 3 C H 3
N
C H 3 C H 3
C H 3
O C O
N C H 3
C H
C H 2 O H
O C O
N C H 3
O
C H
C H 2 O H
? （ 6）氢键效应 当生物碱成盐后，氮原子附近如有羟基、羰
基，并处于有利于形成稳定的分子内氢键时，氮上的质子不易
离去，碱性强。
?
? 麻黄碱共轭酸 伪麻黄碱共轭酸 二者平面结构
? （不稳定） （稳定）
? 对于具体生物碱来说, 若影响碱性的因素不止一个, 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 。
?
? （ 二 ） 生物碱沉淀反应
? 1 含义 生物碱在酸性水或稀醇中与某些试剂生成难溶于水的
复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应 。 这些试剂称为生物
碱沉淀试剂 。
H N
H C H 3
O H
H
H 1
H 5 C 6
C H 3
2
+
H 1H
5 C 6
C H 3
N
C H 3
H
H O
H 2
H
+
CH
O H
CH
N H
CH 3
CH 3
1 2
? 2 反应意义和作用
? 1） 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平面色谱的显色剂 。
? 2） 另外在生物碱的提取分离中还可指示提取, 分离终点 。
? 3） 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 。
? 3 常用的试剂
? 碘化铋钾 （ Dragendorff） 试剂：其组成为 KBiI4,与生物碱
反应生成橘红色至黄色无定形沉淀 （ B*HBiI4） 。
? 碘化汞钾 (Mayer)试剂：其组成为 K2HgI4；与生物碱反应生成
类白色沉淀 [B*H·HgI2或 （ B*H） 2HgI4]。
? 硅钨酸 (Bertrad)试剂：其组成为 SiO2·12WO3·nH2O,与生物碱
反应生成类白色或淡黄色沉淀 。
? 雷氏铵盐试剂：雷氏铵盐即硫氰酸铬铵, 其组成为 NH4[Cr
（（ NH3） 2 SCN） 4],其与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结
晶 。
（ 四 ） 注意事项：
1 反应一定要在酸性条件下, 生物碱成盐溶于水方可反应 。
2 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 。
3 仲胺一般不与生物碱沉淀试剂反应 。 如麻黄碱 。
4 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 。 除掉方法工艺如下：
水提取液
调碱性, CHCl3萃取
水层 CHCl3层
（ 蛋白质, 鞣质 ） 酸水萃取
酸水层
（ 被检液 )
利血平 (pKa 6.07）
莨菪碱 樟柳碱
东莨菪碱 山莨菪碱
NH 3 C O
N
H 3 C O O C
O C H 3
O C
O
O C H 3
O C H 3
O C H 3
H
19
20
O C O
N C H
3
C H
C H
2
O H
O C O
N C H
3
O
C H
C H
2
O H
O C O
O
N C H
3
C H
2
O H
C
O H
N
O C O C H
C H
2
O H
C H
3
H O
?
?
? 罂粟碱 pKa6.13 可待因 pKa8.15
? 小檗碱 pKa11.5 烟碱 N(1) pKa3.27 N(2) pKa8.04
N
O C H 3
C H 3 O
C H 3 O
C H 3 O
H 3 C
O
H O
N C H 3
+
N
O
O
O C H 3
O C H 3
OH -
N
C H 3N
