卫生部规划教材 —— 天然药物化学（第四版）
F
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如：
一、概述鸦片中的 吗啡 —— 镇痛作用麻黄中的 麻黄碱 —— 止喘作用长春花中的 长春碱 —— 抗癌活性黄连中的 小檗碱 —— 抗菌消炎作用山莨菪碱 —— 抗中毒性休克作用生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
一、概述植物古柯中的有效成分古柯碱（ cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是 毒性较大,久用容易成瘾
N
O
O
C
2
H
5
C
2
H
5
N H
2
普鲁卡因
procaine
(合成品 )局麻药
N C H
3
H
C O O C H
3
O
O
古柯碱
cocaine
（可卡因）
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；
大部分为杂环化合物且 氮原子在杂环内 ；
多数有较强的 生理活性 。
一、概述
㈡ 分布存在于一百多个科中如：豆科、茄科、防己科、
罂粟科、毛茛科等植物中。
㈠ 生物碱的定义一、概述
1.游离碱,碱性极弱，以游离碱的形式存在。
2.成 盐,有机酸 有：柠檬酸、酒石酸等； 特殊的酸 类：乌头酸、绿原酸等 无机酸,硫酸、盐酸等。
3.苷 类,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,植物体中的氮氧化物约一百余种。
㈢ 存在形式一、概述
㈣ 命名规则
1,类型的命名
⑴ 基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等；
⑵ 以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。
2.单体成分的命名
⑴ 以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱
⑵ 也有以生理活性或药效命名，如：吗啡 (使睡眠 )
⑶ 以人名命名的；如,pelletierine
一、概述
㈤ 分类方法
1.按植物来源分类；
如：石蒜生物碱，长春花生物碱；
2.按化学结构分类；
如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；
3.按生源结合化学分类；
如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
本 章 内 容
F
结构特点二、分类
㈠ 有机胺类 （苯丙氨酸 /酪氨酸）
氮原子不结合在环内的一类生物碱。
C H C H
O H
C H
3
N H C H
3
C H C H
O H
C H
3
N H C H
3
麻黄碱 伪麻黄碱
( 1 R,2 S) ( 1 S,2 S)
ephedrine pseudoephedrine
麻黄碱的特点,
二、分类
㈠ 有机胺类（苯丙氨酸 /酪氨酸）
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 。
M e O H
C S
2
C u S O
4
N a O H
麻 + 棕或黄色沉淀二、分类
㈠ 有机胺类（苯丙氨酸 /酪氨酸）
M e
OH
M e O
C O O ( C H
2
)
4 N H
N H
2
N H
N H C O C H
3
O
O M e
M e O
M e O
O M e
秋水仙碱
colchicine
治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用益母草碱
leonurine
对动物子宫有增加其紧张性与节律性的作用二、分类
㈡ 吡咯衍生物由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。
N
H
N
H
吡咯 四氢吡咯重要的分：简单的吡咯衍生物吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）
吲哚里西啶衍生物。
二、分类
㈡ 吡咯衍生物简单的吡咯衍生物
NN
O
M e M e
NN
M e M e
O
O
O C O M e
红古豆碱
cuscohygrine 红古豆苦杏仁酸酯
（无活性）
（有活性）
似阿托品药物的散瞳等作用二、分类
㈡ 吡咯衍生物
N
O
O
N
M e
M e
M e
H
O H
O H
O
O
野百合碱
monocrotaline
（有抗癌活性）
吡咯里西啶吡咯里西啶（ pyrrolizidine）衍生物二、分类
㈡ 吡咯衍生物吲哚里西啶（ indolizidine）衍生物
N
N
O
O
吲哚里西啶
indolizidine 一叶萩碱securinine
二、分类
㈢ 吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。
分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（ quinolizidine）
N
N
吡啶 喹诺里西啶二、分类
㈢ 吡啶衍生物
N
M eM e
N O
O M e
C N
M e
N
N H
O
猕猴桃碱 蓖麻碱 金雀花碱
actinidine ricinine cytisine
二、分类
㈢ 吡啶衍生物 N
N
O
N
N
O
O
苦参碱 氧化苦参碱
matrine oxymatrine
二、分类
㈣ 莨菪烷（ tropane）衍生物由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。
分：颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
古柯生物碱（ coca alkaloids）
N
C H
3
H
H
N C H
3
H
H
N
CH
3
H
H莨菪烷二、分类莨菪碱是由莨菪醇（ tuopine）与莨菪酸（ tuopic
acid）缩合而生成的酯：
N C H 3
H
O H
C
H
H O O C
C H 2 O H
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
莨菪醇 莨菪酸莨菪碱 （阿托品）
+
缩合二、分类颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
莨菪碱
hyoscyamine
阿托品
atropine
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
OH
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
O
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
O
O H
东莨菪碱
scopolamine
山莨菪碱
anisodamine
樟柳碱
anisodine
二、分类古柯生物碱（ coca alkaloids）
N C H 3
H
O H
C O O H
爱康宁
ecgonine
古柯碱
cocaine
N C H
3
H
C O O C H
3
O C
O
二、分类
㈤ 喹啉衍生物
N
1
2
3
45
6
7
8
喹 啉
N
N O
O
O
O H
喜树碱
camptothecine
治白血病和直肠癌内酯结构碱化开环 成盐溶于水二、分类
㈥ 异喹啉衍生物分,1-苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型原小檗碱型阿朴啡型原阿朴啡型吗啡烷型原托品碱型
N
6
7
1
2
3
45
8
异喹啉
isoquinoline
二、分类
㈥ 异喹啉衍生物
1-苯甲基异喹啉型
O
O
N
O
O
M e O
O M e
O M e
M e
H
那可丁
narcotine
存在于鸦片中,具有镇咳作用与可待因相似,
但无成瘾性,可替代可待因 。
N
1 - 苯甲基异喹啉
1-benzyl-isoquinoline
二、分类双苯甲基异喹啉型
N
M e O
M e O
M e O
M e
H
N
H
O M e
O M e
O M e
M e O
M e
O
唐松草碱
thalicarpine
二、分类原小檗碱型 protoberberine
N
N
O
O
O M e
O M e
OH
M e O
N
O M e
O M e
+
OH
-
+ OH
-
小檗碱（黄连素）
berberine
药根碱
jatrorrhizine
二、分类原小檗碱型
N
O
O
O
O
N
M e O
M e O
O M e
O M e
四氢黄连碱
tetrahydrocoptisine
延胡索乙素
Corydalis B
二、分类阿朴啡型
N M e N H
C H
3
O
OH
C H
3
O
阿朴啡
aporphine
土藤碱
tuduranine
二、分类原阿朴啡型
N M e
O
N H
O
M e O
M e O
原阿朴啡
proaporphine
Stepharine
（存在于千金藤中）
二、分类吗啡烷型
N
1
2
3 4 5 6
7
8
910
11
12
13
14
15
16
吗啡烷
morphinane
OH
O
N
C H
3
O H
N
C H
3
OO HM e O
O M e
吗啡碱
morphine
青藤碱
sinomenine
二、分类原托品碱型
N
O
O
O
O
O
C H
3
原托品碱
protopine
二、分类
㈦ 菲啶（ phenanthridine）衍生物属异喹啉类衍生物，重要的类型有：
苯骈菲啶类吡咯骈菲啶类
N N
苯骈菲啶
benzo-phenanthridine
菲啶二、分类
㈦ 菲啶（ phenanthridine）衍生物苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类
N
O
O
O
O
OH
C H
3
N
O
O
O H
OH
白屈菜碱
chelidonine
石蒜碱
lycorine
二、分类
㈧ 吖啶酮（ acridone）衍生物
N
1
2
3
45
6
7
8 9
10
吖啶
N
O
M e
O
O M e
山油柑碱
acronycine
具有显著抗癌作用,抗瘤谱较广,现已有人工合成品 。
二、分类
㈨ 吲哚（ yinduo）衍生物
N
H
1
2
3
4
5
6
7
吲哚
N
H
N
H
C O N H
M e
M e
C H
2
O H
麦角新碱
ergonovine
ergometrine
二、分类
㈨ 吲哚（ yinduo）衍生物
N N
C H
3
C H
3
C H
3
C O OC H
3
N H
N
H
N
C H
3
C H
3
毒扁豆碱
physostigmine
治疗青光眼玫瑰树碱
ellipticine
抗癌作用，低毒。
二、分类
㈩ 咪唑（ imidazole）衍生物
N
N
O
N
NO
M e咪唑毛果芸香碱
pilocarpine
治疗青光眼二、分类
(十一 ) 喹唑酮（ quinazolidone）衍生物
N
N
O
N
N
NHO
O O H
喹唑酮常山碱
b-dichroine
febrifugine
抗疟作用二、分类
(十二 ) 嘌呤（ purine）衍生物
N
N N
N1
2
3
4
5
6
7
8
9
嘌呤
N
N
N
N
N H
2
H
O H
O H
H
C O O H
香菇嘌呤
eritadenine
具降脂作用二、分类
(十三 ) 甾体生物碱类
N
H
H
O H
H
H
H
HH
O H
H
OH
H
贝母碱
peimine
verticine
二、分类
(十四 ) 萜生物碱类
N
O
M e
O
M e
O C H
3
O H
OH
O
NC H
3
C H
2
O C H
3
O C H
3
O C C H
3
O
O C H
3
C
O
O H
石斛碱
dendrobine 乌头碱aconitine
二、分类
(十五 ) 大环生物碱类
Cl
N
M e
O
O
O
N
M e
O
M e
H M e
N
H
O
O
M e O
O
M e
H
M e
O H
M e O
M e
美登碱
maytansine
高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分二、分类
(十六 ) 其他类型生物碱
N
NM e M e
M e M e
O
O H
Cl
O
M e O
N
O M e
O M e
M e
O
N C H
3
C H
3
O
C H
3
O
O
O H
H
N H
四甲基吡嗪（川芎嗪）
tetramethylpyrazine
莲氏花烷
hasubanane
间千金藤碱
metaphanine
短防已碱
acutumine
本 章 内 容
F
三、理化性质 （一）一般性质
（一）一般性质
1.形态 —— 多为结晶固体，少为粉末；有熔点。
少数常温下 —— 液体（多不含氧，若含多成酯键）
N
N
H
N
N
M e
N
M e
C O O C H
3
毒藜碱
dl-anabasine
菸碱
nicotine
槟榔碱
arecoline
三、理化性质 （一）一般性质
2.颜色 —— 多为无色或白色，少数有色。
N
O
O
O M e
O M e
N
O
O
O M e
O M e
Zn
H
2
S O
4
+
小檗碱 四氢小檗碱
（黄色） （无色）
三、理化性质 （一）一般性质一叶萩碱成盐后则无色。
N
O
O
一叶萩碱
（黄色）
三、理化性质 （一）一般性质
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 （一）一般性质
*酸、碱均为 1%。
6.溶解度
(1)游离碱类别 极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH-
非酚性 较弱 脂溶性 — + + —
季铵碱 强 水溶性 + — + +
氮氧化物 半极性 中等水溶 + ± + +
两性,Ar-OH 较弱 脂溶性 — + + +
-COOH 强 水溶性 + — + +
三、理化性质 （一）一般性质
6.溶解度
(1)游离碱少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。
如：
N
O H
M e
O M e
O M e
O
N M e
M e O
O
去甲基粉防已碱由于空间位阻且能所以不溶于碱水
A r - OH
形成分子内氢键三、理化性质 （一）一般性质
6.溶解度
(2)成盐 Alk
多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
含氧酸盐的水溶性往往较大。
与大分子有机酸所形成的盐水溶性差与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。
三、理化性质 （二）碱性
（二）碱性
1.碱性的来源
N,N,H+ H
+ +
生物碱 生物碱盐
2.碱性强弱的表示方法
B H H 3 O+ B ++K a
[ B ] [ H 3 O ]
[ B H ]
+
+
三、理化性质 （二）碱性
2.碱性强弱的表示方法
[ B H ]
[ B]
p K a pH lg +棗游离碱浓度成盐碱浓度
pK a = - l gK a ; p K b = - l g K b ; pK a + p K b = 14
p K a,< 2 2 ~ 7 7 ~ 1 1 > 1 1
极弱碱 弱 碱 中强碱 强碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 1）杂化方式
N - N C C NSP 3 ( ) > SP 2 ( ) > SP ( )
p K a 10 ~ 5 ~ 6 0 ~ 1
N N
H
吡啶 胡椒啶
p k a = 5,2 ( S P 2 ) p k a = 1 1,2 ( S P 3 )
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应 N H 3 M e N H 2 NH M eM e M e N M e
M e
仲胺 叔胺伯胺胺
pka 9.3 10,6 10,7 9.7 4
连接供电基团则使碱性增强。
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应
p K a,1 1,2 1 0,1 1 1,3 1 0,4
N
H
N
C H
3
N
H
N
C H
3
A B a b
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。 N C H 3
H
C O O C H
3
O C
O
N C H
3
H
O C
O
可卡因 托哌可卡因
p K a = 8,3 1 p K a = 9,8 8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应氮原子孤电子对处于 P~p共轭体系时，碱性减弱。
N C O
R
..
酰胺结构
O
O
N
O
N
N
O
N
N
M e
M e
O
M e
胡椒碱咖啡因
（ p Ka =1,22）（pKa= 1,42）
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应诱导 —— 场效应：碱性降低。
N
N
C H
3
N
2
N
1
1
2
菸碱
=8,2
=3,4
p K a
N
N
C H
3
pK a= 5,2 p K a= 10,4
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）立体因素叔胺分子 —— 碱性降低但如：苦参碱 —— 使碱性增强
N
N
O
16
1
苦参碱
N.,
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。
（指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）
C C
H
O H
H
C H
3
N H C H
3
C C
O H
H
C H
3
H
N H C H
3
麻黄碱 伪麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键
O
H
N H M e
H2
M e
H
H
1
H
1
O
H
N H M eH2
M e
H
+
+
伪麻黄碱麻黄碱
O
H
N H M e
H2
M e
H
H
1
H
1
O
H
N H M eH2
M e
H
+
+
伪麻黄碱麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键
p K a = 9,7 4p K a = 9,5 8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
1
4
蛇根碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
1
4
蛇根碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
O
M e
M e O O C
N
N
+
_
1
4
蛇根碱异构化
pKa=1 0.8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
O
O
O H
O M e
O M e
醇胺型小檗碱 p Ka=1 1,5 3
N
O
O
O M e
O M e
+,
OH
-
季铵型异构化三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N,
OO
新番木鳖碱 pK a = 3,8
N
N
M e
O H
O H
H
pK a= 8,15阿马林碱
N原子处在稠环的“桥头” —— 张力较大三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构互变异构的条件,
① 环叔胺分子，氮原子的 α,β 位有双键；
②环叔胺分子，氮原子的 α 位有 -OH；
③处于稠环桥头的 N，不能异构化。
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素碱性强弱：
A r - N H 2N
+
O H N H N H 2 N
O
N
H
季铵 仲胺 伯胺 叔胺 芳胺 酰胺
-
>>>>>
供电- - 碱性↑
共轭、诱导吸电--碱 性↓
三、理化性质 （二）碱性比较碱性强弱：
N
N
N
M e
M e
H
1
2
3
br evi c o l l i n e
A
3 > 2 > 1
N
N
N
O
M e
H
1 2
3
evodi am i ne
吴茱萸碱
B
1 > 3 > 2
N
N
H
C O N H C H
M e
H
C H
2
O H
M e
C
1
2
3
麦角新碱
e r g ono vi n e
2 > 1 > 3
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
生物碱与酸成盐，对质子化来说,仲胺,叔胺生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。
季胺碱,氮杂缩醛,烯胺 以及具有涉及 氮原子的跨环效应 形式存在的生物碱，质子化则往往并非发生在氮原子上。
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
1.季胺碱的成盐
N O H
O H
N
+ -
H X
-
+ X,- + H OH
季胺碱 盐 水质子与OH - 结合成水三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
2.含氮杂缩醛 Alk的成盐质子与R O - 结合成H - OR ( 醇或水）
N C
H
O R N C
H
H O
H X
OH? H O R
+
X
-
+ R
氮杂缩醛生物碱 亚胺盐 醇或水三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
2.含氮杂缩醛 Alk的成盐
N
N
O
O
O
C H
2
C H
3
N
N
O
C H
2
C H
3
C O O H
H
O H
+
+
-
斯米生 （亚胺盐）
（内脂环开裂，质子与C O O 结合） -
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
3.具有烯胺结构 Alk的成盐 N C C N C C
H
.,a? +H
+
烯胺 亚胺盐
A l k质 子化多在 β 碳上，而非氮原子三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
3.具有烯胺结构 Alk的成盐
N
O
N
H
H
M e O O C
N
O
N
H
H
M e O O C
H
+HC l
OH
-
二氢奥斯冬宁 亚胺盐三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
*稠环桥头 N原子不能形成亚胺形式的盐 。
N
N
O
HH
H
H
H
O
有烯胺结构新士的宁
N
N
M e
O H
O H
H
含氮杂缩醛结构阿马林碱三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
4.涉及氮原子跨环效应 Alk的成盐
N
O
N C
O H
+
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，则产生跨环效应三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
4.涉及氮原子跨环效应 Alk的成盐
N
O
N
H
M e O O C
O
M e
M e O
M e O
O
N
H
M e O O C
M e
M e O
M e O
N
OH
H +.,
+
产生跨环效应生成的盐二甲氧基皮拉菲林dimethoxy picraphylline
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N
R ( C H
3
)
N
N C
H
N
a
b
[ O ] +
( )
[ O ]
o ( )
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N H
O C N
N C H C H
2
N C H O
N C O R
H
(a? b)
( )
( N- )
( )
( b )
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N C N C
H
N C
.
.
A cO H g
+
A cO H g
+
O A c
+
-
中间体亚胺盐离子
( 氧化产物)
失去氢离去基 成反式共平面三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
1.氧化成亚胺及其盐类：
N
H
N
H
O
H
N
H
N
O
H g ( O A c )
2
ar i s to t el i none （亚胺）
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
2.N-去烷基化（去 N-甲基,N-乙基等）
O H
N
O
O
N H
Cr O
3
/ p yr,
1 0? 1 8 h
阿替生
atis ine
仲胺衍生物三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
3.酰胺化
O C H
3
O H
OH
O
NC H
3
C H
2
O C H
3
O C H
3
O C H
3
O
O C H
3
O
O H
O C H
3
OH
N
O C H
3
H
O
O C H
3
OH
N
O C H
3
O
乌头碱
}
}
+
K M n O
4
1 )丙 酮—水
( 95:5 )
2)丙 酮
1 ) 5 6 %
1 7,9 %
2 ) 1 9,4 %
6 2,2 %
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
4.氮杂缩醛的形成 O H
O
O H
N
O H
O
NO
宋果灵 宋果拉胺
son go r i ne son go r am i ne
Ag
2
O 或 K
3
Fe(CN)
6
（氧化）
要求处于同侧三、理化性质
（五）沉淀反应用途：
鉴别 —— 试管,TLC或 PPC显色剂；
提取分离 —— 检查是否提取完全。
主要内容,1.沉淀试剂
2.反应原理
3.反应条件
4.结果判断三、理化性质
（五）沉淀反应
1.沉淀试剂金属盐类碘 -碘化钾 （ Wagner） KI-I2 棕褐色 沉淀碘化铋钾 （ Dragendoff） BiI3× KI 红棕色 沉淀碘化汞钾 （ Mayer试剂） HgI2× 2KI 类白色 沉淀若加过量试剂，沉淀又被溶解氯化金 (3%)（ Suric chloride） HAuCl4 黄色 晶形沉淀三、理化性质
（五）沉淀反应
1.沉淀试剂酸类 —— 硅钨酸 (Bertrand试剂 )SiO2× 12WO3 乳白色酚酸类 —— 苦味酸 (Hager试剂 ) 2,4,6-三硝基苯酚 黄色复盐 ——
雷氏铵盐 (Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂生成难溶性复盐 紫红色三、理化性质
（五）沉淀反应
2.反应原理：生成更大多分子 复盐 和 络盐
N H K B i I 4 N H B i I 4+ +
+ -
+ K
+
生物碱盐 碘化铋钾
N H
O H
N O
2
N O
2
O
2
N
O
O
2
N
N O
2
O
2
N
N H+
生物碱盐
+
+ -
苦味酸三、理化性质
（五）沉淀反应
3.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；
（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 >50%；
（当醇含量 >50%时可使沉淀溶解）
（ 3） 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）
三、理化性质
（五）沉淀反应
4.结果的判断
（ 1） 鉴别时每种 Alk需采用三种以上沉淀试剂；
（沉淀试剂对各种 Alk的灵敏度不同）
（ 2） 直接对中药酸提液进行沉淀反应，则阳性 结果 —— 不能判定 Alk的存在阴性 结果可判断无 Alk存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂 —— 沉淀三、理化性质常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）
中草药水提液
CHCl3H2O
H+/H2O
OH- / CHCl3萃取
H2O CHCl3
氨基酸、蛋白质多糖、鞣质等三、理化性质
（六）显色反应
◆ Labat反应
5%没食子酸的醇溶液具有 亚甲二氧基 结构呈翠绿色
◆ Vitali反应发烟硝酸和苛性碱醇溶液结构中有 苄氢 存在则呈阳性反应深紫 — 暗红 — 最后颜色消失三、理化性质
（七） C-N键的裂解反应（基本骨架的测定）
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
3.von Braun三级胺降解
（ von Braun ternary amine degradation）
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
M e C
H
C H
2
H
N
M e
M e
M e
OH -
胺季铵化
CH
3
I OH
-
H
2
O
NM e
3
+
+
烯三甲胺水
+
a?
β - H消除三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
N
H
N
M e M e
H o f m a n n H o f m a n n
+ 三甲胺+ 水
N N
M e M e
N
M e
H ofman n Hofma nn H ofman n
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
反应条件：
N原子的 b位具有 H；
b位连电负性基团（苯）,Hofmann不脱去三甲氨。
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
N
M e M e
N
M e
N
M e M e
OH
-
H o f m an n
H of m an n
+
+
+ M eO H
E m de
N a- H g/E t O H
H
2
O
N M e
3
+
H
2
O
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
b位无 H时，或 b位有电负性基团时钠汞齐 /EtOH
季铵卤化物
C-N键断裂三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
裂解优先发生在处于 苄基 或 烯丙 体系的 C-N键上如：娃儿藤碱（ tylophorine）
N
M e
O M e
M e O
M e O
O M e
N
M e
O M e
M e O
M e O
O M e
+
E m d e
开裂苄基键三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
（ von Braun ternary amine degradation）
三级胺 溴化氰 溴代烷二取代氨基氰化物 +
N
R
N
RN C
Br +
R - B r
C N B r
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(1)反应机制
N
R1
R3
R2
C N Br N
R1
R3
R2
C N
N
R1
R2
C N
N
H
R2R1
.
.
Br
-
+
+ R3 -B r
酸水解脱- C N
二级胺溴代烷亲核试剂亲核试剂三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
① N-烷基取代，体积小者易被取代裂除。
O
A c O
A c O
N M e
O
A c O
A c O
N C N
二乙酰吗啡碱
C NB r
二乙酰吗啡碱降解产物三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
② N原子的 b,g为不饱和体系，则 N原子的 a位
C-N键易断裂（如：苄基或丙烯基）。
N
A c O
A c O
M e
N
A c O
A c O
M e
Br
C N
C NB r
二乙酰阿朴菲 降解产物三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
③ C-N键中碳原子处于苯环中，则多不反应。 N
M e
Br
C N
N
M e
Br
N M e
C N
N -甲基二氢 吲哚碱
2
7a
碳原子处于苯环中三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
④ C-N键的碳原子处于叉链结构中，则 C-N键不易断开。
N O
M e
H
N O
M e
H
Br
C N
N O
M e
H
Br
N C
9
14
1
9
14
1
9 14
1
C NBr
石松碱(ly cop o din e )
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
⑤立体效应影响降解产物的定向。
N
O
O
O M e
O M e
O
O
N
O M e
O M e
C N
O
O
O M e
O M e
C N
N
Br
ca nad i ne N-C ( 14) N - C ( 6)
6
14
8
C N B r
空间位阻三、理化性质
（一）一般性质
（二）碱性
（三）成盐
（四）涉及氮原子的氧化
（五）沉淀反应
（六）显色反应
（七） C-N键的裂解反应本 章 内 容
F
四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
（离子交换树脂法、沉淀法）
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）
酸性水 —— 0.1% ~ 1%H2SO4,HCl,HOAc等生药
H+/H2O药渣
Alk?OH-/H2O
H+/H2O
OH-弱碱及杂质亲水性 Alk
四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法此法缺点：
提取液体积较大（浓缩困难）
提取液中水溶性杂质多解决方法：
（ 1）离子交换树脂法
（ 2）沉淀法四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 1）离子交换树脂法
R S O
3
H N H R S O 3
N H H
N H
4
O H
R S O
3
N H
4
N OH
2
+
-
+
+ ++
+
+-
+ +
氢离子型阳 生物碱盐阳离子交换树脂的铵盐游离生物碱
OH
-
如：
有机溶剂提取
Al k
离子交换树脂四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
①酸提碱沉法 适用于碱性弱的生物碱药 材沉 淀 H2O
H+/H2O提取；加碱碱化水溶性 Alk、杂质不溶或难溶性 Alk
四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
②盐析法,适用中等弱碱 。
黄藤 1%H2SO4水溶液
H2O沉淀碱化至 pH=9；加 NaCl达饱和掌叶防已碱四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
③雷氏铵盐沉淀法 适用于季铵碱
B
+ + NH
4
[ C r ( NH
3
)
2
( S C N )
4
] ( B [ Cr ( N H
3
)
2
( S C N)
4
])
Ag
2
SO
4
B
2
SO
4 +
A g[ C r ( N H
3
)
2
( SCN )
4
]
B aC l
2
B aSO
4
+ B,Cl
四、提取分离 （一）提取季铵碱的水溶液水溶液沉淀 (雷氏复盐 )
雷氏铵盐沉淀沉 淀 滤 液滤液 (B2SO4)
硫酸钡沉淀 季铵碱的盐酸盐加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和 /H2O
溶丙酮 （ 乙醇 ） 中加 Ag2SO4饱和水溶液加入氯化钡 （ BaCl2）
四、提取分离 （一）提取
2.醇类溶剂提取法 生 药
H+ / H2O
药 渣醇 液
OH-/H2O
醇或酸性醇挥醇；加酸水碱性较弱的碱亲水性 Alk
CHCl3
沉 淀
Alk
OH-/H2O CHCl3
四、提取分离 （一）提取
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法生 药残 渣 CHCl3
CHCl3 H+/H2O
碱化 （ 如 NH4OH） （ 使 Alk游离 ）
渗滤 （ 或浸渍 ） （ 如 CHCl3等 ）
H+/H2O
OH-/H2O
Alk沉淀亲水性 Alk
碱性较弱的 Alk
四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法
（二）分离溶解性 —— 重结晶法碱性强弱 —— pH梯度萃取色谱法四、提取分离
（二）分离 生物碱的分离系统分离 特定分离多用于基础研究 侧重于生产实用总 碱单体 Alk的分离类别指酸碱性强弱部位指极性不同依据 Alk的理化性质四、提取分离 （二）分离
1.根据 Alk及其盐的溶解度不同进行分离
（ 1）已知成分 —— 查文献选择结晶溶剂
（ 2）未知成分 —— 色谱方法进行溶剂的选择
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法首先考虑的问题：
所选溶剂 pH值多少为宜？
萃取几次能完全？
萃取溶剂的最佳体积？
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
①缓冲纸色谱
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
选择最佳p H 的缓冲溶液进行萃取碱性
B > A
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
该化合物具有何特性？ 两性化合物
C+
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法总碱
CHCl 3
A
B
C
pH
pH
pH
高中低碱性大小
A > B > C
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
②利用 pKa值来确定 pH值
pKa与 pH关系,N N H +
H
OH -
+
非解离型 解离型N
N H
N
N H
K a =
[ ] [ H 3 O ]
+
+
[ ]
= [ H 3 O ]
+
[ ]
+
[ ]
.
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
②利用 pKa值来确定 pH值
N
N H
pK a = pH - l g
+
[ ]
[ ]
游离碱的浓度盐的浓度例：某 Alk的 pKa=8.0，用 CHCl3从 H2O中萃取，
H2O的 pH应调多少？
pH = pKa + 2 = 8 + 2 = 10
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 2）判断分离的难易程度 —— 萃取次数
K
1
K
2
= β 值大，则易分离
(K
1
> K
2
)
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 2）判断分离的难易程度 —— 萃取次数
β ≥ 100 1次萃取可达 90%以上
≥ 10 萃取需 10~12次
≈ 2 需 1000次以上萃取（ CCD法）
≈ 1 不能分离四、提取分离 （二）分离
3.色谱法
⑴ 吸附剂,柱色谱法常用 氧化铝 （偶用硅胶）；
⑵ 展开剂,游离 Alk常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱
⑶ 化合物极性判断,
① 相似结构,双键多、含氧官能团多 —— 则极性大
② 在含氧官能团中：
- C O O H Ar - O H R - O H - C H O R = O> > > >
- C O O R R -O - R ' C = C C - C> > >
四、提取分离提取分离实例 —— 长春碱与长春新碱
N
H
N
O H
H
C O O M e
N
N
O C O M e
H
R
M e O
C O O M eO H
R = - C H
3
R = - C H O
长春碱醛基长春碱四、提取分离长春花全草 (干粉 80目 )
苯渗漉液 药 渣苯 液 H+/H2O
苯渗漉
pH=4
6%酒石酸水溶液萃取过滤，氨水碱化至
pH=6~7 CHCl3提除水杂除脂杂除碱性较强的成分四、提取分离
H2OCHCl3 弱碱
Alk硫酸盐回收氯仿，蒸干溶于无水乙醇
H2SO4调 pH=3.8~4.1
Alk沉淀溶于 H2O，氨水碱化至
pH=8~9 CHCl3萃取除脂杂除水杂精制四、提取分离
H2OCHCl3
游离 Alk
长春碱 醛基长春碱回收氯仿溶于苯,氯仿 (1:2)液中通过 Al2O3吸附柱用苯,氯仿 (1:2)洗脱色谱分离四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法
（二）分离溶解性 —— 重结晶法碱性强弱 —— pH梯度萃取色谱法本 章 内 容
F
五、结构鉴定
（一）色谱法测定理化常数（如：熔点），与文献报道的数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物的理化数据等。
1.薄层色谱法
2.纸色谱法五、结构鉴定
（二）谱学法紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振
UV—— 反映分子中所含共轭系统情况；
IR—— 利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团；
NMR—— 各种技术图谱测定结构；
MS—— 依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征进行解析。
1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子五、结构鉴定生物碱 MS的一般规律：
特点,M+或 M+-1多为基峰或强峰。
一般观察不到由骨架裂解产生的特征离子。
主要包括两大类：
① 芳香体系组成分子的整体或主体结构；
如喹啉类、吖啶酮类等
② 具有环系多、分子结构紧密的生物碱；
如苦参碱类、秋水仙碱类等五、结构鉴定
2.主要裂解受氮原子支配主要裂解方式是以氮原子为中心的 α-裂解，且多涉及骨架的裂解。
特征：基峰或强峰多是含氮的基团或部分。
主要类型生物碱：金鸡宁类、甾体生物碱类等。
五、结构鉴定
3.主要由 RDA裂解产生的特征离子特点：裂解后产生一对强的互补离子，由此可确定环上取代基的性质和数目。
主要有：四氢原小檗碱类、无 N-烷基取代的阿朴菲类等。
四氢原小檗碱类型的生物碱，主要从Ｃ环裂解，
发生逆 Diels-Alder反应 (RDA反应 )。如：轮环藤酚碱
（ cyclanoline）的裂解过程表示如下：
五、结构鉴定轮环藤酚碱（ cyclanoline）的裂解过程
N
M e O
OH
O H
M e
O M e
N
M e O
OH M e
O H
O M e
- C H
2
- C H
3
N H
M e O
OH
O H
O
+
m /e 3 4 2
+ +
+
m /e 1 9 2
m /e 1 5 0
+
+
m /e 1 7 8 m /e 1 3 5
五、结构鉴定
4.主要由苄基裂解产生特征离子特点：同 3。即裂解后产生一对强的互补离子如：苄基四氢异喹啉类、双苄基四氢异喹啉类等。
如异喹啉类型中的 1-苯甲基 -四氢异喹啉类型的生物碱，其在裂解过程中易失去苯甲基，得到以四氢异喹啉碎片为主的强谱线。
五、结构鉴定
1-苯甲基 -四氢异喹啉类型的生物碱的裂解：
N H
O H
OH
M e O
N H
M e O
OH
+
+
m /e 2 8 5 ( M )
+
m /e 1 7 8
练 习 题练习试题一、选择判断题二、是非题三、化学鉴别题四、分析比较碱性大小五、提取分离一、选择判断题
◆ 用 pH梯度萃取法从氯仿中分离生物碱时,可顺次用 （ ） 缓冲液萃取 。
A,pH= 8~3 B,pH= 6~8
C,pH= 8~14 D,pH= 3~8v
v
v
◆ 生物碱的盐若从酸水中游离出来,pH应为（ ）
A,pH < Pka B,pH > Pka C,pH = PKa
◆ 某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为 ( )。
A.伯胺 B.仲胺 C.酰胺 D.叔胺一、选择判断题
◆ 季铵型生物碱分离常用 ( )。
A,水蒸汽蒸馏法 B,雷氏铵盐法
C,升华法 D,聚酰胺色谱法
v
v
◆ 生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在 ( )条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。
A,酸性水溶液 B,碱性水溶液
C,中性水溶液 D,亲脂性有机溶剂一、选择判断题
◆ Emde降解多用于 ( )的生物碱中 C-N链的裂解 。
A.α位有氢 B.β位有氢 C.β位无氢 D.α位无氢v
v
◆ 将混合生物碱溶于有机溶剂中，以酸液 pH由大 → 小顺次萃取，可依次萃取出 ( )。
A.碱性由强 → 弱的生物碱
B.碱性由弱 → 强的生物碱
C.极性由弱 → 强的生物碱
D.极性由强 → 弱的生物碱一、选择判断题
◆ 用 Hofmann降解反应鉴别生物碱基本母核时,要求结构中 ( )。
A.α位有氢 B.β位有氢
C.α,β位均有氢 D.α,β位均无氢
v
v
◆ 生物碱的碱性强弱可与下列 ( )情况有关 。
A.生物碱中 N原子具有各种杂化状态
B.生物碱中 N原子处于不同的化学环境
C.以上两者均有关 D.以上两者均无关一、选择判断题
◆ pH梯度萃取法分离生物碱时,生物碱在酸水层,
应顺次调 pH（ ） 用氯仿萃取 。
A.pH=3~8 B.pH=8~13 C.pH=1~7 D.pH=7~1v
v
◆ 对生物碱进行分离常用的吸附剂为 ( )。
A.活性炭 B.硅胶 C.葡聚糖凝胶 D.碱性氧化铝二、是非判断题
◆ 自然界所发现的生物碱都是氨基酸的代谢产物 。
◆ 季铵型生物碱可溶于水,它是各类生物碱中碱性最强的一类生物碱 。
◆ 阴离子交换树脂适用于分离生物碱类物质 。
◆ 所有含 N的化合物,其质谱上的分子离子峰 m/z均为奇数 。
◆ 生物碱一般是以游离碱的状态存在于植物体内 。
v
v
×
×
×
二、是非判断题
◆ 某一中药的粗浸液,用生物碱沉淀试剂检查结果为阳性,可说明该中药中肯定含有生物碱 。
◆ 某生物碱 PKa=7.6,若用足够的雷氏铵盐使该生物碱完全沉淀,该溶液的 pH值应调节到大于 PKa两个单位 （ 即 pH=9.6)。
◆ 生物碱都能被生物碱沉淀试剂所沉淀 。
×
×
×
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N
N
O
M e
H
3
C O O C
C O O H
O M e
O M e
M e O
A B
生物碱沉淀试剂+ -
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N H
2
C O O H
N
O H
N H M eM e
A B C
茚三酮反应 +
碘化铋钾 +
CS 2 C u S O 4 N a O H+
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N
O
O
O M e
M e O
N
O M e
M e O
M e
M e O
M e O
A B
L a b a t +
三、化学方法鉴别下列各组化合物
NO O
O
OH
M e
O H
N O
O
OH
M e
OH
A B
反应V i t a l i +
四、比较各化合物中 N原子的碱性大小
N
N
N
M e
H M e
1
2
3
N
N
N
O
M e
H
1
2
3
N
N
H
C O N H C H - C H
2
O H
H
M e
M e
1
2
3
123 > >
12 3>>
1 23 >>
四、比较下列各组化合物的碱性
N
N
N
N
O
M e
O
M e
M e
NO O
O
OH
M eN
N
O
M e
H
3
C O O C
A B C
A B C> >
四、比较下列各组化合物的碱性
N
OH
O H
O
O
O
N
OH
O H
O
O
N
OH
O H
O
O
A B C
AB C> >
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
NO O
O
OH
M e N O
O
OH
M e
N O
O
OH
M e
OH
A B
C
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
N
O
O
M e
O H
N
O H
H
N
O
A B C
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
N
O
O
M e
O H
N ( M e )
3
O H
M e O
M e O
N O
M e
O M e
+ -
A B C
五、提取分离某中药材中主要含有生物碱类成分，
且已知在其总碱中含有如下成分：
季铵碱,酚性叔胺碱,非酚性叔胺碱,水溶性杂质,脂溶性杂质现有下列分离流程，试将每种成分可能出现的部位填入括号中。
总碱的酸性水溶液
NH
4
调至
p H 9~10
C H C l
3
萃取碱水层层C H C l
3
酸化雷氏铵盐水液沉淀经分解
1% N aO H
1% H C lNH
4
Cl 处理提取酸水层碱水层 C H C l
3
层
C H C l
3
层C H C l
3
层C H C l
3
( )
( )
( ) ( ) ( )
季铵碱水杂非酚酚性碱 脂杂
F
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如：
一、概述鸦片中的 吗啡 —— 镇痛作用麻黄中的 麻黄碱 —— 止喘作用长春花中的 长春碱 —— 抗癌活性黄连中的 小檗碱 —— 抗菌消炎作用山莨菪碱 —— 抗中毒性休克作用生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：
一、概述植物古柯中的有效成分古柯碱（ cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是 毒性较大,久用容易成瘾
N
O
O
C
2
H
5
C
2
H
5
N H
2
普鲁卡因
procaine
(合成品 )局麻药
N C H
3
H
C O O C H
3
O
O
古柯碱
cocaine
（可卡因）
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；
大部分为杂环化合物且 氮原子在杂环内 ；
多数有较强的 生理活性 。
一、概述
㈡ 分布存在于一百多个科中如：豆科、茄科、防己科、
罂粟科、毛茛科等植物中。
㈠ 生物碱的定义一、概述
1.游离碱,碱性极弱，以游离碱的形式存在。
2.成 盐,有机酸 有：柠檬酸、酒石酸等； 特殊的酸 类：乌头酸、绿原酸等 无机酸,硫酸、盐酸等。
3.苷 类,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,植物体中的氮氧化物约一百余种。
㈢ 存在形式一、概述
㈣ 命名规则
1,类型的命名
⑴ 基核的化学结构，如吡啶、喹啉、萜类等；
⑵ 以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。
2.单体成分的命名
⑴ 以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱
⑵ 也有以生理活性或药效命名，如：吗啡 (使睡眠 )
⑶ 以人名命名的；如,pelletierine
一、概述
㈤ 分类方法
1.按植物来源分类；
如：石蒜生物碱，长春花生物碱；
2.按化学结构分类；
如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；
3.按生源结合化学分类；
如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
本 章 内 容
F
结构特点二、分类
㈠ 有机胺类 （苯丙氨酸 /酪氨酸）
氮原子不结合在环内的一类生物碱。
C H C H
O H
C H
3
N H C H
3
C H C H
O H
C H
3
N H C H
3
麻黄碱 伪麻黄碱
( 1 R,2 S) ( 1 S,2 S)
ephedrine pseudoephedrine
麻黄碱的特点,
二、分类
㈠ 有机胺类（苯丙氨酸 /酪氨酸）
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 。
M e O H
C S
2
C u S O
4
N a O H
麻 + 棕或黄色沉淀二、分类
㈠ 有机胺类（苯丙氨酸 /酪氨酸）
M e
OH
M e O
C O O ( C H
2
)
4 N H
N H
2
N H
N H C O C H
3
O
O M e
M e O
M e O
O M e
秋水仙碱
colchicine
治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用益母草碱
leonurine
对动物子宫有增加其紧张性与节律性的作用二、分类
㈡ 吡咯衍生物由吡咯或四氢吡咯衍生的生物碱。
N
H
N
H
吡咯 四氢吡咯重要的分：简单的吡咯衍生物吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）
吲哚里西啶衍生物。
二、分类
㈡ 吡咯衍生物简单的吡咯衍生物
NN
O
M e M e
NN
M e M e
O
O
O C O M e
红古豆碱
cuscohygrine 红古豆苦杏仁酸酯
（无活性）
（有活性）
似阿托品药物的散瞳等作用二、分类
㈡ 吡咯衍生物
N
O
O
N
M e
M e
M e
H
O H
O H
O
O
野百合碱
monocrotaline
（有抗癌活性）
吡咯里西啶吡咯里西啶（ pyrrolizidine）衍生物二、分类
㈡ 吡咯衍生物吲哚里西啶（ indolizidine）衍生物
N
N
O
O
吲哚里西啶
indolizidine 一叶萩碱securinine
二、分类
㈢ 吡啶衍生物由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。
分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（ quinolizidine）
N
N
吡啶 喹诺里西啶二、分类
㈢ 吡啶衍生物
N
M eM e
N O
O M e
C N
M e
N
N H
O
猕猴桃碱 蓖麻碱 金雀花碱
actinidine ricinine cytisine
二、分类
㈢ 吡啶衍生物 N
N
O
N
N
O
O
苦参碱 氧化苦参碱
matrine oxymatrine
二、分类
㈣ 莨菪烷（ tropane）衍生物由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。
分：颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
古柯生物碱（ coca alkaloids）
N
C H
3
H
H
N C H
3
H
H
N
CH
3
H
H莨菪烷二、分类莨菪碱是由莨菪醇（ tuopine）与莨菪酸（ tuopic
acid）缩合而生成的酯：
N C H 3
H
O H
C
H
H O O C
C H 2 O H
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
莨菪醇 莨菪酸莨菪碱 （阿托品）
+
缩合二、分类颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
莨菪碱
hyoscyamine
阿托品
atropine
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
OH
C
H
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
O
C H 2 O HN C H
3
H
O C O
O
O H
东莨菪碱
scopolamine
山莨菪碱
anisodamine
樟柳碱
anisodine
二、分类古柯生物碱（ coca alkaloids）
N C H 3
H
O H
C O O H
爱康宁
ecgonine
古柯碱
cocaine
N C H
3
H
C O O C H
3
O C
O
二、分类
㈤ 喹啉衍生物
N
1
2
3
45
6
7
8
喹 啉
N
N O
O
O
O H
喜树碱
camptothecine
治白血病和直肠癌内酯结构碱化开环 成盐溶于水二、分类
㈥ 异喹啉衍生物分,1-苯甲基异喹啉型双苯甲基异喹啉型原小檗碱型阿朴啡型原阿朴啡型吗啡烷型原托品碱型
N
6
7
1
2
3
45
8
异喹啉
isoquinoline
二、分类
㈥ 异喹啉衍生物
1-苯甲基异喹啉型
O
O
N
O
O
M e O
O M e
O M e
M e
H
那可丁
narcotine
存在于鸦片中,具有镇咳作用与可待因相似,
但无成瘾性,可替代可待因 。
N
1 - 苯甲基异喹啉
1-benzyl-isoquinoline
二、分类双苯甲基异喹啉型
N
M e O
M e O
M e O
M e
H
N
H
O M e
O M e
O M e
M e O
M e
O
唐松草碱
thalicarpine
二、分类原小檗碱型 protoberberine
N
N
O
O
O M e
O M e
OH
M e O
N
O M e
O M e
+
OH
-
+ OH
-
小檗碱（黄连素）
berberine
药根碱
jatrorrhizine
二、分类原小檗碱型
N
O
O
O
O
N
M e O
M e O
O M e
O M e
四氢黄连碱
tetrahydrocoptisine
延胡索乙素
Corydalis B
二、分类阿朴啡型
N M e N H
C H
3
O
OH
C H
3
O
阿朴啡
aporphine
土藤碱
tuduranine
二、分类原阿朴啡型
N M e
O
N H
O
M e O
M e O
原阿朴啡
proaporphine
Stepharine
（存在于千金藤中）
二、分类吗啡烷型
N
1
2
3 4 5 6
7
8
910
11
12
13
14
15
16
吗啡烷
morphinane
OH
O
N
C H
3
O H
N
C H
3
OO HM e O
O M e
吗啡碱
morphine
青藤碱
sinomenine
二、分类原托品碱型
N
O
O
O
O
O
C H
3
原托品碱
protopine
二、分类
㈦ 菲啶（ phenanthridine）衍生物属异喹啉类衍生物，重要的类型有：
苯骈菲啶类吡咯骈菲啶类
N N
苯骈菲啶
benzo-phenanthridine
菲啶二、分类
㈦ 菲啶（ phenanthridine）衍生物苯骈菲啶类 吡咯骈菲啶类
N
O
O
O
O
OH
C H
3
N
O
O
O H
OH
白屈菜碱
chelidonine
石蒜碱
lycorine
二、分类
㈧ 吖啶酮（ acridone）衍生物
N
1
2
3
45
6
7
8 9
10
吖啶
N
O
M e
O
O M e
山油柑碱
acronycine
具有显著抗癌作用,抗瘤谱较广,现已有人工合成品 。
二、分类
㈨ 吲哚（ yinduo）衍生物
N
H
1
2
3
4
5
6
7
吲哚
N
H
N
H
C O N H
M e
M e
C H
2
O H
麦角新碱
ergonovine
ergometrine
二、分类
㈨ 吲哚（ yinduo）衍生物
N N
C H
3
C H
3
C H
3
C O OC H
3
N H
N
H
N
C H
3
C H
3
毒扁豆碱
physostigmine
治疗青光眼玫瑰树碱
ellipticine
抗癌作用，低毒。
二、分类
㈩ 咪唑（ imidazole）衍生物
N
N
O
N
NO
M e咪唑毛果芸香碱
pilocarpine
治疗青光眼二、分类
(十一 ) 喹唑酮（ quinazolidone）衍生物
N
N
O
N
N
NHO
O O H
喹唑酮常山碱
b-dichroine
febrifugine
抗疟作用二、分类
(十二 ) 嘌呤（ purine）衍生物
N
N N
N1
2
3
4
5
6
7
8
9
嘌呤
N
N
N
N
N H
2
H
O H
O H
H
C O O H
香菇嘌呤
eritadenine
具降脂作用二、分类
(十三 ) 甾体生物碱类
N
H
H
O H
H
H
H
HH
O H
H
OH
H
贝母碱
peimine
verticine
二、分类
(十四 ) 萜生物碱类
N
O
M e
O
M e
O C H
3
O H
OH
O
NC H
3
C H
2
O C H
3
O C H
3
O C C H
3
O
O C H
3
C
O
O H
石斛碱
dendrobine 乌头碱aconitine
二、分类
(十五 ) 大环生物碱类
Cl
N
M e
O
O
O
N
M e
O
M e
H M e
N
H
O
O
M e O
O
M e
H
M e
O H
M e O
M e
美登碱
maytansine
高效低毒、安全幅度大的抗癌活性成分二、分类
(十六 ) 其他类型生物碱
N
NM e M e
M e M e
O
O H
Cl
O
M e O
N
O M e
O M e
M e
O
N C H
3
C H
3
O
C H
3
O
O
O H
H
N H
四甲基吡嗪（川芎嗪）
tetramethylpyrazine
莲氏花烷
hasubanane
间千金藤碱
metaphanine
短防已碱
acutumine
本 章 内 容
F
三、理化性质 （一）一般性质
（一）一般性质
1.形态 —— 多为结晶固体，少为粉末；有熔点。
少数常温下 —— 液体（多不含氧，若含多成酯键）
N
N
H
N
N
M e
N
M e
C O O C H
3
毒藜碱
dl-anabasine
菸碱
nicotine
槟榔碱
arecoline
三、理化性质 （一）一般性质
2.颜色 —— 多为无色或白色，少数有色。
N
O
O
O M e
O M e
N
O
O
O M e
O M e
Zn
H
2
S O
4
+
小檗碱 四氢小檗碱
（黄色） （无色）
三、理化性质 （一）一般性质一叶萩碱成盐后则无色。
N
O
O
一叶萩碱
（黄色）
三、理化性质 （一）一般性质
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 （一）一般性质
*酸、碱均为 1%。
6.溶解度
(1)游离碱类别 极性 溶解性 H2O CHCl3 H+ OH-
非酚性 较弱 脂溶性 — + + —
季铵碱 强 水溶性 + — + +
氮氧化物 半极性 中等水溶 + ± + +
两性,Ar-OH 较弱 脂溶性 — + + +
-COOH 强 水溶性 + — + +
三、理化性质 （一）一般性质
6.溶解度
(1)游离碱少数酚性碱，由于各种原因而导致不溶碱水中。
如：
N
O H
M e
O M e
O M e
O
N M e
M e O
O
去甲基粉防已碱由于空间位阻且能所以不溶于碱水
A r - OH
形成分子内氢键三、理化性质 （一）一般性质
6.溶解度
(2)成盐 Alk
多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
含氧酸盐的水溶性往往较大。
与大分子有机酸所形成的盐水溶性差与小分子有机酸或无机酸成盐水溶性较好。
三、理化性质 （二）碱性
（二）碱性
1.碱性的来源
N,N,H+ H
+ +
生物碱 生物碱盐
2.碱性强弱的表示方法
B H H 3 O+ B ++K a
[ B ] [ H 3 O ]
[ B H ]
+
+
三、理化性质 （二）碱性
2.碱性强弱的表示方法
[ B H ]
[ B]
p K a pH lg +棗游离碱浓度成盐碱浓度
pK a = - l gK a ; p K b = - l g K b ; pK a + p K b = 14
p K a,< 2 2 ~ 7 7 ~ 1 1 > 1 1
极弱碱 弱 碱 中强碱 强碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 1）杂化方式
N - N C C NSP 3 ( ) > SP 2 ( ) > SP ( )
p K a 10 ~ 5 ~ 6 0 ~ 1
N N
H
吡啶 胡椒啶
p k a = 5,2 ( S P 2 ) p k a = 1 1,2 ( S P 3 )
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应 N H 3 M e N H 2 NH M eM e M e N M e
M e
仲胺 叔胺伯胺胺
pka 9.3 10,6 10,7 9.7 4
连接供电基团则使碱性增强。
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应
p K a,1 1,2 1 0,1 1 1,3 1 0,4
N
H
N
C H
3
N
H
N
C H
3
A B a b
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应氮原子附近若有吸电基团，碱性减弱。 N C H 3
H
C O O C H
3
O C
O
N C H
3
H
O C
O
可卡因 托哌可卡因
p K a = 8,3 1 p K a = 9,8 8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应氮原子孤电子对处于 P~p共轭体系时，碱性减弱。
N C O
R
..
酰胺结构
O
O
N
O
N
N
O
N
N
M e
M e
O
M e
胡椒碱咖啡因
（ p Ka =1,22）（pKa= 1,42）
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应诱导 —— 场效应：碱性降低。
N
N
C H
3
N
2
N
1
1
2
菸碱
=8,2
=3,4
p K a
N
N
C H
3
pK a= 5,2 p K a= 10,4
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）立体因素叔胺分子 —— 碱性降低但如：苦参碱 —— 使碱性增强
N
N
O
16
1
苦参碱
N.,
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键若能形成稳定的分子内氢键，可使碱性增强。
（指成盐时接受的质子能形成稳定的分子内氢键）
C C
H
O H
H
C H
3
N H C H
3
C C
O H
H
C H
3
H
N H C H
3
麻黄碱 伪麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键
O
H
N H M e
H2
M e
H
H
1
H
1
O
H
N H M eH2
M e
H
+
+
伪麻黄碱麻黄碱
O
H
N H M e
H2
M e
H
H
1
H
1
O
H
N H M eH2
M e
H
+
+
伪麻黄碱麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）分子内氢键
p K a = 9,7 4p K a = 9,5 8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
1
4
蛇根碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
1
4
蛇根碱三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N
O
M e
M e O O C
O
M e
M e O O C
N
N
+
_
1
4
蛇根碱异构化
pKa=1 0.8
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
O
O
O H
O M e
O M e
醇胺型小檗碱 p Ka=1 1,5 3
N
O
O
O M e
O M e
+,
OH
-
季铵型异构化三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构
N
N,
OO
新番木鳖碱 pK a = 3,8
N
N
M e
O H
O H
H
pK a= 8,15阿马林碱
N原子处在稠环的“桥头” —— 张力较大三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）分子内互变异构互变异构的条件,
① 环叔胺分子，氮原子的 α,β 位有双键；
②环叔胺分子，氮原子的 α 位有 -OH；
③处于稠环桥头的 N，不能异构化。
三、理化性质 （二）碱性
3.影响碱性强弱的因素碱性强弱：
A r - N H 2N
+
O H N H N H 2 N
O
N
H
季铵 仲胺 伯胺 叔胺 芳胺 酰胺
-
>>>>>
供电- - 碱性↑
共轭、诱导吸电--碱 性↓
三、理化性质 （二）碱性比较碱性强弱：
N
N
N
M e
M e
H
1
2
3
br evi c o l l i n e
A
3 > 2 > 1
N
N
N
O
M e
H
1 2
3
evodi am i ne
吴茱萸碱
B
1 > 3 > 2
N
N
H
C O N H C H
M e
H
C H
2
O H
M e
C
1
2
3
麦角新碱
e r g ono vi n e
2 > 1 > 3
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
生物碱与酸成盐，对质子化来说,仲胺,叔胺生物碱成盐时，质子多结合于氮原子。
季胺碱,氮杂缩醛,烯胺 以及具有涉及 氮原子的跨环效应 形式存在的生物碱，质子化则往往并非发生在氮原子上。
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
1.季胺碱的成盐
N O H
O H
N
+ -
H X
-
+ X,- + H OH
季胺碱 盐 水质子与OH - 结合成水三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
2.含氮杂缩醛 Alk的成盐质子与R O - 结合成H - OR ( 醇或水）
N C
H
O R N C
H
H O
H X
OH? H O R
+
X
-
+ R
氮杂缩醛生物碱 亚胺盐 醇或水三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
2.含氮杂缩醛 Alk的成盐
N
N
O
O
O
C H
2
C H
3
N
N
O
C H
2
C H
3
C O O H
H
O H
+
+
-
斯米生 （亚胺盐）
（内脂环开裂，质子与C O O 结合） -
三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
3.具有烯胺结构 Alk的成盐 N C C N C C
H
.,a? +H
+
烯胺 亚胺盐
A l k质 子化多在 β 碳上，而非氮原子三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
3.具有烯胺结构 Alk的成盐
N
O
N
H
H
M e O O C
N
O
N
H
H
M e O O C
H
+HC l
OH
-
二氢奥斯冬宁 亚胺盐三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
*稠环桥头 N原子不能形成亚胺形式的盐 。
N
N
O
HH
H
H
H
O
有烯胺结构新士的宁
N
N
M e
O H
O H
H
含氮杂缩醛结构阿马林碱三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
4.涉及氮原子跨环效应 Alk的成盐
N
O
N C
O H
+
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，则产生跨环效应三、理化性质
（三）成盐（ Alk成盐的机理）
4.涉及氮原子跨环效应 Alk的成盐
N
O
N
H
M e O O C
O
M e
M e O
M e O
O
N
H
M e O O C
M e
M e O
M e O
N
OH
H +.,
+
产生跨环效应生成的盐二甲氧基皮拉菲林dimethoxy picraphylline
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N
R ( C H
3
)
N
N C
H
N
a
b
[ O ] +
( )
[ O ]
o ( )
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N H
O C N
N C H C H
2
N C H O
N C O R
H
(a? b)
( )
( N- )
( )
( b )
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
N C N C
H
N C
.
.
A cO H g
+
A cO H g
+
O A c
+
-
中间体亚胺盐离子
( 氧化产物)
失去氢离去基 成反式共平面三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
1.氧化成亚胺及其盐类：
N
H
N
H
O
H
N
H
N
O
H g ( O A c )
2
ar i s to t el i none （亚胺）
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
2.N-去烷基化（去 N-甲基,N-乙基等）
O H
N
O
O
N H
Cr O
3
/ p yr,
1 0? 1 8 h
阿替生
atis ine
仲胺衍生物三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
3.酰胺化
O C H
3
O H
OH
O
NC H
3
C H
2
O C H
3
O C H
3
O C H
3
O
O C H
3
O
O H
O C H
3
OH
N
O C H
3
H
O
O C H
3
OH
N
O C H
3
O
乌头碱
}
}
+
K M n O
4
1 )丙 酮—水
( 95:5 )
2)丙 酮
1 ) 5 6 %
1 7,9 %
2 ) 1 9,4 %
6 2,2 %
三、理化性质
（四）涉及氮原子的氧化
4.氮杂缩醛的形成 O H
O
O H
N
O H
O
NO
宋果灵 宋果拉胺
son go r i ne son go r am i ne
Ag
2
O 或 K
3
Fe(CN)
6
（氧化）
要求处于同侧三、理化性质
（五）沉淀反应用途：
鉴别 —— 试管,TLC或 PPC显色剂；
提取分离 —— 检查是否提取完全。
主要内容,1.沉淀试剂
2.反应原理
3.反应条件
4.结果判断三、理化性质
（五）沉淀反应
1.沉淀试剂金属盐类碘 -碘化钾 （ Wagner） KI-I2 棕褐色 沉淀碘化铋钾 （ Dragendoff） BiI3× KI 红棕色 沉淀碘化汞钾 （ Mayer试剂） HgI2× 2KI 类白色 沉淀若加过量试剂，沉淀又被溶解氯化金 (3%)（ Suric chloride） HAuCl4 黄色 晶形沉淀三、理化性质
（五）沉淀反应
1.沉淀试剂酸类 —— 硅钨酸 (Bertrand试剂 )SiO2× 12WO3 乳白色酚酸类 —— 苦味酸 (Hager试剂 ) 2,4,6-三硝基苯酚 黄色复盐 ——
雷氏铵盐 (Ammoniumreineckate) 硫氰酸铬铵试剂生成难溶性复盐 紫红色三、理化性质
（五）沉淀反应
2.反应原理：生成更大多分子 复盐 和 络盐
N H K B i I 4 N H B i I 4+ +
+ -
+ K
+
生物碱盐 碘化铋钾
N H
O H
N O
2
N O
2
O
2
N
O
O
2
N
N O
2
O
2
N
N H+
生物碱盐
+
+ -
苦味酸三、理化性质
（五）沉淀反应
3.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；
（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 >50%；
（当醇含量 >50%时可使沉淀溶解）
（ 3） 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）
三、理化性质
（五）沉淀反应
4.结果的判断
（ 1） 鉴别时每种 Alk需采用三种以上沉淀试剂；
（沉淀试剂对各种 Alk的灵敏度不同）
（ 2） 直接对中药酸提液进行沉淀反应，则阳性 结果 —— 不能判定 Alk的存在阴性 结果可判断无 Alk存在氨基酸、蛋白质、多糖、鞣质等 + 沉淀试剂 —— 沉淀三、理化性质常规提纯方法（排除水溶性成分的干扰）
中草药水提液
CHCl3H2O
H+/H2O
OH- / CHCl3萃取
H2O CHCl3
氨基酸、蛋白质多糖、鞣质等三、理化性质
（六）显色反应
◆ Labat反应
5%没食子酸的醇溶液具有 亚甲二氧基 结构呈翠绿色
◆ Vitali反应发烟硝酸和苛性碱醇溶液结构中有 苄氢 存在则呈阳性反应深紫 — 暗红 — 最后颜色消失三、理化性质
（七） C-N键的裂解反应（基本骨架的测定）
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
3.von Braun三级胺降解
（ von Braun ternary amine degradation）
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
M e C
H
C H
2
H
N
M e
M e
M e
OH -
胺季铵化
CH
3
I OH
-
H
2
O
NM e
3
+
+
烯三甲胺水
+
a?
β - H消除三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
N
H
N
M e M e
H o f m a n n H o f m a n n
+ 三甲胺+ 水
N N
M e M e
N
M e
H ofman n Hofma nn H ofman n
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
1.霍夫曼降解（ Hofmann degradation）
反应条件：
N原子的 b位具有 H；
b位连电负性基团（苯）,Hofmann不脱去三甲氨。
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
N
M e M e
N
M e
N
M e M e
OH
-
H o f m an n
H of m an n
+
+
+ M eO H
E m de
N a- H g/E t O H
H
2
O
N M e
3
+
H
2
O
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
b位无 H时，或 b位有电负性基团时钠汞齐 /EtOH
季铵卤化物
C-N键断裂三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
2.Emde降解反应（ Emde degradation）
裂解优先发生在处于 苄基 或 烯丙 体系的 C-N键上如：娃儿藤碱（ tylophorine）
N
M e
O M e
M e O
M e O
O M e
N
M e
O M e
M e O
M e O
O M e
+
E m d e
开裂苄基键三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
（ von Braun ternary amine degradation）
三级胺 溴化氰 溴代烷二取代氨基氰化物 +
N
R
N
RN C
Br +
R - B r
C N B r
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(1)反应机制
N
R1
R3
R2
C N Br N
R1
R3
R2
C N
N
R1
R2
C N
N
H
R2R1
.
.
Br
-
+
+ R3 -B r
酸水解脱- C N
二级胺溴代烷亲核试剂亲核试剂三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
① N-烷基取代，体积小者易被取代裂除。
O
A c O
A c O
N M e
O
A c O
A c O
N C N
二乙酰吗啡碱
C NB r
二乙酰吗啡碱降解产物三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
② N原子的 b,g为不饱和体系，则 N原子的 a位
C-N键易断裂（如：苄基或丙烯基）。
N
A c O
A c O
M e
N
A c O
A c O
M e
Br
C N
C NB r
二乙酰阿朴菲 降解产物三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
③ C-N键中碳原子处于苯环中，则多不反应。 N
M e
Br
C N
N
M e
Br
N M e
C N
N -甲基二氢 吲哚碱
2
7a
碳原子处于苯环中三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
④ C-N键的碳原子处于叉链结构中，则 C-N键不易断开。
N O
M e
H
N O
M e
H
Br
C N
N O
M e
H
Br
N C
9
14
1
9
14
1
9 14
1
C NBr
石松碱(ly cop o din e )
三、理化性质 （七） C-N键的裂解反应
3.von Braun三级胺降解
(2)分子结构与降解产物的关系
⑤立体效应影响降解产物的定向。
N
O
O
O M e
O M e
O
O
N
O M e
O M e
C N
O
O
O M e
O M e
C N
N
Br
ca nad i ne N-C ( 14) N - C ( 6)
6
14
8
C N B r
空间位阻三、理化性质
（一）一般性质
（二）碱性
（三）成盐
（四）涉及氮原子的氧化
（五）沉淀反应
（六）显色反应
（七） C-N键的裂解反应本 章 内 容
F
四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
（离子交换树脂法、沉淀法）
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法：冷提法（渗漉法、冷浸法）
酸性水 —— 0.1% ~ 1%H2SO4,HCl,HOAc等生药
H+/H2O药渣
Alk?OH-/H2O
H+/H2O
OH-弱碱及杂质亲水性 Alk
四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法此法缺点：
提取液体积较大（浓缩困难）
提取液中水溶性杂质多解决方法：
（ 1）离子交换树脂法
（ 2）沉淀法四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 1）离子交换树脂法
R S O
3
H N H R S O 3
N H H
N H
4
O H
R S O
3
N H
4
N OH
2
+
-
+
+ ++
+
+-
+ +
氢离子型阳 生物碱盐阳离子交换树脂的铵盐游离生物碱
OH
-
如：
有机溶剂提取
Al k
离子交换树脂四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
①酸提碱沉法 适用于碱性弱的生物碱药 材沉 淀 H2O
H+/H2O提取；加碱碱化水溶性 Alk、杂质不溶或难溶性 Alk
四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
②盐析法,适用中等弱碱 。
黄藤 1%H2SO4水溶液
H2O沉淀碱化至 pH=9；加 NaCl达饱和掌叶防已碱四、提取分离 （一）提取
1.酸水提取法
（ 2）沉淀法
③雷氏铵盐沉淀法 适用于季铵碱
B
+ + NH
4
[ C r ( NH
3
)
2
( S C N )
4
] ( B [ Cr ( N H
3
)
2
( S C N)
4
])
Ag
2
SO
4
B
2
SO
4 +
A g[ C r ( N H
3
)
2
( SCN )
4
]
B aC l
2
B aSO
4
+ B,Cl
四、提取分离 （一）提取季铵碱的水溶液水溶液沉淀 (雷氏复盐 )
雷氏铵盐沉淀沉 淀 滤 液滤液 (B2SO4)
硫酸钡沉淀 季铵碱的盐酸盐加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和 /H2O
溶丙酮 （ 乙醇 ） 中加 Ag2SO4饱和水溶液加入氯化钡 （ BaCl2）
四、提取分离 （一）提取
2.醇类溶剂提取法 生 药
H+ / H2O
药 渣醇 液
OH-/H2O
醇或酸性醇挥醇；加酸水碱性较弱的碱亲水性 Alk
CHCl3
沉 淀
Alk
OH-/H2O CHCl3
四、提取分离 （一）提取
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法生 药残 渣 CHCl3
CHCl3 H+/H2O
碱化 （ 如 NH4OH） （ 使 Alk游离 ）
渗滤 （ 或浸渍 ） （ 如 CHCl3等 ）
H+/H2O
OH-/H2O
Alk沉淀亲水性 Alk
碱性较弱的 Alk
四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法
（二）分离溶解性 —— 重结晶法碱性强弱 —— pH梯度萃取色谱法四、提取分离
（二）分离 生物碱的分离系统分离 特定分离多用于基础研究 侧重于生产实用总 碱单体 Alk的分离类别指酸碱性强弱部位指极性不同依据 Alk的理化性质四、提取分离 （二）分离
1.根据 Alk及其盐的溶解度不同进行分离
（ 1）已知成分 —— 查文献选择结晶溶剂
（ 2）未知成分 —— 色谱方法进行溶剂的选择
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法首先考虑的问题：
所选溶剂 pH值多少为宜？
萃取几次能完全？
萃取溶剂的最佳体积？
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
①缓冲纸色谱
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
选择最佳p H 的缓冲溶液进行萃取碱性
B > A
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
该化合物具有何特性？ 两性化合物
C+
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法总碱
CHCl 3
A
B
C
pH
pH
pH
高中低碱性大小
A > B > C
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
②利用 pKa值来确定 pH值
pKa与 pH关系,N N H +
H
OH -
+
非解离型 解离型N
N H
N
N H
K a =
[ ] [ H 3 O ]
+
+
[ ]
= [ H 3 O ]
+
[ ]
+
[ ]
.
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法
②利用 pKa值来确定 pH值
N
N H
pK a = pH - l g
+
[ ]
[ ]
游离碱的浓度盐的浓度例：某 Alk的 pKa=8.0，用 CHCl3从 H2O中萃取，
H2O的 pH应调多少？
pH = pKa + 2 = 8 + 2 = 10
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 2）判断分离的难易程度 —— 萃取次数
K
1
K
2
= β 值大，则易分离
(K
1
> K
2
)
四、提取分离 （二）分离
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 2）判断分离的难易程度 —— 萃取次数
β ≥ 100 1次萃取可达 90%以上
≥ 10 萃取需 10~12次
≈ 2 需 1000次以上萃取（ CCD法）
≈ 1 不能分离四、提取分离 （二）分离
3.色谱法
⑴ 吸附剂,柱色谱法常用 氧化铝 （偶用硅胶）；
⑵ 展开剂,游离 Alk常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱
⑶ 化合物极性判断,
① 相似结构,双键多、含氧官能团多 —— 则极性大
② 在含氧官能团中：
- C O O H Ar - O H R - O H - C H O R = O> > > >
- C O O R R -O - R ' C = C C - C> > >
四、提取分离提取分离实例 —— 长春碱与长春新碱
N
H
N
O H
H
C O O M e
N
N
O C O M e
H
R
M e O
C O O M eO H
R = - C H
3
R = - C H O
长春碱醛基长春碱四、提取分离长春花全草 (干粉 80目 )
苯渗漉液 药 渣苯 液 H+/H2O
苯渗漉
pH=4
6%酒石酸水溶液萃取过滤，氨水碱化至
pH=6~7 CHCl3提除水杂除脂杂除碱性较强的成分四、提取分离
H2OCHCl3 弱碱
Alk硫酸盐回收氯仿，蒸干溶于无水乙醇
H2SO4调 pH=3.8~4.1
Alk沉淀溶于 H2O，氨水碱化至
pH=8~9 CHCl3萃取除脂杂除水杂精制四、提取分离
H2OCHCl3
游离 Alk
长春碱 醛基长春碱回收氯仿溶于苯,氯仿 (1:2)液中通过 Al2O3吸附柱用苯,氯仿 (1:2)洗脱色谱分离四、提取分离
（一）提取
1.酸水提取法
2.醇类溶剂提取法
3.与水不相混溶的有机溶剂提取法
（二）分离溶解性 —— 重结晶法碱性强弱 —— pH梯度萃取色谱法本 章 内 容
F
五、结构鉴定
（一）色谱法测定理化常数（如：熔点），与文献报道的数据进行对照，与对照品共薄层，测定其衍生物的理化数据等。
1.薄层色谱法
2.纸色谱法五、结构鉴定
（二）谱学法紫外光谱、红外光谱、质谱、核磁共振
UV—— 反映分子中所含共轭系统情况；
IR—— 利用特征吸收峰，鉴定结构中主要官能团；
NMR—— 各种技术图谱测定结构；
MS—— 依据文献，结合主要生物碱类型的质谱特征进行解析。
1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子五、结构鉴定生物碱 MS的一般规律：
特点,M+或 M+-1多为基峰或强峰。
一般观察不到由骨架裂解产生的特征离子。
主要包括两大类：
① 芳香体系组成分子的整体或主体结构；
如喹啉类、吖啶酮类等
② 具有环系多、分子结构紧密的生物碱；
如苦参碱类、秋水仙碱类等五、结构鉴定
2.主要裂解受氮原子支配主要裂解方式是以氮原子为中心的 α-裂解，且多涉及骨架的裂解。
特征：基峰或强峰多是含氮的基团或部分。
主要类型生物碱：金鸡宁类、甾体生物碱类等。
五、结构鉴定
3.主要由 RDA裂解产生的特征离子特点：裂解后产生一对强的互补离子，由此可确定环上取代基的性质和数目。
主要有：四氢原小檗碱类、无 N-烷基取代的阿朴菲类等。
四氢原小檗碱类型的生物碱，主要从Ｃ环裂解，
发生逆 Diels-Alder反应 (RDA反应 )。如：轮环藤酚碱
（ cyclanoline）的裂解过程表示如下：
五、结构鉴定轮环藤酚碱（ cyclanoline）的裂解过程
N
M e O
OH
O H
M e
O M e
N
M e O
OH M e
O H
O M e
- C H
2
- C H
3
N H
M e O
OH
O H
O
+
m /e 3 4 2
+ +
+
m /e 1 9 2
m /e 1 5 0
+
+
m /e 1 7 8 m /e 1 3 5
五、结构鉴定
4.主要由苄基裂解产生特征离子特点：同 3。即裂解后产生一对强的互补离子如：苄基四氢异喹啉类、双苄基四氢异喹啉类等。
如异喹啉类型中的 1-苯甲基 -四氢异喹啉类型的生物碱，其在裂解过程中易失去苯甲基，得到以四氢异喹啉碎片为主的强谱线。
五、结构鉴定
1-苯甲基 -四氢异喹啉类型的生物碱的裂解：
N H
O H
OH
M e O
N H
M e O
OH
+
+
m /e 2 8 5 ( M )
+
m /e 1 7 8
练 习 题练习试题一、选择判断题二、是非题三、化学鉴别题四、分析比较碱性大小五、提取分离一、选择判断题
◆ 用 pH梯度萃取法从氯仿中分离生物碱时,可顺次用 （ ） 缓冲液萃取 。
A,pH= 8~3 B,pH= 6~8
C,pH= 8~14 D,pH= 3~8v
v
v
◆ 生物碱的盐若从酸水中游离出来,pH应为（ ）
A,pH < Pka B,pH > Pka C,pH = PKa
◆ 某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为 ( )。
A.伯胺 B.仲胺 C.酰胺 D.叔胺一、选择判断题
◆ 季铵型生物碱分离常用 ( )。
A,水蒸汽蒸馏法 B,雷氏铵盐法
C,升华法 D,聚酰胺色谱法
v
v
◆ 生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在 ( )条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。
A,酸性水溶液 B,碱性水溶液
C,中性水溶液 D,亲脂性有机溶剂一、选择判断题
◆ Emde降解多用于 ( )的生物碱中 C-N链的裂解 。
A.α位有氢 B.β位有氢 C.β位无氢 D.α位无氢v
v
◆ 将混合生物碱溶于有机溶剂中，以酸液 pH由大 → 小顺次萃取，可依次萃取出 ( )。
A.碱性由强 → 弱的生物碱
B.碱性由弱 → 强的生物碱
C.极性由弱 → 强的生物碱
D.极性由强 → 弱的生物碱一、选择判断题
◆ 用 Hofmann降解反应鉴别生物碱基本母核时,要求结构中 ( )。
A.α位有氢 B.β位有氢
C.α,β位均有氢 D.α,β位均无氢
v
v
◆ 生物碱的碱性强弱可与下列 ( )情况有关 。
A.生物碱中 N原子具有各种杂化状态
B.生物碱中 N原子处于不同的化学环境
C.以上两者均有关 D.以上两者均无关一、选择判断题
◆ pH梯度萃取法分离生物碱时,生物碱在酸水层,
应顺次调 pH（ ） 用氯仿萃取 。
A.pH=3~8 B.pH=8~13 C.pH=1~7 D.pH=7~1v
v
◆ 对生物碱进行分离常用的吸附剂为 ( )。
A.活性炭 B.硅胶 C.葡聚糖凝胶 D.碱性氧化铝二、是非判断题
◆ 自然界所发现的生物碱都是氨基酸的代谢产物 。
◆ 季铵型生物碱可溶于水,它是各类生物碱中碱性最强的一类生物碱 。
◆ 阴离子交换树脂适用于分离生物碱类物质 。
◆ 所有含 N的化合物,其质谱上的分子离子峰 m/z均为奇数 。
◆ 生物碱一般是以游离碱的状态存在于植物体内 。
v
v
×
×
×
二、是非判断题
◆ 某一中药的粗浸液,用生物碱沉淀试剂检查结果为阳性,可说明该中药中肯定含有生物碱 。
◆ 某生物碱 PKa=7.6,若用足够的雷氏铵盐使该生物碱完全沉淀,该溶液的 pH值应调节到大于 PKa两个单位 （ 即 pH=9.6)。
◆ 生物碱都能被生物碱沉淀试剂所沉淀 。
×
×
×
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N
N
O
M e
H
3
C O O C
C O O H
O M e
O M e
M e O
A B
生物碱沉淀试剂+ -
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N H
2
C O O H
N
O H
N H M eM e
A B C
茚三酮反应 +
碘化铋钾 +
CS 2 C u S O 4 N a O H+
三、化学方法鉴别下列各组化合物
N
O
O
O M e
M e O
N
O M e
M e O
M e
M e O
M e O
A B
L a b a t +
三、化学方法鉴别下列各组化合物
NO O
O
OH
M e
O H
N O
O
OH
M e
OH
A B
反应V i t a l i +
四、比较各化合物中 N原子的碱性大小
N
N
N
M e
H M e
1
2
3
N
N
N
O
M e
H
1
2
3
N
N
H
C O N H C H - C H
2
O H
H
M e
M e
1
2
3
123 > >
12 3>>
1 23 >>
四、比较下列各组化合物的碱性
N
N
N
N
O
M e
O
M e
M e
NO O
O
OH
M eN
N
O
M e
H
3
C O O C
A B C
A B C> >
四、比较下列各组化合物的碱性
N
OH
O H
O
O
O
N
OH
O H
O
O
N
OH
O H
O
O
A B C
AB C> >
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
NO O
O
OH
M e N O
O
OH
M e
N O
O
OH
M e
OH
A B
C
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
N
O
O
M e
O H
N
O H
H
N
O
A B C
四、比较下列各组化合物的碱性
AB C> >
N
O
O
M e
O H
N ( M e )
3
O H
M e O
M e O
N O
M e
O M e
+ -
A B C
五、提取分离某中药材中主要含有生物碱类成分，
且已知在其总碱中含有如下成分：
季铵碱,酚性叔胺碱,非酚性叔胺碱,水溶性杂质,脂溶性杂质现有下列分离流程，试将每种成分可能出现的部位填入括号中。
总碱的酸性水溶液
NH
4
调至
p H 9~10
C H C l
3
萃取碱水层层C H C l
3
酸化雷氏铵盐水液沉淀经分解
1% N aO H
1% H C lNH
4
Cl 处理提取酸水层碱水层 C H C l
3
层
C H C l
3
层C H C l
3
层C H C l
3
( )
( )
( ) ( ) ( )
季铵碱水杂非酚酚性碱 脂杂
