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Slide 1
生物碱
（ Alkaloid ）
中国科学院研究生院生物系马晓丰
2005－ 11
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Slide 2
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 3
一、概述十九世纪德国学者 F.W.Serturner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：
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Slide 4
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
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Slide 5
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）
一、概述
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Slide 6
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 。
生物碱是含 负氧化态氮原子,存在于 生物 有机体中的 环状 化合物 。
㈠ 生物碱的定义一、概述
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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。
地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生物碱的存在。
菌类植物中已发现有生物碱。
其中双子叶植物含生物碱远比单子叶植物为多。并较为集中地分布于防己科、罂粟科、夹竹桃科、毛茛科、豆科、马钱科、茄科。
生物碱极少与萜类、挥发油共存于同一植物中。
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，如茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中几乎都含有莨菪碱、东莨菪碱。
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Slide 8
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、罂粟酸等； 无机酸,硫酸、盐酸等。
3.苷 类,以苷的形式存在于植物中。
4.酰胺类,喜树碱，秋水仙碱等。
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
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Slide 9
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(石榴碱 )
一、概述
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Slide 10
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。
一、概述
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Slide 11
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 12
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
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Slide 13
麻黄碱的特点,
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
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Slide 14
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
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Slide 15
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
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Slide 16
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
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Slide 17
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
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Slide 18
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
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Slide 19
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
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Slide 20
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
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Slide 21
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
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Slide 22
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
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Slide 23
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
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Slide 24
颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
莨菪碱
hyoscyamine
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
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Slide 25
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
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Slide 26
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
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Slide 27
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
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Slide 28
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
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Slide 29
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
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Slide 30
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
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Slide 31
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
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Slide 32
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
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Slide 33
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
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Slide 34
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
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Slide 35
原托品碱型
N
O
O
O
O
O
C H
3
原托品碱
protopine
二、分类
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Slide 36
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
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Slide 37
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
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Slide 38
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,
现已有人工合成品 。
二、分类
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Slide 39
㈨ 吲哚（ indole）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
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Slide 40
㈨ 吲哚（ indole）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
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Slide 41
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
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Slide 42
(十一 ) 喹唑酮（ quinazolidone）衍生物
N
N
O
N
N
NHO
O O H
喹唑酮常山碱
β-dichroine
febrifugine
抗疟作用二、分类
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Slide 43
(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
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Slide 44
(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
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Slide 45
(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
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Slide 46
(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
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Slide 47
(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
二、分类
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Slide 48
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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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
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Slide 50
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
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Slide 51
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
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Slide 52
*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
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Slide 53
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
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Slide 54
6.溶解度
(2)成盐 Alk
多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
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。
含氧酸盐的水溶性往往较大。
三、理化性质 （一）一般性质
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Slide 55
（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 (pKa)
B H H 3 O+ B ++K a
[ B ] [ H 3 O ]
[ B H ]
+
+
三、理化性质 （二）碱性
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2.碱性强弱的表示方法
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
[ B H ]
[B ]
p K a pH lg +——
游离碱浓 度成盐碱浓 度
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Slide 57
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 )
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Slide 58
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应
N H
3
M e N H
2
N
H
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
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Slide 59
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
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Slide 60
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
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Slide 61
练习：比较下列化合物的碱性三、理化性质 （二）碱性
C H C H C H 3
N H C H 3O H
C H C H C H 3
N H 2O H
C H 2 C H C H 3
N H 2
麻黄碱 pKa=9.58
pKa=9.00
pKa=9.80
去甲麻黄碱苯丙胺
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Slide 62
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应三、理化性质 （二）碱性
N
3
N
1
C H
3
C H
3
C H
3
C H
3
N H C O O
毒扁豆碱 pKa N1=1.76 N3=7.88
氮原子孤电子对处于 p~π共轭体系时，碱性减弱。
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Slide 63
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应氮原子孤电子对处于 p~π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
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3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应特例：胍基化合物：最强碱。
三、理化性质 （二）碱性
C
H 2 N,
NH
2
N H 2 C
H 2 N
H 2 N,
N H 2 C
H 2 N,
H 2 N
N H 2
+
+
+
pKa 13.6
NH C
N H 2
N H 2
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Slide 65
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应特例：吡咯：最弱碱。
三、理化性质 （二）碱性
N
H
sp2 杂化 弱碱
（孤对电子处于 P轨道）
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Slide 66
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）诱导 -场效应含有两个以上氮原子：诱导、静电场效应，使碱性降低。
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
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Slide 67
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）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
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Slide 68
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）立体因素三、理化性质 （二）碱性
N
C H 3
O C O C
H
C H 2 O H
N
C H 3
O C O C
H
C H 2 O H
O
莨菪碱 pKa 9.65 东莨菪碱 pKa 7.5
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Slide 69
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）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
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Slide 70
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）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
+
+
伪麻黄碱麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
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Slide 71
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
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）分子内氢键
p K a = 9,7 4p K a = 9,5 8
三、理化性质 （二）碱性
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Slide 72
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）分子内氢键三、理化性质 （二）碱性
N
H
O N
H
H
E t
H
M e O
C O O M e
H
N
H
H
E t
H
M e O
C O O M e
H
NH
O
p K a 6,3 2 5,2 0
+
+
和钩藤碱 异和钩藤碱
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Slide 73
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
p Ka=1 0.8
三、理化性质 （二）碱性
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Slide 74
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 75
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 76
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 77
3.影响碱性强弱的因素
（ 1）空间效应 > 诱导效应
（ 2）共轭效应 > 诱导效应碱性强弱：
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
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Slide 78
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 （二）碱性
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Slide 79
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。
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Slide 80
（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
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Slide 81
（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
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Slide 82
（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
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Slide 83
（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
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Slide 84
（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
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Slide 85
（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
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Slide 86
（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
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Slide 87
（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
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Slide 88
（四）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
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Slide 89
（四）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
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Slide 90
（四）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
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Slide 91
（四）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
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Slide 92
（四）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
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Slide 93
（四）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
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Slide 94
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
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Slide 95
（五）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
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Slide 96
（六） 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
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Slide 97
三、理化性质
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
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Slide 98
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
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Slide 99
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
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Slide 100
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
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Slide 101
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
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Slide 102
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
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Slide 103
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
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Slide 104
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
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Slide 105
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
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Slide 106
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
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Slide 107
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
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Slide 108
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
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Slide 109
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
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Slide 110
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 111
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
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Slide 112
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
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Slide 113
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
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Slide 114
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
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Slide 115
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
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Slide 116
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
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Slide 117
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
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Slide 118
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
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Slide 119
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
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Slide 120
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
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Slide 121
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
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Slide 122四、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
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Slide 123
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？
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Slide 124
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法四、提取分离 （二）分离
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
低 高
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Slide 125
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法四、提取分离 （二）分离
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
低 高
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Slide 126
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
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Slide 127
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
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Slide 128
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
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Slide 129
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
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Slide 130
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
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Slide 131
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
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Slide 132
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
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Slide 133
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 （二）分离
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Slide 134四、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
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Slide 135
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
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Slide 136
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
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Slide 137四、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
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Slide 138
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 139
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
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Slide 140
（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。
五、结构鉴定
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Slide 141
1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子生物碱 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
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Slide 142
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
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Slide 143
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
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Slide 144
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
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Slide 145
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
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Slide 146
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
五、结构鉴定
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Slide 147
Slide 1
生物碱
（ Alkaloid ）
中国科学院研究生院生物系马晓丰
2005－ 11
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Slide 2
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 3
一、概述十九世纪德国学者 F.W.Serturner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：
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Slide 4
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
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Slide 5
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）
一、概述
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Slide 6
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 。
生物碱是含 负氧化态氮原子,存在于 生物 有机体中的 环状 化合物 。
㈠ 生物碱的定义一、概述
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Slide 7
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。
地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生物碱的存在。
菌类植物中已发现有生物碱。
其中双子叶植物含生物碱远比单子叶植物为多。并较为集中地分布于防己科、罂粟科、夹竹桃科、毛茛科、豆科、马钱科、茄科。
生物碱极少与萜类、挥发油共存于同一植物中。
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，如茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中几乎都含有莨菪碱、东莨菪碱。
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Slide 8
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、罂粟酸等； 无机酸,硫酸、盐酸等。
3.苷 类,以苷的形式存在于植物中。
4.酰胺类,喜树碱，秋水仙碱等。
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
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Slide 9
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(石榴碱 )
一、概述
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Slide 10
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。
一、概述
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Slide 11
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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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
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Slide 13
麻黄碱的特点,
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
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Slide 14
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
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Slide 15
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
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Slide 16
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
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Slide 17
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
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Slide 18
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
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Slide 19
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
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Slide 20
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
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Slide 21
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
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Slide 22
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
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Slide 23
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
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Slide 24
颠茄生物碱（ belladonna alkaloids）
莨菪碱
hyoscyamine
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
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Slide 25
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
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Slide 26
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
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Slide 27
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
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Slide 28
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
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Slide 29
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
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Slide 30
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
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Slide 31
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
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Slide 32
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
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Slide 33
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
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Slide 34
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
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Slide 35
原托品碱型
N
O
O
O
O
O
C H
3
原托品碱
protopine
二、分类
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Slide 36
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
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Slide 37
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
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Slide 38
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,
现已有人工合成品 。
二、分类
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Slide 39
㈨ 吲哚（ indole）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
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Slide 40
㈨ 吲哚（ indole）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
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Slide 41
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
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Slide 42
(十一 ) 喹唑酮（ quinazolidone）衍生物
N
N
O
N
N
NHO
O O H
喹唑酮常山碱
β-dichroine
febrifugine
抗疟作用二、分类
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Slide 43
(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
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Slide 44
(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
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Slide 45
(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
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Slide 46
(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
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Slide 47
(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
二、分类
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Slide 48
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 49
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
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Slide 50
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
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Slide 51
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
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Slide 52
*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
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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
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Slide 54
6.溶解度
(2)成盐 Alk
多易溶于水，不溶或难溶有机溶剂。
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。
含氧酸盐的水溶性往往较大。
三、理化性质 （一）一般性质
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Slide 55
（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 (pKa)
B H H 3 O+ B ++K a
[ B ] [ H 3 O ]
[ B H ]
+
+
三、理化性质 （二）碱性
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Slide 56
2.碱性强弱的表示方法
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
[ B H ]
[B ]
p K a pH lg +——
游离碱浓 度成盐碱浓 度
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Slide 57
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 )
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Slide 58
3.影响碱性强弱的因素
（ 2）电子效应
N H
3
M e N H
2
N
H
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
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Slide 59
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
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Slide 60
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
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Slide 61
练习：比较下列化合物的碱性三、理化性质 （二）碱性
C H C H C H 3
N H C H 3O H
C H C H C H 3
N H 2O H
C H 2 C H C H 3
N H 2
麻黄碱 pKa=9.58
pKa=9.00
pKa=9.80
去甲麻黄碱苯丙胺
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Slide 62
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应三、理化性质 （二）碱性
N
3
N
1
C H
3
C H
3
C H
3
C H
3
N H C O O
毒扁豆碱 pKa N1=1.76 N3=7.88
氮原子孤电子对处于 p~π共轭体系时，碱性减弱。
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Slide 63
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应氮原子孤电子对处于 p~π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
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Slide 64
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应特例：胍基化合物：最强碱。
三、理化性质 （二）碱性
C
H 2 N,
NH
2
N H 2 C
H 2 N
H 2 N,
N H 2 C
H 2 N,
H 2 N
N H 2
+
+
+
pKa 13.6
NH C
N H 2
N H 2
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Slide 65
3.影响碱性强弱的因素
（ 3）共轭效应特例：吡咯：最弱碱。
三、理化性质 （二）碱性
N
H
sp2 杂化 弱碱
（孤对电子处于 P轨道）
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Slide 66
3.影响碱性强弱的因素
（ 4）诱导 -场效应含有两个以上氮原子：诱导、静电场效应，使碱性降低。
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
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Slide 67
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）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
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Slide 68
3.影响碱性强弱的因素
（ 5）立体因素三、理化性质 （二）碱性
N
C H 3
O C O C
H
C H 2 O H
N
C H 3
O C O C
H
C H 2 O H
O
莨菪碱 pKa 9.65 东莨菪碱 pKa 7.5
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Slide 69
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）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
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Slide 70
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）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
+
+
伪麻黄碱麻黄碱三、理化性质 （二）碱性
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Slide 71
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
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）分子内氢键
p K a = 9,7 4p K a = 9,5 8
三、理化性质 （二）碱性
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Slide 72
3.影响碱性强弱的因素
（ 6）分子内氢键三、理化性质 （二）碱性
N
H
O N
H
H
E t
H
M e O
C O O M e
H
N
H
H
E t
H
M e O
C O O M e
H
NH
O
p K a 6,3 2 5,2 0
+
+
和钩藤碱 异和钩藤碱
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Slide 73
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
p Ka=1 0.8
三、理化性质 （二）碱性
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Slide 74
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 75
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 76
3.影响碱性强弱的因素
（ 7）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
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Slide 77
3.影响碱性强弱的因素
（ 1）空间效应 > 诱导效应
（ 2）共轭效应 > 诱导效应碱性强弱：
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
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Slide 78
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 （二）碱性
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Slide 79
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。
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Slide 80
（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
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Slide 81
（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
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Slide 82
（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
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Slide 83
（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
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Slide 84
（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
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Slide 85
（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
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Slide 86
（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
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Slide 87
（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
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Slide 88
（四）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
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Slide 89
（四）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
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Slide 90
（四）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
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Slide 91
（四）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
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Slide 92
（四）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
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Slide 93
（四）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
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Slide 94
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
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Slide 95
（五）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
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Slide 96
（六） 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
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Slide 97
三、理化性质
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
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Slide 98
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
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Slide 99
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
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Slide 100
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
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Slide 101
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
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Slide 102
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
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Slide 103
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
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Slide 104
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
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Slide 105
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
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Slide 106
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
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Slide 107
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
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Slide 108
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
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Slide 109
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
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Slide 110
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 111
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
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Slide 112
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
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Slide 113
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
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Slide 114
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
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Slide 115
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
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Slide 116
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
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Slide 117
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
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Slide 118
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
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Slide 119
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
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Slide 120
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
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Slide 121
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
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Slide 122四、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
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Slide 123
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？
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Slide 124
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法四、提取分离 （二）分离
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
低 高
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Slide 125
2.Alk碱性不同 —— pH梯度萃取法
（ 1）确定 pH值的方法四、提取分离 （二）分离
pH
N o,1 2 3 4 5 6 7 8
A B CHCl
3
+
低 高
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Slide 126
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
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Slide 127
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
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Slide 128
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
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Slide 129
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
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Slide 130
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
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Slide 131
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
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Slide 132
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
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Slide 133
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 （二）分离
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Slide 134四、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
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Slide 135
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
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Slide 136
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
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Slide 137四、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
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Slide 138
本章内容一、概述二、分类三、理化性质四、提取分离五、结构鉴定
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Slide 139
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
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Slide 140
（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。
五、结构鉴定
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Slide 141
1.难于裂解或由取代基或侧链的裂解产生特征离子生物碱 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
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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
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Slide 143
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
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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
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Slide 145
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
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Slide 146
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
五、结构鉴定
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Slide 147
