1、天 然 药 物 化 学Natural Medicine Chemistry生物工程学院郑一敏 教授,天然药物化学 第二章 生 物 碱(Alkaloids),1、吴寿金，赵泰等主编 现代中草药成分化学，中国医药科技出版社2、徐任生，陈仲良主编中草药有效成分提取与分离，上海科技出版社3、王宪楷主编天然药物化学，人民卫生出版社,参考书,一、概 述,生物碱是人类对植物药中有效成分研究得最早而较多的一类成分。从十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱（morphine）以来，迄今已从自然界中分离得到约10000种生物碱类化合物。在全国医药产品大全中收载的生物碱药物及其制剂达六十余种。
2、, 生物碱的定义,生物界中非生物体必需的含氮化合物。 生物碱类化合物一般都具有生理活性，往往是中草药或植物的有效成分。如：鸦片中的吗啡镇痛作用； 麻黄中的麻黄碱止喘作用；长春花中的长春花碱抗癌活性；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石蒜中的生物碱加兰他敏具有拟胆碱作用利血平降压作用, 分布,生物碱主要分布于植物界，迄今为止在动物中发现的生物碱极少。生物碱在植物界分布很广，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。 其中双子叶植物含生物碱远比单子叶植物为多。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。 地衣类和苔藓类植物中，尚
3、未发现生物碱的存在。 菌类中已发现有生物碱。,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。这种联系为发现和寻找新的药物资源提供了有效的途径。,分布,生物碱的含量：金鸡纳树皮含奎宁碱15% 长春花含长春花新碱百万分之一 一般情况下，含量在0.11%的植物则可进行开发利用。若含量低但其活性很强，则可通过合成和半合成等方式进行开发。,分布, 存在形式,生物碱在植物体内主要存在的形式有： 1.游离碱：由于部分生物碱的碱性极弱，不易或不能与酸生成稳定的盐，因而以游离碱的形式存在。,2.成盐：除少数极弱碱性生物碱（如：秋水仙
4、碱及吲哚类生物碱）外，大多生物碱，在植物细胞中都是与酸类结合成盐的形式存在。 常见的有机酸有：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、琥珀酸等；有些生物碱则与一些较为特殊的酸类结合成盐存在，如：乌头酸、罂粟酸、奎宁酸、绿原酸、延胡索酸、黎芦酸、白屈菜酸、千里光酸等。 有少数生物碱与无机酸结合成盐存在。如：吗啡碱与硫酸结合成盐存在于鸦片中；小檗碱与盐酸结合成盐存在于植物中。,存在形式,3.苷类：一些生物碱以苷的形式存在于植物中； 4.酯类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。 5.N-氧化物：在植物体中已发现的氮氧化物约一百余种。,存在形式, 命名规则,1.生物碱类型的命名主要根据：母核的化学
5、结构，如吡啶、吡咯啶、喹啉、异喹啉、萜类等；以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。,2.生物碱单体成分的命名以植物来源的属、种的名称命名，如： 一叶萩碱也有以生理活性或药效命名，如： 吗啡morphine（使睡眠) 吐根碱emetine（呕吐）以人名命名的，如：pelletierine（为纪念化学家Pierre Joseph Pelletier）,命名规则,（五）分类方法,生物碱的分类方法很多，主要包括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。,二、生物碱的分类（结构分类）,1、 吡咯烷
6、 (pyrrol 2、吡啶 (pyridine)类 3、莨菪烷（tropane）类 4、喹啉(quinoline )类 5、异喹啉(isoquinoline )类 6、丫啶（acridone)类 7、菲啶（phenanthridine）类 8、 喹唑啉(quinazoline)类,9、咪唑(imidazole)类生物碱10、吲哚（yinduo）类生物碱 11、嘌呤(purine)类生物碱12、大环类生物碱(macrocyclo-alkaloids)13、甾体类生物碱（steroidal alkaloids)14、萜类(terpenes)生物碱15、有机胺类生物碱16、其它类生物碱,（一）、吡咯
7、烷(pyrrol)类生物碱,由吡咯或四氢吡咯衍生物组成的生物碱。该类生物碱种类较多，主要包括：简单的吡咯衍生物、吡咯里西啶衍生物（又称双稠吡咯啶）,N,H,N,H,吡咯,四氢吡咯,1.简单的吡咯衍生物碱,吡咯烷类生物碱代表结构 如水苏碱,水苏碱,简单的吡咯衍生物碱,党参碱,简单的吡咯衍生物碱,红古豆碱（cuscohygrine）属简单的吡咯衍生物类生物碱。存在于颠茄、莨菪、曼陀罗、山莨菪等茄科植物中。该生物碱本身无药用价值，但将其还原成红古豆醇，再与乙酰苦杏仁酰氯反应制成红古豆苦杏仁酸酯，有类似阿托品类药物的散瞳、抑制腺体分泌、舒张平滑肌、降压等作用。,红古豆碱,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,
8、（有活性）,2.吡咯里西啶(pyrrolizidine)衍生物,由一个三价氮原子形成稠合的二个吡咯啶环，故又称双稠吡咯啶。主要分布在菊科千里光属、豆科野百合属等。 如：野百合属植物农吉利Crotalaria sessiliflors L.中的抗癌有效成分野百合碱（monocrotaline）属吡咯里西啶衍生物。,O,O,N,M,e,M,e,M,e,H,O,H,O,H,O,O,吡咯里西啶,野百合碱,（有抗癌活性）,吡咯里西啶类,见血清碱,吡咯里西啶,大叶千里光碱,（二）、 吡啶（pyridine）衍生物,该类生物碱主要由哌啶衍生的生物碱和吡啶生物碱组成。重要的有：,1、哌啶类 2、吡啶衍生物（
9、pyridine） 3、吲哚里西啶类（indolizidine） 4、喹诺里西啶（quinolizidine）,1、哌啶类,哌啶,槟榔碱,次槟榔碱,2、吡啶衍生物（ pyridine）,吡啶,烟碱,毒黎碱,蓖麻碱,猕猴桃碱,3、吲哚里西啶（indolizidine）类,由吡咯啶和六氢吡啶骈合所成杂环。哌啶和吡咯共用一个氮原子组成的稠环,如：其来自大戟科植物一叶萩又称叶底珠Securinega suffrucosa （Pall） Rehd.中的一叶萩碱（securinine） 一叶萩碱能兴奋中枢神经，有类似硝酸士的宁的 作用，毒性小，亦是一种胆碱酯酶抑制剂。临床主要用于治疗面神经麻痹、神经衰弱，
10、亦用于小儿麻痹症和其后遗症。,一叶秋碱,一叶秋醇碱,吲哚里西啶（indolizidine）衍生物,娃儿藤碱（tylophora alkaloids）：是菲骈吲哚里西啶的衍生物，存在于娃儿藤属植物中。曾于印度娃儿藤属植物Tylophora asthmatica wight根中分离获得。该成分具有显著的抗癌活性，但因神经毒性，未能应用于临床。,娃儿藤碱,4 喹偌里西定（quinolizidine）类,金雀儿碱（临床上用于兴奋呼吸）,喹偌里西定,敌克冬塔林碱,苦参碱,金雀花碱（cytisine）：属喹诺里西啶衍生物。其具有兴奋中枢神经的作用，可从野决明Thermopsis lanceolata R.
11、 Brown种子中获得。,种子,苦参碱（matrine）：来自于豆科植物苦参Sophora flavescens Ait.的干燥根。其根中的主要成分是苦参碱和氧化苦参碱（oxymatrine），二者均有抗癌活性，能抑制肉瘤180的生成。,苦参碱（matrine）,氧化苦参碱（oxymatrine）,根,（三）、莨菪烷（tropane）衍生物,莨菪烷是由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。该类生物碱可分为二个类型：,这类生物碱主要由莨菪烷醇（tuopine）和莨菪酸（tuopic acid）缩合生成的酯组成。,+,缩合,其中许多种均为临床上常见药物。常用作防晕药和镇静药物（如：狂躁性精神病等）代表结构有
12、：,山莨菪碱 （anisodamine）,樟柳碱（anisodine）,东莨菪碱（Scopolamine）,莨菪碱（hyoscyamine）,（四）、喹啉（quinoline）类生物碱,该类生物碱种类较多，主要分布在芸香科茜草科植物中，最熟悉莫过于喹宁（金鸡纳），其结构：,喹宁,喹啉（quinoline）,又例如：喜树碱（camptothecine）：来自于我国南方特产植物珙桐科喜树Camptotheca acuminata Decne.中，其木部、根皮和种子中都含有生物碱，并以喜树碱为主要成分。具有抗癌活性，对白血病和直肠癌有一定临床疗效，但毒性很大，其安全范围较小。,喜树碱（camptot
13、hecine）,喹啉（quinoline）,（五）、异喹啉（isoquinoline）类,这类生物碱在植物中分布较广，已发现不少于1000种。生物活性也是多方面。主要由异喹啉和四氢异喹啉基本母核组成。,异喹啉,四氢异喹啉,1、简单异喹啉类,一般为母核上简单集团取代形成的衍生物，如：,萨苏林,2、苯甲基异喹啉（1-benzyl-isoquinoline）型生物碱,又名为苄基异喹啉，主要特点是在异喹啉母核上有一苯甲基取代基。 如：,罂粟碱,去甲基乌药碱,木兰箭毒碱,3、双苯甲基异喹啉（bisbenzyl-isoquinoline）型生物碱,由二个分子的苯甲基异喹啉衍生物通过醚氧键结合而成的一类生物
14、碱。 如唐松草碱（thalicarpine）：其结构是阿朴啡和苄异喹啉的二聚物。其对瓦克氏癌瘤-256有显著抑制作用。,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,蝙蝠葛碱与芬防己碱,蝙蝠葛碱（1个醚键连接）,粉防己碱（2个醚键连接）,4、苯酞异喹啉类,主要特点是在异喹啉母核上接有一苯酞基。 如存在于鸦片和青皮中的那可丁（narcotine）属此类生物碱。该生物碱具有镇咳作用与可待因相似，但无成瘾性，可替代可待因。,那可丁（narcotine）,5、阿扑菲（aporphine）类和异阿扑菲(isoaporph
15、ine）类,这类生物碱是由苯甲基四氢异喹啉衍生物分子内脱去二个氢原子，使苯环与苯环相结合，形成了菲核或蒽核。大都具有抗肿瘤作用 如存在于中药防己Sinomenium acutum Rehder et Wilson的根中的土藤碱（tuduranine）,阿扑菲类（3个环形成菲）,土藤碱,又如存在于蝙蝠葛中的蝙蝠葛辛碱 。,蝙蝠葛辛碱,异阿扑菲（3个环形成蒽）,6.原阿朴啡（proaporphine）型生物碱,原阿扑菲（proaporphine）与阿扑菲共存于植物体内，一般认为原阿扑菲（proaporphine）是阿朴啡型生物碱的前体。,原荷叶碱,荷叶碱,又如千金藤碱（Stepharine）,千金
16、藤碱（Stepharine）具有镇静作用,3NH2SO4,五员环重排为六员环,土藤碱,7、吗啡烷（morphinane）型生物碱,为苯甲基异喹啉的衍生物，又同时是菲的部分饱和衍生物。,吗啡烷（morphinane）,重要吗啡类生物碱,如：吗啡碱（morphine）是鸦片中的成分，具有止痛的作用。,吗啡碱（morphine）,重要吗啡类生物碱,青藤碱（sinomenine）是青藤中的成分，具有显著的镇痛和消炎作用,青藤碱（sinomenine）,8、原托品碱（protopine）型生物碱,在原托品碱的分子中含有一个含氮的十元环结构，并无异喹啉环的存在，因此不是真正的异喹啉的衍生物。 但它却常与异
17、喹啉类衍生物共同存在于同一植物中，可能是形成苯甲基异喹啉生物碱的中间产物，因此归为异喹啉类生物碱。,原托品碱（protopine）,9、原小檗碱（protoberberine）型生物碱,由苯甲基四氢异喹啉衍变而来,如：小檗碱（berberine）和四氢黄连碱（tetrahydrocoptisine）属此类型生物碱，存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。,小檗碱（berberine）,四氢黄连碱（tetrahydrocoptisine）,延胡索乙素（Corydalis B，即消旋四氢掌叶防己碱）也属此类型生物碱，二者存在于罂粟科紫堇属植物延胡索Corydalis turtschaninovii Be
18、ss.f.Yanhusuo Y.H.Chew et C.C.Hsii的干燥块茎中。,延胡索乙素（镇静，止疼作用，临床上用以代替吗啡以治疗内脏疾病的锐痛）,去氢延胡索乙素（治冠心病）,分离提取,10、其它异喹啉类生物碱,加兰他敏（胆碱酯酶抑制剂 ）,根,其它异喹啉类生物碱,吐根碱（抗阿米巴）,（六）、吖啶酮（acridone）类生物碱,芸香科鲍氏山油柑Acronychia baueri Schott中的山油柑碱即属于此类生物碱。其具有显著抗癌作用，抗瘤谱较广，现已有人工合成品。,山油柑碱,吖啶酮,（七）、菲啶（phenanthridine）类生物碱,属异喹啉衍生物,菲啶（phenanthridi
19、ne）,苯骈菲啶（benzophenanthridine）,吡咯骈菲啶（Pyrro-phenanthridine）,1.苯骈菲啶（benzo-phenanthridine）类生物碱,如：白屈菜碱（chelidonine）具有四个骈合环系，两端二个环为芳香苯环，中间二个为氢化芳环。该化合物具有一定强度的镇痛作用和抗菌活性，是白屈菜中含有的有效成分之一。,白屈菜碱（chelidonine）,2.吡咯骈菲啶（Pyrro-phenanthridine）类生物碱,如石蒜碱（lycorine）其结构中均含有吡咯与菲啶骈合的多环系。该化合物有催吐、祛痰作用，可作为恶心性去痰药用；还具有一定的抗癌活性。其氧化
20、产物氧化石蒜碱（oxylycorine）具有明显的抗癌作用，对胃癌、肝癌、头面部恶性肿瘤有效。,石蒜碱（lycorine）,氧化石蒜碱（oxylycorine）,（八）、喹唑啉类(quinazoline)生物碱,该类生物碱具有喹唑啉母核,喹唑啉,重要化合物,如常山碱，主要分布于芸香科植物中。具有抗疟作用，由于具有恶心、呕吐等副作用，故临床应用受到一定限制。代表结构有：,常山碱,（九）、咪唑类生物碱,咪唑,毛果芸香碱,此类生物碱种类不多，较重要的有毛果芸香碱，又称匹鲁卡品（pilocarpine），来源于毛果芸香Pilocarpus jaborandi Holmes及其他同属植物的叶片，临床上主
21、要用于青光眼的治疗。,思考：毛果芸香碱治疗青光眼的机理？,（十）、吲哚（yinduo）类生物碱,这类生物碱含有吲哚母核,1、单吲哚类生物碱,该类生物碱中只含有一个N原子，即只有吲哚母核。代表结构如考林碱、菘蓝苷,考林碱,单吲哚类生物碱,菘蓝苷,色胺吲哚类生物碱,相思豆碱,这类生物碱含2个N原子，具有色胺母核结构，代表结构如：,2、色胺吲哚类生物碱,毒扁豆碱中含2个N原子，具有色胺母核结构，代表结构如：,毒扁豆碱（胆碱酯酶抑制剂）,骆驼蓬总碱为单胺酶抑制剂，具有兴奋中枢神经作用，可能开发为老年痴呆病治疗药物。,骆驼蓬碱,去氢骆驼蓬碱,去甲基骆驼蓬碱,胡秃子属植物中也含有类似生物碱，是否有相同药理
22、作用，值得研究注意!,3、半萜吲哚类,这类生物碱主要存在于麦角中，有色胺构成的吲哚衍生物上接一个异戊二稀单位。代表结构如麦角胺、麦角新碱。,麦角胺,麦角新碱,4、单萜吲哚类生物碱,这类生物碱种类较多，分子中含有单萜结构，分三种类型：,白坚木碱（兴奋呼吸）,人型,长春胺（扩张脑血管，试用于老年痴呆）,单萜吲哚类生物碱,士的宁（中枢神经兴奋剂）,杯型,单萜吲哚类生物碱,船型,依波加明（ibogamine) 抗肿瘤,单萜吲哚类生物碱,利血平（降压）,根,5、二聚吲哚类,长春花碱（抗肿瘤）,（十一）、黄嘌呤及嘌呤生物碱,咖啡因（兴奋中枢神经）,黄嘌呤类如咖啡因，具有兴奋中枢神经作用。,嘌呤类生物碱，在
23、中药中存在较普遍，例如香菇嘌呤eritadenine）。是由香菇Lentinus edodes （Berk.） Sing中分离得到的一种生物碱，具有显著降低血液中胆甾醇、甘油三酯、磷酯的生物活性，用于动脉硬化，临床作为防治冠心病的药物。,香菇嘌呤（降血脂）,腺苷受体拮抗剂,如来自天麻蜜环菌（Armillaria mellea）的对羟基吡啶甲基腺苷,羟基吡啶甲基腺苷,（十二）、大环类生物碱,大环类生物碱结构特殊，生物活性是很值得关注研究对象。这类生物碱常常与抗肿瘤和免疫抑制作用。如Maytansine，一种来自被称之为美登木植物中的大环类生物碱，抗肿瘤作用极强，毒性极低，毫克为单位就能达到治疗作
24、用，可惜含量太低，0.2mg/kg。 与美登木近缘的卫矛属植物果实、根中也分离出许多大环类生物碱，其中有代表性的如具有免疫抑制作用的雷公藤碱，是中药昆明山海棠的主要有效成分。 此外，鼠李科植物中多肽大环生物碱也是值得关注的研究对象。,重要代表活性物质结构,雷公藤碱,美坦生,（十三）、甾体生物碱类（steroidal alkaloids）,本类被认为是天然甾体的含氮的简单衍生物。中药贝母F.roylei Hooker的主要成分贝母碱（peimine）即为甾体生物碱。,N,H,H,O,H,H,H,H,H,H,O,H,H,O,H,H,贝母碱,甾体生物碱类,这类生物碱活性较强，非常值得关注。它们分别具
25、有强心、促进呼吸、扩张血管、降压和抗肿瘤等药理作用。分布于我国广东、云南和广西等省顶生富贵草和鹿角藤属植物含有丰富的甾体类生物碱。如韦士明（Funtumine）、表生富贵草碱(Epipachysandrine A)、蜀羊泉（又名白英）碱等。,韦士明（Funtumine）,表生富贵草碱(Epipachysandrine A),甾体生物碱类,蜀羊泉（又名白英）碱,（十四）萜类生物碱类（terpenoid alkaloids）,此类生物碱包含：一萜生物碱、倍半萜生物碱、二萜生物碱、三萜生物碱等。例如石斛碱（dendrobine）属倍半萜生物碱；乌头生物碱属于复杂二萜衍生物。,石斛碱（dendrobi
26、ne）,乌头碱毒性极大，产生毒性的根源是其结构中含有二个酯键。若将乌头碱与稀碱水溶液加热，很容易除去二个酯键，生成乌头原碱（aconine）。或将乌头碱在中性水溶液中加热，酯键也同样被水解。,O,C,H,3,O,H,O,H,O,N,C,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,O,C,H,3,O,H,O,H,N,C,H,3,C,H,2,O,C,H,3,O,C,H,3,O,H,O,C,H,3,O,H,O,H,O,H,2,乌头碱,乌头原碱,酯键被水解掉,经水解后生成的乌头原碱，其毒性极小。这就是中医用乌头、附子必经炮制的原由。,萜生
27、物碱类,紫杉醇（二萜）,（十五）、有机胺类生物碱,结构特点：氮原子不结合在环内的一类生物碱。 麻黄碱和伪麻黄碱都是拟肾上腺素药，能促进人体内去甲肾上腺素的释放而显效，作用强度较弱，只有肾上腺素的1/142，但口服效，并具有中枢神经系统兴奋及散瞳作用，这是肾上腺素所没有的。盐酸麻黄碱主要供内服以治疗气喘等。,麻黄碱（ephedrine）,有机胺类生物碱,秋水仙碱（colchicine）是环庚三烯酮醇的衍生物，分子中有两个骈合七元碳环，氮在侧链上成酰胺状态。 临床上用以治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用。,N,H,C,O,C,H,3,O,O,M,e,M,e,O,M,e,O,O,M,e,秋水仙碱
28、,有机胺类生物碱,益母草碱是益母草Leonurus heterophyllus Sweet的有效成分，其能收缩子宫，对动物子宫有增加其紧张性与节律性的作用,益母草碱,（十六）其他类型生物碱,中药川芎Ligusticum Wallichii Franch.中的生物碱川芎嗪，其结构为四甲基吡嗪（tetramethylpyrazine），用于治疗各种闭塞性血管疾病。,川芎嗪,三、生物碱理化性质,1.形态：大多为结晶形固体，只有少数是非结晶形的粉末，如：乌头中的乌头原碱（aconine）。有一定的熔点（m.p.）。 少数在常温时为液体，液体生物碱大多都不含氧，如果分子中含氧原子则氧原子也多结合成酯键。
29、例如：八角枫须根中的毒藜碱（dl-anabasine）、烟叶中的菸碱（nicotine）、槟榔中的槟榔碱（arecoline）等都是液体。 液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸汽蒸馏而不被破坏。固体生物碱有极少数如麻黄碱能随水蒸气蒸馏出来。有的可升华如：咖啡因,理化性质,2. 颜色 生物碱一般是无色到有色的化合物3.味觉 生物碱多具苦味,理化性质,4.挥发性 一般无挥发性，少数有挥发性,5.旋光性 大多数生物碱分子有手性碳原子存在，有光学活性，且多数为左旋光性。少数生物碱分子中没有手性碳原子，如原托品碱无不对称中枢，无旋光性。有的生物碱产生变旋现象，有的生物碱在不同的溶剂中旋光度不同 一般地，左
30、旋体呈显著的生理活性，而右旋体则无或很弱。,理化性质,理化性质,乌头,左旋去甲乌头碱具有强心作用,右旋去甲乌头碱无强心作用,莨菪碱,左旋 右旋100倍,扩瞳作用,如：,理化性质,6.溶解度 大多数游离生物碱均不溶或难溶于水，能溶于氯仿、乙醚、丙酮、醇或苯等有机溶剂。 成盐后溶解度增大。,理化性质,7 沉淀反应 用途： 鉴别试管、TCL或PPC的显色剂。 如：改良碘化铋钾试剂。 提取分离检查是否提取完全、精制、定量分析,N,H,K,B,i,I,4,N,H,B,i,I,4,+,+,+,-,+,K,+,生物碱盐,碘化铋钾,理化性质,沉淀反应条件 通常在酸性水溶液中生物碱成盐的状态下进行；（若在碱性条
31、件下则试剂本身将产生沉淀。）在稀醇或脂溶性溶液中检查时，则溶液中含水量应在50%以上；（大于50%的醇溶液其醇可使沉淀溶解）沉淀试剂不易加入多量，尤其是过量的碘化汞钾可使产生的沉淀溶解。,理化性质,注意：用于鉴别时每种生物碱需采用三种以上的生物碱沉淀试剂，这是因为沉淀试剂对各种生物碱的灵敏度不一样。若直接采用中草药的酸浸液来作沉淀反应，则得出的：阳性结果判定Alk的存在；阴性结果可判断无Alk存在。,理化性质,显色反应,四、提取分离,生物碱类化合物大多数是与有机酸（如苹果酸、酒石酸等）结合成盐存在于中草药中，有些则与一些特殊的酸结合，如吗啡与罂粟酸、乌头碱与乌头酸相结合。有少数生物碱如小檗碱与
32、盐酸结合成盐，存在于黄连中。而延胡索中的某些季铵碱则与盐酸、硝酸或氢溴酸结合成盐。个别生物碱由于碱性弱或很弱，不易或不能和酸结合生成盐，从而可能在中药中呈游离状态。也有少数生物碱与糖结合成甙的形式存在。因此，在提取分离生物碱时，首先应考虑到生物碱在中草药中的存在形式和生物碱的特性，以便选择合适的提取方法。,1.酸水提取法,可使中药中的生物碱转为盐类，提高了生物碱在水中的溶解度，从而使生物碱从中草药中提取出来。 一般酸性水用0.11%H2SO4、HCl或HOAc等进行提取。 本法一般多采用冷提法（如：渗滤法、冷浸法等）。很少采取加热的方法。,H,+,/H,2,O,H,+,/H,2,O,生药,药渣
33、,(弱碱及杂质),OH,-,OH,-,/H,2,O,Alk,(亲水性Alk),若不沉淀可用有机溶,剂萃取，后蒸去溶剂,酸水提取分离,此法缺点：其提取液的体积较大（造成浓缩困难）；可将中草药中的水溶性杂质提取出来（如皂苷、蛋白质、糖类、鞣质及水溶性色素等）。 为了克服上述缺点，可结合以下方法来进一步提取。 离子交换树脂法 沉淀法 ：酸提取碱沉淀法，盐析法，雷氏铵盐沉淀法,2.醇类溶剂提取法,甲醇和乙醇为亲水性溶剂，其分子比较小，容易透入中草药组织，而中药中的生物碱（游离或成盐）可以被溶解。,生药,残渣,沉淀,（亲水性Alk）,CHCl,3,H,+,/H,2,O,CHCl,3,H,+,/H,2,O
34、,OH,-,/H,2,O,Alk,（碱性较弱的Alk）,醇（或酸性醇）,醇液,挥散醇（回收）,加,OH,-,/H,2,O,醇类溶剂提取法,特点：水溶性杂质比酸水提取法少，但含较多的脂溶性杂质。 工业生产多用乙醇，常用95%乙醇，也有用稀乙醇的。甲醇因其毒性比乙醇大，不宜大量生产应用。操作时可进行加热回流提取23次或按渗滤法室温提取，回收提取液或渗滤液中的醇，就能得到含生物碱的浸膏,3.与水不相混溶的有机溶剂提取法,常用的有机溶剂有苯、氯仿、二氯乙烷等。生物碱在植物体内大多数是以成盐状态存在，提取时应先将中药粉末加碱水湿润（常用石灰乳、10%氨水或碳酸钠的水溶液），使生物碱的盐转成游离状态，然后
35、加亲脂性有机溶剂按浸渍法或连续回流提取法提尽生物碱。,生药,碱化（如：NH4OH）使Alk游离,渗滤（或浸渍）（如：CHCl,3,等）,残渣,（亲水性Alk）,CHCl,3,H,+,/H,2,O,CHCl,3,H,+,/H,2,O,OH,-,/H,2,O,Alk沉淀,（碱性较弱的Alk）, 分离纯化,系统分离带有基础研究的性质；特定分离则侧重于生产实用，具有应用开发价值。二者对分离方法的设计均有定向作用。 系统分离通常采用总碱分离成类别或部位再进一步分离成单体生物碱的分离程序。 类别是指按碱性强弱或酚性、非酚性粗分的生物碱类别。部位主要指经色谱柱（如氧化铝为吸附剂的色谱柱）根据其极性不同而粗分
36、的部分。,生物碱的分离,系统分离,特定分离,在基础研究方面多用,侧重生产实用、,具有应用开发价值,总碱,单体Alk的分离,指酸碱性强弱,指极性不同,类别,部位,依据Alk的理化性质,1.根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离重结晶法,依据：许多生物碱的盐比其游离碱易于结晶，故可利用生物碱各种盐类在不同溶剂中的溶解度不同而达到分离。,实例1氧化苦参碱的分离,苦参总生物碱,加CHCl,3,溶解,总碱CHCl,3,液,加入大量乙醚（10倍量）,（氧化苦参碱在乙醚液中溶解度小）,(氧化苦参碱沉淀析出),（大多数Alk能溶于CHCl,3,中）,沉淀,滤液,(其他生物碱),实例2金鸡钠树皮中四种主要生物碱的
37、分离,金鸡纳树皮,奎宁碱,奎宁丁,金鸡宁,金鸡宁丁,(cinchonidine),(cinchonine),(quinine),(quinidine),(3S,2R),(3R,2S),(3R,2S),(3S,2R),硫酸奎宁、,酒石酸金鸡宁丁,氢溴酸奎宁丁,金鸡宁,在H2O中溶解度小：,不溶于乙醚：,金鸡纳树皮粉,3%Ca(OH),2,或5%NaOH水液；苯或汽油,苯提液,加稀H,2,SO,4,苯液,H,+,/H,2,O,加NaOH至pH=5，放冷,奎宁碱硫酸盐,母液,溶于稀H,2,SO,4,?,氨水碱化,碱化,奎宁碱,沉淀,加乙醚溶,乙醚液,不溶物,重结晶,稀HCl,金鸡宁,乙醚液,酸液,酒
38、石酸钾钠,金鸡宁丁酒石酸盐,母液,KI,奎宁丁氢碘酸盐,母液,碱化,奎宁丁,2.利用Alk碱性强弱的不同进行分离pH梯度萃取法,碱度不同的混合生物碱在酸水溶液中，加适量的碱液，用有机溶剂萃取，则碱性较弱的生物碱将先游离析出转入有机溶剂层中，而与碱性较强的生物碱分离。反之，将总碱溶于有机溶剂中用不足以中和总碱的适量酸水萃取，则强碱先成盐而优先转入酸水层，而与碱性较弱的生物碱分离。,3.色谱法,目前常用色谱法来达到分离的目的。 （1）、薄层色谱 （2）、柱色谱（常用氧化铝、硅胶等，通常选中性或偏碱性，分离游离Alk时，常以苯、乙醚、氯仿等溶剂洗脱。） （3）、离子交换色谱 （4）、凝胶色谱 （5）
39、、高效液相色谱（High Performance Liquid Chromatogrophy,HPLC） （6）、液滴逆流色谱仪（Droplet Counter Current Chromatography,DCCC） （7）、超临界CO2制备色谱,提取与分离实例,长春碱与长春新碱事例 长春碱(vinblastine,VLB)和长春新碱(vincristine,VCR)具有良好的抗癌作用，临床上用它们的硫酸盐治疗何杰金氏病、急性淋巴细胞性白血病、淋巴肉瘤、绒毛膜上皮细胞癌等恶性肿瘤。长春碱由维尔苄明（Velbenamine）羧酸甲酯和文多林（Vindoline）通过碳碳键结合而成的化合物。,长
40、春碱(vinblastine）,长春新碱(vincristine）,长春碱和长春新碱在长春花中的含量很低，前者约十万分之一，后者更低，仅约百万分之一,长春花全草（干粉80目）,苯渗漉,苯渗滤液,药渣,用酒石酸（6%）水液萃取,苯液,H,+,/H,2,O(pH=4),过滤，氨水碱化至pH=67,CHCl,3,提取,CHCl,3,(弱碱性Alk),H,2,O,回收氯仿，蒸干，溶于无水乙醇,加H,2,SO,4,调pH=3.84.1，Alk沉淀,Alk硫酸盐,溶于H,2,O，氨水碱化至pH=89,CHCl,3,萃取,CHCl,3,H,2,O,回收氯仿,游离Alk(混合碱),溶于苯：氯仿(1:2)液中,
41、通过Al,2,O,3,吸附柱,用苯:氯仿(1:2)洗脱,长春碱,醛基长春碱,有,机,溶,剂,提,酸,溶,碱,化,除,水,杂,除,脂,杂,精,制,色,谱,法,分,离,除脂杂,除水杂,碱性较强的被除去,强碱成盐,弱碱游离,五、生物碱的结构研究,1、色谱法 薄层色谱 、液相色谱、LC-MS、GC-MS、气相色谱2、光谱分析方法 紫外光谱（UV）、红外光谱（IR）、质谱（MS）和核磁共振（NMR）,1、RDA裂解主要发生在环己烯中与双键相连接的位碳原子和位碳原子之间的键,+,质谱（MS）,质谱（MS）,2、氮原子键裂解主要发生在与氮原子相连接的位碳原子和位碳原子之间的键。该键位于氮原子杂环外较环内更易裂解。,RDA,裂解,核磁共振（NMR）,1、1HNMR2、 13CNMR,
