执业中药师考试中药化学第二章生物碱课件

执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第1页第二章生物碱一、大纲二、生物碱（一）基本内容生物碱的分类及结构特征（1）生物碱在自然界中的分布和存在情况（2）吡啶类、莨菪烷类、异喹啉类、吲哚类和有机胺类生物碱的结构特征（二）生物碱的理化性质实际工作中的常用性质（1）生物碱的性状和旋光性（2）游离生物碱和生物碱盐的溶解性及其应用（3）生物碱的酸碱性，碱性强弱与化学结构的关系及其在提取分离中的应用医学教育网搜集整理（4）常用生物碱沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性结果的判定及其应用（5）生物碱显色反应执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第2页（三）生物碱的提取分离和鉴别常用方法（1）生物碱的提取分离方法（2）分离水溶性生物碱的常用方法（3）生物碱的色谱鉴别方法（四）实例含生物碱的常用中药（1）苦参中所含主要生物碱的化学结构类型、理化性质、提取分离方法和生物活性（2）麻黄、黄连中所含主要生物碱的化学结构类型、理化性质、鉴别方法、提取分离方法和生物活性（3）川乌中主要生物碱的化学结构类型、毒性及其在炮制过程中的变化（4）洋金花中主要生物碱的化学结构类型、理化性质和鉴别方法（5）马钱子中主要生物碱的化学结构类型、毒性和鉴别方法（6）上述中药在《中国药典》中的质量控制成分（7）上述中药在使用过程中应注执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第3页意的问题二、本章占历年考试的3分左右。第一节基本内容一、生物碱的定义生物碱（Alkaloids）指来源于生物界的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内（特例：有机胺类生物碱N原子不在环内）；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性。一般来说，除氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸以及含氮维生素等动、植物体必需的含氮有机化合物外，其他含氮有机化合物均可视为生物碱。二、生物碱在动、植物界的分布和存在情况生物碱主要分布在植物界，动物界少见。植物类型科属双子叶植物如毛茛科（黄连属黄连，乌头属乌头、附子）、防执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第4页（多见，已知有50多个科的120多个属）己科（汉防己、北豆根）、罂粟科（罂粟、延胡索）、茄科（曼陀罗属洋金花、颠茄属颠茄、莨菪属莨菪、枸杞子）、马钱科（马钱子）、小檗科（三棵针）、豆科（苦参属苦参、槐属苦豆子）、芸香科吴茱萸属（吴茱萸）等单子叶植物如石蒜科、百合科（贝母属的川贝母、浙贝母）、兰科等裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科和松柏科等低等植物如烟碱存在于蕨类植物中，麦角生物碱存在于菌类植物中地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚类生物碱。藻类、水生类植物中未发现生物碱。多项选择题含生物碱类成分的药材有A.山茱萸B.巴豆C.马钱子D.吴茱萸E.枸杞子『正确答案』CDE存在形式执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第5页①酰胺形式②游离形式：少数极弱碱，如那可丁③有机酸盐形式：绝大多数生物碱，如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等④无机酸盐形式：少数盐酸生物碱，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等⑤极少数以N-氧化物、生物碱苷等形式存在三、生物碱的分类及结构特征（一）吡啶类生物碱此类生物碱多来源于赖氨酸，是由吡啶或哌啶衍生的生物碱，其结构简单，数量较少，主要有两种类型。1.简单吡啶类此类生物碱分子较小，结构简单，很多呈液态。如槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱，烟草中的烟碱，胡椒中的胡椒碱等。2.双稠哌啶类由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环，具喹喏里西啶的执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第6页基本母核。主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。如苦参中的苦参碱、氧化苦参碱，野决明中的金雀花碱等。（二）莨菪烷类生物碱此类生物碱多来源于鸟氨酸，由莨菪烷环系的C3-醇羟基与有机酸缩合成酯。主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属。重要的化合物有莨菪碱、古柯碱等。（三）异喹啉类生物碱这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系，具有异喹啉或四氢异喹啉的基本母核，在植物中分布广泛，数目较多，具有多方面的生物活性。根据其基本结构又分为多种类型，主要类型如下。1.简单异喹啉类如鹿尾草中的降血压成分萨苏林，是四氢异喹啉的衍生物。2.苄基异喹啉类苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第7页异喹啉类。（1）1-苄基异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱，乌头中的强心成分去甲乌药碱，厚朴中的厚朴碱等。（2）双苄基异喹啉类：为两个苄基异喹啉通过1～3个醚键相连接的一类生物碱。如存在于防己科北豆根中的主要酚性生物碱蝙蝠葛碱，汉防己中的汉防己甲素和乙素。3.原小檗碱类此类生物碱可以看成由两个异喹啉环稠合而成，依据两者结构母执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第8页核中D环氧化程度不同，又分为小檗碱类和原小檗碱类。前者多为季铵碱，如黄连、黄柏、三棵针中的小檗碱；后者多为叔胺碱，如延胡索中的延胡索乙素。4.吗啡烷类这类化合物具有部分饱和的菲核，如罂粟中的吗啡、可待因，青风藤中的青风藤碱等。（四）吲哚类生物碱这类生物碱来源于色氨酸，其数目较多，结构复杂，多具有显著的生物活性。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草科等。吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成，根据其结构特点，主要分为四类。1.简单吲哚类如板蓝根、大青叶中的大青素B，蓼蓝中的靛青苷等。执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第9页2.色胺吲哚类此类化合物中含有色胺部分，结构较简单。如吴茱萸中的吴茱萸碱。3.单萜吲哚类这类生物碱的结构较复杂，如萝芙木中的利血平、番木鳖中的士的宁等。4.双吲哚类双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生物，如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。（五）有机胺类生物碱这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内，如麻黄中的麻执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第10页黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱等。生物碱结构分类总结###生物碱类型二级分类结构特点代表化合物吡啶类生物碱简单吡啶类槟榔碱、次槟榔碱、烟碱、胡椒碱双稠哌啶类苦参碱、氧化苦参碱、金雀花碱莨菪烷类生物碱莨菪碱、古柯碱异喹啉类生物碱简单异喹啉类萨苏林苄基异喹啉类罂粟碱、厚朴碱、去甲乌药碱蝙蝠葛碱、汉防己甲（乙）素执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第11页原小檗碱类小檗碱、延胡索乙素吗啡烷类吗啡、可待因、青风藤碱吲哚类生物碱简单吲哚类大青素B、靛青苷色胺吲哚类吴茱萸碱单萜吲哚类士的宁、利血平双吲哚类长春碱、长春新碱有机胺类生物碱麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱练习题最佳选择题苦参碱是A.简单异喹啉类生物碱B.苄基异喹啉类生物碱C.原小檗碱型D.色胺吲哚类生物碱E.双稠哌啶生物碱『正确答案』E麻黄中生物碱的主要类型是A.双稠哌啶类B.有机胺类执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第12页C.异喹啉类D.莨菪烷类E.吲哚类『正确答案』B第二节生物碱的理化性质一、性状多为结晶形固体，少数为非晶形粉末；具有固定的熔点，有的具有双熔点，个别的仅具有分解点；少数小分子生物碱为液体，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱。生物碱多具苦味，少数呈辛辣味或其他味道，如甜菜碱具有甜味。生物碱一般无色或白色，少数有颜色，如小檗碱、蛇根碱呈黄色，药根碱、小檗红碱呈红色等。个别生物碱在可见光下无色，而在紫外光下显荧光，如利血平。个别小分子固体及少数呈液态的生物碱如麻黄碱、烟碱等具挥发性，可用水蒸气蒸馏法提取。咖啡因等个别生物碱具有升华性。配伍选择题A.小檗碱B.麻黄碱执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第13页C.槟榔碱D.咖啡因E.甜菜碱1.性状为液态的『正确答案』C2.具有升华性的是『正确答案』D3.具有挥发性的是『正确答案』B4.有颜色的是『正确答案』A二、旋光性含有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱都有旋光性，且多为左旋。三、溶解性（一）游离生物碱1.亲脂性生物碱多数仲胺碱和叔胺碱为亲脂性易溶于乙醚、苯和卤烃类（二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳）等执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第14页有机溶剂，尤其在三氯甲烷中溶解度较大可溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等不溶或难溶于水，但溶于酸水2.亲水性生物碱（1）季铵碱型生物碱：为离子型化合物，易溶于水和酸水，可溶于甲醇、乙醇及正丁醇等极性较大的有机溶剂，难溶于亲脂性有机溶剂。（2）含N-氧化物结构的生物碱：具有配位键，可溶于水，如氧化苦参碱。（3）小分子生物碱：少数分子较小而碱性较强的生物碱，既可溶于水，也可溶于三氯甲烷，如麻黄碱、烟碱等。（4）酰胺类生物碱：由于酰胺在水中可形成氢键，所以在水中有一定的溶解度，如秋水仙碱、咖啡碱等。3.具有特殊官能团的生物碱（1）具有酚羟基或羧基的生物碱：具有酸、碱两性，故即可溶于执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第15页酸水，又可溶于碱水。具有酚羟基的生物碱（又称酚性生物碱），可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡；具有羧基的生物碱，可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液，如槟榔碱。（2）具有内酯或内酰胺结构的生物碱：在强碱性溶液中加热，其内酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐而溶于水，酸化后环合析出，如喜树碱、苦参碱等。（二）生物碱盐一般易溶于水，可溶于甲醇、乙醇类，难溶于亲脂性有机溶剂。无机酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐水溶性大于大分子有机酸盐。有些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等。类型溶解性游离生亲脂性生物碱大多数叔胺碱为亲脂性，一般能溶于有机溶剂，尤其易溶于亲脂性有机溶剂，热别易溶于氯仿。溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第16页物碱亲水性生物碱主要指季氨碱和某些含氨-氧化物的生物碱，可溶于水、甲醇、乙醇，难溶于亲脂性有机溶剂具特殊官能团的生物碱两性生物碱即可溶于酸水，也可溶于碱水，但在PH8-9时易产生沉淀具内脂或内酰胺结构在碱水中，其内酯（或内酰胺）结构可开环形成羧酸盐溶于水中，继之加酸复又还原生物碱盐一般溶解性易溶于水，可溶于醇类，难溶于亲脂性有机溶剂。生物碱在酸水中成盐溶解，调减性后又游离不同的酸的盐通常生物碱的五级酸盐水溶性大于有机酸盐；无机酸盐中韩养酸盐的水溶性大于卤代酸盐；小分子有机酸盐大于大分子有机酸盐练习题最佳选择题水溶性最强的生物碱是A.氧化苦参碱B.苦参碱C.去氢苦参碱执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第17页D.安那吉碱E.巴普叶碱『正确答案』A具有配位键，导致易溶于水。，四、碱性生物碱分子中氮原子上的孤电子对，能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。（一）碱性强弱的表示方法生物碱碱性强弱用pKa表示，pKa越大，碱性越强。生物碱的碱性强弱与pKa的关系：②pKa＜2为极弱碱，如酰胺、N-五元芳杂环类生物碱。②pKa2～7为弱碱，如芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱。③pKa7～11为中强碱，如脂肪胺、脂杂环类生物碱。④pKa11以上为强碱，如季铵碱、胍类生物碱。生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般是：胍基＞季铵碱＞N-烷杂环＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳杂环＞酰胺≈吡咯。（二）碱性强弱与分子结构的关系碱性强弱影响因素：氮原子的杂化方式、电子云密度（电性效应）、空间效应、分子内氢键。执业药师考试辅导《中药化学》第二章、生物碱第18页1.氮原子的杂化方式碱性随杂化程度的升高而增强，即sp3＞sp2＞sp。2.电性效应电性效应（包括诱导效应和共轭效应），能影响N原子上电子云排布，从而影响碱性的大小。（1）诱导效应如麻黄碱的碱性（pKa9.58）强于去甲麻黄碱（pKa9.O0），即是由于麻黄碱氮原子上的甲基供电诱导的结果。而二者的碱性弱于苯异丙胺（pKa9.80），则因前二者氨基碳原子的邻位碳上羟基吸电诱导的结果。（2）共轭效应：当生物碱分子中氮原子的孤电子对与π电子基团共轭时，一般使生物碱的碱性减弱。常见的有苯胺和酰胺两种类型。苯胺型：苯胺氮原子上的孤电子对与π电子形成p一π共轭体系后，其碱性减弱。如环己胺的碱性（