第一節

概述一、生物堿定義：天然產的含氮有機化合物。

下列除外：

低分子胺類：甲胺、乙胺；

氨基酸、氨基糖、肽類、蛋白質、核酸、核苷酸、卟啉類、維生素；三、生物堿在植物體中的積累和儲藏

1.生物堿的代謝分為積累、轉移、儲藏三個階段，不同階段是在植物的不同細胞內進行的；

2.生物堿的積累主要在生長活躍的組織如子房、心皮等；

3.生物堿的儲藏主要是在液泡細胞、乳汁管細胞中進行；因此，不同植物中生物堿存在的部位不同；

4.生物堿在轉移階段往往發生許多甲基化、氧化、去甲基化等次級結構修飾；

積累和儲藏的結果：(1)同種植物中往往含有多種結構類型相同的生物堿；

(2)同屬植物中往往含有多種結構類型相同的生物堿；

(3)同種植物中，生物堿的有無或含量受生長條件與氣候等因素的影響；

四、生物堿的存在形式

1.游離堿

（1）酰胺類（2）N－氧化物（3）氮雜縮醛（酮）（4）亞胺類

(5）烯胺類（6）硫氮雜環（7）苷類（8）季銨堿（9）其它

2.鹽類

有機酸：草酸、檸檬酸

無機酸：硫酸、鹽酸、硝酸

第二節生物堿生物合成的基本原理

1.Schiffbase的形成

2.Mannishreation3.酚氧化偶連（oxidativecouplingofphenols）

(1)酚自由基的形成

(2)自由基偶連形成：鄰－鄰偶連、鄰－對偶連、對－對偶連

(3)

再芳香化

①烯醇化－再芳香化

②C－C鍵遷移－再芳香化

③C－C鍵裂解－再芳香化

4.亞胺鹽次級環合反應

第三節生物堿的分類、生源及其分布

生物堿分類主要有三種方法：

（1）來源分類

（2）化學分類

（3）生源結合化學分類

一、來源于鳥氨酸的生物堿

二、來源于賴氨酸的生物堿

四、來源于苯丙氨酸/酪氨酸的生物堿

(一)苯丙胺類

(二)四氫異喹啉類

(三)芐基四氫異喹啉類

1.生源

(四)苯乙基四氫異喹啉類

(五)芐基苯乙胺類

(六)吐根堿類

五、來源于色氨酸的生物堿

(一)simpleindoles：色胺

(二)simpleβ－carbolines：harmanine

(三)半萜吲哚類(四)單萜吲哚類

1.單萜吲哚類

(1)柯南因－士的寧類

(2)白堅木堿類

(3)依波加明堿類

2.雙吲哚類生物堿：由兩分子單萜吲哚類經分子間縮合而成。

3.與單萜吲哚類堿有關的生物堿

(1)阿巴利生類和烏勒因類：與柯南因－士的寧類比較，色胺部分少1或2個碳原子。(2)喜樹堿類：與柯南因－士的寧類比較，C2－

C7鍵裂解成B－高－C－去甲體系。

(3)金雞寧類：與柯南因－士的寧類比較，色胺部分成喹啉核結構。

六、來源于萜類的生物堿

（一）單萜類生物堿

（二）倍萜類生物堿（三）二萜類生物堿

七、來源于甾體的生物堿

(一)孕甾烷生物堿（C21）

(二)環孕甾烷生物堿（C24）

（三）

膽甾烷生物堿（C27）

1.膽甾烷類

2.異膽甾烷類

第四節生物堿的理化性質

一、物理性質

1.

組成：一般由C、H、O、N四種元素組成，少數含有Cl、S等；

2.

狀態：一般為固體，少數為液體。（1）液體生物堿一般不含氧元素；

（2）液體生物堿可隨水蒸氣蒸餾；

（3）固體一般為結晶形，有些為無定形粉未；

3.味道：多具苦味，有些極苦；

4.顏色：多數呈無色，少數有顏色；

一、物理性質5.熔點：多數具確定的熔點，少數具雙熔點；

6.旋光性：7.溶解度：（1）絕大多數仲胺和叔胺生物堿游離堿具親脂性；

（2）絕大多數生物堿鹽具親水性；

（3）季銨生物堿具親水性；

（4）具酚羥基、羧基等酸性基因的生物堿具酸堿兩性；

（5）具內酯基的生物堿，遇堿開環，遇酸又閉環；

（6）有些生物堿或生物堿鹽具有特殊的溶解性質；

二、生物堿的檢識1.生物堿的沉淀反應

(1)常見的沉淀劑碘化鉍鉀：Dragendorff’sreagent碘－碘化鉀試劑

碘化汞鉀試劑

硅鎢酸試劑

(2)沉淀反應應在酸性條件下；

2.

生物堿的顯色反應

三、生物堿的化學性質和反應（一）堿性

1.堿性的產生及其強度表示

（一）堿性

堿性越強，其Kb越大，PKb越小，其共軛酸Pka越大；即Pka越大，堿性越強；

Pka<2極弱堿；

Pka=2～7弱堿；

Pka=7～12中強堿；

Pka>12強堿；

胍基>季胺堿>脂肪胺基>缺電子芳雜環(吡啶)>酰胺基>富電子芳雜環(吡咯)

2.堿性與分子結構的關系(1)氮原子的雜化度

堿性：SP3>SP2>SP

(2)誘導效應(a)吸電性基團取代，堿性減弱；

供電性基團取代，堿性增強；

如：二甲胺(Pka10.70)>甲胺(Pka10.64)>氨(Pka9.75)

(b)氮雜縮醛(酮)生物堿的堿性:

氮原子不處在橋頭；強堿性；

氮原子處在橋頭；堿性相對較弱；

(3)場效應:場效應通過空間直接作用，又稱為直接效應。

(4)共軛效應

①苯胺型②烯胺型

氮原子不處在橋頭；強堿性；

氮原子處在橋頭；堿性相對較弱；③酰胺型

(6)分子內氫鍵

(二)成鹽

1.季胺生物堿的成鹽2.氮雜縮醛(酮)生物堿的成鹽

3.涉及氮原子跨環效應生物堿的成鹽

4.烯胺生物堿的成鹽

(四)C-N鍵的裂解反應

1.Hofmanndegration(exhaustivemethylation)

(1)反應歷程

①E1(Elimination,單分子消除)歷程：②E2(雙分子消除)歷程

③E1CB(EliminationConjugativeBase)歷程

有下列規律

①E1反應較少發生，主要發生E2反應和E1CB反應；

②若反應產生穩定的芐基或丙烯β-負碳離子，則發生

E1CB反應，其余則一般發生E2反應;

③升溫有利于消除反應；

增加堿的濃度或強度，有利于E2消除反應或SN2反應；

增加α、β碳上支鏈，有利于消除反應；

(2)E2反應的立體化學：

①β碳上存在反式共平面氫，有利于發生E2反應；

②過渡態越穩定，消除速率越快；

(1)

消除方向：

霍夫曼規則：氫脫氫多

查衣采夫規則：氫脫氫少E2反應：

鏈狀化合物：霍夫曼規則環狀化合物：

①β碳上反式共平面氫越多，則優消去；②

β碳上反式共平面氫相等時，查衣采夫規則E1CB反應：有利于形成共軛結構的方向

(5)取代反應

(6)改良的HoffmannDegration2.Emdedegration(1)反應條件：Hg-Na或Na-液氮或LAH等；

(2)裂解優先發生在處于芐基或烯丙基體系的C-N鍵上；3.VonBraunternaryaminedegration

(1)在N-烷基取代基中，體積小者易被取代裂除；

(2)若C-N鍵中碳原子處芐基或烯丙基中，則得到斷裂該C-N鍵的產物；

(3)若C-N鍵中碳原子處在苯環中，則多不反應；

(4)若C-N鍵中碳原子處在叉鏈結構中，則該C-N鍵不易裂解；

(5)某些情況下，立體效應影響降解產物和定向；

(6)特例

(7)羥基溶劑對反應產物的影響：

4.脫氫反應

5.氧化反應

6.綜合降解

第五節

生物堿的提取分離

一、總生物堿的提取

1.水或酸水提取

2.醇或酸性醇提取

3.有機溶劑提取

4.水溶性生物堿和季銨堿的提取分離

二、生物堿的分離

1.各類別生物堿分離2.生物堿的系統提取分離模式

3.生物堿的單離

(1)利用游離生物堿的溶解度不同進行分離(2)利用生物堿鹽類的溶解度不同進行分離

(3)利用生物堿堿性強弱不同進行分離PH梯度分離法

①混合物溶于稀酸水，逐漸調堿性，分別用CHCl3萃取

PH由低到高，生物堿堿性由弱到強

②混合物溶于CHCl3中，用緩沖液依次萃取

PH由高到低，生物堿堿性由強到弱(4)利用生物堿的特殊功能團性質進行分離：

(5)色譜法

硅膠柱：展開劑中一般加少量二乙胺等堿性試劑；

大孔樹脂

Sephdex-LH20

各種加壓柱：低壓柱、中壓柱、制備性HPLC等；

第六節

生物堿的結構鑒定與測定

一、光譜法在生物堿的結構鑒定與測定中的應用

(一)紫外光譜

(二)紅外光譜1.酮基的吸收

有跨環效應時，酮基吸收在1660-16902.Bohlmann吸收帶

在反式喹諾里西丁環中，凡氮原子鄰碳上的氫有二個以上與氮孤電子對呈反式雙直立關系者，且氮孤電子不參與共軛時，則在2800-2700cm-1區域有2個以上明顯的吸收峰,而順式異構體則此峰極弱。

(1)二個以上與氮孤電子對呈反式雙直立氫

(2)氮孤電子不參與共軛

注意點：

(1)在氯仿溶液中測定時，多為二個峰；用KBr壓片時，多為一簇峰；

(2)含有喹諾里西丁環的生物堿結構類型：

喹諾里西丁類、吐根堿類、吲哚堿類中的柯南因-阿馬利新類和育亨賓類、異甾堿中原介藜蘆堿類和西藜蘆堿類；

(三)質譜

1.難于裂解或由取代基或側鏈的裂解產生特征離子2.主要裂解受氮原子支配

3.主要由RDA裂解產生特征離子

4.主要由芐基裂解產生特征離子

(四)核磁共振譜1.可確定化合物的基本骨架

2.可確定化合物的立體構型

吲哚類生物堿中最常見生色團中芳香碳的化學位移范圍

吲哚類生物堿中最常見生色團中芳香碳的化學位移范圍

類型

仲碳(CH)

季碳(C)

10-R、11-OMe吲哚靈121-126119-123、151-154、157-158

11-OMe吲哚

94-97、108-110、117-119

121-124、135-138、155-157

11-OMe吲哚靈

95-97、104-105

122-126、153-157、160-161

10-OMe吲哚

100-102、110-112、111-112

128-130、131-133、153-155

無取代的α-甲烯吲哚

109-110、120-121、127-128

135-139、142-144

無取代的氧化吲哚

108-111、122-128

132-135、140-142

無取代的吲哚靈

106-111、117-125、127-129

132-137、147-153

無取代的吲哚

109-112、117-123

127-130、135-137

無取代的2-酰基吲哚

111-127、119-122、126-128

128-130、136-138

N-酰基吲哚靈

115-117、122-127、128-130

131-137、141-143

二、生物堿結構測定的實例

—紫烏定的結構測定

1.分子式:C30H33O6N(HRMS)，不飽和度為152.取代基的確定：

-NCH3(δ2.44)-OAc(1730、1250cm-1,δ2.04)-C6H5COO(1710、1580、1280、700cm-1,

δ7.44、7.58、7.97(5H,m))=C