生物碱A1 keloids 、理化性质 ()一般性质 1形态:大多为绩晶形固体,只有数是非绩最形的粉末,如:乌头中的 乌头原碱( aconine)。有一定的熔点(mp.)。 少数在常温时为液体,液体生物碱大多都不贪氧,如果分子中含氧原子则 氧原子也多绩貪成酯键。例如:八角枫须根中的毒藜碱( dI-anabas ine)、烟叶 中的菸碱( nicotine)、槟榔中的槟榔碱( arecoline)等都是液体。 Me 毒藜碱 菸碱 槟榔碱 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 2颜色:生物碱一般是无色或自色的化合物,只有咖啡因( caffeine) 少数有色 例如:小檗碱呈现黄色,经硫酸和锌粉的还原反应,生成四氢小檗碱成为 无色。 OMe 小檗碱(黄色) 四氢小檗碱(无色) 颜色与共轭系统有关,共轭系统长则颜色深,共轭系统短则颜色浅 还有一些不是季铵碱的生物碱,也具有颜色, 如:一叶萩碱是淡黄色结晶体,但其盐则无色,这 说明可能是由于其分子中氮原子上的孤电子能与环 内双键产生跨环共轭的缘故。 叶萩碱(黄色) 3味觉:生物碱多具苦味。 4挥发性:一般无挥发性,少数有挥发性(如:液体生物碱) 共57页
生 物 碱 Alkaloids 16 共57页 三、理化性质 ㈠一般性质 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。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。 2.颜色：生物碱一般是无色或白色的化合物，只有 少数有色。 例如：小檗碱呈现黄色，经硫酸和锌粉的还原反应，生成四氢小檗碱成为 无色。 颜色与共轭系统有关，共轭系统长则颜色深，共轭系统短则颜色浅。 还有一些不是季铵碱的生物碱，也具有颜色， 如： 一叶萩碱是淡黄色结晶体，但其盐则无色，这 说明可能是由于其分子中氮原子上的孤电子能与环 内双键产生跨环共轭的缘故。 3.味觉：生物碱多具苦味。 4.挥发性：一般无挥发性，少数有挥发性（如：液体生物碱）。 N N H N N Me N Me COOCH3 毒藜碱 菸碱 槟榔碱 N O O OMe OMe N O O OMe OMe Zn H2SO4 + 小檗碱（黄色） 四氢小檗碱（无色） N O O 一叶萩碱（黄色） N N O N N Me Me O Me 咖啡因(caffeine)
生物碱A1 keloids 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, 例如: 中性溶液(游离状态) 左旋光性 菸碱 酸性溶液(成盐状态) 右旋光性 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般地,左旋体呈显著的生理活 性,而右旋体则无或很弱。如 左旋——一去甲乌头碱具有强心作用 乌头 右旋——一去甲乌头碱无强心作用 扩瞳作用 莨菪碱 左旋>右旋100倍 但也有少数生物碱与此相反,如: 局麻作用 6溶解度 古柯碱 右旋>左旋 (1)游离Alk 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。 类别 极性价键溶解性|H2 o CHCI33HCl|NaOH 非酚性Al 较弱|共价脂溶性 (无ArOH叔胺、仲胺) 季铵碱 离子水溶性 氮氧化物 半极性」配位中等水溶|+ + 两性Alk ArOH较弱|共价脂溶性 (可成内盐)-COOH 「离子水溶性 酸、碱均为1 季铵类生物碱,由于碱性强,离子化程度大,亲水性强,故较易溶于水 有少数生物碱虽不属于季铵类,但在水中也有较大的溶解度 例如:苦参碱由于碱性较强,极性较大,故有一定程度的水溶性 氧化苦参碱分子中的氧原子是通过半极性配位键与氮原子共享 对电子的,与生物碱盐类颇相似,极性较大,故在水中的溶解度比苦参碱更大, 共57页
生 物 碱 Alkaloids 17 共57页 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， 例如： 生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般地，左旋体呈显著的生理活 性，而右旋体则无或很弱。如： 但也有少数生物碱与此相反，如： 6.溶解度 ⑴游离 Alk： 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。 类别 极性 价键 溶解性 H2O CHCl3 HCl NaOH 非酚性 Alk (无 Ar-OH 叔胺、仲胺) 较弱 共价 脂溶性 — + + — 季铵碱 强 离子 水溶性 + — + + 氮氧化物 半极性 配位 中等水溶 + ± + + 两性 Alk Ar-OH 较弱 共价 脂溶性 — + + + （可成内盐）-COOH 强 离子 水溶性 + — + + *酸、碱均为 1%。 季铵类生物碱，由于碱性强，离子化程度大，亲水性强，故较易溶于水。 有少数生物碱虽不属于季铵类，但在水中也有较大的溶解度。 例如：苦参碱由于碱性较强，极性较大，故有一定程度的水溶性。 氧化苦参碱分子中的氧原子是通过半极性配位键与氮原子共享一 对电子的，与生物碱盐类颇相似，极性较大，故在水中的溶解度比苦参碱更大， 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 古柯碱 局麻作用 右旋 > 左旋 莨菪碱 左旋 > 右旋100倍 扩瞳作用 菸碱 中性溶液（游离状态） 左旋光性 酸性溶液（成盐状态） 右旋光性
生物碱A1ka1oids 而在有机溶剂中的溶解度比苦参碱小 酸碱两性的生物碱,既能溶于酸性水溶液,又能溶于碱性水溶液,而不溶 或难溶于常见的有机溶剂,如果它的酸性和碱性都很强,因能形成两性离子(内 盐式),故亦易溶于水中 如: 槟榔次碱 槟榔碱 槟榔碱(季铵式) 不溶亲脂性溶剂 般通性水溶性(通常用其来表示) 如:氯仿、乙醚等宜能溶水 例如:游离的槟榔次碱,由于碱性较强,又具有酸性较强的羧基,故易溶于水或稀乙醇,几乎不 溶于亲脂性有机溶剂包括氯仿、乙醚和无水乙醇等。如果将其分子中的羧基甲酯化,转变为槟榔碱,则 又恢复只呈碱性的生物碱的通性,易溶于无水乙醇、氯仿或乙醚中,可是仍易溶于水,似乎与其分子中 亲脂性基团——酯状结构不相适应,所以现在多采用季铵式的结构来代表槟榔碱,籍以解释它的水溶性。 再如 A-OH甲基化 吗啡碱( morphine) 可待因( codeine 离子化程度小 难溶水、氯仿等 增加在氯仿中的溶解度 易溶EtOH 吗啡属酸碱两性生物碱,但由于其具有的酚羟基酸性很弱,离子化程度小,加以分子比较复杂 故表现既难溶于水,又难溶于常见的亲脂性有机溶剂(包括氯仿),只有在醇类如乙醇、戊醇中才能溶 解。如果将吗啡分子中的酚羟基甲基化,转为只有碱性的可待因,则可增加其在氯仿等亲脂性有机溶剂 中的溶解度 有少数生物碱,虽含有酚羟基,但由于各种原因而导致不溶碱水中。 如:去甲基粉防己碱 其虽含有酚羟基,但不溶于碱性水溶液中,这是由于它的酚羟基受到邻位取代基的空间阻碍和形 成分子内氢键,使酸性大大减弱的缘故 共57页 由于空间位阻且能形成分子内氢键 去甲基粉防已碱 所以不溶于碱水
生 物 碱 Alkaloids 18 共57页 而在有机溶剂中的溶解度比苦参碱小。 酸碱两性的生物碱，既能溶于酸性水溶液，又能溶于碱性水溶液，而不溶 或难溶于常见的有机溶剂，如果它的酸性和碱性都很强，因能形成两性离子（内 盐式），故亦易溶于水中。 如： 例如：游离的槟榔次碱，由于碱性较强，又具有酸性较强的羧基，故易溶于水或稀乙醇，几乎不 溶于亲脂性有机溶剂包括氯仿、乙醚和无水乙醇等。如果将其分子中的羧基甲酯化，转变为槟榔碱，则 又恢复只呈碱性的生物碱的通性，易溶于无水乙醇、氯仿或乙醚中，可是仍易溶于水，似乎与其分子中 亲脂性基团——酯状结构不相适应，所以现在多采用季铵式的结构来代表槟榔碱，籍以解释它的水溶性。 再如： 吗啡属酸碱两性生物碱，但由于其具有的酚羟基酸性很弱，离子化程度小，加以分子比较复杂， 故表现既难溶于水，又难溶于常见的亲脂性有机溶剂（包括氯仿），只有在醇类如乙醇、戊醇中才能溶 解。如果将吗啡分子中的酚羟基甲基化，转为只有碱性的可待因，则可增加其在氯仿等亲脂性有机溶剂 中的溶解度。 有少数生物碱，虽含有酚羟基，但由于各种原因而导致不溶碱水中。 如：去甲基粉防己碱 其虽含有酚羟基，但不溶于碱性水溶液中，这是由于它的酚羟基受到邻位取代基的空间阻碍和形 成分子内氢键，使酸性大大减弱的缘故。 N Me COOH N Me COOMe N COO Me Me + - 槟榔次碱 槟榔碱 槟榔碱（季铵式） 不溶亲脂性溶剂 如：氯仿、乙醚等 一般通性 宜能溶水 水溶性（通常用其来表示） HO O N CH3 OH MeO O N CH3 OH 吗啡碱(morphine) 可待因(codeine) 离子化程度小 难溶水、氯仿等 易溶EtOH Ar-OH 甲基化 增加在氯仿中的溶解度 N OH Me OMe OMe O N Me MeO O 去甲基粉防已碱 由于空间位阻且能形成分子内氢键 所以不溶于碱水 Ar-OH甲基化后即为粉防已碱 Ar-OH
生物碱A1 keloids (2)成盐Alk: 生物碱盐类尤其是无机酸盐和小分子的有机酸盐多易资于水,不溶或难瘠 于常见的有机溶剂 不同的酸与不同的生物碱结合生成的盐,具有不同的溶解度 例如:多数生物碱与大分子有机酸所形成的盐,往往要比小分子有机酸盐 或无机酸盐在水中溶解度小。生物碱的无机酸盐虽然易溶于水,但溶解度的大 小也不尽相同。 一般说来,貪氧酸盐的水溶性较大,如硫酸盐、磷酸盐等,少数生物碱的 盐酸盐则较难溶于水(如盐酸小襞碱)。 碱性很弱的生物碱只能与强酸结合成盐,而且这种盐往往不稳定,还可能 表现出似游离生物碱的性质。如:弱碱性的利血平溶解于醋酸水溶液中,生成 的盐很不稳定,如果于这种醋酸水溶液中加氯仿振摇提取,则游离的利血平就 能从酸性水溶液转溶到氯仿层中 白碱性 1碱性的来源:在生物碱分子中含有氮原子,这些氮原子与氨分子中的氮 原子一样有一对孤电子,对质子有一定程度的亲和力,因而表现出碱性 N: H 生物碱 生物碱盐 2碱性强弱的表示方法:生物碱的碱性强度一般用pKa表示。Ka是指碱 的共轭酸(即生物碱的盐)的解离度。 B+ ho B] [HO] 即 游离碱浓度 p pH -Ig 盐碱浓度 共57页
生 物 碱 Alkaloids 19 共57页 ⑵成盐 Alk： 生物碱盐类尤其是无机酸盐和小分子的有机酸盐多易溶于水，不溶或难溶 于常见的有机溶剂。 不同的酸与不同的生物碱结合生成的盐，具有不同的溶解度。 例如：多数生物碱与大分子有机酸所形成的盐，往往要比小分子有机酸盐 或无机酸盐在水中溶解度小。生物碱的无机酸盐虽然易溶于水，但溶解度的大 小也不尽相同。 一般说来，含氧酸盐的水溶性较大，如硫酸盐、磷酸盐等，少数生物碱的 盐酸盐则较难溶于水（如盐酸小檗碱）。 碱性很弱的生物碱只能与强酸结合成盐，而且这种盐往往不稳定，还可能 表现出似游离生物碱的性质。如：弱碱性的利血平溶解于醋酸水溶液中，生成 的盐很不稳定，如果于这种醋酸水溶液中加氯仿振摇提取，则游离的利血平就 能从酸性水溶液转溶到氯仿层中。 ㈡碱性 1.碱性的来源：在生物碱分子中含有氮原子，这些氮原子与氨分子中的氮 原子一样有一对孤电子，对质子有一定程度的亲和力，因而表现出碱性。 2.碱性强弱的表示方法：生物碱的碱性强度一般用 pKa 表示。Ka 是指碱 的共轭酸（即生物碱的盐）的解离度。 即： N: + H N:H + + 生物碱 生物碱盐 BH H3O + B + + Ka [B] [H3O] [BH ] + + [BH ] [B] pKa pH lg —— + 游离碱浓度 成盐碱浓度