第十章 (一-三节)生物碱的结构与分类

一 、吡咯生物碱
这类生物碱是由吡咯或四氢吡咯衍生成，尤以 四氢吡咯衍生物为主。较重要的有 （一）简单吡咯烷类



（二）吡咯里西啶类
（一）简单吡咯烷类
这类生物碱结构较简单，数目较少，生理活性不 太显著。
（二）吡咯里西啶类
这类生物碱是二个吡咯烷共用一个氮原子 的稠环衍生物。它们大多数是由氨基醇和不同 的有机酸两部分缩合形成，结构中多以11或12 元双内酯形式存在，少数以单酯形式存在。这 类生物碱的生物活性较强，但毒性也较大，特 别能导致肝中毒。主要分布在菊科千里光属植 物中。
（一）哌啶和吡啶
（二）吲哚里西啶类
这是哌啶和吡 咯啶共用一个氮原 子的稠环衍生物。 数目较少，但有较 强的生物活性，如 存在于一叶萩中的 一叶萩碱具有对中 枢神经的兴奋作用， 存在于娃儿藤属植 物中的娃儿藤定碱 具有显著的抗癌作 用。
（三）喹喏里西啶类
这类生物碱 是由二个哌啶共 用一个氮原子的 稠环衍生物。数 目不太多，主要 分布在豆科和千 屈菜科植物，在 石松科中亦有存 在。
主要内容
第一节 概述 第二节 生物碱的生物合成途径 第三节 生物碱的分类 第四节 生物碱在植物体内的存在形式 第五节 生物碱的理化性质 第六节 生物碱的提取分离 第七节 含生物碱中药实例
第一节

概述
生物碱，长期来一般是指来源于植物界的一 类含氮有机化合物，大多具有较复杂的氮杂环结 构，并具有生理活性和碱性。 现在，人们从海洋生物、微生物及昆虫的代 谢产物中亦发现含有不少类似的有机含氮化合物， 有时也称它们为生物碱。因此，从产义的范围讲, 生物界除去生物体必须的含氮化合物，如氨基酸、 多肽、蛋白质和B族维生素等外，其他所有的含 氮有机化合物都可视为生物碱。
二、莨菪烷类生物碱
这类生物碱大多数是由莨菪烷衍生的氨基醇和 不同有机酸缩合成酯，有一元酯和二元酯，亦有 以非酯形式存在。莨菪烷上的醇羟基多在3位， 有平伏羟基和直立羟基之分，前者为莨菪醇，后 者为伪莨菪醇。 这类生物碱主要存在于茄科、旋花科、高根科 和红树科。
三、哌啶类生物碱
这类生物碱主要为哌啶衍生的生物碱，亦有 一些是由吡啶衍生的。数目较多，主要的可分为 几小类 （一）哌啶和吡啶 （二）吲哚里西啶类 （三）喹喏里西啶类
当前除了提取分离生物体中大量和微量的生 物碱并测定它们的结构式外，生物碱的全合成和 半合成工作也是重要的研究领域，而且发展的速 度很快。1889年首次全合成了毒芹碱。近年来自 美登木中提取鉴定的具有抗癌活性的极微量生物 碱美登木碱为化学结构复杂的含氮大环化合物， 经过短短的数年已有全合成的报道。 此外，通过对生物碱构效关系的研究，进行 结构改造，寻找疗效更高，结构更为简单，并且 便于大量生产的新型药类
这类生物碱是异喹啉母核的1位接有苄基， 如鸦片中具解痉作用的罂粟碱，乌头中强心成分 去甲乌药碱，厚朴中的厚朴碱(木兰箭毒碱)。
（三）苯酞异喹啉碱
这类生物碱是异喹啉母核的1位接有苯酞基。 如鸦片中具有镇咳作用而无成瘾性的那可汀
（四）双苄基异喹啉类
这类生物碱是由二分子苄基异喹啉通过 1~3个醚键相连接。如以异喹啉为头，苄基为尾， 则有头头相连、尾尾相连和头尾相连等多种连接 形式，如粉防己碱有2个醚键，一个是头头相连， 一个是尾尾相连，而锡生藤碱中的二个醚键皆是 头尾相连。
在异喹啉生物碱中尚有由一分子苄基异喹啉和另 一分子其他类型异喹啉通过醚键相连接，如厚果 唐松草碱是由苄基异喹啉和阿朴菲型相连
（五）阿朴菲类和异阿朴菲类
阿朴菲类是苄基异喹啉苄基部分苯环和异喹 啉部分8位脱去一分子氢形成的四环化合物。异 阿朴菲类亦是四环化合物，它和阿朴菲类不同是 除含氮环外的3个环不是形成菲核而是形成蒽核。 阿朴菲类生物碱数目较多，已近200多个， 而异阿朴菲类数目较少，约10个左右，都得自防 己科植物蝙蝠葛，且C7位皆为羰基，又称氧异阿 朴菲类。
异喹啉类生物碱
（一）简单异喹啉类 （二）苄基异喹啉类 （三）苯酞异喹啉碱 （四）双苄基异喹啉类 （五）阿朴菲类和异阿朴菲类 （六） 原阿朴菲类 （七）原小檗碱类 （八）普托品类 （九）苯骈菲啶类 （十）吗啡类 （十一）其他类
（一）简单异喹啉类
如存在于鹿尾草中的降血压成分萨苏林和萨苏里丁
四、喹啉类生物碱

这类生物碱有100多个，主要分布在芸香科植 物。茜草金鸡纳植物中的奎宁是研究最早的生物 碱之一。
五、吖啶酮类生物碱
这类生物碱的数量不多，如芸香科鲍氏山油柑 树皮中的山油柑碱，具有显著的抗癌活性
六、喹唑啉类生物碱
这类生物碱具有喹唑啉类母核，而且在氮环 上存在羰基的生物碱较多。主要分布在芸香科等 植物中。
莲花氏烷型

莲花氏烷型的氧 桥位于13-C和14-C位， 4-C和5-C间无氧桥
（八）普托品类
这类生物碱从结构上看不含异喹啉母核，但 从生源观点来看它是由原小檗碱型衍生的。在植 物体中两者常共存，如延胡索亦含有具促进胆汁 分泌作用的普托品
（九）苯骈菲啶类
这类生物碱由原小檗类B环开环重排产生。 如白屈菜中具有神经肌肉毒作用的白屈菜红碱及 具有解痉和抗肿瘤作用的白屈菜碱
在不同组织和器官中的分布
生物碱在植物体的各种器官和组织都可能 存在，但对生某种植物来说，往往是集中在某 一器官。例如，麻黄生物碱在麻黄的髓部含量 高，防己生物碱在防己的根部较多，黄柏生物 碱主要存在于树皮部分，具抗癌活性的三尖杉 酯碱则在三尖杉植物的枝、叶、根、种子各部 分都有存在，但以叶和种子中含量高。

由于生物碱结构较为复杂，虽然19世纪初提出不少生 物碱，但当时并未确定结构式，直到1870年才首次搞清 较为简单的毒芹碱结构式。

对于复杂结构生物碱结构式的确定多数是在20世纪， 如士的宁直到1946年才得到正确的结构式等。现在由于 提取分离手段及波谱法用于结构式的测定得到较快地发展， 生物碱的种类和数量都增加很快，有人统计已达万种。


第三节 生物碱的分类
生物碱的分类方法有数种，但都存在一定的 缺点 1、按照生物碱生源途径分类法 2、生物碱结构中氮原子存在的主要杂环母核 进行分类
1、按照生物碱生源途径分类法
生物碱的生源途径主要有两方面， 一是由氨基酸为前体，另一是由甲瓦龙酸为前体。 前者生成的生物碱又称真生物碱， 后者生成的生物碱又称伪生物碱。 由甲戊二羟酸形成的伪生物碱包括萜类和甾类生 物碱。
三、生物碱在自然界的分布
生物碱在植物界分布较广，但主要分布在高 等植物中，尤其是双子叶植物中的毛茛科、防 己科、婴粟科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆 科等100多科的植物中。 单子叶植物中分布较少，如百合科、石蒜 科和兰科等。裸子植物中更少，如麻黄科、红 豆杉科、三尖杉科的少数目植物中。 低等植物中的地衣类和苔藓类未发现生物 碱，蕨类及菌类只有极个别的植物中存在生物 碱，如麦角菌含有麦角生物碱类。
二、生物碱生理活性
生物碱类化合物大多具有生理活性，往往是许多 中草药及药用植物的有效成分。 如从鸦片中分得的吗啡具有强烈的镇痛作用；可 待因具有止咳作用；罂粟碱具有松弛平滑肌作； 麻黄中的麻黄碱具有平喘作用 黄连、黄柏中的小檗碱具有抗茵消炎作用； 曼陀罗、天仙子、颠茄中的莨菪碱具有解痉和解 有机磷中毒的作用等等。 目前临床应用的生物碱就有80多种。
第二节 生物碱的生物合成途径
生物碱为生物体的次生代谢产物，它是从初 级代谢产物氨基酸通过生物合成途径生成的。形 成生物碱的氨基酸大多是α-氨基酸，如赖氨酸、 鸟氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸和 邻氨基苯甲酸等。这些氨基酸的骨架大部分保留 在所产生的生物碱中。甲瓦龙酸和乙酸酯也是重 要的构成组分
（十）吗啡类
这类生物碱具有部分饱和的菲核。根据结 构中与菲核相连的乙氨桥的位臵和构型又分为 三类，即 吗啡烷型 青藤碱型 莲花氏烷型

吗啡烷型
吗啡烷型结构特点是乙 氨桥位于9-C和13-C位，氧 桥位于4-C 和5-C位
青藤碱型
青藤碱型母核也 是吗啡烷，但乙 氨桥和菲核相连 的构型相反，且 无氧桥存在。此 外，结构中含有 1~2个烯酮。
（六） 原阿朴菲类
这类生物碱数目较少，通常与阿朴菲类生物 碱共同存在，可认为是阿朴菲类的前体。如荷叶 中具局部麻醉作用的原荷叶碱，而野罂粟中的野 罂粟醇为原阿朴菲型
（七）原小檗碱类
这类生物碱结构可视为两个异喹啉环稠合而成， 但从生源看它是由苄基异喹啉获得一个碳原子(相 当于结构中的8位)形成的。原小檗碱类多为季铵 碱，但若C环氧化成四氢原小檗碱类则为叔胺碱， 但亦有季铵碱，如防己中的轮环藤酚碱。
七 、咪唑类生物碱
这类生物碱数目较少，如目前临床用于治疗 青光眼的毛果芸香碱是得自芳香科植物毛果芸香。
八、异喹啉类生物碱
这类生物碱是植物中分布较广，数目较多 的一类。目前已知结构的有一千多种，它们的 生理活性也是多方面的。主要分布在防己科、 毛茛科、小檗科、木兰科、罂粟科、番荔枝科、 樟科、芸香科、使君子科、睡莲科等植物中。 异喹啉生物碱类以异喹啉或四氢异喹啉为基本 母核，除简单异喹啉外，其他类型的多数都以 苄基异喹啉为前体衍生而成。根据异喹啉类生 物碱基本结构又分成二十多类．现介绍主要类 型于下。
生物碱在植物体内分布特点
含生物碱的植物很少只含有一种生物碱，多数 是数种或数十种生物碱共存，如长春花已知含70 多种生物碱。由于同一植物中的生物碱往往来源 于同一个前体，因此它们的化学结构往往类似， 同科同属植物中的生物碱也往往属同一结构类型。 了解此点，对寻找新的药用植物资源及化合物的 鉴别和推定结构都是非常有意义的。
概述
一、生物碱的研究里程 二、生物碱生理活性 三、生物碱在自然界的分布
1803年Derosne首先 从鸦片中得到第一个 生物碱那可汀