第二节生物碱

生物碱是指来源于生物界（主要是植物界）的一类含氮有机化合物（X）。大多数有较复杂的环状结构，氮原子结合在环内；多呈碱性，可与酸成盐；多具有显著的生理活性（X）。但也有例外，如秋水仙碱的氮原子在环外，且几乎不具有碱性（A、A）。一般来说，生物界除生物体必需的含氮有机化合物，如：氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核昔酸及含氮维生素外，其他含氮有机化合物均可视为生物碱。

一、生物碱的分布和分类（★★☆）

（一）生物碱自然界中的分布

表-6

生物碱在植物界的分布和存在情况

植物类型及科属

代表植物或生物碱

多数双子叶植物

（A）

毛茛科

黄连属黄连，乌头属乌头、附子

防己科

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

马钱科

马钱子

小檗科

三棵针

豆科

苦参属苦参、槐属苦豆子

少数单子叶植物

石蒜科

—

百合科

贝母属的川贝母、浙贝母

兰科

—

少数裸子植物

麻黄科、红豆杉科、三尖杉科和松柏科

极个别低等植物

蕨类植物

烟碱

菌类植物

麦角生物碱

地衣、苔藓类植物

—

少数简单的吲哚类生物碱

藻类、水生类植物

—

未发现

生物碱在植物体内可能分布于全株，但多数集中在某一器官或部位，如金鸡纳生物碱主要分布在金鸡纳树皮中；麻黄生物碱在麻黄髓部含量高（A）；黄柏生物碱在黄柏树皮中分布较集中；三棵针生物碱在根部较集中，尤其在根皮中含量最高。

生物碱在植物中含量差别也很大（A）。如黄连根茎中含生物碱7%以上，金鸡纳树皮中含生物碱1.5%，长春花中长春新碱的得率为百万分之一，而抗癌成分美登素在卵叶美登木中，得率仅为千万分之二。

在植物体内，少数碱性极弱的生物碱以游离态存在，如酚胺类生物碱、那可丁等。有一定碱性的生物碱多以有机酸盐形式存在，如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等。少数以无机酸盐形式存在，如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等。其他存在形式尚有N-氧化物、生物碱苷等。

（二）生物碱的分类

表-7

生物碱的分类

分类

代表成分

吡啶类生物碱

简单吡啶类

槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱，烟草中的烟碱（B），胡椒中的胡椒碱

双稠哌啶类

苦参中的苦参碱、氧化苦参碱，野决明中的金雀花碱

莨菪烷类生物碱

古柯碱、莨菪碱（或阿托品）、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱和N-去甲莨菪碱

异喹啉类生物碱

（B）

简单异喹啉类

鹿尾草中的降血压成分萨苏林

苄基异喹啉类

1-苄基异喹啉类

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

双苄基异喹啉类

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

原小檗碱类

小檗碱类

多为季铵碱，如黄连、黄柏、三棵针中的小檗碱

原小檗碱类

多为叔胺碱，如延胡索中的延胡索乙素

吗啡烷类

罂粟中的吗啡、可待因，青风藤中的青风藤碱

吲哚类生物碱

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

色胺吲哚类

吴茱萸中的吴茱萸碱

单萜吲哚类

萝芙木中的利血平、番木鳖中的士的宁

双吲哚类

长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱

有机胺类生物碱（A、A、B）

麻黄中的麻黄碱，秋水仙中的秋水仙碱，益母草中的益母草碱

二、生物碱的结构特征（★★☆）

1．吡啶类生物碱

由吡啶或哌啶衍生的生物碱，多来源于赖氨酸，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。

（2）双稠哌啶类：具喹喏里西啶的基本母核，由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环。主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。　

2．莨菪烷类生物碱（B）

由莨菪烷环系的C-醇羟基与有机酸缩合成酯，多来源于鸟氨酸。主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属和天仙子属。

．异喹啉类生物碱（B）

这类生物碱在药用植物中分布较广泛结构类型较多，来源于苯丙氨酸和酪氨酸系。基本母核为异喹啉或四氢异喹啉。主要结构类型如下：

（1）小檗碱类和原小檗碱类：此两类生物碱可以看成由两个异喹啉环稠合而成，依据两者结构母核中环氧化程度不同，分为小檗碱类和原小檗碱类。

（2）简单异喹啉类：是四氢异喹啉的衍生物。如鹿尾草中的降血压成分萨苏林。

（）苄基异喹啉类：为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱。

（4）双苄基异喹啉类：为两个苄基异喹啉通过1~个醚键相连接的一类生物碱。（5）吗啡烷类：这类化合物具有部分饱和的菲核。

4．吲哚类生物碱

来源于色氨酸，其类型较多，结构复杂。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草科等。将其细分为简单吲哚类、色胺吲哚类、单萜吲哚类和双吲哚类。

5．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（B）。

三、生物碱的理化性质（★★★）

（一）性状

生物碱多数为结晶形固体，少数为非结晶形粉末；个别为液体，如烟碱、毒芹碱、槟榔碱等。生物碱多具苦味，少数呈辛辣味，成盐后较游离者味更大，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（B），药根碱、小檗红碱呈红色等。有机化合物产生颜色一般要具备长链共轭结构，并有助色团，或同时为离子型。有的生物碱在可见光下无色，而在紫外光下显荧光，如利血平。

少数液态和小分子的固体生物碱如麻黄碱、烟碱等具有挥发性，可用水蒸气蒸馏（B）。咖啡因等个别生物碱具有升华性（B）。

（二）旋光性

生物碱结构中如有手性碳原子或本身为手性分子即有旋光性，多呈左旋光性。影响生物碱旋光性的因素主要为手性碳的构型、测定溶剂及其pＨ、浓度等如麻黄碱在水中呈右旋性，而在氯仿中则呈左旋性；烟碱在酸性条件下则呈右旋性，在中性条件下呈左旋性；北美黄连碱在酸性条件下或在95%以上乙醇中呈右旋性，在中性条件下或在稀乙醇中呈左旋性。

生物碱的生理活性与其旋光性密切相关，通常是左旋体的生物活性比右旋体强。如L-莨菪碱的散瞳作用比D-莨菪碱大倍；去甲乌药碱仅左旋体具强心作用。但也有例外，如D-古柯碱的局部麻醉作用强于L-古柯碱。

（三）溶解性

影响生物碱溶解性的因素很多，如氮原子的存在状态、分子中极性基团的有无及多少、分子大小以及溶剂的种类等。大多数生物碱的溶解性符合一般规律，但也有例外。

1．游离生物碱

（1）亲脂性生物碱：大多数叔胺碱和仲胺碱为亲脂性，易溶于亲脂性有机溶剂，如乙醚、苯和卤烃类（二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等）等，特别易溶于氯仿；可溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等；溶于酸水，不溶或难溶于水。

（2）亲水性生物碱

①季铵型生物碱：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。

②含N-氧化物生物碱：具配位键，可溶于水，如氧化苦参碱。

③小分子生物碱：往往分子较小而碱性较强的生物碱，可溶于水，又可溶于氯仿，如麻黄碱、烟碱等。

④酰胺类生物碱：在水中可形成氢键，因此在水中有一定的溶解度，如咖啡碱、秋水仙碱（B）。

（）具有特殊官能团的生物碱

①具有酚羟基或羧基的生物碱：称为两性生物碱，可溶于酸水或碱水溶液。具有酚羟基者常称为酚性生物碱，如吗啡，可溶于氢氧化钠等强碱性溶液（A）；具有羧基的生物碱，如槟榔次碱，可溶于碳酸氢钠溶液。

②具有内酯或内酰胺结构的生物碱：其溶解性与一般叔胺碱相似，但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中，继之加酸复又还原。如喜树碱、苦参碱等。

2．生物碱盐

生物碱盐一般易溶于水，可溶于醇类，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。生物碱在酸水中成盐溶解，调碱性后又游离析出沉淀。通常生物碱的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；有机酸盐中小分子有机酸盐大于大分子有机酸盐。

有些生物碱或盐的溶解性不符合上述规律。如吗啡为酚性生物碱，但难溶于氯仿、乙醚，可溶于碱水；石蒜碱难溶于有机溶剂，而溶于水；喜树碱不溶于一般有机溶剂，而溶于酸性氯仿等。有些生物碱盐可溶于亲脂性有机溶剂，如高石蒜碱的盐酸盐难溶于水而易溶于氯仿；有些生物碱盐难溶于水，如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等（B）。

（四）碱性

生物碱因分子中氮原子上的孤对电子能接受质子而呈碱性，这一性质是生物碱提取、分离和结构鉴定的依据。

1．碱性表示方法

根据Lewis酸碱电子理论，凡是能给出电子的电子供体为碱，能接受电子的电子受体为酸。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呈碱性。

生物碱碱性强弱常用其共轭酸的酸式离解常数pKa值表示（A）。pKa越大，该碱的碱性越强；反之，碱性越弱。

根据pKa值大小，可将生物碱分为：（A）

表-8

生物碱按碱性强弱分类

碱性强弱

pKa值大小

常见生物碱类型

强碱

pKa＞11

季铵碱、胍类生物碱

中强碱

pKa7~11

脂胺、脂杂环类生物碱

弱碱

pKa2~7

芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱

极弱碱

pKa＜2

酰胺、N-五元芳杂环类生物碱

2．碱性强弱与分子结构的关系

生物碱的碱性强弱与氮原子的杂化方式、电子云密度、空间效应以及分子内氢键形成等因素有关（X、X）。

表-9

碱性强弱与分子结构的关系

氮原子的杂化方式

spsp2sp

sp

脂胺类、脂氮杂环类，为中强碱

sp2

芳香胺类、六元芳杂环类，弱碱

sp

带氰基的氮原子，呈中性

四氢异喹啉（氮sp杂化）异喹啉（氮sp2杂化）；

可待因（氮sp杂化）罂粟碱（氮sp2杂化）

电性效应

诱导效应

供电子诱导，碱性增强

麻黄碱去甲基麻黄碱

吸电子诱导，碱性减弱

苯异丙胺去甲基麻黄碱

共轭效应

苯胺型碱性减弱

环己胺苯胺

酰胺型碱性极弱

胡椒碱、秋水仙碱或咖啡碱

空间效应

麻黄碱甲基麻黄碱；莨菪碱山莨菪碱东莨菪碱；利血平的碱性较弱

氢键效应

形成分子内氢键时，其共轭酸稳定，碱性强。如钩藤碱异钩藤碱

一般来说，双键和羟基的吸电诱导效应使生物碱的碱性减小。但具有氮杂缩醛结构的生物碱常易于质子化而显强碱性。如一些环叔胺生物碱，当环叔胺氮原子邻位具有α、β-双键或α-羟基时，可异构成季铵碱，使碱性增强。如醇胺型小檗碱亦为氮杂缩醛结构，其氮原子上的孤电子对与α-羟基的C-O单键的σ电子发生转位，形成季铵型小檗碱，季铵型稳定，故呈强碱性（B）；蛇根碱分子中的氮原子具有α、β-双键，其氮原子上的孤电子对与双键的π电子发生转位，形成季铵型共轭酸，因而碱性增强。

但在稠环中，若氮杂缩醛体系中氮原子处于桥头，虽然有α、β-双键或α-羟基，因其具有刚性结构而不能发生质子化异构，相反由于双键或羟基的吸电效应使碱性减小。如阿马林碱性中等，新士的宁和伪士的宁的碱性均小于士的宁。

并非所有的p-π共轭效应都能使碱性减弱。如含胍基的生物碱，因胍基接受质子形成季铵离子，呈更强的p-π共轭，体系具有高度共轭稳定性，而显强碱性。

（五）沉淀反应

生物碱在酸性水或稀醇中与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应。这些试剂称为生物碱沉淀试剂。

1．常用的生物碱沉淀试剂（X）

表-10

常用的生物碱沉淀试剂

试剂名称

组成

反应特征

碘化铋钾

KBiI4

黄色至橘红色无定形沉淀

碘化汞钾

K2HgI4

类白色沉淀

碘-碘化钾

KI-I2

红棕色无定形沉淀

硅钨酸

SiO2-12WO·nH2O

淡黄色或灰白色无定形沉淀

饱和苦味酸

2,4,6-三硝基苯酚

黄色沉淀或结晶

雷氏铵盐

NH4[Cr(NH)2(SCN)4]

红色沉淀或结晶

2．沉淀反应的条件和阳性结果的判定

（1）反应条件：生物碱沉淀反应要在酸水或酸性稀醇中进行，但苦味酸试剂可在中性条件下进行。因为生物碱和生物碱沉淀试剂均可溶于其中，而反应产物难溶于其中，使反应易于进行且反应结果易于判断。

（2）阳性结果的判断：对生物碱定性鉴别时，应用三种以上试剂分别进行反应，若均能发生沉淀反应，则结果为阳性。

另外，应注意假阴性和假阳性反应，少数生物碱，如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等不与一般的生物碱沉淀试剂反应（X）。而中药水提取液中存在的蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等成分亦可与生物碱沉淀试剂产生假阳性结果，故应在被检液中除掉这些成分，方法是将酸水提取液碱化，以氯仿萃取出游离生物碱，分取氯仿层，使之与蛋白质等水溶性杂质分离，再用酸水自氯仿溶液中萃取出生物碱，此酸水液再与沉淀试剂进行反应。同时，大多数中药的提取液颜色较深，影响结果的观察。

（）沉淀反应的应用：在生物碱的沉淀反应为生物碱重要性质之一，生物碱沉淀试剂可用于试管定性反应，或作为平面色谱（如薄层色谱和纸色谱）的显色剂（常用碘化铋钾试剂）；还可在生物碱的提取分离过程中用于指示终点。另外，雷氏铵盐可用于沉淀、分离季铵碱；硅钨酸试剂能与生物碱生成组成恒定的稳定沉淀，可用于含量测定。

（六）显色反应

某些试剂能与个别生物碱反应生成不同颜色溶液，这些试剂称为生物碱显色剂。

表-11

常用的生物碱显色剂

试剂名称及组成

颜色特征

Mandelin试剂（1%钒酸铵的浓硫酸溶液）

莨菪碱及阿托品显红色，士的宁显蓝紫色，奎宁显淡橙色

Macquis试剂（含少量甲醛的浓硫酸）

吗啡显紫红色，可待因显蓝色

Fr?hde试剂（1%钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液）

吗啡显紫色渐转棕色，小檗碱显棕绿色，利血平显黄色渐转蓝色，乌头碱显黄棕色

显色反应可用于生物碱的检识和个别生物碱的鉴别。另外，溴麝香草酚蓝、溴麝香草酚绿等显色剂，可用于生物碱的含量测定，因其在一定pH条件下能与某些生物碱生成有色复合物且能被氯仿定量提取出来。

四、含生物碱类化合物的常用中药（★★☆）（X、X）　

（一）苦参

1．苦参中主要生物碱

苦参所含生物碱主要是苦参碱和氧化苦参碱（B），此外还含有羟基苦参碱、N-甲基金雀花碱、安那吉碱、巴普叶碱和去氢苦参碱（苦参烯碱）等。这些生物碱都属于双稠哌啶类（A、B），具喹喏里西啶的基本结构（B），除N-甲基金雀花碱外，均由两个喹喏里西啶环骈合而成。分子中均有两个氮原子，一个是叔胺氮，一个是酰胺氮。

《中国药典》以苦参碱和氧化苦参碱为指标成分进行鉴别和含量测定（B）。　

2．苦参生物碱的理化性质

（1）性状：苦参碱有α-、β-、γ-、δ-四种异构体（X）。其中α-、β-、δ-苦参碱为结晶体，常见的是α-苦参碱，为针状或棱柱状结晶。γ-苦参碱为液体状。氧化苦参碱为无色正方体状结晶（丙酮）。

（2）碱性：苦参中所含生物碱均有两个氮原子（X、X），一个为叔胺氮（N1），呈碱性；另一个为酰胺氮（N16），几乎不显碱性（X），所以它们只相当于一元碱。但这类生物碱都是喹喏里西啶的衍生物（X），由两个哌啶环骈合而成，呈叔胺状态的氮原子处于骈合环之间，立体效应影响较小，所以苦参碱和氧化苦参碱的碱性较强。

（）溶解性：苦参碱既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚、苯、二硫化碳等亲脂性溶剂（X）。氧化苦参碱是苦参碱的N-氧化物（X），具半极性配位键，其亲水性比苦参碱更强，易溶于水（A、B），可溶于氯仿，但难溶于乙醚。可利用两者溶解性的差异将其分离。

苦参碱的极性大小顺序是：氧化苦参碱羟基苦参碱苦参碱。

（4）水解性：苦参碱、氧化苦参碱和羟基苦参碱具内酰胺结构，在碱性溶液中加热可被水解皂化生成羧酸衍生物，酸化后又脱水环合为原来结构。

．苦参生物碱的生物活性

现代临床及药理学研究表明，苦参总生物碱具有消肿利尿、抗肿瘤（A、B、B）、抗病原体作用。同时还具有抗心律失常、正性肌力、抗缺氧、扩张血管、降血脂等作用及抗柯萨奇病毒、调节免疫作用。

（二）山豆根

1．山豆根主要生物碱

山豆根的有效成分是生物碱，大多属于喹喏里西啶类。主要含有苦参碱和氧化苦参碱，还含微量N-甲基金雀花碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐定碱、鹰爪豆碱等。

其中苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐定碱属于双稠哌啶类生物碱（又称苦参碱型生物碱）。野靛碱（也称金雀花碱）和N-甲基金雀花碱属于金雀花碱型生物碱，鹰爪豆碱属于鹰爪豆碱型生物碱，与苦参碱型生物碱结构相似。

《中国药典》以苦参碱和氧化苦参碱为指标成分进行鉴别和含量测定（B）。

2．山豆根主要生物碱的生物活性

山豆根所含苦参碱、氧化苦参碱能抑制实验性肿瘤，故能抗癌。又能抑制胃酸分泌、明显修复实验性溃疡，故能抗溃疡；此外还有抑菌作用，能够抑制金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、大肠杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌、麻风杆菌、絮状表皮癣菌、白色念珠菌以及钩端螺旋体；山豆根所含氧化苦参碱和槐果碱有较强的平喘作用，臭豆碱、金雀花碱能反射性地兴奋呼吸；山豆根还能抗心律失常、升高白细胞、抗炎及保肝等。

（三）麻黄

1．麻黄中主要生物碱

麻黄中含有多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为主，前者占总生物碱的40%~90%，其次是少量的甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱和去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。

麻黄生物碱分子中的氮原子均在侧链上，麻黄碱和伪麻黄碱属仲胺衍生物，且互为立体异构体，它们的结构区别在于C1的构型不同。1H-NMR谱中麻黄碱的J1,2=4Hz，伪麻黄碱的J1,2=8Hz，表明前者C1-H和C2-H为顺式，后者为反式。

《中国药典》以盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱为指标成为进行鉴别和含量测定。

2．麻黄碱和伪麻黄碱的理化性质

（1）性状：麻黄碱和伪麻黄碱为无色结晶，麻黄碱含水物mp．40℃。两者皆有挥发性（B）。

（2）碱性：麻黄碱和伪麻黄碱为有机仲胺衍生物，碱性较强。由于伪麻黄碱的共轭酸与C2-OH形成分子内氢键稳定性大于麻黄碱（B），所以伪麻黄碱的碱性（pKa9.74）稍强于麻黄碱（pKa9.58）。

（）溶解性：游离麻黄碱可溶于水，但伪麻黄碱在水中的溶解度较麻黄碱小。这是由于伪麻黄碱形成较稳定的分子内氢键的缘故。麻黄碱和伪麻黄碱也能溶于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂。麻黄碱盐与伪麻黄碱盐的溶解性也不完全相同，如草酸麻黄碱难溶于水（B），而草酸伪麻黄碱易溶于水；盐酸麻黄碱不溶于氯仿，而盐酸伪麻黄碱可溶于氯仿（A）。

．麻黄生物碱的鉴别反应

麻黄碱和伪麻黄碱不能与大多数生物碱沉淀试剂发生沉淀反应，但下列两种特征反应可用于麻黄碱和伪麻黄碱的鉴别。

（1）二硫化碳-硫酸铜反应：在麻黄碱或伪麻黄碱的醇溶液中加入二硫化碳、硫酸铜试剂和氢氧化钠各二滴，即产生棕色或黄色沉淀。此为仲胺的鉴别反应。

（2）铜络盐反应：在麻黄碱和伪麻黄碱的水溶液中加硫酸铜试剂，再加氢氧化钠试剂呈碱性，溶液呈蓝紫色，再加乙醚振摇分层，乙醚层为紫红色，水层为蓝色。

4．麻黄生物碱的生物活性

药理实验表明，麻黄碱能收缩血管、兴奋中枢神经作用，有类似肾上腺素样作用，能增加汗腺及唾液腺分泌，缓解平滑肌痉挛（B）。还能兴奋大脑、中脑、延髓和呼吸循环中枢。伪麻黄碱有升压、利尿作用；甲基麻黄碱有舒张支气管平滑肌作用等。

（四）黄连

1．黄连中主要生物碱

黄连的有效成分主要是小檗碱型生物碱，已经分离出来的生物碱有小檗碱（B）、巴马汀、黄连碱、甲基黄连碱、药根碱和木兰碱等。其中以小檗碱含量最高（可达10%），这些生物碱都属异喹啉类衍生物，除木兰碱为阿朴菲型外都属于原小檗碱型，又都是季铵型生物碱。

《中国药典》以盐酸小檗碱为指标成分进行含量测定。要求含小檗碱不得少于5.5%，表小檗碱不得少于0.8%，黄连碱不得少于1.6%，巴马汀不得少于1.5%（B）。

2．小檗碱的理化性质

（1）性状：自水或稀乙醇中析出的小檗碱为黄色针状结晶，含5.5分子结晶水，℃干燥后仍能保留2.5分子结晶水，加热至℃变为黄棕色，于℃分解。盐酸小檗碱为黄色小针状结晶。

（2）碱性：小檗碱属季铵型生物碱（B），可离子化而呈强碱性，其pKa值为11.5。

（）溶解性：游离小檗碱能缓缓溶于水中，易溶于热水或热乙醇，在冷乙醇中溶解度不大，难溶于苯、氯仿、丙酮等有机溶剂。小檗碱盐酸盐在水中溶解度较小，为1∶，易溶于沸水，难溶于乙醇；而硫酸盐和磷酸盐在水中的溶解度较大，分别为1∶0和1∶15。

小檗碱与大分子有机酸结合的盐在水中的溶解度都很小。

此外，小檗碱一般以季铵型生物碱的状态存在，可以离子化呈强碱性，能溶于水（A、A），溶液为红棕色。当在其水溶液中加入过量碱，抑制了季铵离子的解离，季铵型小檗碱则部分转变为醛式或醇式，其溶液也转变成棕色或黄色。醇式或醛式小檗碱为亲脂性成分，可溶于乙醚等亲脂性有机溶剂。

．小檗碱的鉴别反应

小檗碱除了能与一般生物碱沉淀试剂产生沉淀反应外，还具有以下特征性鉴别反应。

（1）小檗红碱反应：盐酸小檗碱加热至℃左右分解，生成红棕色小檗红碱，继续加热至℃左右完全熔融。故小檗碱及其盐类干燥时，温度不超过80℃。

（2）丙酮加成反应：在盐酸小檗碱水溶液中，加入氢氧化钠使呈强碱性，然后滴加丙酮数滴，即生成黄色结晶性小檗碱丙酮加成物，有一定熔点，可供鉴别。

（）漂白粉显色反应：在小檗碱的酸性水溶液中加入适量的漂白粉（或通入氯气），小檗碱水溶液即由黄色转变为樱红色。

（4）变色酸反应：为亚甲二氧基的显色反应。试剂为变色酸和浓硫酸，亚甲二氧基在H2SO4/H2O条件下加热水解，生成甲醛，与2分子变色酸缩合后氧化生成粉红色至紫色对醌化合物。

4．黄连生物碱的生物活性

药理实验表明，其主要成分小檗碱有明显的抗菌、抗病毒作用（B），小檗碱、黄连碱、巴马汀、药根碱等原小檗碱型生物碱还具有明显的抗炎、解痉（B）、抗溃疡、免疫调节及抗癌等作用。

（五）延胡索

1．延胡索中主要生物碱

延胡索含有多种异喹啉类生物碱，主要是小檗碱型（主要为季铵碱）和原小檗碱型（主要为叔胺碱），此两类生物碱可看作由两个异喹啉环稠合而成。包括延胡索甲素、延胡索乙素（dl-四氢巴马汀）和去氢延胡索甲素等，

《中国药典》以延胡索乙素为指标成分进行含量测定。

2．延胡索生物碱的生物活性

药理实验表明，延胡索生物碱是其主要有效成分，多数生物碱具有显著的生物活性，如延胡索乙素具有较强的镇痛作用，有利于缓解慢性持续性疼痛及内脏钝痛，为了增强延胡索的镇痛作用，延胡索经醋制后生物碱转化为可溶的盐，可使生物碱的总溶出量比生品的溶出量高近1倍，从而提高疗效。

（六）防己

1．防己主要生物碱

防己的有效成分为生物碱，其中主要为汉防己甲素（粉防己碱），汉防己乙素（防己诺林碱），前者约为1%，后者约为0.5%。还含少量的轮环藤酚碱。

《中国药典》以粉防己碱和防己诺林碱为指标成分进行鉴别和含量测定。

2．汉防己生物碱的理化性质

碱性：汉防己甲素和汉防己乙素分子结构中均有两个叔胺态氮原子，碱性较强。轮环藤酚碱属原小檗碱型季铵碱，具强碱性。

溶解性：汉防己甲素和汉防己乙素化学结构相似，均为双苄基异喹啉的衍生物，亲脂性较强，由于两者分子结构中7位取代基的差异，前者为甲氧基，后者为酚羟基，故汉防己甲素的极性较小，能溶于冷苯；汉防己乙素极性较大，难溶于冷苯（A）。轮环藤酚碱为水溶性生物碱。

．防己生物碱的生物活性

药理实验研究表明，汉防己总生物碱具有镇痛、消炎、降压、肌肉松弛以及抗菌、抗肿瘤作用。其中汉防己甲素作用最强，乙素镇痛作用只有甲素的一半。近年研究表明，汉防己甲素对肺纤维化及高血压、心绞痛等病症有良好疗效。

（七）川乌

1．川乌中主要毒性生物碱

乌头和附子主要含二萜类生物碱，属于四环或五环二萜类衍生物。乌头生物碱的结构复杂、结构类型多。在较重要的乌头碱型生物碱中，C14和C8的羟基常和乙酸、苯甲酸结合成酯，故称它们为二萜双酯型生物碱。在乌头中较重要和含量较高的此类生物碱有乌头碱、次乌头碱和新乌头碱（美沙乌头碱）（B）。由于这类生物碱有很强的毒性，人口服4mg即可导致死亡。

《中国药典》以乌头碱、次乌头碱和新乌头碱为指标成分进行定性鉴定和含量测定。

2．川乌中主要毒性生物碱在炮制过程中的变化

乌头碱、次乌头碱、新乌头碱等为双酯型生物碱，具麻辣味，毒性极强（B），是乌头的主要毒性成分。若将双酯型生物碱在碱水中加热，或将乌头直接浸泡于水中加热，或不加热在水中长时间浸泡，都可水解酯基，生成单酯型生物碱或无酯键的醇胺型生物碱，则无毒性。如乌头碱水解后生成的单酯型生物碱为乌头次碱，无酯键的醇胺型生物碱为乌头原碱。单酯型生物碱的毒性小于双酯型生物碱，而醇胺型生物碱几乎无毒性，但它们均不减低原双酯型生物碱的疗效。这就是乌头及附子经水浸、加热等炮制后毒性变小的化学原理。

（八）洋金花

1．洋金花中主要生物碱

洋金花中所含生物碱为莨菪烷衍生物（B、B），由莨菪醇类和芳香族有机酸结合生成的一元酯类化合物，习惯上称为莨菪烷类生物碱。主要有莨菪碱（或阿托品）、山莨菪碱、东莨菪碱、樟柳碱和N-去甲莨菪碱（B、X、X）。

《中国药典》以硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱为指标成分进行鉴别和含量测定。

2．莨菪烷类生物碱的理化性质

（1）性状：莨菪碱为细针状结晶（乙醇），其外消旋体阿托品是长柱状结晶，加热易升华。医用阿托品为硫酸盐。东莨菪碱为黏稠状液体，但形成一水化物为结晶体。山莨菪碱为无色针状结晶，自苯中结晶含一分子苯。樟柳碱的物理性状与东莨菪碱相似，但其氢溴酸盐为白色针状结晶。

（2）旋光性：这些生物碱除阿托品无旋光性外，其他均具有左旋光性。除山莨菪碱所表现的左旋性是几个手性碳原子的总和外，其他三个生物碱的旋光性均来自莨菪酸部分。

阿托品是莨菪碱的外消旋体，这是由于莨菪碱的莨菪酸部分的手性碳原子上的氢位于羰基的α-位，容易烯醇化产生互变异构体。在酸碱接触下或加热，可通过烯醇化而外消旋成为阿托品。

（）碱性：这几种生物碱由于氮原子周围化学环境、立体效应等因素不同，使得它们的碱性强弱有较大差异。东莨菪碱和樟柳碱由于6、7位氧环（B）立体效应和诱导效应的影响，碱性较弱（pKa7.5）；莨菪碱无立体效应障碍，碱性较强（pKa9.65）；山莨菪碱分子中6位羟基的立体效应影响较东莨菪碱小，故其碱性介于莨菪碱和东莨菪碱之间（A）。

（4）溶解性：莨菪碱（或阿托品）亲脂性较强，易溶于乙醇、氯仿，可溶于四氯化碳、苯，难溶于水。东莨菪碱有较强的亲水性，可溶于水，易溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等溶剂，难溶于苯、四氯化碳等强亲脂性溶剂。樟柳碱的溶解性与东莨菪碱相似，也具较强的亲水性。山莨菪碱由于多一个羟基，亲脂性较莨菪碱弱，能溶于水和乙醇。

（5）水解性：莨菪烷类生物碱都是氨基醇的酯类，易水解，尤其在碱性水溶液中更易进行。如莨菪碱（或阿托品）水解生成莨菪醇和莨菪酸（A）。

．莨菪烷类生物碱的鉴别反应

莨菪烷类生物碱具有一般生物碱的通性，能与多种生物碱沉淀试剂产生沉淀反应。此外，还可以用以下鉴别方法进行检识。

（1）氯化汞沉淀反应：莨菪碱（或阿托品）在氯化汞的乙醇溶液中发生反应生成黄色沉淀，加热后沉淀变为红色。在同样条件下，东莨菪碱则生成白色沉淀。这是因为莨菪碱的碱性较强，加热时能使氯化汞转变成氧化汞（砖红色），而东莨菪碱的碱性较弱，与氯化汞反应只能生成白色的分子复盐沉淀。

（2）Vitali反应：莨菪碱（或阿托品）、东莨菪碱等莨菪烷类生物碱分子结构中具有莨菪酸部分者，当用发烟硝酸处理时，产生硝基化反应，生成三硝基衍生物，此物再与苛性碱醇溶液反应，分子内双键重排，生成醌样结构的衍生物而呈深紫色，渐转暗红色，最后颜色消失。

（）过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应：樟柳碱分子的羟基莨菪酸具有邻二羟基结构，可被过碘酸氧化生成甲醛，然后甲醛与乙酰丙酮在乙酰胺溶液中加热，缩合成二乙酰基二甲基二氢吡啶（DDL）而显黄色，故又称DDL反应。

4．洋金花中生物碱的生物活性

现代药理研究表明，莨菪碱及其外消旋体阿托品有解痉镇痛、解有机磷中毒和散瞳作用（B、B）；东莨菪碱除具有莨菪碱的生理活性外，还有镇静、麻醉作用（B）。洋金花中东莨菪碱含量较高，故是麻醉的重要中药。从山莨菪和喜马拉雅东莨菪分离出的山莨菪碱和樟柳碱有明显的抗胆碱作用，并有扩张小动脉、改善微循环作用。

（九）天仙子

1．天仙子主要生物碱

天仙子所含生物碱主要有莨菪碱和东莨菪碱等（A）。《中国药典》以东莨菪碱和莨若碱为指标成分进行鉴别和含量测定。对照品采用氢溴酸、东莨菪碱和硫酸阿托品。

东莨菪碱分子中有氧桥，中枢作用最强；山莨菪碱6-β位多一羟基，作用最弱。

2．天仙子主要生物碱的生理活性

现代药理研究表明，天仙子所含为莨菪碱、阿托品及东莨菪碱，能够明显地松弛平滑肌，还能升高眼压与调节麻痹，对于锑剂中毒引起的严重心律失常有一定作用。

（十）马钱子

1．马钱子中主要生物碱

马钱子成熟种子中生物碱含量为1.5%~5%，主要生物碱是士的宁（A、B）（又称番木鳖碱）、马钱子碱及其氮氧化物，还含少量的10余种其他吲哚类生物碱（B），其中以士的宁含量最高，马钱子碱次之。士的宁和马钱子碱具有相似的结构骨架，属于吲哚类衍生物。

《中国药典》以士的宁和马钱子碱为指标成分进行鉴别和含量测定（B、A）。

2．马钱子生物碱的理化性质与毒性

性状：士的宁为单斜柱状结晶（EtOH），-°（EtOH），味极苦，毒性极强。马钱子碱为针状结晶（丙酮-水），-°（CHCl），味极苦，有强毒性。

碱性：士的宁和马钱子碱分子结构中均有两个氮原子，吲哚环上的氮原子呈内酰胺结构，几无碱性；另一个氮原子为叔胺状态。故它们只相当于一元碱，呈中等强度碱性。

．马钱子生物碱的鉴别方法

（1）与硝酸作用：士的宁与硝酸作用显淡黄色，再于℃加热蒸干，残渣遇氨气转变为紫红色。马钱子碱与浓硝酸接触即显深红色，再加氯化亚锡溶液，则由红色转变为紫色。

（2）与浓硫酸/重铬酸钾作用：士的宁加浓硫酸1ml及少许重铬酸钾晶体，最初显蓝紫色，渐变为紫堇色、紫红色，最后为橙黄色。马钱子碱在此条件下不能产生相似的颜色反应（A）。

（十一）千里光

1．千里光主要生物碱

千里光中主要含有千里光宁碱、千里光菲宁碱及痕量的阿多尼弗林碱等，主要为吡咯里西啶类生物碱；还含有黄酮苷等成分。阿多尼弗林碱由千里光次碱部分和千里光酸部分组成。

具有12元环的大环双酯类生物碱通常比无环双酯或单酯类对肝脏的硬化毒性更具有结构和毒性的相关性。

2．千里光主要生物碱的生理活性与毒性

吡咯里西啶类某些生物碱有抗肿瘤活性，某些生物碱有肝毒、致畸、致突变、致癌等毒性。此类生物碱在体内代谢后生成的衍生物是一种活性较强的烷基化试剂，可干扰细胞的有丝分裂，故认为PA具有潜在的抗肿瘤活性。

（十二）雷公藤

1．雷公藤主要生物碱

雷公藤主要含有倍半萜大环内酯生物碱和精眯类生物碱。前者有雷公藤碱、雷公藤次碱、雷公藤宁碱、雷公藤春碱和雷公藤碱己等。后者有苯乙烯南蛇碱、呋喃南蛇碱、苯代南蛇碱、南蛇藤别肉桂酰胺碱。

《中国药典》以雷公藤甲素为指标成分进行定性鉴定和定量测定，雷公藤甲素为二萜类化合物，不是生物碱。

2．雷公藤生物碱的生物活性

雷公藤生物碱有抗炎、免疫抑制、抗肿瘤、抗生育等作用。其中雷公藤次碱、雷公藤春碱、雷公藤新碱、异雷公藤春碱等能够明显地抑制体液免疫。

表-12

含生物碱类化合物的常用中药

常用中药材

《中国药典》含量测定成分

成分类型

苦参

苦参碱和氧化苦参碱

双稠哌啶类（具喹喏里西啶基本结构）#22#

山豆根

苦参碱和氧化苦参碱

喹喏里西啶类

麻黄

盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱

有机仲胺类#21#

黄连

盐酸小檗碱

异喹啉类

延胡索

延胡索乙素

异喹啉类

防己

粉防己碱（汉防己甲素）和防己诺林碱（汉防己乙素）

双苄基异喹啉类

川乌

乌头碱、次乌头碱和新乌头碱

二萜类生物碱

洋金花

硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱

莨菪烷类#20#

天仙子

东莨菪碱和莨若碱（A）

莨菪烷类

马钱子

士的宁（又称番木鳖碱）和马钱子碱#46#

吲哚类#2#

千里光

阿多尼弗林碱

吡咯里西啶类

雷公藤

雷公藤甲素

二萜类化合物，不是生物碱

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