化学名词解释：　

　生物碱(alkaloid)是存在于生物体(主要为植物)中的一类含氮的碱性有机化合物，大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。

生物碱 - 概述

乌头碱

生物碱(alkaloid)旧称植物碱，一般指植物中的含氮有机化合物(蛋白质、肽、氨基酸及维生素B1除外)。现在，人们从海洋生物、微生物、真菌及昆虫的代谢物中也发现了很多含氮化合物，有时也称之为生物碱。因此，广义上生物界所有含氮有机化合物都可称为生物碱。

生物碱是研究得最早的一类有生物活性的天然有机化合物。我国17世纪初的《白猿经》即记述了从乌头中提取出砂糖样毒物作箭毒用，用现代的经验分析推测它应该是乌头碱。此外，1806年德国科学家Serturner从鸦片中分离得到吗啡、1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶Cinchonino(奎宁与辛可宁的混合物)。1819年Weissner把这类植物中的碱性化合物统称为类碱(alkali-like)或生物碱，后者一直沿用至今。

生物碱 - 应用

生物碱大多具有生物活性，往往是很多药用植物，包括许多中草药的有效成分。例如，阿片中的镇痛成分吗啡、止咳成分可待因，麻黄的抗哮喘成分黄麻碱、颠茄的解痉成分阿托品、长春花的抗癌成分长春新碱等等。生物碱大多具有复杂的化学结构，能与酸结合成盐而溶于水，容易被体内吸收。目前已报道并搞清楚化学结构的生物碱已达4000多种，并以每年约上百个的速度递增。虽然大多数情况下，药用植物中含量最高的生物碱往往是主要的有效成分，但也有例外，如乌头碱是乌头的主要成分，但它的强心止痛成分却是含量极微的去甲乌头碱。

生物碱 - 分布

生物碱在植物中的分布较广，其中双子叶植物类的豆科(Leguminosae)、茄科(Solanaceae)、放己科(Manispermaceae)、罂粟科(Papaveraceae)和小蘖科(Berbereaceae)等科属含生物碱较多。生物碱在植物中的含量高低不一，如金鸡纳树皮中含生物碱高达3%以上，而长春花中的长春新碱含量仅为0.0001%，美登木中的美登素更是只含0.00002%，一般含量在0.1%以上就算比较高了。由于同一植物中的生物碱往往来自于同一个前体，一次它们的结构也往往类似，同科同属中的生物碱也大多属于同一结构类型。

生物碱在植物体内一般被认为是次级代谢物，其保护或促进植物生长的作用。但一些不含或微含生物碱的植物同样生长发育良好。因此生物碱在生物体内的功能仍有待于今后的研究解决。分布规律：

(1)绝大多数生物碱分布在高等植物，尤其是双子叶植物中，如毛茛科、罂粟科、防己科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。

(2)极少数生物碱分布在低等植物中。

(3)同科同属植物可能含相同结构类型的生物碱。

(4)一种植物体内多有数种或数十种生物碱共存，且它们的化学结构有相似之处。

存在形式：有机酸盐、无机酸盐、游离状态、酯、苷等。

生物碱 - 性质

1、大多数生物碱为无色结晶性物质，味苦，少数为液体(如烟碱、槟榔碱)。

2、一般生物碱均无色，具旋光性，(多数呈左旋光性。)但有少数例外，如小檗碱为黄色，胡椒碱无旋光性等，个别生物碱有挥发性，如麻黄碱。

3、大多数生物碱呈碱性反应。生物碱的碱性强弱，与它们分子中氮原子存在的状态有密切的关系。一般季铵碱>仲胺碱>叔胺碱。如氮原子呈酰胺状态，则碱性极弱或消失。有的生物碱分子具有酚性羟基或羧基，因而具有酸碱两性，如吗啡既能和酸结合成盐又能和苛性碱成盐。

4、生物碱大多数不溶或难溶于水而溶于乙醇、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂。生物碱盐类除了在乙醇中也能溶解外，其他溶解性能恰与生物碱相反。由于这一性质，可以使生物碱溶解在酸性溶液中(生物碱遇酸即结合成盐而溶于水中)，如果在这酸性溶液中加碱至碱性，生物碱盐类就会成为游离生物碱而自水溶液中析出。生物碱的这一溶解性能常在制取含生物碱类的中草药药物时,用于提取、分离与精制。另有少数生物碱可溶于水而其盐类反而难溶，如小檗碱，麻黄碱可溶于水及有机溶剂，季铵类生物碱均易溶于水。

5.一般生物碱都可以与一些特殊试剂(称为生物碱试剂，常系重金属盐类或分子量较大的复盐以及特殊无机酸如硅钨酸、磷钨酸，或有机酸如苦味酸的溶液)作用生成不溶于水的盐而沉淀。利用这个性质可检查中草药中是否含有生物碱以及用以分离生物碱。

生物碱 - 沉淀剂

生物碱沉淀剂的种类很多，常用的有下面几种：

1、碘化汞钾试剂(Mayer试剂，HgI2。KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成白色或淡黄色沉淀(为一种络盐AIK·HI(HgI2)n，AIK表示生物碱。

2、碘化铋钾试剂(Dragendorff试剂，BiI3·KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成桔红色沉淀(为一种络盐AIK.HI.(BiI3)n)。

3、碘化钾碘试剂(Wagner试剂，I2·KI)在酸性溶液中与生物碱反应生成棕红色沉淀(为一种络盐AIK·HI·In)。

硅钨酸试剂(Bertrand试剂，12W03·Sl02)：在酸性溶液中与生物碱反应生成灰白色沉淀。

(5)磷钼酸试剂(Sonnenschein试剂，H3P04·12M003):很灵敏，在中性或酸性溶液中与生物碱反应生成鲜黄色或棕黄色沉淀。在试验时，通常选用三种以上不同的生物碱沉淀试剂进行试验，如均为正反应表示检液中可能有生物碱存在。如须确证，则要进一步精制后，再行检验，如再次均成正反应，即可肯定有生物碱存在。如第一次试验时就对三种沉淀剂呈负反应，即可肯定无生物碱存在。

生物碱 - 鉴别

有些生物碱能和某些试剂反应生成特殊的颜色，叫做显色反应，常用于鉴识某种生物碱。但显色反应受生物碱纯度的影响很大，生物碱愈纯，颜色愈明显。常用的显色剂有：

1、矾酸铵-浓硫酸溶液(Mandelin试剂)为1%矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色，士的宁显紫色到红色。

2、钼酸铵-浓硫酸溶液(Frohde试剂)为1%钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液，如遇乌头碱显黄棕色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。

3、甲醛-浓硫酸试剂(Marquis试剂)为30%甲醛溶液0.2ml与10ml浓硫酸的混合溶液。如遇吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。

4、浓硫酸如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿色，阿托品不显色。

5、浓硝酸如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱显蓝色，咖啡碱不显色。

生物碱的显色反应原理尚不太明了，一般认为是氧化反应、脱水反应、缩合反应或氧化、脱水与缩合的共同反应。

生物碱 - 提取分离

由于生物碱在植物体内常与有机酸(如咖啡酸、枸橼酸、草酸等)结合成盐，所以生药粉末可以直接用乙醇、稀乙醇(60%～80%)、水或稀酸(一般用0.5%～1%硫酸或乙酸)浸泡、渗漉或加热提取生物碱。提取液蒸去水或乙醇后，所得的胶质用2%左右的稀酸提取生物碱。如果用稀乙醇提取，则提取液加酸酸化后滤清酸水，用乙醚、氯仿洗去油脂，酸液用氨水、碳酸钠或石灰溶液碱化，游离出的生物碱分别用乙醚、氯仿提取即得总生物碱。如果含有水溶性生物碱，则留在溶剂提取后的水溶液中。这个方法提取的生物碱含杂质较多，但较为经济、安全，适合用于工业生产。也可将稀乙醇提取液通过大孔树脂柱吸附，然后用水洗净柱体，再用稀酸洗脱，浓缩后得到总碱。

弱碱性生物碱在植物体内往往以游离态存在，因此可用苯、氯仿等有机溶剂直接提取，强碱仍以盐的状态留在植物体内。水溶性生物碱和季铵碱不能被一般有机溶剂从水溶液中提出，可先将溶液酸化后通过阳离子交换树脂提取，也可用丁醇或戊醇等从碱水溶液中萃取。挥发性生物碱(如黄麻碱)可以用水蒸汽蒸馏法提取，而容易升华的生物碱(如茶叶中的咖啡碱)可以用升华法提取。现在超临界流体提取也在国内开始应用，如用超临界二氧化碳从延胡索中萃取延胡索素、从洋金花中萃取东莨菪碱等。

上述方法提取所得的总生物碱，应先用薄层层析检测含多少生物碱、各组分的大致比例，然后再选取各种层析法分离与纯化。

生物碱 - 分类

生物碱一般按化合物结构类型或生物合成途径进行分类。 一些常见的生物碱结构类型如下：

1、异喹啉类生物碱

异喹啉类生物碱是生物碱中最大的一类，以异喹啉或四氢异喹啉为母核，根据连接基团的不同，又可分为九类：(1)单异喹啉类生物碱，如鹿尾草中的降血压成分鹿尾草碱;

(2)苄基异喹啉类生物碱，异喹啉核的1位接有苄基，如阿片中的解痉成分罂粟碱;

(3)双苄基异喹啉类生物碱，两个苄基异喹啉在酚羟基位置以醚键方式相连，如莲子芯中的莲心碱;

(4)阿扑芬类生物碱，苄基异喹啉类生物碱的两个苯环相连组成的四环化合物，如千金藤碱;

(5)原小蘖碱类生物碱，为两个异喹啉的稠合，如黄连中所含的抗菌成分黄连素;

(6)普鲁托品类生物碱，含羰基的小蘖碱开环化合物，如延胡索中的普鲁托品;

(7)吐根碱类生物碱，异喹啉环带苯骈喹啉啶环，如吐根中治疗阿米巴痢疾的有效成分吐根碱;

(8)α-萘菲啶类生物碱，如搏落回中的血根碱;

(9)吗啡类生物碱。

2、喹啉类生物碱

喹啉类生物碱的母核是喹啉环，其中最重要的一类是金鸡纳生物碱。

3、吡咯烷类生物碱

(1)简单的吡咯烷生物碱，如古柯叶中分离出的液体生物碱古豆碱、新疆党参中的党参碱;

(2)双稠吡咯烷类生物碱，由叔氮稠合两个吡咯烷而成，如阔叶千里光中分得的阔叶千里光碱;

(3)吲哚里西定类生物碱，以叔氮稠合吡咯烷与哌啶环而组成的吲哚里西定环，如白牵牛碱;

(4)莨菪烷类生物碱，由吡咯烷与哌啶骈合而成的杂环，常见的是与有机酸成酯的阿托品类生物碱;

(5)百部生物碱，百部根中分离得到的生物碱大多含有吡咯环，因此也纳入吡咯烷类生物碱。

4、吲哚生物碱

以吲哚环为母核的生物碱，如治疗白血病的高效药物长春新碱等。