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1、第二章第二章 植物化学的基本理论与研究方法植物化学的基本理论与研究方法一、植物的化学成分二、植物化学成分研究方法一、植物的化学成分一、植物的化学成分n n包括植物体及其代谢的所有化学成分。包括植物体及其代谢的所有化学成分。n n生长条件不同有较大差别。生长条件不同有较大差别。n n主要有以下八大类：糖类及甙类、脂类、主要有以下八大类：糖类及甙类、脂类、氨基酸蛋白质类、维生素、生物碱、挥氨基酸蛋白质类、维生素、生物碱、挥发油和萜类、色素、鞣质等。发油和萜类、色素、鞣质等。植物化学成分的生源学说植物化学成分的生源学说 Biogenesis Biogenetic OriginBiogenesis B
2、iogenetic Originn n植物众多的化学成分有的已可用化学植物众多的化学成分有的已可用化学的或生物的方法进行的或生物的方法进行合成合成。n n植物体内的化学成分是怎样形成的？植物体内的化学成分是怎样形成的？是由何种物质、经过什么新陈代谢途是由何种物质、经过什么新陈代谢途径形成的？径形成的？n n植物学、生物学、植物化学、生物化学的植物学、生物学、植物化学、生物化学的研究工作者从可能的新陈代谢过程，生物研究工作者从可能的新陈代谢过程，生物化学反应等多方面地进行化学反应等多方面地进行推测推测植物化学成植物化学成分在植物体内的形成过程，这就是植物化分在植物体内的形成过程，这就是植物化学成
3、分的学成分的生源学说生源学说。n n生源研究主要是研究各类成分在体内生物生源研究主要是研究各类成分在体内生物合成的途径合成的途径，各种，各种酶酶在过程中所起的作用在过程中所起的作用以及过程中所产生的各种以及过程中所产生的各种中间产物的化学中间产物的化学并测定它们的结构。并测定它们的结构。n n生源的研究有多种设想与途径，形成了多生源的研究有多种设想与途径，形成了多种学说，如种学说，如异戊二烯法则异戊二烯法则、醋酸学说醋酸学说等已等已普遍应用于研究药用植物有效成分的生物普遍应用于研究药用植物有效成分的生物合成及其途径。合成及其途径。n n随着随着同位素示踪同位素示踪技术和化学技术的发展，技术和化
4、学技术的发展，生源研究的进展也更为迅速。生源研究的进展也更为迅速。生源研究的意义生源研究的意义 n n1了解各类成分的生物了解各类成分的生物合成途径合成途径以及某种以及某种成分成分最初最初由由何种物质何种物质（这种物质称为前体（这种物质称为前体Precursors）形成和各种）形成和各种中间产物中间产物后，就可后，就可以人为地在植物中注入以人为地在植物中注入前体或中间产物前体或中间产物来来增加所需成分的积累和产量。达到人工控增加所需成分的积累和产量。达到人工控制、定向培育的目的。制、定向培育的目的。n n例如在例如在枸椽酸枸椽酸的新陈代谢途径中加入的新陈代谢途径中加入乌头乌头酶酶（Aconil
5、ase）就可以增加枸椽酸在植物）就可以增加枸椽酸在植物体内的积累，因枸椽酸的生成过程中必须体内的积累，因枸椽酸的生成过程中必须有此种酶的存在。有此种酶的存在。n n2从生源关系密切的成分中来扩大生物活从生源关系密切的成分中来扩大生物活性物质的资源。性物质的资源。n n如如三萜类三萜类与许多与许多甾体衍生物甾体衍生物类在生源上具类在生源上具密切关系，甾体衍生物类常具多种生物活密切关系，甾体衍生物类常具多种生物活性，三萜类成分在植物界分布广泛，故有性，三萜类成分在植物界分布广泛，故有可能从三萜类成分来寻找具广泛生物活性可能从三萜类成分来寻找具广泛生物活性的物质。的物质。n n3从生源学说来确定某类
6、成分的结构类别。从生源学说来确定某类成分的结构类别。如四环三萜类成分原分类不属于三萜，以如四环三萜类成分原分类不属于三萜，以后通过生源关系的探讨，才明确地将它们后通过生源关系的探讨，才明确地将它们划在三萜范围内。划在三萜范围内。n n4了解某类成分在植物体内的原始状了解某类成分在植物体内的原始状态与代谢途径后，就可以为进行植物成态与代谢途径后，就可以为进行植物成分的生物分的生物合成合成提供理论规律，这将能更提供理论规律，这将能更好地对生产与实践（如生药的采收时间好地对生产与实践（如生药的采收时间与部位，有效成分的合成等）起指导作与部位，有效成分的合成等）起指导作用。用。n n植物成分的生源分为
7、两类：植物成分的生源分为两类：n n一类是植物本身一类是植物本身必须的营养物质必须的营养物质，如糖类，如糖类，脂肪、蛋白质等成分的新陈代谢途径。脂肪、蛋白质等成分的新陈代谢途径。n n一类是植物一类是植物次生物质次生物质，如生物碱、甙类、，如生物碱、甙类、萜类等成分的新陈代谢途径。萜类等成分的新陈代谢途径。n n学说很多，不少还是设想，主要有以下几学说很多，不少还是设想，主要有以下几种种:n n醋酸酯醋酸酯-丙二酸酯（丙二酸酯（Acetate-Melonate）途径）途径合成脂肪酸、酚性化合物、蒽醌等成分，合成脂肪酸、酚性化合物、蒽醌等成分，n n3，5-羟基羟基-3-甲基戊酸酯（甲基戊酸酯（
8、Mevalonate）途）途径合成萜类、甾类等成分，径合成萜类、甾类等成分，n n莽草酸（莽草酸（shikimicacid）途径合成芳香族氨）途径合成芳香族氨基酸、有机酸及其他化合物；基酸、有机酸及其他化合物；n n氨基酸途径合成生物碱等成分。氨基酸途径合成生物碱等成分。（一）糖类及甙类（一）糖类及甙类n n糖类糖类(suger,saccharides)又称碳水化合又称碳水化合物物(carbohydrates)，广泛分布于生物体，广泛分布于生物体内，为植物光合作用的内，为植物光合作用的初生产物初生产物。糖类不。糖类不仅是植物体内的贮藏养料，而且是生物合仅是植物体内的贮藏养料，而且是生物合成其他
9、有机化合物的前体。成其他有机化合物的前体。n n按照组成糖类成分的糖基个数，可将糖类按照组成糖类成分的糖基个数，可将糖类分为分为单糖、低聚糖单糖、低聚糖和和多糖多糖三类。三类。糖糖 类类(suger,saccharides)n n单糖：有单糖：有单糖：有单糖：有200200多种，多种，多种，多种，n=3n=38 8，而以五碳，而以五碳，而以五碳，而以五碳(戊糖，戊糖，戊糖，戊糖，pentose)pentose)、六碳、六碳、六碳、六碳(己糖，己糖，己糖，己糖，hexosehexose)单糖最多见。单糖最多见。单糖最多见。单糖最多见。n n低聚糖：目前仅发现由低聚糖：目前仅发现由低聚糖：目前仅发
10、现由低聚糖：目前仅发现由2 25 5个单糖分子组成的低个单糖分子组成的低个单糖分子组成的低个单糖分子组成的低聚糖，分别称为双糖聚糖，分别称为双糖聚糖，分别称为双糖聚糖，分别称为双糖(如蔗糖、麦芽糖如蔗糖、麦芽糖如蔗糖、麦芽糖如蔗糖、麦芽糖)、三糖、三糖、三糖、三糖(如如如如龙胆三糖、甘露三糖龙胆三糖、甘露三糖龙胆三糖、甘露三糖龙胆三糖、甘露三糖)、四糖、四糖、四糖、四糖(如水苏糖如水苏糖如水苏糖如水苏糖)、五糖、五糖、五糖、五糖(如毛蕊糖如毛蕊糖如毛蕊糖如毛蕊糖)等。等。等。等。n n多糖：纤维素、半纤维素、菊糖（多糖：纤维素、半纤维素、菊糖（多糖：纤维素、半纤维素、菊糖（多糖：纤维素、半纤维
11、素、菊糖（InulinInulin）、淀粉、）、淀粉、）、淀粉、）、淀粉、树胶及粘液质等。树胶及粘液质等。树胶及粘液质等。树胶及粘液质等。n n树胶：杂多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、树胶：杂多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、树胶：杂多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、树胶：杂多糖，由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖等聚合成。甘露糖、木糖等聚合成。甘露糖、木糖等聚合成。甘露糖、木糖等聚合成。n n粘液质（粘多糖）：杂多聚糖，由阿拉伯糖、半粘液质（粘多糖）：杂多聚糖，由阿拉伯糖、半粘液质（粘多糖）：杂多聚糖，由阿拉伯糖、半粘液质（粘多糖）：杂多聚糖，由阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖
12、等聚合成。如车前乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖等聚合成。如车前乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖等聚合成。如车前乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖等聚合成。如车前子胶、石花菜琼脂、玉竹根粘液等。子胶、石花菜琼脂、玉竹根粘液等。子胶、石花菜琼脂、玉竹根粘液等。子胶、石花菜琼脂、玉竹根粘液等。n n甙甙(glycosides)又称又称苷苷、配糖体或糖杂体、配糖体或糖杂体(heteroside)，是由糖或糖的衍生物与非，是由糖或糖的衍生物与非糖化合物以糖化合物以甙键甙键方式结合而成的一类化合方式结合而成的一类化合物。根据甙键原子的不同分为物。根据甙键原子的不同分为O-甙、甙、S-甙、甙、N-甙和甙和C-甙等类型，在自然
13、界存在最多的甙等类型，在自然界存在最多的是是O-甙。甙的非糖部分称为甙。甙的非糖部分称为甙元甙元(aglycon)。n n组成甙类的糖有单糖、双糖和低聚糖，最组成甙类的糖有单糖、双糖和低聚糖，最常见的是葡萄糖与鼠李糖，常见的是葡萄糖与鼠李糖，n n甙类主要有氰甙、酚甙、硫甙、吲哚甙及甙类主要有氰甙、酚甙、硫甙、吲哚甙及生物碱甙等。生物碱甙等。甙类甙类(glycosides)（二）脂类（二）脂类(Lipids)n n脂类指用非极性溶剂（如氯仿或乙醚）从生物细脂类指用非极性溶剂（如氯仿或乙醚）从生物细脂类指用非极性溶剂（如氯仿或乙醚）从生物细脂类指用非极性溶剂（如氯仿或乙醚）从生物细胞或组织中提取
14、的、不溶于水的油性有机物，又胞或组织中提取的、不溶于水的油性有机物，又胞或组织中提取的、不溶于水的油性有机物，又胞或组织中提取的、不溶于水的油性有机物，又称称称称脂质脂质脂质脂质。n n脂类有几种不同的分类方法。主要有脂类有几种不同的分类方法。主要有脂类有几种不同的分类方法。主要有脂类有几种不同的分类方法。主要有酰基甘油类酰基甘油类酰基甘油类酰基甘油类（中性脂肪）、磷脂类、鞘脂类、固醇与脂肪酸（中性脂肪）、磷脂类、鞘脂类、固醇与脂肪酸（中性脂肪）、磷脂类、鞘脂类、固醇与脂肪酸（中性脂肪）、磷脂类、鞘脂类、固醇与脂肪酸构成的酯（类固醇）及蜡构成的酯（类固醇）及蜡构成的酯（类固醇）及蜡构成的酯（类
15、固醇）及蜡。n n最丰富的脂类是最丰富的脂类是最丰富的脂类是最丰富的脂类是三酰基甘油三酰基甘油三酰基甘油三酰基甘油（脂肪），它们是多（脂肪），它们是多（脂肪），它们是多（脂肪），它们是多数生物的主要数生物的主要数生物的主要数生物的主要燃料燃料燃料燃料，是化学能的最重要贮存形式。，是化学能的最重要贮存形式。，是化学能的最重要贮存形式。，是化学能的最重要贮存形式。磷脂磷脂磷脂磷脂等具有极性的脂类是细胞膜的主要成分，细等具有极性的脂类是细胞膜的主要成分，细等具有极性的脂类是细胞膜的主要成分，细等具有极性的脂类是细胞膜的主要成分，细胞膜的许多性质是脂类成分的反映。胞膜的许多性质是脂类成分的反映。胞膜的
16、许多性质是脂类成分的反映。胞膜的许多性质是脂类成分的反映。（三）氨基酸、蛋白质类（三）氨基酸、蛋白质类n n氨基酸（氨基酸（amino acid）是构成）是构成蛋白质蛋白质的的基本单位。基本单位。n n是含有一个碱性是含有一个碱性氨基氨基和一个酸性和一个酸性羧基羧基的的有机化合物，氨基一般连在有机化合物，氨基一般连在-碳上。碳上。n n水解蛋白可获得水解蛋白可获得35种氨基酸，其中种氨基酸，其中20种种是常见的。是常见的。n n按侧链按侧链R-基团的化学性质，氨基酸可分基团的化学性质，氨基酸可分为三大类：芳香族氨基酸、脂肪族氨基为三大类：芳香族氨基酸、脂肪族氨基酸、杂环氨基酸。酸、杂环氨基酸。
17、n n蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料，没有蛋白质就没有和修补的主要原料，没有蛋白质就没有生命。生命。n n蛋白质是由蛋白质是由20多种氨基酸组成，以氨基多种氨基酸组成，以氨基酸组成的数量和排列顺序不同，使人体酸组成的数量和排列顺序不同，使人体中蛋白质多达中蛋白质多达10万种以上。万种以上。n n它们的结构、功能千差万别，形成了生它们的结构、功能千差万别，形成了生命的多样性和复杂性。命的多样性和复杂性。（四）维生素（四）维生素n n维生素（维生素（维生素（维生素（vitami
18、nvitamin）是维持人体正常物质代谢和某）是维持人体正常物质代谢和某）是维持人体正常物质代谢和某）是维持人体正常物质代谢和某些特殊生理功能不可缺少的低分子有机化合物，些特殊生理功能不可缺少的低分子有机化合物，些特殊生理功能不可缺少的低分子有机化合物，些特殊生理功能不可缺少的低分子有机化合物，主要主要主要主要参与各种酶的组成参与各种酶的组成参与各种酶的组成参与各种酶的组成，因其结构和理化性质不，因其结构和理化性质不，因其结构和理化性质不，因其结构和理化性质不同，使其各具特殊的生理功能。同，使其各具特殊的生理功能。同，使其各具特殊的生理功能。同，使其各具特殊的生理功能。n n不是构成机体组织的
19、原料，也不能为机体提供热不是构成机体组织的原料，也不能为机体提供热不是构成机体组织的原料，也不能为机体提供热不是构成机体组织的原料，也不能为机体提供热能，只需少量即能满足机体的生理需要。能，只需少量即能满足机体的生理需要。能，只需少量即能满足机体的生理需要。能，只需少量即能满足机体的生理需要。n n人体不能合成人体不能合成人体不能合成人体不能合成维生素，每日必须自食物中获取。维生素，每日必须自食物中获取。维生素，每日必须自食物中获取。维生素，每日必须自食物中获取。它们都是以它们都是以它们都是以它们都是以本体本体本体本体形式或可被机体利用的形式或可被机体利用的形式或可被机体利用的形式或可被机体利
20、用的前体前体前体前体形式形式形式形式存在于天然的食物中。存在于天然的食物中。存在于天然的食物中。存在于天然的食物中。（五）生物碱（五）生物碱n n生物碱生物碱(alkaloid)，又称，又称植物碱植物碱，为生物，为生物体内的体内的碱性含氮有机化合物碱性含氮有机化合物。大多数存在。大多数存在于植物体中，个别存在于动物体内。于植物体中，个别存在于动物体内。n n具环状结构，难溶于水，与酸可形成盐，具环状结构，难溶于水，与酸可形成盐，有一定的旋光性与吸收光谱，大多有苦味，有一定的旋光性与吸收光谱，大多有苦味，呈无色结晶状，少数为液体。呈无色结晶状，少数为液体。小檗碱（黄连素）小檗碱（黄连素）n n生
21、物碱广泛分布于植物界约生物碱广泛分布于植物界约100余科的余科的植物中，其中以双子叶植物为多，其次植物中，其中以双子叶植物为多，其次为单子叶植物、裸子植物与蕨类植物。为单子叶植物、裸子植物与蕨类植物。n n在地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生在地衣类和苔藓类植物中，尚未发现生物碱。物碱。n n少数真菌中也有生物碱。少数真菌中也有生物碱。n n蛙类、蟾蜍、某些昆虫、加拿大海狸等蛙类、蟾蜍、某些昆虫、加拿大海狸等动物中也存在生物碱。动物中也存在生物碱。n n含生物碱较多的科有含生物碱较多的科有粗榧科、毛莨科、小檗科、粗榧科、毛莨科、小檗科、防已科、罂粟科、豆科、马钱科、夹竹桃科、防已科、罂粟科、豆科
22、、马钱科、夹竹桃科、茄科、菊科、百合科和石蒜科茄科、菊科、百合科和石蒜科等。等。n n有些科几乎全科均含生物碱，如有些科几乎全科均含生物碱，如罂粟科罂粟科。n n同一科属或亲缘关系相近的植物中往往含有同一科属或亲缘关系相近的植物中往往含有相相同或相似同或相似的生物碱，如茄科的颠茄属的生物碱，如茄科的颠茄属(atropa)、曼陀罗属、曼陀罗属(datura)、莨菪属、莨菪属(hyoscyamus)、东莨菪属、东莨菪属(scopolia)等属的等属的植物都含有植物都含有莨菪碱莨菪碱(hyoscyamine)。n n同一种生物碱也可分布于同一种生物碱也可分布于不同科不同科中，如在毛莨中，如在毛莨科、
23、小檗科、防已科与芸香科的一些植物中科、小檗科、防已科与芸香科的一些植物中都有都有小檗碱小檗碱。n n生物碱可存在于植物体内生物碱可存在于植物体内各个器官各个器官中，同中，同种植物中所含生物碱常种植物中所含生物碱常不止一种不止一种，有的可，有的可含数种至数十种。含数种至数十种。n n如罂粟约含如罂粟约含25种生物碱种生物碱n n长春花中含长春花中含70余种生物碱。余种生物碱。n n生物碱在植物体内各部分中分布是生物碱在植物体内各部分中分布是不相等不相等的，往往的，往往集中集中于某一器官或某一部分中。于某一器官或某一部分中。如乌头如乌头(根根)、黄连、黄连(根茎根茎)、黄柏、黄柏(树皮树皮)、颠茄
24、颠茄(叶叶)、麻黄、麻黄(地上茎地上茎)、洋地黄、洋地黄(花花)、吴茱萸吴茱萸(果实果实)、马钱子、马钱子(种子种子)等。等。n n在同一植物的不同部分，不但生物碱的含在同一植物的不同部分，不但生物碱的含量有差异，而且生物碱的种类也可能不同。量有差异，而且生物碱的种类也可能不同。n n生药中生物碱的含量大多生药中生物碱的含量大多低于低于1%。n n有少数含量特别低，如有少数含量特别低，如长春花长春花中长春新碱中长春新碱含量为含量为百万分之一百万分之一，美登木美登木中美登木素含中美登木素含量为量为千万分之一千万分之一。n n也有些含量特别高，如也有些含量特别高，如黄连黄连中小檗碱含量中小檗碱含量
25、可达可达9%、金鸡纳金鸡纳皮中奎宁含量高达皮中奎宁含量高达15%。n n生物碱一般与生物碱一般与有机酸有机酸(苹果酸、枸橼酸、酒苹果酸、枸橼酸、酒石酸等酸和鞣酸等石酸等酸和鞣酸等)结合成结合成盐类盐类，呈溶解状，呈溶解状态存在于液泡中，有些是与态存在于液泡中，有些是与糖糖结合成结合成甙甙而而存在，更有存在，更有少数少数生物碱是呈生物碱是呈游离游离状存在的，状存在的，如咖啡碱如咖啡碱(caffeine)与秋水仙碱与秋水仙碱(colchicine)等。等。n n生物碱是生药中一类重要的有效成分，目生物碱是生药中一类重要的有效成分，目前已分离到前已分离到10000余种，其中余种，其中80余种已用于余
26、种已用于临床。临床。n n黄连中的黄连中的小檗碱小檗碱(berberine)用于抗菌消炎。用于抗菌消炎。n n麻黄中的麻黄中的麻黄碱麻黄碱(ephedrine)用于平喘。用于平喘。n n萝芙木中的萝芙木中的利血平利血平(reserpine)用于降压。用于降压。n n喜树中的喜树中的喜树碱喜树碱(camptothecine)与长春花与长春花中的中的长春新碱长春新碱(vincristine)用于抗肿瘤等。用于抗肿瘤等。生物碱分类生物碱分类 n n生物碱种类繁多，可按生物来源、生理作用、性生物碱种类繁多，可按生物来源、生理作用、性生物碱种类繁多，可按生物来源、生理作用、性生物碱种类繁多，可按生物来源
27、、生理作用、性质及其母核的基本结构来分类。质及其母核的基本结构来分类。质及其母核的基本结构来分类。质及其母核的基本结构来分类。n n按按按按母核母核母核母核的基本结构，可将生物碱分为的基本结构，可将生物碱分为的基本结构，可将生物碱分为的基本结构，可将生物碱分为6060类类类类左右，左右，左右，左右，其中主要有以下其中主要有以下其中主要有以下其中主要有以下1212类类类类：n n（1 1）有机胺类有机胺类有机胺类有机胺类(amines)(amines)：氮原子位于直链上，如：氮原子位于直链上，如：氮原子位于直链上，如：氮原子位于直链上，如麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等；麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等
28、；麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等；麻黄碱、益母草碱、秋水仙碱等；n n（2 2）吡咯烷类吡咯烷类吡咯烷类吡咯烷类(pyrrolidinepyrrolidine)：如古豆碱、千里：如古豆碱、千里：如古豆碱、千里：如古豆碱、千里光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；光碱、野百合碱、娃儿藤碱等；n n（3 3）吡啶类吡啶类吡啶类吡啶类(pyridine)(pyridine)：如菸碱、槟榔碱、半边：如菸碱、槟榔碱、半边：如菸碱、槟榔碱、半边：如菸碱、槟榔碱、半边莲碱、苦参碱等；莲碱、苦参碱等；莲碱、苦参碱等；莲碱、苦参碱等；n n（4 4）喹啉类喹啉类喹啉类
29、喹啉类(quinolinequinoline)：如奎宁、喜树碱等；：如奎宁、喜树碱等；：如奎宁、喜树碱等；：如奎宁、喜树碱等；n n（5 5）异喹啉类异喹啉类异喹啉类异喹啉类(isoquinolineisoquinoline)：如小檗碱、吗啡、：如小檗碱、吗啡、：如小檗碱、吗啡、：如小檗碱、吗啡、粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱粉防已碱、石蒜碱、可待因、青藤碱、锡生藤碱等；等；等；等；n n（6 6）喹唑酮类喹唑酮类喹唑酮类喹唑酮类(quinnazolidonequinnazolidone)：如常山碱
30、等；：如常山碱等；：如常山碱等；：如常山碱等；n n（7 7）吲哚类吲哚类吲哚类吲哚类(indoleindole)：如利血平、长春碱、麦角：如利血平、长春碱、麦角：如利血平、长春碱、麦角：如利血平、长春碱、麦角新碱、士的宁等；新碱、士的宁等；新碱、士的宁等；新碱、士的宁等；n n（8 8）莨菪烷类莨菪烷类莨菪烷类莨菪烷类(tropanetropane)：如莨菪碱、东莨菪碱、：如莨菪碱、东莨菪碱、：如莨菪碱、东莨菪碱、：如莨菪碱、东莨菪碱、古柯碱等；古柯碱等；古柯碱等；古柯碱等；n n（9 9）亚胺唑类亚胺唑类亚胺唑类亚胺唑类imidazoleimidazole)：如毛果芸香碱等；：如毛果芸香碱
31、等；：如毛果芸香碱等；：如毛果芸香碱等；n n（1010）嘌呤类嘌呤类嘌呤类嘌呤类(purinepurine)：如咖啡碱、茶碱、香菇：如咖啡碱、茶碱、香菇：如咖啡碱、茶碱、香菇：如咖啡碱、茶碱、香菇嘌呤、石房蛤毒素等；嘌呤、石房蛤毒素等；嘌呤、石房蛤毒素等；嘌呤、石房蛤毒素等；n n（1111）甾体类甾体类甾体类甾体类(steroid)(steroid)：如茄碱、贝母碱、藜芦：如茄碱、贝母碱、藜芦：如茄碱、贝母碱、藜芦：如茄碱、贝母碱、藜芦碱、澳洲茄碱等；碱、澳洲茄碱等；碱、澳洲茄碱等；碱、澳洲茄碱等；n n（1212）萜类萜类萜类萜类(terpenesterpenes)：如猕猴桃碱、石斛碱、
32、：如猕猴桃碱、石斛碱、：如猕猴桃碱、石斛碱、：如猕猴桃碱、石斛碱、乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。乌头碱、飞燕草碱、黄杨碱等。生物碱的一般性质生物碱的一般性质n n1 1一般性状一般性状一般性状一般性状n n游离的生物碱为游离的生物碱为游离的生物碱为游离的生物碱为结晶结晶结晶结晶或或或或非结晶非结晶非结晶非结晶形的固体，也有形的固体，也有形的固体，也有形的固体，也有液体液体液体液体，如烟碱。多数如烟碱。多数如烟碱。多数如烟碱。多数无色无色无色无色，少数例外，如小檗碱和一叶荻，少数例外，如小檗碱和一叶荻，少数例外，如小檗碱和一叶荻，少数例外，如
33、小檗碱和一叶荻碱为黄色。多数生物碱味甚碱为黄色。多数生物碱味甚碱为黄色。多数生物碱味甚碱为黄色。多数生物碱味甚苦苦苦苦，具有，具有，具有，具有旋光性旋光性旋光性旋光性，左旋左旋左旋左旋体体体体常有很强的生理活性。常有很强的生理活性。常有很强的生理活性。常有很强的生理活性。n n2 2酸碱性酸碱性酸碱性酸碱性n n大多数大多数大多数大多数碱性碱性碱性碱性，与酸结合成盐，结构不同，碱性强弱，与酸结合成盐，结构不同，碱性强弱，与酸结合成盐，结构不同，碱性强弱，与酸结合成盐，结构不同，碱性强弱不一样。不一样。不一样。不一样。氮原子氮原子氮原子氮原子大多数结合在大多数结合在大多数结合在大多数结合在环状环
34、状环状环状结构中，以结构中，以结构中，以结构中，以仲胺、仲胺、仲胺、仲胺、叔胺叔胺叔胺叔胺及及及及季胺碱季胺碱季胺碱季胺碱形式存在，均具有碱性，以形式存在，均具有碱性，以形式存在，均具有碱性，以形式存在，均具有碱性，以季胺季胺季胺季胺碱的碱的碱的碱的碱性最强。碱性最强。碱性最强。碱性最强。n n若氮原子以若氮原子以若氮原子以若氮原子以酰胺酰胺酰胺酰胺形式存在，碱性几乎形式存在，碱性几乎形式存在，碱性几乎形式存在，碱性几乎消失消失消失消失。n n有些生物碱分子中除含碱性氮原子外，还含有有些生物碱分子中除含碱性氮原子外，还含有有些生物碱分子中除含碱性氮原子外，还含有有些生物碱分子中除含碱性氮原子外
35、，还含有酚羟酚羟酚羟酚羟基或羧基基或羧基基或羧基基或羧基，既能与酸，也能与碱反应生成盐。，既能与酸，也能与碱反应生成盐。，既能与酸，也能与碱反应生成盐。，既能与酸，也能与碱反应生成盐。n n溶解性溶解性溶解性溶解性n n游离生物碱游离生物碱游离生物碱游离生物碱极性较小，不溶或难溶于水，溶于氯极性较小，不溶或难溶于水，溶于氯极性较小，不溶或难溶于水，溶于氯极性较小，不溶或难溶于水，溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有机溶剂，在稀酸水溶液中溶解而成盐。剂，在稀酸水溶
36、液中溶解而成盐。剂，在稀酸水溶液中溶解而成盐。剂，在稀酸水溶液中溶解而成盐。n n生物碱的盐类生物碱的盐类生物碱的盐类生物碱的盐类极性较大，易溶于水及醇，不溶或极性较大，易溶于水及醇，不溶或极性较大，易溶于水及醇，不溶或极性较大，易溶于水及醇，不溶或难溶于苯、氯仿、乙醚等；与游离生物碱相反。难溶于苯、氯仿、乙醚等；与游离生物碱相反。难溶于苯、氯仿、乙醚等；与游离生物碱相反。难溶于苯、氯仿、乙醚等；与游离生物碱相反。n n例外，季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些例外，季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些例外，季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些例外，季铵碱如小檗碱、酰胺型生物碱和一些极极极极性基团较
37、多性基团较多性基团较多性基团较多的生物碱则一般能溶于水，习惯上常的生物碱则一般能溶于水，习惯上常的生物碱则一般能溶于水，习惯上常的生物碱则一般能溶于水，习惯上常将能溶于水的生物碱叫做将能溶于水的生物碱叫做将能溶于水的生物碱叫做将能溶于水的生物碱叫做水溶性生物碱水溶性生物碱水溶性生物碱水溶性生物碱。n n中性生物碱中性生物碱中性生物碱中性生物碱难溶于酸。难溶于酸。难溶于酸。难溶于酸。n n含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀含羧基、酚羟基或含内酯环的生物碱等能溶于稀碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难
38、碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难碱溶液中。某些生物碱的盐类如盐酸小檗碱则难溶于水，少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。溶于水，少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。溶于水，少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。溶于水，少数生物碱的盐酸盐能溶于氯仿中。n n溶解性溶解性溶解性溶解性对提取、分离和精制生物碱十分重要。对提取、分离和精制生物碱十分重要。对提取、分离和精制生物碱十分重要。对提取、分离和精制生物碱十分重要。n n4 4沉淀反应沉淀反应沉淀反应沉淀反应n n生物碱或其盐类水溶液，能与生物碱或其盐类水溶液，能与生物碱或其盐类水溶液，能与生物碱或其盐类水溶液
39、，能与生物碱沉淀剂生物碱沉淀剂生物碱沉淀剂生物碱沉淀剂生成生成生成生成不溶性沉淀，可用以不溶性沉淀，可用以不溶性沉淀，可用以不溶性沉淀，可用以鉴定鉴定鉴定鉴定或或或或分离分离分离分离生物碱。生物碱。生物碱。生物碱。n n常用的沉淀剂有：常用的沉淀剂有：常用的沉淀剂有：常用的沉淀剂有：碘化汞钾碘化汞钾碘化汞钾碘化汞钾（HgI22KIHgI22KI）试剂）试剂）试剂）试剂（生成黄色沉淀）；（生成黄色沉淀）；（生成黄色沉淀）；（生成黄色沉淀）；碘化铋钾碘化铋钾碘化铋钾碘化铋钾（BiI3KIBiI3KI）试剂）试剂）试剂）试剂（生成黄褐色沉淀）；（生成黄褐色沉淀）；（生成黄褐色沉淀）；（生成黄褐色沉淀
40、）；碘试液、鞣酸试剂、苦味碘试液、鞣酸试剂、苦味碘试液、鞣酸试剂、苦味碘试液、鞣酸试剂、苦味酸试剂、苦味酸酸试剂、苦味酸酸试剂、苦味酸酸试剂、苦味酸试剂分别与生物碱作用，多生成试剂分别与生物碱作用，多生成试剂分别与生物碱作用，多生成试剂分别与生物碱作用，多生成棕色、白色、黄色沉淀。棕色、白色、黄色沉淀。棕色、白色、黄色沉淀。棕色、白色、黄色沉淀。n n5 5显色反应显色反应显色反应显色反应n n生物碱与一些试剂反应，呈现各种颜色，可用于生物碱与一些试剂反应，呈现各种颜色，可用于生物碱与一些试剂反应，呈现各种颜色，可用于生物碱与一些试剂反应，呈现各种颜色，可用于鉴别。例如，鉴别。例如，鉴别。例如
41、，鉴别。例如，钒酸铵钒酸铵钒酸铵钒酸铵-浓硫酸浓硫酸浓硫酸浓硫酸溶液与溶液与溶液与溶液与吗啡吗啡吗啡吗啡反应显棕反应显棕反应显棕反应显棕色、与色、与色、与色、与可待因可待因可待因可待因反应显反应显反应显反应显蓝色蓝色蓝色蓝色、与、与、与、与莨菪碱莨菪碱莨菪碱莨菪碱反应显反应显反应显反应显红色红色红色红色。n n钼酸铵的浓硫酸钼酸铵的浓硫酸钼酸铵的浓硫酸钼酸铵的浓硫酸溶液，浓硫酸中加入少量甲醛，溶液，浓硫酸中加入少量甲醛，溶液，浓硫酸中加入少量甲醛，溶液，浓硫酸中加入少量甲醛，浓硫酸等都能使各种生物碱呈现浓硫酸等都能使各种生物碱呈现浓硫酸等都能使各种生物碱呈现浓硫酸等都能使各种生物碱呈现不同的颜
42、色不同的颜色不同的颜色不同的颜色。重要的生物碱重要的生物碱n n烟碱烟碱(nicotine)n n烟草中含十余种生物碱，主要是烟碱，约烟草中含十余种生物碱，主要是烟碱，约含含2%-8%，纸烟中约含，纸烟中约含1.5%。n n烟碱又名烟碱又名尼古丁尼古丁，属吡啶衍生物。，属吡啶衍生物。n n烟碱有剧毒，少量对中枢神经有兴奋作用，烟碱有剧毒，少量对中枢神经有兴奋作用，能升高血压，大量则抑制中枢神经系统，能升高血压，大量则抑制中枢神经系统，使心脏麻痹以至死亡。几毫克的烟碱就能使心脏麻痹以至死亡。几毫克的烟碱就能引起头痛、呕吐、意识模糊等中毒症状，引起头痛、呕吐、意识模糊等中毒症状，吸烟过多的人逐渐会
43、引起吸烟过多的人逐渐会引起慢性中毒慢性中毒。莨菪碱和阿托品莨菪碱和阿托品Hyoscyamine and Atropine n n莨菪碱和阿托品莨菪碱和阿托品属属莨菪烷莨菪烷衍生物类生物碱。衍生物类生物碱。莨菪烷的构造式如下：莨菪烷的构造式如下：n n莨菪碱是由莨菪碱是由莨菪酸和莨菪醇莨菪酸和莨菪醇缩合形成的缩合形成的酯酯，莨菪醇是由莨菪醇是由四氢吡咯环四氢吡咯环和和六氢吡啶环六氢吡啶环稠合稠合而成的双环构造。而成的双环构造。莨菪碱莨菪碱莨菪碱莨菪碱n n莨菪碱是莨菪碱是左旋体左旋体，由于莨菪酸构造中的手，由于莨菪酸构造中的手性碳原子上的氢与羰基相邻，是性碳原子上的氢与羰基相邻，是活泼氢，活泼氢
44、，容易发生容易发生酮式酮式-烯醇式烯醇式互变异构而外消旋。互变异构而外消旋。当莨菪碱在碱性条件下或受热时均可发生当莨菪碱在碱性条件下或受热时均可发生消旋作用，变成消旋作用，变成消旋的莨菪碱，消旋的莨菪碱，即即阿托品阿托品。莨菪酸的互变异构现象如下：莨菪酸的互变异构现象如下：n n医疗上常用医疗上常用硫酸阿托品硫酸阿托品作作抗胆碱抗胆碱药，能抑药，能抑制唾液、汗腺等多种腺体的分泌，并能扩制唾液、汗腺等多种腺体的分泌，并能扩散瞳孔；还用于平滑肌痉挛、胃和十二指散瞳孔；还用于平滑肌痉挛、胃和十二指肠溃疡病；也可用作有机磷、锑剂中毒的肠溃疡病；也可用作有机磷、锑剂中毒的解毒剂。解毒剂。n n除莨菪碱外
45、，我国学者又从除莨菪碱外，我国学者又从茄科茄科植物植物中分离出两种中分离出两种新的新的莨菪烷系生物碱，莨菪烷系生物碱，即即山莨菪碱山莨菪碱和和樟柳碱樟柳碱。两者均有明显。两者均有明显的的抗胆碱抗胆碱作用，并有扩张微动脉，改作用，并有扩张微动脉，改善血液循环的作用。善血液循环的作用。n n用于散瞳、慢性气管炎的平喘等；也用于散瞳、慢性气管炎的平喘等；也能解除有机磷中毒。其毒性比硫酸阿能解除有机磷中毒。其毒性比硫酸阿托品小。托品小。吗啡和可待因吗啡和可待因Morphine and Codeine 吗啡吗啡吗啡吗啡 可待因可待因可待因可待因n n罂粟罂粟中含有中含有20多种生物碱，其中比较重要的多种
46、生物碱，其中比较重要的有有吗啡、可待因吗啡、可待因等。这两种生物碱属于等。这两种生物碱属于异异喹啉衍生物喹啉衍生物类，可看作为类，可看作为六氢吡啶环六氢吡啶环（哌（哌啶环）与啶环）与菲环菲环相稠合而成的基本结构。相稠合而成的基本结构。n n吗啡对中枢神经有吗啡对中枢神经有麻醉麻醉作用，有极快的镇作用，有极快的镇痛效力，但易成瘾，不宜常用。痛效力，但易成瘾，不宜常用。n n可待因可待因是是吗啡吗啡的的甲基醚甲基醚（甲基取代吗啡分（甲基取代吗啡分子中酚羟基的氢原子）。可待因与吗啡有子中酚羟基的氢原子）。可待因与吗啡有相似的生理作用，可以镇痛，但可待因主相似的生理作用，可以镇痛，但可待因主要用作要用
47、作镇咳剂镇咳剂。n n海洛因镇痛作用海洛因镇痛作用较大。并产生较大。并产生欣欣快和幸福快和幸福的虚假的虚假感觉，但毒性和感觉，但毒性和成瘾性极大，过成瘾性极大，过量能致死，被列量能致死，被列为禁止为禁止制造制造和和出出售售的的毒品毒品。海洛因海洛因海洛因海洛因麻醉剂麻醉剂海洛因海洛因(Heroin)是吗啡的是吗啡的二乙酰基二乙酰基衍生物，即衍生物，即二乙酰基吗啡二乙酰基吗啡（两个乙酰基取（两个乙酰基取代吗啡分子中两个羟基的氢原子）。代吗啡分子中两个羟基的氢原子）。麻黄碱麻黄碱(Ephedrine)n n麻黄碱是含于中药麻黄中的一种主要生物麻黄碱是含于中药麻黄中的一种主要生物碱，又叫碱，又叫麻黄
48、素麻黄素。常用的是。常用的是左旋左旋麻黄碱，麻黄碱，它与右旋的它与右旋的伪麻黄碱伪麻黄碱互为旋光异构体。它互为旋光异构体。它们在苯环的侧链上都有两个们在苯环的侧链上都有两个手性碳原子手性碳原子，应有应有四个四个旋光异构体，但在中药麻黄植物旋光异构体，但在中药麻黄植物中只存在（中只存在（-）-麻黄碱和（麻黄碱和（+）-伪麻黄碱伪麻黄碱两种，并且二者是两种，并且二者是非对映异构体非对映异构体。n n麻黄碱和伪麻黄碱都是麻黄碱和伪麻黄碱都是仲胺仲胺类生物碱，不类生物碱，不具含氮杂环，性质与一般生物碱不尽相同，具含氮杂环，性质与一般生物碱不尽相同，与一般的生物碱沉淀剂也不易发生沉淀。与一般的生物碱沉淀
49、剂也不易发生沉淀。n n（-）-麻黄碱具有兴奋中枢神经、升高血麻黄碱具有兴奋中枢神经、升高血压、扩大支气管、收缩鼻粘膜及止咳作用，压、扩大支气管、收缩鼻粘膜及止咳作用，也有散瞳作用，临床上常用也有散瞳作用，临床上常用盐酸麻黄碱盐酸麻黄碱（即盐酸麻黄素）治疗气喘等症。（即盐酸麻黄素）治疗气喘等症。小檗碱小檗碱 Berberine n n小檗碱又名小檗碱又名黄连素黄连素，存在于小檗科植物黄，存在于小檗科植物黄柏、黄连和三颗针中，它属于柏、黄连和三颗针中，它属于异喹啉异喹啉衍生衍生物类生物碱，是一种物类生物碱，是一种季胺季胺化合物。化合物。n n黄连素具有较强的黄连素具有较强的抗菌抗菌作用，在临床上
50、常作用，在临床上常用盐酸黄连素治疗用盐酸黄连素治疗菌痢菌痢、胃肠炎胃肠炎等疾病。等疾病。长春新碱长春新碱 Vincristinen n长春新碱又名长春新碱又名醛醛基长春碱基长春碱，存在，存在于夹竹桃科植物于夹竹桃科植物长春花中，属于长春花中，属于双聚双聚吲哚类吲哚类生物生物碱。碱。n n长春新碱对长春新碱对白血白血病、癌症病、癌症均有效，均有效，且毒性较低。且毒性较低。可卡因可卡因Cocainen n18601860年从前南美洲的年从前南美洲的年从前南美洲的年从前南美洲的古柯古柯古柯古柯（COCACOCA）叶片中提炼出）叶片中提炼出）叶片中提炼出）叶片中提炼出来的生物碱，其化学名称为来的生物碱