第九章 生 物 碱
目的要求：
掌握生物碱的定义、分类、理化性质（溶解度、检识反应、碱性、C-N键的裂解反应)、提取分离方法和波谱鉴定
内容：
1. 生物碱的定义和存在形式及主要结构类型；
2. 生物碱的形态、颜色和旋光性及生物碱和生物碱盐的溶解性及其应用，生物碱沉淀反应；
3. 生物碱的碱性，碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用，生物碱C-N键的裂解反应机理;
4. 总生物碱的提取方法（溶剂法、离子交换法、沉淀法)和生物碱初步分离原理及方法，生物碱单体分离的一般方法和原理;
5. 生物碱的红外波谱、质谱裂解规律.
第一节 概 述
一. 概述
生物碱是人类对植物药中有效成分研究得最早而且是较多的一类成分。
（一)生物碱研究历史:
1803年：Derosones首先从鸦片中分离出第一个生物碱那可汀（narcotine)
到目前为止，人类已从自然界中分离得到约10000种生物碱类化合物。可以说这类化合物是自然界中存在多、分类广、药理作用多样化的一类化合物。
比较重要的具生物活性的生物碱：
镇痛作用：吗啡（morphine)
止咳作用：可待因(codeine)
平喘、抗哮喘作用：麻黄碱(ephedrine)
松弛平滑肌作用：罂粟碱(papavehne)
抗菌消炎作用：小檗碱(berberine)
由此可看出，在临床用药中生物碱类成分占据着重要的地位。
（二)生物碱的定义
生物碱是天然产的一类含氮的有机化合物（不包括低分子胺类，如：甲胺、乙胺等及氨基酸、氨基糖和维生素类等化合物)，多数具有碱的性质且能和酸结合生成盐；大部分化合物为杂环化合物且氮原子在杂环内；多数有较强的生理活性。
由于人们采用新的先进的技术而不断地得到新模式和新结构的化合物，生物碱定义的严格性总是面临着种种新的挑战，可以说几乎定义的每一句话都有例外的情况发生。
.gif) | |||||||
| |||||||
| |||||||
.gif) | |||||||
新的定义：
生物碱是含负氧化态氮原子、存在于生物有机体中的环状化合物。
负氧化态氮原子： 胺(-3)、氮氧化物(-1)、酰胺(-3)和季胺。
排除NO2(+3)、NO(+1)。
生物有机体： 限于植物、动物、其他生物有机体。
排除合成的等。
环状结构: 排除小分子胺类、非环的多胺和酰胺。
（三)分布
生物碱主要分布于植物界，迄今为止在动物中发现的生物碱极少。
1. 系统发育较低级的类群中生物碱分布较少或无；
2. 生物碱集中分布在系统发育较高级的植物类群；
3. 生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物类群中；
4. 类型越特殊的生物碱，分布的植物类群越窄，如二萜生物碱主要分布于毛茛科乌头属和翠雀属。
在植物体内的分布
²同种植物中往往含有数种甚至数十种结构类型相同或不同的生物碱；
²同种植物中，生物碱的有无或含量的多少受到生长条件与气候等因素的影响，因此对于含生物碱类植物药材的采收应注意产地与季节；
²不同植物中生物碱的存在部位不同，如可能存在于皮、茎、根、花、种子等。
²植物亲缘关系相近的品种往往含有化学结构相同或类似的生物碱，如茄科的颠茄属、曼陀罗属、莨菪属等植物中几乎都含有莨菪碱、东莨菪碱。这种联系为发现和寻找新的药物资源提供了有效的途径。
生物碱在不同植物中的含量是不一样的，一般来说，含量在千分之一以上即为高含量。
三棵针：小檗碱----9%
金鸡纳树皮：生物碱----1.5%
美登木：美登木碱----千万分之二
一般情况下，含量在0.1~1%的植物则可进行开发利用。若含量低但其活性很强，则可通过合成和半合成等方式进行开发。
（四)存在形式
根据分子中氮原子所处的状态，生物碱在植物体内主要存在的形式有：
1. 离碱：由于部分生物碱的碱性极弱，不易或不能与酸生成稳定的盐，因而以游离碱的形式存在。
2. 成盐：除少数极弱碱性生物碱（如：秋水仙碱及吲哚类生物碱)外，大多生物碱，在植物细胞中都是与酸类结合成盐的形式存在。
3. 酰胺类：如秋水仙碱、胡椒碱。
4. N-氧化物（N→O)：在植物体中已发现的氮氧化物约一百余种。如豆科苦参中的氧化苦参碱。
5. 氮杂缩醛类（O，N混合缩醛)：如阿替生。
6. 其它：如亚胺（C=N)、烯胺（>N-C=C<、>N-CN)。
第二节 生物碱生物合成的基本原理
与生物碱生物合成有关的氨基酸主要有：鸟aa、脯aa、赖aa、苯丙aa、酪aa、色aa、邻氨基苯甲酸、组aa和烟酸等。生物碱生物合成的化学原理主要包括环合反应、C-N键裂解、C-C键裂解反应以及在此基础上发生的某些重排、取代基的形成、增减、消除、转化等。
一. 环合反应
根据生物碱生物合成过程中环合的先后次序，可以将环合反应分为：
一级环合----最初形成N-杂环的反应，主要包括内酰胺的形成、希夫碱的形成、曼尼希氨甲基化反应和氨基的加成反应。
次级环合----在N-杂环结构基础上的再环合，主要指酚氧化偶联反应。
（一)一级环合反应
1. 内酰胺的形成
此反应主要是用于合成肽类生物碱，其反应过程如下：
前体aa中的羰基先被ATP或CoA（辅酶)催化激活，然后再和分子内（间)的氨基反应生成内酰胺。
.gif) | .gif) | ||
2. 希夫碱的形成
许多类型的生物碱在生物合成的过程中，都涉及希夫碱的形成，如吡咯类、托品类、吡咯里西丁类、哌啶类、喹诺里西丁类等。也就是含氨基的化合物A和含羰基的化合物B进行亲核加成然后脱水形成希夫碱。
.gif) |
3. 曼尼希氨甲基化反应
许多生物碱，尤其是苄基异喹啉和吲哚类生物碱都是通过曼尼希缩合反应完成的。
醛、胺（氨、伯胺、仲胺)与负碳离子（含活泼氢的化合物)发生缩合反应，最终使得活泼氢被氨甲基取代，得到曼尼希碱。（有机化学P287)
|
4. 加成反应
这一类反应是特指一亲核氨基与芳香或醌类体系中亲电中心的加成。
.gif) |
（二)次级环化反应
1. 酚氧化偶联
酚氧化偶联需要经过三个步骤：酚自由基形成→自由基偶联→再芳香化。
1) 酚自由基形成
|
2) 自由基偶联形成C-C键、C-O键、C-N键
自由基B、C、D、E容易彼此或自身之间发生偶联，形成新的C-C键、C-O键。根据自由基偶联的方式不同，可将其分为：邻－对偶联、对－对偶联、邻－邻偶联（邻、对指的是自由基的位置是在羰基的邻位、对位)。
3) 再芳香化
酚自由基往往是以烯酮形式存在，偶联后需要进行再芳香化，从而恢复成原来带酚羟基的芳香结构。
酚自由基偶联后的再芳香化主要通过三种方式进行：烯醇化、C-C键迁移和C-C键的裂解。
① 烯醇化－再芳香化
当偶联的位置上有氢存在的时候，则以这种方式进行再芳香化。
②C-C键迁移－再芳香化
当偶联位置上氢被碳代替时，就不能经烯醇化方式进行偶联后的再芳香化，而发生C-C键迁移－再芳香化。
③ C-C 键裂解－再芳香化
当酚自由基偶联位置上没有H的时候，除发生C-C 迁移外，有时会经过C-C 键裂解完成再芳香化。
第三节 生物碱的分类、生源关系
生物碱的分类主要有三种：
1.按植物来源分类的如：石蒜生物碱，长春花生物碱；
2.按化学结构分类的如：异喹啉生物碱、甾体生物碱；
3.按生源结合化学分类的如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。
分类依据不同，各有利弊。本章则以生源结合化学进行分类。
一、来源于鸟aa的生物碱
该类生物碱分为：简单的吡咯烷类、吡咯里西丁类和托品类。
（一)简单吡咯烷类 （pyrrolidines)
结构较简单，数目较少，生理活性不太显著。
|
| ||||
吡咯烷水苏碱(stachydrine)
益母草：祛痰镇咳
（二)吡咯里西丁类(pyrrolizidines)：
主要分布在菊科千里光属、豆科野百合属等。如：野百合属植物农吉利[Crotalaria sessiliflors L.]中的抗癌有效成分野百合碱（monocrotaline)属吡咯里西啶衍生物。
.gif) |
（三)托品类（tropanes)
托品类生物碱主要分布于茄科颠茄属、天仙子属、曼陀罗属及莨菪属。可分为二个类型：颠茄生物碱（belladonna alkaloids)、古柯生物碱（coca alkaloids)。
莨菪碱是由莨菪醇（tuopine)与莨菪酸（tuopic acid)缩合而生成的酯，由于莨菪酸部分中的手性碳原子，居于羰基的α位置，易产生互变异构，所以当莨菪碱与碱液接触或受热时，容易消旋化，转变为阿托品。莨菪碱呈左旋光性（l-)而阿托品是其消旋体（dl-)，即没有旋光性。莨菪碱（hyoscyamine)和阿托品（atropine)有解痉镇痛作用，以及解磷中毒和散大瞳孔等作用。
.gif) |
东莨菪碱（Scopolamine)与莨菪碱的生物活性相似，常用作防晕药和镇静药物（如：狂躁性精神病等)。山莨菪碱（anisodamine)和樟柳碱（anisodine)具有明显的抗胆碱作用。
.gif) |
古柯生物碱（coca alkaloids)通常指爱康宁（ecgonine)的衍生物。如：古柯碱（cocaine)又称可卡因（cocaine)，系苯甲酰爱康宁的甲酯，是一种局部麻醉药，常用于表面麻醉。
.gif) |
二、来源于赖aa的生物碱
该类生物碱包括：哌啶类、吲哚里西丁类和喹诺里西丁类。
（一)哌啶类（piperidines)
（二)吲哚里西丁类（indolizidines)
.gif)
一叶萩碱（securinine),来自于一叶萩又称叶底珠[Securinega suffrucosa （Pall) Rehd.]属大戟科植物。兴奋中枢神经，有类似硝酸士的宁的作用，毒性小，亦是一种胆碱酯酶抑制剂。临床主要用于治疗面神经麻痹、神经衰弱，亦用于小儿麻痹症和其后遗症。
（三)喹诺里西丁类（quinolizidines)
金雀花碱（cytisine),具有兴奋中枢神经的作用，从野决明[Thermopsis lanceolata R. Brown]种子中获得。
苦参碱（matrine)：来自于豆科植物苦参[Sophora flavescens Ait.]的干燥根。其根中的主要成分是苦参碱和氧化苦参碱（oxymatrine)。
.gif) |
三、来源于邻氨基苯甲酸的生物碱
（一)喹啉类（quinolines)
这类生物碱主要分布在芸香科植物。如：金鸡纳属植物中的奎宁和金鸡宁具有抗疟活性。
.gif) |
（二)吖啶酮（acridone)衍生物
芸香科鲍氏山油柑[Acronychia baueri Schott]中的山油柑碱具有显著抗癌作用，抗瘤谱较广，现已有人工合成品。
.gif) |
四、来源于苯丙aa和酪aa的生物碱
（一)苯丙胺类（phenylalkylamines)
麻黄碱（ephedrine)、伪麻黄碱、秋水仙碱（colchicine)。
.gif) |
麻黄碱和伪麻黄碱都是拟肾上腺素药，能促进人体内去甲肾上腺素的释放而显效，作用强度较弱，只有肾上腺素的1/142，但口服有效，并具有中枢神经系统兴奋及散瞳作用，这是肾上腺素所没有的。盐酸麻黄碱主要供内服以治疗气喘等。
秋水仙碱（colchicine)是环庚三烯酮醇的衍生物，分子中有两个骈合七元碳环，氮在侧链上成酰胺状态。
临床上用以治疗急性痛风，并有抑制癌细胞生长的作用。
（二)异喹啉类（isoquinolines)
以异喹啉和四氢异喹啉为基本母核，数量多且结构类型复杂：
分： 四氢异喹啉型
|
|
阿朴啡型
吗啡烷型
|
|
苯乙基四氢异喹啉类
菲啶类
1. 四氢异喹啉类（terahydroisoquinolines)
2. 苄基（四氢)异喹啉类（benzyl(tetrohydro)isoquinolines)
3. 双苄基四氢异喹啉类（bisbenzyltetrahydroisoquinolines)
2分子苄基异喹啉通过 l-3 个醚键(C-O-C)或C-C相连接而成的生物碱。几乎所有的该类化合物都具有很强的生物活性。例如唐松草碱（thalicarpine)对瓦克氏癌瘤-256有显著抑制作用。
4. 阿朴啡类（aporphines)：
是由苄基四氢异喹啉衍生物分子内脱去二个氢原子，使苯环与苯环相结合，形成了菲核。如番荔枝中抗癌活性成分紫堇定（corydine)。
5. 吗啡烷类（morphanes)：
鸦片中的吗啡碱（morphine)是止痛成分；可待因为镇咳成分。
6. 原小檗碱（protoberberine)和小檗碱类（berberine)：
可视为两个异喹啉环稠合而成，二者D环氢化程度不同。小檗碱类多为季铵碱，但若D环还原成四氢原小檗碱类则为叔胺碱。
小檗碱（berberine)和药根碱（jatrorrhizine)存在于黄连、黄柏及三颗针等植物中。
.gif) |
7. 苯乙基四氢异喹啉类（phenethyltetrahydroisoquinolines)
8. 菲啶（phenanthridine)衍生物
苯骈菲啶（benzo-phenanthridine)类生物碱：白屈菜碱（chelidonine)具有一定强度的镇痛作用和抗菌活性。
.gif) |
吡咯骈菲啶（Pyrro-phenanthridine)类生物碱：石蒜碱（lycorine)有催吐、祛痰作用，可作为恶心性去痰药用。其氧化产物氧化石蒜碱具有明显的抗癌作用。
五、来源于色aa的生物碱
（一)吲哚（indoles)衍生物
.gif)
毒扁豆碱（physostigmine)，是一种副交感神经兴奋药，用于青光眼治疗，还用于中药麻醉的催醒药。玫瑰树碱（ellipticine), 具有类似喜树碱的抗癌作用，且毒性较低。
|
|
（三)单萜吲哚类生物碱（monoterpenoid indoles)
又称裂环烯醚萜吲哚类（secoiridoid indoles)生物碱, 从萝芙木中提取的利血平具有降压、镇静作用；从番木鳖中得到的具有中枢兴奋作用的士的宁。
.gif) | |||
.gif) | |||
（四)双吲哚类生物碱（bisindole alkanoids)
由不同单萜吲哚类生物碱经分子间缩合而成。如从长春花中分离得到的抗癌成分长春碱和长春新碱即为此类生物碱，而且二聚物的生物活性要强于单体。
六、来源于萜类的生物碱
萜类生物碱形成的生物合成过程中没有氨基酸参与，具有较强的生物活性。包括：单萜类生物碱、倍半萜类生物碱、二萜类生物碱、三萜类生物碱。
（一) 单萜类生物碱（monoterpenoid alkanoids)
（二)倍半萜类生物碱（sesqueterpenoid alkaloids)
（三)二萜生物碱（diterpenoid alkaloids)
按照碳原子数不同分为两类： 去甲二萜生物碱（C19) 、二萜生物碱（C20)。主要分布在毛茛科乌头属和翠雀属植物中。代表物如乌头碱（aconitine)，强心止痛。
.gif) |
（四)三萜生物碱
主要分布于交让木科交让木属：交让木碱（daphniphylline)。
七、来源于甾类的生物碱（steroidal alkaloids)
根据甾核骨架的不同，分为三类：孕甾烷C21生物碱、环孕甾烷C24生物碱、胆甾烷C27生物碱 。
结构特点： 具有甾体母核，含有氮原子，氮原子可构成杂环，也可存在环外，但都不存在于甾体母核内。
第四节 生物碱的理化性质
一、性状
（一)形态
大多为结晶形固体，少数是非结晶形的粉末。另有少数在常温时为液体。液体生物碱在常压下可以蒸馏或随水蒸汽蒸馏。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。
（二)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。
.gif) |
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。
二、旋光性
大多数生物碱分子中有手性碳原子存在，因此有光学活性，且多数为左旋光性。有的存在变旋现象。
三、溶解度
生物碱的溶解度取决于：N原子存在形式（游离生物碱，生物碱盐)
极性基团（有无、数目和位置)
分子大小
溶剂等诸多因素
（一)游离Alk：
1. 脂溶性生物碱：大多数仲胺、叔胺溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、苯和卤代烷（CH2Cl2、CHCl3、CCl4)，不溶于水和碱水，溶于酸水。
2. 水溶性生物碱：
A. 含N-氧化物的生物碱：氧化苦参碱
B. 分子中含COO-的：
C. www.med126.com/rencai/小分子叔胺和液体生物碱：烟碱溶于水
D. 苷类生物碱：水溶性较大
（二)季铵碱或生物碱盐类
（三)其他
分子中有酚性基团：溶于稀碱水
含内酯环的生物碱：遇碱水（常需加热)内酯环开裂成盐而溶解，加酸还原。
四、生物碱的检识*
（一)沉淀反应
用途：①鉴别——试管、TCL或PPC的显色剂。
②提取分离——检查是否提取完全、精制、定量分析。
1. 沉淀试剂
常用的生物碱沉淀试剂
| 类别 | 试剂名称 | 试剂主要组成 | 与生物碱反应产物 |
| 金属盐类 | 碘-碘化钾 （Wagner试剂) | KI-I2 | 多生成棕褐色沉淀（B×I2×HI) |
| 碘化铋钾 （Dragendoff试剂) | BiI3×KI | 多生成红棕色沉淀（B×BiI3×HI) | |
| 碘化汞钾 （Mayer试剂) | HgI2×2KI | 生成类白色沉淀，若加过量试剂，沉淀又被溶解（B×HgI2×2HI) | |
| 氯化金（3%) （Suric chloride) | HAuCl4 | 黄色晶形沉淀 （B2×HAuCl4或B2×4HCl×3AuCl3) | |
| 酸类 | 硅钨酸(Bertrand试剂) （Silicotungstic acid) | SiO2×12WO3 | 浅黄色或灰白色沉淀（乳白色) （4B×SiO2×12WO3×2H2O) |
| 酚酸类 | 苦味酸(Hager试剂) (Picric acid) | 2,4,6-三硝基苯酚 | 生成黄色晶形沉淀 （必须在中性溶液中反应) |
| 复盐 | 雷氏铵盐 (Ammoniumreineckate) | 硫氰酸铬铵试剂 | 生成难溶性复盐，往往有一定晶形、熔点或分解点（紫红色沉淀) （BH+[Cr（NH3)2)（SCN4]) |
五、生物碱的化学性质与反应
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。
根据Bronsted酸碱质子理论：
给出质子（H+)------酸
.gif)
接受质子（H+)------碱
Lewis酸碱电子理论：
接受电子对------酸
给出电子对------碱
由于生物碱的N原子既可以提供电子对，又可以接受质子，符合上述理论，故显碱性。
.gif){kind=small} |
.gif)
即：
.gif) |
碱性基团的pka值顺序：
胍基〔－NH（C=NH)NH2〕> 季铵碱 > 脂肪胺 > 吡啶（芳叔胺类)> 酰胺 > 吲哚
3. 影响碱性强弱的因素*
1) 氮原子的杂化方式：
碱性强弱随杂化度升高而增强。
碱性由强到弱的顺序：
.gif) |
2) 电子效应：
①氮原子所连接的基团如为供电基团则碱性增强。例如：氨、甲胺、二甲胺和三甲胺的碱性不同，是由于甲基的供电性使氮原子的电荷密度增多，而表现出的碱性增强。
.gif) |
叔胺碱性弱于仲胺，其原因是由于立体影响（即位阻)，叔胺结构中的三个甲基阻碍了氮原子对质子的结合能力，而使碱性降低。
② 氮原子附近若有吸电基团存在，则使氮原子电子密度降低，因此碱性减弱。例如：
.gif) |
③ 氮原子孤电子对处于p-p共轭体系时，通常情况下，其碱性较弱。
常见的p-p共轭体系主要有：苯胺、烯胺、酰胺。
④ 诱导——场效应：使生物碱的碱性降低。
.gif){kind=small}
在生物碱分子中若同时含有二个氮原子时，当第一个氮原子质子化后，就产生一个强的吸电基团------ 它对第二个氮原子产生两种碱性降低的效应：诱导效应和静电场效应。前者通过碳链传递，且随碳链增长而渐降低。后者则是通过空间直接作用的，故又称为直接效应。二者可统称为诱导——场效应。
3)立体因素：
生物碱氮原子质子化时，受到立体效应的影响，使其碱性增强或减弱。
在东莨菪碱分子中6,7-位有氧环，对氮原子上孤电子对产生显著的空间障碍，由于位阻和吸电作用，使氮原子不容易接受质子，所以碱性很弱。莨菪碱分子中不存在6,7-位环氧，没有由于它们所产生的立体效应，所以它的碱性比东莨菪碱的碱性强。因此可以利用碱性不同进行分离，pH＝6.5时即可使两者分开。
莨菪碱pKa 9.65 东莨菪碱7.50
4) 分子内氢键：
若能形成稳定的分子内氢键，则使碱性增强。
和钩藤碱（rhychophylline)盐的质子化氮上氢可与酮基形成分子内氢键，使其更稳定。而异和钩藤碱（isorhychophylline)的盐则无类似氢键的形成，故前者碱性大于后者。
.gif) |
5) 分子内互变异构：
有些生物碱可异构化成季铵型，而季铵碱离子化程度大，使氮原子具有似金属性，所以表现出强碱性。例：蛇根碱分子中N4位的α、β位有双键，N4上孤电子对参予了共轭体系，因之当双键转位，N4可形成季铵型，N1原子就作为N4季铵的电子受体，因而表现出强碱性。
.gif) |
碱性强弱小结：
具体到某个化合物的碱性强弱的判断，需要将几个影响碱性强度的因素综合起来考察。
② 供电——碱性↑
吸电——碱性↓
共轭——碱性↓
立体因素——碱性增强、降低（视结构而定)；
③结构中有-COOH、Ar-OH基团，则为两性生物碱。
习题：比较碱性
.gif) |
.gif) |
（二)C-N键的裂解反应*
生物碱C-N键的裂解方法主要有：霍夫曼降解、Emde降解和von Braun三级胺降解。
1．霍夫曼降解(Hofmann degradation)
又称彻底甲基化(exhaustive methylation)，是最重要的C-N键裂解反应。
.gif) |
Hofmann反应条件：①N原子的β位具有氢；
②β碳连电负性基团(苯、双键、羰基)，反应易进行，生成共轭体系。
2．Emde降解反应(Emde degradation)
Emde改进了Hofmann反应，即生物碱分子中β位无氢存在时，或β位有电负性基团时，以钠汞齐于乙醇或水溶液中处理季铵卤化物，使C-N键还原断裂。
|
Emde降解存在取向问题。一般规律是裂解优先发生在处于苄基或烯丙体系的C-N键上。
3．vonBraun三级胺降解(von Braun ternary aminedegradation)
三级胺与溴化氰作用，生成溴代烷和二取代氨基氰化物的反应，称为von Braun三级胺降解。即：
.gif) |
1)反应机制：两次连续的亲核取代反应。
.gif) |
2)分子结构与降解产物
一般关系如下：
①在N-烷基取代基中，体积小者易被取代裂除。
②在C-N键中，若N原子的β、γ-为不饱和体系，则处于N原子的α位的C-N键易断裂（如：苄基或丙烯基)。
③若C-N键中碳原子处于苯环中，则多不反应。
④若C-N键的碳原子处于叉链结构中，则C-N键不易断开。
⑤ 立体效应影响降解产物的定向。
第五节 生物碱的提取与分离
在提取分离生物碱时，首先应考虑到生物碱在中草药中的存在形式和生物碱的特性，以便选择合适的提取方法。
一、提取
（一)溶剂法
对于一般生物碱来说，溶剂提取法是最常用的提取方法（少数挥发性生物碱，如麻黄碱、伪麻黄碱等可采用水蒸气蒸馏法提取)。
溶剂提取法的提取速率与下列因素有关：
A. 溶剂用量 太多浪费；太少提取不完全。
B. 原料粉碎度 粒度大成分不易被提取出来；太细则过滤困难。
（现在又出现了一项新技术，即纳米技术，将原料纳米化，可不用再进行提取，直接入药，或者是纳米化后的原料通过CO2超临界萃取，这样可大大提高萃取效率。但是需要重新进行药理毒理及临床实验，也许会发现新的适应症，药效和毒性可能都有所变化)
C. 操作条件 温度 （高温有利于成分溶出，但太高易使不稳定成分结构发生变化)
搅拌 （促进成分溶出)
D. 操作工艺 超声波提取或CO2超临界萃取均可大大提高提取效率（例如用超声波工业提取萝芙木根的生物碱时，只用5小时，而普通溶剂提取法则需要120小时)。
1. 酸水提取法：可使中药中的生物碱转为盐类，提高了生物碱在水中的溶解度，从而使生物碱从中草药中提取出来。
一般酸性水，如：0.1～1%H2SO4、HCl或HOAc等进行提取。
本法一般多采用冷提法（如：渗滤法、冷浸法等)，很少采取加热的方法。
2. 醇－酸水－有机溶剂提取法：
甲醇和乙醇为亲水性溶剂，其分子比较小，容易透入中草药组织，而中药中的生物碱（游离或成盐)可以被溶解。
3. 碱化－有机溶剂提取法：
常用的有机溶剂有苯、氯仿、二氯乙烷等。
（二)离子交换树脂法：
将酸水提取液通过阳离子交换树脂柱，生物碱则被树脂吸附，而杂质则随溶液流出。然后用碱液处理树脂，溶剂洗脱，则得到游离的总生物碱。过程如下所示：
.gif) |
（三)沉淀法:
① 酸提取碱沉淀法（溶剂沉淀法)：
利用生物碱（游离或成盐)难溶于水而产生沉淀。适用于碱性弱的Alk。
一般情况下在中药的酸水提取液中加碱（如：碳酸钠等)进行碱化，则水不溶或难溶性生物碱即沉淀析出，可与水溶性生物碱及杂质分离。
②盐析法：
利用生成难溶于水的Alk盐而沉淀。即将水提液加饱和盐水盐析，使生物碱或其盐类沉淀析出。
③ 雷氏铵盐沉淀法：
利用生成雷氏复盐而沉淀。用于水溶性季铵碱的提取。
二、生物碱单体分离
1. 利用Alk碱性强弱的不同进行分离——pH梯度萃取法
碱度不同的混合生物碱在酸水溶液中，加适量的碱液，用有机溶剂萃取，则碱性较弱的生物碱将先游离析出转入有机溶剂层中，而与碱性较强的生物碱分离。反之，将总碱溶于有机溶剂中用不足以中和总碱的适量酸水萃取，则强碱先成盐而优先转入酸水层，而与碱性较弱的生物碱分离。
2. 根据Alk及其盐的溶解度不同进行分离——重结晶法
许多生物碱的盐比其游离碱易于结晶，故可利用生物碱各种盐类在不同溶剂中的溶解度不同而达到分离。例如——麻黄碱和伪麻黄碱的分离（利用它们的草酸盐在水中溶解度的不同)：草酸麻黄碱 < 草酸伪麻黄碱 （草酸麻黄碱能够先行结晶析出，草酸伪麻黄碱则留在母液中。)
3. 利用生物碱分子中特殊功能基的性质进行分离
1) 具有酚羟基（Ar-OH)的Alk：酚-OH （可溶于NaOH)
|
|
2) COOH （如槟榔次碱可溶于NaHCO3)
3) 内酰胺、内酯等
.gif) |
可利用内酯溶于碱液开环成盐，加酸又环合析出的性质，而与非内酯生物碱分离。
4. 色谱法：
目前常用色谱法来达到分离的目的。色谱法的分离能力很强，能使一些含量低、组份复杂的生物碱分到单体。
第六节 生物碱的结构鉴定
一、化学方法:
60年代以前以化学法为主。随着光谱法的发展，经典化学方法已经被逐渐取代。但仍可辅助用于功能团的测定。
酚羟基＋FeCl3→ 兰或绿
内酯的异羟戊酸铁反应 → 红
亚甲二氧基＋浓硫酸＋没食子酸 → 翠绿色 （Labat反应)
二、光谱法
由于光谱分析方法的高度发展，在化学方法的配合下，使生物碱结构的鉴定能在较短的时间内完成。目前，在生物碱结构鉴定工作中，最常用的分析方法有紫外光谱（UV)、红外光谱（IR)、质谱（MS)和核磁共振（NMR)。
（一)紫外吸收光谱（UV)
一般用来反映分子中所含共轭系统情况，如共轭双键及芳烃环的存在与否。当生色团组成分子的基本骨架时，如吡啶、喹啉、吲哚碱等，其UV光谱可反映生物碱的基本骨架和类型特征。
.gif){kind=small}
例如：毒藜碱其紫外光谱吸收峰261nm（loge3.52)与吡啶吸收峰相似。而且说明若是吡啶的衍生物，分子中取代基与吡啶母核不存在共轭效应，否则吸收峰会发生变化。因此推测很可能是吡啶的衍生物。红外光谱nmax1598，1586，1484cm-1亦反映这种推测。
| |||
| |||
（二)红外光谱（IR)
则是利用其特征吸收峰，鉴定分子结构中主要的功能基团。
1. 确定官能团
OH（3200-3650)
C=O（1690-1760)正常；（1660~1690)跨环效应
Ar（1500，1600)
.gif) |
2. 判断立体构型
Bohlmann曾对喹喏里西丁类化合物的IR进行研究，发现反式喹喏里西丁类在2800 ~ 2700 cm-1有2个以上吸收峰，而顺式喹喏里西丁异构体、反式喹喏里西丁的盐、季铵盐、N→O化合物及内酰胺则无吸收峰或极弱。这是由于在反式喹喏里西丁N的邻位至少有2个以上直立键C-H与N的孤对电子成反式；顺式的喹喏里西丁只有一个直立键C-H与N的孤对电子成反式；而盐、N→O化合物及内酰胺等由于消除了N的孤对电子，则无吸收峰。故反式喹喏里西丁类化合物的这种在2800 ~ 2700 cm-1范围的特征吸收峰被称为Bohlmann吸收带，常用于诊断这类环的立体构型。
（三)质谱（MS)
生物碱的结构类型较多，不同类型的生物碱其质谱特点也各不相同。下面结合主要生物碱的类型介绍一下生物碱质谱的一般规律。
1) 难于裂解, 由取代基或侧链的裂解产生特征离子
具有下列结构类型的生物碱，其骨架难于裂解，一般观测不到由骨架裂解产生的特征离子。M+ 或M+-1多为基峰或强峰；特征离子往往由取代基或侧链的裂解而产生。
A. 由芳香体系组成分子的整体或主体；
B. 具有环系多、分子结构紧密的。
2)主要裂解受N原子支配
杂氮环己烷、四氢异喹啉环等的主要裂解方式是以N原子为中心的α－裂解，且多涉及骨架的裂解，基峰或强峰多是含N的基团或部分。比如甾体生物碱、托品类生物碱。
|
M+ 294 a, 153 b, 136(基峰)
3)RDA裂解
结构中存在相当于环己烯部分时,易发生RDA裂解。主要有：四氢原小檗碱类、无N-烷基取代的阿朴菲类等。
特点：裂解后产生一对强的互补离子，由此可确定环上取代基的性质和数目。
例如：四氢原小檗碱类型的生物碱，主要从C环裂解，发生逆Diels-Alder反应（RDA反应)。
4)主要由苄基裂解产生特征离子
苄基四氢异喹啉类、双苄基四氢异喹啉类等主要由苄基裂解产生特征离子。特点：裂解后产生一对强的互补离子。
如异喹啉类型中的1-苯甲基-四氢异喹啉类型的生物碱，其在裂解过程中易失去苯甲基，得到以四氢异喹啉碎片为主的强谱线。
（四)核磁共振谱（NMR)：
对生物碱的结构测定是目前最常用的工具之一。氢谱可提供有关功能基如：NMe、NEt、NH、OH、MeO、双键及芳氢等的许多信息。
碳谱和2D-NMR谱：
所提供的结构信息量是其它光谱所无法比拟的。为结构鉴定提供了大量的结构信息。碳谱的应用目前也较普遍，在大量的文献中有生物碱常见类型化合物的光谱数据，使用也较方便。应用碳谱大多是用模型化合物的光谱数据与待测化合物的光谱数据进行比较，再对母核上的取代基化学位移值的变化情况，通过分析官能团对母核作用等影响因素，最后将其结构进行确定
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)
.gif)