化學(xué)名詞解釋?zhuān)骸?/p>

　生物堿(alkaloid)是存在于生物體(主要為植物)中的一類(lèi)含氮的堿性有機(jī)化合物，大多數(shù)有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，氮素多包含在環(huán)內(nèi)，有顯著的生物活性，是中草藥中重要的有效成分之一。

生物堿 - 概述

烏頭堿

生物堿(alkaloid)舊稱(chēng)植物堿，一般指植物中的含氮有機(jī)化合物(蛋白質(zhì)、肽、氨基酸及維生素B1除外)?，F(xiàn)在，人們從海洋生物、微生物、真菌及昆蟲(chóng)的代謝物中也發(fā)現(xiàn)了很多含氮化合物，有時(shí)也稱(chēng)之為生物堿。因此，廣義上生物界所有含氮有機(jī)化合物都可稱(chēng)為生物堿。

生物堿是研究得最早的一類(lèi)有生物活性的天然有機(jī)化合物。我國(guó)17世紀(jì)初的《白猿經(jīng)》即記述了從烏頭中提取出砂糖樣毒物作箭毒用，用現(xiàn)代的經(jīng)驗(yàn)分析推測(cè)它應(yīng)該是烏頭堿。此外，1806年德國(guó)科學(xué)家Serturner從鴉片中分離得到嗎啡、1810年西班牙醫(yī)生Gomes從金雞納樹(shù)皮中分得結(jié)晶Cinchonino(奎寧與辛可寧的混合物)。1819年Weissner把這類(lèi)植物中的堿性化合物統(tǒng)稱(chēng)為類(lèi)堿(alkali-like)或生物堿，后者一直沿用至今。

生物堿 - 應(yīng)用

生物堿大多具有生物活性，往往是很多藥用植物，包括許多中草藥的有效成分。例如，阿片中的鎮(zhèn)痛成分嗎啡、止咳成分可待因，麻黃的抗哮喘成分黃麻堿、顛茄的解痙成分阿托品、長(zhǎng)春花的抗癌成分長(zhǎng)春新堿等等。生物堿大多具有復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，能與酸結(jié)合成鹽而溶于水，容易被體內(nèi)吸收。目前已報(bào)道并搞清楚化學(xué)結(jié)構(gòu)的生物堿已達(dá)4000多種，并以每年約上百個(gè)的速度遞增。雖然大多數(shù)情況下，藥用植物中含量最高的生物堿往往是主要的有效成分，但也有例外，如烏頭堿是烏頭的主要成分，但它的強(qiáng)心止痛成分卻是含量極微的去甲烏頭堿。

生物堿 - 分布

生物堿在植物中的分布較廣，其中雙子葉植物類(lèi)的豆科(Leguminosae)、茄科(Solanaceae)、放己科(Manispermaceae)、罌粟科(Papaveraceae)和小蘗科(Berbereaceae)等科屬含生物堿較多。生物堿在植物中的含量高低不一，如金雞納樹(shù)皮中含生物堿高達(dá)3%以上，而長(zhǎng)春花中的長(zhǎng)春新堿含量?jī)H為0.0001%，美登木中的美登素更是只含0.00002%，一般含量在0.1%以上就算比較高了。由于同一植物中的生物堿往往來(lái)自于同一個(gè)前體，一次它們的結(jié)構(gòu)也往往類(lèi)似，同科同屬中的生物堿也大多屬于同一結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

生物堿在植物體內(nèi)一般被認(rèn)為是次級(jí)代謝物，其保護(hù)或促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用。但一些不含或微含生物堿的植物同樣生長(zhǎng)發(fā)育良好。因此生物堿在生物體內(nèi)的功能仍有待于今后的研究解決。分布規(guī)律：

(1)絕大多數(shù)生物堿分布在高等植物，尤其是雙子葉植物中，如毛茛科、罌粟科、防己科、茄科、夾竹桃科、蕓香科、豆科、小檗科等。

(2)極少數(shù)生物堿分布在低等植物中。

(3)同科同屬植物可能含相同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的生物堿。

(4)一種植物體內(nèi)多有數(shù)種或數(shù)十種生物堿共存，且它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)有相似之處。

存在形式：有機(jī)酸鹽、無(wú)機(jī)酸鹽、游離狀態(tài)、酯、苷等。

生物堿 - 性質(zhì)

1、大多數(shù)生物堿為無(wú)色結(jié)晶性物質(zhì)，味苦，少數(shù)為液體(如煙堿、檳榔堿)。

2、一般生物堿均無(wú)色，具旋光性，(多數(shù)呈左旋光性。)但有少數(shù)例外，如小檗堿為黃色，胡椒堿無(wú)旋光性等，個(gè)別生物堿有揮發(fā)性，如麻黃堿。

3、大多數(shù)生物堿呈堿性反應(yīng)。生物堿的堿性強(qiáng)弱，與它們分子中氮原子存在的狀態(tài)有密切的關(guān)系。一般季銨堿>仲胺堿>叔胺堿。如氮原子呈酰胺狀態(tài)，則堿性極弱或消失。有的生物堿分子具有酚性羥基或羧基，因而具有酸堿兩性，如嗎啡既能和酸結(jié)合成鹽又能和苛性堿成鹽。

4、生物堿大多數(shù)不溶或難溶于水而溶于乙醇、氯仿、乙醚、苯等有機(jī)溶劑。生物堿鹽類(lèi)除了在乙醇中也能溶解外，其他溶解性能恰與生物堿相反。由于這一性質(zhì)，可以使生物堿溶解在酸性溶液中(生物堿遇酸即結(jié)合成鹽而溶于水中)，如果在這酸性溶液中加堿至堿性，生物堿鹽類(lèi)就會(huì)成為游離生物堿而自水溶液中析出。生物堿的這一溶解性能常在制取含生物堿類(lèi)的中草藥藥物時(shí),用于提取、分離與精制。另有少數(shù)生物堿可溶于水而其鹽類(lèi)反而難溶，如小檗堿，麻黃堿可溶于水及有機(jī)溶劑，季銨類(lèi)生物堿均易溶于水。

5.一般生物堿都可以與一些特殊試劑(稱(chēng)為生物堿試劑，常系重金屬鹽類(lèi)或分子量較大的復(fù)鹽以及特殊無(wú)機(jī)酸如硅鎢酸、磷鎢酸，或有機(jī)酸如苦味酸的溶液)作用生成不溶于水的鹽而沉淀。利用這個(gè)性質(zhì)可檢查中草藥中是否含有生物堿以及用以分離生物堿。

生物堿 - 沉淀劑

生物堿沉淀劑的種類(lèi)很多，常用的有下面幾種：

1、碘化汞鉀試劑(Mayer試劑，HgI2。KI)在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成白色或淡黃色沉淀(為一種絡(luò)鹽AIK·HI(HgI2)n，AIK表示生物堿。

2、碘化鉍鉀試劑(Dragendorff試劑，BiI3·KI)在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成桔紅色沉淀(為一種絡(luò)鹽AIK.HI.(BiI3)n)。

3、碘化鉀碘試劑(Wagner試劑，I2·KI)在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成棕紅色沉淀(為一種絡(luò)鹽AIK·HI·In)。

硅鎢酸試劑(Bertrand試劑，12W03·Sl02)：在酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成灰白色沉淀。

(5)磷鉬酸試劑(Sonnenschein試劑，H3P04·12M003):很靈敏，在中性或酸性溶液中與生物堿反應(yīng)生成鮮黃色或棕黃色沉淀。在試驗(yàn)時(shí)，通常選用三種以上不同的生物堿沉淀試劑進(jìn)行試驗(yàn)，如均為正反應(yīng)表示檢液中可能有生物堿存在。如須確證，則要進(jìn)一步精制后，再行檢驗(yàn)，如再次均成正反應(yīng)，即可肯定有生物堿存在。如第一次試驗(yàn)時(shí)就對(duì)三種沉淀劑呈負(fù)反應(yīng)，即可肯定無(wú)生物堿存在。

生物堿 - 鑒別

有些生物堿能和某些試劑反應(yīng)生成特殊的顏色，叫做顯色反應(yīng)，常用于鑒識(shí)某種生物堿。但顯色反應(yīng)受生物堿純度的影響很大，生物堿愈純，顏色愈明顯。常用的顯色劑有：

1、礬酸銨-濃硫酸溶液(Mandelin試劑)為1%礬酸銨的濃硫酸溶液。如遇阿托品顯紅色，可待因顯藍(lán)色，士的寧顯紫色到紅色。

2、鉬酸銨-濃硫酸溶液(Frohde試劑)為1%鉬酸鈉或鉬酸銨的濃硫酸溶液，如遇烏頭堿顯黃棕色，小檗堿顯棕綠色，阿托品不顯色。

3、甲醛-濃硫酸試劑(Marquis試劑)為30%甲醛溶液0.2ml與10ml濃硫酸的混合溶液。如遇嗎啡顯橙色至紫色，可待因顯紅色至黃棕色。

4、濃硫酸如遇烏頭堿顯紫色、小檗堿顯綠色，阿托品不顯色。

5、濃硝酸如遇小檗堿顯棕紅色，秋水仙堿顯藍(lán)色，咖啡堿不顯色。

生物堿的顯色反應(yīng)原理尚不太明了，一般認(rèn)為是氧化反應(yīng)、脫水反應(yīng)、縮合反應(yīng)或氧化、脫水與縮合的共同反應(yīng)。

生物堿 - 提取分離

由于生物堿在植物體內(nèi)常與有機(jī)酸(如咖啡酸、枸櫞酸、草酸等)結(jié)合成鹽，所以生藥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、滲漉或加熱提取生物堿。提取液蒸去水或乙醇后，所得的膠質(zhì)用2%左右的稀酸提取生物堿。如果用稀乙醇提取，則提取液加酸酸化后濾清酸水，用乙醚、氯仿洗去油脂，酸液用氨水、碳酸鈉或石灰溶液堿化，游離出的生物堿分別用乙醚、氯仿提取即得總生物堿。如果含有水溶性生物堿，則留在溶劑提取后的水溶液中。這個(gè)方法提取的生物堿含雜質(zhì)較多，但較為經(jīng)濟(jì)、安全，適合用于工業(yè)生產(chǎn)。也可將稀乙醇提取液通過(guò)大孔樹(shù)脂柱吸附，然后用水洗凈柱體，再用稀酸洗脫，濃縮后得到總堿。

弱堿性生物堿在植物體內(nèi)往往以游離態(tài)存在，因此可用苯、氯仿等有機(jī)溶劑直接提取，強(qiáng)堿仍以鹽的狀態(tài)留在植物體內(nèi)。水溶性生物堿和季銨堿不能被一般有機(jī)溶劑從水溶液中提出，可先將溶液酸化后通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂提取，也可用丁醇或戊醇等從堿水溶液中萃取。揮發(fā)性生物堿(如黃麻堿)可以用水蒸汽蒸餾法提取，而容易升華的生物堿(如茶葉中的咖啡堿)可以用升華法提取?，F(xiàn)在超臨界流體提取也在國(guó)內(nèi)開(kāi)始應(yīng)用，如用超臨界二氧化碳從延胡索中萃取延胡索素、從洋金花中萃取東莨菪堿等。

上述方法提取所得的總生物堿，應(yīng)先用薄層層析檢測(cè)含多少生物堿、各組分的大致比例，然后再選取各種層析法分離與純化。

生物堿 - 分類(lèi)

生物堿一般按化合物結(jié)構(gòu)類(lèi)型或生物合成途徑進(jìn)行分類(lèi)。 一些常見(jiàn)的生物堿結(jié)構(gòu)類(lèi)型如下：

1、異喹啉類(lèi)生物堿

異喹啉類(lèi)生物堿是生物堿中最大的一類(lèi)，以異喹啉或四氫異喹啉為母核，根據(jù)連接基團(tuán)的不同，又可分為九類(lèi)：(1)單異喹啉類(lèi)生物堿，如鹿尾草中的降血壓成分鹿尾草堿;

(2)芐基異喹啉類(lèi)生物堿，異喹啉核的1位接有芐基，如阿片中的解痙成分罌粟堿;

(3)雙芐基異喹啉類(lèi)生物堿，兩個(gè)芐基異喹啉在酚羥基位置以醚鍵方式相連，如蓮子芯中的蓮心堿;

(4)阿撲芬類(lèi)生物堿，芐基異喹啉類(lèi)生物堿的兩個(gè)苯環(huán)相連組成的四環(huán)化合物，如千金藤堿;

(5)原小蘗堿類(lèi)生物堿，為兩個(gè)異喹啉的稠合，如黃連中所含的抗菌成分黃連素;

(6)普魯托品類(lèi)生物堿，含羰基的小蘗堿開(kāi)環(huán)化合物，如延胡索中的普魯托品;

(7)吐根堿類(lèi)生物堿，異喹啉環(huán)帶苯駢喹啉啶環(huán)，如吐根中治療阿米巴痢疾的有效成分吐根堿;

(8)α-萘菲啶類(lèi)生物堿，如搏落回中的血根堿;

(9)嗎啡類(lèi)生物堿。

2、喹啉類(lèi)生物堿

喹啉類(lèi)生物堿的母核是喹啉環(huán)，其中最重要的一類(lèi)是金雞納生物堿。

3、吡咯烷類(lèi)生物堿

(1)簡(jiǎn)單的吡咯烷生物堿，如古柯葉中分離出的液體生物堿古豆堿、新疆黨參中的黨參堿;

(2)雙稠吡咯烷類(lèi)生物堿，由叔氮稠合兩個(gè)吡咯烷而成，如闊葉千里光中分得的闊葉千里光堿;

(3)吲哚里西定類(lèi)生物堿，以叔氮稠合吡咯烷與哌啶環(huán)而組成的吲哚里西定環(huán)，如白牽牛堿;

(4)莨菪烷類(lèi)生物堿，由吡咯烷與哌啶駢合而成的雜環(huán)，常見(jiàn)的是與有機(jī)酸成酯的阿托品類(lèi)生物堿;

(5)百部生物堿，百部根中分離得到的生物堿大多含有吡咯環(huán)，因此也納入吡咯烷類(lèi)生物堿。

4、吲哚生物堿

以吲哚環(huán)為母核的生物堿，如治療白血病的高效藥物長(zhǎng)春新堿等。