複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

生物鹼

(自然界中的一類含氮的鹼性有機化合物)

鎖定
生物鹼是存在於自然界(主要為植物,但有的也存在於動物)中的一類含氮的鹼性有機化合物,有似鹼的性質,所以過去又稱為贗鹼。大多數有複雜的環狀結構,氮素多包含在環內,有顯著的生物活性,是中草藥中重要的有效成分之一。具有光學活性。有些不含鹼性而來源於植物的含氮有機化合物,有明顯的生物活性,故仍包括在生物鹼的範圍內。而有些來源於天然的含氮有機化合物,如某些維生素氨基酸、肽類,習慣上又不屬於“生物鹼"。
中文名
生物鹼
外文名
alkaloid
植物界
結    構
環狀結構
水溶性
難溶於水
酸鹼性
鹼性

生物鹼種類

已知生物鹼種類很多,約在10000種左右,有一些結構式還沒有完全確定。它們結構比較複雜,可分為59種類型。隨着新的生物鹼的發現,分類也將隨之而更新。由於生物鹼的種類很多,各具有不同的結構式,因此彼此間的性質會有所差異。但生物鹼均為含氮的有機化合物,總有些相似的性質,因為在其生物合成的途徑中氨基酸是起始物,主要有鳥氨酸賴氨酸苯丙氨酸組氨酸色氨酸等,主要經歷兩種反應類類型:環合反應和碳——氮鍵的裂解,所以總有些性質相似。
生物鹼具環狀結構,難溶於水,與酸可以形成鹽,有一定的旋光性和吸收光譜,大多有苦味。呈無色結晶狀,少數為液體。生物鹼有幾千種,由不同的氨基酸或其直接衍生物合成而來,是次級代謝物之一,對生物機體有毒性或強烈的生理作用。

生物鹼理化性質

生物鹼形態

大多數生物鹼是結晶形固體;有些是非結晶形粉末;還有少數在常温時為液體,如煙鹼(Nicotine)、毒芹鹼(Coniine)等。

生物鹼顏色

一般為無色。只有少數帶有顏色,例如小檗鹼(Berberine)、木蘭花鹼(Magnoflorine)、蛇根鹼(Serpentine)等均為黃色。

生物鹼味感

不論生物鹼本身或其鹽類,多具苦味,有些味極苦而辛辣,還有些刺激唇舌的焦灼感。

生物鹼酸鹼

大多呈鹼性反應。但也有呈中性反應的,如秋水仙鹼;也有呈酸性反應的,如茶鹼和可可豆鹼;也有呈兩性反應的,如嗎啡(Morphine)和檳榔鹼(Arecaadine)。

生物鹼溶解度

大多數生物鹼均幾乎不溶或難溶於水。能溶於氯仿乙醚酒精丙酮等有機溶劑。也能溶於稀酸的水溶液而成鹽類。生物鹼的鹽類大多溶於水。但也有不少例外,如麻黃鹼(Ephedrine)可溶於水,也能溶於有機溶劑。又如煙鹼麥角新鹼(Ergonovine)等在水中也有較大的溶解度。

生物鹼旋光性

大多數生物鹼含有不對稱碳原子,有旋光性,多數呈左旋光性。只有少數生物鹼,分子中沒有不對稱碳原子,如那碎因(Narceine)則無旋光性。還有少數生物鹼,如煙鹼,北美黃連鹼(Hydrastine)等在中性溶液中呈左旋性,在酸性溶液中則變為右旋性。

生物鹼揮發性

在常壓時絕大多數生物鹼均無揮發性。直接加熱先熔融,繼被分解;也可能熔融而同時分解。只有在高度真空下才能因加熱而有昇華現象。但也有些例外,如麻黃鹼,在常壓下也有揮發性;咖啡因在常壓時加熱至180℃以上,即昇華而不分解。生物鹼大都用於醫藥治療及研究。少數品種用於分析[如白路新(Brucine)測定硝酸鹽]或作為對比樣品。 生物鹼一般性質較穩定,在貯存上除避光外,不需特殊貯存保管。

生物鹼類型

按照生物鹼的基本結構,已可分為60類左右。主要有以下類型:
1、有機胺類,如麻黃鹼益母草鹼秋水仙鹼
2、吡咯烷類,如古豆鹼千里光鹼野百合鹼
3、吡啶類,如煙鹼、檳榔鹼、半邊蓮鹼。
4、異喹啉類,如小檗鹼嗎啡粉防己鹼
5、吲哚類,如利血平長春新鹼麥角新鹼
6、莨菪烷類,如阿托品東莨菪鹼
7、咪唑類,如毛果芸香鹼
8、喹唑酮類,如常山鹼
9、嘌呤類,如咖啡鹼茶鹼
10、甾體類,如茄鹼浙貝母鹼澳洲茄鹼
11、二萜類,如烏頭鹼、飛燕草鹼。
12、其他,如加蘭他敏、雷公藤鹼。

生物鹼存在形式

1.遊離鹼:鹼性極弱,以遊離的形式存在。
2.鹽類:與其成鹽的有機酸有:檸檬酸、酒石酸等;特殊的酸類:烏頭酸、綠原酸等;無機酸:硫酸、鹽酸等。
3.苷類:以苷的形式存在於植物中。
4.酰胺:如秋水仙鹼、喜樹鹼等。
5.N-氧化物:植物體中的氮氧化物約一百餘種。
此外,還有氮雜縮醛類、烯胺、亞胺等。

生物鹼分佈規律

(1)絕大多數生物鹼分佈在高等植物,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芸香科豆科小檗科等。
(2)極少數生物鹼分佈在低等植物中。
(3)同科同屬植物可能含相同結構類型的生物鹼。
(4)一種植物體內多有數種或數十種生物鹼共存,且它們的化學結構有相似之處。

生物鹼顯色反應

有些生物鹼能和某些試劑反應生成特殊的顏色,叫做顯色反應,常用於鑑識某種生物鹼。但顯色反應受生物鹼純度的影響很大,生物鹼愈純,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,如遇烏頭鹼顯黃棕色,小檗鹼顯棕綠色,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、濃硫酸如遇烏頭鹼顯紫色、小檗鹼顯綠色,阿托品不顯色。
5、濃硝酸如遇小檗鹼顯棕紅色,秋水仙鹼顯藍色,咖啡鹼不顯色。