生物鹼 (alkaloids) 是一類含氮的有機化合物,存在於自然界(一般指植物,但有的也存在於動物)。有似鹼的性質,所以過去又稱為贗鹼。大多數生物鹼均有複雜的環狀結構,氮素多包括在環內,具有光學活性。但也有少數生物鹼例外。
生藥中生物鹼的含量大多低於 1%,少數含量特別低,如長春花中長春新鹼含量為百萬分之一,美登木中美登木素含量為千萬分之一;也有些含量特別高,如黃連中小檗鹼含量可達 9%、金雞納皮中奎寧含量高達 15% 。在植物體內,生物鹼一般與有機酸(蘋果酸、枸櫞酸、酒石酸和鞣酸等)結合成鹽類,呈溶解狀態存在於液泡中,有些是與糖結合成甘而存在,也有少數生物鹼呈游離狀存在,如咖啡鹼 (caffeine) 與秋水仙鹼 (colchicine) 等。
已知生物鹼種類很多,約在2、000種以上,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。隨著新的生物鹼的發現,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,如:
1)形態:大多數生物鹼是結晶形固體;有些是非結晶形粉末;還有少數在常溫時為液體,如煙鹼(Nicotine),毒芹鹼(Coniine)等。
生物鹼種類繁多,按母核的基本結構分為 60 類左右,主要有以下 12 類:
(1) 有機胺類 (amine):氮原子位於直鏈上,如麻黃鹼、益母草鹼、秋水仙鹼等;
(2 ) 吡咯烷類 (pyrrolidine):如古豆鹼、千里光鹼、野百合鹼、娃兒籐鹼等;
(3) 吡啶類 (pyridine):如菸鹼、檳榔鹼、半邊蓮鹼、苦參鹼等;
(4) 奎林類 (quinoline):如奎寧、喜樹鹼等;
(5) 異奎林類 (isoquinoline):如小檗鹼、嗎啡、粉防已鹼、石蒜鹼、可待因、青籐鹼、錫生籐鹼等;
(6) 奎唑酮類 (quinnazolidone):如常山鹼等;
(7) 吲哚類 (indole):如利血平、長春鹼、麥角新鹼、士的寧等;
(8) 莨菪烷類 (tropane):如莨菪鹼、東莨菪鹼、古柯鹼等;
(9) 亞胺唑類 (imidazole):如毛果芸香鹼等;
(10) 嘌呤類 (purine):如咖啡鹼、茶鹼、香菇嘌呤、石房蛤毒素等;
(11) 甾體類 (steroid):如茄鹼、貝母鹼、藜蘆鹼、澳洲茄鹼等;
(12) 萜類 (terpenes):如獼猴桃鹼、石斛鹼、烏頭鹼、飛燕草鹼、黃楊鹼等。
2) 顏色:一般為無色。只有少數帶有顏色,例如小 鹼(Berberine)、木蘭花鹼(Magnoflorine)、蛇根鹼(Serpentine)等均為黃色。
3)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。
4)酸鹼反應: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)。
5)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、苯等有機溶劑。也能溶於稀酸的的水溶液而成鹽類。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。
6)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。
7)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。C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。
多數生物鹼分子具有較複雜的環狀結構,且氮原子在環狀結構內,大多呈鹼性,一般具有生物活性。但有些生物鹼並不完全符合上述生物鹼的含義,如麻黃鹼的氮原子不在環內,咖啡不顯鹼性等。
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。
存在形式:有機酸鹽、無機酸鹽、游離狀態、酯、甘等。
生物鹼的常見結構類型有哪些?
這一部分內容需要結合後面的重點中藥(如麻黃、黃連、洋金花、苦參、漢防己、馬錢子、烏頭等)中所含的生物鹼的結構類型去掌握。重要類型包括:
吡啶類:主要是奎喏裡西啶類(苦參所含生物鹼,如苦參鹼)。
莨菪烷類:洋金花所含生物鹼,如莨菪鹼。
異奎林類:主要有苄基異奎林類(如罌粟鹼)、雙苄基異奎林類(漢防己所含生物鹼,如漢防己甲素)、原小檗鹼類(黃連所含生物鹼,如小檗鹼)和嗎啡類(如嗎啡、可待因)。
吲哚類:主要有色胺吲哚類(如吳茱萸鹼)、單萜吲哚類(馬錢子所含生物鹼,如士的寧)、二聚吲哚類(如長春鹼、長春新鹼)。
萜類:烏頭所含生物鹼(如烏頭鹼)、紫杉醇。
甾體:貝母鹼
有機胺類:麻黃所含生物鹼,如麻黃鹼、偽麻黃鹼。
生物鹼的物理性質有哪些?
這一部分內容需要重點掌握某些生物鹼特殊的物理性質,主要包括:
液體生物鹼:煙鹼、檳榔鹼、毒藜鹼。
具揮發性的生物鹼:麻黃鹼、偽麻黃鹼。
具昇華性的生物鹼:咖啡因
具甜味的生物鹼:甜菜鹼
有顏色的生物鹼:小檗鹼、蛇根鹼、小檗紅鹼。
另外需注意生物鹼的旋光性受多種因素的影響,如溶劑、pH值、生物鹼存在狀態等。同時生物鹼的旋光性影響其生理活性,通常左旋體的生理活性強於右旋體。