在生物體內(nèi)成分中,含氮堿基的有機(jī)化合物,能與酸反應(yīng)生成鹽類(lèi),將此類(lèi)化合物稱(chēng)為生物堿。它是一類(lèi)存在于生物(主要是植物)體內(nèi)、對(duì)人和動(dòng)物有強(qiáng)烈生理作用的含氮的堿性物質(zhì)。生物堿的分子構(gòu)造多數(shù)屬于仲胺、叔胺或季胺類(lèi),少數(shù)為伯胺類(lèi)。它們的構(gòu)造中常含有雜環(huán),并且氮原子在環(huán)內(nèi)。生物堿常常是很多中草藥中的有效成分,例如,麻黃中的平喘成分麻黃堿、黃連中的抗菌消炎成分小檗堿(黃連素)和長(zhǎng)f1411.cn/hushi/春花中的抗癌成分長(zhǎng)春新堿等。
生物堿大多數(shù)來(lái)自植物界,少數(shù)也來(lái)自動(dòng)物界,如賢上腺素等。生物體內(nèi)生物堿含量一般較低。至今分離出來(lái)的生物堿已有數(shù)千種,其中用于臨床的近百種。
生物堿的分類(lèi)方法有多種。較常用和比較合理的分類(lèi)方法是根據(jù)生物堿的化學(xué)構(gòu)造進(jìn)行分類(lèi),如麻黃堿屬有機(jī)胺類(lèi),一葉萩堿、苦參堿屬吡啶衍生物類(lèi),莨菪堿屬莨菪烷衍生物類(lèi),喜樹(shù)堿屬喹啉衍生物類(lèi),常山堿屬喹唑酮衍生物類(lèi),茶堿屬嘌呤衍生物類(lèi),小檗堿屬異喹啉衍生物類(lèi),利血平、長(zhǎng)春新堿屬吲哚衍生物類(lèi)等。
生物堿多根據(jù)它所來(lái)源的植物命名,例如,麻黃堿是由麻黃中提取得到而得名,煙堿是由煙草中提取得到而得名。生物堿的名稱(chēng)又可采用國(guó)際通用名稱(chēng)的譯音,例如煙堿又叫尼古丁(nicotine)。
(一)一般性狀
游離的生物堿為結(jié)晶形或非結(jié)晶形的固體,也有液體,如煙堿。多數(shù)生物堿無(wú)色,但有少數(shù)例外,如小檗堿和一葉萩堿為黃色。多數(shù)生物堿味甚苦,具有旋旋光性,左旋體常有很強(qiáng)的生理活性。
(二)酸堿性
大多數(shù)生物堿具有堿性,這是由于它們的分子構(gòu)造中都含有氮原子,而氮原子上又有一對(duì)未共享電子對(duì),對(duì)質(zhì)子有一定吸引力,能與酸結(jié)合成鹽,所以呈堿性。各種生物堿的分子結(jié)構(gòu)不同,特別是氮原子在分子中存在狀態(tài)不同,所以堿性強(qiáng)弱也不一樣。分子中的氮原子大多數(shù)結(jié)合在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中,以仲胺、叔胺及季胺堿三種形式存在,均具有堿性,以季銨堿的堿性最強(qiáng)。若分子中氮原子以酰胺形式存在時(shí),堿性幾乎消失,不能與酸結(jié)合成鹽。有些生物堿分子中除含堿性氮原子外,還含有酚羥基或羧基,所以既能與酸反應(yīng),也能與堿反應(yīng)生成鹽。
(三)溶解性
游離生物堿極性較小,一般不溶或難溶于水,能溶于氯仿、二氯乙烷、乙醚、乙醇、丙酮、苯等有機(jī)溶劑,在稀酸水溶液中溶解而成鹽。生物堿的鹽類(lèi)極性較大,大多易溶于水及醇,不溶或難溶于苯、氯仿、乙醚等有機(jī)溶劑;其溶解性與游離生物堿恰好相反。
生物堿及其鹽類(lèi)的溶解性也有例外的情況。季銨堿如小檗堿、酰胺型生物堿和一些極性基團(tuán)較多的生物堿則一般能溶于水,習(xí)慣上常將能溶于水的生物f1411.cn/kuaiji/堿叫做水溶性生物堿。中性生物堿則難溶于酸。含羧基、酚羥基或含內(nèi)酯環(huán)的生物堿等能溶于稀堿溶液中。某些生物堿的鹽類(lèi)如鹽酸小檗堿則難溶于水,另有少數(shù)生物堿的鹽酸鹽能溶于氯仿中。
生物堿的溶解性對(duì)提取、分離和精制生物堿十分重要。
(四)沉淀反應(yīng)
生物堿或生物堿的鹽類(lèi)水溶液,能與一些試劑生成不溶性沉淀。這種試劑稱(chēng)為生物堿沉淀劑。此種沉淀反應(yīng)可用以鑒定或分離生物堿。常用的生物堿沉淀劑有:碘化汞鉀(HgI2·2KI)試劑(與生物堿作用多生成黃色沉淀);碘化鉍鉀(BiI3·KI)試劑(與生物堿作用多生成黃褐色沉淀);碘試液、鞣酸試劑、苦味酸試劑、苦味酸試劑分別與生物堿作用,多生成棕色、白色、黃色沉淀。
(五)顯色反應(yīng)
生物堿與一些試劑反應(yīng),呈現(xiàn)各種顏色,也可用于鑒別生物堿。例如,釩酸銨-濃硫酸溶液與嗎啡反應(yīng)時(shí)顯棕色、與可待因反應(yīng)顯藍(lán)色、與莨菪堿反應(yīng)則顯紅色。此外,鉬酸銨的濃硫酸溶液,濃硫酸中加入少量甲醛的溶液,濃硫酸等都能使各種生物堿呈現(xiàn)不同的顏色。
(一)煙堿
煙草中含十余種生物堿,主要是煙堿,約含2%-8%,紙煙中約含1.5%。
煙堿又名尼古丁,屬吡啶衍生物類(lèi)生物堿。
煙堿有劇毒,少量對(duì)中樞神經(jīng)有興奮作用,能升高血壓,大量則抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng),使心臟麻痹以至死亡。幾毫克的煙堿就能引起頭痛、嘔吐、意識(shí)模糊等中毒癥狀,吸煙過(guò)多的人逐漸會(huì)引起慢性中毒。
(二)莨菪堿和阿托品
莨菪堿和阿托品屬莨菪烷衍生物類(lèi)生物堿。莨菪烷的構(gòu)造式如下:
莨菪堿是由莨菪酸和莨菪醇縮合形成的酯,莨菪醇是由四氫吡咯環(huán)和六氫吡啶環(huán)稠合而成的雙環(huán)構(gòu)造。
莨菪堿
莨菪堿是左旋體,由于莨菪酸構(gòu)造中的手性碳原子上的氫與羰基相鄰,是α活潑氫,容易發(fā)生酮式-烯醇式互變異構(gòu)而外消旋。當(dāng)莨菪堿在堿性條件下或受熱時(shí)均可發(fā)生消旋作用,變成消旋的莨菪堿,即阿托品。莨菪酸的互變異構(gòu)現(xiàn)象如下:
醫(yī)療上常用硫酸阿托品作抗膽堿藥,能抑制唾液、汗腺等多種腺體的分泌,并能擴(kuò)散瞳孔;還用于平滑肌痙攣、胃和十二指腸潰瘍病;也可用作有機(jī)磷、銻劑中毒的解毒劑。
除莨菪堿外,我國(guó)學(xué)者又從茄科植物中分離出兩種新的莨菪烷系生物堿,即山莨菪堿和樟柳堿。兩者均有明顯的抗膽堿作用,并有擴(kuò)張微動(dòng)脈,改善血液循環(huán)的作用。用于散瞳、慢性氣管炎的平喘等;也能解除有機(jī)磷中毒。其毒性比硫酸阿托品小。
(三)嗎啡和可待因
嗎啡 可待因
罌粟科植物鴉片中含有20多種生物堿,其中比較重要的有嗎啡、可待因等。這兩種生物堿屬于異喹啉衍生物類(lèi),可看作為六氫吡啶環(huán)(哌啶環(huán))與菲環(huán)相稠合而成的基本結(jié)構(gòu)。
嗎啡對(duì)中樞神經(jīng)有麻醉作用,有極快的鎮(zhèn)痛效力,但易成癮,不宜常用。
可待因是嗎啡的甲基醚(甲基取代嗎啡分子中酚羥基的氫原子)?纱蚺c嗎啡有相似的生理作用,可用以鎮(zhèn)痛,但可待因主要用作鎮(zhèn)咳劑。
麻醉劑海洛因是嗎啡的二乙;苌,即二乙;鶈岱龋▋蓚(gè)乙;謩e取代嗎啡分子中兩個(gè)羥基的氫原子)。
海洛因
海洛因鎮(zhèn)痛作用較大。并產(chǎn)生欣快和幸福的虛假感覺(jué),但毒性和成癮性極大,過(guò)量能致死。海洛因被列為禁止制造和出售的毒品。
(四)麻黃堿
麻黃堿是含于中藥麻黃中的一種主要生物堿,又叫麻黃素。一般常用的麻黃堿系指左旋麻黃堿,它與右旋的偽麻黃堿互為旋光異構(gòu)體。它們?cè)诒江h(huán)的側(cè)鏈上都有兩個(gè)手性碳原子,應(yīng)有四個(gè)旋光異構(gòu)體,但在中藥麻黃植物中只存在(-)-麻黃堿和(+)-偽麻黃堿兩種,并且二者是非對(duì)映異構(gòu)體。
麻黃堿和偽麻黃堿都是仲胺類(lèi)生物堿,不具含氮雜環(huán),因此它們的性質(zhì)與一般生物堿不盡相同,與一般的生物堿沉淀劑也不易發(fā)生沉淀。
(-)-麻黃堿具有興奮中樞神經(jīng)、升高血壓、擴(kuò)大支氣管、收縮鼻粘膜及止咳作用,也有散瞳作用,臨床上常用鹽酸麻黃堿(即鹽酸麻黃素)治療氣喘等癥。
(五)小檗堿
小檗堿又名黃連素,存在于小檗屬植物黃柏、黃連和三顆針中,它屬于異喹啉衍生物類(lèi)生物堿,是一種季銨化合物。
小檗堿(黃連素)
黃連素具有較強(qiáng)的抗菌作用,在臨床上常用鹽酸黃連素治療菌痢、胃腸炎等疾病。
(六)長(zhǎng)春新堿
長(zhǎng)春新堿又名醛基長(zhǎng)春堿,存在于夾竹桃科植物長(zhǎng)春花中,屬于雙聚吲哚類(lèi)生物堿。
長(zhǎng)春新堿
長(zhǎng)春新堿對(duì)白血病、癌癥均有效,且毒性較低。