在生物體內成分中,含氮堿基的有機化合物,能與酸反應生成鹽類,將此類化合物稱為生物堿。它是一類存在于生物(主要是植物)體內、對人和動物有強烈生理作用的含氮的堿性物質。生物堿的分子構造多數屬于仲胺、叔胺或季胺類,少數為伯胺類。它們的構造中常含有雜環(huán),并且氮原子在環(huán)內。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)和長春花中的抗癌成分長春新堿等。
生物堿大多數來自植物界,少數也來自動物界,如賢上腺素等。生物體內生物堿含量一般較低。至今分離出來的生物堿已有數千種,其中用于臨床的近百種。
二、生物堿的分類和命名
生物堿的分類方法有多種。較常用和比較合理的分類方法是根據生物堿的化學構造進行分類,如麻黃堿屬有機胺類,一葉萩堿、苦參堿屬吡啶衍生物類,莨菪堿屬莨菪烷衍生物類,喜樹堿屬喹啉衍生物類,常山堿屬喹唑酮衍生物類,茶堿屬嘌呤衍生物類,小檗堿屬異喹啉衍生物類,利血平、長春新堿屬吲哚衍生物類等。
生物堿多根據它所來源的植物命名,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。生物堿的名稱又可采用國際通用名稱的譯音,例如煙堿又叫尼古丁(nicotine)。
三、生物堿的一般性質
。ㄒ)一般性狀
游離的生物堿為結晶形或非結晶形的固體,也有液體,如煙堿。多數生物堿無色,但有少數例外,如小檗堿和一葉萩堿為黃色。多數生物堿味甚苦,具有旋光性,左旋體常有很強的生理活性。
。ǘ)酸堿性
大多數生物堿具有堿性,這是由于它們的分子構造中都含有氮原子,而氮原子上又有一對未共用電子對,對質子有一定吸引力,能與酸結合成鹽,所以呈堿性。各種生物堿的分子結構不同,特別是氮原子在分子中存在狀態(tài)不同,所以堿性強弱也不一樣。分子中的氮原子大多數結合在環(huán)狀結構中,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。若分子中氮原子以酰胺形式存在時,堿性幾乎消失,不能與酸結合成鹽。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,也能與堿反應生成鹽。
。ㄈ)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、苯等有機溶劑,在稀酸水溶液中溶解而成鹽。生物堿的鹽類極性較大,大多易溶于水及醇,不溶或難溶于苯、氯仿、乙醚等有機溶劑;其溶解性與游離生物堿恰好相反。
生物堿及其鹽類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較多的生物堿則一般能溶于水,習慣上常將能溶于水的生物堿叫做水溶性生物堿。中性生物堿則難溶于酸。含羧基、酚羥基或含內酯環(huán)的生物堿等能溶于稀堿溶液中。某些生物堿的鹽類如鹽酸小檗堿則難溶于水,另有少數生物堿的鹽酸鹽能溶于氯仿中。
生物堿的溶解性對提取、分離和精制生物堿十分重要。
(四)沉淀反應
生物堿或生物堿的鹽類水溶液,能與一些試劑生成不溶性沉淀。這種試劑稱為生物堿沉淀劑。此種沉淀反應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
生物堿與一些試劑反應,呈現各種顏色,也可用于鑒別生物堿。例如,釩酸銨-濃硫酸溶液與嗎啡反應時顯棕色、與可待因反應顯藍色、與莨菪堿反應則顯紅色。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不同的顏色。