生物碱旋光性与生理活性相关的物理性质研究

15.3.1　物理性质

1.性状

生物碱多为结晶形固体，少数为非晶形粉末；个别生物碱为液体，分子中多无氧原子，或与氧原子结合为酯键，如毒藜碱（anabasine）、槟榔碱（arecoline）等。少数液体状生物碱及个别小分子固体生物碱具有挥发性，可随水蒸气蒸馏，如麻黄碱（ephederine）、烟碱（nicotine）等。也有的生物碱具有升华性，如咖啡因（caffeine）等。

生物碱多数呈无色或白色，仅少数具有高度共轭体系并有助色团的生物碱会产生不同的颜色，如小檗碱（berberine）和蛇根碱（serpentine）显黄色，小檗红碱（berberubine）显红色。大多数生物碱具有苦味，有些味极苦而辛辣，还有些刺激唇舌的焦灼感，少数有其他味道，如甜菜碱（betaine）为甜味。

2.旋光性

大多数生物碱分子中因含有手性碳原子或本身为手性分子而具有光学活性，仅少数生物碱如存在于延胡索、白屈菜中的原托品碱（protopine）因无不对称中心而无旋光性。

同一生物碱因测定溶剂及pH、浓度的不同而旋光性也不同。如麻黄碱在三氯甲烷溶液中呈左旋光性，在水中则呈右旋光性；又如北美黄连碱（hydrastine）、烟碱（nicotine）在中性条件下呈左旋光性，而在酸性条件下呈右旋光性。

生物碱的生理活性与其旋光性密切相关。一般而言，左旋体的生理活性较显著，而右旋体很弱甚至无生理活性，如l-莨菪碱的散瞳作用比d-莨菪碱大100倍，去甲乌药碱仅左旋体具有强心作用。但仍有个别例外，如d-古柯碱（d-cocaine）的局部麻醉作用大于l-古柯碱（lcocaine）。(https://www.xing528.com)

3.溶解性

生物碱及其盐类种类繁多、结构多样，溶解性差异显著。结构中氮原子的存在形式、极性基团的有无及数目、溶剂种类等是影响其溶解性的主要因素。生物碱的溶解性是提取分离的主要依据，具有重要的意义。

（1）亲水性生物碱：亲水性生物碱数目较少。主要是季铵碱和某些具有半极性N→O配位键结构的生物碱，前者如小檗碱，后者如氧化苦参碱，这类生物碱易溶于水，也可溶于甲醇、乙醇、正丁醇等极性有机溶剂，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。某些生物碱如麻黄碱、东莨菪碱、烟碱等既可溶于水、甲醇、乙醇，也可溶于三氯甲烷等亲脂性有机溶剂，其结构特点往往是分子较小，或具有醚键、配位键。

（2）亲脂性生物碱：亲脂性生物碱数目较多，绝大多数叔胺碱和仲胺碱归属于此类，一般可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、苯、卤代烷类（二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳）等有机溶剂中，尤其易溶于三氯甲烷；溶于酸水，不溶或难溶于水和碱水。

（3）具特殊基团的生物碱：具有酚羟基、羧基、内酯或内酰胺结构的生物碱，其溶解性与特殊官能团相关。含有酚羟基或羧基的生物碱（又称为两性生物碱，具有酚羟基者常称为酚性生物碱），如吗啡、青藤碱等，这些生物碱既具有一般生物碱的溶解性，可溶于酸水，也由于含酸性官能团而溶于苛性碱溶液，含羧基的生物碱甚至可溶于碳酸氢钠。具有内酯或内酰胺结构的脂溶性生物碱，在碱水中因内酯或内酰胺结构开环形成羧酸盐而溶于水中，加酸后又还原。

（4）生物碱盐：生物碱盐一般易溶于水，难溶于亲脂性有机溶剂，但在甲醇、乙醇中有较好溶解性。大多数生物碱能与酸结合成盐而溶于酸水中，其盐的水溶液加碱至碱性又析出游离生物碱。碱性极弱的生物碱和酸生成的盐不稳定，其酸性水溶液用三氯甲烷提取时，生物碱可转溶于三氯甲烷而被分离。生物碱盐在水中的溶解度与成盐的酸种类有关：①通常生物碱的无机酸盐在水中的溶解性大于有机酸盐；②无机酸盐中含氧酸（硫酸、磷酸）盐的水溶性大于卤代酸盐；③有机酸盐中，小分子有机酸（如乙酸）或多羟基酸（如酒石酸）与生物碱生成的盐在水中的溶解度较大，而生物碱的大分子有机酸盐在水中的溶解度则较小，有些甚至难溶于水，如苦味酸盐、鞣酸盐等。

（5）特殊溶解性：除生物碱溶解性的一般规律外，仍有例外，如伪石蒜碱（pseudolycorine）不溶于有机溶剂，而溶于水；酚性生物碱吗啡难溶于乙醚、三氯甲烷，可溶于碱水；高石蒜碱（homolycorine）的盐酸盐不溶于水而可溶于三氯甲烷；盐酸小檗碱、草酸麻黄碱皆难溶于水。