生物碱

生物碱是一大类含氮植物次生代谢产物，通常呈碱性，其中包括一些最著名且药理活性最强的天然产物——例如吗啡、奎宁、咖啡因、阿托品，以及长春花和紫杉烷类抗肿瘤先导药物。它们的氮原子通常来源于氨基酸，赋予其碱性并使其具有与生物受体强烈相互作用的倾向。

Definition

生物碱是主要来源于植物的碱性含氮有机化合物，通常由氨基酸生物合成，其氮原子通常是杂环的一部分，并具有显著的生理活性。

Scope

本主题涵盖生物碱的定义、组织主要结构群的氨基酸来源，以及生物碱在药物发现中如此突出的原因。它是植物化学中的参考化学内容，不提供任何生物碱药物的剂量或治疗指导。

Core questions

• 哪些化学特征定义了生物碱？
• 主要的生物碱类别来源于哪些氨基酸前体？
• 为什么生物碱在植物源药物中占有如此大的比重？

Key concepts

• 碱性和杂环氮
• 氨基酸衍生的生物合成
• 真生物碱、原生物碱和伪生物碱
• 莨菪烷、异喹啉、吲哚和吡啶类
• 受体和酶相互作用
• 酸碱萃取

Mechanisms

大多数生物碱来源于氨基酸——例如，酪氨酸是吗啡等苄基异喹啉生物碱的来源，色氨酸是吲哚生物碱的来源，鸟氨酸和赖氨酸是莨菪烷和喹诺里西啶生物碱的来源——通过脱羧、氧化偶联和闭环反应生成其特征骨架。碱性氮原子使生物碱能够形成盐（经典酸碱萃取的基础），并解释了它们对神经递质受体和酶的频繁亲和力，这解释了它们显著的生物活性。

Clinical relevance

生物碱在镇痛、麻醉、肿瘤学和抗疟药等领域提供了不成比例的植物源药物份额，因此理解这一类别对于天然产物生药学至关重要。本条目描述了生物碱的化学性质和来源作为参考；它不是处方、剂量或个体治疗决策的基础，并且有几种生物碱具有剧毒。

Evidence & guidelines

相关文献包括化学和生物合成方面的——结构解析、途径研究和生药学教科书——以及记录生物碱在已批准药物中地位的综述。个别生物碱药物受其自身的临床和监管专论管辖，这超出了本化学条目的范围。

History

19世纪早期从鸦片中分离出吗啡通常被认为是生物碱化学的诞生，随着后来奎宁和其他生物碱的分离，也标志着植物化学本身的诞生。这些纯化过程表明，明确的含氮分子承载着粗药的活性，20世纪的研究则阐明了它们的氨基酸生物合成来源。

Seminal works

• ziegler-2008
• dewick-2009

Frequently asked questions

什么使一个化合物成为生物碱而不是另一种含氮代谢物？

生物碱的特征是呈碱性，通常在杂环中含有氮，通常来源于氨基酸，并表现出显著的生理活性；这些特征将它们与氨基酸、肽和大多数其他含氮代谢物区分开来。

为什么生物碱常通过酸和碱进行提取？

它们的碱性氮与酸形成水溶性盐，并在中和时恢复为游离的、有机溶剂可溶的碱，从而在分离过程中实现选择性酸碱分配。