2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱
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人力资源社会保障部办公厅公布2016年执业药师考试时间为2016年10月15日至16日。为方便大家备考，环球网校医学考试网整理“2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱”供大家参考，希望对大家有帮助。
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第一节 基本内容
一、生物碱的定义(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
生物碱是指一类来源于生物界(以植物为主)的含氮的有机化合物，多数生物碱分子具有较复杂的环状结构，且氮原子在环状结构内，大多呈碱性。一般具有生物活性。
二、生物碱在动、植物界的分布和存在情况
生物碱主要分布在植物界，其分布的一般规律是：
①绝大多数生物碱分布在高等植物中，如毛莨科、罂粟科、防已科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科、小檗科等。
②极少数生物碱分布在低等植物中，如烟碱存在于蕨类植物。
③科属亲缘关系相近的植物，常含有相同结构类型的生物碱。
④生物碱在植物体内多数集中分布在某一部分或某些器官。
三、生物碱的分类及结构特征
生物碱的分类方法主要有3种，按植物来源、生源途径和基本母核的结构类型分类。
(一)吡啶类生物碱 此类生物碱结构简单，很多呈液态。代表物有：槟榔碱、槟榔次碱，烟碱、苦参碱等。
(二)莨菪烷类生物碱
(三)异喹啉类生物碱
1.简单异喹啉类
2.苄基喹啉类
(1)1-苄基异喹啉类：代表物有罂粟碱、厚朴碱等。
(2)双苄基异喹啉类：代表物有汉防已碱等。
(3)原小檗碱类：代表物有小檗碱、延胡索乙素等。
(4)吗啡烷类：代表物有吗啡、可待因等。
(四)吲哚类生物碱
代表物有吴茱萸碱、马钱子碱、士的宁、长春碱、长春新碱、利血平等。
(五)有机胺类生物碱
代表物有麻黄碱、秋水仙碱、益母草碱等。
第二节 理化性质
一、性状
形态 多数生物碱呈结晶形固体，有些为晶形粉末状;少数生物碱为液体状态，这类生物碱分子中多无氧原子，或氧原子结合为酯键，如烟碱、槟榔碱等;个别具有挥发性(麻黄碱)、具有升华性(咖啡因、川芎嗪)。
味道 大多数生物碱具苦味，少数生物碱具有其他味道，如甜菜碱具有甜味。
颜色 绝大多数生物碱无色或白色，仅少数具有较长共轭体系结构的生物碱呈不同颜色。如小檗碱为黄色，药根碱为红色。
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二、旋光性
生物碱的旋光性受溶剂、pH等因素的影响。(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)生物碱的生理活性与其旋光性有关。
三、溶解性
(一)游离生物碱
1.亲脂性生物碱
绝大多数叔胺碱和仲胺碱属于亲脂性生物碱。
2.亲水性生物碱
(1)季铵型生物碱
(2)小分子生物碱
(3)生物碱N-氧化物
(4)酰胺类生物碱
3.具有特殊官能团生物碱
(1)具酚羟基或羧基的生物碱
这类生物碱称为两性生物碱，可溶于酸水和碱水。如吗啡、青藤碱等。具酚羟基者可溶于氢氧化钠等强碱性溶液，如吗啡;具羧基者可溶于碳酸氢钠溶液，如槟榔次碱。
(2)具内酯或内酰胺结构的生物碱
这类生物碱在正常情况下，其溶解性类似一般叔胺碱，但在强碱溶液中加热，可开环形成盐而溶于水。如喜树碱、苦参碱等。
(二)生物碱盐
一般易溶于水，可溶于醇类，难溶或不溶于亲脂性有机溶剂。生物碱盐溶解性因成盐的种类不同而有差异。个别生物碱盐的溶解性不符合一般规律。
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四、碱性
生物碱分子中都含有氮原子，通常显碱性，(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)能与酸结合成盐。碱性是生物碱的重要性质。
1.生物碱碱性强弱的表示方法
生物碱的碱性用其共轭酸的酸式离解指数pKa值表示。pKa值大，碱性强;pKa值小，碱性弱。
一般认为，生物碱pKa<2为极弱碱性，pKa2～7为弱碱性，pKa7～11为中强碱性，pKa>11为强碱性。
2.生物碱碱性强弱与分子结构的关系
(1)氮原子的杂化方式
氮原了的杂化方式与碱性强弱的关系表现为SP3氮>SP2氮>SP氮
(2)电效应
增大氮原子未共用电子云密度，则碱性增强，反之则碱性减弱。
诱导效应：能使氮原子电子云密度增强，则碱性增强。常见的供电子基团为烷基。如果生物碱分子结构中氮原子附近存在吸电子基团或原子，其吸电子诱导效应使生物碱的碱性减弱。
共轭效应：
苯胺型：碱性降低，如毒扁豆碱。
烯胺型：可使碱性减弱或增强，如蛇根碱，小檗碱具有强碱性。
酰胺型：碱性极弱，强胡椒碱、秋水仙碱、咖啡碱等。
(3)空间效应
若生物碱的空间环境不利于氮原子接受质子，其碱性减弱。如甲基麻黄碱碱性麻黄碱，东莨菪碱碱性莨菪碱。
(4)氢键效应
基生物碱分子结构中氮原子附近存在羟基、羰基等取代基团，并且处在有利于同生物碱共轭酸分子的缾子形成分子内氢键缔合，此时，该生物碱的共轭酸较稳定，碱性增强。如伪麻黄碱的碱性强于麻黄碱。
A型题：
1.生物碱分子中氮原子杂化方式与其性碱性强弱的关系是
A.SP>SP2>SP3
B.SP>SP3>SP2
C.SP3>SP2>SP
D.SP3>SP>SP2
E.SP2>SP3>Sp
[答疑编号111020201]
『正确答案』C
2.东莨菪碱的碱性较莨菪碱弱的主要原因是
A.p-π共轭
B.π-π共轭
C.空间效应
D.氢原子的杂化程度
E.分子内氢键
[答疑编号111020202]
『正确答案』C
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3.下组生物碱中碱性最弱者是
A.苦参碱(叔胺碱)(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
B.麻黄碱(仲胺碱)
C.伪麻黄碱(仲胺碱)
D.莨菪碱(叔胺碱)
E.东莨菪碱(有立体障碍的叔胺碱)
[答疑编号111020203]
『正确答案』E
4.下列生物碱中碱性最强者是
A.氯化黄连碱
B.小檗碱
C.苦参碱
D.氧化苦参碱
E.麻黄碱
[答疑编号111020204]
『正确答案』B
5.下列生物碱中碱性最强者是
A.小檗碱
B.麻黄碱
C.番木鳖碱
D.新番木碱
E.秋水仙碱
[答疑编号111020205]
『正确答案』A
X型题：
1.使生物碱碱性减小的及电子基团是
A.烷基
B.羰基
C.醚基
D.酯基
E.苯基
[答疑编号111020206]
『正确答案』BCDE
五、沉淀反应
大多数生物碱在酸水或稀醇中能与某些试剂反应生成难溶于水的复盐或分子络合物，这些试剂称为生物碱沉淀试剂。
1.生物碱沉淀反应的条件
生物碱沉淀的反应一般在稀酸水溶液中进行。
X型题：
1.不能进行生物碱沉淀反应的条件是
A.稀碱水溶液
B.稀酸水溶液
C.稀酸丙酮溶液
D.醋酸水溶液
E.稀酸乙醇溶液
[答疑编号111020207]
『正确答案』AC
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2.生物碱沉淀反应的条件是
A.浓强酸水溶液
B.碱性有机溶剂
C.称酸水溶液(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
D.酸性称醇溶液
E.强碱性水溶液
[答疑编号111020208]
『正确答案』CD
2.常用的生物碱沉淀试剂
碘化物复盐、重金属盐、大分子酸类等。常见的生物碱沉淀试剂有碘-碘化钾试剂、碘化铋钾试剂、碘化汞钾试剂等。
3.生物碱沉淀反应阳性结果的判断
(1)假阴性：少数生物碱不能与一般生物碱沉淀试剂产生沉淀反应。如麻黄碱、咖啡碱与多数生物碱沉淀试剂不能发生沉淀反应。
(2)假阳性：中药中有些非生物碱类物质也能与生物碱沉淀试剂产生沉淀反应，如蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等。
4.生物碱沉淀反应的应用
六、显色反应
某些生物碱能与一些特定试剂反应生成不同颜色的产物，称为生物碱的显色反应，所用试剂称为生物碱显色试剂。
第三节 提取与分离
一、总生物碱的提取
(一)脂溶性生物碱的提取
1.水或酸水提取法
常用0.1%～1%的盐酸或硫酸，采用浸渍法或渗漉法提取。
①阳离子树脂交换法
②萃取法
2.醇类溶剂提取法
提取方法可采用浸渍法、渗漉法、回流提取法和连续回流提取法。
3.亲脂性有机溶剂提取法
用亲脂性有机溶剂提取之前，必须将中药用碱水(石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水)湿润，使生物碱游离，再用亲脂性有机溶剂萃取。提取方法多采用浸渍法、回流提取法或连续回流提取法。
二、生物碱的分离
(一)初步分离
将总生物碱按碱性强弱、酚性有无及是否水溶性，初步分离为5个部分。
A型题：
含下列生物碱的中药酸水提取液，用氯仿萃取，可萃取出的生物碱是
A.苦参碱
B.氧化苦参碱
C.秋水仙碱
D.麻黄碱
E.山莨菪碱
[答疑编号111020209]
『正确答案』C
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(二)生物碱单体的分离(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
1.利用生物碱碱性的差异进行分离
采用pH梯度萃取法分离。
一种方法是将总碱溶于稀酸水中，逐步加碱液调节pH，使pH由低到高，每调节一次pH，用氯仿萃取数次，从而将碱性由弱到强的生物碱依次转溶于氯仿而得以分离。
另一种方法是将总生物碱溶于氯仿中，用pH由高到低的酸性缓冲液依次萃取，使生物碱按碱性由强至弱的顺序自总碱中逐一转溶至酸性缓冲液中;然后分别将各部分酸性缓冲液碱化，用氯伤萃取得到不同碱性的生物碱。
2.利用生物碱及其盐的溶解度差异进行分离
①苦参碱和氧化苦参碱
苦参碱的极性小于氧化苦参碱，前后能溶于乙醚，而后者难溶于乙醚
②汉防己甲素和汉防己乙素
两者的基本结构相似，仅一个取代基团的差异，后者为酚羟基，前者为甲氧基，故后者的极性大于前者。汉防己乙素难溶于苯，而汉防己甲素可溶于冷苯。
③麻黄碱和伪麻黄碱
两者为一对光学异构体，前者的草酸盐较后者的草酸盐在水中的溶解度小。将麻黄碱和伪麻黄碱溶于适量水中，加入一定量草酸，麻黄碱生成草酸盐即先从水溶液中析出。
B型题：
A.麻黄碱
B.番林鳖碱
C.奎宁
D.奎尼丁
E.金鸡尼丁
1.可利用其硫酸盐在水中的溶解度小进行分离
[答疑编号111020301]
『正确答案』C
2.可利用其盐酸盐在水中的溶解度小进行分离
[答疑编号111020302]
『正确答案』B
3.可利用其酒石酸盐在水中的溶解度小进行分离
[答疑编号111020303]
『正确答案』E
4.可利用其氢碘酸盐在水中的溶解度小进行分离
[答疑编号111020304]
『正确答案』D
5.可利用其草酸盐在水中的溶解度小进行分离
[答疑编号111020305]
『正确答案』A
3.利用生物碱特殊官能团进行分离
常见的有酚羟基、羧基、内酯或内酰胺结构等官能团。可利用这些官能团进行分离。
4.利用色谱法进行分离
(1)吸附柱色谱：常用氧化铝和硅胶作吸附剂，以亲脂性有机溶剂为洗脱剂。
(2)分配柱色谱：以硅胶为支持剂，酸性缓冲液为固定相。
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三、生物碱的色谱鉴别
(一)薄层色谱(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
1.吸附薄层色谱法
(1)吸附剂：硅胶、氧化铝
(2)展开剂
(3)显色观察
多数生物碱的簿层色谱需用政良碘化铋钾试剂喷洒，显示桔红色斑点。
(4)应用范围
硅胶和氧化铝薄层色谱适用于分离和检识脂性生物碱。
2.分配薄层色谱法
(1)支持剂：硅胶、纤维素。
(2)固定相
对于脂溶生物碱的分离，多以甲酰胺为固定相;水溶性生物碱或生物碱盐则以水作固定相。
(3)展开剂
分离脂溶性生物碱，应以亲脂性有机溶剂作展开剂。分离水溶性生物碱，则应以亲水性的溶剂作展开剂，如BAW系统[正丁醇-乙酸-水(4:1:5)，上层]。
(4)应用范围
以甲酰胺为固定相的薄层色谱，适于分离弱极性或中等极性的生物碱，以水为固定相的薄层色谱，适于分离水溶性的生物碱。
(二)纸色谱
1.固定相：① 水;② 甲酰胺;③ 酸性缓冲液。
2.展开剂：以水作固定相的纸色谱，宜用亲水性溶剂系统作展开剂，如BAW[正丁醇-乙酸-水(4:1:5)，上层];以甲酰胺和酸性缓冲液作固定相的纸色谱，多以亲脂性有机溶剂系统作展开剂。
3.显色剂
4.应用范围：纸色谱法多用于水溶性生物碱、生物碱盐和弱亲脂性生物碱的分离检识。
(三)高效液相色谱
(四)气相色谱
气相色谱主要适用于挥发性化合物的分析，如麻黄生物碱、烟碱等。
第四节 含生物碱的中药实例
一、苦参
(一)化学结构
苦参所含生物碱主要是苦参碱和氧化苦参碱。属于喹喏里西啶类衍生物。分子中均有2个氮原子，一个是叔胺氮，一个是酰胺氮。
(二)理化性质
1.碱性
苦参碱中所含生物均有两个氮原子。叔胺氮(N-1)，呈碱性;酰胺氮(N-16)，几乎不显碱性，只相当于一元碱。
2.溶解性
苦参碱的溶解性能比较特殊，不同于一般的叔胺碱，它既可溶于水，又能溶于氯仿、乙醚、苯、二硫化碳亲脂性溶剂。氧化苦参是苦参碱的氮-氧化物，具半极性配位键，其亲水性比苦参碱更强，易溶于水，难溶于乙醚。
(三)生物活性
消肿利尿、抗肿瘤、抗病原体、抗心律失常、正性肌力、抗缺氧、扩张血管、降血脂、抗柯萨奇病毒、调节免疫等作用。
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二、麻黄
(一)麻黄生物大及其化学结构
麻黄碱、伪麻黄碱，甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱和去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。
麻黄生物碱分于中的氮原于均在侧链上(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)。麻黄碱和伪麻黄碱属仲胺衍生物，且互为立体异构体，它们的结构区别在于C-l的构型不同。
(二)麻黄生物碱的理化性质
1.性状
麻黄碱和伪麻黄碱的分子量较小，为无色结晶。两者皆具有挥发性。
2.碱性
麻黄碱和伪麻黄碱为仲胺生物碱，碱性较强。伪麻黄碱的碱性稍强于麻黄碱。
3.溶解性
游离的麻黄碱可溶于水，但伪麻黄碱在水中的溶解度较麻黄碱小。麻黄碱和伪麻黄碱形成盐以后的溶解性能不完全相同，如草酸麻黄碱难溶于水，而草酸伪麻黄碱易溶于水;盐酸麻黄碱不溶于氯仿，而盐酸伪麻黄碱可溶于氯仿。
(三)麻黄生物碱的鉴别反应
麻黄碱和伪麻黄碱不能与大数生物碱沉淀试剂发生反应。
1.二硫化碳-硫酸铜反应 属于仲胺的麻黄碱和伪麻黄碱产生棕色沉淀。
2.铜络盐反应 麻黄碱和伪麻黄的水溶液加硫酸铜、氢氧化钠，溶液呈蓝紫色。
(四)麻黄碱和伪麻黄碱的提取分离
1.溶剂法
2.水蒸气蒸馏法
3.离子交换树脂法
利用强酸型阳离子交换树脂，麻黄碱的碱性较伪麻黄碱弱，先从树脂柱上洗脱。
(五)生物活性
麻黄碱有收缩血管、兴奋中枢神经的作用，能兴奋大脑、中脑、延脑和呼吸循环中枢，有类似肾上腺素样作用，能增加汗腺及唾液腺分泌，缓解平滑肌痉挛。伪麻黄碱有升压、利尿作用。
三、黄连
(一)黄国家中生物碱及其化学结构
苄基异喹啉衍生物，属于原小檗碱型，主要有小檗碱(黄连素)、巴马丁、黄连碱、甲基黄连碱、药根碱等，均为季铵型生物碱。
(二)小檗碱的理化性质
1.性状
自水或稀乙醇中析出的小檗碱为黄色针状结晶。
2.溶解性
游离小檗碱能缓缓溶解于水中，易溶于热水或热乙醇，在冷乙醇中溶解度不大，难溶于苯、氯仿、丙酮等有机溶剂。小檗碱的盐酸盐在水中的溶解度较小，较易溶于沸水，难溶于乙醇。小檗碱与大分子有机酸结合的盐在水中的溶解度都很小。
小檗碱一般以季铵型生物碱的状态存在，可以离子化呈强碱性，能溶于水，溶液为红色。但在其水溶液中加入过量碱，抑制了季铵离子的解离，季铵型小檗碱则部分转变为醛式或醇式，其溶液也转变成棕色和黄色。醇式和醛式小檗碱为亲脂性成分，可溶于乙醚等亲脂性有机溶剂。
(三)小檗碱的鉴别反应
小檗碱除了能与一般生物碱沉淀试剂产生沉淀反应外，还具有两个特征性检识反应。
1.丙酮加成反应
在盐酸小檗碱不溶液中，加入氢氧化钠使呈强碱性，然后滴加丙酮，生成黄色结晶性小檗碱丙酮加成物。
2.漂白粉显色反应
在小檗碱的酸性水溶液中加入适量漂白粉(或通入氯气)，小檗碱水溶液由黄色转变为樱红色。
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(四)生物活性
小檗碱具有抗菌、抗病毒、抗炎作用。
四、川乌
(一)化学结构
乌头和附子主要含二萜生物碱，(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)属于四环或五环二萜类衍生物。双酯型生物碱乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱在C-14和C-8位有两个酯键。
(二)川乌主要毒性生物碱在炮制过程中的变化
乌头碱、次乌头碱和美沙乌头碱等双酯型生物碱，毒性极强，是乌头的主要毒性成分。若将双酯型碱经水解除去酯基，生成单酯型生物碱(乌头次碱)或醇胺型生物碱(乌头原碱)，则毒性降低。
五、洋金花
(一)化学结构
莨菪烷衍生物，主要包括莨菪碱(阿托品)、东莨菪碱、山莨菪碱、樟柳碱和N-去甲莨菪碱。其中阿托品是莨菪碱的外消旋体。
(二)理化性质
1.旋光性
2.碱性
东莨菪碱和樟柳碱碱性较弱;莨菪碱碱性较强;山莨菪碱碱性介于莨菪碱和东莨菪碱之间。
3.溶解性
(三)鉴别反应
1.氯化汞沉淀反应
莨菪碱(或阿托品)加热后沉淀变为红色。东莨菪碱则与氯化汞反应生成白色沉淀。
2.Vitali反应
莨菪碱(或阿托品)、东莨菪碱等莨菪烷类生物碱可发生Vitali反应，用发烟硝酸处理后，再与苛性碱醇溶液反应，显深紫色。樟柳碱为负反应。
3.过碘酸氧化乙酰丙酮缩合反应
樟柳碱可发生该反应显黄色，其余不反应。
(四)生物活性
东莨菪碱除具有莨菪碱的生理活性(解痉镇痛，解有机磷中毒和散瞳作用)外，还有镇静、麻醉的作用。
六、马钱子
(一)化学结构
主要生物碱是士的宁(番木鳖碱)和马钱子碱，有强毒性，属于吲哚类衍生物。
(二)鉴别方法
硝酸反应：士的宁与硝酸作用呈淡黄色，蒸干后的残渣遇氨气即变为紫红色;马钱子碱与浓硝酸接触呈深红色，继加氯化亚锡，由红色转为紫色。
浓硫酸-重铬酸钾反应
A型题：
1.vitali反应不能用于检识的是
A.樟柳碱
B.莨菪碱
C.阿托品
D.东莨菪碱
E.山莨菪
[答疑编号111020401]
『正确答案』A
2.具有配位键结构的生物碱是
A.苦参碱
B.羟基苦参碱
C.氧化苦参碱
D.去氢苦参碱
E.安那吉碱
[答疑编号111020402]
『正确答案』C
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人力资源社会保障部办公厅公布2016年执业药师考试时间为2016年10月15日至16日。为方便大家备考，环球网校医学考试网整理“2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱”供大家参考，希望对大家有帮助。
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3.麻黄碱不具备的性质是
A.与大多数生物碱沉淀试剂能产生沉淀反应
B.可溶于水
C.可溶于氯仿(环球网校医学考试网提供2016年执业药师《中药化学》分章复习笔记第二章 生物碱)
D.具有挥发性
E.拟肾上腺素作用
[答疑编号111020403]
『正确答案』A
4.以溶剂分离麻黄碱和伪麻黄碱，是根据
A.两者的碱性不同
B.两者侧链的绝对构型不同
C.两者的盐酸盐的水溶性不同
D.两者的草酸盐的水深性不同
E.两者的脂溶性不同
[答疑编号111020404]
『正确答案』D
B型题：
A.小檗碱
B.麻黄碱
C.伪麻黄碱
D.东莨菪碱
E.山莨菪碱
1.其共轭酸的分子内氢键稳定的是
[答疑编号111020405]
『正确答案』C
2.其草酸盐不溶于水的是
[答疑编号111020406]
『正确答案』B
3.其分子结构中具有氧环的是
[答疑编号111020407]
『正确答案』D
4.其盐酸盐在冷水中溶解度小的是
[答疑编号111020408]
『正确答案』A
5.其盐酸盐加入氢氧化钠后，滴加丙酮，生成黄色结晶的是
[答疑编号111020409]
『正确答案』A
X型题：
1.小檗碱的特征性检识反应是
A.与碘化铋钾的反应
B.与雷氏铵盐的反应
C.与丙酮的反应
D.与苦味酸的反应
E.与漂白粉的反应
[答疑编号111020410]
『正确答案』CE
2.有关苦参碱的论述，正确的是
A.分子中具有酯键结构
B.为水溶性生物碱，难溶于氯仿、乙醚中
C.存在于具有抗肿瘤作用的苦参中
D.属于喹喏里西啶的衍生物
E.具有肌肉松弛作用
[答疑编号111020411]
『正确答案』CD
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