中药中生物碱类化学成分的提取分离技术ppt课件.ppt

山西生物应用职业技术学院山西生物应用职业技术学院 山西生物应用职业技术学院山西生物应用职业技术学院 山西生物应用职业技术学院山西生物应用职业技术学院 山西生物应用职业技术学院山西生物应用职业技术学院中药化学实用技术学习情景一中药中生物碱(Alkaloids)类化学成分的提取分离技术2掌握麻黄、防己、颠掌握麻黄、防己、颠茄中生物碱的提取分茄中生物碱的提取分离原理及技术；离原理及技术；熟悉黄连中生物碱的熟悉黄连中生物碱的提取分离原理及技术；提取分离原理及技术；了解乌头中生物碱的了解乌头中生物碱的提取分离原理及技术。提取分离原理及技术。知识要求知识要求学习目标学习目标1掌握生物碱类化学掌握生物碱类化学成分的提取分离原成分的提取分离原理及操作。理及操作。熟练进行薄荷中熟练进行薄荷中的挥发油和青蒿的挥发油和青蒿中的青蒿素的提中的青蒿素的提取分离操作；取分离操作；能进行当归、丁能进行当归、丁香中挥发油的提香中挥发油的提取分离操作。取分离操作。能力要求能力要求3熟练进行麻黄、防熟练进行麻黄、防己、颠茄中生物碱己、颠茄中生物碱的提取分离操作，的提取分离操作，能进行黄连、乌头能进行黄连、乌头中生物碱的提取分中生物碱的提取分离操作。离操作。教学内容教学内容学习学习提示提示中药中生物碱类化学成分的结构、中药中生物碱类化学成分的结构、理化性质及提取分离知识理化性质及提取分离知识任务任务一一麻黄中生物碱类成分的提取分麻黄中生物碱类成分的提取分离技术离技术 麻黄中麻黄碱的提取分离及鉴定麻黄中麻黄碱的提取分离及鉴定 学习提示学习提示生物碱的结构与分类生物碱的结构与分类一一二生物碱类化学成分的理化性质生物碱类化学成分的理化性质生物碱的提取、分离与检识生物碱的提取、分离与检识一一分分 布布生物活性生物活性经典定义经典定义生物碱指来生物碱指来源于生物界源于生物界的一类含氮的一类含氮有机化合物有机化合物。生物碱在植物界生物碱在植物界分布较广，多数分布较广，多数存在于双子叶植存在于双子叶植物中。例如毛茛物中。例如毛茛科（黄连、科（黄连、 乌乌头）、罂粟科头）、罂粟科（罂粟、延胡（罂粟、延胡索）、茄科（洋索）、茄科（洋金花、颠茄、莨金花、颠茄、莨菪）防己科（汉菪）防己科（汉防己、北豆根）、防己、北豆根）、豆科（苦参）等。豆科（苦参）等。生物碱大多生物碱大多有较复杂的有较复杂的环状结构，环状结构，氮原子结合氮原子结合在环内；在环内；多呈碱性，多呈碱性，可与酸成盐；可与酸成盐；多具有显著多具有显著的生理活性。的生理活性。 生物碱生物碱存在形式存在形式多数以盐的形式多数以盐的形式存在（以有机酸存在（以有机酸盐为主，少数为盐为主，少数为无机酸盐）；无机酸盐）；少数以游离形式少数以游离形式存在（主要是一存在（主要是一些碱性极弱的生些碱性极弱的生物碱，如酰胺类物碱，如酰胺类生物碱）；生物碱）；其他尚有以酯、其他尚有以酯、苷及苷及NO化合物化合物的形式存在（乌的形式存在（乌头碱、氧化苦参头碱、氧化苦参碱）碱）生物碱类化合物的结构与分类生物碱类化合物的结构与分类按结构分类按结构分类按植物来源分类按植物来源分类按氮原子存在按氮原子存在状态分类状态分类*按性质分类按性质分类*按特殊功能基分类按特殊功能基分类*（了解）（了解）见下表见下表1.颠茄类颠茄类生物碱、生物碱、2.乌头类乌头类生物碱等生物碱等（ 了解）了解）1.仲胺类仲胺类生物碱生物碱（仲胺碱）（仲胺碱） 2.叔胺类叔胺类生物碱生物碱（叔胺碱）（叔胺碱） 3.季铵类季铵类生物碱生物碱（季胺碱）（季胺碱）1.水溶性水溶性生物碱生物碱 2.脂溶性脂溶性生物碱生物碱 3.酸碱两酸碱两性生物碱性生物碱1.酚性生酚性生物碱物碱 2.内酯类内酯类生物碱生物碱 3. （内）（内）酰胺类生酰胺类生物碱物碱生物碱类型基 本 母 核举 例吡咯衍生物 吡咯 四氢吡咯1.简单吡咯衍生物 红古豆碱2.吡咯里西啶衍生物 吡咯里西啶 野百合碱3.吲哚里西啶衍生物 吲哚里西啶 一叶萩碱NHCH2COCH2NNCH3CH3NNOOCH3CH3OHOOHCH3ONOOHNNH生物碱类型基 本 母 核举 例吡啶衍生物 吡啶 六氢吡啶1.简单吡啶衍生物 烟碱2.喹诺里西啶衍生物 喹诺里西啶 金雀花碱莨菪烷衍生物 莨菪烷 可卡因喹啉衍生物 喹啉 奎宁NNHNNCH3NNONHNHHCH3NCH3COOCH3OCONNOHCCHOHNCHOH生物碱类型基 本 母 核举 例异喹啉衍生物 异喹啉1.双苄基异喹啉衍生物 苄基异喹啉 厚果唐松草碱2.原小檗碱衍生物 原小檗碱型 四氢黄连碱3.阿朴啡衍生物 阿朴啡 土杜拉宁4.吗啡烷衍生物 吗啡烷 吗啡NNNNH3CHOCH3OCH3OH3COOCH3OCH3CH3H3COH3COHNNOOOONCH3NHHOOH3COH3CNHONOHHOCH3生物碱类型基 本 母 核举 例其他类 毛果芸香碱 川芎嗪OH2CNNCH3OC2H5NNCH3CH3H3CH3C大多数叔大多数叔胺碱和仲胺碱和仲胺碱为亲胺碱为亲脂性，一脂性，一般能溶于般能溶于有机溶剂有机溶剂，尤其易，尤其易溶于亲脂溶于亲脂性有机溶性有机溶剂剂（二） 生物碱类化合物的理化性质形形态态性状性状 溶解性溶解性旋光性旋光性多数为多数为结晶形结晶形固体，固体，少数为少数为非晶形非晶形粉末；粉末；个别为个别为液体。液体。味味颜颜色色多多具具苦苦味味。一般一般为无为无色或色或白色白色，少，少数有数有颜色颜色。挥发性与挥发性与升华性升华性少数液少数液体状态体状态及个别及个别小分子小分子固体生固体生物碱具物碱具挥发性挥发性个别生个别生物碱具物碱具有升华有升华性。性。生物生物碱结碱结构中构中如有如有手性手性碳原碳原子或子或本身本身为手为手性分性分子即子即有旋有旋光性。光性。 游离生游离生物碱物碱生物碱盐生物碱盐亲脂亲脂性生性生物碱物碱一般易溶一般易溶于水，可于水，可溶于醇类，溶于醇类，难溶于亲难溶于亲脂性有机脂性有机溶剂。溶剂。含氧无机酸盐含氧无机酸盐不含氧无机酸盐不含氧无机酸盐小分子有机酸小分子有机酸盐盐大分子有机大分子有机酸盐酸盐亲水亲水性生性生物碱物碱具特殊具特殊官能团官能团的生物的生物碱碱主要指主要指季铵碱季铵碱和某些和某些含氮含氮-氧化物氧化物的生物的生物碱碱具酚羟基具酚羟基或羧基的或羧基的两性生物两性生物碱既可溶碱既可溶于酸水，于酸水，也可溶于也可溶于碱水溶液碱水溶液。供电诱导供电诱导使氮原子使氮原子上电子云上电子云密度增加，密度增加，碱性增强；碱性增强；吸电诱导吸电诱导使氮原子使氮原子上电子云上电子云密度减小，密度减小，碱性降低。碱性降低。 碱性碱性碱性大小与分子结构的关系碱性大小与分子结构的关系 氮原子氮原子的杂化的杂化方式方式共轭共轭效应效应（二） 生物碱类化合物的理化性质 碱性碱性 7 1S2 2S2 2P3 来源来源 N H+(接受质子或提供接受质子或提供电子电子)碱性强弱的表示方法碱性强弱的表示方法 pka (碱共轭酸解离常数的负对数碱共轭酸解离常数的负对数) 其值的大小与碱性呈正比。其值的大小与碱性呈正比。pKa=-lgKa，Ka越小（碱的共轭酸越小（碱的共轭酸 越稳定），越稳定），Ka越大，碱性越强。越大，碱性越强。诱导诱导效应效应空间空间效应效应sp3sp2sp 生物碱分生物碱分子中氮原子中氮原子的孤电子的孤电子对与子对与-电子基团电子基团共轭时一共轭时一般使生物般使生物碱的碱性碱的碱性减弱。减弱。 氮原子由于氮原子由于附近取代基附近取代基的空间立体的空间立体障碍或分子障碍或分子构象因素，构象因素，而使质子难而使质子难于接近氮原于接近氮原子，碱性减子，碱性减弱。弱。 沉淀反应沉淀反应显色反应显色反应含少量甲醛的含少量甲醛的浓硫酸溶液浓硫酸溶液1%钒酸铵的钒酸铵的浓硫酸溶液浓硫酸溶液1%钼酸钠钼酸钠(或钼酸或钼酸铵铵)的浓硫酸溶液的浓硫酸溶液吗啡显紫红色；吗啡显紫红色；可待因显蓝色。可待因显蓝色。莨菪碱显红色；吗啡莨菪碱显红色；吗啡显棕色；显棕色； 马钱子碱显血红色；马钱子碱显血红色； 奎宁显淡橙色；士的奎宁显淡橙色；士的宁显蓝紫色。宁显蓝紫色。吗啡显紫色渐转为吗啡显紫色渐转为棕绿色；棕绿色； 小檗碱显棕绿色；小檗碱显棕绿色； 利血平显黄色，利血平显黄色，2分钟后转为蓝色；分钟后转为蓝色； 秋水仙碱显黄色；秋水仙碱显黄色； 阿托品显无色阿托品显无色.（二） 生物碱类化合物的理化性质生物碱在酸性水或稀醇生物碱在酸性水或稀醇中与某些试剂生成难溶中与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反反应称为生物碱沉淀反应。这些试剂称为生物应。这些试剂称为生物碱沉淀试剂。碱沉淀试剂。碘化铋钾（碘化铋钾（Dragendorff）试剂：与生物碱反应生成橘红色至黄色）试剂：与生物碱反应生成橘红色至黄色无定形沉淀无定形沉淀碘化汞钾碘化汞钾(Mayer)试剂：与生物碱反应生成类白色沉淀试剂：与生物碱反应生成类白色沉淀硅钨酸硅钨酸(Bertrad)试剂：与生物碱反应生成类白色或淡黄色沉淀。试剂：与生物碱反应生成类白色或淡黄色沉淀。雷氏铵盐试剂：雷氏铵盐即硫氰酸铬铵，其组成为雷氏铵盐试剂：雷氏铵盐即硫氰酸铬铵，其组成为NH4Cr（NH3）2 SCN）4，其与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶，其与季铵型生物碱反应生成红色沉淀或结晶。NNCH3CH3NHCOOCH3CH3NH2NH213OCONCH3CHCH2OHOCONCH3OCHCH2OH莨菪碱莨菪碱 东莨菪碱东莨菪碱 （三）（三） 生物碱类化合物的提取与分离生物碱类化合物的提取与分离生生物物碱碱的的提提取取与与分分离离提取方法提取方法 分离方法分离方法 醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 利用生物碱碱性的差异分离利用生物碱碱性的差异分离利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱的特殊官能团分离利用生物碱的特殊官能团分离酸水提取法酸水提取法 亲脂性有机溶剂提取法亲脂性有机溶剂提取法 利用色谱法分离利用色谱法分离般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除去杂质。去杂质。脂溶性生物碱的提取脂溶性生物碱的提取亲脂性有机溶剂提取法亲脂性有机溶剂提取法 1.1. 原理原理 是将中药中的生物碱有机酸盐转变成水溶性较大的无机酸或小分子有机是将中药中的生物碱有机酸盐转变成水溶性较大的无机酸或小分子有机酸盐，将其提取出来。酸盐，将其提取出来。 2.2.常用的稀酸水常用的稀酸水 0.1%0.1%1%1%盐酸、硫酸、醋酸和草酸等。盐酸、硫酸、醋酸和草酸等。 3.3.采用浸渍法和渗漉法。不得使用加热提取法。采用浸渍法和渗漉法。不得使用加热提取法。 4.4.提取效率高，操作简便；提取液体积大，浓缩困难，水溶性杂质多。提取效率高，操作简便；提取液体积大，浓缩困难，水溶性杂质多。脂溶性生物碱的提取脂溶性生物碱的提取酸水提取法酸水提取法 脂溶性生物碱的提取脂溶性生物碱的提取醇类溶剂提取法醇类溶剂提取法 1.1.原理原理 利用游离碱及其盐均溶于乙醇的性质，将其提取出来。利用游离碱及其盐均溶于乙醇的性质，将其提取出来。 2.2.可采用浸渍法和渗漉法，亦可采用回流法。可采用浸渍法和渗漉法，亦可采用回流法。 3.3.可将不同类型的生物碱提出，但提出的亲脂性杂质较多。可将不同类型的生物碱提出，但提出的亲脂性杂质较多。 1.1.原理原理 游离碱大多溶于亲脂性有机溶剂的性质，故采用氯仿、游离碱大多溶于亲脂性有机溶剂的性质，故采用氯仿、乙醚和苯等将其提取出来。乙醚和苯等将其提取出来。 2.2.可采用浸渍法、回流法和连续回流法。可采用浸渍法、回流法和连续回流法。 3.3.一般应先将用少量碱水（石灰乳、稀氨水等）湿润药粉，使其中生物碱盐转变成游一般应先将用少量碱水（石灰乳、稀氨水等）湿润药粉，使其中生物碱盐转变成游离碱后，再用氯仿等提取。离碱后，再用氯仿等提取。 4.4.该法选择性高，主要提取亲脂性生物碱，提出的杂质较少。但成本高、安全性差，该法选择性高，主要提取亲脂性生物碱，提出的杂质较少。但成本高、安全性差，故只用于实验室。故只用于实验室。 苦参碱与氧化苦参碱的分离苦参碱与氧化苦参碱的分离 麻黄碱与伪麻黄碱的分离麻黄碱与伪麻黄碱的分离 利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱碱性的差异分离利用生物碱碱性的差异分离总碱氯仿溶液总碱氯仿溶液氯仿层氯仿层氯仿层氯仿层pH 5pH 56 6缓冲液萃取缓冲液萃取 （强碱性生物碱）酸水层（强碱性生物碱）酸水层pH 3pH 34 4缓冲液萃取缓冲液萃取pH 1pH 12 2缓冲液萃取缓冲液萃取氯仿层氯仿层（中强碱性生物碱）酸水层（中强碱性生物碱）酸水层（弱碱性生物碱）酸水层（弱碱性生物碱）酸水层CHCl3Et2O分离方法苦参碱+总碱溶于少量CHCl3，逐滴加入至Et2O中，过滤氧化苦参碱+CHCl3甲苯H2O分离方法麻黄碱+麻黄碱草酸盐- -总碱溶于甲苯，用草酸溶液萃取，浓缩萃取液，麻黄碱草酸盐析出。伪麻黄碱+伪麻黄碱草酸盐+ 某些生物碱特殊功能团（羟基、内酯键和内酰胺键等）能发生可逆性化学反应，导致某些生物碱特殊功能团（羟基、内酯键和内酰胺键等）能发生可逆性化学反应，导致 其溶解性改变，从而与其他成分分离。其溶解性改变，从而与其他成分分离。 1.酚性碱的分离酚性碱的分离 2.内酯类和内酰胺类生物碱的分离内酯类和内酰胺类生物碱的分离 1.吸附柱色谱（常用）常用氧化铝或硅胶作为吸附剂，以氯仿、苯等为底剂的溶剂系统作为洗脱吸附柱色谱（常用）常用氧化铝或硅胶作为吸附剂，以氯仿、苯等为底剂的溶剂系统作为洗脱 剂，其中加少量碱性试剂，可改善分离效果。剂，其中加少量碱性试剂，可改善分离效果。 2.分配柱色谱分配柱色谱 例如三尖衫酯碱和高三尖衫酯碱的分离。（例如三尖衫酯碱和高三尖衫酯碱的分离。（P129） 3.高效液相色谱法（高效液相色谱法（HPLC） 这是一种现代高效的分离分析方法。常用这是一种现代高效的分离分析方法。常用C18反相色谱柱，流动相以甲醇反相色谱柱，流动相以甲醇-水、水、 乙腈乙腈-水为底剂。水为底剂。利用色谱法分离利用色谱法分离利用生物碱的特殊官能团分离利用生物碱的特殊官能团分离H OArN-OArNOH OH （苛性碱）（苛性碱）H H （氯化铵）（氯化铵）酚盐（溶于水）酚盐（溶于水）（溶于氯仿等）酚性碱（溶于氯仿等）酚性碱ooNoCOO-OHNH2COO-（溶于氯仿等）（溶于氯仿等）（溶于水）（溶于水）OH - / H+（四）生物碱的检识（四）生物碱的检识理化检识理化检识 物理检识主要根据生物碱的形态颜色嗅味等。物理检识主要根据生物碱的形态颜色嗅味等。 化学检识主要利用有关的沉淀反应和显色反应。化学检识主要利用有关的沉淀反应和显色反应。色谱检识色谱检识 比较样品与对照品比较样品与对照品Rf值（值（TLC PC）或）或tR（HPLC GC）是否一致，从而作出判）是否一致，从而作出判断。断。 （一）硅胶（氧化铝）吸附薄层色谱（一）硅胶（氧化铝）吸附薄层色谱 硅胶硅胶TLC最好在碱性条件下进行，可在展开剂中加入少量碱性试剂如二乙胺、氨水最好在碱性条件下进行，可在展开剂中加入少量碱性试剂如二乙胺、氨水等，或制备碱性薄层板。等，或制备碱性薄层板。 展开剂多以氯仿等亲脂性有机溶剂为主，再根据色谱结果调整展开剂的极性。展开剂多以氯仿等亲脂性有机溶剂为主，再根据色谱结果调整展开剂的极性。 大多采用改良碘化铋钾试液喷雾显色，呈橘红色斑点。亦可直接观察斑点或在紫外大多采用改良碘化铋钾试液喷雾显色，呈橘红色斑点。亦可直接观察斑点或在紫外下观察荧光斑点。下观察荧光斑点。 （二）纸色谱（二）纸色谱 常用正相纸上分配色谱。注意保持生物碱状态的均一性。常用正相纸上分配色谱。注意保持生物碱状态的均一性。 游离碱：游离碱： 常以甲酰胺为固定相，氯仿苯等为展开剂。常以甲酰胺为固定相，氯仿苯等为展开剂。 生物碱盐：生物碱盐： 常以水为固定相，常以水为固定相，BAW（n-BuOH-HAC-H2O）溶剂系统）溶剂系统为展开剂。为展开剂。 显色方法与薄层色谱基本相同，但不宜使用含硫酸的显色剂。显色方法与薄层色谱基本相同，但不宜使用含硫酸的显色剂。 （三）高效液相色谱法（三）高效液相色谱法 分辨率高，结果准确可靠。分辨率高，结果准确可靠。任务一任务一 麻黄中生物碱类成分的提取分离技术麻黄中生物碱类成分的提取分离技术 学习目标学习目标一一二三三麻黄中生物碱的提取分离技术麻黄中生物碱的提取分离技术必备知识五四六相关知识链接及拓展课堂互动目标测试一一 学习目标学习目标2掌握掌握麻黄中生物碱麻黄中生物碱类化合物类化合物的提取、的提取、分离及鉴定技术。分离及鉴定技术。熟悉熟悉麻黄中生物碱麻黄中生物碱类化合物类化合物的结构及的结构及性质。性质。了解了解麻黄中生物碱麻黄中生物碱类化合物类化合物的存在及的存在及生物活性。生物活性。知识要求知识要求3能力要求能力要求1掌握麻黄中生物碱掌握麻黄中生物碱类化学成分的提取类化学成分的提取分离原理及操作技分离原理及操作技术。术。 熟练进行熟练进行麻黄中麻黄中生物碱类化合物生物碱类化合物的提取、分离及的提取、分离及鉴定操作。鉴定操作。学会学会麻黄中生物麻黄中生物碱类化合物碱类化合物的色的色谱鉴定技术谱鉴定技术。学习目的 麻黄（麻黄（herbaherba ephedraeephedrae）为麻）为麻黄科草麻黄黄科草麻黄( (EphedraEphedra sinicasinica StapfStapf.).)、中麻黄、中麻黄( (EphedraEphedra intermediaintermedia SchrenkSchrenk et et C.A.MeyC.A.Mey.).)或木贼麻黄或木贼麻黄( (EphedraEphedra equisetinaequisetina BgeBge.).)的干燥草质茎。具有发汗解的干燥草质茎。具有发汗解表、宣肺平喘、利水消肿的作用。表、宣肺平喘、利水消肿的作用。麻黄中含有多种生物碱麻黄中含有多种生物碱, ,因产地和因产地和品种的不同有一定的差异品种的不同有一定的差异, ,一般以一般以麻黄碱和伪麻黄碱为主麻黄碱和伪麻黄碱为主, ,此外还含此外还含少量甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱和少量甲基麻黄碱、甲基伪麻黄碱和去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。去甲基麻黄碱、去甲基伪麻黄碱。二 麻黄中生物碱类化学成分的提取分离技术麻黄草段加8倍量水，浸煮2至3次浸煮液NaOH碱化调PH10-12甲苯萃取有机溶剂层碱水层 2%草酸溶液调PH6.5-7萃取草酸溶液减压浓缩,冷却后过滤结晶母液加8倍量水煮沸加饱和CaCl2滤液(草酸钙)加HCl调PH6.5-7浓缩，过滤母液（甲基麻黄碱盐酸盐）加饱和CaCl2溶液,静置，过滤结晶(盐酸伪麻黄碱)甲苯溶液(循环使用)(草酸麻黄碱)加饱和Na2S溶液调PH7-7.5静置，过滤沉淀粗结晶加水溶解，HCl调PH5.5-6.0活性炭脱色,重结晶盐酸麻黄碱麻黄碱与伪麻黄碱提取分离工艺流程麻黄碱与伪麻黄碱提取分离工艺流程麻黄草段加8 倍量水，浸煮2 至3 次浸煮液N a O H 碱化调P H 1 0 - 1 2甲苯萃取有机溶剂层碱水层 2 % 草酸溶 液调P H 6 . 5 - 7 萃取草酸溶液减压浓缩,冷却后过滤结晶母液加8 倍量水煮沸加饱和C a C l2滤液( 草酸钙)加H C l调P H 6 . 5 - 7浓缩，过滤母液（甲基麻黄碱盐酸盐）加饱和C a C l2溶液,静置，过滤结晶( 盐酸伪麻黄碱)甲苯溶液( 循环使用)( 草酸麻黄碱)加饱和N a2S 溶液调P H 7 - 7 . 5静置，过滤沉淀粗结晶加水溶解，H C l调P H 5 . 5 - 6 . 0活性炭脱色, 重结晶盐酸麻黄碱（二） 麻黄生物碱的性质（一）麻黄中主要有效成分及结构（一）麻黄中主要有效成分及结构三三 必备知识必备知识（一）麻黄中主要有效成分及结构 麻黄中含有多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为主，其麻黄中含有多种生物碱，以麻黄碱和伪麻黄碱为主，其次是甲基麻黄碱和去甲基麻黄碱。它们的结构如下：次是甲基麻黄碱和去甲基麻黄碱。它们的结构如下：CHOCHCH3HNHCH3HOC CHCH3HNHCH3l -麻黄碱(1R，2S)d-伪麻黄碱(1S，2S)1212CHOCHCH3HN(CH3)2l-去甲麻黄碱(1R，2S)12CHOCHCH3HNH212l-甲基麻黄碱(1R，2S)（二）麻黄生物碱的理化性质1.1.性状性状 麻黄碱和伪麻黄碱的分子量较小，为无色结晶，游离麻黄碱含水麻黄碱和伪麻黄碱的分子量较小，为无色结晶，游离麻黄碱含水物熔点为物熔点为4040。两者都具有挥发性。两者都具有挥发性。2.2.碱性碱性 麻黄碱和伪麻黄碱为仲胺生物碱，且氮原子在侧链上，碱性较强麻黄碱和伪麻黄碱为仲胺生物碱，且氮原子在侧链上，碱性较强，而且伪麻黄碱的碱性（，而且伪麻黄碱的碱性（pKa9.74pKa9.74）稍强于麻黄碱（）稍强于麻黄碱（pKa9.58pKa9.58）。）。3.3.溶解性溶解性 由于麻黄碱和伪麻黄碱的分子较小，且属芳烃仲胺生物碱，其溶由于麻黄碱和伪麻黄碱的分子较小，且属芳烃仲胺生物碱，其溶解性与一般生物碱不完全相同。游离的麻黄生物碱可溶于水，而伪麻解性与一般生物碱不完全相同。游离的麻黄生物碱可溶于水，而伪麻黄碱由于形成较稳定的分子内氢键，所以在水中的溶解度比麻黄碱小黄碱由于形成较稳定的分子内氢键，所以在水中的溶解度比麻黄碱小。麻黄碱和伪麻黄碱也能溶解于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。麻黄。麻黄碱和伪麻黄碱也能溶解于氯仿、乙醚、苯及醇类溶剂中。麻黄碱草酸盐比伪麻黄碱草酸盐在水中溶解度小。碱草酸盐比伪麻黄碱草酸盐在水中溶解度小。四四 知识链接与拓展知识链接与拓展溶溶剂剂提提取取法法基本原理基本原理 操作形式操作形式 影响因素影响因素 浸渍法 煎煮法 渗漉法 回流法 连续回流法般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除去杂质。去杂质。 基本原理基本原理 根据中药化学成分与溶剂间根据中药化学成分与溶剂间“极性相似相溶极性相似相溶”的原理，依据各的原理，依据各类成分溶解度的差异，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小类成分溶解度的差异，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，依据的溶剂，依据“浓度差浓度差”原理，将所提成分从药材中溶解出来的方原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。法。影响因素影响因素-溶剂、方法、粉碎度、温度、时间等1 1 药材粉碎度：药粉越细、表面积越大，提取效率越高。但太细，药粉对成分药材粉碎度：药粉越细、表面积越大，提取效率越高。但太细，药粉对成分的吸附也越强。因此水提取宜用粗粉；用有机溶剂可细些的吸附也越强。因此水提取宜用粗粉；用有机溶剂可细些, ,以以2020目为好。目为好。2 2 提取温度：一般热提效率高，但要考虑有些成分温度高易破坏，应选择适宜提取温度：一般热提效率高，但要考虑有些成分温度高易破坏，应选择适宜温度。温度。3 3 提取时间：一般提取时间长提出量大。但被提成分在细胞内外溶解一旦平衡，提取时间：一般提取时间长提出量大。但被提成分在细胞内外溶解一旦平衡，时间长即无意义。一般热水提以时间长即无意义。一般热水提以1/2hr1/2hr为宜，乙醇提为宜，乙醇提1hr1hr为宜。为宜。4 4 提取溶剂的选择提取溶剂的选择: : 遵循遵循“相似者相溶相似者相溶”规律，选择对有效成分溶解度大，对无规律，选择对有效成分溶解度大，对无效成分溶解度小的溶剂做为提取溶剂效成分溶解度小的溶剂做为提取溶剂; ;溶剂沸点要适中、低毒安全、环保。溶剂沸点要适中、低毒安全、环保。5 5 提取方法的选择提取方法的选择: :见后面见后面操作形式操作形式方方 法法常用溶剂常用溶剂优优 点点缺缺 点点浸渍法浸渍法水和醇水和醇室温提取不易破坏成分，设室温提取不易破坏成分，设备简单，适合提取含淀粉或备简单，适合提取含淀粉或黏液质多的药材。可配合黏液质多的药材。可配合超超声波声波处理提高提取效率。处理提高提取效率。时间长次多，提取效时间长次多，提取效率低。提取液易发霉率低。提取液易发霉渗漉法渗漉法水和醇水和醇室温提取不易破坏成分，设室温提取不易破坏成分，设备简单，保持较备简单，保持较高浓度差高浓度差提提取效率高。取效率高。溶剂用量较多溶剂用量较多煎煮法煎煮法水水设备简单，提取较全面设备简单，提取较全面加热提取易破坏成分，加热提取易破坏成分，挥发性成分易损失，挥发性成分易损失，不适合提取含淀粉或不适合提取含淀粉或黏液质多的药材黏液质多的药材回流法回流法 有机溶剂有机溶剂加热提取效率较高加热提取效率较高易破坏热敏性成分，易破坏热敏性成分，操作较繁操作较繁连续回流法连续回流法 有机溶剂有机溶剂保持较保持较高浓度差高浓度差提取效率高，提取效率高，操作操作简便简便，溶剂，溶剂用量少用量少提取液受热时间长，提取液受热时间长，成分易破坏成分易破坏水水蒸蒸气气蒸蒸馏馏法法基本原理基本原理 适用范围适用范围 装置示意图装置示意图 是将水蒸气通入含有挥发性成分的药是将水蒸气通入含有挥发性成分的药材中，使药材中挥发性成分随水蒸气材中，使药材中挥发性成分随水蒸气蒸馏出来的提取方法。蒸馏出来的提取方法。适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏并适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏并难溶于水的成分的提取，常用于挥发难溶于水的成分的提取，常用于挥发油等挥发性成分的提取油等挥发性成分的提取 。般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除去杂质。去杂质。 水蒸气蒸馏法和离子交换树脂法提取麻黄中生物碱类化合物水蒸气蒸馏法和离子交换树脂法提取麻黄中生物碱类化合物水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 麻黄碱和伪麻黄碱在游离状态时具有挥发性，可用水蒸气蒸馏法从麻黄麻黄碱和伪麻黄碱在游离状态时具有挥发性，可用水蒸气蒸馏法从麻黄中提取出来，将馏出液中用适量草酸溶液吸收，使其转变成麻黄碱草酸盐和中提取出来，将馏出液中用适量草酸溶液吸收，使其转变成麻黄碱草酸盐和伪麻黄碱草酸盐。由于溶解度不同，麻黄碱草酸盐从水溶液中析出，伪麻黄伪麻黄碱草酸盐。由于溶解度不同，麻黄碱草酸盐从水溶液中析出，伪麻黄碱草酸盐仍留在水中，过滤分离后再按溶剂提取法中的精制步骤将其精制成碱草酸盐仍留在水中，过滤分离后再按溶剂提取法中的精制步骤将其精制成盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱。此法具有设备简单，操作方便且安全，但本法盐酸麻黄碱和盐酸伪麻黄碱。此法具有设备简单，操作方便且安全，但本法需先将麻黄草的煮提液浓缩成浸膏，碱化后再用水蒸气蒸馏法提取，此过程需先将麻黄草的煮提液浓缩成浸膏，碱化后再用水蒸气蒸馏法提取，此过程加热温度较高，部分麻黄碱被分解产生胺和甲胺，从而影响产品的质量和收加热温度较高，部分麻黄碱被分解产生胺和甲胺，从而影响产品的质量和收率。率。离子交换树脂法离子交换树脂法 利用生物碱盐能够交换到强酸型阳离子树脂柱上，将麻黄草的酸性水提利用生物碱盐能够交换到强酸型阳离子树脂柱上，将麻黄草的酸性水提液通过离子交换柱，用酸性液洗脱，由于麻黄碱的碱性比伪麻黄弱，可先从液通过离子交换柱，用酸性液洗脱，由于麻黄碱的碱性比伪麻黄弱，可先从树脂柱上洗脱下来，从而使两者达到分离。本法比较简单，无需特殊设备，树脂柱上洗脱下来，从而使两者达到分离。本法比较简单，无需特殊设备，只要控制好洗脱液的用量即可使麻黄碱和伪麻黄碱分离，实验室多应用此法只要控制好洗脱液的用量即可使麻黄碱和伪麻黄碱分离，实验室多应用此法。pHpH10,中药酸水提取液（盐）中药酸水提取液（盐） 过阳离子交换树脂柱过阳离子交换树脂柱（RSO3- H+） 树脂柱（树脂柱（RSO3BH+） 氨液碱化（游离）氨液碱化（游离）氯仿提取氯仿提取 回收溶剂回收溶剂 总生物碱总生物碱 流出液流出液（水溶性杂质）（水溶性杂质）离子交换树脂法离子交换树脂法 -操作流程操作流程提提取取液液的的浓浓缩缩水提液的浓缩有机提取液的浓缩敞口蒸发敞口蒸发 适用于少量水提液。适用于少量水提液。薄膜蒸发薄膜蒸发 效率高，适用于大量水提液。效率高，适用于大量水提液。常压蒸馏常压蒸馏 适用于低沸点有机溶剂的回收适用于低沸点有机溶剂的回收，例如乙醚、，例如乙醚、 丙酮等丙酮等减压蒸馏减压蒸馏 适用于高沸点有机溶剂的回收适用于高沸点有机溶剂的回收，例如乙醇、正丁醇等，例如乙醇、正丁醇等【注注】加热加热有机有机溶剂（溶液）必须使用溶剂（溶液）必须使用非明火非明火热源。热源。五五 课课 堂堂 互互 动动根据前面所学的理论知识比较麻黄碱和伪麻黄碱，并思考如何分离它们？ 任务二任务二 防己中生物碱类成分的提取分离技术防己中生物碱类成分的提取分离技术 学习目标学习目标一一二三三防己中生物碱的提取分离技术防己中生物碱的提取分离技术必备知识五四六相关知识链接及拓展课堂互动目标测试一一 学习目标学习目标2掌握粉防己碱和防掌握粉防己碱和防己诺林碱的提取、己诺林碱的提取、分离技术。分离技术。熟悉粉防己碱和防熟悉粉防己碱和防己诺林碱的结构及己诺林碱的结构及主要理化性质。主要理化性质。了解粉防己碱和防了解粉防己碱和防己诺林碱的提取分己诺林碱的提取分离新进展。离新进展。知识要求知识要求3能力要求能力要求1掌握防己中生物碱掌握防己中生物碱类化学成分的提取类化学成分的提取分离原理及操作技分离原理及操作技术。术。 熟练进行防己熟练进行防己中中生物碱类化合物生物碱类化合物的提取、分离及的提取、分离及鉴定操作。鉴定操作。学会防己学会防己中生物中生物碱类化合物碱类化合物的色的色谱鉴定技术谱鉴定技术。学习目的 二 防己中生物碱类化学成分的提取分离技术防己（防己（StephaniaStephania tetrandratetrandra）又称粉防已、汉防己、倒地拱，又称粉防已、汉防己、倒地拱，为防已科植物粉防己的干燥根，为防已科植物粉防己的干燥根，为临床常用中药。防已味苦、辛，为临床常用中药。防已味苦、辛，性寒，具有祛风止痛、利水消肿性寒，具有祛风止痛、利水消肿等功效。现代药理实验研究表明，等功效。现代药理实验研究表明，防己总生物碱具有镇痛、消炎、防己总生物碱具有镇痛、消炎、降压、肌肉松弛以及抗菌、抗肿降压、肌肉松弛以及抗菌、抗肿瘤的作用，其主要有效成分为粉瘤的作用，其主要有效成分为粉防己碱（又称汉防已甲素）和防防己碱（又称汉防已甲素）和防己诺林碱（又称汉防己乙素）。己诺林碱（又称汉防己乙素）。防己生物碱的提取分离工艺流程防己生物碱的提取分离工艺流程防 己 粗 粉95% 乙 醇 加 热 回 流 提 取乙 醇 提 取 液碱 水 层浓 缩乙 醇 浸 膏5% 盐 酸 溶 解 ， 过 滤酸 水 液不 溶 物氨 水 碱 化 至 P H 9.0-10.0氯 仿 萃 取氯 仿 层回 收 氯 仿残 留 物氧 化 铝 柱 层 析 分 离环 己 烷 -丙 酮 (4:1)洗 脱（ 汉防 己甲 素 ）粉 防己 碱防 己 诺 林 碱(汉 防 己 乙 素 )盐 酸 酸 化 至 P H 3.0-4.0加 饱 和 雷 氏 铵 盐 至 沉 淀 完 全静 置 ， 过 滤沉 淀丙 酮 溶 解 ， 过 滤丙 酮 液通 过 氧 化 铝 柱 除 去 杂 质丙 酮 液滤 液沉 淀定 量 加 入 B aC l2溶 液（ 把 上 步 加 入 A g2S O4中 的 S O42-沉 淀 完 全 ）沉 淀滤 液减 压 浓 缩 ， 析 出 晶 体 （ 粗 品 ）热 水 重 结 晶轮 环 藤 酚 碱 盐 酸 盐方 法 二加 入 热 饱 和 A g2SO4溶 液过 滤方 法 一加 冷 苯 溶 解苯 液不 溶 物回 收 苯丙 酮 重 结 晶丙 酮 重 结 晶（ 汉防 己甲 素 ）粉 防己 碱防 己 诺 林 碱(汉 防 己 乙 素 )（二） 防己生物碱的性质（一）防己中主要有效成分及结构（一）防己中主要有效成分及结构三三 必备知识必备知识（一）防己中主要有效成分及结构 防已中的生物碱含量高达防已中的生物碱含量高达1.5%一一2.3%，其中主要为粉防己碱，其中主要为粉防己碱和防己诺林碱，还含少量的轮环藤酚碱。粉防己碱和防己诺林碱均属和防己诺林碱，还含少量的轮环藤酚碱。粉防己碱和防己诺林碱均属于双苄基异喹啉衍生物，且为叔胺生物碱，轮环藤酚碱为季铵型生物于双苄基异喹啉衍生物，且为叔胺生物碱，轮环藤酚碱为季铵型生物碱。其结构如下碱。其结构如下 ：R=CH3 粉防己碱（汉防己甲素） R=H 防己诺林碱（汉防己乙素）NCH3OHCH3NOCH3ORHOCH3CH3OO轮环藤酚碱OHOCH3N+CH3CH3OHO（二）防己生物碱的理化性质 1 1性状性状 粉防己碱和防己诺林碱均为白色结晶。粉防己碱的熔点为粉防己碱和防己诺林碱均为白色结晶。粉防己碱的熔点为217217218218（丙酮），防己诺林碱自丙酮中析出的结晶具有双熔点，（丙酮），防己诺林碱自丙酮中析出的结晶具有双熔点，126126177177熔融，熔融，200200固化，继续加热至固化，继续加热至237237238238再熔融。轮环藤再熔融。轮环藤酚碱的氯化物为无色结晶，熔点酚碱的氯化物为无色结晶，熔点214214。 2碱性碱性 粉防己碱和防己诺林碱分子中均有两个叔胺状态的氮原子，碱性粉防己碱和防己诺林碱分子中均有两个叔胺状态的氮原子，碱性较强。轮环藤酚碱属于原小檗碱型季铵碱，具强碱性。较强。轮环藤酚碱属于原小檗碱型季铵碱，具强碱性。 3溶解性溶解性 粉防己碱和防己诺林碱化学结构相似，亲脂性较强，具有脂溶性粉防己碱和防己诺林碱化学结构相似，亲脂性较强，具有脂溶性生物碱的一般溶解性。但由于两者的分子结构中生物碱的一般溶解性。但由于两者的分子结构中7 7位取代基的差异，前位取代基的差异，前者为甲氧基，后者为酚羟基，故粉防己碱的极性较小，能溶于冷苯；者为甲氧基，后者为酚羟基，故粉防己碱的极性较小，能溶于冷苯；防己诺林碱极性较大，难溶于冷苯。利用这一性质差异可将两者分离防己诺林碱极性较大，难溶于冷苯。利用这一性质差异可将两者分离。轮环藤酚碱为水溶性生物碱，可溶于水、甲醇、乙醇，难溶于乙醚。轮环藤酚碱为水溶性生物碱，可溶于水、甲醇、乙醇，难溶于乙醚、苯等亲脂性有机溶剂。、苯等亲脂性有机溶