第11章 生物碱类药物的分析.ppt

《第11章 生物碱类药物的分析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第11章 生物碱类药物的分析.ppt（72页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第七章生物碱类药物的分析第七章生物碱类药物的分析TheAnalysisofAlkaloid第一节概述第一节概述一、特点一、特点1含氮有机化合物2没有共同母核3多数具有含氮杂环结构，少数氮在侧链上（如麻黄碱）4.绝大部分存在于植物体内；少数存在于动物体内（如蟾蜍碱）二、碱性与结构的关系二、碱性与结构的关系碱性碱性氮原子结合状态和所处化学环境氮原子结合状态和所处化学环境l电子效应电子效应:诱导效应和共轭效应诱导效应和共轭效应l立体效应立体效应电子效应电子效应:nN N连连接接供供电电基基团团，如如-OR-OR、-R-R时时，碱碱性就强。性就强。lN N连接吸电基团，如连接吸电基团，如-NONO2

2、2、-COOH-COOH 等时，碱性就弱。等时，碱性就弱。1 1季铵类生物碱季铵类生物碱以以季季铵铵形形式式存存在在，可可以以离离子子化化，有有类类似金属的性质，碱性最强。似金属的性质，碱性最强。如：小蘗碱（如：小蘗碱（pKapKa=11.53=11.53）2.2.脂肪胺脂肪胺碱性：碱性：脂肪胺碱性比脂肪胺碱性比NHNH3 3强强 仲胺伯胺叔胺仲胺伯胺叔胺3 3芳胺类芳胺类芳胺类药物碱性比芳胺类药物碱性比NHNH3 3碱性弱。碱性弱。芳胺类碱性：伯胺芳胺类碱性：伯胺仲胺仲胺 叔胺叔胺 碱性强弱取决于芳环上取代基的性质。碱性强弱取决于芳环上取代基的性质。供电子取代基（如供电子取代基（如-CHCH

3、3 3等）碱性强等）碱性强 吸电子取代基（如吸电子取代基（如-NONO2 2等）碱性弱等）碱性弱4 4酰胺类酰胺类呈酰胺结构，碱性非常弱呈酰胺结构，碱性非常弱如：咖啡因如：咖啡因K Kb b=0.710=0.710-14-14（1919 C）生物碱碱性强弱一般规律是：生物碱碱性强弱一般规律是：季季铵铵碱碱类类脂脂肪肪胺胺类类NHNH3 3芳芳胺胺、N-N-芳杂环酰胺类芳杂环酰胺类例外：例外：含含-COOHCOOH、酚酚-OHOH的生物碱，属于两性的生物碱，属于两性生物碱。生物碱。如：吗啡如：吗啡三、生物碱类药物的溶解性三、生物碱类药物的溶解性一般情况下一般情况下 游游离离生生物物碱碱不不溶溶或

4、或难难溶溶于于水水，可可在在稀稀酸酸水水溶溶液液中中成成盐盐而而溶溶解解。易易溶溶于于有有机机溶溶剂剂 生物碱盐易溶于水，不溶于有机溶剂生物碱盐易溶于水，不溶于有机溶剂例外：例外：有的生物碱能溶于水，如麻黄碱、有的生物碱能溶于水，如麻黄碱、烟碱等烟碱等具有酸碱两性的生物碱，可在碱的具有酸碱两性的生物碱，可在碱的水水溶溶液液中中成成盐盐而而溶溶解解，如如吗吗啡啡、茶茶碱碱等等碱性较弱的生物碱不能与酸形成稳碱性较弱的生物碱不能与酸形成稳定的盐，如咖啡因、利血平等定的盐，如咖啡因、利血平等四、生物碱类药物的分类四、生物碱类药物的分类：1、苯烃胺类：、苯烃胺类：氮原子不在环状结构内氮原子不在环状结构内

5、麻黄碱、伪麻黄碱、秋水仙碱麻黄碱、伪麻黄碱、秋水仙碱麻黄碱麻黄碱伪麻黄碱伪麻黄碱性质：性质：.麻黄碱和伪麻黄碱具有苯烃胺结构，其氮麻黄碱和伪麻黄碱具有苯烃胺结构，其氮原子均为仲胺，碱性较强，易与酸成盐。原子均为仲胺，碱性较强，易与酸成盐。.芳环侧链上具有氨基醇结构，可以与双缩芳环侧链上具有氨基醇结构，可以与双缩脲试液反应，用于鉴别。脲试液反应，用于鉴别。.结构中含有芳环结构，在紫外区有特征吸结构中含有芳环结构，在紫外区有特征吸收，可用于鉴别和含量测定。收，可用于鉴别和含量测定。.麻黄碱和伪麻黄碱侧链上均有不对称碳原麻黄碱和伪麻黄碱侧链上均有不对称碳原子，因此具有旋光性。子，因此具有旋光性。2、

6、托烷类（莨菪烷类）莨菪烷衍生的氨基醇和不同有机酸缩合成酯类的生物碱 硫酸阿托品、氢溴酸山莨菪碱硫酸阿托品硫酸阿托品硫酸阿托品硫酸阿托品氢溴酸山莨菪碱氢溴酸山莨菪碱性质：性质：1.阿托品和山莨菪碱结构中，具有酯结构，阿托品和山莨菪碱结构中，具有酯结构，易水解易水解2.五元脂环上有叔胺氮原子，故碱性较强，易五元脂环上有叔胺氮原子，故碱性较强，易与酸成盐与酸成盐3.山莨菪碱中有不对称碳原子，呈左旋体山莨菪碱中有不对称碳原子，呈左旋体阿托品为消旋体，无旋光性。阿托品为消旋体，无旋光性。奎宁（左旋体）奎宁（左旋体）奎尼丁（右旋体）奎尼丁（右旋体）(喹啉环）喹啉环）（喹核碱）（喹核碱）(喹啉环）喹啉环）（

7、喹核碱）（喹核碱）典型药物的结构典型药物的结构 3 3 喹啉类药物喹啉类药物 硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、喜树碱等硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、喜树碱等碱性碱性:性质：性质：1.1.碱性：碱性：奎宁和奎尼丁结构中包括喹啉环和喹奎宁和奎尼丁结构中包括喹啉环和喹核碱两部分，各含一个氮原子，其中喹核碱含核碱两部分，各含一个氮原子，其中喹核碱含脂环氮，碱性强，可以与硫酸成盐；而喹啉环脂环氮，碱性强，可以与硫酸成盐；而喹啉环系芳环氮，碱性较弱，不能与硫酸成盐系芳环氮，碱性较弱，不能与硫酸成盐2.2.旋光性：奎宁和奎尼丁的分子式完全相同，旋光性：奎宁和奎尼丁的分子式完全相同，但喹核碱部分立体结构不同，因此其旋光性、但喹

8、核碱部分立体结构不同，因此其旋光性、碱性和溶解性能也不同。奎宁为左旋体，碱性和溶解性能也不同。奎宁为左旋体，奎尼奎尼丁为右旋体，奎宁的丁为右旋体，奎宁的碱性大于奎尼丁。碱性大于奎尼丁。4、异喹啉类、异喹啉类盐酸吗啡、磷酸可待因盐酸吗啡、磷酸可待因吗啡吗啡CH3可待因可待因性质：性质：碱性：吗啡分子中含有酚羟基和叔胺基碱性：吗啡分子中含有酚羟基和叔胺基团，故属两性化合物，碱性略强，即可团，故属两性化合物，碱性略强，即可以溶与氢氧化钠又可溶与盐酸水溶液。以溶与氢氧化钠又可溶与盐酸水溶液。可待因分子中仅有叔胺基团，无酚羟基，可待因分子中仅有叔胺基团，无酚羟基，碱性较吗啡稍强，不能溶与氢氧化钠溶碱性较

9、吗啡稍强，不能溶与氢氧化钠溶液。液。5、吲哚类、吲哚类硝酸士的宁、利血平硝酸士的宁、利血平士的宁21利血平利血平性质：性质：n n碱性：士的宁和利血平结构中均含有两个碱性强弱不同的氮原子，士的宁结构中的吲哚氮由于与芳香环共轭，氮上的电子云密度小，几乎无碱性，脂环叔胺氮碱性较强可与一分子硝酸成盐。n n 利血平脂环叔胺氮由于受立体效应的影响，碱性较弱，不能与酸形成稳定的盐，而以游离状态存在。利血平具有酯结构，与弱碱接触或受热易水解。6、黄嘌呤类、黄嘌呤类咖啡因、茶碱咖啡因、茶碱咪唑咪唑嘧啶嘧啶性质：咖啡因和茶碱是咪唑和嘧啶相并和性质：咖啡因和茶碱是咪唑和嘧啶相并和的两环化合物，分子结构中虽含有四

10、个氮的两环化合物，分子结构中虽含有四个氮原子，但两个氮原子受邻位吸电子基团羰基原子，但两个氮原子受邻位吸电子基团羰基的影响，几乎不呈碱性，而与其结构相似的的影响，几乎不呈碱性，而与其结构相似的茶碱具有酸性，可溶于碱的水溶液中茶碱具有酸性，可溶于碱的水溶液中H茶碱第二节鉴别反应第二节鉴别反应l一一测定理化常数测定理化常数1熔点和衍生物熔点熔点和衍生物熔点2比旋度比旋度生物碱类药物的一般鉴别试验生物碱类药物的一般鉴别试验二、光谱法二、光谱法1UV吸收光谱吸收光谱a.比较最大（小）吸收波长和相应比较最大（小）吸收波长和相应的吸收度的吸收度b.与对照品比较吸收光谱的一致性与对照品比较吸收光谱的一致性c

11、.比较吸收系数的一致性比较吸收系数的一致性2IR吸收光谱吸收光谱IR光谱信息丰富，准确度高，专光谱信息丰富，准确度高，专属性强属性强三、化学反应三、化学反应 1沉淀反应：酸性水溶液中，与生物碱沉淀试剂（重金属盐类和大分子酸类等）发生沉淀反应。常用试剂：常用试剂：I2KI碘化铋钾碘化铋钾碘化汞钾碘化汞钾鞣酸鞣酸硅钨酸硅钨酸一般鉴别试验一般鉴别试验2显色反应 生物碱固体+生物碱显色试剂颜色 常用：CH2SO4、CHNO3、钼硫酸特征鉴别试验1.双缩脲反应（具有氨基醇结构的生物碱的特征反应）例如：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱例如：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱2.Vitali反应（托烷类）反应（托烷类）供试品

12、发烟HNO3黄色黄色醇制KOH深紫色深紫色3.绿喹宁反应（喹啉类)加过量的氨水加过量的氨水供试品弱酸性水滴加溴水或氯水滴加溴水或氯水至微过量翠绿色翠绿色4.Marquis反应（异喹啉类）供试品甲醛硫酸试液甲醛硫酸试液醌式结构的有色化合物例如：硫酸阿托品、氢溴酸山莨菪碱例如：硫酸阿托品、氢溴酸山莨菪碱例如：奎宁、奎尼丁例如：奎宁、奎尼丁例如：吗啡、可待因例如：吗啡、可待因5.紫脲酸铵反应（黄嘌呤类）紫脲酸铵反应（黄嘌呤类）供试品供试品盐酸氯酸钾氯酸钾蒸干水浴浅红色残渣浅红色残渣氨气紫色氢氧化钠试液紫色褪去紫色褪去例如：咖啡因、茶碱例如：咖啡因、茶碱第三节第三节特殊杂质检查特殊杂质检查 生物碱类药

13、物大多是从植物中提取，部生物碱类药物大多是从植物中提取，部分也有合成的。由于其结构复杂，生产分也有合成的。由于其结构复杂，生产工艺长，在生产或贮藏过程中常共存其工艺长，在生产或贮藏过程中常共存其他生物碱，而生物碱一般均有毒性和活他生物碱，而生物碱一般均有毒性和活性，为保证用药的安全、有效，对各种性，为保证用药的安全、有效，对各种生物碱中存在的特殊杂质应严格控制生物碱中存在的特殊杂质应严格控制一、利用药物和杂质在物理性质上的差异一、利用药物和杂质在物理性质上的差异（一）溶解行为的差异（一）溶解行为的差异（二）颜色的差异（二）颜色的差异（三）旋光性的差异（三）旋光性的差异（四）对光选择性吸收的差异

14、（四）对光选择性吸收的差异二、利用药物和杂质在化学性质上的差异（一）利用酸碱性的差异如：硫酸阿托品中其他生物碱的检查（二）颜色反应如：盐酸吗啡中阿扑吗啡的检查盐酸吗啡中罂粟碱的检查三、色谱法（一）TLC 如：硫酸奎宁中其他金鸡纳碱的检查 主成分高低浓度自身对照法（二）HPLC如:硫酸长春新碱中其他生物碱的检查梯度洗脱 第三节第三节 含量测定含量测定 一、非水碱量法一、非水碱量法 在水中碱性较弱，不能顺利地进行中和滴定（滴定突跃不明显，难以判断滴定终点）。在酸性非水介质中（如gHAc中），则能显示出较强的碱性，滴定突跃增大，可以顺利地进行中和滴定。1测定方法 供试品：以消耗标准液8ml计算。溶剂

15、：gHAc，一般用量1030ml，滴定剂：0.1mol/L HClO4/无水gHAc 溶液 指示剂：结晶紫 做空白试验2测定条件的选择测定条件的选择适用范围适用范围Kb10-8的有机碱盐。的有机碱盐。Kb为为10-810-10选冰醋酸作溶剂选冰醋酸作溶剂Kb为为10-1010-12选冰醋酸和醋酐作溶剂选冰醋酸和醋酐作溶剂Kb 10-12选醋酐作溶剂选醋酐作溶剂盐的滴定盐的滴定置换滴定，即用强酸（置换滴定，即用强酸（HClO4）置换出与生物碱结合的较弱的酸（置换出与生物碱结合的较弱的酸（HA）.gHAc中酸强度不相同中酸强度不相同.HClO4HBrHClH2SO4HNO3其它弱酸其它弱酸HA不同

16、，对滴定反应的影响也不同。不同，对滴定反应的影响也不同。若若置置换换出出的的HA酸酸性性较较强强，则则反反应应将将不不能能进进行行到到底底，如如测测定定生生物物碱碱的的氢氢卤卤酸酸盐盐时时，由由于于置置换换出出相相当当强强的的氢氢卤卤酸酸能能影影响响滴滴定定终终点点，一一般般处处理理方方法法是是加加入入过过量量的的醋醋酸酸汞汞的的冰冰醋醋酸酸溶溶液液，使使其其生生成成在在醋醋酸酸中中难难以以解解离离的卤化汞，以排除干扰。的卤化汞，以排除干扰。终点指示方法终点指示方法电位滴定法和指示剂法电位滴定法和指示剂法最常用的指示剂是最常用的指示剂是 结晶紫结晶紫 Crystal Crystal Viole

17、tViolet（CVCV）紫蓝蓝绿绿黄绿黄（碱性区）（酸性区）终点的颜色应用电位法校准。注意事项注意事项a.水份的影响及排除水份的影响及排除gHAc和和HClO4中都含有一定量的水份中都含有一定量的水份排除法：排除法：配制时，根据配制时，根据gHAc和和HClO4含水量，加含水量，加入计算量的醋酐。入计算量的醋酐。费休氏（费休氏（Fischer）水分测定法准确测出水分测定法准确测出gHAc和和HClO4中含水量，准确加入醋酐。中含水量，准确加入醋酐。b.标准溶液的稳定性标准溶液的稳定性水的膨胀系数是水的膨胀系数是0.2110-3/CgHAc膨膨胀胀系系数数是是1.110-3/C，较较大大，体体

18、积积随随温温度度变变化化较较大大，且且还还具有挥发性。具有挥发性。测测定定样样品品与与标标定定标标准准溶溶液液时时温温度度不不同，应对浓度进行校正。同，应对浓度进行校正。l其中：其中：l 0.0011 0.0011：gHAcgHAc的膨胀系数的膨胀系数l t t0 0和和t t1 1：标定标准溶液和测定样品时的温度标定标准溶液和测定样品时的温度l F F0 0和和F F1 1：t t0 0和和t t1 1所对应的标准溶液的浓度所对应的标准溶液的浓度l说明：说明：l t1-t0 10 Cl或贮存时间超过或贮存时间超过30天天l则在临用前必须重新标定标准溶液的浓度。则在临用前必须重新标定标准溶液的

19、浓度。校正公式校正公式：（1）.氢卤酸盐的测定氢卤酸盐的测定氢卤酸在氢卤酸在gHAc中酸性较强，对滴定有影响中酸性较强，对滴定有影响。排除方法：排除方法：加入过量的HgAc2/gHAc溶液3.含量测定的实例：（2）.硫酸盐的测定硫酸盐的测定（以硫酸奎宁的测定为例（以硫酸奎宁的测定为例）注意硫酸盐的结构，正确判断反应的摩尔比。直接滴定法直接滴定法两个N原子l喹啉N，属于芳环族N，碱性较弱l喹核N，属于脂环族N，碱性较强奎宁与硫酸结合时，一分子的硫酸能与两分子的奎宁结合，即：在水中硫酸是二元酸，能够解离出两个氢离子，即l在冰醋酸中硫酸是一元酸，能够解离出 一个氢离子，即滴定反应如下：+3HClO4

20、+l用HClO4直接滴定硫酸喹宁时，摩尔比是13l用HClO4直接滴定硫酸阿托品硫酸阿托品（莨菪碱）的结构如下：反应的摩尔比是11加入高氯酸钡消除H2SO4的影响l加入高氯酸钡，摩尔比是加入高氯酸钡，摩尔比是1 2iii硫酸奎宁片的含量测定供试品适量氢氧化钠 溶液氯仿分取氯仿液分取氯仿液高氯酸滴定醋酐二甲基黄指示液二甲基黄指示液硫酸奎宁和高氯酸的摩尔比位硫酸奎宁和高氯酸的摩尔比位1：4练习题练习题：硫酸奎宁的测定 称取样品适量，加gHAc7ml，醋酐3ml与结晶紫指示液1滴，用0.1mol/L HClO4液滴定至终点，并将滴定结果用空白试验校正。已 知：1ml 0.1mol/L HClO4液

21、相 当 于24.90mg的硫酸奎宁。求：硫酸奎宁的分子量。（747.00）（3 3）硝酸盐的测定）硝酸盐的测定 HNO3在gHAc中为弱酸，不影响滴定突跃。HNO3具有氧化性，应采用电位法指示终点。l（4）.磷酸盐及有机酸盐的测定磷酸盐及有机酸盐的测定磷酸、有机酸为弱酸，不干扰滴定。二、提取中和法二、提取中和法1基本原理基本原理利利用用生生物物碱碱盐盐类类可可溶溶于于水水，游游离离生生物物碱碱不不溶溶于于水水而而溶溶于于有有机机溶溶剂剂的的性性质质进进行提取，然后进行滴定的方法。行提取，然后进行滴定的方法。即即2讨论讨论(1)碱化试剂碱化试剂常用的碱化试剂常用的碱化试剂 NaOH、NH3、Na

22、2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2、MgO等。选用碱化试剂时应考虑的因素选用碱化试剂时应考虑的因素对碱化试剂的要求对碱化试剂的要求n n碱化试剂碱性大于生物碱的碱性；碱化试剂碱性大于生物碱的碱性；n n不易进入有机相，即使进入，易除去；不易进入有机相，即使进入，易除去；n n不与生物碱和有机溶剂反应；不与生物碱和有机溶剂反应；还需考虑生物碱的化学性质还需考虑生物碱的化学性质 易水解或具两性，不能用强碱性碱化试剂。阿托品具有酯结构，与强碱接触时分解；吗啡具有酚羟基，和NaOH形成酚盐溶于水，难以用有机溶剂提取。有脂肪性物质共存时，不能用强碱性的碱化试剂，以免形成乳化而难以用有机溶剂提取。NH

23、3优点氨水是最常用的碱化试剂。氨Kb值：1.7510-5（pKb为4.67）一般生物碱Kb：10-610-9（pKb为6 9）氨碱性适当，能使大部分生物碱游离，又不能使具酯结构或两性生物碱水解或成盐，氨又具挥发性、易除去，因此对测定无干扰。(2)(2)提取溶剂提取溶剂 提取溶剂要求提取溶剂要求 不与水相混溶不与水相混溶 对对所所提提取取生生物物碱碱有有极极大大的的溶溶解解度度，而对其它共存物质不溶或极少溶解而对其它共存物质不溶或极少溶解 沸点低，容易挥散除去沸点低，容易挥散除去 与与碱碱化化试试剂剂或或生生物物碱碱不不起起任任何何化化学反应学反应 常用的提取溶剂常用的提取溶剂氯仿、乙醚，有时也

24、使用混合溶剂氯仿：比重大，易于分离对大部分生物碱都有较大的溶解度不燃烧，使用安全氯仿在碱性下受热很容易分解，尤其是碱性较强时更容易分解。乙醚：沸点太低，极易挥发容易被氧化，着火在水中的溶解度较大在乙醚中溶解的生物碱不多乙醚的应用不如氯仿广泛。提取溶剂的用量一般提取4次，第一次用量为水液体积的一半，以后几次所用的溶剂量应为第一次的一半，如果生物碱量或水液体积很小时，则第一次提取溶剂的用量应与液体体积相等基本原则：指示剂的选择滴定时选择变色范围在酸性区域的指示剂乳化的预防和消除为了避免乳化现象，常采用的方法有：A、采用碱性弱的碱化剂B、采用不易产生乳化的合适提取剂C、在保证提取完全的条件下，避免过

25、于猛烈的振摇破乳的方法有：A、再加一些有机相或水相B、加数滴乙醇并轻轻转动分液漏斗C、如轻度乳化可旋转分液漏斗，并将已分出的液层分出，以加速分层速度。D、用热毛巾在分液漏斗外热敷E、以盐析破坏乳化F、经脱脂棉过滤l三、酸性染料比色法三、酸性染料比色法l1 1原理原理:l在适当pH溶液中,有机碱（B）可以与氢离子结合成阳离子,酸性染料（HIn）可解离成阴离子,阴离子可与有机碱盐阳离子定量地结合成有色离子对，而进入到有机相，测定吸收度。l溴麝香草酚蓝(BTB)lbrom thymol bluelpH 6.07.6（黄蓝）2常用酸性染料磺酞类指示剂对所选用的酸性染料要求是:不但能与有机碱定量结合，而

26、且生成的络合物（离子对）在有机相中的溶解度大，染料在有机相中不溶或很少溶解；同时要求生成的离子对与其最大吸收波长出有较高的吸收度l溴甲酚绿(BCG)lbromcresolgreenlpH3.65.2（黄蓝）l溴酚蓝(BPB)lbromophenolbluelpH3.84.6（黄紫）4主要条件主要条件最主要条件是水相的pH。要求：能使有机碱全部以盐的形式存在，酸性染料能够解离成阴离子，以便它们定量地结合成离子对而转溶于有机相，且又能将剩余的染料完全保留在水相。pH（酸性）BH+，InBH+In-.pH（碱性）In-，BH+BH+In-，有机溶剂提取的是Bn n 水相pH的选择方法：用待测的有机碱加入一定的酸性染料，配制成一系列不同pH值的溶液，分别用有机溶剂提取后测定有机溶剂提取液的吸收度，吸收度值最大的溶液所对应的pH值就是水相的最佳pH值。