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1、第七章 生物碱类药物的分析 The Analysis of Alkaloid 第一节 概 述 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 碱性氮原子结合状态和所处化学环境 l电子效应:诱导效应和共轭效应 l立体效应 电子效应: n n N N连接供电基团，如连接供电基团，如-OR-OR、-R-R时，碱时，碱 性就强。性就强。 lN连接吸电基团，如-NO2、-COOH 等时，碱性就弱。 1季铵类生物碱 以季铵形式存在，可以离子化，有类 似金属的性质，碱性最强
2、。 如：小蘗碱（pKa=11.53） 2. 脂肪胺 碱性：脂肪胺碱性比NH3强 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NHNH 3 3 碱性弱。碱性弱。 芳胺类碱性：伯胺仲胺 叔胺 碱性强弱取决于芳环上取代基的性碱性强弱取决于芳环上取代基的性 质。质。 供电子取代基（如供电子取代基（如- -CHCH 3 3 等）碱性强等）碱性强 吸电子取代基（如吸电子取代基（如- -NONO 2 2 等）碱性弱等）碱性弱 4酰胺类 呈酰胺结构，碱性非常弱 如：咖啡因Kb=0.710-14（19C） 生物碱碱性强弱一般规律是： 季铵碱类脂肪胺类NH3芳胺、N -芳杂环酰胺类 例外：
3、含-COOH、酚-OH的生物碱，属于两性 生物碱。 如：吗啡 三、生物碱类药物的溶解性 一般情况下 游离生物碱不溶或难溶于水，可在稀 酸水溶液中成盐而溶解。易溶于有机溶 剂 生物碱盐易溶于水，不溶于有机溶剂 例外： 有的生物碱能溶于水，如麻黄碱、 烟碱等 具有酸碱两性的生物碱，可在碱的 水溶液中成盐而溶解，如吗啡、茶 碱等 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 四、生物碱类药物的分类： 1、苯烃胺类： 氮原子不在环状结构内 麻黄碱、伪麻黄碱、秋水仙碱 麻黄碱伪麻黄碱 性质： .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。 .芳环侧链上具有氨基
4、醇结构，可以与双缩 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 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 子，因此具有旋光性。 2、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 氢溴酸山莨菪碱 性质： 1.阿托品和山莨菪碱结构中，具有酯结构， 易水解 2.五元脂环上有叔胺氮原子，故碱性较强，易 与酸成盐 3.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。 奎宁（左旋体） 奎尼丁（右旋体） (喹啉环） （喹核碱） (喹啉环） （喹核碱） 典型药物的结构 3 喹
5、啉类药物 硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、喜树碱等 碱性: 性质： 1.碱性：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 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 2.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、 碱性和溶解性能也不同。奎宁为左旋体，奎尼 丁为右旋体，奎宁的碱性大于奎尼丁。 4、异喹啉类 盐酸吗啡、磷酸可待因 吗啡 CH3 可待因 性质： 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 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，碱
6、性较吗啡稍强，不能溶与氢氧化 钠溶液。 5、吲哚类 硝酸士的宁、利血平 士的宁 2 1 利血平利血平 性质： 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。 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 咖啡因、茶碱 咪唑嘧啶 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个氮 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，
7、而与其结构相似的 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 l一 测定理化常数 1熔点和衍生物熔点 2比旋度 生物碱类药物的一般鉴别试验 二、光谱法 1UV吸收光谱 a. 比较最大（小）吸收波长和相 应的吸收度 b. 与对照品比较吸收光谱的一致性 c. 比较吸收系数的一致性 2IR吸收光谱 IR光谱信息丰富，准确度高，专 属性强 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：I2KI 碘化铋钾 碘化汞钾 鞣酸 硅钨酸 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、CHNO
8、3、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 2.Vitali反应（托烷类） 供试品 发烟HNO3 黄色 醇制KOH 深紫色 3.绿喹宁反应（喹啉类) 加过量的氨水 供试品 弱酸性水 滴加溴水或氯水 至微过量 翠绿色 4.Marquis反应（异喹啉类） 供试品 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：奎宁、奎尼丁 例如：吗啡、可待因 5.紫脲酸铵反应（黄嘌呤类） 供试品 盐酸 氯酸钾 蒸干 水浴 浅红色残渣 氨气 紫色 氢氧化钠试液 紫色褪去 例如：咖啡因、茶碱 第三节 特殊杂质检查 生物碱类
9、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 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 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 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 （二）颜色的差异 （三）旋光性的差异 （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
10、如:硫酸长春新碱中其他生物碱的检查 梯度洗脱 第三节 含量测定 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：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 适用范围 Kb 10-8的有机碱盐。 Kb为10-810-10 选冰醋酸作溶剂 Kb为10-1010-12 选冰醋酸和醋酐作溶剂 Kb 10-12
11、 选醋酐作溶剂 盐的滴定 置换滴定，即用强酸（HClO4） 置换出与生物碱结合的较弱的酸（HA）. gHAc中酸强度不相同. HClO4HBrHClH2SO4 HNO3其它弱酸 HA不同，对滴定反应的影响也不同。 若置换出的HA酸性较强，则反应将不能进 行到底，如测定生物碱的氢卤酸盐时，由 于置换出相当强的氢卤酸能影响滴定终点 ，一般处理方法是加入过量的醋酸汞的冰 醋酸溶液，使其生成在醋酸中难以解离的 卤化汞，以排除干扰。 终点指示方法 电位滴定法和指示剂法 最常用的指示剂是 结晶紫 Crystal Violet（CV） 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
12、准。 注意事项 a. 水份的影响及排除 gHAc和HClO4中都含有一定量的水份 排除法： 配制时，根据gHAc和HClO4含水量，加 入计算量的醋酐。 费休氏（Fischer）水分测定法准确测出 gHAc和HClO4中含水量，准确加入醋酐。 b. 标准溶液的稳定性 水的膨胀系数是0.2110-3/C gHAc膨胀系数是1.110-3/C，较 大，体积随温度变化较大，且还具 有挥发性。 测定样品与标定标准溶液时温度 不同，应对浓度进行校正。 l其中： l 0.0011：gHAc的膨胀系数 l t0和t1：标定标准溶液和测定样品时的温度 l F0和F1：t0和t1所对应的标准溶液的浓度 l说明：
13、 lt1-t010C l或贮存时间超过30天 l则在临用前必须重新标定标准溶液的浓 度。 校正公式： （1）. 氢卤酸盐的测定 氢卤酸在gHAc中酸性较强，对滴定有影响。 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 （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 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
14、如下： +3HClO4+ l用HClO4直接滴定硫酸喹宁时，摩尔比是 13 l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12 iii 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 高氯酸滴定 醋酐 二甲基黄指示液 硫酸奎宁和高氯酸的摩尔比位1：4 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液相当于 24.90
15、mg的硫酸奎宁。 求：硫酸奎宁的分子量。（747.00） （3）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、有机酸为弱酸，不干扰滴定。 二、提取中和法 1基本原理 利用生物碱盐类可溶于水，游离生物 碱不溶于水而溶于有机溶剂的性质进 行提取，然后进行滴定的方法。 即 2讨论 (1) 碱化试剂 常用的碱化试剂 NaOH、NH3、Na2CO3、NaHCO3、 Ca(OH)2、MgO等。 选用碱化试剂时应考虑的因素 对碱化试剂的要求 碱化试剂碱性大于生物碱的碱性； 不易进入有机相，即使进入，易除去
16、； 不与生物碱和有机溶剂反应； 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碱化试剂，以免形成乳化而难以用有机溶 剂提取。剂提取。 NH3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
