各论第四章生物碱类药物分析-课件

第四章生物碱类药物分析第四章生物碱类药物分析存在于生物体内的一类含氮有机化合物多数具有碱性，可以和酸成盐绝大部分存在于植物体内；少数存在于动物体内（如蟾蜍碱）多数具有含氮杂环结构，少数氮在侧链上（如麻黄碱）多有特殊而显著的生物活性生物碱的含义存在于生物体内的一类含氮有机化合物生物碱的含义莨菪麻黄乌头延胡索莨菪麻黄乌头延胡索第一节结构与性质一、分类按植物来源分类:

黄连生物碱、苦参生物碱按植物来源途径分类:来源于鸟氨酸的托品烷类按化学结构类型分类:苯烃胺类、托品烷类、喹啉类生物碱、吲哚类生物碱等第一节结构与性质一、分类按植物来源分类:一、典型药物结构及特征（一）苯烃胺类本类药物的结构特征为N在侧链上，为脂肪胺。代表药物：盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱。一、典型药物结构及特征盐酸麻黄碱盐酸伪麻黄碱性质：1.碱性较强，与酸易成盐；**2.手性特征；*3.氨基醇结构；**4.紫外吸收；*盐酸麻黄碱盐酸伪麻黄碱性质：（二）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、氢溴酸山莨菪碱莨菪烷（二）托烷类（莨菪烷类）莨菪烷性质：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，易与酸成盐性质：（三）、喹啉类苯并吡啶的衍生物（N在α位）代表药物如硫酸奎宁、硫酸奎尼丁简单喹啉（三）、喹啉类苯并吡啶的衍生物（N在α位）简单喹啉碱性：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，不能与硫酸成盐硫酸奎宁硫酸奎尼丁碱性：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（四）、异喹啉类苯并吡啶的衍生物（N在β位）代表性药物如盐酸吗啡、磷酸可待因简单异喹啉（四）、异喹啉类苯并吡啶的衍生物（N在β位）简单异喹啉盐酸吗啡磷酸可待因分子中含有酚羟基和叔胺基团，故属两性化合物，即可以溶与氢氧化钠又可溶与盐酸水溶液。盐酸吗啡磷酸可待因分子中含有酚羟基和叔胺基团，故属两性化合物（五）、吲哚类本类药物的结构特征为苯并吡咯代表药物如硝酸士的宁、利血平等吲哚（五）、吲哚类本类药物的结构特征为苯并吡咯吲哚硝酸士的宁利血平12多含有两个碱性强弱不同的氮原子，吲哚氮与芳香环共轭，氮上的电子云密度小，几乎无碱性，脂环叔胺氮碱性较强硝酸士的宁利血平12多含有两个碱性强弱不同的氮原子，吲哚氮与（六）、黄嘌呤类咪唑和嘧啶并合的双杂环化合物。代表药物如咖啡因、茶碱嘌啉黄嘌啉

（六）、黄嘌呤类咪唑和嘧啶并合的双杂环化合物。嘌啉黄嘌啉咖啡因茶碱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，几乎不呈碱性咪唑嘧啶咖啡因茶碱咪唑和嘧啶相并和的两环化合物，分子结构中虽含有四个1．性状多呈结晶状态，有一定熔点；有的呈液态（小分子、无氧或氧呈酯键---菸碱、槟榔碱）。 个别小分子固体生物碱有挥发性--麻黄碱。升华性大多无色。小檗碱呈黄色三、理化性质1．性状三、理化性质２.碱性**胍＞季铵碱＞脂肪胺、脂环胺＞芳胺、N—芳杂环＞酰胺

（１）氮原子的杂化方式：

SP3 >SP2 >SP四氢异喹啉（SP3pKa9.5）

异喹啉（SP2pKa5.4）

氰类（SP中性）电效应２.碱性**

（１）氮原子的杂化方式：

SP3（2）诱导效应：

供电诱导效应（烷基）：可使氮原子周围电子云密度增加，碱性增强。

吸电诱导效应（含氧基团，双键，苯环）：电子云密度降低，碱性减弱。（2）诱导效应：

麻黄碱（pKa9.58）（甲基供电诱导效应）

去甲基麻黄碱（pKa9.00）（羟基的吸电诱导效应）

苯异丙胺（pKa9.80）（无羟基的吸电作用）

麻黄碱（pKa9.58）去甲基麻黄碱（pKa9.00（3）共轭效应：

苯胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下降，碱性降低。酰胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下降，碱性降低。胍基型：供电基和氮原子上未共享电子对共轭，碱性增强（共轭酸的高度共振稳定性,使共轭酸稳定，Ka小，则pKa大，碱性强）。（3）共轭效应：苯胺型：P—π共轭，氮原子周围电子云密度下环己胺（pKa10.64）

苯胺（pKa4.58）

胍（pKa13.6）

秋水仙碱（酰胺共轭pKa1.84）

胡椒碱（酰胺共轭pKa1.42）

环己胺苯胺胍阻碍质子靠近氮原子，使碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。莨菪碱（pka9.65）

东莨菪碱（环氧位阻pka6.20）

（4）空间效应：阻碍质子靠近氮原子，使碱性降低（莨菪碱和东莨菪碱）。莨菪碱5、氢键效应：

氮原子周围的羟基所处的位置有利于生物碱共轭酸分子内氢键形成时，则共轭酸稳定,碱性增强。

麻黄碱共轭酸（稳定性差）

pKa9.58（碱性弱）

伪麻黄碱共轭酸（稳定）

pKa9.74（碱性强）

5、氢键效应：

麻黄碱共轭酸（稳定性差）伪麻黄碱共轭酸（稳（三）溶解性游离生物碱不溶或难溶于水，能溶或易溶于有机溶剂，在稀酸中成盐而溶解生物碱盐类易溶于水，不溶于有机溶剂。（四）旋光性一般多为左旋体有效。各论第四章生物碱类药物分析-课件第二节鉴别试验及特殊杂质检查（一）一般鉴别试验１.物理常数1.熔点例：磷酸可待因（05版药典）

加入20％NaOH溶液至白色沉淀出现，用玻璃棒摩擦器壁使沉淀完全，滤过；沉淀用水洗净，在105℃干燥1小时，依法测定，熔点为154℃-158℃。2.比旋度例：硫酸奎宁(-237o~244o)，硫酸奎尼丁(+275o~+290o)第二节鉴别试验及特殊杂质检查（一）一般鉴别试验１.物理常数（1）矾酸铵-浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为1％矾酸铵的浓硫酸溶液。如遇阿托品显红色，可待因显蓝色，士的宁显紫色到红色。（2）钼酸铵-浓硫酸溶液（Frohde试剂）为1％钼酸钠或钼酸铵的浓硫酸溶液，如遇乌头碱显黄棕色，小檗碱显棕绿色，阿托品不显色。（3）甲醛-浓硫酸试剂（Marquis试剂）为30％甲醛溶液0.2ml与10ml浓硫酸的混合溶液。如遇吗啡显橙色至紫色，可待因显红色至黄棕色。（4）浓硫酸如遇乌头碱显紫色、小檗碱显绿色，阿托品不显色。（5）浓硝酸如遇小檗碱显棕红色，秋水仙碱显蓝色，咖啡碱不显色２.显色反应鉴别法(了解）（1）矾酸铵-浓硫酸溶液（Mandelin试剂）为1％矾酸铵

３．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。且多数生成沉淀有色．碘-碘化钾KI-I2棕褐色沉淀碘化铋钾BiI3KI红棕色沉淀碘化汞钾HgI22KI类白色沉淀硅钨酸SiO212WO3

乳白色苦味酸2,4,6-三硝基苯酚黄色雷氏铵盐硫氰酸铬铵试剂紫红色（能与季铵型生物碱生成难溶性复盐）碘-碘化钾KI-I2各论第四章生物碱类药物分析-课件５.色谱检识薄层色谱法（ＴＬＣ）最常用硅胶（吸附能力弱弱酸性）适用于大多数生物碱，但强碱性生物碱可能出现Rf太小和复斑或拖尾（与硅胶的弱酸性成盐），解决这一问题的办法：1）碱液（0.1-0.5mol/LNaOH）制板2）碱性展开剂（中性展开剂+少许二乙胺或氨水）3）在层析槽中放一盛有氨水的小器皿５.色谱检识１.双缩脲反应芳环侧链氨基醇结构的特征反应盐酸麻黄碱、盐酸伪麻黄碱蓝紫色（二）特征鉴别试验例３：ChP盐酸麻黄碱的鉴别：取本品10mg，加水１ml溶解，加硫酸铜试液２滴与20%氢氧化钠溶液１ml，即显蓝紫色；加乙醚１ml，振摇后放置，乙醚层显紫红色，水层变蓝色．１.双缩脲反应芳环侧链氨基醇结构的特征反应蓝紫色（二（2）Vitali反应（托品类）莨菪酸结构的托烷类生物碱的特征反应硫酸阿托品，氢溴酸东莨菪碱硫酸阿托品加发烟硝酸5滴水浴蒸干放冷加乙醇2－3滴润湿加固体KOH一粒显深紫色（2）Vitali反应（托品类）莨菪酸结构的托烷类生物碱的特各论第四章生物碱类药物分析-课件３.绿奎宁反应C6位含氧喹啉类生物碱在此生物碱的微酸水溶液中，加微过量溴水或者氯水，再加氨溶液，应呈翠绿色。硫酸奎宁溴水或者氯水氨试液翠绿色３.绿奎宁反应C6位含氧喹啉类生物碱硫酸奎宁溴水或者氯水氨试（4）紫脲酸铵反应（黄嘌呤）黄嘌呤类生物碱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（4）紫脲酸铵反应（黄嘌呤）黄嘌呤类生物碱供试品盐酸氯酸钾蒸５.Marquis反应含酚羟基的异喹啉生物碱的特征反应：盐酸吗啡５.Marquis反应含酚羟基的异喹啉生物碱的特征反应：盐酸第三节特殊杂质检查

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第三节特殊杂质检查生物碱类药物大多是从一、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）旋光性的差异硫酸奎宁中“氯仿-乙醇中不溶物”的检查硫酸阿托品中“莨菪碱”的检查一、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取本品，加盐酸和水适量，使溶解，分取一部分加氨试液，不得立即发生浑浊。碱性弱于阿托品，在氨试液中游离而发生浑浊。

（二）颜色反应如：福尔可定中吗啡的检查吗啡有酚羟基，可与亚硝酸钠反应，呈黄棕色取本品0.10g，加盐酸溶液溶解后，加亚硝酸钠试液２ml，摇匀，加氨试液3ml，显色，与吗啡标准液比色．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

第三节含量测定

生物碱原料药含量测定，大都采用非水滴定法；制剂主要提取酸碱滴定法、光谱法、色谱法。一、非水滴定法在水中碱性较弱，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。第三节含量测定游离生物碱：生成生物碱的高氯酸盐生物碱盐：置换滴定，即强酸滴定液置换出与游离碱结合的较弱的酸。BH+·A-+HClO4BH+·ClO4-+HA非水溶剂的选择Kb＞10-10时，宜选冰醋酸作为溶剂；Kb为10-10-10-12时，宜选冰醋酸与醋酐的混合液；Kb＜10

-12时，选用醋酐作为溶剂。游离生物碱：生成生物碱的高氯酸盐BH+·A-+HClO4指示终点的方法电位法：玻璃—甘汞电极系统指示剂法：结晶紫指示终点的方法（二）应用示例1、游离弱碱性生物碱药物的含量测定（咖啡因）弱碱性游离生物碱，在冰醋酸中没有足以辨认的滴定突跃，需加醋酐及惰性溶剂，增大突跃咖啡因的碱性很弱（pKb为14.1），所以选用酸酐－冰醋酸作为溶剂，可使突跃显著增大。只有一个N碱性稍强，故滴定时，1mol的高氯酸相当于1mol的咖啡因。（二）应用示例1、游离弱碱性生物碱药物的含量测定（咖啡因）（1）有机酸盐：置换出弱酸，不影响结果（2）氢卤酸盐一般均预先在溶液中加入Hg(Ac)2的冰醋酸溶液，以消除氢卤酸对滴定的干扰。２.

生物碱盐的测定（2）硫酸盐的测定

硫酸盐为二元酸，在冰醋酸介质中只能被滴定至生物碱的硫酸氢盐。不能进行二级解离（1）有机酸盐：置换出弱酸，不影响结果２.

生物碱盐的测定（Eg.硫酸阿托品

HClO4直接滴定时，反应摩尔比为1∶1Eg.硫酸阿托品取本品约0.15g，精密称定，加冰醋酸10ml，加热溶解后，加醋酸汞试液4ml与结晶紫指示液1滴，用高氯酸滴定液（0.1mo1/L）滴定至溶液显翠绿色，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml高氯酸滴定液（0.1mol/L）相当于20.17mg的C10H15NO·HCl。盐酸麻黄碱

ChP取本品约0.15g，精密称定，加冰醋酸10ml，二、提取酸碱滴定法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。生物碱盐类碱化，有机溶剂提取，分层有机溶剂提取水层滴定二、提取酸碱滴定法生物碱盐类碱化，有机溶剂提取，分层有机溶剂（1）直接滴定法用于碱性较强的生物碱（1）直接滴定法（2）剩余滴定法用于碱性较弱的生物碱（2）剩余滴定法（3）提取剩余滴定法用于对热不稳定的生物碱（3）提取剩余滴定法2．提取条件(1)

碱化试剂碱化试剂碱性大于生物碱的碱性；常用的碱化试剂

NH3水、NaOH、、Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2、MgO等。最常用氨水：使大部分生物碱游离，不会和生物碱发生反应，不易乳化，易挥发，易除去，无干扰。2．提取条件（２）提取溶剂选择的原则对生物碱溶解度大，而对其他共存物溶解度尽可能小；与生物碱及碱化试剂不起任何反应。常用的提取溶剂：氯仿、乙醚等，最常用氯仿（２）提取溶剂选择的原则（３）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、加热（３）乳化的预防和消除为了避免乳化现象，常采用的方法有：破乳3.选择合适的指示剂要求：变色范围在酸性区域的指示剂；被滴定生物碱的化学计量点，应在选用的指示剂变色范围内。药品化学计量点的PH值（PT值）滴定突越的PH值指示剂阿托品5.43.8-7.2甲基红罂粟碱3.603.8-4.6溴酚蓝注：甲基红：4.2-6.3，溴酚蓝：3.0-4.63.选择合适的指示剂要求：变色范围在酸性区域的指示剂；被滴定磷酸可待因糖浆的含量测定

用内容量移液管，精密量取本品10ml，以水洗出移液管内的附着液，置分液漏斗中，加氨试液使成碱性，用氯仿振摇提取至少4次，第一次25ml，以后每次各15ml，至可待因提尽为止，每次得到的氯仿液均用同一份水10ml洗涤，洗液用氯仿5ml振摇提取，合并氯仿液，置水浴上蒸干，精密加硫酸滴定液(0.01mol/L)25ml，加热溶解，放冷，加甲基红指示液2滴，用氢氧化钠滴定液(0.02mol/L)滴定。每1ml的硫酸滴定液(0.01mol/L)相当于84.88mg的C18H21NO3·H3PO4·3/2H2O。磷酸可待因糖浆的含量测定三、酸性染料比色法1．原理: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（