中药化学A版基础班讲义

第一章总论第一节绪论1.什么是中药化学?(中药化学的概念中药化学是运用现代科学理论与方法研究中药中化学成分的一门学科。2.中药化学研究什么?中药化学研究内容包括各类中药的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定等。此外,还涉及主要类型化学成分的生物合成途径等内容。中药化学是专业基础课,中药化学的研究,在中医药现代化和中药产业化中发挥着极其关键的作用。3.中药化学研究的意义(注:本内容为yaoqnet第四节中药化学在中药质量控制中的意义(1阐明中药的药效物质基础,探索中药防治疾病的原理(2阐明中药发放配伍的原理(3改进中药制剂剂型、提高临床疗效(4控制中药及其制剂的质量(5提供中药炮制的现代科学依据(6开发新药、扩大药源(7结构修饰、合成新药主要考试内容:1.中药有效成分的提取与分离方法,特别是一些较为先进且应用较广的方法。2.各类化合物的结构特征与分类。3.各类化合物的理化性质及常用的提取分离与鉴别方法。4.常用重要化合物的结构测定方法。5.常用中药材中所含的化学成分及其提取分离、结构测定方法和重要生物活性。6.常用中药材使用时的注意事项和相关的质量控制成分。课程主要内容:内容总论绪论中药化学成分的一般研究方法**各论生物碱**糖和苷*醌类**香豆素和木脂素*黄酮**萜类和挥发油*皂苷**强心苷*主要动物药化学成分*学习方法:1.以总论为指导学习各论。2.注意总结归纳,在掌握基本共同点的情况下,分类记忆特殊点。3.注意理论联系实际,并以《药典》作为基本学习指导。4.发挥想象力进行联想记忆。第二节中药有效成分的提取与分离一、中药有效成分的提取注意:在提取前,应对所用材料的基源(如动、植物的学名、产地、药用部位、采集时间与加工方法等进行考查,并系统查阅文献,以充分了解和利用前人的经验。(一溶剂提取法注意:一般如无特殊规定,药材须经干燥并适当粉碎,以利于增大与溶剂的接触表面,提高提取效率。补充:溶剂提取法的原理根据中药化学成分与溶剂间“极性相似相溶”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、对杂质溶解度小的溶剂,依据“浓度差”原理,将所提成分从药材中溶解出来的方法。作用原理:溶剂穿透入药材原料的细胞膜,溶解可溶性物质,形成细胞内外的浓度差,将其渗出细胞膜,达到提取目的。一般提取规律:①萜类、甾体等脂环类及芳香类化合物因为极性较小,易溶于三氯甲烷、乙醚等亲脂性溶剂中;②糖苷、氨基酸等类成分则极性较大,易溶于水及含水醇中;③酸性、碱性及两性化合物,因为存在状态(分子或离子形式随溶液而异,故溶解度将随pH而改变,可用不同pH的碱或酸提取。补充:溶剂的选择。1常见溶剂类型石油醚<四氯化碳<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<正丁醇<丙酮<甲醇(乙醇<水。2溶剂选择的原则(1相似相溶,能最大限度地提取所需要的化学成分(2不与有效成分反应(3不溶共存杂质(4节约成本:价廉、安全、易得、浓缩方便。常用亲水性提取溶剂溶剂优点缺点水对细胞穿透力强,提取效率高安全、价廉、易得水杂质多、易变对含淀粉、粘液质多的药材不易过滤乙醇对药材组织穿透力强,效率高有选择性,不同浓度极性不同可防腐、沸点低,易除去、较便宜可抑制酶活性、大部分可回收利用脂溶性杂质较多有挥发性、易燃烧甲醇效率高于乙醇毒性大、较贵提取方法a、煎煮b、浸渍法c、渗漉法d、回流e、连续回流(索氏提取掌握不同提取方法原理、特点及适用的成分类型。1.煎煮法定义:中药材加水浸泡后加热煮沸。优点:简便。缺点:①需加热,含挥发性成分及加热易破坏的成分不宜使用。②多糖类成分含量较高的中药,用水煎煮后药液黏度较大,过滤困难,不宜使用。③对亲脂性成分提取不完全。2.浸渍法定义:在常温或温热(60~80℃条件下用适当的溶剂浸渍药材,以溶出其中的有效成分的方法。优点:简便,适用于遇热不稳定的成分,或含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的中药。缺点:①出膏率低;②以水为溶剂时,提取液易发霉变质。3.渗漉法定义:不断向粉碎的中药材中添加新鲜浸出溶剂,使其渗过药材,从渗漉筒下端出口流出渗漉液的方法。基本过程:药材浸润→装筒→浸渍→渗漉。优点:适用于遇热不稳定的成分,或含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质的中药。(似浸渍法,但提取效率高于浸渍法缺点:①溶剂消耗量大;②耗时长,操作麻烦。4.回流法与连续回流法定义:使用易挥发的溶剂加热回流或连续回流提取中药成分的方法.优点:效率较高。缺点:①对热不稳定成分不宜使用;②溶剂消耗量大、操作麻烦;③耗时长。总结:方法操作优点缺点适用药物煎煮浸渍渗漉回流连续回流5.水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法用于提取具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏,且难溶或不溶于水的成分。适用成分:挥发性(100℃有一定蒸汽压;对水稳定;不溶于水;耐热。(如:中药中挥发油的提取常采用此法。6.升华法固体物质在受热时不经过熔融而直接转化为蒸气,蒸气遇冷又凝结成固体的现象叫做升华。适用成分:游离羟基蒽醌类成分,一些小分子香豆素类,有机酸类成分等。(如:樟木中的樟脑,茶叶中的咖啡因7.超声提取法定义:采用超声波辅助溶剂提取的方法。超声波是一种强烈机械振动波,它是指传播的振动频率在弹性介质中高达20kHz的一种机械波。提取原理:超声波可产生高速、强烈的空化效和搅拌作用,能破坏药材的细胞,使提取溶剂渗透到药材的细胞中,从而加速药材中有效成分溶解于溶媒中,提高有效成分的提取率。特点:①不会改变有效成分的化学结构;②可缩短提取时间,提高提取效率。8.超临界流体萃取法定义:采用超临界流体为溶剂对中药材进行萃取的方法。超临界流体(SF:指处于临界温度(Tc和临界压力(Pc以上,介于气体和液体之间的、以流动形式存在的单一相态物质。密度与液体相近,而黏度与气体相近,扩散能力强。萃取选择性的决定因素:温度、压力、夹带剂的种类及含量。常用的提取物质:C02、NH3、C2H6、C7H16、CCl2F2、N2O、SF6等,实际最常用的为C02。(1C02超临界流体萃取的特点:①简便、高效、无有机溶剂残留;②安全,无污染;③因萃取温度低,适用于对热不稳定物质的提取;④萃取介质的溶解特性容易改变,在一定温度下只需改变其压力;⑤还可加入夹带剂,改变萃取介质的极性来提取极性物质;⑥适于极性较大和分子量较大物质的萃取;⑦萃取介质可循环利用,成本低;⑧可与其他色谱技术联用及IR、MS联用,可高效快速地分析中药及其制剂中的有效成分。(2局限性①对脂溶性成分溶解能力强,而对水溶性成分溶解能力弱——适用成分为脂溶性成分;②设备造价高,成本高;③更换产品时设备清洗困难。(3夹带剂的作用夹带剂(entrainer作为亚临界组分,挥发度介于超临界流体与被萃取溶质之间,以液体形式和相对小的量加入超临界流体中。作用:①改善或维持选择性;②提高难挥发溶质的溶解度。常用夹带剂:甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等(对溶质具有很好溶解性的溶剂也往往是很好的挟带练习题最佳选择题对含有大量淀粉、树胶、果胶、黏液质中药的有效成分常选用的提取方法是A.浸渍法B.水蒸气蒸馏法C.煎煮法D.回流提取法E.升华法[答案]A最佳选择题最常用的超临界流体是A.水B.甲醇C.二氧化碳D.三氧化二铝E.二氧化硅[答案]C二、中药有效成分的分离与精制(一根据物质溶解度差别进行分离1.利用温度不同引起溶解度的改变进行分离主要包括:结晶与重结晶。结晶:将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的操作。重结晶:从不纯的结晶经过进一步精制处理得到较纯结晶的过程。原理:要分离物质在热的溶剂中溶解达到饱和,冷却时由于溶解度的降低,溶液因过饱和而析出晶体。结晶与重结晶操作结晶用溶剂的选择:①不与被结晶物质发生化学反应;②对被结晶成分热时溶解度大、冷时溶解度小;③对杂质或冷热时都溶解(留在母液中,或冷热时都不溶解(过滤除去;④溶剂沸点较低,易挥发除去;⑤无毒或毒性较小,便于操作。常用的重结晶溶剂:水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、三氯甲烷、苯、四氯化碳、石油醚和二硫化碳等。(单用或混用注意:用于重结晶溶剂用量需适当,用量太大会增加溶解,析出晶体量少;用量太小在热过滤时会提早析出结晶造成损失。一般可比需要量多加20%左右。结晶纯度的判定方法:(1结晶形态和色泽:一个纯的化合物一般都有一定的晶形和均匀的色泽。(2熔点和熔距:单一化合物一般都有一定的熔点和较小的熔距(1~2℃。(3色谱法:单一化合物用两种以上溶剂系统或色谱条件进行检测,均显示单一的斑点。常用的有纸色谱、纸上电泳和薄层色谱。(4高效液相色谱法(HPLC:纯的化合物显示单一的谱峰。(5其他方法:质谱、核磁共振等。单峰表示纯化合物,双峰表示不纯的化合物。2.利用两种以上不同溶剂的极性和溶解性差异进行分离在溶液中加入另一种溶剂以改变混合物的极性,使一部分物质沉淀析出,从而实现分离。水提醇沉法:在药材浓缩的水提液中加入数倍量的乙醇稀释。(沉淀除去多糖、蛋白质等水溶性杂质。醇提水沉法:在药材浓缩的水提液中加入数倍量的乙醇稀释。(沉淀除去树脂、叶绿素等水不溶性杂质。另:醇/醚法、醇/丙酮法。(可使皂苷沉淀析出,而脂溶性的树脂等杂质留在母液中3.利用酸碱性(不同进行分离对酸性、碱性或两性有机化合物来说,加入酸、碱以调节溶液的pH,改变分子的存在状态,从而改变溶解度实现分离。酸提碱沉:生物碱等碱性成分。碱提酸沉:黄酮、蒽醌类等酸性成分。内酯或内酰胺结构的成分可被皂化溶于水,借此与其他难溶于水的成分分离。4.利用沉淀试剂进行分离酸性或碱性化合物可通过加入某种沉淀试剂,使之生成水不溶性的盐类等沉淀析出。酸性化合物+钙盐、钡盐、铅盐→沉淀→H2S气体→纯品碱性化合物+苦味酸盐、苦酮酸盐等(有机酸盐→先加入无机酸,再碱化→纯品磷钼酸盐、磷钨酸盐、雷氏铵盐等(无机酸盐(二根据物质在两相溶剂中的分配比(分配系数不同进行分离常见的方法有简单的液-液萃取法和液-液分配色谱(LC或LLC等。液—液萃取法的原理:1.分配系数K值溶质在任意不相混溶的两溶剂中的分配系数K:K=CU/CLK:分配系数;CU:溶质在上相溶剂中的浓度;CL:溶质在下相溶剂中的浓度(K在一定的温度及压力下为一常数例:假定A、B两种溶质用三氯甲烷及水进行分配,A、B均为1.0g,KA=10,KB=0.1,两相溶剂体积比VCHCl3/VH2O=1,则一次振摇分配平衡后:水的密度小于三氯甲烷,故水为上相,三氯甲烷为下相A:KA=CH20/CCHCl3=10则90%以上的溶质A将分配到水中,不到10%分配到三氯甲烷中B:KB=CH20/CCHCl3=0.1则不到10%的溶质B将分配到水中,90%以上的分配到三氯甲烷中2.分离因子分离因子β表示分离的难易β=KA/KB(注:KA﹥KB分离难易判定:β≥100,仅作一次简单萃取就可实现基本分离(如上例;100>β≥10,通常需萃取10~12次;β≤2,需萃取100次以上;β≌1,即KA/KB≌1,则无法分离3.分配比与pH以酸性物质(HA为例,其在水中的解离平衡及解离常数K可用下式表示:酸性越强,Ka越大,pKa值越小。碱性越强,Ka越小,pKa值越大。通常酚类化合物的pKa值一般为9.2~10.8,羧酸类化合物的pKa值约为5若使该酸性物质完全解离,即使HA均转变为A-,则pH≌pKa+2若使该酸性物质完全游离,即使A-均转变为HA,则pH≌pKa-2(游离型极性小,易溶于小极性的有机溶剂;解离型极性大,易溶于水或亲水性有机溶剂①若pH﹤3(酸性条件酸性物质游离态(HA,极性小碱性物质则呈离状态(BH+,极性大②若pH﹥12(碱性条件酸性物质解离形式(A-,极性大碱性物质游离状态(B,极性小4.液-液萃取与纸色谱5.液-液分配柱色谱将两相中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上作为固定相,填充在色谱管中,然后加入与固定相不相混溶的另一相溶剂作为流动相来冲洗色谱柱。常用载体:硅胶、硅藻土及纤维素粉等。常用反相硅胶填料有:RP-2(-C2H5、RP-8(-C8H17、RP-18(-C18H37(1正相色谱:固定性极性>流动相极性被分离物质极性越大(亲水性越强,越不易洗脱。固定相:强极性溶剂,如水、缓冲溶液等。流动相:弱极性有机溶剂,三氯甲烷、乙酸乙酯、丁醇等。适用物质:水溶性或极性较大的成分,如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物。(2反相色谱:固定性极性<流动相极性被分离物质极性越小(亲脂性越强,越不易洗脱。固定相:可用石蜡油。流动相:水或甲醇等强极性溶剂适用物质:脂溶性化合物,如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等。(3加压液相柱色谱(了解,不做重点掌握载体:多为颗粒直径较小、机械强度及比表面积均大的球形硅胶微粒,如Zipax类薄壳型或表面多孔型硅球以及Zorbax类全多孔硅胶微球。快速色谱(flashchromatography,约2.02×105Pa、低压液相色谱(LPLC,<5.05×105Pa、中压液相色谱(MPLC,5.05×105~20.2×105Pa及高压液相色谱(HPLC,>20.2×105Pa等。各种加压液相柱色谱的大体分离规模(三根据物质的吸附性差别进行分离物理吸附:靠分子间力吸附。无选择性,吸附与解吸附过程可逆,快速。如硅胶、氧化铝、活性炭吸附。化学吸附:靠化学反应吸附。有选择性,吸附牢固,部分不可逆。如碱性氧化铝吸附黄酮等酚酸性物质。半化学吸附:介于物理吸附与化学吸附之间,力量较弱。如聚酰胺对黄酮类、醌类等化合物之间的氢键吸附。1.物理吸附规律——极性相似者易于吸附硅胶、氧化铝为极性吸附剂,特点:(1对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质,极性强者将被优先吸附。(2溶剂极性越弱,则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力;溶剂极性增强,则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。(3溶质即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强的溶剂时,又可被后者置换洗脱下来。活性炭因为是非极性吸附剂,故与硅胶、氧化铝相反,特点为:(1对非极性物质具有较强的亲和能力,在水中对溶质表现出强的吸附能力。(2溶剂极性降低,则活性炭对溶质的吸附能力也随之降低。故从活性炭上洗脱被吸附物质时,洗脱溶剂的洗脱能力将随溶剂极性的降低而增强。2.极性及其强弱判断所谓极性乃是一种抽象概念,用以表示分子中电荷不对称(assymmetry的程度,并大体上与偶极矩(dipolemoment、极化度(polarizability及介电常数(dielectrieconstant等概念相对应。(1化合物结构中官能团的极性强弱:官能团的极性(2含官能团的种类、数目及排列方式等综合因素对化合物极性的影响①化合物中所含正电或负电等电性基团越多,极性越强(如氨基酸强极性。②化合物所含的极性基团数目越多,极性越强(葡萄糖极性强于鼠李糖。③所含极性基团相同时,非极性基团越多,极性越弱(如高级脂肪酸极性弱。④酸、碱及两性化合物,游离型极性弱,解离型极性强,存在状态可随pH改变。(3化合物极性与介电常数化合物极性大体可依据介电常数(ε的大小判断,ε越大,极性越强。3.简单吸附法的应用(1用于化合物的精制:结晶与重结晶过程中加入活性炭脱色、脱臭。注意:有时拟除去的色素不一定是亲脂性的,故活性炭脱色不一定总能收到良好的效果。一般须根据预试结果先判断色素的类型,再决定选用什么吸附剂处理为宜。(2用于化合物的浓缩:如活性炭吸附浓缩一叶萩碱。4.吸附柱色谱法用于物质的分离(1吸附剂及用量主要吸附剂:硅胶、氧化铝。用量:一般为样品量的30~60倍。样品极性较小、难以分离者,吸附剂用量可适当提高至样品量的l00~200倍。规格:通常为100目左右。如采用加压柱色谱,还可以采用更细的颗粒,或甚至直接采用薄层色谱用规格。(2拌样及装样硅胶、氧化铝吸附柱色谱,应尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解样品,以利样品在吸附剂柱上形成狭窄的原始谱带。如样品在所选装柱溶剂中不易溶解,则可将样品用少量极性稍大溶剂溶解后,再用少量吸附剂拌匀,并在60℃下加热挥尽溶剂,置P205真空干燥器中减压干燥、研粉后再小心铺在吸附剂柱上。(3洗脱洗脱溶剂宜逐步增加,但跳跃不能太大。实践中多用混合溶剂,并通过巧妙调节比例以改变极性,达到梯度洗脱分离物质的目的。注意:一般,混合溶剂中强极性溶剂的影响比较突出,故不可随意将极性差别很大的两种溶剂混合在一起使用。实验室中最常应用的混合溶剂组合如表所示:吸附柱色谱常用混合洗脱溶剂(4添加溶剂的选择分离酸性物质:选用硅胶(显酸性,洗脱溶剂加入适量乙酸,防止拖尾。分离碱性物质:选用氧化铝(显弱碱性,洗脱溶剂加入适量氨、吡啶、二乙胺,防止拖尾。(5洗脱剂的选择与优化通过薄层色谱法(TLC进行筛选一般TLC展开时使组分Rf值达到0.2~O.3的溶剂系统可选用为柱色谱分离该相应组分的最佳溶剂系统。5.聚酰胺吸附色谱基本原理:氢键吸附。适用化合物类型:酚类、醌类、黄酮类。(1聚酰胺的性质及吸附原理性质:商品聚酰胺均为高分子聚合物质,不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、三氯甲烷及丙酮等常用有机溶剂。对碱较稳定,对酸尤其是无机酸稳定性较差,可溶于浓盐酸、冰乙酸及甲酸。聚酰胺色谱的分离机理:一般认为是“氢键吸附”,即聚酰胺的吸附作用是通过其酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基,或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。至于吸附强弱则取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。固定相移动相氢键:氢原子与电负性的原子X共价结合时,共用的电子对强烈地偏向X的一边,使氢原子带有部分正电荷,能再与另一个电负性高而半径较小的原子Y结合,形成的X—H┅Y型的键。X、Y为氧(O、氮(N、氟(F等电负性较大,且半径较小的原子。吸附强弱通常在含水溶剂中大致有下列规律:①形成氢键的基团数目越多,则吸附能力越强②成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者,其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。如:③分子中芳香化程度高者,则吸附性增强;反之,则减弱。如:④洗脱溶剂的影响洗脱能力由弱到强的顺序为:水<甲醇或乙醇(浓度由低到高<丙酮<稀氢氧化钠水溶液或氨水<甲酰胺<二甲基甲酰胺(DMF<尿素水溶液(2聚酰胺色谱的应用①对酚类、黄酮类等含酚羟基化合物可逆吸附,分离效果好,吸附容量大,适于制备分离。②可用于生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等其他极性与非极性化合物的分离。③对鞣质的吸附特强,近乎不可逆,故用于植物粗提取物的脱鞣处理。6.大孔吸附树脂性质:一般为白色球形颗粒状,通常分为非极性和极性两类,对酸、碱均稳定。优势:①操作简便,树脂可再生;②可重复操作,产品质量稳定,收率恒定;③既能选择性吸附,又便于溶媒洗脱,且不受无机盐干扰;④一般不用有机溶媒,既保持传统的中医理论用药特色,又最大限度的保留了其有效成分。(1吸附原理:①选择性吸附(由于范德华引力或产生氢键的结果②分子筛性能(由其本身的多孔性网状结构决定(2影响吸附的因素:①大孔树脂本身的性质(比表面积、表面电性、极性、能否形成氢键等。②洗脱溶剂的性质(极性、酸碱性。③被分离化合物的性质(分子量、极性、能否形成氢键。值越大,越容易洗脱。注:大孔树脂的色谱行为具有反相的性质,被分离物质的极性越大,其Rf(3大孔吸附树脂的应用:主要用于天然化合物的分离和富集预处理方法:用高浓度乙醇湿法装柱,继续用乙醇在柱上流动清洗,不时检查流出的乙醇液,至流出的乙醇液与水混合不呈现白色乳浊现象,然后以大量的蒸馏水洗去乙醇即可。(4洗脱液的选择:洗脱液可选择水、甲醇、乙醇、丙酮、不同浓度的酸碱液等。一般方法如下:①用适量水洗,洗下单糖、鞣质、低聚糖、多糖等极性物质,用薄层色谱检识,防止极性大的皂苷被洗下;②7O%乙醇洗,洗脱液中主要为皂苷,但也含有酚性物质、糖类及少量黄酮,实验证明30%乙醇不会洗下大量的黄酮类化合物;③3%~5%碱溶液洗,可洗下黄酮、有机酸、酚性物质和氨基酸;④10%酸溶液洗,可洗下生物碱、氨基酸;⑤丙酮洗,可洗下中性亲脂性成分注:研究表明,对吸附量真正起作用的是体积比表面积,即每毫升湿树脂所具有的比表面积。(5大孔树脂应用的安全性问题:规格影响中药提取液的质量大孔吸附树脂规格内容包括:名称、牌(型号、结构(包括交联剂、外观、极性,以及粒径范围、含水量、湿密度(真密度、视密度、干密度(表观密度、骨架密度、比表面、平均孔径、孔隙率、孔容等物理常数;此外还有未聚合单体、交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度等参数。练习题最佳选择题大孔吸附树脂吸附的物质用水充分洗脱后,再用丙酮洗脱,被丙酮洗下的物质是A.单糖B.鞣质C.多糖D.中性亲脂性成分E.氨基酸[答案]D(四根据物质分子大小差别进行分离超滤法——利用不同分子量化合物扩散速度不同而分离超速离心法——离心作用1.凝胶过滤法(凝胶过滤色谱、分子筛过滤、排阻色谱(1分离原理:分子筛作用,根据凝胶的孔径和被分离化合物分子的大小而达到分离的目的。当混合物溶液通过凝胶柱时,比凝胶孔隙小的分子可以自由进入凝胶内部,而比凝胶孔隙大的分子不能进入凝胶内部,只能通过凝胶颗粒间隙。(2凝胶的种类与性质葡聚糖凝胶(Sephadex:只适于在水中应用,且不同规格适合分离不同分子量的物质。羟丙基葡聚糖凝胶(SephadexLH-20:除具有分子筛特性外,在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中常常起到反相色谱效果。2.膜分离法利用一种用天然或人工合成的膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜过滤技术主要包括:渗透、反渗透、超滤、电渗析和液膜技术等。透析法:根据溶液中分子的大小和形态,在微米(μm数量级下选择性过滤的技术。常压下,小分子可通过,大分子不能通过。按照孔径大小,可将透析膜分为:微滤膜(0.025~14μm;超滤膜(0.001~0.02μm;反渗透膜(0.0001~0.001μm;纳米膜(约2nm应用:精制药用酶时,用透析法脱无机盐。(五根据物质解离程度不同进行分离1.离子交换法原理基于混合物中各成分解离度差异进行分离。2.离子交换树脂的结构与性质性质:球形颗粒,不溶于水,但可在水中膨胀。结构:(1母核部分:由苯乙烯通过二乙烯苯(DVB交联而成的大分子网状结构。网孔大小用交联度(即加入交联剂的百分比表示,交联度越大,则网孔越小,质地越紧密,在水中越不易膨胀;交联度越小,则网孔越大,质地疏松,在水中易于膨胀。(2离子交换基团3.离子交换法的应用(1用于不同电荷离子的分离:天然药物水提取物中的酸性、碱性及两性化合物的分离。例子交换树脂法分离物质的模型(2用于相同电荷离子的分离:依据酸性或碱性的强弱不同分离例:碱性强弱:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ——弱酸性树脂吸附强弱:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ(六根据物质的沸点进行分离分馏法:利用中药中各成分沸点的差别进行分离的方法。一般来说,液体混合物各成分沸点相差在100℃以上时,可用反复蒸馏法达到分离的目的;如沸点相差在25℃以下,则需要采用分馏柱;沸点相差越小,则需要的分馏装置越精细。如挥发油和一些液体生物碱的提取分离常采用分馏法。原理方法特点及应用根据物质溶解度差别进行分离结晶与重结晶醇提水沉法或水提醇沉法酸碱法沉淀法根据物质分配比不同进行分离萃取法分配柱色谱根据物质吸附性差别进行分离简单吸附(活性炭吸附柱色谱(硅胶、氧化铝、聚酰胺、大孔树脂色谱根据物质分子大小差别进行分离凝胶过滤法膜分离法根据物质解离程度不同进行分离离子交换法根据物质沸点差别进行分离分馏法配伍选择题A.聚酰胺B.离子交换树脂C.硅胶D.大孔吸附树脂E.膜1.具有氢键吸附性能的吸附剂是[答案]A2.在酸性条件下不稳定的、吸附剂是[答案]A3.对酸、碱均稳定的极性吸附剂是[答案]D4.同时具有吸附性能和分子筛性能的吸附剂是[答案]DA.阳离子交换树脂B.透析膜C.活性炭D.硅胶E.氧化铝1.在水中可膨胀的是[答案]A2.常用于吸附水溶液中非极性色素的是[答案]C3.不适合分离酸性物质的是[答案]E4.适合分离酸性物质的常用极性吸附剂是[答案]D药圈第三节中药化学成分的结构研究方法一、化合物的纯度测定(1结晶形态和色泽:一个纯的化合物一般都有一定的晶形和均匀的色泽。(2熔点和熔距:单一化合物一般都有一定的熔点和较小的熔距(1~2℃。(3色谱法:单一化合物用两种以上溶剂系统或色谱条件进行检测,均显示单一的斑点。常用的有纸色谱(PC、纸上电泳和薄层色谱(TLC。(4气相色谱法(GC和高效液相色谱法(HPLC:纯的化合物显示单一的谱峰。(5其他方法:质谱、核磁共振等。最佳选择题判定单体化合物纯度的方法是A.膜过滤法B.比旋光度测定法C.高效液相色谱法D.溶解度测定法E.液-液萃取法[答案]C二、结构研究的主要程序三、结构研究中采用的主要方法(一确定分子式并计算不饱和度分子式的测定目前主要有以下几种方法,可因地制宜加以选用(1元素定量分析配合分子量测定(2同位素丰度比法(3高分辨质谱(HR—MS法质谱(MS可用于确定分子量和求算分子式,及提供其他结构信息。高分辨质谱(HR-MS可将物质的质量精确到小数点后第3位(一般质谱只精确到小数点后第1位,这可为确定化合物分子组成的重要依据。根据采用的离子源不同分类:(1电子轰击质谱(EI-MS当样品相对分子质量较大难于气化(如糖的聚合物、多肽,或对热稳定性差(如醇、糖苷和部分羧酸,常常得不到分子离子峰。对热不稳定的样品可进行乙酰化或三甲基硅烷化(TMS化制成对热稳定的衍生物进行测定。(2化学电离质谱(CI-MS也能得到较强的准分子离子峰,即M±1峰,(3场解吸质谱(FD-MS适用于难气化和热稳定性差的固体样品,但碎片离子峰较少(4快原子轰击质谱(FAB-MS和液体二次离子质谱(LSI-MS除得到分子离子峰外,还可得到糖和苷元的结构碎片峰。目前还有基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS、电喷雾电离质谱(ESI-MS、串联质谱(MS—MS等。不饱和度的计算:不饱和度(indexofunsaturation,以u表示Ⅰ为一价原子(如H、D、X的数目;Ⅲ为三价原子(如N、P等的数目;Ⅳ为四价原子(如C、S的数目。二价原子O、S等不饱和度计算无关,故不予考虑。(二红外光谱(IR可确定其分子中的官能团的种类及其大致的周围化学环境。将被鉴定化合物和已知化合物对照品做一张共IR光谱图,如果两者IR光谱完全一致,则可鉴定是同一物质。红外吸收范围4000~625cm-14000~1500cm-1为特征频率区:官能团吸收,如羟基、羰基、苯环骨架等1500~600cm-1为指纹区:许多吸收因原子或原子团间的键角变化引起,化合物特征吸收,如人指纹,可做真伪鉴别依据。(三紫外—可见吸收光谱(UV-visπ→π*及n→π*跃迁可因吸收紫外光及可见光而引起,吸收光谱出现在紫外及可见区域(200~700nmUV光谱主要可提供分子中的共轭体系的结构信息,可据此判断共轭体系中取代基的位置、种类和数目,用于推断化合物骨架。适用对象:含有共轭双键、α,β-不饱和羰基(醛、酮、酸、酯结构化合物,及芳香化合物。诊断试剂可用于测定化合物的精细结构。(四核磁共振谱1.氢核磁共振(1H-NMR提供信息:化学位移(δ、积分面积、裂分情况(重峰数及偶合常数J。化学位移:识别不同的类型的氢。峰面积:判断每个信号的氢质子。裂分与偶合常数:判断相连接的氢的情况。s(单峰、d(二重峰、t(三重峰、m(多重峰。2.碳核磁共振(13C-NMR(1噪音去偶谱:也叫全氢去偶或宽带去偶。完全消除了1H对13C的影响,13C的信号在图谱上均作为单峰出现,便于判断13C信号的化学位移。(2DEPT:通过改变照射氢核的脉冲宽度或设定不同的弛豫时间,使不同类型的13C信号在谱图上呈现单峰形式分别朝上或朝下,故灵敏度高,信号之间较少重叠。取代基位移:改变某个13C核的周围环境,如引入某个取代基,则该13C的信号可能发生特定的位移。如苯的取代基位移、羟基的苷化位移和酰化位移。(五质谱质谱可用于确定分子量以及求算分子式和提供其他结构信息。注意:“yaoqnet第四节中药化学在中药质量控制中的作用和意义”内容详见“绪论”。第二章生物碱考点精要:1.生物碱的含义、存在形式及重要成分2.生物碱的结构与分类3.生物碱的理化性质(碱性及其与结构的关系、沉淀反应4.生物碱的提取与分离5.生物碱的色谱检识6.实例:苦参、麻黄、黄连、川乌、洋金花、马钱子第一节基本内容一、生物碱的定义生物碱(Alkaloids指来源于生物界的一类含氮有机化合物。大多有较复杂的环状结构,氮原子结合在环内(特例:有机胺类生物碱N原子不在环内;多呈碱性,可与酸成盐;多具有显著的生理活性。一般来说,除氨基酸、氨基糖、肽类、蛋白质、核酸、核苷酸以及含氮维生素等动、植物体必需的含氮有机化合物外,其他含氮有机化合物均可视为生物碱。二、生物碱的分布植物类型科属双子叶植物(多见,已知有50多个科的120多个属如毛茛科(黄连属黄连,乌头属乌头、附子、防己科(汉防己、北豆根、罂粟科(罂粟、延胡索、茄科(曼陀罗属洋金花、颠茄属颠茄、莨菪属莨菪、马钱科(马钱子、小檗科(三棵针、豆科(苦参属苦参、槐属苦豆子、芸香科吴茱萸属(吴茱萸等单子叶植物如石蒜科、百合科(贝母属的川贝母、浙贝母、兰科等裸子植物如麻黄科、红豆杉科、三尖杉科和松柏科等低等植物如烟碱存在于蕨类植物中,麦角生物碱存在于菌类植物中地衣、苔藓类植物中仅发现少数简单的吲哚类生物碱。藻类、水生类植物中未发现生物碱。宝马别逗罂粟(毛茛科、马钱科、茄科、豆科、罂粟科防己终于小破(防己科、吴茱萸属、小檗科存在形式①酰胺形式;②游离形式:少数极弱碱,如那可丁;③有机酸盐形式:绝大多数生物碱,如柠檬酸盐、草酸盐、酒石酸盐、琥珀酸盐等;④无机酸盐形式:少数盐酸生物碱,如盐酸小檗碱、硫酸吗啡等;⑤极少数以N-氧化物、生物碱苷等形式存在。三、生物碱的分类及结构特征(一吡啶类生物碱此类生物碱多来源于赖氨酸,是由吡啶或哌啶衍生的生物碱,其结构简单,数量较少,主要有两种类型。1.简单吡啶类此类生物碱分子较小,结构简单,很多呈液态。如槟榔中的槟榔碱、槟榔次碱,烟草中的烟碱,胡椒中的胡椒碱等。2.双稠哌啶类由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成的杂环,具喹喏里西啶的基本母核。主要分布于豆科、石松科和千屈菜科。如苦参中的苦参碱、氧化苦参碱,野决明中的金雀花碱等。(二莨菪烷类生物碱此类生物碱多来源于鸟氨酸,由莨菪烷环系的C-醇羟基与有机酸缩合成酯。主要存在于茄科的颠茄属、曼陀罗3属、莨菪属和天仙子属。重要的化合物有莨菪碱、古柯碱等。(三异喹啉类生物碱这类生物碱来源于苯丙氨酸和酪氨酸系,具有异喹啉或四氢异喹啉的基本母核,在植物中分布广泛,数目较多,具有多方面的生物活性。根据其基本结构又分为多种类型,主要类型如下。1.简单异喹啉类如鹿尾草中的降血压成分萨苏林,是四氢异喹啉的衍生物。2.苄基异喹啉类苄基异喹啉类又分为1-苄基异喹啉类和双苄基异喹啉类。(11-苄基异喹啉类:为异喹啉母核1位连有苄基的一类生物碱。如罂粟中具解痉作用的罂粟碱,乌头中的强心成分去甲乌药碱,厚朴中的厚朴碱等。(2双苄基异喹啉类:为两个苄基异喹啉通过1~3个醚键相连接的一类生物碱。如存在于防己科北豆根中的主要酚性生物碱蝙蝠葛碱,汉防己中的汉防己甲素和乙素。3.原小檗碱类此类生物碱可以看成由两个异喹啉环稠合而成,依据两者结构母核中D环氧化程度不同,又分为小檗碱类和原小檗碱类。前者多为季铵碱,如黄连、黄柏、三棵针中的小檗碱;后者多为叔胺碱,如延胡索中的延胡索乙素。4.吗啡烷类这类化合物具有部分饱和的菲核,如罂粟中的吗啡、可待因,青风藤中的青风藤碱等。(四吲哚类生物碱这类生物碱来源于色氨酸,其数目较多,结构复杂,多具有显著的生物活性。主要分布于马钱科、夹竹桃科、茜草科等。吲哚类生物碱主要由色氨酸衍生而成,根据其结构特点,主要分为四类。1.简单吲哚类如板蓝根、大青叶中的大青素B,蓼蓝中的靛青苷等。2.色胺吲哚类此类化合物中含有色胺部分,结构较简单。如吴茱萸中的吴茱萸碱。3.单萜吲哚类这类生物碱的结构较复杂,如萝芙木中的利血平、番木鳖中的士的宁等。4.双吲哚类双吲哚类是由两分子单吲哚类生物碱聚合而成的衍生物,如长春花中具有抗癌作用的长春碱和长春新碱。长春碱R=CH3长春新碱R=CHO(五有机胺类生物碱这类生物碱的结构特点是氮原子不在环状结构内,如麻黄中的麻黄碱,秋水仙中的秋水仙碱,益母草中的益母草碱等。益母草碱生物碱结构分类总结生物碱类型二级分类结构特点代表化合物吡啶类生物碱简单吡啶类槟榔碱、次槟榔碱、烟碱、胡椒碱双稠哌啶类苦参碱、氧化苦参碱、金雀花碱莨菪烷类生物碱莨菪碱、古柯碱异喹啉类生物碱简单异喹啉类萨苏林苄基异喹啉类罂粟碱、厚朴碱、去甲乌药碱蝙蝠葛碱、汉防己甲(乙素最佳选择题苦参碱是A.简单异喹啉类生物碱B.苄基异喹啉类生物碱C.原小檗碱型D.色胺吲哚类生物碱E.双稠哌啶生物碱[答案]E麻黄中生物碱的主要类型是A.双稠哌啶类B.有机胺类C.异喹啉类D.莨菪烷类E.吲哚类[答案]B第二节生物碱的理化性质一、性状多为结晶形固体,少数为非晶形粉末;具有固定的熔点,有的具有双熔点,个别的仅具有分解点;少数小分子生物碱为液体,如烟碱、毒芹碱、槟榔碱。生物碱多具苦味,少数呈辛辣味或其他味道,如甜菜碱具有甜味。生物碱一般无色或白色,少数有颜色,如小檗碱、蛇根碱呈黄色,药根碱、小檗红碱呈红色等。个别生物碱在可见光下无色,而在紫外光下显荧光,如利血平。个别小分子固体及少数呈液态的生物碱如麻黄碱、烟碱等具挥发性,可用水蒸气蒸馏法提取。咖啡因等个别生物碱具有升华性。性质代表化合物液态烟碱、毒芹碱、槟榔碱甜味甜菜碱具有颜色小檗碱、蛇根碱呈黄色药根碱、小檗红碱呈红色紫外光下显荧光利血平挥发性麻黄碱、烟碱升华性咖啡因配伍选择题A.小檗碱B.麻黄碱C.槟榔碱D.咖啡因E.甜菜碱1.性状为液态的[答案]C2.具有升华性的是[答案]D3.具有挥发性的是[答案]B4.有颜色的是[答案]A二、旋光性含有手性碳原子或本身为手性分子的生物碱都有旋光性,且多为左旋。旋光性影响因素:手性碳构型、测定溶剂、pH值、温度、浓度等。麻黄碱在水中呈右旋性,在三氯甲烷中呈左旋性;烟碱在中性条件下呈左旋性,在酸性条件下呈右旋性;北美黄连碱在95%以上乙醇中呈左旋性,在稀乙醇中呈右旋性;在中性条件呈左旋性,在酸性条件下呈右旋性。通常左旋体的生理活性比右旋体强。(少数右旋体生物活性强于左旋体,如d-古柯碱的局部麻醉作用强于ι-古柯碱三、溶解性(一游离生物碱1.亲脂性生物碱多数仲胺碱和叔胺碱为亲脂性易溶于乙醚、苯和卤烃类(二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂,尤其在三氯甲烷中溶解度较大。可溶于甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等。不溶或难溶于水,但溶于酸水。2.亲水性生物碱(1季铵碱型生物碱:为离子型化合物,易溶于水和酸水,可溶于甲醇、乙醇及正丁醇等极性较大的有机溶剂,难溶于亲脂性有机溶剂。(2含N-氧化物结构的生物碱:具有配位键,可溶于水,如氧化苦参碱。氧化苦参碱(3小分子生物碱:少数分子较小而碱性较强的生物碱,既可溶于水,也可溶于三氯甲烷,如麻黄碱、烟碱等。麻黄碱(4酰胺类生物碱:由于酰胺在水中可形成氢键,所以在水中有一定的溶解度,如秋水仙碱、咖啡碱等。秋水仙碱3.具有特殊官能团的生物碱(1具有酚羟基或羧基的生物碱:具有酸、碱两性,故即可溶于酸水,又可溶于碱水。具有酚羟基的生物碱(又称酚性生物碱,可溶于氢氧化钠等强碱性溶液,如吗啡;具有羧基的生物碱,可溶于碳酸氢钠等弱碱溶液,如槟榔碱。(2具有内酯或内酰胺结构的生物碱:在强碱性溶液中加热,其内酯(或内酰胺结构可开环形成羧酸盐而溶于水,酸化后环合析出,如喜树碱、苦参碱等。酯的碱水解(二生物碱盐一般易溶于水,可溶于甲醇、乙醇类,难溶于亲脂性有机溶剂。无机酸盐水溶性大于有机酸盐;无机酸盐中含氧酸盐的水溶性大于卤代酸盐;小分子有机酸盐水溶性大于大分子有机酸盐。有些生物碱盐难溶于水,如小檗碱盐酸盐、麻黄碱草酸盐等。类型溶解性游离生物碱亲脂性生物碱大多数叔胺碱和仲胺碱为亲脂性,一般能溶于有机溶剂,尤其易溶于亲脂性有机溶剂,特别易溶于氯仿。溶于酸水,不溶或难溶于水和碱水亲水性生物碱主要指季铵碱和某些含氮-氧化物的生物碱,可溶于水、甲醇、乙醇,难溶于亲脂性有机溶剂最佳选择题水溶性最强的生物碱是A.氧化苦参碱B.苦参碱C.去氢苦参碱D.安那吉碱E.巴普叶碱[答案]A四、碱性生物碱分子中氮原子上的孤电子对,能给出电子或接受质子而使生物碱显碱性。生物碱生物碱盐(一碱性强弱的表示方法生物碱碱性强弱用pKa表示,pKa越大,碱性越强。生物碱的碱性强弱与pKa的关系:①pKa<2为极弱碱,如酰胺、N-五元芳杂环类生物碱。②pKa2~7为弱碱,如芳香胺、N-六元芳杂环类生物碱。③pKa7~11为中强碱,如脂肪胺、脂杂环类生物碱。④pKa11以上为强碱,如季铵碱、胍类生物碱。生物碱分子中碱性基团的pKa值大小顺序一般是:胍基>季铵碱>N-烷杂环>脂肪胺>芳香胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯。胍基吡咯(二碱性强弱与分子结构的关系碱性强弱影响因素:氮原子的杂化方式电子云密度(电性效应空间效应分子内氢键。1.氮原子的杂化方式碱性随杂化程度的升高而增强,即sp3>sp2>sp。如四氢异喹啉(pKa9.5为sp3杂化;吡啶(pKa5.17和异喹啉(pKa5.4均为sp2杂化;氰基呈中性,因其为sp杂化。季铵碱的碱性强(pKa11.5以上则是因羟基以负离子形式存在,类似无机碱。2.电性效应电性效应(包括诱导效应和共轭效应,能影响N原子上电子云排布,从而影响碱性的大小。(1诱导效应生物碱分子中的氮原子上的电子云密度可受氮原子附近供电基(如烷基或/和吸电基(如各类含氧基团、芳环、双键诱导效应的影响。供电诱导使氮原子上电子云密度增加,碱性增强;吸电诱导使氮原子上电子云密度减小,碱性降低。如麻黄碱的碱性(pKa9.58强于去甲麻黄碱(pKa9.O0,即是由于麻黄碱氮原子上的甲基供电诱导的结果。而二者的碱性弱于苯异丙胺(pKa9.80,则因前二者氨基碳原子的邻位碳上羟基吸电诱导的结果。麻黄碱(pKa9.58去甲麻黄碱(pKa9.00苯异丙胺(pKa9.80特例:季铵型小檗碱是由醇胺型异构而来,季铵型稳定,故呈强碱性;蛇根碱分子中氮原子的α、β位有双键,氮原子的未共用电子对与双键的π电子可发生转位,形成季铵型共轭酸,因而碱性强。醇胺型小檗碱季胺型小檗碱(pKa11.50有些生物碱的叔胺氮原子处于稠环的桥头,虽然有α、β-双键或α-羟基,由于分子刚性结构而不能发生转位使叔胺变为季铵型,其双键或羟基只能起吸电子诱导效应,而使碱性减弱。如阿马林、新士的宁的碱性均小于士的宁。阿马林(pKa3.15新士的宁(pKa3.15士的宁(pKa8.20(2共轭效应:当生物碱分子中氮原子的孤电子对与π电子基团共轭时,一般使生物碱的碱性减弱。常见的有苯胺和酰胺两种类型。苯胺型:苯胺氮原子上的孤电子对与π电子形成p-π共轭体系后,其碱性减弱。如环己胺的碱性(pKa10.64大于苯胺(pKa4.58,后者显然为共轭效应所致。环已胺(pKa10.64苯胺(pKa4.85毒扁豆碱(N2pKa1.76,N3pKa7.88酰胺型:酰胺氮原子上的孤电子对与羰基形成p-π共轭效应,使其碱性极弱。如胡椒碱、秋水仙碱或咖啡碱等。胡椒碱(pKa1.42秋水仙碱(pKa1.84咖啡碱(pKa1.22并非所有的p-π共轭效应都能使生物碱的碱性减弱。如含胍基的生物碱,胍基接受质子形成季铵离子,呈更强的p-π共轭,且具有高度共轭稳定性,而显强碱性。胍(pK13.6a3.空间效应氮原子由于附近取代基的空间立体障碍或分子构象因素,而使质子难于接近氮原子,碱性减弱。如麻黄碱碱性小于去甲麻黄碱,山莨菪碱碱性介于东莨菪碱与莨菪碱之间,以及利血平碱性较弱等。甲基麻黄碱(pKa9.30麻黄碱(pKa9.589.65莨菪碱(pKa7.50东莨菪碱(pKa山莨菪碱2.93利血平(pKa4.氢键效应当生物碱成盐后,氮原子附近如有羟基、羰基,并处于有利于形成稳定分子内氢键时,氮上的质子不易离去,其共轭酸稳定,则碱性强。如钩藤碱的碱性大于异钩藤碱碱性。钩藤碱的共轭酸异钩藤碱的共轭酸对于具体生物碱来说,若影响碱性的因素不止一个,则需综合考虑。一般来说,空间效应与诱导效应共存,空间效应居主导地位;共轭效应与诱导效应共存,共轭效应居主导地位。影响因素典型化合物杂化方式四氢异喹啉>异喹啉电性效应苯异丙胺>麻黄碱>去甲麻黄碱(诱导效应胡椒碱、秋水仙碱、咖啡碱碱性弱(共轭效应空间效应莨菪碱>山莨菪碱>东莨菪碱氢键效应钩藤碱>异钩藤碱最佳选择题其共轭酸因分子内氢键而稳定的是(A.小檗碱B.麻黄碱C.钩藤碱D.东莨菪碱E.山莨菪碱[答案]C麻黄碱的碱性(pKa9.58强于去甲麻黄碱(pKa9.O0的原因是由于(A.空间效应B.诱导效应C.共轭效应D.氢键作用E.氮原子杂化方式不同[答案]B五、沉淀反应生物碱在酸性水或稀醇中(苦味酸试剂可在中性条件下进行,与某些试剂生成难溶于水的复盐或络合物的反应称为生物碱沉淀反应。(一常用的生物碱沉淀试剂试剂名称组成反应特征碘化铋钾试剂KBiI4黄色至橘红色无定性沉淀1.反应条件除苦味酸试剂外,其他生物碱沉淀反应一般都在酸性水溶液中进行。原因:生物碱在酸性条件下成盐,易溶于水与沉淀试剂反应,所生成沉淀易于观察。2.阳性结果的判断利用沉淀反应鉴别生物碱时,应注意假阴性和假阳性反应。判定注意事项:①对生物碱定性鉴别时,应用三种以上试剂分别进行反应,均阳性或阴性方有可信性。②仲胺一般不易与生物碱沉淀试剂反应,如麻黄碱、吗啡、咖啡碱等。③水溶液中如有蛋白质、多肽、氨基酸、鞣质等亦可与此类试剂产生阳性反应,故应在被检液中除掉这些成分。(具体方法:利用酸提碱沉得方法使生物碱游离,萃取使其与杂质分离3.沉淀反应的应用①用于检查生物碱的有无。②可用于试管定性反应和色谱的显色剂。③在生物碱的提取分离中可指示提取、分离终点。④个别沉淀试剂可用于分离纯化生物碱,如雷氏铵盐可用于沉淀分离季铵碱。⑤某些生物碱沉淀反应可用于生物碱的定量,如硅钨酸试剂反应。六、显色反应某些生物碱能与一些试剂反应生成不同颜色的产物,这些试剂成为生物碱显色剂。常用的生物碱显色剂试剂名称颜色特征Mandelin试剂莨菪碱及阿托晶显红色(1%钒酸铵的浓硫酸溶液土的宁显蓝紫色,奎宁显浅橙色Macquis试剂吗啡显紫红色(含少量甲醛的浓硫酸可待因显蓝色吗啡显蓝色渐转棕色,小糪碱显棕绿色(1%钼酸纳或钼酸铵的浓硫酸溶液利血平显黄色渐转蓝色,乌头碱显黄棕色一些显色剂,如溴麝香草酚蓝、溴麝香草酚绿等,在一定pH条件下能与一些生物碱生成有色复合物,这种复合物能被三氯甲烷定量提取出来,可用于生物碱的含量测定。多项选择题与碘—碘化钾在酸性水溶液中能生成红棕色沉淀的有(A.氨基酸B.香豆素C.糖D.强心苷E.生物碱[答案]AE可使吗啡初显紫色渐转棕色的试剂是A.3,5-二硝基苯甲酸B.1﹪钒酸铵的浓硫酸溶液C.含少量甲醛的浓硫酸溶液D.1﹪钼酸钠的浓硫酸溶液E.饱和苦快递酸试剂[答案]D药圈第三节生物碱的提取与分离一、总生物碱的提取挥发性生物碱如麻黄碱可用水蒸气蒸馏法提取。可升华的生物碱如咖啡碱可用升华法提取。提取方法溶剂方法纯化水或酸水0.1%~1%的硫酸、盐酸或醋酸、浸渍、(1阳离子树脂交换法将总碱的酸水提取液通过强酸型阳离子交换树脂柱,使酸水中生物碱阳离子交换在树脂上,而非生物碱化合物则流出柱外,用中性水或乙醇进一步洗除柱中的杂质。将交换后的树脂晾干,用氨水碱化至pH值为l0左右,使生物碱从树脂中游离出来,再用三氯甲烷或乙醚等有机溶剂回流提取,回收溶剂即可得到总生物碱。也可用含氨水的乙醇洗脱液直接洗脱,中和洗脱液,回收乙醇即得总生物碱。二、生物碱的分离(一生物碱的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成5个部分,一般分离流程如下:生物碱的初步分离流程图图续1图续2(二生物碱单体的分离1.利用生物碱的碱性差异进行分离方法:酸水-碱化-萃取法注意:①强碱在弱酸性条件下能形成生物碱盐,易溶于水;弱碱则需在较强酸性条件下形成生物碱盐而溶于水。②成盐后,弱碱盐在弱碱条件下即可转变成游离生物碱,易溶于亲脂性有机溶剂;强碱盐则需在较强碱性条件下转变成游离生物碱,溶于亲脂性有机溶剂。总碱中各生物碱的碱性不同,可用pH梯度萃取法进行分离。具体方法有两种:①总生物碱溶于亲脂性有机溶剂,pH由高至低依次萃取,生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离②总生物碱溶于酸水,逐步加碱使pH值由低至高分离。对于碱性有差别的两种生物碱,可采用调pH后简单萃取法分离。如从洋金花的乙醇浸出液中分离莨菪碱和东莨菪碱,利用二者碱性差别进行分离。莨菪碱(pK9.65a7.50东莨菪碱(pKa2.利用溶解度差异进行分离游离生物碱:如苦参中苦参碱和氧化苦参碱的分离。(氧化苦参碱的极性大于苦参碱,难溶于乙醚汉防己中汉防己甲素和汉防己乙素的分离。(汉防己甲素的极性小于汉防己乙素,可溶于冷苯生物碱盐:如麻黄中分离麻黄碱、伪麻黄碱。(在草酸中溶解度不同,麻黄碱溶解度小于伪麻黄碱3.利用特殊官能团进行分离(两性含羧基的生物碱能与碳酸氢钠生成羧酸盐而溶于水,可与其他碱分离;酚性生物碱的酚羟基具有弱酸性,可与氢氧化钠溶液生成盐溶于水,而与其他非酚性生物碱分离。如在阿片生物碱中,吗啡具酚羟基而可待因无酚羟基,可用5%氢氧化钠分离。内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水液中加热开环生成溶于水的羧酸盐而与其他生物碱分离,在酸性下又环合成原生物碱而沉淀,如喜树碱。4.利用色谱法进行分离(1吸附柱色谱常用氧化铝或硅胶作为吸附剂,有时也用纤维素、聚酰胺等。以苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂或以其为主的混合溶剂系统作洗脱剂。(2分配柱色谱对某些结构特别相近的生物碱,可采用分配色谱法。如三尖杉中的抗癌生物碱三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱的分离,两者结构仅差一个亚甲基。具体方法是以硅胶为支持剂,以pH5.0缓冲液为固定相,pH5.0缓冲液饱和的三氯甲烷溶液洗脱,首先洗脱的是高三尖杉酯碱,中间部分是二者的混合物,最后部分是三尖杉酯碱。:三尖杉酯碱R1R:高三尖杉酯碱25.高效液相色谱法(HPLC优点:分离效能好、灵敏度高、分析速度快。色谱柱类型:硅胶吸附色谱柱,C反相色谱柱。18此外,制备型薄层色谱、干柱色谱、中压或低压柱色谱等也常用于分离生物碱。分离原理要点利用碱性差异分离pH梯度萃取利用溶解度差异分离苦参(乙醚、防己(冷苯、麻黄(草酸利用特殊官能团分离羧基、酚羟基、内酯与内酰胺利用色谱法分离吸附色谱、分配色谱高效液相色谱法最佳选择题分离汉防己甲素和汉防己乙素的原理(A.氮原子的杂化方式不同B.在碳酸氢钠溶液中的溶解度不同C.盐酸盐的溶解度不同D.极性的大小不同E.分子内氢键的不同[答案]D(汉防己甲素的极性小于汉防己乙素,可溶于冷苯三、水溶性生物碱(季铵碱的分离(一沉淀法实验室常用雷氏铵盐试剂纯化季铵碱。(二溶剂法利用水溶性生物碱能够溶于极性较大而又能与水分层的有机溶剂(如正丁醇、异戊醇或氯仿-甲醇的混合溶剂等的性质,用这类溶剂与含这类生物碱的碱水液反复萃取,使水溶性生物碱与强亲水性的杂质得以分离。四、生物碱的色谱检识常用方法:薄层色谱法、纸色谱法、高效液相色谱法和气相色谱法(一薄层色谱法1.吸附薄层色谱法(1吸附剂吸附剂常用硅胶和氧化铝。硅胶适用注意:硅胶为酸性吸附剂,易造成拖尾或复斑,影响分离效果。可在涂铺硅胶薄层时加稀碱(0.1~0.5mol/L氢氧化钠或缓冲溶液,制成碱性薄板;或使色谱过程在碱性条件下进行,即在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等。氧化铝本身显弱碱性,不经处理便可用于分离和检识生物碱,一般较常用,特别适合分离亲脂性较强的生物碱。(2展开剂展开剂系统多以亲脂性溶剂为主,一般以三氯甲烷为基本溶剂。值太小,加入适量甲醇、丙酮等极性较大的溶剂;若Rf若R值太大,加入适量苯、环己烷等极性较小的溶剂。f在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等,可改善分离效果。2.分配薄层色谱特别适用于分离有些结构十分相近的生物碱。(1支持剂与固定相:通常选用硅胶或纤维素粉作支持剂,以甲酰胺或水为固定相。甲酰胺适合分离弱极性或中等极性的生物碱;水适合分离水溶性生物碱。(2展开剂:分离脂溶性生物碱,应以亲脂性有机溶剂作展开剂,如三氯甲烷-苯(1:1等;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。在配制流动相时,需用固定相饱和。3.显色方法①有色生物碱可直接观察斑点;②具有荧光的生物碱在紫外光下显示荧光斑点;③大多生物碱的薄层色谱可用改良碘化铋钾试剂显色,显橘红色斑点。(如碘化铋钾不显色,可选用其他特殊显色剂(二纸色谱生物碱的纸色谱多为正相分配色谱。1.固定相①水:可用滤纸本身含有的6%~7%水分,也可用水浸润滤纸;②甲酰胺:将甲酰胺溶于丙酮,再将滤纸置于其中浸湿片刻,取出,挥去丙酮即可;③酸性缓冲液(也称多缓冲纸色谱:将不同pH值的酸性缓冲液自起始线由高到低间隔2cm左右的距离涂布若干个缓冲液带,晾干即可使用。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系统(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,多以苯、三氯甲烷、乙酸乙酯等亲脂性有机溶剂为主组成的溶剂系统作展开剂。展开剂在使用前也需用固定相液饱和。3.显色剂纸色谱所用的显色剂与薄层色谱法基本相同,但含硫酸的显色剂不宜使用。(三高效液相色谱生物碱的高效液相分析可采用分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法等。其中以分配色谱法中的反相色谱法应用较多。根据生物碱的性质和不同的色谱方法可选择相应的固定相。由于生物碱具碱性,使用的流动相以偏碱性为好。如用HPLC法分离分析罂粟壳中的吗啡、可待因和罂粟碱时,采用Watersμ-BondapakC色谱柱,流动相为0.5%18乙酸铵-1%三乙胺-甲醇(49:1:50,检测波长230nm,柱温25℃。分离结果见图。由于流动相为偏碱性系统,分离效果良好。分离度均大于1.5,峰形对称。此外,具有挥发性的生物碱可用气相色谱法检识,如麻黄生物碱、烟碱等。HPLC法分离罂粟壳中的吗啡、可待因和罂粟碱1、吗啡;2、可待因;3、罂粟碱yaoqnet第四节含生物碱的中药实例一、苦参(一苦参中主要生物碱及其化学结构主要生物碱:苦参碱和氧化苦参碱,此外还含有羟基苦参碱、N-甲基金雀花碱、安娜吉碱、巴普叶碱和去氢苦参碱(苦参烯碱等。《中国药典》指标成分:苦参碱和氧化苦参碱。结构分类:这些生物碱都属于双稠哌啶类,具喹喏里西啶的基本结构,除N-甲基金雀花碱外,均由两个哌啶环共用一个氮原子稠合而成。苦参碱氧化苦参碱羚基苦参碱去氢苦参碱N-甲基金雀花碱(二苦参生物碱的理化性质1.性状苦参碱有α-、β-、γ-、δ-四种异构体。其中,α-、β-、δ-苦参碱为结晶体,常见的是α-苦参碱,为针状或棱柱状结晶,熔点76℃。γ-苦参碱为液态,沸点223℃/6mmHg。氧化苦参碱为无色正方体状结晶(丙酮,熔点207~208℃(分解,含一分子结晶水的氧化苦参碱的熔点为77~78℃。2.碱性酰胺氮,孤电子对与羰基形成p-π共轭效应,使其碱性极弱。叔胺氮,且处于骈和哌啶环之间,立体空间效应小,碱性较强。3.溶解性苦参碱既可溶于水,又能溶于三氯甲烷、乙醚、苯、二硫化碳等亲脂性溶剂。氧化苦参碱是苦参碱的N一氧化物,具半极性配位键,其亲水性比苦参碱更强,易溶于水,可溶于氯仿,但难溶于乙醚。可利用两者溶解性的差异将其分离。苦参生物碱的极性大小顺序是:氧化苦参碱>羟基苦参碱>苦参碱。苦参碱、氧化苦参碱和羟基苦参碱具内酰胺结构,可被水解皂化生成羧酸衍生物,酸化后又脱水环合为原来结构。(三苦参生物碱的提取与分离苦参以稀酸水渗漉,通过阳离子交换树脂交换提取总生物碱。然后利用总碱中个成分极性的差异,采用溶剂法和色谱法进行分离。1.苦参总生物碱的提取2.主要生物碱的分离(四苦参生物碱的生物活性现代临床及药理学研究表明,苦参总生物碱具有消肿利尿、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、抗柯萨奇病毒和调节免疫等作用。(五苦参生物碱在临床应用中应注意的问题苦参碱可致胆碱酯酶活性下降,静脉滴注苦参碱引起胆碱酯酶活性下降,产生倦怠乏力、纳差等不良反应;苦参栓可致外阴过敏;苦参注射液致过敏性休克并可致恶心、呕吐;苦参素胶囊致乙肝加重等,临床应用时需注意。二、麻黄(一麻黄中主要生物碱及其化学结构主要成分:以麻黄碱和伪麻黄碱为主,前者占总生物碱的