第11章 生物碱类药物的分析.ppt

第七章生物碱类药物的分析TheAnalysisofAlkaloid 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 电子效应 诱导效应和共轭效应立体效应 电子效应 N连接供电基团 如 OR R时 碱性就强 N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 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 芳胺类芳胺类药物碱性比NH3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质 供电子取代基 如 CH3等 碱性强吸电子取代基 如 NO2等 碱性弱 4 酰胺类呈酰胺结构 碱性非常弱如 咖啡因Kb 0 7 10 14 19 C 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 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 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 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 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 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1 UV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 2 IR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 I2 KI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 C H2SO4 C HNO3 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 3 绿喹宁反应 喹啉类 加过量的氨水 4 Marquis反应 异喹啉类 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 例如 咖啡因 茶碱 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 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 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10 30ml 滴定剂 0 1mol LHClO4 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 8 10 10选冰醋酸作溶剂Kb为10 10 10 12选冰醋酸和醋酐作溶剂Kb 10 12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 HClO4 HBr HCl H2SO4 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CrystalViolet 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 21 10 3 C gHAc膨胀系数是1 1 10 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 其中 0 0011 gHAc的膨胀系数t0和t1 标定标准溶液和测定样品时的温度F0和F1 t0和t1所对应的标准溶液的浓度 说明 t1 t0 10 C 或贮存时间超过30天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原子喹啉N 属于芳环族N 碱性较弱喹核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 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 用HClO4直接滴定硫酸喹宁时 摩尔比是1 3 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1 1 加入高氯酸钡消除H2SO4的影响 加入高氯酸钡 摩尔比是1 2 iii硫酸奎宁片的含量测定 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 LHClO4液滴定至终点 并将滴定结果用空白试验校正 已知 1ml0 1mol LHClO4液相当于24 90mg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 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 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 不能用强碱性的碱化试剂 以免形成乳化而难以用有机溶剂提取 NH3优点氨水是最常用的碱化试剂 氨Kb值 1 75 10 5 pKb为4 67 一般生物碱Kb 10 6 10 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 提取溶剂 提取溶剂要求 不与水相混溶 对所提取生物碱有极大的溶解度 而对其它共存物质不溶或极少溶解 沸点低 容易挥散除去 与碱化试剂或生物碱不起任何化学反应 常用的提取溶剂氯仿 乙醚 有时也使用混合溶剂 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 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 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 溴麝香草酚蓝 BTB bromthymolbluepH6 0 7 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 溴甲酚绿 BCG bromcresolgreenpH3 6 5 2 黄 蓝