第11章 生物堿類藥物的分析.ppt

第七章生物堿類藥物的分析TheAnalysisofAlkaloid 第一節(jié)概述一 特點1 含氮有機化合物2 沒有共同母核3 多數(shù)具有含氮雜環(huán)結構 少數(shù)氮在側鏈上 如麻黃堿 4 絕大部分存在于植物體內(nèi) 少數(shù)存在于動物體內(nèi) 如蟾蜍堿 二 堿性與結構的關系堿性 氮原子結合狀態(tài)和所處化學環(huán)境 電子效應 誘導效應和共軛效應立體效應 電子效應 N連接供電基團 如 OR R時 堿性就強 N連接吸電基團 如 NO2 COOH等時 堿性就弱 1 季銨類生物堿以季銨形式存在 可以離子化 有類似金屬的性質 堿性最強 如 小蘗堿 pKa 11 53 2 脂肪胺堿性 脂肪胺堿性比NH3強仲胺 伯胺 叔胺 3 芳胺類芳胺類藥物堿性比NH3堿性弱 芳胺類堿性 伯胺 仲胺 叔胺 堿性強弱取決于芳環(huán)上取代基的性質 供電子取代基 如 CH3等 堿性強吸電子取代基 如 NO2等 堿性弱 4 酰胺類呈酰胺結構 堿性非常弱如 咖啡因Kb 0 7 10 14 19 C 生物堿堿性強弱一般規(guī)律是 季銨堿類 脂肪胺類 NH3 芳胺 N 芳雜環(huán) 酰胺類 例外 含 COOH 酚 OH的生物堿 屬于兩性生物堿 如 嗎啡 三 生物堿類藥物的溶解性一般情況下 游離生物堿不溶或難溶于水 可在稀酸水溶液中成鹽而溶解 易溶于有機溶劑 生物堿鹽易溶于水 不溶于有機溶劑 例外 有的生物堿能溶于水 如麻黃堿 煙堿等 具有酸堿兩性的生物堿 可在堿的水溶液中成鹽而溶解 如嗎啡 茶堿等 堿性較弱的生物堿不能與酸形成穩(wěn)定的鹽 如咖啡因 利血平等 四 生物堿類藥物的分類 1 苯烴胺類 氮原子不在環(huán)狀結構內(nèi)麻黃堿 偽麻黃堿 秋水仙堿 麻黃堿 偽麻黃堿 性質 麻黃堿和偽麻黃堿具有苯烴胺結構 其氮原子均為仲胺 堿性較強 易與酸成鹽 芳環(huán)側鏈上具有氨基醇結構 可以與雙縮脲試液反應 用于鑒別 結構中含有芳環(huán)結構 在紫外區(qū)有特征吸收 可用于鑒別和含量測定 麻黃堿和偽麻黃堿側鏈上均有不對稱碳原子 因此具有旋光性 2 托烷類 莨菪烷類 莨菪烷衍生的氨基醇和不同有機酸縮合成酯類的生物堿硫酸阿托品 氫溴酸山莨菪堿 硫酸阿托品 氫溴酸山莨菪堿 性質 1 阿托品和山莨菪堿結構中 具有酯結構 易水解2 五元脂環(huán)上有叔胺氮原子 故堿性較強 易與酸成鹽3 山莨菪堿中有不對稱碳原子 呈左旋體阿托品為消旋體 無旋光性 奎寧 左旋體 奎尼丁 右旋體 喹啉環(huán) 喹核堿 喹啉環(huán) 喹核堿 典型藥物的結構 3喹啉類藥物硫酸奎寧 硫酸奎尼丁 喜樹堿等 堿性 性質 1 堿性 奎寧和奎尼丁結構中包括喹啉環(huán)和喹核堿兩部分 各含一個氮原子 其中喹核堿含脂環(huán)氮 堿性強 可以與硫酸成鹽 而喹啉環(huán)系芳環(huán)氮 堿性較弱 不能與硫酸成鹽2 旋光性 奎寧和奎尼丁的分子式完全相同 但喹核堿部分立體結構不同 因此其旋光性 堿性和溶解性能也不同 奎寧為左旋體 奎尼丁為右旋體 奎寧的堿性大于奎尼丁 4 異喹啉類鹽酸嗎啡 磷酸可待因 嗎啡 CH3 可待因 性質 堿性 嗎啡分子中含有酚羥基和叔胺基團 故屬兩性化合物 堿性略強 即可以溶與氫氧化鈉又可溶與鹽酸水溶液 可待因分子中僅有叔胺基團 無酚羥基 堿性較嗎啡稍強 不能溶與氫氧化鈉溶液 5 吲哚類硝酸士的寧 利血平 士的寧 2 1 利血平 性質 堿性 士的寧和利血平結構中均含有兩個堿性強弱不同的氮原子 士的寧結構中的吲哚氮由于與芳香環(huán)共軛 氮上的電子云密度小 幾乎無堿性 脂環(huán)叔胺氮堿性較強可與一分子硝酸成鹽 利血平脂環(huán)叔胺氮由于受立體效應的影響 堿性較弱 不能與酸形成穩(wěn)定的鹽 而以游離狀態(tài)存在 利血平具有酯結構 與弱堿接觸或受熱易水解 6 黃嘌呤類咖啡因 茶堿 咪唑 嘧啶 性質 咖啡因和茶堿是咪唑和嘧啶相并和的兩環(huán)化合物 分子結構中雖含有四個氮原子 但兩個氮原子受鄰位吸電子基團羰基的影響 幾乎不呈堿性 而與其結構相似的茶堿具有酸性 可溶于堿的水溶液中 H茶堿 第二節(jié)鑒別反應 一測定理化常數(shù) 1 熔點和衍生物熔點 2 比旋度 生物堿類藥物的一般鑒別試驗 二 光譜法1 UV吸收光譜a 比較最大 小 吸收波長和相應的吸收度b 與對照品比較吸收光譜的一致性c 比較吸收系數(shù)的一致性 2 IR吸收光譜IR光譜信息豐富 準確度高 專屬性強 三 化學反應1 沉淀反應 酸性水溶液中 與生物堿沉淀試劑 重金屬鹽類和大分子酸類等 發(fā)生沉淀反應 常用試劑 I2 KI碘化鉍鉀碘化汞鉀鞣酸硅鎢酸 一般鑒別試驗 2 顯色反應生物堿固體 生物堿顯色試劑 顏色常用 C H2SO4 C HNO3 鉬硫酸特征鑒別試驗1 雙縮脲反應 具有氨基醇結構的生物堿的特征反應 例如 鹽酸麻黃堿 鹽酸偽麻黃堿 2 Vitali反應 托烷類 3 綠喹寧反應 喹啉類 加過量的氨水 4 Marquis反應 異喹啉類 例如 硫酸阿托品 氫溴酸山莨菪堿 例如 奎寧 奎尼丁 例如 嗎啡 可待因 5 紫脲酸銨反應 黃嘌呤類 例如 咖啡因 茶堿 第三節(jié)特殊雜質檢查 生物堿類藥物大多是從植物中提取 部分也有合成的 由于其結構復雜 生產(chǎn)工藝長 在生產(chǎn)或貯藏過程中常共存其他生物堿 而生物堿一般均有毒性和活性 為保證用藥的安全 有效 對各種生物堿中存在的特殊雜質應嚴格控制 一 利用藥物和雜質在物理性質上的差異 一 溶解行為的差異 二 顏色的差異 三 旋光性的差異 四 對光選擇性吸收的差異 二 利用藥物和雜質在化學性質上的差異 一 利用酸堿性的差異 如 硫酸阿托品中其他生物堿的檢查 二 顏色反應 如 鹽酸嗎啡中阿撲嗎啡的檢查 鹽酸嗎啡中罌粟堿的檢查 三 色譜法 一 TLC如 硫酸奎寧中其他金雞納堿的檢查主成分高低濃度自身對照法 二 HPLC 如 硫酸長春新堿中其他生物堿的檢查 梯度洗脫 第三節(jié)含量測定一 非水堿量法在水中堿性較弱 不能順利地進行中和滴定 滴定突躍不明顯 難以判斷滴定終點 在酸性非水介質中 如gHAc中 則能顯示出較強的堿性 滴定突躍增大 可以順利地進行中和滴定 1 測定方法 供試品 以消耗標準液8ml計算 溶劑 gHAc 一般用量10 30ml 滴定劑 0 1mol LHClO4 無水gHAc溶液 指示劑 結晶紫 做空白試驗 2 測定條件的選擇 適用范圍Kb 10 8的有機堿鹽 Kb為10 8 10 10選冰醋酸作溶劑Kb為10 10 10 12選冰醋酸和醋酐作溶劑Kb 10 12選醋酐作溶劑 鹽的滴定 置換滴定 即用強酸 HClO4 置換出與生物堿結合的較弱的酸 HA gHAc中酸強度不相同 HClO4 HBr HCl H2SO4 HNO3 其它弱酸 HA不同 對滴定反應的影響也不同 若置換出的HA酸性較強 則反應將不能進行到底 如測定生物堿的氫鹵酸鹽時 由于置換出相當強的氫鹵酸能影響滴定終點 一般處理方法是加入過量的醋酸汞的冰醋酸溶液 使其生成在醋酸中難以解離的鹵化汞 以排除干擾 終點指示方法電位滴定法和指示劑法最常用的指示劑是結晶紫CrystalViolet CV 紫藍藍綠綠黃綠黃 堿性區(qū) 酸性區(qū) 終點的顏色應用電位法校準 注意事項a 水份的影響及排除gHAc和HClO4中都含有一定量的水份 排除法 配制時 根據(jù)gHAc和HClO4含水量 加入計算量的醋酐 費休氏 Fischer 水分測定法準確測出gHAc和HClO4中含水量 準確加入醋酐 b 標準溶液的穩(wěn)定性 水的膨脹系數(shù)是0 21 10 3 C gHAc膨脹系數(shù)是1 1 10 3 C 較大 體積隨溫度變化較大 且還具有揮發(fā)性 測定樣品與標定標準溶液時溫度不同 應對濃度進行校正 其中 0 0011 gHAc的膨脹系數(shù)t0和t1 標定標準溶液和測定樣品時的溫度F0和F1 t0和t1所對應的標準溶液的濃度 說明 t1 t0 10 C 或貯存時間超過30天則在臨用前必須重新標定標準溶液的濃度 校正公式 1 氫鹵酸鹽的測定 氫鹵酸在gHAc中酸性較強 對滴定有影響 排除方法 加入過量的HgAc2 gHAc溶液 3 含量測定的實例 2 硫酸鹽的測定 以硫酸奎寧的測定為例 注意硫酸鹽的結構 正確判斷反應的摩爾比 直接滴定法 兩個N原子喹啉N 屬于芳環(huán)族N 堿性較弱喹核N 屬于脂環(huán)族N 堿性較強 奎寧與硫酸結合時 一分子的硫酸能與兩分子的奎寧結合 即 在水中硫酸是二元酸 能夠解離出兩個氫離子 即 在冰醋酸中硫酸是一元酸 能夠解離出一個氫離子 即 滴定反應如下 3HClO4 用HClO4直接滴定硫酸喹寧時 摩爾比是1 3 用HClO4直接滴定硫酸阿托品 硫酸阿托品 莨菪堿 的結構如下 反應的摩爾比是1 1 加入高氯酸鋇消除H2SO4的影響 加入高氯酸鋇 摩爾比是1 2 iii硫酸奎寧片的含量測定 硫酸奎寧和高氯酸的摩爾比位1 4 練習題 硫酸奎寧的測定稱取樣品適量 加gHAc7ml 醋酐3ml與結晶紫指示液1滴 用0 1mol LHClO4液滴定至終點 并將滴定結果用空白試驗校正 已知 1ml0 1mol LHClO4液相當于24 90mg的硫酸奎寧 求 硫酸奎寧的分子量 747 00 3 硝酸鹽的測定 HNO3在gHAc中為弱酸 不影響滴定突躍 HNO3具有氧化性 應采用電位法指示終點 4 磷酸鹽及有機酸鹽的測定 磷酸 有機酸為弱酸 不干擾滴定 二 提取中和法1 基本原理利用生物堿鹽類可溶于水 游離生物堿不溶于水而溶于有機溶劑的性質進行提取 然后進行滴定的方法 即 2 討論 1 堿化試劑 常用的堿化試劑NaOH NH3 Na2CO3 NaHCO3 Ca OH 2 MgO等 選用堿化試劑時應考慮的因素對堿化試劑的要求堿化試劑堿性大于生物堿的堿性 不易進入有機相 即使進入 易除去 不與生物堿和有機溶劑反應 還需考慮生物堿的化學性質易水解或具兩性 不能用強堿性堿化試劑 阿托品具有酯結構 與強堿接觸時分解 嗎啡具有酚羥基 和NaOH形成酚鹽溶于水 難以用有機溶劑提取 有脂肪性物質共存時 不能用強堿性的堿化試劑 以免形成乳化而難以用有機溶劑提取 NH3優(yōu)點氨水是最常用的堿化試劑 氨Kb值 1 75 10 5 pKb為4 67 一般生物堿Kb 10 6 10 9 pKb為6 9 氨堿性適當 能使大部分生物堿游離 又不能使具酯結構或兩性生物堿水解或成鹽 氨又具揮發(fā)性 易除去 因此對測定無干擾 2 提取溶劑 提取溶劑要求 不與水相混溶 對所提取生物堿有極大的溶解度 而對其它共存物質不溶或極少溶解 沸點低 容易揮散除去 與堿化試劑或生物堿不起任何化學反應 常用的提取溶劑氯仿 乙醚 有時也使用混合溶劑 氯仿 比重大 易于分離 對大部分生物堿都有較大的溶解度 不燃燒 使用安全 氯仿在堿性下受熱很容易分解 尤其是堿性較強時更容易分解 乙醚 沸點太低 極易揮發(fā) 容易被氧化 著火 在水中的溶解度較大 在乙醚中溶解的生物堿不多乙醚的應用不如氯仿廣泛 提取溶劑的用量 一般提取4次 第一次用量為水液體積的一半 以后幾次所用的溶劑量應為第一次的一半 如果生物堿量或水液體積很小時 則第一次提取溶劑的用量應與液體體積相等 基本原則 指示劑的選擇 滴定時選擇變色范圍在酸性區(qū)域的指示劑 乳化的預防和消除 為了避免乳化現(xiàn)象 常采用的方法有 A 采用堿性弱的堿化劑B 采用不易產(chǎn)生乳化的合適提取劑C 在保證提取完全的條件下 避免過于猛烈的振搖 破乳的方法有 A 再加一些有機相或水相B 加數(shù)滴乙醇并輕輕轉動分液漏斗C 如輕度乳化可旋轉分液漏斗 并將已分出的液層分出 以加速分層速度 D 用熱毛巾在分液漏斗外熱敷 E 以鹽析破壞乳化 F 經(jīng)脫脂棉過濾 三 酸性染料比色法 1 原理 在適當pH溶液中 有機堿 B 可以與氫離子結合成陽離子 酸性染料 HIn 可解離成陰離子 陰離子可與有機堿鹽陽離子定量地結合成有色離子對 而進入到有機相 測定吸收度 溴麝香草酚藍 BTB bromthymolbluepH6 0 7 6 黃 藍 2 常用酸性染料 磺酞類指示劑 對所選用的酸性染料要求是 不但能與有機堿定量結合 而且生成的絡合物 離子對 在有機相中的溶解度大 染料在有機相中不溶或很少溶解 同時要求生成的離子對與其最大吸收波長出有較高的吸收度 溴甲酚綠 BCG bromcresolgreenpH3 6 5 2 黃 藍