藥物分析 第四章生物堿類藥物的分析20150606

姚美村中山大學(xué)藥學(xué)院第四章生物堿類藥物的分析

Analysisofalkaloidsdrugs目的和要求（Objectives）1、掌握生物堿類藥物的結(jié)構(gòu)特征；掌握非水酸堿滴定法、提取酸堿滴定法；2、熟悉生物堿類藥物的鑒別、純度檢查及有關(guān)物質(zhì)分析方法原理與應(yīng)用；3、了解其他定量方法和生物堿的體內(nèi)樣品分析。YaoMeicun,TelEmail:Lssymc@主要內(nèi)容

(Contents)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1鑒別試驗(yàn)及檢查分析2含量測定3體內(nèi)藥物分析4發(fā)展現(xiàn)狀5思考題/重點(diǎn)內(nèi)容6第一節(jié)、概述（Introduction）生物堿(alkaloids)是一類存在于生物體內(nèi)的含氮有機(jī)化合物，因多數(shù)具有堿性，故稱為生物堿其多存在于植物體內(nèi)，少數(shù)存在動物體內(nèi)，如蟾蜍堿（bufotenine）。Famous生物堿YaoMeicun,TelEmail:Lssymc@

第二節(jié)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

Structureandproperties一、分類(Classification)

按植物來源分類如苦參堿、（matrine）罌粟堿（papaverine）按生源結(jié)合化學(xué)骨架分類源于氨基酸途徑和來源于異戊烯途徑根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)中的基本母核分類

（本教材選用）主要有六大類，即苯烴胺類、托烷類、喹啉類、異喹啉類、吲哚類、黃嘌呤類

分類方法1、苯烴胺類：氮原子不在環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。如麻黃堿、偽麻黃堿、秋水仙堿

二、典型藥物的結(jié)構(gòu)及其特征（Structureandpropertiesofclassicaldrugs）

麻黃堿pKa=9.56

**氨基醇結(jié)構(gòu)，可以與雙縮脲試液反應(yīng)，用于鑒別特點(diǎn)：①苯烴胺，仲胺，堿性較強(qiáng)，易與酸成鹽。②氨基醇，與雙縮脲反應(yīng)。③芳環(huán)，UV。④不對稱碳原子，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(jī)酸縮合成酯類的生物堿，如硫酸阿托品、氫溴酸山莨菪堿、氫溴酸東莨菪堿硫酸阿托品脂環(huán)胺pKb=4.35特點(diǎn)：①酯結(jié)構(gòu)，易水解②五元脂環(huán),叔胺，堿性較強(qiáng)，易與酸成鹽③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?。ㄓ倚w）(喹啉環(huán)）（喹核堿）(喹啉環(huán)）（喹核堿）

典型藥物的結(jié)構(gòu)

3.喹啉類藥物

硫酸奎寧、硫酸奎尼丁、喜樹堿等堿性:>pKb1=5.07pKb2=9.7pKb1=5.4pKb2=10特點(diǎn)：①堿性：喹啉環(huán)、喹核堿兩部分，喹核堿含脂環(huán)氮，堿性強(qiáng)，可以與硫酸成鹽；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(jié)構(gòu)不同，因此其旋光性、堿性和溶解性能也不同?？鼘帪樽笮w，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、磷酸可待因鹽酸嗎啡（兩性）脂環(huán)胺pKb=6.13pKa=9.85特點(diǎn)：

①堿性：嗎啡:酚羥基、叔胺，故屬兩性化合物，堿性略強(qiáng)，即可以溶與氫氧化鈉又可溶與鹽酸水溶液。②可待因分子中僅有叔胺基團(tuán)，無酚羥基，堿性較嗎啡稍強(qiáng)，不能溶與氫氧化鈉溶液。5.吲哚類硝酸士的寧、利血平硝酸士的寧pKb1=6.0pKb2=11.7利血平pKb1=7.93特點(diǎn)：

①堿性：士的寧和利血平結(jié)構(gòu)中均含有兩個(gè)堿性強(qiáng)弱不同的氮原子，士的寧結(jié)構(gòu)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(qiáng)可與一分子硝酸成鹽。②利血平脂環(huán)叔胺氮由于受立體效應(yīng)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(jié)構(gòu)，與弱堿接觸或受熱易水解。6.黃嘌呤類

咖啡因、茶堿咪唑嘧啶特性：咖啡因和茶堿是咪唑和嘧啶，分子結(jié)構(gòu)中雖含有四個(gè)氮原子，但兩個(gè)氮原子受鄰位吸電子基團(tuán)羰基的影響，幾乎不呈堿性，而與其結(jié)構(gòu)相似的茶堿具有酸性，可溶于堿的水溶液中H茶堿三、理化性質(zhì)

Physicalandchemicalproperties1、性狀

組成多數(shù)含有C、H、O、N，少數(shù)含有S、Cl

形態(tài)

多為結(jié)晶性固體，有些為非晶性粉末，少數(shù)為液體(如煙堿、檳榔堿)味多具苦味(鹽酸小檗堿)，少數(shù)呈辛辣味

顏色

一般無色或白色；少數(shù)具有長鏈共軛體系的具有一定顏色。如，小檗堿：黃色；小檗紅堿：紅色；一葉萩堿：淡黃色揮發(fā)性與升華性少數(shù)液體及個(gè)別小分子生物堿具揮發(fā)性(麻黃堿)，少數(shù)具升華性(咖啡因)產(chǎn)生原因N原子具有孤對電子，能接受質(zhì)子或給出電子而顯堿性理論依據(jù)表示方法pKa堿性大小與pKa關(guān)系pKa＜2為極弱堿，pKa2～7為弱堿pKa7～11為中強(qiáng)堿，pKa11以上為強(qiáng)堿堿性基團(tuán)pKa值順序胍基＞季胺堿＞N-烷雜環(huán)＞脂肪胺＞芳香胺≈N-芳雜環(huán)＞酰胺≈吡咯2、生物堿的堿性共軛酸堿概念及強(qiáng)度表示雜化方式誘導(dǎo)效應(yīng)共軛效應(yīng)空間效應(yīng)氫鍵效應(yīng)堿性與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系堿性類型雜化示例脂肪胺脂氮環(huán)sp3

11.311.29.5芳雜環(huán)sp2

0.45.174.945.14氰基sp－C≡N1）雜化方式

甲基苯環(huán)2）誘導(dǎo)效應(yīng)

氨基其他烷基酰基,雙鍵羥基,醚氧供電子基吸電子基堿性增強(qiáng)堿性減弱苯胺型酰胺型烯胺型N原子上孤對電子形成p-π共軛時(shí)，堿性減弱3）共軛效應(yīng)稀胺型特例：N原子α,β-位有雙鍵可能轉(zhuǎn)化為季銨蛇根堿

（serpentine）pka10.8pka8.2pka5.6pka3.8strychninepseudostrychnineneostrychnineN:處在橋頭，為剛性結(jié)構(gòu)，不發(fā)生未共用電子對的轉(zhuǎn)移，故不形成季銨堿。4）空間效應(yīng)生物堿的共軛酸鹽若能生成穩(wěn)定的分子內(nèi)氫鍵（與含氧基團(tuán)），則堿性增強(qiáng)。和鉤藤堿

pka6.32

異和鉤藤堿

pka5.20

5）氫鍵效應(yīng)第二節(jié)鑒別試驗(yàn)及檢查分析

IdentificationandPurificationanalysis

1．熔點(diǎn)和衍生物熔點(diǎn)，

2．比旋度

一、鑒別試驗(yàn)(Identificationtest)

（一）測定物理常數(shù)ChP(2010)Themeltingpointandrotationofalkaloiddrugs藥物名稱熔點(diǎn)℃比旋度[α]D鹽酸麻黃堿鹽酸偽麻黃堿秋水仙堿氫溴酸東莨菪堿氫溴酸山莨菪堿硝酸毛果蕓香堿磷酸可待因217~220183~186148~153195~199176~181174~178155~159-33°至-35.5°,50mg/ml,H2O+61.0°至+62.5°,50mg/ml,H2O-425°至-450°,100mg/ml,H2O-24°至-27°,50mg/ml,H2O-9.0°至-11.5°,0.1g/ml,H2O+80°至+83°,0.10g/ml,H2O-98°至-102°，2%，H2O一般鑒別反應(yīng)1、顯色反應(yīng)磷鉬酸試劑（Frohd試劑）、釩硫酸試劑（Mandelin試劑）、甲醛硫酸試劑（Marguis試劑）、亞硒酸硫酸試劑（Meclce試劑）、對二甲氨基苯甲醛試劑（Wasicky試劑）硫酸鈰銨的磷酸試劑、硫酸、硝酸等（二）化學(xué)反應(yīng)鑒別法ChP(2010)GeneralcolorreactionofSomealkaloiddrugs藥物名稱顯色反應(yīng)結(jié)果馬來酸麥角新堿1mg,加水溶解后，加對二甲苯氨基苯甲醛試劑2ml，5min后顯淺藍(lán)色利血平1mg,加0.1%磷鉬酸鈉的硫酸溶液0.3ml，即顯黃色。5min后變?yōu)樗{(lán)色鹽酸嬰粟堿5mg,加甲醛硫酸試液1ml，溶液無色或顯淡黃色，漸變深玫瑰紅色，最后變?yōu)樽仙＃▎岱然騿岱鹊孽セ锛闯首仙蜃陷郎┝蛩衢L春新堿0.1mg，加1%硫酸鈰銨的磷酸溶液1滴，即顯紫紅色硫酸長春堿0.1mg，加1%硫酸鈰銨的磷酸溶液2～3滴，即顯藍(lán)色，放置后漸變?yōu)樽陷郎姿峥纱?mg,于白瓷板上，加含亞硒酸2.5mg的硫酸0.5ml，即顯綠色，漸變藍(lán)色示例顯色機(jī)制很復(fù)雜，涉及脫水、氧化、縮合等過程。生成不溶性鹽類:硅鎢酸、苦味酸、磷鉬酸試劑等生成疏松的配合物:碘-碘化鉀試劑生成不溶性加成物：碘化鉍鉀、碘化汞鉀等重金屬鹽類沉淀試劑2.沉淀反應(yīng)在酸性水溶液中，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(yīng)。試劑名稱組成反應(yīng)特征碘化物復(fù)鹽類碘-碘化鉀試劑

KII2紅棕色沉淀碘化汞鉀試劑

K2HgI4類白色沉淀碘化鉍鉀試劑

KBiI4黃至橘紅色沉淀重金屬鹽類

硅鎢酸試劑

SiO212WO3nH2O淡黃或灰白色沉淀

磷鉬酸試劑H3PO412MO32H2O白色或黃褐色沉淀示例

特征鑒別反應(yīng)

1.

雙縮脲反應(yīng)氨基醇結(jié)構(gòu)的反應(yīng)

水層藍(lán)色醚層紫紅OH-乙醚2.Vitali反應(yīng)托烷生物堿反應(yīng)△黃色深紫色3.綠奎寧（Thakkeioquin）反應(yīng)含氧喹啉的反應(yīng)

H+翠綠色氨水4.紫脲酸胺反應(yīng)黃嘌啉類生物堿

5.異喹啉類生物堿的特征反應(yīng)（1）Marquis反應(yīng)含酚羥基異喹啉特征反應(yīng)

紫堇色鹽酸乙基嗎啡

→黃色紫色黑色????-硫酸甲醛鹽酸阿樸嗎啡

黑色

紫堇色?→→紫色??????-硫酸甲醛磷酸可待因（2）Frohde反應(yīng)鹽酸嗎啡+鉬硫酸→→→紫色藍(lán)色棕綠色（3）還原反應(yīng)嗎啡的弱還原性

嗎啡與磷酸可待因的區(qū)分反應(yīng)6.吲哚類生物堿的特征反應(yīng)---官能團(tuán)反應(yīng)

（1）與香草醛反應(yīng)（2）對二甲氨基苯甲醛反應(yīng)利血平+新制香草醛→玫瑰紅色（三）物理化學(xué)鑒別法

光譜鑒別法

1．UV吸收光譜

a.

比較最大（?。┪詹ㄩL和相應(yīng)的吸收度

b.

與對照品比較吸收光譜的一致性

c.

比較吸光度或吸收系數(shù)的比值2．IR吸收光譜IR光譜信息豐富，準(zhǔn)確度高，專屬性強(qiáng)YaoMeicun,TelEmail:Lssymc@

第三節(jié)含量測定

assay一、非水溶液酸堿滴定法

(Nonaqueousacid-basetitration)本類藥物在水中堿性較弱（滴定突躍不明顯，難以判斷滴定終點(diǎn)），很難直接滴定。在酸性非水介質(zhì)中（如冰醋酸中），堿性顯著增強(qiáng)，滴定突躍增大，可用高氯酸滴定液直接滴定，以指示劑或電位法確定終點(diǎn)。（一）基本原理生物堿少數(shù)以游離狀態(tài)存在，多數(shù)鹽形式存在。置換反應(yīng)，即用強(qiáng)酸（HClO4）置換出與生物堿結(jié)合的弱酸（HA）HA不同，對滴定反應(yīng)的影響也不同BH+·A-代表生物堿鹽類

HA弱酸有機(jī)酸：馬來酸無機(jī)酸：HCl、H2SO4、HNO3、H3PO4、HBrHClO4、HBr、HCl、H2SO4、HNO3在水中酸強(qiáng)度相等在冰醋酸中酸強(qiáng)度不相同HClO4＞HBr＞H2SO4＞

HCl＞HNO3＞其它弱酸(二）方法與應(yīng)用本法為半微量分析方法：滴定劑：0.1mol/LHClO4/無水gHAc溶液，消耗約8ml空白試驗(yàn)消耗：1~3D，20D→1ml，1D→0.05ml使用10ml滴定管方可讀出，以減小誤差1.方法2．測定條件的選擇Kb<10-8(含氮有機(jī)堿鹽及游離含氮有機(jī)堿）馬來酸氫鹵酸鹽硫酸鹽硝酸鹽磷酸鹽適用范圍溶劑選擇藥物Kb合適的溶劑Kb=10-8~10-10

冰醋酸Kb=10-10~10-12冰醋酸+醋酐Kb﹤10-12醋酐溶劑一般用量10~30ml確定終點(diǎn)方法選擇指示劑法最常用的指示劑是結(jié)晶紫（CrystalViolet，CV）（堿性區(qū)）（酸性區(qū)）

終點(diǎn)的顏色應(yīng)用電位法校準(zhǔn)。紫藍(lán)藍(lán)綠黃綠黃綠b·電位法3.注意事項(xiàng)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(shí)，根據(jù)gHAc和HClO4含水量，加入計(jì)算量的醋酐費(fèi)休氏（Fischer）水分測定法準(zhǔn)確測出gHAc和HClO4中含水量，準(zhǔn)確加入醋酐b.

標(biāo)準(zhǔn)溶液的穩(wěn)定性

水的膨脹系數(shù)是0.21×10-3/CgHAc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(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)溫度不同，應(yīng)對濃度進(jìn)行校正。其中：

0.0011：gHAc的膨脹系數(shù)t0和t1：標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液和測定樣品時(shí)的溫度F0和F1：t0和t1所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度說明：

①t1-t0<2C

直接使用

②

2C<t1-t0<10C

公式校正

③t1-t0>10C，或超過30天，重新配制標(biāo)定校正公式：c.空白試驗(yàn)消除試劑對終點(diǎn)的影響應(yīng)用示例1.游離生物堿測定咖啡因0.15g醋酐-冰醋酸5：1CV1DHClO4(0.1mol/L）黃色2.

氫鹵酸鹽的測定氫鹵酸在gHAc中酸性較強(qiáng)，對滴定有影響。排除方法：加入過量的HgAc2/gHAc溶液（理論量1～3倍）

由于醋酸汞毒性較大，Ch.P(2010)大多數(shù)生物堿氫鹵酸鹽的測定取消醋酸汞，改為電位法指示終點(diǎn)鹽酸麻黃堿冰醋酸10mlHg(AC)24ml結(jié)晶紫1DHClO4(0.1mol/L）滴定翠綠色百分含量=生物堿的硫酸鹽，在冰醋酸介質(zhì)中只能被滴定至生物堿的硫酸氫鹽。3.硫酸鹽的測定（1）硫酸阿托品的測定

HClO4直接滴定時(shí)，反應(yīng)摩爾比為1∶1（2）硫酸奎寧的測定分子中有四個(gè)N原子二個(gè)喹啉N，屬于芳環(huán)族N，堿性較弱二個(gè)喹核N，屬于脂環(huán)族N，堿性較強(qiáng)滴定反應(yīng)如下：+3HClO4+用HClO4直接滴定硫酸喹寧時(shí)，摩爾比是1∶3在水中硫酸是二元酸，能夠解離出兩個(gè)氫離子，即在冰醋酸中硫酸是一元酸，解離出一個(gè)氫離子，即奎寧與硫酸結(jié)合時(shí)，一分子的硫酸能與兩分子的奎寧結(jié)合，即：（3）硫酸奎寧片的含量測定經(jīng)過處理排除輔料對測定的影響方法：10片→去糖衣→精稱總重→研細(xì)→精密稱取W（≈相當(dāng)于硫酸奎寧0.3g）→加0.1mol/LNaOH10mlCHCl3液HClO4（0.1mol/L）滴定CHCl3提取醋酐除水原理：中和游離堿HClO4二甲基黃玫瑰紅醋酐摩爾比標(biāo)示百分含量%=×100%（V-V0）TFW×標(biāo)示量

因HNO3具有氧化性，可使指示劑變色，一般電位法指示終點(diǎn)。如硝酸士的寧、硝酸毛果蕓香堿

4.硝酸鹽的測定

弱酸，對滴定無干擾，能準(zhǔn)確滴定，按常法測定，如磷酸氯喹、磷酸可待因5.磷酸鹽和有機(jī)酸鹽的測定簡便、快速、準(zhǔn)確、取樣量小，測定的是生理活性部分，尤其適合原料；專一性差，實(shí)際上是置換滴定，滴定陰離子。小結(jié)（一）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(jī)溶劑的性質(zhì)進(jìn)行提取，然后進(jìn)行滴定的方法。

二、提取酸堿滴定法

(Extractionacid-basetitration)

生物堿鹽類可溶解于水，不溶于有機(jī)溶劑游離生物堿不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑依據(jù)性質(zhì)（二）操作步驟與方法測定方法1.直接滴定法用于堿性較強(qiáng)的生物堿

2.剩余滴定法用于堿性較弱的生物堿

3.酸滴定液返提后剩余滴定法用于對熱不穩(wěn)定的生物堿

1.堿化試劑①選用堿化試劑時(shí)應(yīng)考慮的因素堿化試劑堿性大于生物堿的堿性；不易進(jìn)入有機(jī)相，或易除去；不與生物堿和有機(jī)溶劑反應(yīng)；

（三）條件選擇生物堿的化學(xué)性質(zhì)易水解或具兩性，不能用強(qiáng)堿試劑。如阿托品具有酯結(jié)構(gòu)，與強(qiáng)堿接觸時(shí)分解；嗎啡有酚羥基，和NaOH形成酚鹽溶于水，難以用有機(jī)溶劑提取。有脂肪性物質(zhì)共存時(shí)，不能用強(qiáng)堿性的堿化試劑，以免形成乳化而難以用有機(jī)溶劑提取。

②氨水是最常用的堿化試劑特點(diǎn)：氨Kb=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(dāng)，能使大部分生物堿游離，又不能使具酯結(jié)構(gòu)或兩性生物堿水解或成鹽，具揮發(fā)性、易除去，對測定無干擾。2.提取溶劑（1）提取溶劑選擇的原則（2）常用的提取溶劑：最常用氯仿氯仿特點(diǎn)：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(qiáng)時(shí)更容易分解。（3）提取溶劑的用量及提取次數(shù)通常應(yīng)提取4次，第一次用量至少應(yīng)為水液體積的一半，以后幾次應(yīng)各為第一次的一半3.提取終點(diǎn)的確定用合適的沉淀反應(yīng)確定4.指示劑的選擇滴定時(shí)選擇變色范圍在酸性區(qū)域的指示劑5.乳化的預(yù)防和消除預(yù)防乳化方法：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消除乳的方法：a再加一些有機(jī)相或水相b加數(shù)滴乙醇并輕輕轉(zhuǎn)動分液漏斗c輕度乳化可旋轉(zhuǎn)分液漏斗，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用脫脂棉過濾

（四）方法小結(jié)1.專一性：經(jīng)分離后測定生物堿，有一定專一性。2.缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)，繁瑣；對揮發(fā)性或熱不穩(wěn)定性生物堿類藥物不適用。三、紫外可見分光光度法

(Ultravioletvisiblespectrophotometry)（一）直接測定法通常選擇λmax為測定波長，多用對照品比較法和吸收系數(shù)法。

（尖峰適合用最大吸收波長？）例ChP氨茶堿注射液的含量測定—吸收系數(shù)法

本品相當(dāng)標(biāo)示量的百分含量=式中，A為測得的吸光度值；n為稀釋倍數(shù)；V為供試品取用量，ml。（二）酸性染料比色法1.基本原理在適當(dāng)?shù)膒H介質(zhì)中

（適用于小劑量藥品及制劑）2.方法定量分取呈色有機(jī)相測定A()定量分取呈色有機(jī)相測定A()定量分取呈色有機(jī)相測定A()脫水脫水脫水堿化酸化3.實(shí)驗(yàn)條件選擇關(guān)鍵：定量生成離子對，全部提取到有機(jī)相，提取常數(shù)大，提取完全。E－提取常數(shù)D－分配比，與所用酸性染料陰離子種類、溶劑有關(guān)。（1）酸性染料選擇要求：a.能與有機(jī)堿定量結(jié)合；

b.形成離子對在有機(jī)相中有最大溶解度，在λmax處，A最大；c.酸性染料不得進(jìn)入有機(jī)相。常用酸性染料：溴麝香草酚藍(lán)(BTB)、溴甲酚綠(BCG)、溴酚藍(lán)(BPB)溴麝香草酚藍(lán)(BTB)bromthymolbluepH6.0~7.6（黃~藍(lán)）常用酸性染料----磺酞類指示劑溴甲酚綠(BCG)bromcresolgreenpH3.6~5.2（黃~藍(lán)）溴酚藍(lán)(BPB)bromophenolbluepH3.8~4.6（黃~紫）

（2）有機(jī)溶劑的選擇要求：