生物碱（第十章）ppt课件

学习目标 通过本章学习，了解生物碱类药物的基本结构，熟悉一般理化性质，掌握药典收载的常用鉴别方法;熟悉常用生物碱类药物常见特殊杂质及其检查方法;结合药物结构及理化性质，着重掌握非水溶液滴定法、酸性染料比色法等含量测定方法的基本原理、应用范围以及测量条件的确定;了解其它含量测定方法的应用。,第十章 生物碱类药物的分析,生物碱（alkalaids）是广泛存在于生物有机体中的一类含氮的有机化合物，大部分显碱性，故称生物碱。自19世纪初从阿片中分离出第一个生物碱吗啡（marphine）以来，迄今已从自然界分出10000多种生物碱，其中近百种具有特殊而显著的疗效，已广泛用于临床。由于生物碱大多具有毒性，因此必须严格控制其质量，谨慎应用。,第一节 结构与性质,一、结构 生物碱类药物结构复杂、种类繁多。根据化学结构可将生物碱类药物分为苯烃胺类、托烷类、喹啉类、异喹啉类、吲哚类和黄嘌呤类等六类。常用的药物有盐酸麻黄碱（ephedrine hydrochloride）、硫酸阿托品（atropine sulfate）、氢溴酸山莨菪碱（anisodamine hydrobromide）、硫酸奎宁（quinene sulfate）、盐酸吗啡（morphine hydrochloride）、磷酸可待因（codeine phosphate）、硝酸士的宁（strychnine nitrate）、咖啡因（caffeine）等。典型药物的结构如下：,典型药物结构式,硫酸阿托品,盐酸麻黄碱,典型药物结构式,咖啡因,盐酸吗啡,典型药物结构式,硫酸奎宁,硝酸士的宁,二、 一般理化性质,生物碱多以有机酸盐或无机酸盐的形式存在；极少数碱性弱者以游离状态存在；某些生物碱可与糖结合以苷的形式存在。 多数生物碱呈结晶型固体或非晶型粉末，无色或白色状，不溶或难溶于水而溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿等有机溶剂。多具有确定的熔点，少数具有升华性，如咖啡因。有些生物碱含有手性碳原子而具有旋光性，其旋光性易受pH、溶剂等因素的影响。生物碱的生理活性与旋光性密切相关。 生物碱都具有碱性。一般来说，氮原子在生物碱中是季铵结构者碱性最强，而酰胺型生物碱碱性很弱甚至消失。绝大多数生物碱可与酸成盐，形成盐的酸有草酸、柠檬酸、盐酸、硫酸、硝酸等。生物碱的盐类多易溶于水不溶于有机溶剂。利用游离碱和生物碱的盐之间的不同性质可进行相应分析。,第二节 鉴别试验,一、 一般鉴别试验 1熔点测定法 中国药典（2010）对磷酸可待因的鉴别：取本品约0.2g，加水4ml溶解后，在不断搅拌下滴加20氢氧化钠溶液至出现白色沉淀，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154158。有时常制备药物衍生物作为鉴别对象。 2显色反应 大多数生物碱可与生物碱显色试剂反应产生不同的颜色，可作鉴别。常用的显色试剂有浓硫酸、浓硝酸、钼硫酸、硒硫酸、甲醛硫酸和溴水等。如中国药典（2010）对硫酸奎宁的鉴别：取本品约20mg，加水20mL溶解后，分取溶液5mL，加溴试液3滴与氨试液1mL，即显翠绿色。,第二节 鉴别试验,一、 一般鉴别试验 3沉淀反应 生物碱类药物在酸性水溶液中常可与生物碱沉淀试剂反应生成难溶性盐、复盐或配合物而沉淀，可作鉴别。常用的生物碱沉淀试剂有碘碘化钾、碘化汞钾、碘化铋钾、磷钼酸、硅钨酸以及二氯化汞等。 4紫外吸收光谱法 生物碱类药物分子结构中大多含有能产生紫外吸收的芳环或双键结构，因此在其紫外吸收光谱中常有一个或几个特征吸收峰，可对这些化合物进行鉴别。如中国药典（2010）对秋水仙碱（colchicine）的鉴别：取本品，用乙醇稀释制成每1ml中含10g的溶液，照紫外-可见分光光度法 (附录 A)，在243nm与350nm的波长处测定吸光度，243nm波长处的吸光度与350nm波长处的吸光度的比值应为1.71.9。,第二节 鉴别试验,一、 一般鉴别试验 5红外吸收光谱法 红外吸收光谱较紫外吸收光谱丰富，能反映分子结构的细微特征，准确度高，专属性强。中国药典（2010）中收载的利用该法进行鉴别的生物碱有茶碱、氨茶碱、吗啡、阿托品、秋水仙碱等。 6薄层色谱法 薄层色谱法是药物鉴别常用的分析方法，各国药典采用薄层色谱法鉴别生物碱类药物的品种正逐步增加。 注意：硅胶是弱酸性吸附剂，对碱性化合物以及极性较大的化台物吸附力强，易造成严重的脱尾现象。应用本法进行鉴别时，生物碱应保持游离状态，同时加碱中和硅胶表面的弱酸性，以克服色斑拖尾现象。如USP31对硫酸阿托品注射液的鉴别即采用硅胶薄层板色谱法。,二、特殊鉴别试验 1双缩脲反应 该反应为芳环侧链具有氨基醇结构的特征反应。如盐酸麻黄碱的鉴别：取本品10mg，加水1mL溶解后加硫酸铜试液2滴与20%的氢氧化钠液1mL，即显蓝紫色；加乙醚1mL，振摇后，放置，乙醚层即显紫红色，水层变成蓝色。基本原理为盐酸麻黄碱所含仲胺基与Cu2+形成含不同结晶水的紫堇色配位化合物，无水配位化合物及含有2分子结晶水的配合物均易溶于乙醚显紫红色，具有4分子结晶水的配合物则易溶于水显蓝色。,第二节 鉴别试验,二、特殊鉴别试验 2维他立（Vitaili）反应 该反应为阿托品、东莨菪碱、山莨菪碱等含莨菪酸的托烷类生物碱的特征反应。供试品与发烟硝酸共热，生成黄色三硝基（或二硝基）衍生物，冷却至室温后，遇醇制氢氧化钾即生成深紫色的醌型化合物。如氢溴酸山莨菪碱的鉴别：取本品约10mg，加发烟硝酸5滴，置水浴上蒸干，得黄色残渣，放冷，加乙醇23滴湿润，加固体氢氧化钾一小粒，即显深紫色。,第二节 鉴别试验,二、特殊鉴别试验 3绿奎宁（Thaqqeioquin）反应 该反应为含氧喹啉衍生物的特征反应。硫酸奎宁和硫酸奎尼丁均为含氧喹啉衍生物，在弱酸性溶液中可被微过量的溴水或氯水氧化，再加入过量的氨水，即显翠绿色。 4甲醛硫酸（Marquis）反应 该反应为含酚羟基异喹啉类生物碱的特征反应，如吗啡、乙基吗啡、可待因等。此类生物碱遇甲醛硫酸能形成含醌式结构的有色化合物。如中国药典（2010）对盐酸吗啡的鉴别：取本品约1mg，加甲醛硫酸试液1滴，即显紫色。,第二节 鉴别试验,二、特殊鉴别试验 5官能团反应 该反应为吲哚类生物碱的特征反应。 与香草醛反应 利血平与新制香草醛试液反应，显玫瑰红色。 与对二甲氨基苯甲醛反应 取利血平约0.5mg，加对二甲氨基苯甲醛5mg，冰醋酸0.2mL与硫酸0.2mL，混匀即显绿色，再加冰醋酸1mL，变为红色。 6还原反应 吗啡分子中含有酚羟基，具弱还原性。向吗啡水溶液中加入稀铁氰化钾试液，吗啡将与铁氰化钾发生氧化还原反应，铁氰化钾被还原为亚铁氰化钾，与试液中的三氯化铁反应生成普鲁士兰。,第二节 鉴别试验,第三节 特殊杂质检查,一、生物碱类药物中存在的主要特殊杂质,第三节 特殊杂质检查,二、检查方法 1利用物理性质的差异 溶解行为的差异 硫酸奎宁中“氯仿乙醇中不溶物”的检查。检查方法为：取供试品2g，溶于氯仿无水乙醇（21）混合溶液中，不溶物经105干燥至恒重，残渣不得超过2mg。 旋光性质的差异 中国药典（2010）中规定：供试品溶液浓度为50mg/mL时，旋光度不得超过0.4。 对光选择性的差异 中国药典（2010）规定：供试品置紫外灯（365nm）下检视，不得显明显荧光。,第三节 特殊杂质检查,二、检查方法 2利用化学性质的差异 沉淀反应 由于本法专属性和灵敏度较低，新版药典収载较少。中国药典（2010）对磷酸可待因中“溶液的澄清度与颜色检查”采用本法。 显色反应 盐酸吗啡中阿扑吗啡的检查：吗啡在酸性溶液中加热，可以经脱水、分子重排生成具还原性的阿扑吗啡，其水溶液在碳酸氢钠碱性条件下经碘试液氧化生成水溶性绿色化合物，此产物能溶于乙醚，乙醚层显深宝石红色，水层仍显绿色。中国药典（2010）规定50mg药物经处理后检查，乙醚层不得显红色，水层不得显绿色。,第三节 特殊杂质检查,二、检查方法 3. 利用色谱行为的差异 中国药典（2010）对包括秋水仙碱、盐酸吗啡、硫酸阿托品以及利血平等多个品种在内的生物碱类药物新增了“有关物质”检查。 如利血平中“有关物质检查”：照含量测定项下的色谱条件，取对照溶液10l注入液相色谱仪，调节检测灵敏度，使主成分色谱峰的峰高约为满量程的10%20%。精密量取供试品溶液与对照溶液各10l，分别注入液相色谱仪，记录色谱图至主成分峰保留时间的2倍。供试品溶液色谱图中如有杂质峰（扣除溶剂峰），单个杂质峰面积不得大于对照溶液的1/2（0.5%），各杂质峰面积之和不得大于对照溶液主峰面积的1.5倍（1.5%）。,第四节 含量测定,一、非水溶液滴定法 1基本原理,生物碱类盐,置换出的弱酸,生物碱类盐,2基本方法 取经适当方法干燥的供试品适量，加冰醋酸1030mL，溶解。若供试品为氢卤酸盐，应再加5醋酸汞的冰醋酸溶液35mL，用高氯酸滴定液滴定至终点，并将滴定结果用空白试验校正。,第四节 含量测定,一、非水溶液滴定法 3问题讨论 溶剂的选择 Kb在108 1010时，宜选冰醋酸作溶剂； Kb处于1010 1012时，宜选冰醋酸醋酸酐作溶剂； Kb1012时，选用酸性更强的醋酸酐作溶剂。 酸根的影响 生物碱盐类滴定反应的实质是置换滴定，为保证滴定反应进行完全，滴定生物碱的氢卤酸盐时，向冰醋酸中加入一定量的醋酸汞冰醋酸溶液，使氢卤酸生成难解离的卤化汞，再用高氯酸滴定，从而消除干扰。 指示终点的方法 非水溶液滴定法采用电位法和指示剂法指示终点。,第四节 含量测定,二、提取酸碱滴定法 1基本原理与方法 本法是利用生物碱盐类可溶于水，游离碱不溶于水而溶于有机溶剂的一般通性，将生物碱盐碱化、提取后滴定而建立的一种分析方法。基本方法是：将供试品溶于水或矿酸中，加入适当的碱性试剂使生物碱游离出来，用适当的有机溶剂提取后，经洗涤、脱水、过滤等处理后，采用：直接滴定法 ；剩余滴定法或返提取法。,第四节 含量测定,二、提取酸碱滴定法 2问题讨论 碱化试剂 能使生物碱游离的碱性试剂有氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠以及氢氧化钾等。氨水的pkb4.76，属于弱碱，不能使酚结构成盐，不能使酯键水解，也不易发生乳化现象，但其碱性强于大部分生物碱（pkb69），足以使生物碱游离出来，同时易于除去而对测定无干扰，是首选的碱化试剂。 提取溶剂：沸点低，与水不相混溶，对生物碱具有极大的溶解度而对其他物质不溶或几乎不溶，可以是单一溶剂，也可是混合溶剂。与生物碱及碱化试剂不发生任何反应。 提取溶剂的用量和提取终点的确定 指示剂的选择,第四节 含量测定,三、酸性染料比色法 1基本原理 在适当的pH条件下，生物碱类药物（B）可与氢离子结合成盐（BH+），一些酸性染料（如溴酚蓝、溴麝香草酚蓝、溴甲酚绿等）可解离成阴离子（In）。阳离子与阴离子定量结合成有色离子对化合物（BH+ In），可以定量的被有机溶剂提取，在一定波长处测定该有色溶液的吸收度，即可测定生物碱的含量。,第四节 含量测定,三、酸性染料比色法 2影响因素 水相最佳pH值的选择 水相pH值的选择极为重要，要求选择的pH值既使生物碱完全解离成阳离子，同时又能使酸性染料解离出足够的阴离子，阴阳离子定量结合形成离子对并完全溶于有机溶剂中，而过量的酸性染料完全保留在水相中，才能定量测定。 酸性染料的选择 本法所选用的酸性染料不但要求与生物碱定量结合，而且生成的离子对在有机相中溶解度大，染料本身易溶于水而在有机相中不溶或微溶；生成的离子对在其最大吸收波长处有较大的吸收度。常用的酸性染料有溴麝香草酚蓝、甲基橙、溴甲酚绿等。酸性染料的浓度对测定结果影响不大，只要足够量即可。,第四节 含量测定,三、酸性染料比色法 2影响因素 有机溶剂的选择 一般选择对离子对提取率高，不与或少与水混溶，或能与离子对形成氢键的有机溶剂作为溶剂。常用的有机溶剂有氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、苯、甲苯、四氯化碳等。 水分的影响 提取过程中，应严防水分混入有机溶剂中。因为微量水分会使有机溶剂混浊而影响比色；此外水分也会带