小檗碱提取及结构鉴定开题报告.pdf

天然药物化学课程实验任务书一、题目：小檗碱提取及结构鉴定二、实验任务1.查阅文献资料并写出小檗碱化学研究进展的文献综述2.设计实验方案并进行可行性分析（方案应包括目的意义，设计原理、流程、实验方法、时间安排、需要的仪器与试剂） 3.对实验材料进行性状、显微和理化鉴定并将鉴定结果写入实验报告中4.完成小檗碱单体化合物的分离及结构鉴定，鉴定数据应包括熔点、旋光度、紫外图谱5.对所得数据进行分析6.完成实验报告并提交少量小檗碱样品三、实验要求1.实验中要求学生不完全依赖现成条件，能在教师指导下自己创造一些条件完成实验2.实验方法应有一定的创新性3.实验数据准确，须注明实验条件4.要求提供的样品袋上注明样品名称、熔点、旋光度、制备者姓名、日期四、实验报告内容1.题目2.实验目的3.基本原理4.实验所用试剂、仪器的型号及生产厂家5.分离方法创新之处6.自制或创造了那些实验条件条件7.实验流程及操作方法8.结果与分析9.结论10.在所完成实验的基础上提出一个新的研究课题11.合理化建议小檗碱提取及结构鉴定1 一、文献综述1. 题目背景黄连（Coptis chinensis Franch ）为我国名贵中药材之一，享有“中药抗生素”美称，其主要功能为清热燥湿、泻火解毒。

黄连抗菌能力强，对降热镇痛、抗肠道细菌感染、急性结膜炎、口疮、急性细菌性痢疾等均有很好的疗效，在临床中有较多应用[1-3]小檗碱（berberine ，又称黄连素）是从中草药黄连等植物中提取分离得到的一类异喹啉类生物碱，为黄连主要有效成分，其含量约为 4%-10%，但根据野生和栽培产地的不同，其含量各异小檗碱是黄色针状结晶体， 能缓慢溶于水 （1：20） ，乙醇（1：100） ，较易溶于水、热乙醇，微溶于丙酮、氯仿、苯，几乎不溶于石油醚中小檗碱的结构式以较稳定的季铵碱为主，其结构式如图1在自然界，小檗碱多以季铵盐的形式存在，其盐酸盐、氢碘酸盐、硫酸盐、硝酸盐均难溶于水，易溶于热水，且各种盐的纯化都比较容易小檗碱是一种常用的广谱抗菌药，具有抗细菌性感染、抗肿瘤、抗心率失常、降压降血糖等功效，在临床上有越来越广泛的应用[4]2. 研究现状[ 5 ] 近十年来，已经有2 000 多篇国内外文献报道了小檗碱及其衍生物在治疗肿瘤、糖尿病、心血管疾病、高血脂、炎症、细菌和病毒感染、脑缺血性损伤、精神疾病、阿尔茨海默病 (Alzheimer disease) 、骨质疏松等多方面的临床应用、药效机制以及该类化合物的构效关系等研究结果。

这些结果表小檗碱生理功能广泛，潜在的结构改造和开发应用价值很大下面主要从临床应用与药效机制、分子药理、体内吸收代谢、构效关系四个方面来介绍小檗碱及其衍生物的研究进展2.1 临床应用与药效机制2.1.1 抗肿瘤小檗碱具有一定的抗肿瘤作用可通过抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞分化，诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤转移等来发挥抗肿瘤作用2.1.2 治疗糖尿病檀华敏等给病人口服盐酸小檗碱治疗糖尿病临床症状减轻，空腹血糖下降 陈海飞等应用黄连素辅助治疗老年II 型糖尿病 44 例，也取得良好疗效张明等采用黄连素与磺脲药联合治疗II 型糖尿病，发现黄连素与二甲双胍一样， 能够使患者周围组织胰岛素图 1 小檗碱的季铵碱式陕西科技大学设计说明书2 受体的敏感性增强，从而降低血糖，尤其是有降低餐后血糖的效应火焱等给38 例非糖尿病者和 56 例糖尿病患者应用黄连素 (0．8 g／次，每日 3 次)3 d 后，发现 II 型糖尿病患者用黄连素治疗后血糖有显著下降(P<0．O1)魏敬等对伴有脂肪肝的II 型糖尿病患者应用小檗碱治疗，可有效改善胰岛素抵抗，提高胰岛素敏感性，并具有降糖和调脂的功效2.1.3 治疗心血管疾病小檗碱有抗心律失常，舒张血管，保护心肌，抑制血管增生，抗血小板聚集等作用从而实现对心血管疾病的治疗。

2.1.4 降血脂小檗碱治疗高脂血症45 例，总有效率为 90％ ，也表明小檗碱降血脂的效果较为理想Kong 等发现，小檗碱治疗32 例高胆固醇病人3 个月，降低血清胆固醇29％ ，甘油三酯 35％ ，LDL 胆固醇 25％ ，并且降血脂的机制和抑制素类药物不同2.1.5 抗炎有研究表明，硫酸小檗碱可通过抑制促炎症因子的产生和减少IL-l0 的释放从而减少内毒血症小鼠肺和肠损伤，提高内毒血症小鼠的生存率2.1.6 抗菌和抗毒素小檗碱可通过抑制恶性疟原虫端粒酶活性治疗疟疾杨柳萌等研究了小檗碱、 己基小檗碱 (13-hexylberberine)、巴马汀 (palmatine)和己基巴马汀 (13-hexylpalmatine) 4 种结构非常相似的季胺型异喹啉类生物碱对HIV-1 的作用，发现小檗碱和巴马汀有较强的体外抑制 HIV-1 重组逆转录酶活性， 己基巴马汀有一定的抗HIV-1 活性，巴马汀对各种细胞系的细胞毒性较其他3 种化合物小另有研究表明，小檗碱衍生物HB—l3 有抗单纯疱疹病毒的作用 Hayashi等还发现，小檗碱能在病毒侵入宿主细胞后和病毒DNA 复制前起作用，抑制人巨细胞病毒的复制。

2.1.7 抗脑缺血性损伤小檗碱对缺血再灌注大鼠海马有保护作用吴俊芳等发现，在脑缺血过程中c-f0s原癌基因呈现 -过性高表达，小檗碱可降低c-fos mRNA 水平，发挥抗脑缺血作用还有研究发现，小檗碱可通过抗血小板黏附和聚集及影响花生四烯酸代谢而发挥抗脑缺血作用2.1.8 治疗阿尔茨海默病研究发现， 小檗碱在无细胞毒性的正常剂量范围内，能调节人神经胶质瘤细胞中淀粉样前蛋白的形成减少淀粉样蛋白-β的产生；增强神经生长因子诱导的神经细胞分化；改善阿尔茨海默病(Alzheimer disease ，AD)模型大鼠空间记忆损伤，增加白介素．1 和小檗碱提取及结构鉴定3 iNOS 表达 ；还可作为 AChE 抑制剂，有望成为治疗阿尔茨海默病的药物2.1.9 治疗精神类疾病四氢小檗碱能够抑制乙酰胆碱诱导的精神分裂大鼠海马CA1 锥体神经元的 K 流；左旋四氢小檗碱能够阻滞脑内D2 受体，增强内源性抗痛功能； 双羟基四氢小檗碱有D1激动． D2 阻滞双重作用，可以治疗精神分裂症小檗碱还可通过调节脑内生物胺类物质(如去甲肾上腺素、 5．羟色胺、多巴胺等 )起抗抑郁样作用，并且，小檗碱的抗抑郁作用可能与， J．精氨酸． NO．cGMP 通路有关。

2.1.10 防治骨质疏松小檗碱能够增加去卵巢大鼠子宫重量、股骨干骺端的骨密度和血清无机磷含量；降低碱性磷酸酶活性和甲状旁腺素浓度，增加血清雌二醇、骨钙素、降钙素浓度，对去卵巢大鼠骨质疏松症具有防治作用2.1.11 其他作用小檗碱可增加离体家兔阴茎海绵体平滑肌组织中环磷酸鸟苷(cGMP)和环磷酸腺苷(cAMP)浓度，对阴茎海绵体有即时的舒张作用，还对NO．cGMP 信号通路的下游关键酶(PDE5)具有一定的调控作用，尤其是抑制PDE5A2 的 mRNA 表达，治疗勃起功能障碍2.2 分子药理研究基因芯片 : 辛华雯等研究小檗碱对大鼠肝脏基因表达谱的影响，检测了4 096 个基因，盐酸小檗碱组差异表达基因236 个，与代谢相关的差异表达基因共32 个，其中表达上调的代谢相关基因8 个，包括大鼠环核苷酸磷酸二酯酶、异柠檬酸脱氢酶3、心肌黄酶和葡萄糖 _l5-磷酸酶等与 DNA 或 RNA 的相互作用 :结合方式与序列选择性、结合作用力与结构选择性，Saran等采用H NMR 研究小檗碱与 DNA 的结合情况，发现小檗碱部分嵌入DNA 分子中 Pilch等研究原小檗碱类似物与Topo I结合的小沟一定向配基 -DNA 的相互作用情况，发现一部分药物配基嵌入到DNA 双螺旋中，没有嵌入的部分配基突出到宿主DNA 双螺旋的小沟中， 认为这些化合物与宿主DNA 的结合是一种混合作用模式。

Pal等研究了甲氧檗因与双链DNA 的结合情况，发现其与双链 DNA 的结合是插入到交替的GC 双链结构中最近， Qin 等 研究了小檗碱及其脱甲基衍生物与小牛胸腺DNA 的相互作用，发现部分脱甲基化能够增强原小檗碱型生物碱与DNA 的结合，并且所有的生物碱都易于与含 AT 丰富的 DNA 结合2.3 体内吸收代谢Hong 等研究了四氢巴马汀的两个对映异构体在血浆、脑的各个部位和各个组织中陕西科技大学设计说明书4 的分布，发现两个对映体在脑的各个部位分布有明显差异，左旋体的峰浓度和生物利用度高于右旋体，相对与血浆和其他脑区，纹状体中有最高的峰浓度王广基等¨发现家犬静脉注射抗心律失常药7-(4-氯苄基 )-7，8，13，13a-四氢小檗碱氯化物后，体内分布迅速，但是药理效应并不与血药浓度直接相关，而与效应室浓度呈良好的相关性冯年平等又研究了该化合物在家兔和大鼠体内的代谢情况，发现其在家兔体内的主要转化途径为： 10．OCH 脱甲基变为 10 OH2.4 构效关系研究（1）抗菌：1wasa等合成了一系列原小檗碱类化合物，研究其结构与抗菌活性的关系 （2）抗疟： 1wasa等对原小檗碱类化合物进行了抗疟活性研究，发现含有芳环C 的原小檗碱盐类所具有的季铵结构是抗疟活性所必须的结构。

3）抗心律失常：王瑞芳等副以具心血管活性的四氢小檗碱类生物碱为先导物，结合某些钾通道阻滞剂的结构特征，设计合成了 l4 个未见文献报道的四氢小檗碱季铵化合物 （4）阵痛：郑洪艳等观察了原小檗碱型生物碱小檗碱、黄连碱、巴马汀、药根碱、延胡索乙素对腹腔注射0．6％醋酸引起炎性疼痛小鼠的扭体反应抑制率和热板致痛阈值的影响5）糖尿病： Bian 等合成了 14 个小檗碱衍生物，研究了它们与抑肽酶细胞磺酰脲类受体结合的活性6）抗肿瘤：1wasa等研究发现烷基链取代在8和 13 位对细胞毒活性有很大影响 （7）与多巴胺受体作用： Guo 等研究了四氢原小檗碱类似物与多巴胺受体1 和 2 结合的情况3. 提取方法[ 6] 3.1 传统提取技术黄连中小檗碱的提取工艺， 主要是溶剂提取法 此法是从中草药中提取有效成分的常用方法，通过浸渍、渗渡、回流等方式将有效成分从药材组织内溶解，进行萃取3.1.1 酸水法提取小檗碱【原理】利用小檗碱的硫酸盐在酸性溶液中的溶解度大、而盐酸盐几乎不溶于水的性质来实现提取分离的，是目前工业中最常用的提取小檗碱的方法之一工艺流程为】将黄连药材剪碎、磨烂、加人盛有1%（ V/V）的硫酸水溶液中，加热煮沸约 5min 后，静置浸泡过夜后渗流、抽滤，渗镜液加食盐饱和，用稀盐酸调ph至 1-2，静置后抽滤即析出盐酸黄连素粗品。

将粗品加热水至刚好溶解，用石灰水调ph至 8.5-9，趁热滤除杂质，用浓盐酸溶液调ph至 2，继续冷却至室温以下即有盐酸小粟碱结晶析出，用冰水洗涤、抽滤，得到黄色盐酸小菜碱结晶，并在50-60℃下烘干3.1.2 石灰乳发提取小檗碱石灰乳法也是当前工业生产上常用的方法之一，有渗辘和浸渍两种提取工艺，其流小檗碱提取及结构鉴定5 程为将黄连粉碎成粉状，加1/10（w/w）量的生石灰，再加冷水浸泡静置数小时，抽滤、加人滤液量2%（w/w）的食盐水，静置沉淀，待沉淀完全后过滤，即得盐酸小檗碱粗品将粗品加热水至刚好溶解煮沸、冷却、滤除杂质，用浓盐酸溶液调ph至 2，继续冷却至室温以下即有盐酸小檗碱结晶析出晶体用冰水洗涤、抽滤，在50-60℃下干燥即得纯度较高的盐酸小檗碱川稀硫酸法和石灰乳浸渍法是目前比较成熟的工艺，但工艺中均存在提取时间长、成本高、产品纯度低、产率低、溶剂消耗多、易造成环境污染等问题3.1.3 乙醇回流提取法通常用加热回流提取，有直接回流工艺和索氏提取两种称取黄连粉放人250mL圆底烧瓶中用 100mL 乙醇作为溶剂，热水浴加热回流30min，放置浸泡 1h，将提取液抽滤，滤渣重复上述处理过程两次，合并滤液，减压蒸出乙醇直到为红棕色糖浆状，在红糖浆状物中加人1%（V/V ）的醋酸（约 30-40mL）加热溶解，抽滤除去不溶物，然后于溶液中滴加浓盐酸至。