天然药物化学 生物碱类药物分析

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 . 1 mol/L HClO4/ 无 水 gHAc 溶液 ＊ 指示剂：结晶紫 ＊ 做空白试验
常用试剂：I2—KI 碘化铋钾 碘化汞钾 鞣酸 硅钨酸
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）
供试品 发烟HNO3 黄色 醇制KOH 深紫色
2
反应的摩尔比是1∶1
ⅱ．加入高氯酸钡消除H2SO4的影响
CH CH2 CH(OH) CH3O N CH CH2 CH(OH) CH3O N
N 2 H 2 SO 4 N 2
N+ H
. SO2 4
N+ H
N 2 H 2 SO 4 2( N HClO 4 ) Ba (ClO 4 ) 2 BaSO 4 N 2 N 2
2( N HClO 4 ) 2( N HClO 4 ) 2HClO 4 N 2 2( N HClO 4 )
加入高氯酸钡，摩尔比是1∶2
iii 硫酸奎宁片的含量测定
供试品适量
分取氯仿液 氢氧化钠 溶液 高氯酸滴定 二甲基黄指示液 醋酐 氯仿
硫酸奎宁和高氯酸的摩尔比位1：4
2BH X HgAc 2 2BH Ac HgX 2
（gHAc中难电离）
加入过量的HgAc2/gHAc溶液
（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。 ⅰ．直接滴定法
CH CH2 CH(OH) CH3O N N （喹核碱） pKb=5.07 .H2SO4.2H2O
氨气
紫色
紫色褪去
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
2
（喹啉环） pKb=9.7
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：
CH CH2 CH(OH) CH3O N CH CH2 CH(OH) CH3O N N+ H N+ H
. SO2 4
在水中硫酸是二元酸，能够解离出两个氢 离子，即
③ 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 Crystal Violet（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。
④ 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。
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）
O O N +OHOCH3 OCH3
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。
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/L HClO4液 滴定至终点，并将滴定结果用空白试验 校正。 已 知 ： 1 ml 0.1mol/L HClO4 液 相 当 于 24.90mg的硫酸奎宁。 求：硫酸奎宁的分子量。（747.00）
CH CH(OH) N + .HSO 4
-
CH2
H N + .ClO 4 H
-
+3HClO4
+
CH CH2 CH(OH) CH3O N + .ClO 4 H
-
N + .ClO 4 H
-
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：
CH2OH N CH3 OCOCH .H SO .H O 2 4 2
一
测定理化常数
1．熔点和衍生物熔点
2．比旋度
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
一般鉴别试验 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。
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：
ⅰ．t1-t0>10C
ⅱ．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。
3.含量测定的实例： （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：
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
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。
F0 校正公式： F 1 1 0.0011( t1 t 0 )
第七章 生物碱类药物的分析 The Analysis of Alkaloid
第一节
一、特点
概
述
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:
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
OH NHCH3 C H C H CH3
麻黄碱
伪麻黄碱
性质：
①.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。 ②.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。 ③.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。 ④.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。
3 喹啉类药物 硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、喜树碱等 典型药物的结构
H HO O N N
（喹核碱）
H H O N
(喹啉环）
HO N
H
（喹核碱）
(喹啉环）
奎宁（左旋体）
碱性:>
奎尼丁（右旋体）
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
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 -14 如：咖啡因Kb=0.7×10 （19C）
O CH3 O N N CH3 N N CH3
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
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
－CH3 可待因
HO
O
N
CH3
HO
吗啡
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。
6、黄嘌呤类 咖啡因、茶碱
O CH3 O
H茶碱
N
嘧啶
咪唑
N
CH3
N CH3
N
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
第二节
鉴别反应
生物碱类药物的一般鉴别试验
例外： 含-COOH、酚-OH的生物碱，属于两性 生物碱。 如：吗啡
HO
O
N
CH3
HO
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： ① 有的生物碱能溶于水，如麻黄碱、 烟碱等 ② 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 ③ 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
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
N
1
N O O
2
士的宁
MeO
N H H H O
N H OMe OOC OMe OMe OMe OMe
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。
＊ 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。
H 2SO 4
HSO 4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H

HSO 4
H

2 SO 4

在冰醋酸中硫酸是一元酸，能够解离出 一个氢离子，即
H 2SO 4
H

HSO 4
滴定反应如下：
CH3O
CH CH2 CH(OH) CH3O N CH CH2 CH(OH) CH3O N N+ H N+ H
. SO2 4
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
CH2OH N CH3 OCOCH .H SO .H O 2 4 2
2
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。
2．测定条件的选择
① 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
② 盐的滴定
BH A HClO 4

BH

ClO 4
HA
＊置换滴定，即用强酸（HClO4） 置换出与生物碱结合的较弱的酸（HA）.
例如：硫酸阿托品、氢溴酸山莨菪碱
3.绿喹宁反应（喹啉类)
滴加溴水或氯水 加过量的氨水 弱酸性水 供试品 至微过量 翠绿色
例如：奎宁、奎尼丁
4.Marquis反应（异喹啉类）
供试品
甲醛硫酸试液
醌式结构的有色化合物
例如：吗啡、可待因
5.紫脲酸铵反应（黄嘌呤类）
供试品 盐酸 氯酸钾 蒸干 水浴 氢氧化钠试液 浅红色残渣