药物分析生物碱类药物的分析ppt课件.ppt
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1、第六节 生物碱类药物的分析,生物碱(alkaloids)是一类重要的天然有机化合物,多数具有复杂的氮杂环结构,生理活性显著,多显碱性, 绝大多数存在于植物体内,已有数十种广泛应用于临床。中国药典收录的生物碱类化学药物主要有苯烃胺类、托烷类、喹啉类、吲哚类、黄嘌呤类等。,(一)概述,(二)常见药物的结构与性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,性状,大部分由C、H、O、N等元素组成多为结晶或非晶型固体无色,少数为有色物质多具有苦味,个别味极苦而辛辣,一般无臭固体多具有确定的熔点,部分具有挥发性或升华性。,(一)概述,多具有碱性,受电效应及立体效应等影响,强弱差异较大。碱性顺序为:季铵碱 脂环胺和脂
2、肪胺 芳香脂胺 氨 芳胺 N-芳杂胺 环酰胺(近中性);吗啡兼有两性;茶碱显酸性。碱性的生物碱可利用碱性与酸成盐,如盐酸麻黄碱;碱性极弱的生物碱,以游离状态存在,如咖啡因和利血平。,碱性,游离生物碱大都不溶或难溶于水,溶于或易溶于有机溶剂碱性生物碱在稀酸溶液中成盐而溶解。生物碱的盐类多易溶于水,不溶或难溶于有机溶剂,溶解性,多具旋光性。中国药典中对许多生物碱都规定了旋光度测定。,旋光性,药典收载药物,中国药典(2010年版)主要收载有麻黄碱、伪麻黄碱、秋水仙碱、阿托品、山莨菪碱、硫酸奎宁、奎尼丁、吗啡、可待因、小檗碱、士的宁、长春碱、长春新碱、利血平、咖啡因、茶碱、毛果芸香碱、川芎嗪等常用生物
3、碱类药物,(二)常见生物碱类药物的结构与性质,1. 苯烃胺类生物碱,2. 托烷类生物碱,3. 喹啉类生物碱,4. 异喹啉类生物碱,5. 吲哚类生物碱,6. 黄嘌呤类生物碱,其它种类,1. 苯烃胺类生物碱,药物结构,理化性质,盐酸麻黄碱(ephedrine hydrochloride)盐酸伪麻黄碱(pseudoephedrine hydrochloride)秋水仙碱(colchicine),一、生物碱类药物性质与结构分析,苯烃胺类药物结构,盐酸麻黄碱(ephedrine hydrochloride),白色针状结晶或结晶性粉末,无臭,味苦,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸伪麻黄碱(pseudo
4、ephedrine hydrochloride),苯烃胺类药物结构,白色结晶性粉末,无臭、味苦,一、生物碱类药物性质与结构分析,苯烃胺类药物结构,秋水仙碱(colchicine),淡黄色结晶性粉末,一、生物碱类药物性质与结构分析,苯烃胺类药物理化性质,性状及溶解性,碱性,氨基醇双缩脲反应,旋光性,紫外特征吸收,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸麻黄碱水中易溶,乙醇中溶解,三氯甲烷和乙醚中不溶;盐酸伪麻黄碱极易溶于水,易溶于乙醇,微溶于三氯甲烷;秋水仙碱无臭,遇光色渐变深,乙醇、三氯甲烷中易溶,水中溶解,乙醚中极微溶。,苯烃胺类药物理化性质,性状及溶解性,一、生物碱类药物性质与结构分析,麻黄碱
5、和伪麻黄碱,碱性较强,易与酸成盐;秋水仙碱碱性很弱,不与酸成盐。,苯烃胺类药物理化性质,碱性,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸麻黄碱和伪麻黄碱具有氨基醇结构,可发生双缩脲反应。,苯烃胺类药物理化性质,氨基醇双缩脲反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸麻黄碱为左旋体,50mg/ml溶液测定比旋度为3335.5;盐酸伪麻黄碱为右旋体,50mg/ml溶液测定比旋度为61.062.5;秋水仙碱为左旋体, 10mg/ml溶液比旋度为425450。,苯烃胺类药物理化性质,旋光性,一、生物碱类药物性质与结构分析,苯烃胺类药物理化性质,紫外特征吸收,盐酸伪麻黄碱0.5mg/ml溶液在251、257、2
6、63nm波长处有最大吸收;秋水仙碱在243与350nm波长处的吸光度比值为1.702.00。,一、生物碱类药物性质与结构分析,2. 托烷类生物碱,硫酸阿托品(atropine sulfate) 消旋山莨菪碱(raceanisodamine) 氢溴酸东莨菪碱(scopolamine hydrobromide),药物结构,理化性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸阿托品(atropine sulfate),托烷类药物结构,无色结晶或白色结晶性粉末,无臭,一、生物碱类药物性质与结构分析,消旋山莨菪碱(raceanisodamine),托烷类药物结构,白色结晶或结晶性粉末,无臭,味苦,一、生物碱类
7、药物性质与结构分析,氢溴酸东莨菪碱(scopolamine hydrobromide),托烷类药物结构,无色结晶或白色结晶性粉末,无臭,具有微风化性,一、生物碱类药物性质与结构分析,托烷类药物理化性质,溶解性,碱性,稳定性,旋光性,莨菪酸反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,托烷类药物理化性质,溶解性,硫酸阿托品水中极易溶解,乙醇中易溶;消旋山莨菪碱在乙醇或盐酸中易溶,水中溶解;氢溴酸东莨菪碱水中易溶,乙醇中略溶,三氯甲烷中极微溶,乙醚中不溶。,一、生物碱类药物性质与结构分析,托烷类药物理化性质,碱性,托烷类生物碱氮原子位于五元环内,为叔氮碱性较强,易与酸成盐。,一、生物碱类药物性质与结构分析
8、,为莨菪醇和莨菪酸组成的酯类物质易于发生水解。,托烷类药物理化性质,稳定性,一、生物碱类药物性质与结构分析,氢溴酸东莨菪碱为左旋体,50mg/ml溶液比旋度为2427;硫酸阿托品和消旋山莨菪碱均为消旋体,无旋光。,托烷类药物理化性质,旋光性,一、生物碱类药物性质与结构分析,水解生成莨菪酸,可为发烟硝酸硝化,在碱性醇溶液中呈现深紫色,后转暗红色,最后颜色消失(Vatili反应);亦可与硫酸、重铬酸钾在加热条件下,发生氧化反应而生成具有苦杏仁味的苯甲醛。,托烷类药物理化性质,莨菪酸反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,药物结构,理化性质,3.喹啉类生物碱,硫酸奎宁(quinine sulfate)
9、硫酸奎尼丁(quinidine sulfate),一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸奎宁(quinine sulfate),白色细微的针状结晶,轻柔,易压缩,无臭,味极苦,遇光渐变色,喹啉类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸奎尼丁(quinidine sulfate),喹啉类药物结构,白色细针状结晶,一、生物碱类药物性质与结构分析,喹啉类药物理化性质,溶解性,碱性,6位含氧的喹啉衍生物,旋光性,荧光特性,一、生物碱类药物性质与结构分析,溶解性,喹啉类药物理化性质,硫酸奎宁,易溶于三氯甲烷-无水乙醇(21)的混合液,水、乙醇、三氯甲烷、乙醚中微溶。硫酸奎尼丁,易溶于沸水,溶于三氯甲
10、烷、乙醇,水中微溶,不溶于乙醚。,一、生物碱类药物性质与结构分析,碱性,喹啉类药物理化性质,均具有喹啉环和喹核碱,含有二个氮原子喹啉氮为芳香氮,碱性较弱,不可与酸成盐;喹核氮为脂环氮,是叔氮,碱性较强,可与酸成盐1分子硫酸与2分子药物成盐。,喹核氮,喹啉氮,一、生物碱类药物性质与结构分析,喹啉类药物理化性质,硫酸奎宁和硫酸奎尼丁是对映异构体,仅喹核碱部分立体结构不同,硫酸奎宁是左旋体,20mg/ml水溶液比旋度为237244;硫酸奎尼丁为右旋体,20mg/ml水溶液,比旋度为275290。,旋光性,一、生物碱类药物性质与结构分析,喹啉类药物理化性质,与氯水、氨水发生绿奎宁反应。,6位含氧的喹啉
11、衍生物,一、生物碱类药物性质与结构分析,喹啉类药物理化性质,在稀酸条件下,均显蓝色荧光,可用于鉴别。,荧光特性,一、生物碱类药物性质与结构分析,药物结构,理化性质,4.异喹啉类生物碱,硫酸吗啡(morphine sullfate)盐酸吗啡(morphine hydrochloride)磷酸可待因(codeine phosphate) 盐酸小檗碱(berberine hydrochloride),一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸吗啡(morphine sullfate),白色针状结晶或结晶性粉末,无臭,遇光易变质,异喹啉类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸吗啡(morphine
12、hydrochloride),白色,有丝光的针状结晶或结晶性粉末,无臭,遇光易变质,异喹啉类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,磷酸可待因(codeine phosphate),白色细微的针状结晶性粉末,无臭,有风化性,异喹啉类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,盐酸小檗碱(berberine hydrochloride),黄色结晶性粉末,无臭,味极苦,异喹啉类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,异喹啉类生物碱理化性质,溶解性,酸性和碱性,吗啡生物碱的特征反应,还原性,小檗碱的呈色反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,溶解性,异喹啉类药物理化性质,硫酸吗啡与盐酸吗啡,在水中溶
13、解,乙醇中略溶,三氯甲烷和乙醚中不溶;,一、生物碱类药物性质与结构分析,酸性和碱性,异喹啉类药物理化性质,吗啡结构中具有酚羟基和叔氮基团,具有酸碱两性,可溶于氢氧化钠溶液和盐酸溶液,但碱性略强;可待因分子中酚羟基被甲氧化,仅有叔氮基团,碱性较强,不溶于氢氧化钠溶液;小檗碱具有-羟胺结构,能形成醇式、季铵式、醛式互变异构,季铵式最稳定,并离子化呈强碱性,可与酸成盐。,一、生物碱类药物性质与结构分析,异喹啉类药物理化性质,吗啡A环酚羟基具有弱还原性,易被氧化;可待因不具有酚羟基,不易氧化此性质可用于区别吗啡和可待因。,还原性,一、生物碱类药物性质与结构分析,异喹啉类药物理化性质,与甲醛试液的Mar
14、quis反应与钼硫酸试液的Frohde反应。,吗啡生物碱的特征反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,异喹啉类药物理化性质,游离小檗碱可与丙酮结合为丙酮小檗碱,析出黄色沉淀;220加热可分解为红色的小檗红碱;在酸性溶液中加漂白粉(或通氯气)溶液即显樱红色;与5没食子酸水浴加热,显翠绿色。,小檗碱的呈色反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,药物结构,理化性质,5.吲哚类生物碱,硝酸士的宁(strychnine nitrate)利血平(reserpine)硫酸长春碱(vinblastine sulfate)硫酸长春新碱(vincristine sulfate),一、生物碱类药物性质与结构分析,硝酸士
15、的宁(strychnine nitrate),无色针状结晶或白色结晶性粉末,无臭,味极苦,吲哚类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,利血平(reserpine),白色或淡黄褐色的结晶或结晶性粉末,无臭,几乎无味,遇光色渐变深,吲哚类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸长春碱(vinblastine sulfate),白色或类白色的结晶性粉末,无臭,有引湿性,遇光或热易变黄,吲哚类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,硫酸长春新碱(vincristine sulfate),白色或类白色结晶性粉末,无臭,有引湿性,遇光或热易变黄,吲哚类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,
16、吲哚类生物碱理化性质,溶解性,碱性,士的宁,旋光性,利血平的还原性,利血平吲哚环-位氢,长春碱与长春新碱,一、生物碱类药物性质与结构分析,溶解性,硝酸士的宁沸水中易溶,水中略溶,微溶于乙醇、三氯甲烷,乙醚中不溶;利血平三氯甲烷中易溶,丙酮或苯中微溶,不溶于水、甲醇、乙醇或乙醚;硫酸长春碱和长春新碱水中易溶,甲醇、三氯甲烷中溶解,乙醇中极微溶解。,吲哚类生物碱理化性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,吲哚类生物碱理化性质,结构中均具有吲哚氮和脂环氮。 吲哚氮与芳环共轭,碱性较弱,不与酸成盐;士的宁结构中脂环氮为叔氮,碱性较强,可与硝酸成盐;利血平结构中的脂环氮由于邻近基团存在立体位阻效应,碱性较
17、弱,不能与酸成盐,以游离药物形式存在;长春碱和长春新碱结构中的脂环氮有两个,均具有一定的碱性,故可与一分子二元酸成盐。,碱 性,一、生物碱类药物性质与结构分析,吲哚类生物碱理化性质,利血平为左旋体,10mg/ml三氯甲烷液比旋度为115131。,旋光性,一、生物碱类药物性质与结构分析,吲哚类生物碱理化性质,用硫酸溶解后,可与重铬酸钾反应呈现紫色。,士的宁,一、生物碱类药物性质与结构分析,吲哚类生物碱理化性质,易于氧化,产物为黄色的3,4-二去氢利血平,伴有黄绿色荧光,进一步可氧化为3,4,5,6-四去氢利血平,具有蓝色荧光。,利血平的还原性,一、生物碱类药物性质与结构分析,吲哚类生物碱理化性质
18、,较活泼,可与芳醛发生缩合反应而显色。,利血平吲哚环-位氢,一、生物碱类药物性质与结构分析,药物结构,理化性质,6.黄嘌呤类生物碱,咖啡因(caffeine)茶碱(theophylline)氨茶碱(aminophylline),一、生物碱类药物性质与结构分析,咖啡因(caffeine),白色或带极微黄绿色、有丝光的针状结晶,无臭,味苦,有风化性,黄嘌呤类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,茶碱(theophylline),白色结晶性粉末,无臭、味苦,黄嘌呤类药物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,氨茶碱(aminophylline),白色或微黄色的颗粒或粉末,微有氨臭,味苦,黄嘌呤类药
19、物结构,一、生物碱类药物性质与结构分析,黄嘌呤类生物碱理化性质,溶解性,酸性和碱性,黄嘌呤生物碱的紫脲酸铵反应,一、生物碱类药物性质与结构分析,溶解性,咖啡因在热水或三氯甲烷中易溶,在水、乙醇或丙酮中略溶,乙醚中极微溶;茶碱在乙醇、三氯甲烷中微溶,水中极微溶,氢氧化钾或氨溶液中易溶;氨茶碱在水中溶解,乙醚中不溶。,黄嘌呤类生物碱理化性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,酸性和碱性,咖啡因不显酸性;茶碱7位N-H可解离显酸性,可与乙二胺成氨-茶碱;黄嘌呤环上N-9碱性极弱,近中性,游离碱可供药用,黄嘌呤类生物碱理化性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,黄嘌呤生物碱的紫脲酸铵反应,咖啡因和茶碱具有
20、黄嘌呤结构,与盐酸和氯酸钾水浴蒸干,遇氨气生成四甲基紫脲酸铵,显紫色,加氢氧化钠紫色消失。,黄嘌呤类生物碱理化性质,一、生物碱类药物性质与结构分析,(一)生物碱一般鉴别试验,1. 熔点测定,2. 生物碱显色反应,3. 生物碱沉淀反应,4. 紫外分光光度法,5. 红外分光光度法,6. 薄层色谱法,二、生物碱类药物的鉴别试验,固体生物碱类药物大多具有一定的熔点,某些生物碱药物采用测定游离生物碱熔点的鉴别方法,1. 熔点测定,(一)生物碱一般鉴别试验,二、生物碱类药物的鉴别试验,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
21、淀完全,滤过;沉淀用水洗净,在105干燥1小时,测定熔点为154158。,二、生物碱类药物的鉴别试验,常用显色试剂有浓硫酸、浓硝酸、钼硫酸、矾硫酸、甲醛-硫酸、硫酸铈铵等显色反应的机制可能是脱水、氧化、缩合等。,(一)生物碱一般鉴别试验,2. 生物碱显色反应,二、生物碱类药物的鉴别试验,中国药典(2010年版)中硝酸士的宁鉴别,取硝酸士的宁0.5mg,置蒸发皿中,加硫酸1滴溶解后,加重铬酸钾的结晶一小粒,周围即显紫色,二、生物碱类药物的鉴别试验,常见生物碱的显色鉴别试验,茶碱磷酸可待因盐酸小檗碱利血平硝酸士的宁,硫酸长春新碱硫酸长春碱硫酸奎宁、奎尼丁硝酸毛果芸香碱,表1,表2,二、生物碱类药物
22、的鉴别试验,常见生物碱的显色鉴别试验表1,二、生物碱类药物的鉴别试验,常见生物碱的显色鉴别试验表2,二、生物碱类药物的鉴别试验,常用的生物碱沉淀剂有:碘化铋钾、碘化汞钾、碘-碘试液、二氯化汞等由于反应专属性不高,中国药典(2010年版)仅对个别生物碱类药物的鉴别使用此类反应,(一)生物碱一般鉴别试验,3. 生物碱沉淀反应,二、生物碱类药物的鉴别试验,生物碱类药物大都含有芳环、芳杂环以及共轭双键结构,具有特征的紫外吸收,可供鉴别。,(一)生物碱一般鉴别试验,4. 紫外分光光度法,中国药典(2010年版)紫外鉴别方法,常见生物碱类药物的紫外鉴别,二、生物碱类药物的鉴别试验,中国药典(2010年版)
23、紫外鉴别方法,(1)对比吸收光谱的特征参数。(2)对比吸收光谱的一致性。(3)对比吸光度比值的一致性。,二、生物碱类药物的鉴别试验,常见生物碱类药物的紫外鉴别,二、生物碱类药物的鉴别试验,除硝酸士的宁、磷酸奎尼丁外均采用此法鉴别。,(一)生物碱一般鉴别试验,5. 红外分光光度法,二、生物碱类药物的鉴别试验,(一)生物碱一般鉴别试验,6. 薄层色谱法,【实例分析】消旋山莨菪碱的鉴别,【实例分析】消旋山莨菪碱的鉴别,分析,展开剂中添加碱性的氨溶液,显色方法,二、生物碱类药物的鉴别试验,(一)生物碱一般鉴别试验,6. 薄层色谱法,【实例分析】消旋山莨菪碱的鉴别,药典方法,取本品与消旋山莨菪碱对照品,
24、分别加甲醇制成每1ml中含1mg的溶液,照薄层色谱法,吸取上述溶液各10l,分别点于同一硅胶GF254薄层板上,用甲醇-丙酮-乙醇-浓氨液(450.60.4)为展开剂,展开后晾干,置紫外灯(254nm)下检视,供试品溶液所显主斑点的位置应与对照溶液的主斑点相同;,二、生物碱类药物的鉴别试验,中和硅胶的弱酸性,防止生物碱在薄层板上吸附太牢,导致严重拖尾除氨溶液外,还可使用乙二胺,展开剂中添加碱性的氨溶液,二、生物碱类药物的鉴别试验,采用GF254的荧光背景普通硅胶板,可利用生物碱自身的颜色、荧光性质以及与生物碱沉淀剂的显色反应显色,显色方法,二、生物碱类药物的鉴别试验,(二)生物碱特征鉴别试验,
25、1.具有氨基醇结构生物碱的特征反应,2.托烷生物碱的特征反应,3. 6位含氧喹啉衍生物的特征反应,4.吗啡生物碱的特征反应,5.吲哚生物碱的特征反应,6.黄嘌呤类生物碱的特征反应,二、生物碱类药物的鉴别试验,(二)生物碱特征鉴别试验,1.具有氨基醇结构生物碱的特征反应,双缩脲反应,中国药典(2010年版)盐酸麻黄碱的鉴别,反应原理,方程式,二、生物碱类药物的鉴别试验,反应原理,Cu2+与仲胺基形成紫堇色配位化合物,溶于乙醚层显紫红色,四水配合物溶于水层呈蓝色。,无水配合物及一水配合物,四水配合物,乙醚,水层,二、生物碱类药物的鉴别试验,双缩脲反应方程式,二、生物碱类药物的鉴别试验,中国药典(2
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