第10章生物碱类药物的分析.

第十章生物碱类药物的分析第一节概述一、生物碱（Alkaloids）生物碱是生物体内含氮有机化合物的总称二分类•1.芳烃胺类硫酸苯丙胺，精神振奋药pKb=9.9•盐酸麻黄碱，肾上腺受体激动药麻黄碱CCCH3OHNHCH3HHpKb=4.42•2.异喹啉类•盐酸吗啡，镇痛药pKb1=6.13，pKa=9.9•磷酸可待因，镇痛镇咳药；盐酸黄连素，抗菌药；度冷丁等吗啡OHOOHHNCH3pKb=6.13pKa=9.85小檗碱OH-+NOOCH3OCH3OpKb=2.5NCH3OCH3OCH2OCH3OCH3罂粟碱pKb=7.87•3.喹啉类•硫酸奎宁，抗疟药；异构体硫酸喹尼丁，抗心率失常药；•pKb1=5.07，pKb2=9.7奎宁NCHCH2HNCH3OCOHHpKb1=5.07pKb2=9.7•4.托烷类•硫酸阿托品，抗胆碱药pKb=4.35阿托品NCH3OCOCHCH2OHpKb=4.35•氢溴酸东莨菪碱，抗胆碱药pKb=7.6；•5.黄嘌呤类•咖啡因，pKb=14.15（碱性极弱）；•茶碱，平滑肌松弛药，含活泼氢酸性；咖啡因NNNNCH3CH3CH3OOpKb=14.15•6.吲哚类•硝酸士的宁，中枢神经兴奋药pKb1=6.0，pKb2=11.7（酰胺）•硫酸长春新碱，抗肿瘤药；利血平，抗高血压药；士的宁NONOpKb1=6.0pKb2=11.7•7.其他类•硝酸毛果芸香碱，缩瞳药。•由上可知，生物碱类药物有如下特点。典型药物的结构小檗碱OH-+NOOCH3OCH3OpKb=2.5麻黄碱CCCH3OHNHCH3HHpKb=4.42阿托品NCH3OCOCHCH2OHpKb=4.35奎宁NCHCH2HNCH3OCOHHpKb2=9.7pKb1=5.07士的宁NONOpKb2=11.7pKb1=6.0NCH3OCH3OCH2OCH3OCH3罂粟碱pKb=7.87咖啡因NNNNCH3CH3CH3OOpKb=14.15吗啡OHOOHHNCH3pKa=9.85pKb=6.13NNNNCH3CH3OO茶碱H•三、特点•1.数量多，绝大多数存在于植物体内；•已发现3000多种，100多种有效，中成药中富含生物碱。•2.生理活性强，但大都有毒性•因此，质量控制和临床应用尤应慎重，许多为特殊管制药物，并已超出药物分析的范畴，体育运动中的兴奋剂问题，世界关注的毒品问题，许多是生物碱类成分。该类药物的质量应严格控制，以保证用药的安全和有效。•我们药物分析学所关注的是其结构特征和利用这些特征，建立相应的鉴别、检查和含量测定。3.结构特点1）这类药物没有共同的母核2）.多数生物碱类药物的分子中具有含氮杂环的结构，少数氮在侧链上（如麻黄碱）3）.生物碱类药物最显著的特点就是具有碱性。4.）对生物碱类药物的鉴别、含量测定，大多数的方法是利用生物碱类药物整个分子的碱性进行的。四、生物碱类药物的通性1.碱性：N原子的存在，强弱从N上的取代基是供电子还是吸电子基团，空间位阻两方面考虑。如果N原子周围连接有供电子基团，如-OH、-OR、-R时，这些基团通过诱导效应或共轭效应，能够使N上电子云密度增加，使N原子吸引质子的能力增大，所以它的碱性就强。（N上有供电子取代基，N上ed、N与质子结合能力、碱性）相反，如果N原子上有吸电子基团，如-NO2、-COOH等时，则能使N原子吸引质子的能力减小，这样它的碱性就弱。•1）一般情况：季铵仲铵伯铵叔铵NH3环酰铵•2）脂肪铵脂环铵芳铵•3）个别两性化合物如吗啡有酸性（酚羟基），茶碱只有酸性（活泼氢）•季铵碱＞脂肪胺、脂环胺＞芳胺、N—芳杂环＞酰胺•小檗碱＞麻黄碱、阿托品＞罂粟碱＞咖啡因•吗啡具酸碱两性2.存在状态多数以盐的形式存在1）植物中多与有机酸成盐如吗啡罂粟酸盐，鞣酸奎宁盐；2）药用多为多为无机酸盐如盐酸、硫酸、磷酸和硝酸盐。含量测定应考虑上述2个因素，碱性强弱选择滴定溶液和指示剂，成盐的情况在非水滴定时要考虑对滴定的干扰。3.溶解性1）共性：游离生物碱易溶于CHCl3等中等极性有机溶剂，难或不溶于水，溶于稀酸溶液；成盐易溶于水；2）个性：有的生物碱能溶于水，如麻黄碱、烟碱等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、利血平等溶解性可以用于提取分离和鉴别时的重要依据。•4.光谱特点•1）旋光性多含不对称碳原子，故有旋光性，药效学研究表明许多手性药物一般效用不同，或药效有强弱、或效价低、或无效，甚至有毒副作用。如今手性合成和分离是药学研究的热点和难点之一；一般多为左旋体有效。•2）紫外吸收多含不饱和双键。•5.与生物碱沉淀试剂和显色试剂反应•上述是生物碱类药物的一般共性。•6.取代基的性质（个性）•1）氨基醇（苯丙胺、伪麻黄碱）•（1）还原性：可与高锰酸钾等氧化剂反应生成甲胺，有碱性；•（2）双缩脲反应：硫酸铜和氢氧化钠试液反应生成蓝紫色配位化合物；•2）酚羟基（吗啡）Marquis反应硫酸-甲醛氧化成醌，显色；•3）酯的结构（托烷类）Vitaili反应•如阿托品水解成莨菪酸，可与发烟硝酸共热，生成黄色硝基衍生物。•4）奎宁类（喹啉类）绿奎宁反应，微酸性水溶液，滴加Br2或Cl2水，加过量氨水，呈翠绿色；•5）异喹啉类（黄连素）热碱（NaOH）作用，转变为季铵盐碱性及其互变异构体，呈橙红色，与丙酮作用，生成黄色沉淀；•6）黄嘌呤类（咖啡因）紫脲酸铵反应，HCl，KClO3，加热放出氨气呈紫色，加碱消失；•7）吲哚类生物碱（士的宁、利血平和长春新碱）呈吲哚颜色反应，如与香草醛试剂反应。第二节鉴别试验一、特征鉴别反应（一）双缩脲反应侧链具有氨基醇结构水层兰色醚层紫红色乙醚紫堇色OH-CuSO4+盐酸麻黄碱盐酸伪麻黄碱（二）Vitali反应托烷生物碱硫酸阿托品+发烟HNO3·黄色醇制KOH深紫色氢溴酸山莨菪碱（三）绿奎宁反应硫酸奎宁、硫酸奎尼丁紫堇色盐酸吗啡+甲醛硫酸（四）Marquis反应吗啡生物碱棕绿色兰色紫色盐酸吗啡+钼硫酸（五）Frohde反应吗啡生物碱（六）官能团反应吲哚生物碱1.利血平+新制香草醛→玫瑰红色红色绿色二甲氨基苯甲醛对利血平冰醋酸冰醋酸、硫酸2.（七）紫脲酸胺反应黄嘌啉类生物碱KClO3+HCl紫色消失KOH氨气蒸干紫色+咖啡因茶碱（八）还原反应吗啡与磷酸可待因的区分反应普鲁士兰Fe3+K2[Fe(CN)6]吗啡+K3[Fe(CN)6]二、一般鉴别反应（一）熔点测定法（二）沉淀反应↓H+生物碱+生物碱沉淀试剂常用的生物碱沉淀试剂为：1.重金属盐类，如K2HgI4、KBiI4、I2—KI、二氯化汞等；2.大分子酸类，如磷钼酸、硅钨酸等。（三）显色反应常用的显色试剂：浓硫酸、浓硝酸、钼硫酸、钒硫酸、硒硫酸、甲醛硫酸等（四）UV（五）IR（六）色谱法1.HPLC2.TLC硅胶为吸附剂：游离生物碱能顺利迁移，生物碱盐类吸附太牢，造成严重拖尾。解决方法：（1）在展开剂中加少量的碱性试剂，如氨、二乙胺、有机脂烃胺类；（2）硅胶板用碱处理第三节特殊杂质检查•特殊杂质检查主要根据药物与杂质的理化性质差异来进行。利用药物和杂质在颜色、溶解行为、旋光性质、对光吸收选择性等物理性质上的差异，检查杂质是否符合限量规定一、物理法•利用药物与杂质在挥发性、臭味等方面的差异进行检查。（一）臭味及挥发性的差异ChP（2000）麻醉乙醚中异臭的检查取本品10ml，置瓷蒸发皿中，使自然挥发，挥散完毕后，不得有异臭。（二）颜色的差异ChP（2000）盐酸阿扑吗啡[检查]分解产物取本品0.10g，加无水氧化物的乙醚5ml，振摇后，乙醚液只许显极淡的红色。（三）溶解行为的差异利用药物与杂质在溶解性方面的差异进行检查。如葡萄糖中糊精的检查。（四）旋光性质的差异ChP（2000）硫酸阿托品[检查]莨菪碱取本品，按干燥品计算，加水制成每1ml中含50mg的溶液，依法测定（附录ⅥE），旋光度不得过–0.40°。（五）对光吸收性质的差异——分光光度法利用药物与杂质在紫外吸收光谱方面的差异进行检查。1.紫外分光光度法例1.中国药典（2000年版）规定肾上腺素中检查肾上腺素酮的方法为：取本品，加盐酸溶液（9→2000）制成每1ml中含2.0mg的溶液，于310nm波长处测定，吸收度不得超过0.05，已知肾上腺素酮在310nm波长处的为453，肾上腺素在该波长处无吸收。请计算肾上腺素酮的限量应为（D）A.0.1％B.0.5％C.0.04％D.0.06%E.0.0002％%06.0%1001010.2110014530.05%100100%3%11scmmVlEA肾上腺酮2.IR用于药物中无效或低效晶型的检查。利用药物与杂质有特征峰差异进行检查。如甲苯咪唑中A晶型的检查、无味氯霉素混悬剂中A晶型的检查。X—射线粉末衍射法3.原子吸收分光光度法主要用于金属元素的检查，具有灵敏度高、选择性好等优点。如肝素钠中钾盐的检查。（六）吸附或分配性质的差异—色谱法1.TLC（1）杂质对照品法（2）高低浓度对比法（3）参比杂质对照品法选用可能存在的某种物质作为杂质对照品。（4）选用质量符合规定的与供试品相同的药物作为杂质对照品。2．纸色谱用于极性较大药物中杂质的检查或放射性药物注射液（或溶液）中放射化学杂质的检查。如地高辛中洋地黄毒苷的检查。缺点：展开时间长，斑点扩散，不能用强酸等腐蚀性显色剂3．HPLC（1）内标法加校正因子测定供试品中某个杂质的含量准确测定杂质含量方法内标物+杂质对照品→对照溶液，进样，测定，计算校正因子RRssCACAf）校正因子（供试品+内标→供试品溶液，进样，测定杂质和内标峰面积或峰高，计算杂质含量ssxxCAAfC）含量（（2）外标法测定供试品中某个杂质的含量供试品→供试品溶液杂质对照品→对照品溶液进样，测定，计算杂质的含量RxRxAACC）含量（缺点：不易准确控制进样量，宜用定量环进样（3）加校正因子的主成分自身对照法方法待测成分对照品+杂质对照品→溶液，进样，记录色谱图，计算杂质的校正因子对照溶液一定量供试品溶液供试品溶液稀释溶剂溶解S分别进样，供试品溶液的记录时间除另有规定外，应为主成分保留时间的若干倍，测量供试品溶液色谱图上各杂质的峰面积，分别乘以相应的校正因子后与对照溶液主成分的峰面积比较，依法计算各杂质含量。（4）不加校正因子的主成分自身对照法无杂质对照品，且杂质峰面积与主成分峰面积相差悬殊时应用。方法对照溶液一定量供试品溶液供试品溶液稀释溶剂溶解S分别进样，测定供试品溶液中各杂质峰面积及其总和，与对照溶液主成分峰面积比较，控制供试品中杂质的量。缺点：检测波长处，各杂质和药物的吸收强度可能有差异，准确度差优点：不需杂质对照品，可同时控制各个杂质及其总量限度（5）面积归一化法取一定量供试品溶液进样，测定各杂质及药物的峰面积，计算各杂质峰面积及其总和占总峰面积的百分率，不能超过限量。注意溶剂峰不应计算在总峰面积内。优点：不需杂质对照品，简便易行。缺点：检测波长处，各杂质和药物的吸收强度可能有差异，控制杂质峰面积百分率不一定就是杂质限量，准确度差。4．GC用于药物中挥发性杂质的检查。如药物中有机溶剂残留量测定。检查方法同HPLC。二、化学法利用药物与杂质在化学性质上的差异进行检查。如阿司匹林中水杨酸的检查。98：77．乙醇中检查杂醇油是利用（C）A.颜色的差异B.旋光的差异C.臭味及挥发性的差异D.对光选择吸收的差异E.溶解行为的差异例.药物中特殊杂质的检查方法有（ABCDE）A．沉淀法与颜色法B．滴定法C．旋光法D．分光光度法E．色谱法例.HPLC检查药物中杂质的具体方法有（ABCDE）A．峰面积归一化法B．主成分自身对照法C．内标法D．外标法E．内标法加校正因例.最常用于药物中特殊杂质检查的方法是(A)A.TLCB.IRC.UVD.MSE.NMR例.红外分光光度法在杂质检查中主要用于（A）A.药物中无效或低效晶型的检查B.杂质特征峰的确定C.杂