生物碱类成分的主要性质及分析特征课件.ppt
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- 生物碱 成分 主要 性质 分析 特征 课件
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1、 第四章中药制剂中各类化学成分分析中药制剂中各类化学成分分析药物分析教研室第一节第一节 生物碱类成分分析生物碱类成分分析 生物碱是生物界除生物体必须的含氮化合物(如氨基酸、生物碱是生物界除生物体必须的含氮化合物(如氨基酸、蛋白质和蛋白质和B B族维生素等)之外的所有含氮有机化合物,因族维生素等)之外的所有含氮有机化合物,因其结构中氮原子上的未共享电子对而大多具有碱性。其结构中氮原子上的未共享电子对而大多具有碱性。 生物碱绝大多数具有显著的生物活性生物碱绝大多数具有显著的生物活性, ,因此中药制剂中因此中药制剂中有含有生物碱类成分的中药时,常选择该中药含有的生物有含有生物碱类成分的中药时,常选择
2、该中药含有的生物碱成分作为定性定量的依据。碱成分作为定性定量的依据。 一、一、 生物碱类成分的主要性质及分析特征生物碱类成分的主要性质及分析特征(一)结构特征(一)结构特征 生物碱大多由生物碱大多由C C、H H、N N、O O元素组成,极少数分子中尚元素组成,极少数分子中尚含有其他元素;大多结构复杂,结构类型较多含有其他元素;大多结构复杂,结构类型较多. . 结构中的氮原子有多种形式:脂氮、芳氮;季胺、叔结构中的氮原子有多种形式:脂氮、芳氮;季胺、叔胺、仲胺及伯胺;游离状态和与酸结合状态;还有以氮氧胺、仲胺及伯胺;游离状态和与酸结合状态;还有以氮氧配位键形式存在的。配位键形式存在的。 此外,
3、结构中除烷烃、羟基取代外还有羧基、酚羟基此外,结构中除烷烃、羟基取代外还有羧基、酚羟基等酸性官能团及酯键的取代。等酸性官能团及酯键的取代。 (二)理化性质(二)理化性质1 1、物理性状、物理性状 多数生物碱为结晶型固体,少数为无定型粉末,还有多数生物碱为结晶型固体,少数为无定型粉末,还有一些小分子生物碱为液体,例如槟榔碱、菸碱等;液体一些小分子生物碱为液体,例如槟榔碱、菸碱等;液体状的生物碱及个别小分子生物碱尚有挥发性甚至升华性,状的生物碱及个别小分子生物碱尚有挥发性甚至升华性,如麻黄碱具有挥发性、咖啡因具有升华性等。如麻黄碱具有挥发性、咖啡因具有升华性等。 一般生物碱为无色或白色,但结构中具
4、有较长共轭体一般生物碱为无色或白色,但结构中具有较长共轭体系,并有助色团的,可显不同颜色。系,并有助色团的,可显不同颜色。 生物碱结构中如有手性碳原子或为手性分子的具有旋生物碱结构中如有手性碳原子或为手性分子的具有旋光性,并大多与生物碱的生理活性有关,通常左旋体比光性,并大多与生物碱的生理活性有关,通常左旋体比右旋体生理活性强。右旋体生理活性强。 2. 2. 溶解性溶解性 由于生物碱结构复杂,生物碱的溶解性也是多样化。由于生物碱结构复杂,生物碱的溶解性也是多样化。 大多数生物碱成分极性较小,游离状态下难溶于水大多数生物碱成分极性较小,游离状态下难溶于水, ,易易溶氯仿、乙醚、乙醇、丙酮及苯等有
5、机溶剂,溶氯仿、乙醚、乙醇、丙酮及苯等有机溶剂, 与酸结合生成生物碱盐后水溶性增加,但与生物碱结与酸结合生成生物碱盐后水溶性增加,但与生物碱结合的酸不同,生成的盐水溶性也有差异,一般含氧无机酸合的酸不同,生成的盐水溶性也有差异,一般含氧无机酸及小分子有机酸的生物碱盐水溶性较大。及小分子有机酸的生物碱盐水溶性较大。 季铵型生物碱、有氮氧配位键的生物碱易溶于水,季铵型生物碱、有氮氧配位键的生物碱易溶于水, 液体生物碱及一些小分子固体生物碱则既溶于水也可溶于液体生物碱及一些小分子固体生物碱则既溶于水也可溶于有机溶剂。有机溶剂。 含有酸性官能团或酯键的生物碱还可溶于一些碱液或热苛含有酸性官能团或酯键的
6、生物碱还可溶于一些碱液或热苛性碱液。性碱液。 3. 3. 沉淀反应沉淀反应 大多数生物碱在酸性水溶液中可以与某些试剂生成大多数生物碱在酸性水溶液中可以与某些试剂生成不溶于水的复盐或分子复合物,这些试剂称生物碱沉淀不溶于水的复盐或分子复合物,这些试剂称生物碱沉淀试剂。试剂。 生物碱的沉淀试剂根据其组成有碘化物复盐、重金生物碱的沉淀试剂根据其组成有碘化物复盐、重金属盐和大分子酸三大类。属盐和大分子酸三大类。 生物碱的沉淀反应可以检查中药制剂中生物碱的存生物碱的沉淀反应可以检查中药制剂中生物碱的存在,当某些沉淀试剂与生物碱生成的沉淀组成恒定时,在,当某些沉淀试剂与生物碱生成的沉淀组成恒定时,还可以用
7、于中药制剂中生物碱成分的含量测定。还可以用于中药制剂中生物碱成分的含量测定。 4 4显色反应显色反应 生物碱与一些浓无机酸为主的试剂反应产生不同生物碱与一些浓无机酸为主的试剂反应产生不同的颜色,这些呈色反应多用于检识和区别纯品生物碱,的颜色,这些呈色反应多用于检识和区别纯品生物碱,而较少用于中药制剂中生物碱成分的分析。而较少用于中药制剂中生物碱成分的分析。 生物碱在一定生物碱在一定pHpH条件下可与一些酸性染料(多为条件下可与一些酸性染料(多为磺酸肽类)生成有色络合物,可被氯仿等有机溶剂定磺酸肽类)生成有色络合物,可被氯仿等有机溶剂定量提出量提出. . 还有些结构中具有酯键的酯碱如乌头碱等可与
8、异还有些结构中具有酯键的酯碱如乌头碱等可与异羟肟酸铁试剂反应产生紫红色,这些特点可用于中药羟肟酸铁试剂反应产生紫红色,这些特点可用于中药制剂中生物碱成分的分析。制剂中生物碱成分的分析。5 5碱性碱性 大多数生物碱呈碱性反应,能使红色石蕊试纸变蓝。生大多数生物碱呈碱性反应,能使红色石蕊试纸变蓝。生物碱之所以能显碱性,是因为它们分子中氮原子上的孤电物碱之所以能显碱性,是因为它们分子中氮原子上的孤电子对对质子有一定程度的亲和力,因而表现出碱性。子对对质子有一定程度的亲和力,因而表现出碱性。6 6紫外光谱特征紫外光谱特征 结构中具有共轭体系的生物碱均有紫外吸收,其中包括结构中具有共轭体系的生物碱均有紫
9、外吸收,其中包括结构母核即为共轭体系的和只有部分结构为共轭系统的。结构母核即为共轭体系的和只有部分结构为共轭系统的。 紫外光谱的吸收峰位置除与其他化合物一样与共轭系统紫外光谱的吸收峰位置除与其他化合物一样与共轭系统中助色团的种类、位置、数量有关外,需要特别指出的是,中助色团的种类、位置、数量有关外,需要特别指出的是,结构中的氮原子与发色团直接连接或参与发色团的生物碱,结构中的氮原子与发色团直接连接或参与发色团的生物碱,其吸收峰位置还与测定时溶剂的其吸收峰位置还与测定时溶剂的pHpH有关。有关。 二、生物碱类成分分析方法二、生物碱类成分分析方法(一)单体生物碱分析(一)单体生物碱分析1 1、定性
10、鉴别、定性鉴别 沉淀反应是生物碱理化鉴别常用方法,主要利用生物沉淀反应是生物碱理化鉴别常用方法,主要利用生物碱能与一些试剂生成沉淀这一特性。此反应一般在酸性水碱能与一些试剂生成沉淀这一特性。此反应一般在酸性水溶液中进行。溶液中进行。2 2、单体生物碱的含量测定、单体生物碱的含量测定 (1 1)薄层色谱法)薄层色谱法 此法简便、快捷。选用的吸附剂、展开剂及显色方法与鉴别严格,此法简便、快捷。选用的吸附剂、展开剂及显色方法与鉴别严格,但比鉴别严格。但比鉴别严格。 (2 2)高效液相色谱法)高效液相色谱法 可用液可用液- -液分配色谱法、液液分配色谱法、液- -固吸附固吸附 色谱法以及离子交换色谱法
11、。色谱法以及离子交换色谱法。 (3 3)气相色谱法)气相色谱法(二)中药中生物碱分析(二)中药中生物碱分析 1 1、总碱分析、总碱分析(1 1)定性鉴别)定性鉴别 由于中药制剂中成分复杂,有些成分如蛋白质、多肽由于中药制剂中成分复杂,有些成分如蛋白质、多肽和鞣质等也可与试剂生成沉淀而造成假阳性结果,因此,和鞣质等也可与试剂生成沉淀而造成假阳性结果,因此,制备样品供试液时必须净化处理,除去干扰成分,方能用制备样品供试液时必须净化处理,除去干扰成分,方能用沉淀反应进行中药制剂中生物碱类成分的鉴别沉淀反应进行中药制剂中生物碱类成分的鉴别. . (2 2)总生物碱的含量测定)总生物碱的含量测定 化学分
12、析法化学分析法 化学分析法包括重量分析法和容量分析法。目前主要化学分析法包括重量分析法和容量分析法。目前主要使用酸碱滴定法。使用酸碱滴定法。 强碱滴定生物碱盐时强碱滴定生物碱盐时, ,在在70%-90%70%-90%的乙醇介质中终点比的乙醇介质中终点比在水中明显在水中明显, ,因此常将生物碱盐溶于因此常将生物碱盐溶于90%90%乙醇乙醇, ,再用标准碱再用标准碱乙醇液滴定乙醇液滴定. . 酸碱滴定法指示反应终点可用指示剂和各种电位法。酸碱滴定法指示反应终点可用指示剂和各种电位法。 分光光度法分光光度法 目前多用单波长光度法,测定波长可选用待测生物碱目前多用单波长光度法,测定波长可选用待测生物碱
13、成分本身的吸收波长,也可加入某些试剂如亚硝酸钠试剂、成分本身的吸收波长,也可加入某些试剂如亚硝酸钠试剂、雷氏盐试剂及酸性染料等反应显色后用可见光波测定。雷氏盐试剂及酸性染料等反应显色后用可见光波测定。 常用方法:直接测定、离子对萃取比色法常用方法:直接测定、离子对萃取比色法 直接测定直接测定 不经过化学反应不经过化学反应, ,利用生物碱物质自身的光吸收直接进利用生物碱物质自身的光吸收直接进行比色测定的方法行比色测定的方法; ; 一般用于药味较少、干扰不大的中药制剂中总生物碱一般用于药味较少、干扰不大的中药制剂中总生物碱的含量测定的含量测定; ;2 2、离子对萃取比色法、离子对萃取比色法 酸性染
14、料比色法酸性染料比色法 应用本法的关键在于介质的应用本法的关键在于介质的pHpH、酸性染料的种类和有机溶、酸性染料的种类和有机溶剂的选择剂的选择; ; 常用的酸性染料有甲基橙、溴麝香草酚兰(常用的酸性染料有甲基橙、溴麝香草酚兰(BTBBTB)和溴甲)和溴甲酚绿等;酚绿等; PHPH的选择要根据染料的性质及生物碱的碱性的选择要根据染料的性质及生物碱的碱性(pKa)(pKa)大小来大小来确定确定; ; 选择有机溶剂的原则是根据离子对与有机相能否形成氢键选择有机溶剂的原则是根据离子对与有机相能否形成氢键以及形成氢键能力的强弱而定以及形成氢键能力的强弱而定. . 氯仿、二氯甲烷与离子对形成氢键氯仿、二
15、氯甲烷与离子对形成氢键, ,有中等程度的提取率有中等程度的提取率, ,且选择性也较好且选择性也较好, ,故是常故是常 用的提取溶剂用的提取溶剂. . 3 3、高效液相色谱法、高效液相色谱法 以反相高效液相色谱应用较多。在以反相高效液相色谱应用较多。在反相高效液相色谱中反相高效液相色谱中, ,由于硅胶表面残由于硅胶表面残留硅醇基的影响留硅醇基的影响, ,使生物碱分析易产生使生物碱分析易产生保留时间延长、峰形变宽、拖尾保留时间延长、峰形变宽、拖尾. .可采可采取改进流动相、固定相等措施以克服游取改进流动相、固定相等措施以克服游离硅醇基的影响离硅醇基的影响, ,满足定量定量分析的要求满足定量定量分析
16、的要求. . 中药制剂中生物碱成分时行高效液相色谱法测定时中药制剂中生物碱成分时行高效液相色谱法测定时, ,使使用较多的是紫外检测器用较多的是紫外检测器. . 4 4、气相色谱法、气相色谱法 只适用于有挥发性的、只适用于有挥发性的、遇热不分解的生物碱类遇热不分解的生物碱类; ;生生物碱盐在急速加热过程中物碱盐在急速加热过程中产生的酸对色谱柱和检测产生的酸对色谱柱和检测器不利器不利, ,应该注意应该注意. . 制备供试品溶液时一般应采用冷提取制备供试品溶液时一般应采用冷提取, ,净化过程净化过程也要避免加热也要避免加热, ,以防成分流失以防成分流失, ,最后需用氯仿等低极最后需用氯仿等低极性有机
17、溶剂为溶媒制备成供试液性有机溶剂为溶媒制备成供试液. . 2 2、各生物碱组分分析、各生物碱组分分析 根据总生物碱中各生物碱的性质差异,如碱根据总生物碱中各生物碱的性质差异,如碱性差异、极性差异。通常采用色谱法对每种生物性差异、极性差异。通常采用色谱法对每种生物碱进行分离后分析碱进行分离后分析(三)应用示例(三)应用示例戊已丸中生物碱的含量测定戊已丸中生物碱的含量测定处方组成:黄连、吴茱萸(制)、白芍(炒)。处方组成:黄连、吴茱萸(制)、白芍(炒)。取本品粉末(过三号筛)取本品粉末(过三号筛)0.7-0.9g0.7-0.9g,精密称定,置索,精密称定,置索氏提取器中,加盐酸氏提取器中,加盐酸-
18、 -甲醇(甲醇(1 1:100100)适量,加热回)适量,加热回流至提取液无色,提取液浓缩后移至流至提取液无色,提取液浓缩后移至25ml25ml量瓶中,加量瓶中,加乙醇稀释至刻度,摇匀。精密量取乙醇稀释至刻度,摇匀。精密量取5ml5ml,置氧化铝柱,置氧化铝柱(内径约(内径约0.9cm0.9cm,中性氧化铝,中性氧化铝5g5g,湿法装柱,用乙醇,湿法装柱,用乙醇30ml30ml预洗)上,用乙醇预洗)上,用乙醇35ml35ml洗脱。收集洗脱液,置洗脱。收集洗脱液,置50ml50ml量瓶中,加乙醇稀释到刻度,摇匀,照分光光度量瓶中,加乙醇稀释到刻度,摇匀,照分光光度法,在法,在345nm345nm
19、处测定吸收度,按盐酸小糪碱的吸收系处测定吸收度,按盐酸小糪碱的吸收系数数728728计算,即得。本品按干燥品计算,每计算,即得。本品按干燥品计算,每1g1g含生物含生物碱以盐酸小糪碱碱以盐酸小糪碱( (C20H18ClNO4) )计,不得少于计,不得少于30mg30mg。 第二节第二节 蒽醌类成分分析蒽醌类成分分析一、概述一、概述 中药中醌类化合物主要有苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类中药中醌类化合物主要有苯醌、萘醌、菲醌和蒽醌四种类型。型。 其中以蒽醌类化合物最为多见,包括蒽醌及其不同还原程其中以蒽醌类化合物最为多见,包括蒽醌及其不同还原程度的产物和二聚物,如蒽酚、氧化蒽酚、蒽酮、二蒽酮、度的产
20、物和二聚物,如蒽酚、氧化蒽酚、蒽酮、二蒽酮、二蒽醌等。二蒽醌等。 这些化合物在中药中可游离存在,也可与糖结合成苷,称这些化合物在中药中可游离存在,也可与糖结合成苷,称为蒽苷。为蒽苷。 二、结构特征及理化性质二、结构特征及理化性质(一)结构类型及特征(一)结构类型及特征苯醌类苯醌类 苯醌类化合物从结构上可分为邻苯醌及对苯醌苯醌类化合物从结构上可分为邻苯醌及对苯醌两大类。因前者不稳定,故天然存在的苯醌化两大类。因前者不稳定,故天然存在的苯醌化合物多为对苯醌的衍生物,且在醌核上多有合物多为对苯醌的衍生物,且在醌核上多有-OH-OH、-OCH3-OCH3、-CH3-CH3等基团或更长的烃类侧链。等基团
21、或更长的烃类侧链。 OO123456OO123456 对苯醌对苯醌 邻苯醌邻苯醌 2 2、萘醌类、萘醌类 萘醌化合物从结构上考虑可以有萘醌化合物从结构上考虑可以有(1,4)(1,4)、(1,2)(1,2)及及amphi(2,6)amphi(2,6)三种类型。但迄今为止从自然界得到的几乎均为三种类型。但迄今为止从自然界得到的几乎均为-萘醌类。萘醌类。OO12345678910OO12345678910OO -(1 1,4 4)萘醌)萘醌 -(1 1,2 2)萘醌)萘醌 amphi-(2,6)amphi-(2,6)萘醌萘醌3 3、菲醌类、菲醌类天然菲醌衍生物包括邻醌(天然菲醌衍生物包括邻醌(A A
22、)及对醌()及对醌(B B)两种类型。)两种类型。21OORROOOHRO(A) (B)4 4、蒽醌类、蒽醌类 蒽醌类成分包括蒽醌衍生物及其不同还原程度的产蒽醌类成分包括蒽醌衍生物及其不同还原程度的产物,如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚物等。物,如氧化蒽酚、蒽酚、蒽酮及蒽酮的二聚物等。OO123456784a9a8a10a910OOHOOOHHOOOH蒽醌蒽醌 氧化蒽酚氧化蒽酚 蒽酮蒽酮 蒽酚蒽酚理化性质理化性质1 1、溶解性、溶解性 苯醌及萘醌多以游离状态存在;而蒽醌类则苯醌及萘醌多以游离状态存在;而蒽醌类则往往结合成苷存在于植物体中;往往结合成苷存在于植物体中;游离的醌类多具有升华性;游
23、离的醌类多具有升华性; 小分子的苯醌及萘醌类具有挥发性,能随水小分子的苯醌及萘醌类具有挥发性,能随水蒸气蒸馏,可据此进行提取、精制工作。蒸气蒸馏,可据此进行提取、精制工作。 游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有游离醌类多溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿等有机溶剂,微溶于或不溶于水。机溶剂,微溶于或不溶于水。 结合成苷后极性增大,易溶于甲醇、乙醇中,结合成苷后极性增大,易溶于甲醇、乙醇中,在热水中也可溶解,几乎不溶于乙醚、苯、在热水中也可溶解,几乎不溶于乙醚、苯、氯仿等非极性溶剂中。氯仿等非极性溶剂中。 2 2、酸碱性、酸碱性 蒽醌类化合物分子中多具有酚羟基,蒽醌类化合物分子中多具有酚羟基,故具有一定
24、酸性,在碱性水溶液中易溶,故具有一定酸性,在碱性水溶液中易溶,但加酸酸化时又可重新沉淀析出,所谓但加酸酸化时又可重新沉淀析出,所谓碱提取碱提取酸沉淀即是根据这个道理进行酸沉淀即是根据这个道理进行的。的。 根据以上性质,醌类化合物的提取可根据以上性质,醌类化合物的提取可采用碱提取采用碱提取- -酸沉淀法。酸沉淀法。 3 3、显色反应、显色反应 醌类的颜色反应主要取决于其氧化还原性质以及存在的醌类的颜色反应主要取决于其氧化还原性质以及存在的酚羟基的性质。酚羟基的性质。碱性条件下的呈色反应:羟基蒽醌类在碱性溶液中会引起碱性条件下的呈色反应:羟基蒽醌类在碱性溶液中会引起颜色改变并加深。颜色改变并加深。
25、与金属离子的反应:在蒽醌类化合物结构中,如果有与金属离子的反应:在蒽醌类化合物结构中,如果有-酚羟基或具有邻位二酚羟基时,则可与酚羟基或具有邻位二酚羟基时,则可与Pb2+Pb2+、Mg2+Mg2+等金属等金属离子形成络合物。与离子形成络合物。与Pb2+Pb2+形成的络合物在一定形成的络合物在一定pHpH条件下能条件下能沉淀析出,故可用于该化合物的精制。沉淀析出,故可用于该化合物的精制。与对亚硝基二甲基苯胺反应:与对亚硝基二甲基苯胺反应:9 9位或位或1010位未取代的羟基蒽位未取代的羟基蒽酮类化合物,尤其是酮类化合物,尤其是1 1,8-8-二羟基衍生物,酮基对位的亚甲二羟基衍生物,酮基对位的亚
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