A. 如何进行生物碱的分离
一、生物碱的提取:
1.水或酸水提取法
(1)生物碱在植物体内都以盐的形式存在,常以无机酸水提取。使生物碱的大分子有机酸盐变为小分子无机酸盐,增大在水中的溶解度,且方法比较简便。
(2)常用0.1%~l%的硫酸、盐酸或醋酸、酒石酸溶液作为提取溶剂,采用浸渍法或渗漉法提取。
(3)主要缺点是提取液体积较大,浓缩困难,且水溶性杂质多。故用酸水提取后,一般可采用下列纯化和富集生物碱的方法:
1)阳离子树脂交换法
生物碱盐在水中可解离出生物碱阳离子,能和阳离子交换树脂发生离子交换反应,被交换到树脂上。交换完全后,用中性水或乙醇洗除柱中的杂质。最后,再用适当的方法(酸水或酸性乙醇)将生物碱从树脂上洗脱下来。
2)萃取法
将酸水提取液碱化,生物碱游离后,如沉淀,过滤即得;如不沉淀,以适当亲脂性有机溶剂萃取,回收溶剂,即得总生物碱。
2.醇类溶剂提取法
(1)游离生物碱或其盐均可溶于甲醇、乙醇,可用醇回流或渗漉、浸渍等方法提取。
(2)优点:适应性广,不同碱性的生物碱和盐均可用,提取出来的水溶性杂质较少。缺点:脂溶性杂质多。
(3)还可配合酸水-碱化-萃取法处理去除脂溶性杂质。
具体方法是醇提液回收醇后加稀酸水搅拌,滤过,滤液调碱性后以亲脂性有机溶剂萃取,回收溶剂即得总生物碱。
3.亲脂性有机溶剂提取法
(1)大多数游离生物碱都是亲脂性的,故可用氯仿、苯、乙醚等提取游离生物碱。可采用浸渍、回流或连续回流法提取。
(2)但一般要将药材用少量碱水湿润后提取,以便使生物碱游离,也可增加溶剂对植物细胞的穿透力。
(3)挥发性生物碱如麻黄碱可用水蒸气蒸馏法提取。可升华的生物碱如咖啡碱可用升华法提取。
二、生物碱的分离:
1.利用碱性差异进行分离
(1)总碱中各生物碱的碱性不同,可用pH梯度萃取法进行分离。
(2)将总生物碱溶于氯仿等亲脂性有机溶剂,以不同酸性缓冲液依pH由高至低依次萃取,生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离,分别碱化后以有机溶剂萃取即可。
(3)将总生物碱溶于酸水,逐步加碱使pH值由低至高,每调一次pH值,即用氯仿等有机溶剂萃取,则各单体生物碱依碱性由弱至强先后成盐依次被萃取出而分离。
2.利用溶解度差异进行分离
(1)游离生物碱:如苦参中苦参碱和氧化苦参碱的分离,可利用氧化苦参碱极性稍大难溶于乙醚,苦参碱可溶于乙醚的性质,将苦参总碱溶于氯仿,再加入10倍量以上乙醚,氧化苦参碱即可析出沉淀。汉防己中汉防己乙素极性大于甲素,故在冷苯中的溶解度小于甲素,借此可用冷苯法将两者分离。
(2)生物碱盐:不同的生物碱与不同酸生成的盐是溶解度也不同:如麻黄中分离麻黄碱、伪麻黄碱,即利用二者草酸盐的水溶性不同,提取后经处理得到的甲苯溶液,经草酸溶液萃取后浓缩,草酸麻黄碱溶解度小而析出结晶,草酸伪麻黄碱溶解度大而留在母液中。
3.利用特殊官能团进行分离
(1)酚性或含羧基生物碱在碱性条件下成盐溶于水,可与一般生物碱分离。
(2)内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水液中加热开环生成溶于水的羧酸盐而与其他生物碱分离,在酸性下又环合成原生物碱而沉淀。
4.利用色谱法进行分离
(1)吸附柱色谱:常用氧化铝或硅胶作为吸附剂,有时也用纤维素、聚酰胺等。
(2)分配柱色谱:对某些结构特别相近的生物碱,可采用分配色谱法。
(3)其他:高效液相色谱、制备性薄层色谱、干柱色谱、中压或低压柱色谱等也常用于分离生物碱。
B. 离子交换树脂提取生物碱的原理是什么
通过离子交换树脂的聚合多孔性及官能团进行吸附,由于这一交换过程速度很快,离子交换树脂对生物碱的亲和性也很好,水处理填料树脂因此在这个过程中,有机物对离子交换树脂的污染很小。吸附饱和后,再用稀浓度的酸液进行分布洗脱,稀的酸液洗下的是正电荷很弱的杂质,它们可以与活性官能键结合,但是不稳定,然后再用较高浓度的酸液将吸附的生物碱洗脱,最后用高浓度的酸液洗脱与活性官能团结合很牢固的阳离子杂质。为了确保离子交换树脂的吸附容量,往往在使用到一定周期后,会采用NaOH溶液进行逆转型复苏。
C. 离子交换法提取生物碱的原理
氨基酸为两性化合物,含有可形成正离子的氨
基和可形成负离子的羧基。因此,应用阳离子交换回树脂和阴离子交换树脂均可对其进行分离和纯化。天然氨基答酸主要来源于蛋白质水解液或微生物发酵液,随其来源不同,体系中氨基酸的含量与半生杂质的类型也有所区别,因而提取分离工艺也不尽相同。用于离子交换树脂从蛋白质水解液中提取分离氨基酸的工艺如下图:
而自然界中尚存在大量的非蛋白氨酸,具有药用价值的就有40余种。如美舌藻中的海人草酸、使君子种子中的使君子氨酸和南瓜子中的南瓜子氨酸,均具有驱蛔虫作用的中草药有效成分,均可用温水、乙醇或乙酸的水溶液提取,再用强酸性阳离子交换树脂进行富集和纯化而得到高纯度的产品。
混合氨基酸一般在阳离子交换树脂上分离纯氨基酸组分,其分离原理是基于树脂对不同氨基酸的选择性。选择性大小的顺序为:碱性氨基酸>中性氨基酸>酸性氨基酸。当解吸时,氨基酸流出顺序正好相反,酸性氨基酸最先流出树脂柱。决定氨基酸流出顺序的另外一个因素是氨基酸侧链的疏水性。
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D. 离子交换树脂提取生物碱的原理是什么其方法有什么特点
离子交换作用,吸附生物碱
E. 生物碱的一般鉴定反应有哪几种
1、熔点鉴别法
熔点测定是一种常用初步鉴别药物的方法,在药典附录中都规定有详细的测定方法。所测熔点受结晶和测定条件影响大,有许多化合物的熔点相近,易混淆,所以,利用反应生成难溶于水的衍生物,测熔点,增加专属性,来帮助判断。生物碱类常用四苯硼钠和芳磺酸类与之反应,测熔点
2、旋光鉴别
手性碳原子旋光测定鉴别(旋光度)。
3、沉淀反应和显色反应
常用生物碱沉淀试剂:KI-I2,KBiI4,KhgI3和苦味酸(三硝基苯酚)试液,其他还有磷钨酸、磷钨酸钼、鞣酸、HgCl2等试液,通过沉淀颜色和结晶情况,用于鉴别或互相区别;
显色反应的显色试剂:甲醛硫酸试液,浓硝酸、浓硫酸等等,通过氧化,脱水,缩合等反应显色,用于鉴别,也可用于TLC的显色剂。
4、光谱分析
可用UV和IR等分析鉴别。
5、色谱分析
可用薄层色谱、纸色谱、气相色谱和HPLC法分析鉴别和测定。
F. 生物碱离子交换法分离的条件是
1.利用生物碱的碱性差异进行分离
方法:酸水-碱化-萃取法
注意:
①强碱在弱酸性条件下能形成生物碱盐,易溶于水;弱碱则需在较强酸性条件下形成生物碱盐而溶于水。
②成盐后,弱碱盐在弱碱条件下即可转变成游离生物碱,易溶于亲脂性有机溶剂;强碱盐则需在较强碱性条件下转变成游离生物碱,溶于亲脂性有机溶剂。
总碱中各生物碱的碱性不同,可用pH梯度萃取法进行分离。
具体方法有两种:
①总生物碱溶于亲脂性有机溶剂, pH由高至低依次萃取,生物碱可按碱性由强至弱先后成盐依次被萃取出而分离
②总生物碱溶于酸水,逐步加碱使pH值由低至高分离。
对于碱性有差别的两种生物碱,可采用调pH后简单萃取法分离。如从洋金花的乙醇浸出液中分离莨菪碱和东莨菪碱,利用二者碱性差别,将乙醇浸出液浓缩后碱化到pH 9~10,三氯甲烷萃取,三氯甲烷萃取液再用稀酸水萃取,将此酸水液用固体碳酸氢钠碱化后以三氯甲烷萃取,东莨菪碱因碱性小游离出来而被萃取出。水层再用氨水碱化至pH l0,用三氯甲烷可萃取出碱性稍强的莨菪碱。
2.利用溶解度差异进行分离
游离生物碱:如苦参中苦参碱和氧化苦参碱的分离
(氧化苦参碱的极性大于苦参碱,难溶于乙醚)
汉防己中汉防己甲素和汉防己乙素的分离
(汉防己甲素的极性小于汉防己乙素,可溶于冷苯)
生物碱盐:如麻黄中分离麻黄碱、伪麻黄碱
(在草酸中溶解度不同,麻黄碱溶解度小于伪麻黄碱)
3.利用特殊官能团进行分离
含羧基的生物碱能与碳酸氢钠生成羧酸盐而溶于水,可与其他碱分离;
酚性生物碱的酚羟基具有弱酸性,可与氢氧化钠溶液生成盐溶于水,而与其他非酚性生物碱分离。如在阿片生物碱中,吗啡具酚羟基而可待因无酚羟基,可用5%氢氧化钠分离。
内酯或内酰胺结构的生物碱可在碱性水液中加热开环生成溶于水的羧酸盐而与其他生物碱分离,在酸性下又环合成原生物碱而沉淀,如喜树碱。
4.利用色谱法进行分离
(1)吸附柱色谱
常用氧化铝或硅胶作为吸附剂,有时也用纤维素、聚酰胺等。以苯、氯仿、乙醚等亲脂性有机溶剂或以其为主的混合溶剂系统作洗脱剂。
(2)分配柱色谱
对某些结构特别相近的生物碱,可采用分配色谱法。
如三尖杉中的抗癌生物碱三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱的分离,两者结构仅差一个亚甲基。具体方法是以硅胶为支持剂,以pH 5.0缓冲液为固定相,pH 5.0缓冲液饱和的三氯甲烷溶液洗脱,首先洗脱的是高三尖杉酯碱,中间部分是二者的混合物,最后部分是三尖杉酯碱。
5.高效液相色谱法(HPLC)
优点:分离效能好、灵敏度高、分析速度快。
色谱柱类型:硅胶吸附色谱柱,C18反相色谱柱。
此外,制备型薄层色谱、干柱色谱、中压或低压柱色谱等也常用于分离生物碱。
水溶性生物碱(季铵碱)的分离
(一)沉淀法
实验室常用雷氏铵盐试剂纯化季铵碱。
(二)溶剂法
利用水溶性生物碱能够溶于极性较大而又能与水分层的有机溶剂(如正丁醇、异戊醇或氯仿-甲醇的混合溶剂等)的性质,用这类溶剂与含这类生物碱的碱水液反复萃取,使水溶性生物碱与强亲水性的杂质得以分离。
生物碱的色谱检识
常用方法:薄层色谱法、纸色谱法、高效液相色谱法和气相色谱法
(一)薄层色谱法
1.吸附薄层色谱法
(1)吸附剂
吸附剂常用硅胶和氧化铝。
硅胶适用注意:硅胶为酸性吸附剂,易造成拖尾或复斑,影响分离效果。可在涂铺硅胶薄层时加稀碱(0.1~0.5mol/L氢氧化钠)或缓冲溶液,制成碱性薄板;或使色谱过程在碱性条件下进行,即在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等。
氧化铝本身显弱碱性,不经处理便可用于分离和检识生物碱,一般较常用,特别适合分离亲脂性较强的生物碱。
(2)展开剂
展开剂系统多以亲脂性溶剂为主,一般以三氯甲烷为基本溶剂。
若Rf值太小,加入适量甲醇、丙酮等极性较大的溶剂;
若Rf值太大,加入适量苯、环己烷等极性较小的溶剂。
在展开剂中加入少量碱性试剂,如二乙胺、氨水等,可改善分离效果。
2.分配薄层色谱
特别适用于分离有些结构十分相近的生物碱。
(1)支持剂与固定相:
通常选用硅胶或纤维素粉作支持剂,以甲酰胺或水为固定相。
甲酰胺适合分离弱极性或中等极性的生物碱;水适合分离水溶性生物碱。
(2)展开剂:
分离脂溶性生物碱,应以亲脂性有机溶剂作展开剂,如三氯甲烷-苯(1:1)等;
分离水溶性生物碱,则应以亲水性的溶剂作展开剂,如BAW系统(正丁醇-乙酸-水=4:1:5,上层)。
在配制流动相时,需用固定相饱和。
3.显色方法
①有色生物碱可直接观察斑点;
②具有荧光的生物碱在紫外光下显示荧光斑点;
③大多生物碱的薄层色谱可用改良碘化铋钾试剂显色,显橘红色斑点。(如碘化铋钾不显色,可选用其他特殊显色剂)
G. 生物碱Dragendorff反应产生的物质是什么
结晶法
需要掌握结晶溶剂选择的一般原则及判定结晶纯度的方法。
结晶溶剂选择的一般原则:对欲分离的成分热时溶解度大,冷时溶解度小;对杂质冷热都不溶或冷热都易溶。沸点要适当,不宜过高或过低,如乙醚就不宜用。
判定结晶纯度的方法:理化性质均一;固体化合物熔距≤2℃;TLC或PC展开呈单一斑点;HPLC或GC分析呈单峰。
2.沉淀法
可通过4条途径实现:
1)通过改变溶剂极性改变成分的溶解度。常见的有水提醇沉法(沉淀多糖、蛋白质)、醇提水沉法(沉淀树脂、叶绿素)、醇提乙醚或丙酮沉淀法(沉淀皂苷)等。
2)通过改变溶剂强度改变成分的溶解度。使用较多的是盐析法,即在中药水提液中加入一定量的无机盐,使某些水溶性成分溶解度降低而沉淀出来。
3)通过改变溶剂pH值改变成分的存在状态。适用于酸性、碱性或两性亲脂性成分的分离。如分离碱性成分的酸提
H. 生物碱的一般鉴定反应有哪几种
生物碱或生物碱的盐类水溶液,能与一些试剂生成不溶性沉淀。这种试剂称为生物碱沉淀剂。此种沉淀反应可用以鉴定或分离生物碱。常用的生物碱沉淀剂有:碘化汞钾(HgI2•2KI)试剂(与生物碱作用多生成黄色沉淀);碘化铋钾(BiI3•KI)试剂(与生物碱作用多生成黄褐色沉淀);碘试液、鞣酸试剂、苦味酸试剂、苦味酸试剂分别与生物碱作用,多生成棕色、白色、黄色沉淀。