1、第六节 生物碱的提取与分离,生物碱的提取与分离,一、总生物碱的提取二、生物碱的分离三、水溶性生物碱的提取与分离,生物碱的提取分离,自中药中提取与分离生物碱的方法有多种,选用何种方法主要根据植物中生物碱的性质和存在状态,以及目的是要进行系统研究还是为了得到某些药用生物碱等因素而定。一般来说,除少数具有挥发性的生物碱,如麻黄碱及一些液体生物碱,可选用水蒸气蒸馏法,具有升华性的生物碱,如咖啡碱可采用升华法提取外,绝大多数生物碱是用溶剂提取法提出总生物碱后再进一步进行分离。下面主要介绍溶剂提取法。,一、总生物碱的提取,(一)酸水提取法(二)醇类溶剂提取法(三)亲脂性有机溶剂提取法,(一)水或酸水提取法
2、,原理:具碱性的生物碱在植物体中多以盐的形式存在,而弱碱性或中性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在。生物碱盐类一般不溶于亲脂性有机溶剂而溶于水或醇。用水为溶剂提取生物碱,植物体中一些亲脂性的弱碱或中性碱提取不完全或不被提出,但如用酸水提取则使生物碱都以盐的形式被提出,故生物碱提取一般采用酸水为溶剂,较少采用水提取。,提取溶剂和方法,酸水提取法常用0.51的乙酸、硫酸、盐酸或酒石酸等为溶剂。采用浸渍法、渗漉法提取,如药材淀粉含量少可采用煎煮法。通常用酸水或水为溶剂的提取法提取液体积较大,浓缩困难,而且水溶性杂质多,如要得到较纯的总碱,可采用下列方法处理。1、离子交换树脂法2、有机溶剂萃取法,
3、(1)离子交换树脂法,提取液通过强酸型(氢型)阳离子离子交换树脂柱,使生物碱盐阳离子交换在树脂上而与非碱性的化合物分离。,2、有机溶剂萃取法,水或酸水提取液用碱液(常用的是氨水、石灰乳或石灰水等)碱化,使生物碱盐转变成游离碱,再用氯仿、乙醚或苯等亲脂性有机溶剂萃取。合并有机溶剂萃取液,浓缩即得总生物碱。,(二)醇类溶剂提取法,游离生物碱及其盐类一般都能溶于甲醇和乙醇,因此用它们作为生物碱的提取溶剂应用较为普通。甲醇极性比乙醇大,对生物碱盐类的溶解性能比乙醇好,它的沸点也比乙醇低,但它对视神经的毒性很大,所以除实验室有时用甲醇为生物碱提取溶剂外,多数用乙醇为溶剂,有时也用稀乙醇(60一80)作溶
4、剂。,提取方法及纯化处理,醇类溶剂提取法一般采用浸渍法、渗漉法或热回流提取法,有条件采用连续回流提取法则更为理想,可以节约大量溶剂。醇类溶剂提取液中除含有生物碱及其盐类外,尚含有大量的其他醇溶性杂质,如树脂、鞣质、油脂等。杂质的除去,可将乙醇提取液浓缩,用稀酸水处理,使生物碱呈盐而溶解,树脂、叶绿素等脂溶性杂质呈胶状物沉淀析出。杂质滤除后,加入有机溶剂(如氯仿、乙醚、乙酸乙酯等),然后碱化,生物碱即转入有机溶剂。*通常采用酸水-碱化-亲脂性溶剂萃取的方法反复进行,(三)亲脂性有机溶剂提取法,大多数游离生物碱都是脂溶性的,因此可以用亲脂性有机溶剂,如氯仿、二氯甲烷或苯等提取。 由于生物碱一般以盐
5、的形式存在于植物细胞中,故采用亲脂性有机溶剂提取时,必须先使生物碱盐转变成游离碱,其方法是先将药材粉末用石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水等碱水湿润后再用溶剂提取。,弱碱性生物碱的提取,有时为了只提取药材中碱性较弱的生物碱,不提出碱性较强的生物碱,采用水,甚至采用稀有机酸水代替碱水湿润药材,仅使植物细胞膨胀,然后用亲脂性有机溶剂提取。此时碱性强或中等强度的生物碱仍以盐的形式存在,不被溶剂提出,而碱性弱的生物碱盐不稳定,遇有机溶剂即转变成游离碱而被提出。此种方法一般不适用于植物中生物碱的系统分离研究,只适用于药用生物碱的提取。,二、生物碱的分离,(一)总生物碱的分离(二)生物碱单体的分离,(一)总生物碱
6、的分离,初步分离方法有多种。其中应用较多的是根据生物碱的碱性强弱和溶解性能先分成弱碱性生物碱、中强碱性和强碱性生物碱、水溶性生物碱三部分,前两部分又可根据生物碱结构中有无酸性基团(主要指酚羟基)分为酚性和非酚性两类。,(二)生物碱单体的分离,1、利用生物碱碱性差异进行分离 2、利用生物碱或生物碱盐溶解度差异进行分离 3、利用生物碱特殊功能基不同进行分离 4、利用色谱法进行分离,1、利用生物碱碱性差异进行分离,pH梯度法: 具体操作方法有二种一种是将总碱溶于酸水,逐步加碱使pH由低至高,每调节一次pH,用氯仿等有机溶剂萃取一次,使碱度较弱的生物碱先游离,并转溶于氯仿而分离;另一种是将总碱溶于氯仿
7、等有机溶剂,用pH由高到低的酸性缓冲液依次萃取,将生物碱按碱度由强至弱的顺序自总碱中分出,然后将各部分缓冲液碱化,有机溶剂萃取后回收溶剂,即得不同碱度的生物碱。,2、利用生物碱或生物碱盐溶解度差异进行分离,氧化苦参碱为苦参碱的氮氧化物,极性稍大,因此氧化苦参碱不溶于乙醚而苦参碱溶于乙醚,可以于两者混合物的氯仿液中加入大量乙醚,可使氧化苦参碱析出沉淀。,例2,防己总碱中主要含有粉防己碱和防己诺林碱。两者差异仅是防己诺林碱是将粉防己碱的一个甲氧基换成了羟基,极性也就稍大,故在冷苯中的溶解度小于粉防己碱,可用冷苯法将其分离,例3生物碱盐溶解度不同,生物碱与不同酸生成的盐类在不同溶剂中的溶解度也可能存
8、在明显的差异,常利用这种差异来分离生物碱。如麻黄中含有的麻黄碱和伪麻黄碱为一对光学异构体,它们的草酸盐在水中的溶解度不同,麻黄碱草酸盐的溶解度比草酸伪麻黄碱要小,因此可以自水溶液中先行析出,3、利用生物碱特殊功能基不同进行分离,(1)利用酚羟基的有无分离 (2)利用有无内酯或内酰胺结构分离 (3)利用制备功能基衍生物分离,(1)利用酚羟基的有无分离,如鸦片中吗啡和可待因的分离是利用吗啡结构中具无酚羟基,而可待因无,用NaoH溶液处理即可将两者分离。,(2)利用有无内酯或内酰胺结构分离,具有这两种结构的生物碱与苛性碱溶液,一般在加热条件下皂化开环生成溶于水的羧酸盐,与不具此类结构的化合物分离,然
9、后加酸发生闭环自水液中析出,如喜树碱、苦参碱的分离。,(3)利用制备功能基衍生物分离,总碱中含仲胺碱及叔胺碱者,可利用仲胺与亚硝酸生成亚硝基衍生物;或与氯乙酰或氯甲酰乙酯生成相应的酯,而叔胺则不起作用,可使这两类生物碱分离。仲胺衍生物加酸水解后又得原生物碱。,4、利用色谱法进行分离,用上述分离方法分离生物碱总碱时常常不能达到完全分离目的,尤其是总碱成分复杂,生物碱含量低,而结构近似的成分更不易分离,遇到此种情况往往需要采用色谱法。应用最多的是吸附色谱法,吸附剂最常用的是硅胶、氧化铝、纤维素。硅胶吸附色谱法常以苯、氯仿、乙醚等有机溶剂或混合有机溶剂为洗脱剂。,三、水溶性生物碱的提取与分离,水溶性
10、生物碱主要是指季铵碱及一些具有羧基又具有碱性的生物碱。可溶于水和醇,不溶于亲脂性有机溶剂。因此,用亲脂性有机溶剂提取法提不出,仍留在原料中。但如用水或酸水,或醇类溶剂提取法可被提出,进一步处理(如浓缩-酸水-碱化-有机溶剂萃取)后仍留在碱水部分,若要将其自碱水中分出,可用下列方法处理。(一)沉淀法(二)溶剂法(三)离子交换树脂法,(一)沉淀法,这是常用的一种方法,即将碱水液用酸调pH至弱酸性,加入生物碱沉淀试剂,如雷氏铵盐、磷钨酸、硅钨酸等,使水活性生物碱与沉淀试剂生成不溶于水的生物碱复合物或盐而析出,滤取沉淀,再以适当方法净化、分解,得到水溶性生物碱。实验室常用的雷氏铵盐沉淀法,(二)溶剂法,碱性水溶液用与水不任意混溶的极性有机溶剂,如正丁醇、异戊醇,或氯仿甲醇混合溶剂等萃取,回收溶剂得水溶性生物碱。,(三)离子交换树脂法,用阳离子离子交换树脂交换,用碱水洗脱得游离碱,用酸水洗脱得生物碱盐。,四、提取分离方法对生物碱结构的影响,溶剂影响酸碱影响色谱分离的影响其他影响,第七节 生物碱的色谱检识,自学,1、脱尾(教材103页) 2、显色剂 3、,