第三节　生物碱的提取与分离

　　一、总生物碱的提取

　　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。

　　提取方法 溶剂 方法 纯化

　　水或酸水

　　提取法 0.1%～1%的硫酸、盐酸或醋酸、

　　酒石酸溶液 浸渍、

　　渗漉、

　　回流、

　　连续回流 (1)阳离子树脂交换法

　　(2)萃取法

　　将总碱的酸水提取液通过强酸型阳离子交换树脂柱，使酸水中生物碱阳离子交换在树脂上，而非生物碱化合物则流出柱外，用中性水或乙醇进一步洗除柱中的杂质。

　　将交换后的树脂晾干，用氨水碱化至pH值为l0左右，使生物碱从树脂中游离出来，再用三氯甲烷或乙醚等有机溶剂回流提取，回收溶剂即可得到总生物碱。也可用含氨水的乙醇洗脱液直接洗脱，中和洗脱液，回收乙醇即得总生物碱。

　　二、生物碱的分离

　　(一)生物碱的初步分离

　　将总生物碱按碱性强弱、酚性有无及是否水溶性初步分成5个部分，一般分离流程如下：

　　生物碱的初步分离流程图

　　(二)生物碱单体的分离

　　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，利用二者碱性差别进行分离。

　　莨菪碱(pKa9.65)

　　东莨菪碱(pKa7.50)

　　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(两性)

　　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pH5.0缓冲液为固定相，pH5.0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。

　　R1：三尖杉酯碱

　　R2：高三尖杉酯碱

　　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。

　　分离原理 要点

　　利用碱性差异分离 pH梯度萃取

　　利用溶解度差异分离 苦参(乙醚)、防己(冷苯)、麻黄(草酸)

　　利用特殊官能团分离 羧基、酚羟基、内酯与内酰胺

　　利用色谱法分离 吸附色谱、分配色谱

　　高效液相色谱法

　　最佳选择题

　　分离汉防己甲素和汉防己乙素的原理(　)

　　A.氮原子的杂化方式不同

　　B.在碳酸氢钠溶液中的溶解度不同

　　C.盐酸盐的溶解度不同

　　D.极性的大小不同

　　E.分子内氢键的不同

　　【正确答案】D(汉防己甲素的极性小于汉防己乙素，可溶于冷苯)

　　三、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。

　　[讲义编号NODE50330000020200000132：针对本讲义提问]

　　四、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)

　　(二)纸色谱

　　生物碱的纸色谱多为正相分配色谱。

　　1.固定相

　　①水：可用滤纸本身含有的6%～7%水分，也可用水浸润滤纸;

　　②甲酰胺：将甲酰胺溶于丙酮，再将滤纸置于其中浸湿片刻，取出，挥去丙酮即可;

　　③酸性缓冲液(也称多缓冲纸色谱)：将不同pH值的酸性缓冲液自起始线由高到低间隔2cm 左右的距离涂布若干个缓冲液带，晾干即可使用。

　　2.展开剂

　　以水作固定相的纸色谱，宜用亲水性溶剂系统作展开剂，如BAW系统(正丁醇-乙酸-水=4：1：5，上层);

　　以甲酰胺和酸性缓冲液作固定相的纸色谱，多以苯、三氯甲烷、乙酸乙酯等亲脂性有机溶剂为主组成的溶剂系统作展开剂。

　　展开剂在使用前也需用固定相液饱和。

　　3.显色剂

　　纸色谱所用的显色剂与薄层色谱法基本相同，但含硫酸的显色剂不宜使用。

　　[讲义编号NODE50330000020200000135：针对本讲义提问]

　　(三)高效液相色谱

　　生物碱的高效液相分析可采用分配色谱法、吸附色谱法、离子交换色谱法等。其中以分配色谱法中的反相色谱法应用较多。

　　根据生物碱的性质和不同的色谱方法可选择相应的固定相。

　　由于生物碱具碱性，使用的流动相以偏碱性为好。

　　如用HPLC法分离分析罂粟壳中的吗啡、可待因和罂粟碱时，采用Waters μ-Bondapak C18色谱柱，流动相为0.5%乙酸铵-1%三乙胺-甲醇(49：1：50),检测波长230nm，柱温25℃。分离结果见图。由于流动相为偏碱性系统，分离效果良好。分离度均大于1.5，峰形对称。

　　此外，具有挥发性的生物碱可用气相色谱法检识，如麻黄生物碱、烟碱等。

　　HPLC法分离罂粟壳中的吗啡、可待因和罂粟碱

　　1、吗啡;2、可待因;3、罂粟碱