中南大学天然药物分离与提纯天然产物化学资料第十六章生物碱
生物碱的提取和分离方法研究进展 毕业论文
生物碱的提取和分离方法研究进展摘要：生物碱是一类具有显著生理活性的含氮有机化合物，是许多中药的有效成分，提取与纯化是生物碱制备的关键环节。
本文论述了生物碱的性质、生物碱的功效，简单介绍了生物碱的传统提取方法，着重阐述了生物碱的现代提取技术，如超临界流体萃取技术、微波辅助提取技术、双水相萃取技术等，从分子印迹技术、膜分离技术、有机溶剂萃取、色谱和树脂吸附等方面探讨了生物碱的纯化。
关键词：生物碱；提取；分离1 引言生物碱是指中药中一类含氮杂环的有机物，具有碱性和广泛的生理功能，是许多药用植物的有效成分，目前运用于临床的生物碱药品已达80种之多，相当多的生物碱具有抗肿瘤活性、低毒性和成本低之特性，因而引起了人们的广泛关注。
与此同时，人们对生物碱的提取和分离方法研究也在不断地深入和加强。
随着各类生物碱的市场需求量的增加，经济效益的提高，提取分离生物碱的方法也在不断改进和提高。
2 生物碱2.1生物碱的性质生物碱是为一类含氮的有机化合物，存在于自然界（一般指植物，但有的也存在于动物）。
有似碱的性质，所以过去又称为赝碱。
大多数有复杂的环状结构，氮素多包含在环内，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。
具有光学活性，但少数生物碱例外。
生物碱大多具有明显的生物活性，且往往是许多药用植物的有效成分。
2.2生物碱的功效植物体内生物碱含量虽少，但与人类关系密切。
许多生物碱是治病良药，如毛莨科黄连根茎中的小蘖碱是黄连素的主要成分，有抗菌消炎作用；萝芙木中的利血平能降血压；石蒜中的加兰他敏对小儿麻痹症有疗效[1]；罂粟果皮中所含的吗啡碱是著名镇痛剂；奎奎宁碱是有价值的解热药；三尖杉碱和长春花碱是治癌良药[2]；秋水仙素（碱）能人工诱变产生多倍体。
有的生物碱可用来制作农业用的杀虫剂。
人们在脊椎动物和无脊椎动物体内也分离到了生物碱，其中某些动物的生物碱与它们报摄取食用的植物有关，蟾蜍、蝾螈和某些鱼类中发现的生物碱是真正的动物代谢产物。
中南大学天然药物分离与提纯 天然产物化学资料 天然产物有效成分的分离、检测和毒理学安全性与功效性评价
pH PKa lg
BH
B
(2 7)
Ka为碱性物质（B）的共轭酸（BH+）的离解常数。
一般 pH<3时，酸性物质多呈非离解状态(HA)、 碱性物质则呈离解状态 (BH+) 存在，但pH>12, 则酸性物质呈离解状态(A-)、碱性物质则呈非离 解状态(B)存在。据此,可采用图1-1所示在不同 pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法,使 酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。
（2）溶剂的选择：制备结晶，要注意选择合宜的 溶剂和应用适量的溶剂。合宜的溶剂，最好是在冷 时对所需要的成分溶解度较小，而热时溶解度较大。 溶剂的沸点亦不宜太高。
（3）结晶溶液的制备 ：制备结晶的溶液，需要成 为过饱和的溶液。 （4）制备结晶操作
（5）重结晶及分步结晶：晶态物质可以用溶剂溶 解再次结晶精制。这种方法称为重结晶法。结晶经 重结晶后所得各部分母液，再经处理又可分别得到 第二批、第三批结晶。这种方法则称为分步结晶法 或分级结晶法。 （6）结晶纯度的判定：化合物的结晶都有一定的 结晶形状、色泽、熔点和熔距，一可以作为鉴定 的初步依据。
2、常用溶剂的特点
环己烷,石油醚,苯,氯仿,乙醚,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇 极性：小 ————大
亲脂性：大 ———— 小
亲水性：小 ———— 大
•比水重的有机溶剂：氯仿
•与水分层的有机溶剂：环己烷 ~ 正丁醇 •能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇 •与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 ~ 甲醇 •极性最大的有机溶剂：甲醇 •极性最小的有机溶剂：环己烷 •介电常数最小的有机溶剂：石油醚 •常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分 的有机溶剂：正丁醇
天然药物化学生物碱的提取与分离
亲脂性生物碱
亲脂性的不溶于碱水，还记得
所得酸水液可用以下方法处理
①离子交换树脂提取法 ②有机溶剂萃取法 ③沉淀法
四、提取分离（一）提取
1.酸水提取法 （1）离子交换树脂法：适合水溶性较大的生物碱：麻黄碱
RSO-3H+ +
NH+
氢离子型阳 生物碱盐 离子交换树脂
RSO3 NH+ + H+ OH- 如：NH4OH
加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐饱和水溶液
沉淀(雷氏复盐)
溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液
Hale Waihona Puke 水溶液雷氏铵盐沉淀
滤液 (B2SO4) 加入氯化钡（BaCl2）
沉淀 硫酸钡沉淀
滤液 季铵碱的盐酸盐
2、醇提法
游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇或乙醇 ,因 此用它们作为生物碱的提取溶剂,应用较为普遍， 甲醇的沸点比乙醇更低，但甲醇对视神经的毒性 很大，所以除了实验室有时用甲醇为生物碱提取 溶剂外，一般用乙醇为溶剂。
用乙（甲）醇提取（渗漉、浸渍、加 热回流等），减压回收溶剂，得总生 物碱
总生物碱用酸水溶解，滤除不溶于水 的亲脂性杂质
将酸水液碱化，用氯仿等有机溶剂萃 取得较纯的总生物碱
四、提取分离（一）提取
2.醇类溶剂提取法
生药
醇或酸性醇
醇液
挥醇；加酸水
药渣
沉淀 碱性较弱的碱
OH-/H2O 亲水性Alk
H+ / H2O
H2O 水溶性Alk、杂质
四、提取分离（一）提取
1.酸水提取法 （2）沉淀法
③雷氏铵盐沉淀法
适用于季铵碱
B+ + NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]
天然药物化学电子教案-第六章-生物碱
生物碱的分类
总结词
生物碱可以根据其结构和来源进行分类。
详细描述
根据结构和来源，生物碱可以分为许多不同的类型。常见类型包括喹啉类、嘌 呤类、异喹啉类、萜烯类等。这些不同类型的生物碱在化学结构和生物活性上 存在差异。
生物碱的分布
总结词
生物碱广泛分布于各种植物、动物和微生物中。
详细描述
植物是最常见的生物碱来源之一，许多药用植物中含有丰富的生物碱成分。此外 ，动物和微生物也是生物碱的来源之一。不同种类的生物碱在自然界中的分布和 含量因地域、气候和物种差异而有所不同。
萃取法
利用不同溶剂对生物碱的 溶解度不同，通过萃取将 其纯化。
色谱法
利用色谱技术如薄层色谱、 柱色谱等，将生物碱与其 他杂质分离纯化。
实例分析
金鸡纳树皮的提取与分离
金鸡纳树皮中含有大量的奎宁，可以通过溶 剂提取法和结晶法将其提取并纯化。
乌头中乌头碱的提取与分 离
乌头中含有的乌头碱是一种剧毒生物碱，可 以通过溶剂提取法和萃取法将其提取并纯化
靶点优化
针对生物碱的作用靶点进行优化，以提高其选择性。
代谢工程
通过代谢工程手段，改变生物碱的合成途径和产量。
实例解析
阿托品
01
通过植物提取法得到的生物碱，用于治疗胃肠道痉挛、膀胱刺
激等症状。
紫杉醇
02
通过化学合成法得到的生物碱，用于治疗卵巢癌、乳腺癌等疾
病。
青蒿素
03
通过微生物发酵法得到的生物碱，用于治疗疟疾。
毒性与安全性研究进展
新型生物碱的毒性研究
随着新药源的开发，对新型生物碱的毒性和安全性研究也在不断 深入。
生物碱毒性的分子机制研究
研究生物碱毒性作用的分子机制有助于更好地理解确、更可靠的安全性评价方法，为生物碱类药物的研发和 使用提供科学依据。
天然产物化学全套- 生物碱的提取与分离
第五节
生物碱的提取与分离
金鸡纳树皮粉末
以Ca(OH)2湿润/ 苯提取 苯提液 稀H2SO4 酸水液 用NaOH调至pH 6.5 温热放置析晶、过滤
(2).利用生物碱及其盐溶解度 的差异进行分离
硫酸奎宁晶体 氨水碱化 奎宁
母液 碱化、过滤
沉淀 乙醚 不溶物 （金鸡宁） 酸水液 乙醚液 稀HCl 乙醚液 滤液
第五节
二、 生物碱的纯化
(1). 液-液萃取l3 CHCl3(alk) H+/H2O H2O(水杂和水溶性alk)
CHCl3(脂杂) H2O(alk盐) (脂杂和弱碱性alk) OH-/CHCl3 CHCl3(中强碱性alk)
第五节
生物碱的提取与分离
第五节
生物碱的提取与分离
酸水液 酒石酸钾钠 酒石酸金鸡宁丁 碱化 母液 KI 母液
金鸡宁丁 氢碘酸奎宁丁 碱化 奎宁丁
(3). 色谱法 色谱法是分离生物碱最常用的方法，对于大多数生 物碱而言只有通过色谱的方法才能得到单体化合物。最常 用的吸附剂是硅胶、氧化铝等。
第五节
生物碱的提取与分离
三、 生物碱的分离 （总碱→类别或部位→单体生物碱）
总生物碱
酸水(2%H２SO4、2%酒石酸等) 溶解、过滤 酸水滤液 有机溶剂萃取(CHCl３、苯等)
有机溶剂层 (弱碱性生物碱)
1%~2% NaOH液萃取 有机溶剂层 碱水层 NH4Cl/有机 溶剂萃取 （非酚性弱 碱性生物碱） 有机溶剂层 （酚性弱碱性 生物碱） 有机溶剂层
Chemistry of Natural Medicine
第九章
生 物 碱
（Alkaloids）
天然药化教研室 主讲教师：华会明
本 章 内 容
天然药物化学提取分离题专题
生物碱的提取与分离①步骤还可以采用乙醇、甲醇提取法。
②步骤还可以采用正丁醇从碱水中萃取C，也可以调至酸性上阳离子交换树脂，用乙醇洗脱生物碱。
系统分离流程总结：1. 弱碱酚性与非酚性生物碱：氯仿萃取酸水液2. 酚性叔胺碱与非酚性叔胺碱共同提取：氯仿萃取PH9~10（1%NaOH+NH4Cl )碱水3. 酚性与非酚性生物碱的分离PH>12NaOH 液萃取酚性生物碱4. 碱水中的季铵碱1.酸水+雷氏铵盐沉淀法2.正丁醇自碱水萃取三、“水提醇沉法”除去的是多糖、蛋白质等大分子，保留大多数即溶于醇也溶于水的极性小分子物质。
“醇提水沉法”除去的是溶于醇而不溶于水的脂溶性杂质，如叶绿素、树脂等，保留大多数即溶于醇也溶于水的极性小分子物质。
“酸提碱沉法”除去的是酸性物质而保留碱性物质；“碱提酸沉法”除去碱性物质而保留酸性物质。
做题时，先给物质分类，然后找标志性条件，适当考虑成盐或者酸碱中和反应，色谱分离详细见排序题原则。
其它物质的提取（以下内容是适用于综合提取的方法）多糖的提取：热水提取，溶液减压浓缩，三倍乙醇，得到沉淀。
黄酮苷元的提取：极性小的溶剂提取，如：氯仿、乙醚、醋酸乙酯黄酮苷的提取：极性稍大的溶剂提取，如：丙酮、醋酸乙酯、乙醇、水、正丁醇,之后用聚酰胺柱乙醇洗脱。
总皂苷的提取：正丁醇萃取法，之后用聚酰胺柱水洗脱。
皂苷元的提取：石油醚，石油萃取，一般和脂溶性杂质一同析出。
（脂溶解性杂质里会有叶绿素）适合用水蒸气蒸馏提取的物质：挥发油、单萜（樟脑、蒎烯、薄荷醇、桉精油）、倍半萜、小分子香豆素、苯丙酸、异戊二烯（酸）。
这里的混合物分离要根据化合物的性质：例如，挥发油可以提取挥发液，带羧基的可以用碳酸氢钠萃取，带酚羟基的可以利用氢氧化钠溶液萃取。
生物碱的提取与分离①步骤还可以采用乙醇、甲醇提取法。
②步骤还可以采用正丁醇从碱水中萃取C，也可以调至酸性上阳离子交换树脂，用乙醇洗脱生物碱。
系统分离流程总结：1. 弱碱酚性与非酚性生物碱：氯仿萃取酸水液2. 酚性叔胺碱与非酚性叔胺碱共同提取：氯仿萃取PH9~10（1%NaOH+NH4Cl )碱水3. 酚性与非酚性生物碱的分离PH>12NaOH 液萃取酚性生物碱4. 碱水中的季铵碱1.酸水+雷氏铵盐沉淀法2.正丁醇自碱水萃取三、“水提醇沉法”除去的是多糖、蛋白质等大分子，保留大多数即溶于醇也溶于水的极性小分子物质。
最新天然药物化学第九章生物碱16教学课件
互为立体异构体，区别在于C1的构型不同。
麻黄碱 (ephedrine)
R=H, R’=CH3
伪麻黄碱
（pseudoephedrine）
三、生物碱的分类
2. 代表化合物—— 秋水仙碱
秋水仙碱(colchicine) 抑制有丝分裂，毒性大
秋水仙胺(colchamine)
50
按化学骨架分类（本教材选用） 按含Ｎ基核类型：如吲哚、喹啉等 按整个母核类型：如萜类、甾类等
三、生物碱的分类
（一）吡咯烷类
1.简单吡咯烷类
3.吲哚里西定类
2.双稠吡咯烷类
红古豆碱 (cuscohygrine)
野百合碱 (monocrotaline)
一叶萩碱 (securinine )
三、生物碱的分类
组成
KI•I2
反应特征 红棕色沉淀
碘化汞钾试剂 碘化铋钾试剂 重金属盐类：
硅钨酸试剂 磷钼酸试剂
K2HgI4 KBiI4
类白色沉淀 黄至橘红色沉淀
SiO2•12WO3•nH2O 淡黄或灰白色沉淀 H3PO4•12MO3•2H2 O 白色或黄褐色沉淀
四、生物碱的性质
试剂名称 大分子酸类： 苦味酸试剂
第六章 生物碱
31 生物碱概述 2 生物碱的分布 3 生物碱的分类 4 生物碱的性质 35 生物碱的提取和分离 6 生物碱的结构鉴定 37 生物碱的提取分离实例
三、生物碱的分类
按植物来源分 类
如长春花生物 碱、石蒜生物 碱等）
分类方法
按生源结合化 学骨架分类
基于生物碱合 成前体物的来 源
三、生物碱的分类
2. 萝芙木生物碱
生物碱提取与分离方法讲解
①离子交换树脂提取法
离子交换树脂是通过静电引力和范德华力而对 吸附质产生作用。在生物碱的纯化中使用的是 阳离子交换树脂，生物碱盐的阳离子交换到树 脂上从而与非碱性的化合物分离
将酸水提取液通过强酸型阳离子交换树脂，使 生物碱盐阳离子交换在树脂上而与其它杂质分 离。然后用氨液碱化树脂，使生物碱从树脂上 游离出，然后用有机溶剂洗脱或提取出游离生 物碱
生物碱的提取与分离方法讲解
1、酸水提取法 2、醇提法 3、亲脂性有机溶剂提取法 4、对于水溶性生物碱的提取方法
生物碱的提取与分离方法讲解
1、酸水提取法
生物碱的提取与分离方法讲解
具有碱性的生物碱在植物体内多以盐的形式而存 在，可直接以水作为提取溶剂，而弱碱性生物碱 则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，为使其在 水中溶解，故采用酸水为提取溶剂，使游离碱与 酸成盐而被提取。
常用的酸有0.5%—1%的盐酸、硫酸、醋酸或酒 石酸。
采用渗漉或浸渍的方法提取，而不用煎煮法
但水提法易染菌，此外含果胶、黏液质类成分的 水提物难以过滤；并且所得溶液体积较大，浓缩 困难，故需配合离子交换树脂法或有机溶剂萃取 法进行处理。
生物碱的提取与分离方法讲解
所得酸水液可用以下方法处理 ①离子交换树脂提取法 ②有机溶剂萃取法 ③沉淀法
生物碱的提取与分离方法讲解
生物碱的提取与分离方法讲解
②有机溶剂萃取法
对于酸水提取液，用碱液（氨水、石 灰水石灰乳）将其碱化，使其中的生 物碱盐转变为游离生物碱，再用有机 溶剂（如正丁醇、乙醚、氯仿等）把 游离的生物碱萃取出来
生物碱的提取与分离方法讲解
②有机溶剂萃取法
常用的碱有氨水、石灰乳
生物碱的提取与分离方法讲解