秋水仙碱的提取和纯化

秋水仙碱的提取和纯化 前言:生物碱一般是指来源于植物界的一类含氮有机化合物，广泛存在于自然界，大多具有较复杂的氮杂环结构，并具有生理活性和碱性，是许多药用植物的有效成分，目前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、低毒性和低成本的特性。 生物碱在植物界分布较广，但主要分布在高等植物中，尤其是双子叶植物中的毛莨科、防己科、罂粟科、茄科、夹竹桃科、芸香科、豆科等100多科的植物中。单子叶植物中分布较少，裸子植物中更少，低等植物中的蕨类及菌类只有极个别的植物中存在生物碱。 生物碱大多为结晶型固体，只有少数是非结晶型的粉末，一般是无色或白色的化合物，只有少数有色，多具苦味，一般无挥发性，少数有挥发性。 秋水仙碱的提取及分离 1.秋水仙简介及民间药用情况 秋水仙是百合科秋水仙属植物，拉丁名:Colchicum autumnale，多年生草本球根药用花卉，有 单瓣和重瓣不同品种。原产于欧洲中部和南 部及非洲北部，它的球茎是一个古老的草 药，称为“秋水仙”，传统上用于治疗痛风， 10月开花。花蕾呈植株高10厘米左右，8, 纺缍形，开放时似漏斗，与春天开放的番红 花(属鸢尾科)相似， 白、粉、淡紫色花朵成丛配植，鲜嫩娇丽， 疏密自然，优雅别致。秋水仙喜冷凉阴湿气 侯，耐寒。忌粘质土壤，宜排水好、肥沃的 沙壤土。球茎夏季有休眠习性。我国自七十 年代起从国外引进种子和球茎，分别在北 京、庐山、昆明等地试种，已取得可喜成果。 由于进口的种球价格昂贵，为加速种球的繁 殖，现多采用生物工程栽培技术，通过增殖 小鳞茎的数量，扩大种植面积，以适应观赏 及药用需要。 我国民间常用秋水仙的花及球茎治疗坐骨神经痛和关节炎等。 2.秋水仙碱 秋水仙碱(colchicine)属于有机胺类生物碱，为淡黄色针状结晶或结晶粉末，口服6毫克秋水仙碱即可致人死亡。但是同时它是很有效的抗肿瘤药物，起作用机制是直接作用于细胞分裂，使纺锤结构无法形成，抑制有丝分裂，使其停止于中期，结果使细胞发育不正常和畸形，最后导致细胞死亡，分裂旺盛的细胞最先受到影响，高浓度时可完全使细胞停止于分裂中期。目前，秋水仙碱在临床上主要用于乳腺癌、肺癌、胃癌、皮肤癌及慢性粒细胞白血病和或起劲病的治疗，此外还可用于缓解痛风的急性发作。秋水仙碱的毒副作用较大，急性中毒后常见症状为剧烈腹痛、腹泻、恶心、呕吐，严重者可致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性毒性反应主要现为对骨髓造血的直接抑制作用，易引起粒细胞缺乏、再生障碍性贫血等。秋水仙碱在人体内由于水解作用代谢很快，排泄也很快，因此只要急救措施得当，急性中毒症状可迅速缓解。 3.秋水仙碱的提取及纯化过程 在秋水仙花及球茎内含有多种毒性极强的生物碱，主要有石蒜碱、雪花莲胺碱及秋水仙碱(又称秋水仙素)等，这些生物碱中含量最高的是秋水仙碱，在球茎中的含量0.3% ~0.5%，秋水仙种子也含多量秋水仙碱，也是提取秋水仙碱的重要原料。另外在我国用山慈菇提取的秋水仙碱注射称“争光81号”用于治疗乳腺癌，取得较好疗效。 故常采用山慈菇或秋水仙进行提取，本次用秋水仙进行提取，如下: 秋水仙粗粉粉末 以80%-90%乙醇加热回流，抽滤，再加乙醇回流提取抽滤， ? 共3次 滤 渣 总滤液 ? 减压浓缩回收乙醇 水溶液(含总生物碱) 回收的乙醇 ? 加3 ~5倍量的水溶解、过滤 过滤所得水溶液(含总生物碱) 不溶物 ? 以10%硫酸调PH =2,再用氯仿萃取 萃取后的酸性水溶液 萃取所得氯仿层溶液(秋水仙碱) (含有酸水可溶性生物碱) ? 加无水硫酸钠脱水、过滤 氯仿溶液 硫酸钠 ? 蒸馏回收氯仿 氯仿 氯仿萃取物(胶状物) ? 以5倍量乙酸乙酯溶解，过滤 不溶物 乙酸乙酯溶液 ? 放置，结晶，抽滤 母液 粗秋水仙碱 ? 以氯仿重结晶 秋水仙碱 氯仿母液 ? 以乙酸乙酯重结晶 秋水仙碱纯品 具体提取过程(每一步的作用、显色追踪): 注:秋水仙碱遇浓硝酸显蓝色，以此进行显色追踪，追踪过程中，蓝色是逐步加深的 ? 提取:加60?秋水仙粗粉粉末于投料缸中，加80%~90%乙醇180L，加热回流4h, 抽滤，再加乙醇回流提取，抽滤，共三次，将三次所得滤液合并。加热回流目的 是增大极性大的物质的溶解度，提取出溶于乙醇的有机物; 追踪: 分别取少量滤液和滤渣，向其中滴加等量浓硝酸，滤液显蓝色，即呈阳性， 则保留，滤液滤渣无色，阴性，弃除; ? 分离:将所得总滤液进行减压浓缩，将(上清液)乙醇和与含总生物碱的胶质水 溶液进行分离，并回收乙醇 追踪:分别取少量胶质水溶液和上清液，向其中滴加等量浓硝酸，胶质水溶液显 蓝色，则保留，上清液不显色证明是乙醇，则回收; ? 除杂质:向含总生物碱的水溶液加入3~5倍量的水，搅匀后放置，等胶质沉淀后 用布袋过滤，胶质用水洗涤三次，洗液与滤液合并，去除不溶物。 追踪: 分别取少量水溶液和不溶物，向其中滴加等量浓硝酸，水溶液显蓝色，保 留，不溶物不显色，弃除; ? 萃取:滤液用10%硫酸调至pH=2,加氯仿振摇萃取至氯仿萃取液无色为止，氯仿 液用5%氢氧化钠溶液约300ml洗涤一次，分取氯仿层，同时分离氯仿不溶物，即 除去酸水可溶性生物碱。 追踪:分别取少量氯仿层溶液和另一种溶液，向其中滴加等量浓硝酸，氯仿层显 蓝色(而且较上三次颜色深，说明秋水仙碱已经初步得到分离)，则保留，另一种 溶液不显色，弃除; ? 脱水:向萃取所得的氯仿溶液中加入无水硫酸钠，过滤，得较纯的氯仿溶液 追踪:分别取少量滤液和滤渣，向其中滴加等量浓硝酸，滤液显蓝色，保留，滤 渣不显色，弃除; ? 进一步萃取:蒸馏氯仿至近干，得胶状物，并回收氯仿 追踪:分别取少量胶状物氯仿层和另一种溶液，向其中滴加等量浓硝酸，胶状物 氯仿层显蓝色，保留，另一种溶液不显色，则回收; ? 进一步除杂质:取所得胶状物加入5倍量乙酸乙酯溶液中，加热溶解后过滤，除 去不溶物质 追踪:分别取少量溶液和不溶物，向其中滴加等量浓硝酸，溶液显色，保留，不溶物不显色，弃除; ? 结晶:将上述所得乙酸乙酯溶液放置结晶，抽滤，粗品在低于60?下得到秋水仙碱粗品 追踪:分别取少量抽滤后结晶和溶液，向其中滴加等量浓硝酸，结晶显蓝色，保留，溶液不显色，弃除 ? 重结晶:向秋水仙碱粗品中加入2倍量氯仿，加热溶解后过滤，滤液回收1/2氯仿，放置过夜，抽滤至干，先挥除残留氯仿，再于低温干燥，得秋水仙碱结晶 追踪:分别取少量结晶和溶液，向其中滴加等量浓硝酸，结晶显蓝色，保留，溶液不显色，弃除 ? 纯化:向秋水仙碱结晶中加入5倍量乙酸乙酯溶液，加热溶解，放置结晶，过滤，结晶在低于60?下干燥，得秋水仙碱纯品 追踪:取少量结晶，滴加浓硝酸，显蓝色，证明是秋水仙碱。 4.鉴定实验所得样品是秋水仙碱纯品的依据及过程 1)依据一:纯品的理化参数 闪点? 392.9 密度g/cm3 1.25 理化数据 熔点? 150-160 沸点? 726?C at 760 mmHg 比旋光度 -235?至-250?(乙醇) ，-425?至-153?(水) 易溶于乙醇、氯仿，溶于水、乙醚、苯，不溶于 溶解性 石油醚 水溶性 45 G/L (20 ºC) 淡黄色鳞片状、针状结晶或粉末，无臭;遇光色 变深 性状 PH 5.9(20 ºC)，碱性较弱 摩尔折射率 106.6 分子结构 数据 摩尔体积(m3/mol) 318.1 等张比容(90.2k) 848.1 表面张力(dyne/cm) 50.5 极化率(10^-24cm3) 42.25 2)依据二:纯品秋水仙碱的各种光谱图谱数据 ?红外光谱(IR):λmax (cm\-1): 3450,3230,2940,1670,1610,1590,1560,1490,1470,1390,1350,1320,1280,1250,119 0,1180,1140,1090,1040,1020,990,920,900,850 ?质谱(MS) ?核磁图(1^HNMR) NMR(CDCl3)δ:2.0, 2.4, 3.7 ，4.6, 6.6, 6.9, 7.4。 3)验证实验中所提取出的样品是秋水仙碱的推论过程 ?我们可以测得样品的熔点、折射率、比旋光度和PH值等物性参数，将其与已知纯品秋水仙碱的物性参数进行比较，做初步判定。 ?红外光谱法是利用分子和红外辐射的作用，使分子产生振动和转动能级的跃迁所得到的吸收光谱。在红外光谱图中，吸收峰在横轴的位置、形状以及强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其官能团，而吸收谱带的吸收强度与分子组成或官能团的含量有关，也可用于定量和纯度鉴定。生物碱的红外光谱数据共同特征不多，有一点共同特征是:酮基νc=o吸收在1680,1660 cm-1区域，比正常酮基吸收波数低。所以我们可以对样品进行红外光谱图绘制，与纯品秋水仙碱的红外光谱图进行比较，再次对样品进行判定。 ?因为实验过程中存在各种因素会产生误差，使所得样品不可能与纯品完全一致，所以如果所得样品的物性参数及红外光谱图数据与纯品秋水仙碱的数据相差不大，便可以推断实验所提取出的物质就是我们想要的秋水仙碱。 ?综上所述，可得秋水仙碱分子式:CHNO22256 结构式: 6.参考文献 ?陈玉昆等《生物碱类天然药物的提取及生产》 北京:科学出版社，2009 ?涂茂利等 《中药科技》，1983 ?上海医药工业研究院《抗肿瘤药物药品集(第五集)》 上海:上海科学技术出版社，1983 ?《天然活性成分简明手册》 中国医药科技出版社，1998 ?《植物药有效成分手册》 人民卫生出版社，1986 ?于德泉等 《分析化学手册(第五分册)—核磁共振波谱分析》 北京:化学工业出版社，1989 ?黄量等 《红外光谱在有机化学中的应用》 北京:科学出版社，1987 ?丛浦珠 《 质谱在天然有机化学中的应用》 北京:科学出版社， 1987