喘平提取液中麻黃堿及偽麻黃堿的揮發(fā)動力學(xué)研究

劉 艷， 索緒斌， 張志鵬， 吳嬋紅， 朱盛山

(廣東藥學(xué)院中藥開發(fā)研究所，廣東廣州 510006)

“喘平”是由麻黃、洋金花為主藥的復(fù)方，主治支氣管哮喘和喘息性氣管炎。麻黃的主要有效成分是麻黃堿、偽麻黃堿，具有松弛平滑肌、收縮血管、發(fā)汗解熱、抗菌、抗病毒、鎮(zhèn)咳平喘等作用［1］，兩者分子量較小，為無色結(jié)晶，都具有較強的揮發(fā)性［2-3］。麻黃是中醫(yī)臨床上常用的一味藥材，以麻黃進行組方的復(fù)方也有很多［4-6］。含麻黃的中藥復(fù)方在中藥提取濃縮過程中，主要成分麻黃堿及偽麻黃堿都面臨著揮發(fā)損失，成為麻黃制劑產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。本文通過研究“喘平”提取液中麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)動力學(xué)及揮發(fā)活化能的計算，為麻黃復(fù)方提取工藝及制劑穩(wěn)定性質(zhì)量研究提供參考，促進產(chǎn)業(yè)化。關(guān)于這方面的研究，目前為止，并無相關(guān)文獻報道。

1 儀器和材料

Agilent 1100高效液相色譜儀(Agilent，美國);BS124S型電子分析天平(北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司);H-S-G-ⅡB-4電熱恒溫水浴鍋(上海儀表(集團)供銷公司);麻黃堿對照品和偽麻黃堿對照品(中國藥品生物制品檢定所);鹽酸(上海申翔化學(xué)試劑有限公司);氫氧化鈉(天津市大茂化學(xué)試劑廠);其余試劑為市售分析純。

2 實驗方法

2.1 色譜條件

色譜柱:Gemini 5u C18110A(4.60 mm×250 mm，5 μm，菲羅門);流動相:甲醇 －0.4%H3PO4(5∶95);流速:0.8 mL/min;柱溫:25℃;檢測波長:207 nm;進樣量:20 μL。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備

精密稱取麻黃堿與偽麻黃堿各5 mg，分別溶解于10 mL量瓶中，加甲醇使溶解，搖勻作貯備液。取貯備液用流動相，配制一系列的麻黃堿濃度及偽麻黃堿標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別進高效液相檢測，記錄色譜峰面積的積分值。

2.3 喘平復(fù)方的提取

按喘平復(fù)方比例稱取藥材，加水(用鹽酸調(diào)pH 3.0)分兩次煎煮藥材，第一次加入13倍量水，煎煮1 h，第二次加水10倍量水煎煮1 h，收集兩次煎煮液過濾合并成喘平復(fù)方提取液，備用。

2.4 麻黃堿與偽麻黃堿揮發(fā)動力學(xué)測定

取上述喘平復(fù)方提取液，用5%鹽酸或者氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH分別至2、4和6。精密稱取等量調(diào)節(jié)成不同pH值的溶液置于500 mL燒杯中，分別放入加熱至恒溫的水浴鍋中，待燒杯中溶液溫度達(dá)到預(yù)定溫度(50、70、90℃)時，開始計時，每隔0.5 h取樣5 mL，并搽干燒杯稱重，連續(xù)取樣8 h，樣品進HPLC，按上述色譜條件檢測，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算麻黃堿及偽麻黃堿的含量。

按一級動力學(xué)模型(公式1)計算揮發(fā)麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)速度。

其中Ct=Mt殘留/V0，C0=M0/V0。Mt殘留包括了每次取樣取出的麻黃堿與偽麻黃堿。V0為溶液的初始體積。因此公式(1)可以變形為

根據(jù)阿侖尼烏斯公式:

其中k為麻黃堿與偽麻黃堿揮發(fā)速度常數(shù)，Ea為麻黃堿與偽麻黃堿揮發(fā)活化能，R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度(K)。以揮發(fā)常數(shù)(k)對1/T作圖，根據(jù)直線斜率計算麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)活化能。

2.5 麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)與水蒸汽蒸發(fā)之間關(guān)系

以喘平溶液中溶液的減失量(M蒸發(fā))即溶液的蒸發(fā)量，對麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)量(M揮發(fā))之間作圖，探討麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)與水蒸汽蒸發(fā)之間關(guān)系。

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

麻黃堿標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=45.8X+194.25，r=0.999 5，在濃度 0.875 2 ～547 μg/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好;偽麻黃堿標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=48.66X+66.48，r=0.999 7，在濃度 0.577 6～361 μg/mL范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

3.2 不同pH條件下的麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)動力學(xué)

圖1 pH2條件下麻黃堿(A)與偽麻黃堿(B)在喘平溶液中的揮發(fā)動力學(xué)曲線

3.2.1 pH為2的揮發(fā)動力學(xué)

根據(jù)2.3項方法所測得的數(shù)據(jù)，在323 K、343 K、363 K對藥液中麻黃堿、偽麻黃堿含量的對數(shù)與水浴時間作圖(見圖1)。

根據(jù)公式(3)，以揮發(fā)常數(shù)對1/T作圖，其方程分別為Y=－3 632.9X+7.295 4，r=0.956 6;Y= －2 188.3X+2.959 4，r=0.928 6。由此算出在pH 2的條件下麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)活化能Ea分別為30.204 kJ/moL和18.193 kJ/moL。

圖2 pH4條件下麻黃堿(A)與偽麻黃堿(B)在喘平溶液中的揮發(fā)動力學(xué)曲線

3.2.2 pH為4的揮發(fā)動力學(xué)

根據(jù)2.3項方法所測得的數(shù)據(jù)，在323 K、343 K、363 K對藥液中麻黃堿、偽麻黃堿含量的對數(shù)與水浴時間作圖(見圖2)。

根據(jù)公式(3)，以揮發(fā)常數(shù)對1/T作圖，其方程分別為Y=－2 994.465X+5.984，r=0.977 8;Y= －1 850.405X+2.365，r=0.977 8，由此算出在pH 4的條件下麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)活化能Ea分別為24.896 kJ/moL和15.384 kJ/moL。

3.2.3 pH為6的揮發(fā)動力學(xué)

根據(jù)2.3項方法所測得的數(shù)據(jù)，在323 K、343 K、363 K對藥液中麻黃堿、偽麻黃堿含量的對數(shù)與水浴時間作圖(見圖3)。

根據(jù)公式(3)，以揮發(fā)常數(shù)對1/T作圖，其方程分別為Y= －2 868.5X+5.671 9，r=0.944 1;Y= －1 717.5X+2.032 4，r=0.948 1;由此算出在pH6的條件下麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)活化能Ea分別為22.206 kJ/moL和14.279 kJ/moL。

從圖1～3中可以看出藥液中偽麻黃堿含量的對數(shù)與揮發(fā)時間成正比，且隨著溫度的升高偽麻黃堿揮發(fā)速度越快。從藥液中麻黃堿及偽麻黃堿揮發(fā)速率方程可看出:在相同的條件下，麻黃堿的揮發(fā)速率大于偽麻黃堿的揮發(fā)速率，溫度的升高對麻黃堿影響比偽麻黃堿大。

圖3 pH6條件下麻黃堿(A)與偽麻黃堿(B)在喘平溶液中的揮發(fā)動力學(xué)曲線

我們采取零級、一級和二級進行麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)的模型擬合，以一級模型擬合最好(r值最大)，因此本實驗以一級模型擬合麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)過程。隨著喘平溶液pH值升高，麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)活化能(Ea)均降低，說明中性條件下，麻黃堿與偽麻黃堿更容易揮發(fā)，其可能的原因在于麻黃堿與偽麻黃堿主要以單體形式揮發(fā)，麻黃堿及偽麻黃堿在溶液中容易與酸形成鹽，游離生物堿(麻黃堿及偽麻黃堿)與生物堿鹽的相互轉(zhuǎn)化是一種動態(tài)平衡，加酸(pH降低)使平衡向鹽方向移動，游離生物堿濃度降低，揮發(fā)性降低，揮發(fā)活化能(Ea)升高，因此酸性有利于溶液中麻黃堿與偽麻黃堿含量的穩(wěn)定，所以工業(yè)化生產(chǎn)時，往往調(diào)節(jié)“喘平”溶液成酸性。各pH值條件下，偽麻黃堿與麻黃堿的揮發(fā)速率不一致，前者略高，可能與它們與酸成鹽的動態(tài)平衡常數(shù)不同有關(guān)，這方面有待進一步地驗證和研究。

3.3 麻黃堿與偽麻黃堿的蒸發(fā)與水蒸汽蒸發(fā)之間關(guān)系

在0～8 h內(nèi)，喘平溶液(pH 4)中水蒸汽的蒸發(fā)與麻黃堿和偽麻黃堿的揮發(fā)量之間的關(guān)系見圖4。從圖中可以看出，“喘平”溶液中有效成分的揮發(fā)與水蒸汽的蒸發(fā)之間存在良好的線性關(guān)系。其他不同酸性(pH 2和pH 6)溶液中麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)與水蒸汽的揮發(fā)之間也同樣存在線性關(guān)系，只是斜率稍有差異。其可能的原因在于游離麻黃堿與偽麻黃堿都是容易揮發(fā)的小分子物質(zhì)，表現(xiàn)出生物堿類揮發(fā)油的性質(zhì)［7］，可隨著水蒸汽以“共沸物”的形式揮發(fā)出來，所以在本試驗出現(xiàn)了兩種生物堿隨水分的蒸發(fā)成正比降低的現(xiàn)象。

圖4 麻黃堿與偽麻黃堿(pH 4)隨水蒸氣蒸發(fā)曲線

表1 各pH值條件下?lián)]發(fā)動力學(xué)方程及活化能

4 結(jié)論

麻黃堿與偽麻黃堿的揮發(fā)符合一級動力學(xué)過程，麻黃堿和偽麻黃堿在喘平溶液中的含量隨著揮發(fā)時間的增加而減少，且溫度越高其揮發(fā)速度越快。相同pH條件下，麻黃堿的揮發(fā)速率大于偽麻黃堿，溫度的升高對麻黃堿的影響較大。低pH值低溫條件有利于喘平溶液中有效成分含量的穩(wěn)定。

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