草乌甲素（Aconitine，CAS号：107668-79-1）是一种高度毒性的二萜类生物碱，属于乌头碱类化合物。它是乌头科（Ranunculaceae）植物中常见的活性成分，具有强烈的神经毒性和心血管效应。在传统中药中，乌头类植物常用于治疗风湿痛和心衰，但草乌甲素的提取和应用需严格控制，以避免中毒风险。从化学专业角度来看，草乌甲素的分子结构复杂，含有环戊烯并五元环体系和酯基团，这使得其提取过程涉及多步分离纯化技术。本文将重点讨论其天然来源及提取方法，旨在为化学和药学从业者提供参考。
天然来源
草乌甲素主要来源于乌头属（Aconitum）植物，这些植物多分布于亚洲温带和高山地区，尤其是中国、印度和喜马拉雅山脉一带。作为一种次生代谢产物，草乌甲素在植物中起到防御捕食者的作用，其含量因植物种类、生长环境和采收季节而异。
主要植物来源
草乌（Aconitum carmichaelii Debx.）：这是草乌甲素的最主要来源，原产于中国西南地区，如四川、云南等地。草乌的干燥母根中草乌甲素含量最高，可达0.2%-0.5%。在中药材中，草乌常被炮制使用，以降低毒性。
附子（Aconitum kusnezoffii Reichb.）：附子是川乌（Aconitum carmichaelii）的子根，草乌甲素含量稍低（约0.1%-0.3%），但同样富含相关乌头碱类化合物。附子在中医中用于温阳散寒，常需经炮制处理。
其他乌头种：如北乌头（Aconitum septentrionale）和欧洲乌头（Aconitum napellus），这些欧洲和北亚种也含有草乌甲素，但含量较低（<0.1%）。此外，日本的乌头植物（如Aconitum japonicum）中也有检出。
从化学角度，草乌甲素的生物合成途径涉及从异戊烯焦磷酸（IPP）起始的萜类合成路径，最终通过酶促反应形成复杂的环结构。植物中的总乌头碱含量可达1%-2%，其中草乌甲素占比约10%-30%。采集时宜选择秋季成熟植株的根部，因为此时生物碱积累最多。环境因素如海拔和土壤pH值会影响产量，高山酸性土壤有利于其合成。
提取方法
草乌甲素的提取是一个多阶段过程，结合了传统植物提取与现代色谱技术。整个流程需在通风橱中操作，并配备防护装备，以防吸入或皮肤接触导致中毒。提取产量取决于原料质量和工艺优化，典型纯化后可获得>95%纯度的化合物。
1. 原料预处理
采集与干燥：选择健康植株的根部，洗净后切片，在40-50°C下干燥至含水量<10%。干燥可防止酶促降解生物碱。
粉碎：将干燥根部粉碎成40-60目粉末，提高提取效率。典型用量为1 kg干粉。
2. 粗提取
草乌甲素为弱碱性化合物（pKa ≈ 8.5），易溶于有机溶剂但不溶于水。常用酸-碱沉淀法或溶剂提取法。
酸水提取法：将粉末加入0.5%-1%盐酸（HCl）溶液（料液比1:10），在室温下浸提24小时或加热回流（60-80°C，2-3小时）。酸性条件可将生物碱转化为盐形式，提高溶解度。提取液过滤，浓缩至原体积的1/5。
有机溶剂提取：更常用甲醇或乙醇（95%）作为溶剂，料液比1:8，在超声波或回流条件下提取1-2小时。乙醇提取的优点是选择性好，可初步去除多糖和脂质。提取后，滤液减压浓缩，得到粗提物（产量约5%-10%）。
化学原理：有机溶剂破坏细胞壁，释放生物碱。草乌甲素在乙醇中的分配系数高（log P ≈ 2.5），利于转移到非水相。
3. 纯化与分离
粗提物中杂质众多，包括其他乌头碱（如苯甲酰乌头碱）和多酚。纯化采用柱层析和重结晶。
酸-碱沉淀：粗提物溶于水，调节pH至2-3（用HCl），沉淀非碱性杂质。然后加NaOH调pH至9-10，游离生物碱析出，用氯仿或乙酸乙酯萃取（3次，每次等体积）。有机相合并，水洗后蒸干，得到总碱粗品（纯度约50%-70%）。
柱层析：使用硅胶柱（200-300目）或Sephadex LH-20柱。流动相为氯仿-甲醇（9:1，含0.5%氨水），以梯度洗脱。草乌甲素的Rf值在TLC上约为0.4-0.5（氯仿-甲醇-氨水9:1:0.1）。监测用UV（254 nm）或TLC，收集目标组分。
高效液相色谱（HPLC）纯化：工业级提取常用制备HPLC。C18反相柱，流动相为乙腈-0.1%磷酸水溶液（梯度40%-80%乙腈），流速1 mL/min。检测波长为254 nm。保留时间约15-20 min，可分离草乌甲素与其他异构体。
重结晶：纯化后，用乙醇-水混合溶剂重结晶，获得白色针状晶体。熔点为198-200°C，[α]_D^{20} ≈ -20°（氯仿）。
整个提取过程的收率约0.1%-0.3%（基于干重）。现代技术如超临界CO₂提取可提高选择性，但成本较高。
4. 鉴定与质量控制
结构鉴定：用NMR（¹H-NMR、¹³C-NMR）和MS（ESI-MS，m/z 646 [M+H]⁺）确认。IR光谱显示酯键伸缩峰（1730 cm⁻¹）。
含量测定：HPLC法，标准曲线线性范围5-50 μg/mL，LOD <0.1 μg/mL。
安全注意：草乌甲素LD50（小鼠）约0.1 mg/kg，提取中需避免皮肤接触。废液中和后处理。
应用与意义
从化学视角，草乌甲素的提取不仅是中药资源利用的关键，还为合成类似结构的镇痛药提供原料。其高毒性促使研究低毒衍生物，如通过酯交换修饰降低活性。目前，提取工艺已在中药标准化生产中应用，推动了植物化学的研究。
总之，草乌甲素的来源以乌头属植物为主，提取方法从粗提到纯化需精确控制pH和溶剂，以确保高效和安全。该过程体现了植物化学提取的经典原理，适用于实验室和工业规模。