杂环类药物的分析.ppt

第七章 杂环类药物的分析,第一节 吡啶类药物,第二节 喹啉类药物,第三节 托烷类药物,第四节 吩噻嗪类药物,第五节 苯并二氮杂卓类药物,杂环含有非碳原子的环状有机物，常见有氧、氮和硫等原子。杂环类药物的分类是根据杂原子的种类（氧氮硫）和数目、环的元数（常见的五元环、六元环和七元环等）和环数（常见1、2和3环等）而进行。,吡啶类,喹啉类,托烷类,酚噻嗪类,苯骈二氮杂卓类,杂环类药物,有机酸酯,第一节 吡啶类药物,一、典型药物的结构与主要化学性质（一）典型药物的结构,吡啶（pyridine）,异烟肼（isoniazid）,尼可刹米（nikethamide）,硝苯地平（nifedipine),各型结核病的治疗和预防,用于中枢性呼吸抑制,（心绞痛治疗和高血压抑制）,官能团与分析方法,开环反应,Br2,CNBr,H2O,Ar-NH2,黄棕色,NaOH 固,OH,乙醇,紫红,弱碱性：可与重金属离子生,B,CuSO4,NH4SCN,B Cu（SCN）2,B,HgCl2,BHgCl2,白,弱碱性杂环类原料药多采用非水碱量法进行含量测定。,还原性,H2NNH2,AgNO3,AgNO3,Ag,缩合反应,异烟腙（黄色结晶）mp228231,Cp.Bp.鉴别,鉴别,鉴别,（1）溴酸钾法：在强酸溶液，利用氢溴酸的氧化性和异烟肼的还原性进行反应。（2）剩余碘量法：利用碘的氧化性和异烟肼的还原性。,戊烯二醛,二硝基氯苯反应,银镜,成不溶性盐 鉴别,2,2,绿,尼可刹米 二乙胺,配位物，吡啶,定量,（二）主要化学性质 1.弱碱性 吡啶环上的氮为碱性氮原子，吡啶环的pKb值为8.8（水中）。尼可刹米除了吡啶环上氮外，位上被酰氨基取代。酰 氨基化学性质不甚活泼，但遇碱水解后释放出具有碱性的二乙胺，故可以进行鉴别。,2还原性 异烟肼的吡啶环位上被具有还原性酰肼取代，可被氧化剂氧化，可与含羰基的化合物发生缩合反应。3吡啶环的特性 异烟肼和尼可刹米的吡啶环、位未取代，而或位被羧基衍生物所取代；硝苯地平的吡啶环、位被甲酸甲酯所代，其吡啶环可发生开环反应。,二、鉴别试验,（一）吡啶环的开环反应 本反应适用于吡啶环的、位无取代基的异烟肼和尼可刹米。,1.戊烯二醛反应（kning 反应）,尼可刹米+溴化氰,H2O,戊烯二醛衍生物,苯胺,黄色,（黄色黄棕色）,方法:取本品1滴，加水50ml，摇匀，分取2ml，加溴化氰试液2ml与2.5 苯胺溶液3ml，摇匀，溶液渐显黄色。,2.二硝基氯苯反应（Vongerichten反应）,吡啶及其衍生物+2,4-二硝基氯苯,紫红色,无水条件,采用本法鉴别异烟肼、尼可刹米时，需适当处理，即将酰肼氧化成羧基或将酰胺水解为羧基后进行鉴别。如异烟肼鉴别：,异烟肼不经处理的反应：,异烟肼+2，4-二硝基氯苯,乙醇,OH-,紫红色,Ch.P.:用于异烟肼鉴别时，可取其乙醇溶液加入硼砂及52,4-二硝基氯苯乙醇溶液，蒸干，继续加热10min，残渣加甲醇搅拌后，即显紫红色。,（二）酰肼基团的反应,1还原反应,异烟肼+AgNO3,异烟酸银,+,N2,+,Ag,(白色）,银镜,异烟肼+亚硒酸,硒,（红色）,2缩合反应 异烟肼的酰肼基与芳醛缩合形成腙，其有固定的熔点，可用以鉴别。Ch.P和B.P均采用本法鉴别.,黄色结晶 mp为228231,-NH2活性-CH2-,+1，2-萘醌-4-磺酸,OH-,红色,（三）形成沉淀的反应 具有吡啶环的结构，可与重金属盐类及苦味酸等试剂形成沉淀。如:,尼可刹米+CuSO4+硫氰酸铵,草绿色,尼可刹米异烟肼,+HgCl2,白色,（四）分解产物的反应,尼可刹米异烟肼,+,无水Na2CO3Ca(OH)2,吡啶臭,尼可刹米+NaOH,二乙胺(红色石蕊试纸变蓝),（五）紫外吸收光谱特征 本类药物的分子结构中均含有芳杂环，在紫外光区有特征吸收，其最大、最小吸收波长及百分吸收系数可供鉴别。本类药物的紫外特征吸收鉴别方法 见下表。,本类药物的紫外特征吸收鉴别方法 药 物 溶 剂 max（nm）min（nm）E1cm1%异烟肼 HCl（0.01mol/L）265 约420 水 266 234 378 尼可刹米 HCl（0.01mol/L）263 285 NaOH（0.1mol/L）255 840 260 860 硝苯地平 无水乙醇 333 140,（一）异烟肼中游离肼的检查 1.TLC法 Ch.P中异烟肼及其注射,采用TLC法中杂质对照法。对照品：硫酸肼0.20mg/ml（相当于游离肼50g）薄层板：硅胶（用羧甲基纤维素钠溶液制备）展开剂：异丙醇-丙酮（3：2）显色剂：乙醇制对-二甲氨基苯甲醛试液 检测结果：供试品主斑点前方，不得显黄色斑点(Rf值约为0.3),三、有关物质检查,B.P的检查方法：(异烟肼斑点呈棕橙色，Rf值约为0.21)供试品溶液制备:取异烟肼1.0g，加丙酮-水(1:1)制成10ml.对照溶液制备:取硫酸肼50mg，加水50ml使溶解后，加丙酮稀 释至100ml；量取10ml，加供试品溶液0.2ml，加丙酮-水(1:1)稀释至100ml。薄层板：硅胶GF254薄层板 展开剂：醋酸乙酯-丙酮甲醇水(50:20:20:10)显色剂：乙醇制对-二甲氨基苯甲醛试液,检测结果：于254nm紫外光下检测，供试品中的杂质斑点强度应小于对照溶液中异烟肼色谱斑点；再喷以对-二甲氨基苯甲醛溶液，并在日光下检视，对照溶液中硫酸肼斑点的强度大于供试液中的杂质斑点。,2比浊法 J.P（14）采用样品中加水杨醛的乙醇溶液观察混浊的方法来控制游离肼的限量。此法专属性差，因异烟肼(慢)和硫酸肼均生成腙而析出沉淀。,3.差示分光光度法,可在456nm波长处测定并计算二者的差示吸收度A456，同时以对照品比较 法计算游离肼含量。,肼异烟肼,+对-二甲氨基苯甲醛,黄色缩合物对-二甲氨基苯甲醛连氮(max=456nm 有最大吸收),形成的缩合产物对-二甲氨基苄叉(于max=456nm波长处无吸收),具体测定法：对照品溶液：硫酸肼CR1g/ml 5ml+丙酮 max=456nm 测A1+对-二甲氨基苯甲醛(A456A2A1)AR 5ml max=456nm 测A2 供试品溶液：异烟肼C2mg/ml 游离肼 CX=As/ARCR 1份+丙酮 max=456nm 测A1+对-二甲氨基苯甲醛(A456A2A1)As 2份 max=456nm 测A2,(二)尼可刹米中有关杂质检查 因有关杂质的化学结构不明，故Ch.P采用TLC法中的高低浓度对比法进行检查。,(三)硝苯地平中有关物质检查 硝苯地平遇光分子内部发生光化学歧化作用，降解为4-（2-硝基苯基）-2,6-二甲基吡啶-3,5-二羧酸二甲酯（A）和4-（2-亚硝基苯基）-2,6-二甲基吡 啶-3,5-二羧酸二甲酯（B）。其化学结构如下:,具体方法:1.供试液和的制备 2.有关杂质对照品液和的制备 3.色谱条件与灵敏度调节 填充剂：十八烷基硅烷键合硅胶 流动相：甲醇-水（3：2）；检测波长：235nm。取对照品溶液20l注入液相色谱仪，调节检测灵敏度，使杂质A和B组 分色谱峰的峰高为满量程的20%；杂质A和B组分之间，杂质B与硝苯地平之 间的分离度均符合规定。,4.有关物质检测 取供试液和对照液各20l，分别进样记录色谱图至主成分 峰保留时间的2倍。供试液如出现与对照液中杂质A和B相对应 的峰，其峰面积不得大于对照液中杂质A和B的峰面积；如出现 除杂质A和B以外的其他杂质峰，其峰面积不得大于对照液中硝 苯地平的峰面积；各杂质总量不得大于0.5%。供试液中小于对 照液中硝苯地平峰面积的10%以下的杂质峰忽略不计。,四、含量测定,（一）氧化还原滴定法（溴酸钾滴定法，溴量法，铈量法和剩 余碘量法）,（二）非水碱量法 Ch.P中尼可刹米含量的测定:称取该药物，用冰醋酸为溶剂，结晶紫为指示剂，用高氯酸滴定至溶液显蓝绿色，并对滴定的结果用空白试验校正。,（三）紫外-可见分光光度法 芳杂环在紫外光区有特征吸收。,（四）高效液相色谱法 色谱条件和系统适应性试验。,请设计实验方案？,问题：1，下列药物中，哪一个药物加氨制硝酸银能产生银镜反应？A.烟酸 B.阿司匹林 C.异烟肼 D.苯佐卡因,2.用于吡啶类药物鉴别的开环反应有？A.茚三酮反应 B戊烯二醛反应 C硝化反应 D.硫色素 反应,3.能和硫酸铜及硫氰酸铵反应，生成草绿色沉淀的药物？A.对乙酰氨基酚 B.异烟肼 C.尼可刹米 D.维生素,4.异烟肼可由原料反应不完全或贮藏中的降解反应而引入哪种杂质？A.间氨基酚 B.水杨酸 C.对氨基苯甲酸 D.游离肼,一、基本结构与化学性质（一）典型药物的结构 硫酸奎宁(quinine sulfate）硫酸奎尼丁(quinidine sulfate),第二节 喹啉类药物,盐酸环丙沙星(ciprofloxacin hydrochloride),抗疟药,心房颤动或心房扑动经电转复后的维持治疗,（用于敏感菌引起的感染治疗),（二）主要化学性质 1.碱性 喹啉环上的氮原子具有碱性，与强酸形成稳定的盐。环丙沙星与盐酸成盐，奎宁和奎尼丁可与二元酸成盐，结 构中喹核碱含脂环氮，碱性强，可与硫酸成盐；而喹啉环系 芳环氮，碱性较弱，不与硫酸成盐。奎宁pKb1为5.07，pKb2 为9.7，饱和溶液的pH值为8.8。奎尼丁pKb1为5.4，pKb2为10。,2.旋光性 硫酸奎宁为左旋体，其比旋度为-237o至-244o；硫酸奎尼丁为 右旋体，其比旋度为+275o至+290o；而盐酸环丙沙星无旋光性。3.荧光特性 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁在稀硫酸溶液中均显蓝色荧光，而盐 酸环丙沙星则无荧光。,（一）绿奎宁反应（Thalleioquin）绿奎宁反应是奎宁和奎尼丁的特殊鉴别反应。其反应如下(Ch.P收载方法)：,二、鉴别试验,（二）光谱特征1.UV Ch.P采用本法鉴别盐酸环丙沙星。2.荧光光谱特征 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁，在稀H2SO4中均显蓝色荧光，盐 酸环丙沙星则无荧光，可用于本类药物的鉴别。3.IR Ch.P中硫酸奎宁和盐酸环丙沙星均采用红外光谱的方法进行鉴别，而硫酸奎尼丁未采用此法。,（三）无机酸盐 利用硫酸奎宁和硫酸奎尼丁显硫酸盐的反应；盐酸环丙沙星显氯化物 的反应，可用无机盐的鉴别方法进行鉴别。,（一）硫酸奎宁中特殊杂质检查 1.酸度 主要控制药物中酸性杂质。用pH计测定,pH为5.76.6。2.氯仿-乙醇中不溶物 主要控制药物中不溶性杂质或无机盐类.3.其他金鸡纳碱 主要控制硫酸奎宁中其他生物碱，因没有合适的对照 品，因此采用薄层色谱中的高低浓度对比法进行检查。,三、特殊杂质检查,（二）盐酸环丙沙星中特殊杂质的检查 1.酸度 主要控制药物中酸性杂质。用pH计测定,pH为3.04.5。2.溶液的澄清度与颜色 主要控制本品中不溶性物质和有色杂质。3.有关物质 主要控制本品中可能引入结构不清的有关杂质，采用HPLC 法中归一化法进行检查，其检查方法如下：,色谱条件与系统适用性试验：色谱柱：十八烷基硅烷键合硅胶为填充柱.流动相：0.05mol/L枸橼酸-乙腈(82:18)用三乙胺调节pH值3.检测器：UV检测波长为277nm；按盐酸环丙沙星峰计算n 2000;盐酸环丙沙星峰与相邻杂质峰的分离度R 1.5.测定方法：取本品适量，加水制成每1ml中含0.4mg的溶液，取20l注入液相色谱仪，调节检测灵敏度和记录仪 衰减，使主成分的峰高为记录仪满量程的2-4倍，记 录时间应为主成分峰保留时间的2倍。按面积归一化 法计算，杂质总量不得超过1.5%。,一、基本结构与化学性质（一）典型药物的结构 硫酸阿托品(消旋体)氢溴酸东莨菪碱(左旋体)（atropine sulfate）(copolamine hydrobromide）,第三节 托烷类药物,（二）主要化学性质 1.水解性 本类药物分子结构中具有酯的结构，易水解。以阿托品为例，水 解生成莨菪醇()和莨菪酸()。,2.碱性 阿托品和东莨菪碱的结构中，五元脂环上含有叔胺氮原子,具有 较强的碱性,易与酸成盐。如阿托品的pKb1为4.35。3.旋光性,各种内脏绞痛、抗休克和解救有机磷酸酯类中毒,用于麻醉前给药，震颤麻痹，晕动病，躁狂性精神病，胃肠胆肾平滑肌痉挛，胃酸分泌过多，感染性休克，有机磷农药中毒,（一）托烷生物碱一般鉴别试验,二、鉴别试验,生物碱,水解,莨菪酸,发烟硝酸,三硝基衍生物,KOH（C2H5OH）,固体KOH,有色的醌型产物,（二）氧化反应 本类药物水解后，生成的莨菪酸，可与硫酸和重铬 酸钾在加热的条件 下，发生氧化反应，生成苯甲醛，而逸出类似苦杏仁的臭味。其反应式为：,(三)沉淀反应 本类药物具有碱性，可与生物碱沉淀剂生成沉淀。如：阿托品+氯化汞醇试液 黄色沉淀 东莨菪碱+氯化汞醇试液 白色沉淀,1.酸度 东莨菪碱碱性很弱，对石蕊试纸几乎不显碱性反应。氢溴酸东莨菪碱为强酸弱碱形成的盐，通过其5%水溶 液的pH值为4.05.5，来控制本品中的酸性杂质。2.其他生物碱,三、氢溴酸东莨菪中特殊杂质检查,本品水溶液+氨试液,不混浊,合格,混浊,存在其他生物碱,+KOH试液,混浊（东莨菪碱）,3.易氧化物 主要是检查本品在生产中可能引入的阿扑阿托品及其它含有双键的有机物质，可使KMnO4溶液褪色。,第四节 吩噻嗪类药物,一、基本结构与化学性质（一）结构特点与典型药物,按侧链结构不同分为三类：脂肪族（例如氯丙嗪）；哌啶类（如甲硫达嗪）；哌嗪类（如奋乃静、氟 奋乃静、三氟拉嗪）。,药效：作用于网状结构，以减轻焦虑紧张、幻觉妄想和病理性思维等精神症状。,奋乃静,癸氟奋乃静,盐酸氟奋乃静,盐酸三氟拉嗪,（二）主要化学性质 1.紫外和红外吸收光谱特征 硫氮杂蒽母核为共轭三环系统,三个最大吸收峰别在：205nm、254nm、300nm;由于2位、10位上的取代基不同，可引起最大吸收峰的 位移。硫氮杂蒽母核的硫为二价，易氧化为砜和亚砜，其紫外吸收光 谱有明显不同，它们具有四个峰值。另外，取代基R和R的不同，则可 产生不同的红外光谱.,2.易氧化呈色 二价硫易氧化，遇不同氧化剂如硫酸、硝酸、三氯化铁试液及过氧化 氢等，随着取代基的不同，而呈不同的颜色。3.与金属离子络合呈色 本类药物中未被氧化的硫，可与钯离子形成配位化合物，其氧化产物 则无此反应。此性质可用于鉴别和含量测定，并具有专属性，可消除氧化 产物的干扰。,（一）紫外特征吸收和红外吸收光谱 本类药物可用UV和IR鉴别，Ch.P中UV鉴别实例如下：药物名称 溶 剂 浓度（g/ml）max（nm）A E1%1cm 盐酸氯丙嗪 盐酸（91000）5 254 0.46 915 306 盐酸异丙嗪 盐酸（0.01mol/L）6 249 883-937 奋乃静 无水乙醇 7 258 0.65 癸氟奋乃静 乙醇 10 260 盐酸氟奋乃静 盐酸（9 1000）10 255 553-593 盐酸三氟拉嗪 盐酸（1 20）10 256 630盐酸硫利达嗪 乙醇 8 264与315,二、鉴别试验,（二）显色反应 1.与氧化剂的显色反应 药物名称 硫 酸 硝 酸 过氧化氢 盐酸氯丙嗪 显红色,渐变淡黄色 盐酸异丙嗪 显樱桃红色,放置 生成红色沉淀,加热即溶解,后颜色渐变深 溶液由红色转变为橙黄色 奋乃静 显深红色;放置后 红色渐褪去 盐酸氟奋乃静 显淡红色,温热 后变成红褐色 盐酸三氟拉嗪 生成微带红色的白色沉淀;放 置后,红色变深,加热后变黄色 盐酸硫利达嗪 显蓝色,2.与钯离子络合显色反应 利用分子结构中未被氧化的硫与金属钯离子络合形成有色络合物，如与癸氟 奋乃静形成红色络合物。,三、特殊杂质检查(一)盐酸异丙嗪中特殊杂质检查 主要有：2-二甲氨基-1-丙醇；N,N,-三甲基-10H-吩噻嗪-10-乙胺异构体和结构不清的分解产物。因此采用TLC法中的高低浓 度对比法控制上述这些杂质的限量。(二)盐酸硫利达嗪中有关物质检查 本品遇光不稳定，在生产和贮藏过程中易引入有关物质，因其 结构不清，因此也采用TLC法中的高低浓度对比法控制杂质的限 量。,第五节 苯并二氮杂卓类药物,一、结构特征与典型药物（镇静催眠药）,地西泮,氯氮卓,阿普唑仑,奥沙西泮,(一)化学鉴别试验 1.沉淀反应 氯氮卓 橙红色沉淀 阿普唑仑 盐酸氟西泮 KBiI4 也生成橙红色沉淀 氯硝西泮 放置后，沉淀颜色变深，因此可以相互区别。,二、鉴别试验,阿普唑仑+遇硅钨酸 白色沉淀，药典中也用于鉴别。,2.水解后呈芳伯胺反应 氯氮卓和奥沙西泮，其反应如下：,3.硫酸-荧光反应 本类药物溶于硫酸后，在紫外光（365nm）下，显不同颜色的荧光。例如,地西泮 黄绿色 黄色 氯氮卓 黄色 紫色 艾司唑仑+H2SO4 亮绿色+稀硫酸 天蓝色 硝西泮 淡蓝色 蓝绿色 奥沙西泮 淡黄绿色,4.分解产物的反应 本类药物多为有机氯化合物，用氧瓶燃烧法破坏，显氯化物反应。Ch.P 用于地西泮和三唑仑药物的鉴别。5.氯化铜焰色反应 分子结构中含有氯元素的药物，在铜网上燃烧 发出CuCl2绿色火焰。此 反应药典未用于本类药物鉴别。,（二）紫外特征吸收和红外吸收光谱 药物名称 溶 剂 浓度（g/ml）max（nm）A 地西泮 0.5%硫酸甲醇溶液 5 242 约0.51 282 约0.23 366 氯氮卓 盐酸溶液(91000)7 245,308 阿普唑仑 盐酸溶液(91000)12 264 盐酸氟西泮 硫酸甲醇(136)10 2392,2842 比值1.952.50 3622 氯硝西泮 0.5%硫酸甲醇溶液 10 2392,3072 奥沙西泮 乙醇 10 229,3152(较弱)红外吸收光谱:已用于地西泮、阿普唑仑、艾司唑仑、盐酸氟西泮、氯硝西 泮和奥沙西泮的鉴别。,（三）TLC法 1.常用的五种苯并二氮杂卓类药物的TLC法 按常规法点样10l于硅胶G薄层板上，以苯-丙酮（3：2）为展开剂,饱和15min，用上行法展开15cm，挥发溶剂，用稀硫酸喷雾，于105干燥30min，置紫外灯下检视荧光 斑点。,2.酸水解产物的TLC法 利用苯并二氮杂卓类药物经酸水解产生的二苯甲酮衍生物进行鉴别。由于不同的苯并二氮杂卓类药物水解后可能会获得相同的二苯甲酮衍生物，因此本法的专属性较差。,（一）有关物质检查 Ch.P 收载的八种本类药物，除氯氮卓外，其余均作此项检查。其检查方法除了三唑仑采用GC法外，其余均用TLC法进行检查。USP(24)和BP(2000)中对氯氮卓都规定了此项检查，而且均用TLC法进行检查。,三、特殊杂质检查,1.地西泮中有关物质的检查 地西泮在合成过程中因其副反应，可能引入 N-去甲基苯甲二氮卓及化学结构不清的有关物质，可 采用TLC法中的高低浓度对比法进行检查。2.氯氮卓中有关物质的检查 USP(24)用TLC法检查氯氮卓中的有关物质，并规定其分解产物2-氨基-5-氯-2-苯甲酮含量不得过0.01%；中间体7-氯-1，3-二氢-5-苯基-2H-1，4-苯并二氮杂卓-2-酮-4-氧化物含量不得过0.1%。,3.氯氮卓中有关物质的反相高效液相色谱法 色谱条件：色谱柱为250mm2.6mm（i.d.）Nucleosil10C18柱；n=3000;流 动相为甲醇-磷酸液(0.05mol/L)(60:40),40%氢氧化钠溶液调pH为6.0；流速 为1ml/min;紫外检测器波长为254nm。检测结果：氨基物（）的tR为12.0min、氧化物（）的tR为4.3min，痕 量杂质（、）的tR为13.8、3.6、4.7min。,(二)降解产物的检查 地西泮注射液列入此项检查，因本品在贮藏过程中有可能分解成2-甲氨基-5-氯-二苯甲酮等杂质。采用HPLC法进行检查。,