第八章杂环类药物的分析.ppt

第八章杂环类药物的分析,概 述,定义：杂环类药物是指：碳环中夹杂有非碳原子的环状有机化 合物，其中的非碳原子成为杂原子，一般为氧、硫、氮 等。分类：按其所含的杂原子种类与数目，环的元数与环数的不同 分为：吡啶类、喹啉类、托烷类、酚噻嗪类和苯并二氮 卓类等。而各大类又可根据环上取代基的类型、数目、位置的不同衍生出众多的同系列药物。,共性:(1)杂环类药物是合成药物中所占比例最多 的一大类药物.(2)多为五元环或六元环,单环或并合环.(3)杂环结构较稳定,不易开环,其性质受杂 原子种类、数目、位置影响.(4)杂环上取代基性质较活泼,常用于分析.(5)含氮杂环,其碱性的强弱往往用于分析.,第一节 吡啶类药物分析,一、结构分析1.结构：本类药物均有吡啶环,吡啶,异烟肼,尼可刹米,2.性质：（1）碱性：吡啶环上氮原子具有叔胺性质，pKb=8.8（水中），可非水滴定；（2）母核能与金属盐反应生成有色沉淀（3）异烟肼：酰肼基有强还原性,且能与羰基缩合,氧化还原滴定；（4）尼可刹米:酰胺基碱性下可水解,放出NH(C2H5)2，用于鉴别或凯氏定N直接蒸馏测定。,二、鉴别：（一）吡啶环的开环反应 适用于a,a未取代，b,烷基或羧基取代的。,1.戊烯二醛反应（knig反应）,2、与2，4-二硝基氯苯反应，加醇制氢氧化钾紫红色,紫红色,（二）、酰肼基团的反应,常用的氧化剂：I2、Br2、KBrO3、AgNO3,1 还原反应：,取本品约10mg加水2ml溶解加氨制硝酸银试液,反应现象：产生气泡与黑色浑浊，并在试管壁上形成银镜,2、缩合反应：与芳醛缩合形成腙，如香草醛、水杨醛、二甲氨基苯甲醛,黄色异烟腙max=380nm，在105干燥后，测定熔点，228231,香草醛,(四)形成沉淀的反应（吡啶环）,（1）与金属离子反应生成有色沉淀 异烟肼,尼可刹米+HgCl2 白色沉淀 异烟肼+CuSO4 红棕色（Cu2O）尼可刹米+CuSO4+硫氰酸钾 草绿色絮状沉淀,（五）分解产物的反应,1.尼可刹米 ChP（2000）【鉴别】（1）取本品 10 滴，加氢氧化钠试液 3 ml，加热，即发生二乙胺的臭气，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。,（六）紫外与红外吸收光谱特征,三、杂质检查,杂质来源 原料引入、降解产生,（一）异烟肼中游离肼的检查,1.薄层色谱法（TLC）（1）ChP（2000）杂质对照品法,取本品，加水制成每 1ml 中含 50mg的溶液，作为供试品溶液。另取硫酸肼加水制成每 1ml中含 0.20mg（相当于游离肼50g 的溶液，作为对照溶液。吸取供试品溶液 10l 与对照溶液 2l 分别点于同一硅胶薄层板（用羧甲基纤维素钠溶液制备）上，以异丙醇丙酮（32）为展开剂，展开后，晾干，喷以乙醇制对二甲氨基苯甲醛试液，15min后检视，在供试品主斑点前方与硫酸肼斑点相应的位置上，不得显黄色斑点。,（2）BP（1998）游离肼 杂质对照品法 有关物质 高低浓度对比法,2.比浊法 JP（13）检查方法 灵敏度法 反应原理 游离肼+水杨醛水杨醛腙 优点：不用对照品，价廉、简单易行 缺点：准确度差,（二）尼可刹米中有关物质的检查,ChP（2005）TLC 高低浓度对比法 配制两种不同浓度的对照溶液,第二节 喹啉类药物共性：含有吡啶与苯环稠合而成的喹啉杂环 代表药物：硫酸奎宁、硫酸奎尼丁,硫酸奎宁 硫酸奎尼丁,盐酸环丙沙星,主要化学性质：1、碱性：喹啉环上的氮原子具有碱性，可与强酸形成稳定的盐。2、旋光性：硫酸奎宁为左旋体；硫酸奎尼丁为右旋体。3、荧光特性,二、鉴别试验,（一）绿奎宁反应 6羟基喹啉，经氯水的氯化反应，再以氨水处理，生成绿色的二醌基吲胺的铵盐。,O,（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,硫酸奎宁硫酸奎尼丁,BaCl2,白色沉淀,盐酸环丙沙星,AgNO3,白色沉淀,第三节 托烷类（莨菪烷类）莨菪烷衍生的氨基醇和不同有机酸缩合成酯硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱,硫酸阿托品 氢溴酸东莨菪碱,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 氢溴酸东莨菪碱结构中含有不对称碳原子，呈左 旋体，阿托品结构中虽然有不对称碳原子，但因 外消旋化而为消旋，无旋光性。,（一）托烷生物碱一般鉴别试验,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,（四）硫酸盐与溴化物反应硫酸阿托品+氯化钡,白色沉淀（不溶于盐酸或硝酸）,硫酸阿托品+醋酸铅,白色沉淀（溶于醋酸氨或氢氧化钠溶液）,氢溴酸东莨菪碱+硝酸银,黄色凝乳沉淀,氨试液中微溶，硝酸中几乎不溶。加氯试液，再加氯仿，氯仿层显黄色或红棕色,第四节 吩噻嗪类药物分析,一、结构分析,共同点：（1）硫氮杂蒽母核；（2）含两个杂原子多环共轭体系，有UV吸收；（3）S具还原性，可被氧化生成砜或亚砜；（4）与金属离子络合，生成有色物，可比色测定,奋乃静,癸氟奋乃静,二、性质 1.紫外与红外吸收光谱 本类药物的紫外特征吸收，主要由母核三环的系统所产生，一般具有三个峰值。即在 204209nm（205nm附近）、250265nm（254nm附近）和300325nm（300nm附近）。最强峰多在 250265nm。2位上的取代基（R）不同，会引起吸收峰发生位移。其结构中的硫，易氧化，氧化产物砜及亚砜有四个吸收峰。,2.易被氧化呈色 硫氮杂蒽母核中的二价硫易氧化，遇不同氧化剂（硫酸，过氧化氢），其母核易被氧化成亚砜、砜等 不同产物，随取代基的不同呈现的颜色不同。3.易与金属离子络合呈色 本类药物分子结构中未被氧化的硫，可与金属钯离 子形成配位化合物。其氧化产物砜和亚砜无此反应 4.碱性,二、鉴别试验,（一）UV和IRUV：奋乃静 ChP（2005）鉴别取本品，加无水乙醇制成每1ml 中含 7g 的溶液，照分光光度法（附录A）测定，在 258nm 的波长处有最大吸收，吸收度约为0.65。,IR：本品的红外吸收图谱应与对照的图谱一致,（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）分解产物的反应癸氟奋乃静 ChP（2005）含氟药物鉴别（1）取本品 15 20mg，加碳酸钠与碳酸钾各约0.1g，混匀，在 600 炽灼 1520分钟，放冷，加水2ml 使溶解，加盐酸溶液（12）酸化，滤过，滤液加茜素锆试液 0.5ml，应显黄色。,三、有关物质检查 1.癸氟奋乃静及其注射液 TLC 参比杂质对照品法 以盐酸氟奋乃静为对照品 2.其他药物 TLC 高低浓度对比法,第五节 苯并二氮杂卓类药物的分析,硝西泮,阿普唑仑,一、结构与性质,1.苯并二氮杂卓母核 弱碱性，UV 2.结构中的环一般比较稳定，但在酸性溶液中可水解，形成相应的二苯甲酮衍生物。3.不同pH条件下离子状态不同，UV不同,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。,鉴别试验,阿普唑仑+遇硅钨酸 白色沉淀，药典中也用于鉴别。,(一)化学鉴别试验,2.水解后呈芳伯胺反应,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.含卤素,（二）紫外特征吸收和红外吸收光谱（三）色谱法 TLC法 酸水解产物的TLC法,一、非水溶液滴定法(一)基本原理：在水中碱性较弱，不能顺利地进行中和滴定。在酸性非水介质中（如HAc中），则能显示出较强的碱性，滴定突跃增大，可以顺利地进行中和滴定。,含量测定,当HA酸性较强时，反应不能定量完成，必须除去或降低HA的酸性，使反应顺利地完成。,BH+A-,+,HClO4,BH+ClO4,+,HA,游离碱类盐,被置换出的弱酸,因此，要根据不同情况采用相应测定条件。,(二)一般方法,供试品,+,冰醋酸,10ml30ml,若供试品为氢卤酸盐再加5%醋酸汞的冰醋酸液3ml5ml,结果,高氯酸滴定液滴定,以空白试验校正,1.适用范围 主要用于Kb10-8的有机碱盐的含量测定。对碱性较弱 的杂环类药物，只要选择合适的溶剂、滴定剂和终点指示的方法，可使pKb为813的弱碱性药物采用本法滴定。一般来说：Kb为10-810-10时，宜选冰醋酸作为溶剂；药物的 Kb为10-1010-12时，宜选冰醋酸与醋酐的混合溶液；Kb10-12时，应用醋酐作为溶剂。另外，在冰醋酸中加入不同量的甲酸，也能使滴定突跃显著增 大，使一些碱性极弱的杂环类药物获得满意测定结果。,(三)问题讨论,2.酸根的影响：无机酸类，在醋酸介质中的酸性以下列排序递减：高氯酸氢溴酸硫酸盐酸硝酸 消除HX干扰的方法：加Hg(Ac)2 量不足终点不明显，结果偏低。2BHX+Hg(Ac)2 2BHAc+HgX2,过量(13倍)不影响测定结果,(四)应用实例 1.游离弱碱性药物测定 异烟肼、尼可刹米、地西泮及氯氮卓等。基于这些药物分子结构中氮原子的弱碱性，可用非水溶液滴定法直接测定其含量。由于这些药物的碱性强弱不同，测定时所采用溶剂、指示剂及其指示终点的方法也不尽相同。药物名称 取样量(g)溶 剂 指示剂 终点颜色 尼可刹米 0.15 冰醋酸10ml 结晶紫 蓝绿色 地西泮 0.2 冰醋酸、酸酐10ml 结晶紫 绿色 氯氮卓 0.3 冰醋酸10ml 结晶紫 蓝色,2.氢卤酸盐类药物测定 当这些药物溶于冰醋酸时，由于氢卤酸在冰醋酸中酸性较强，对测定有干扰，必须先加入过量的醋酸汞冰醋酸溶液，使其形成难以电离的卤化汞，而氢卤酸盐药物，则转变成可测定的醋酸盐。然后再用高氯酸滴定液滴定，并可获得满意的结果。应用示例如下：药物名称 取样量(g)溶 剂 加入醋酸汞试液(ml)指示剂 终点颜色 盐酸氯丙嗪 0.2 醋酐10ml 5 橙黄 玫瑰红色 盐酸异丙嗪 0.3 冰醋酸10ml 4 结晶紫 蓝色 盐酸氟奋乃静 0.3 冰醋酸20ml 5 结晶紫 蓝绿色 盐酸环丙沙星 0.2 冰醋酸25ml 5 橙黄 粉红色 氢溴酸东莨菪碱 0.3 冰醋酸20ml 5 结晶紫 纯蓝色,3.硫酸盐类药物测定 硫酸是二元酸，在水溶液中能完成二级解离，生成SO42-，但在非水介质中，只显示一元酸解离为HSO4，即只供给一个H+，所以硫酸盐类药物在冰醋酸中，只能滴定至硫酸氢盐，因此可以用高氯酸滴定液直接滴定。,（1）硫酸阿托品测定：阿托品为碱性较强的 一元碱药物，因而硫酸阿托品的化学结构式可以 简写为(BH+)2SO42-，用高氯酸直接滴定时的反 应式为：,(BH+)2SO42-+HClO4(BH+)ClO4-+(BH+)HSO4-,可根据1mol的硫酸阿托品消耗1mol高氯酸的关系计算其含量。,（2）硫酸奎宁测定：奎宁为二元碱，其中喹核碱的碱性较强，可与硫酸生成盐；而喹啉环的碱性极弱，不能与硫酸成盐，而保持游离状态。当用高氯酸直接滴定硫酸奎宁时，1mol的硫酸 奎宁消耗3mol的高氯酸。其反应式如下：(C20H24N2 H+)2SO4+3HClO4(C20H24N2 2H+)2ClO4-+(C20H24N2 2H+)HSO4-ClO4-Ch.P和USP(24)都采用此法测定硫酸奎宁和硫酸奎尼丁的含量。,滴定反应如下：,+3HClO4,+,用HClO4直接滴定硫酸喹宁时，摩尔比是13,硫酸奎宁片的测定 首先经过碱化处理，生成奎宁的游离碱，再用高氯酸直接滴定。摩尔比为1：4 B2H2SO4 2NaOH 2B+Na2SO4+2 H2O B+2HClO4 B 2HClO4,4.硝酸盐的测定 硝酸在冰醋酸介质中酸性不强，滴定反应可以进行完全。但是硝酸具有氧化性可以破坏指示剂使其变色，使指示剂无法指示终点。因此采用非水溶液滴定法测定硝酸盐时，一般不用指示剂法而用电位法指示终点。,5.磷酸盐及有机酸盐的测定,磷酸、有机酸为弱酸，不干扰滴定。,终点指示方法最常用的指示剂是结晶紫，少量电位法,紫蓝蓝绿黄绿黄（碱性区）（酸性区）终点的颜色应用电位法校准。,（一）硝苯地平的测定 基本原理 硝苯地平的测定原理，可用下列反应式表示：终点时:微过量的Ce4+将指示剂邻二氮菲亚铁中的Fe2+氧 化成Fe3+，使橙红色配合物离子呈淡蓝色或无 色，以指示终点的到达。,二、铈量法,（二）吩噻嗪类药物的测定,药物,Ce(SO4),-e,红色,Ce(SO4),-2e,红色消退,自身指示终点或电位法、永停法指示终点,优点：（1）赋形剂不干扰,复方制剂中咖啡因、苯丙胺、可待因、巴比妥类药物等不干扰；（2）反应为一价还原（Ce4+Ce3+）,对环上取代基无作用；（3）用于原料药，也可用于制剂分析。,（二）溴酸钾法 异烟肼具有较强的还原性，在酸性溶液中可以用溴酸钾滴定，异烟肼及其片剂均可用此法测定，方法简便准确。取本品约0.2g，精密称定，置100ml量瓶中，加水溶解并稀释到刻度，摇匀，精密量取25ml，加水50ml，盐酸20ml与甲基橙指示剂1滴，用溴酸钾滴定液（0.01667mol/L）缓缓滴定（温度保持在1825）至红色消失。,讨论：1、甲基橙是不可逆氧化还原指示剂，为防止溶液中局部过浓的溴酸钾破坏指示剂提前到达终点，应在1825温度下，于充分搅拌的条件下缓缓滴定。2、加水量的多少对指示剂的褪色影响较大。当盐酸用量20ml，加水25ml，颜色5分钟未褪，加水30ml，褪色时间45秒，当加水70ml以上，褪色时间在2秒以内。,三、比色法（一）酸性染料比色法,原理:在适当pH溶液中,有机碱（B）可以与氢离子成盐,酸性染料（HIn）可解离成阴离子,阴离子可与有机碱盐阳离子定量地结合成有色离子对，而进入到有机相。通过测定有机溶剂提取液的吸收度;或将有机溶剂提取液酸化或碱化，使与有机碱结合的酸性染料释放出来，测定染料的吸收度来测得有机碱的含量。,主要条件1、最主要条件是水相的pH要求：能使有机碱全部以盐的形式存在，酸性染料能够解离成离子，以便它们定量地结合成离子对而转溶于有机相，且又能将剩余的染料完全保留在水相。,pH（酸性）BH+，InBH+In-，有机溶剂提取的是HIn,pH（碱性）In-，BH+BH+In-，有机溶剂提取的是B,2、酸性染料的选择要求：常用酸性染料有溴麝香草酚蓝、甲基橙、溴甲酚绿等。酸性染料浓度，对测定影响不大，有足够量即可。（1）能与有机碱定量的结合（2）生成的络合物（离子对）在有机相中溶解度大（3）染料自身在有机溶剂中不溶或很少溶解（4）在最大波长处有较高的吸收度。,(3)有机溶剂的选择 有机碱药物应对离子对提取率高，不与 水混溶，或能与离子对形成氢键的有机溶剂。常用的有机溶 剂有氯仿、二氯甲烷、二氯乙烯、四氯化碳等。(4)水分的影响：严防水分混入有机溶剂中，水相中有色酸性 染料，而影响测定结果；水分的混入使氯仿混浊，而影响比色测定。一般加入脱水剂，或滤纸过滤的方法，除去混入的水分。,（二）钯离子比色法：原理：吩噻嗪类药物可与一些金属离子（如Pd2+）在适当pH值的溶液中形成有色的络合物，借以进行比色测定。,反应在 pH20.1 的缓冲液中进行,优点：钯离子比色法可选择性地用于未被氧化的吩噻嗪类药物的测定。,（一）直接分光光度法 供试品不需提取分离，溶于适当的溶剂中即可进行含量测定。1.奥沙西泮原料的测定 在229nm，采用标准对照法测定。2.盐酸异丙嗪片的测定 在249nm，采用E1cm1%910测定。3.盐酸异丙嗪注射液的测定 测定波长的选择：注射液处方加VC作抗氧剂，防止异丙嗪氧化 变色。VC在盐酸异丙嗪最大吸收波长249nm处有吸收，干扰测 定。因此选用299nm波长测定盐酸异丙嗪注射液的含量时，维生 素C在此波长处则不产生干扰,但E1cm1%108。,四、紫外分光光度法,（二）萃取后分光光度法 盐酸氯丙嗪注射液,（三）萃取双波长分光光度法原理 在待测组分（a）的最大吸收波长（测定波长，1）处测定待测组分和干扰组分（b）吸收度的总和；另选一适当波长（参比波长，2）测定吸收度，并使干扰组分在测定波长和参比波长处的吸收度相等，而待测组分在这两个波长处吸收度的差值足够大。,必要条件 干扰组分在两个波长处吸收度相等 待测组分在两个波长处吸收度相差足够大,定量依据 样品在二波长下吸收度差值（A）：,即，吸收度差值（A）仅与待测组分的浓度有关，而与干扰组分无关，干扰组分的干扰被消除。,（四）二阶导数分光光度法 盐酸氯丙嗪注射液 抗氧剂维生素C的二阶导数光谱近似为接近基线的一条直线，不干扰盐酸氯丙嗪的测定,因此盐酸氯丙嗪可从其二阶导数光谱量取峰66nm谷254nm距离，标准曲线法定量,五、气相色谱法,一、托烷类药物制剂的含量测定二、血浆中二氢吡啶类药物的测定,六高效液相色谱法：,1特点：8090%反相色谱分离，最常用十八烷基硅烷键合硅胶（ODS）。硅胶表面仅有2550%硅醇基可与硅烷化试剂作用，在分离极性化合物特别是碱性药物和生物碱时，裸露的硅醇基和碱性药物发生吸附或离子交换作用，而使色谱峰拖尾，保留时间过长，甚至长期保留在色谱柱上。,2几种主要方法：（1）加扫尾剂法：以十八烷基硅烷（ODS）键合的硅胶为固定相，在流动相中加入扫尾剂，以抑制或掩蔽固定相表面的游离硅醇基的活性。最常用的扫尾剂是三乙胺（TEA）。（2）离子对HPLC 法,离子对HPLC法测定氢溴酸东莨菪碱注射液的含量和降解产物的测定,色谱条件色谱柱:DiamonsilTM(钻石)C18(150 mm 4.6 mm,5m);流动相:0.004%磷酸溶液(pH 3.0)-乙腈(50 50)配制的8mmolL-1十二烷基硫酸钠溶液;流速:1.0 mLmin-1;检测波长:210 nm;进样量:10L。,氢溴酸东莨菪碱分离色谱图2.氢溴酸东莨菪碱;3.硫酸阿托品,（3）用硅胶作固定相法：在不改性的普通硅胶柱上，利用碱性成分与硅醇基相互作用，以高浓度极性有机溶剂，碱性水相缓冲液为流动相分离碱性药物。（4）用金刚烷基硅烷化硅胶作固定相法：这种固定相表面被一根根短的烃链（乙基）连着的烃球（金刚烷）将硅胶表面上未反应的硅醇基全部覆盖，使其不能与极性物质作用。,七、液-质联用法,液-质联用仪由以下几部分组成 数据及供电系统 进样系统 离子源 质量分析器 检测接收器 真空系统,色-质联用特点,适用于多组分混合物的定性鉴定，克服色谱法在无纯物质作对照时难于定性的缺点。利用选择性离子检测，可鉴定出部分分离、甚至未分离的峰。利用选择性离子检测定量。,LC/MS 系统构成,EI:电子轰击电离硬电离。CI:化学电离核心是质子转移。ESI:电喷雾电离适宜极性分子的分析，能分析小分子及大分子(如蛋白质分子多肽等)APCI:大气压化学电离属较软的电离方式，更适宜做弱极性小分子。,其中ESI，APCI统称大气压电离(API),硝苯地平缓释片在健康志愿者体内的生物等效性,硝苯地平遇光不稳定,所有操作均在避光条件下进行。考察了乙醚、乙酸乙醋、正己烷、正己烷一二氯甲烷等有机试剂对硝苯地平的提取效率。结果表明,经乙醚提取的样品硝苯地平及内标地西伴的提取回收率较高,且对测定没有干扰,故选择乙醚为提取试剂。提取过程中氢氧化钠溶液的加人可以减少内源性杂质的干扰。,