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IR UV：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+，In BH+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