药物分析杂环类药物的分析ppt课件.ppt

第八章杂环类药物的分析TheAnalysisofHeterodrugs 1 基本要求 一 熟悉杂环类药物的基本结构和主要化学性质 二 掌握杂环类药物的鉴别和含量测定的基本原理与方法 三 了解杂环类药物的特殊杂质的来源和检查方法 2 第一节概述 杂环 环状有机化合物的碳环中夹杂有其他非碳原子的环状结构叫做杂环 非碳原子 又称杂原子 如N S O 杂环类化合物种类繁多 数量庞大 在自然界分布很广 其中不少具有生理活性 在化学合成药物中 杂环类药物也占有相当数量 并已成为现代药物中应用最多 最广的一类药物 3 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 4 本章重点介绍吡啶类喹啉类托烷类吩噻嗪类苯并二氮杂卓类 5 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 6 第二节吡啶类药物分析 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 7 2 性质 1 母核能与金属盐反应生成有色沉淀 2 碱性 吡啶环上氮原子具有叔胺性质 pKb 8 8 水中 3 异烟肼 酰肼基有强还原性 且能与羰基缩合 氧化还原滴定或比色测定 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 8 1 母核反应 1 与金属离子反应生成有色沉淀a 异烟肼 尼可刹米 HgCl2 白色沉淀 b 异烟肼 CuSO4 红棕色 Cu2O 尼可刹米 CuSO4 硫氰酸钾 淡绿色絮状沉淀 二 鉴别 9 2 开环反应 适用于a a 未取代 b 为烷基或羧基取代的 a 戊烯二醛反应 k nig反应 溴化氰作用于吡啶环使环上氮原子由三价变成五价 吡啶环水解生成戊烯二醛 与芳伯胺缩合 生成有色的戊烯二醛衍生物 10 此法用于异烟肼鉴别时 应先用高锰酸钾或溴水将异烟肼氧化为异烟酸 反应原理如上页 产物的颜色随所用芳胺不同而不同 与苯胺缩合呈黄色至黄棕色与联苯胺缩合呈粉红色至红色 中国药典中只用于尼可刹米的鉴别 所用芳胺为苯胺鉴别方法 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 开环反应 11 b 2 4 二硝基氯苯反应 Vongerichten反应 无水条件下 吡啶类药物与2 4 二硝基氯苯混合共热 冷却后 加醇制氢氧化钾溶液残渣 溶液呈紫红色 12 2 酰肼基团的反应 常用的试剂 I2 Br2 KBrO3 AgNO3 1 还原反应 13 2 缩合反应 黄色 max 380nm 与芳醛缩合形成腙 如香草醛 水杨醛 二甲氨基苯甲醛 14 3 与酸碱共热 以降解产物鉴别 用红色石蕊试纸检查 15 三 杂质检查 1 杂质来源 在制备时原料反应不完全贮存过程中降解 16 2 检查方法 ChP2005薄层色谱法 薄层板 CMC Na硅胶薄层板展开剂 异丙醇 丙酮 3 2 显色剂 对二甲氨基苯甲醛试液判断 供试品主斑点前方与对照品斑点相应的位置上不得显黄色斑点 限量 0 02 17 1 氧化还原滴定法 常用氧化剂有 碘 溴 溴酸钾 高锰酸钾 重铬酸钾 NaNO2 硫酸铈等 其中碘量法 溴量法 溴酸钾法最常用 1 剩余碘量法 三 含量测定 以异烟肼为例 操作 18 原理 19 讨论 a 本法简便 但因碘氧化力较弱 反应不易完全 常因反应时间 温度不同有所差异 b 用于制剂分析时 含有还原性赋形剂时有干扰 c 滴定度 0 1mol LI2 3 429mgC6H7N3 20 2 剩余溴法 原理 0 1mol LBr2 溴酸钾3g 溴化钾15g 水1000ml 在稀HCl反应条件下 KBrO3 5KBr 6HCl Br2 6KCl 3H2O 操作 21 Br2 过 KI I2 2KBrI2 Na2S2O3 2NaI Na2S4O6 22 讨论 ChP63版曾用本法测定异烟肼a 酸度0 70 0 86mol L 所测结果一致 高 低都会使结果偏低 b 放置时间15 30min c 滴定温度 30 d 测定应在25min内完成 23 3 溴酸钾法 操作 原理 等当点 稍过量的KBrO3 24 讨论 a 缓缓滴定并充分振摇 防止局部浓度过高终点提前 b 到终点后 补加一滴指示剂 如颜色褪去即可 否则未到终点 25 c ChP77 85 90 95 2000 2005均采用本法测定异烟肼 片 d 化学计量关系 3 2T 0 01667 3 2 137 14 3 429 26 2 比色测定 利用开环反应或酰肼基团与试剂呈色测定3 非水滴定法 利用吡啶环的碱性 进行非水滴定 27 第三节喹啉类药物的分析一 喹啉类药物基本结构 含有吡啶与苯稠合而成的喹啉杂环 环上杂原子反应性能与吡啶基本相同 典型药物 硫酸奎宁 硫酸奎尼丁 盐酸环丙沙星 28 硫酸奎宁 左旋体 盐酸环丙沙星 分子式均为 C20H24N2O2 2 H2SO4 2H2O 硫酸奎尼丁 右旋体 29 二 主要化学性质1 弱碱性 喹啉环上的氮原子具有碱性 喹核碱含脂环氮 碱性强 喹啉环含芳环氮 碱性较弱 喹核碱部分立体结构不同 旋光性 碱性和溶解性不同 奎宁为左旋体 碱性大于奎尼丁 极性小于奎尼丁 2 旋光性 硫酸奎宁为左旋体 比旋度为 237o 244o 硫酸奎尼丁为右旋体 比旋度为 275o 290o 盐酸环丙沙星无旋光性 30 3 荧光特性 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁在稀硫酸中显蓝色荧光 盐酸环丙沙星无荧光 31 三 鉴别试验 以6 羟基喹啉为例 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 即为绿奎宁反应的基本机制 反应式如下 一 绿奎宁反应 本反应为6位含氧喹啉衍生物的特征反应 1 2 3 5 4 6 7 9 8 10 32 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁的绿奎宁反应机制同上 中国药典采用此反应鉴别硫酸奎宁和奎尼丁 取其水溶液 加溴试液2 3滴和氨试液1ml 即显翠绿色 加酸成中性变成蓝色 酸性则呈紫红色 翠绿色可转溶于醇 氯仿中而不溶于醚 鉴别方法 取本品约20mg 加水20ml溶解 分取溶液5ml 加溴试液3滴与氨试液1ml 即显翠绿色 33 二 光谱特性 1 紫外吸收光谱特征 中国药典采用本法鉴别盐酸环丙沙星 2 荧光光谱特征利用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的特性 可用于本类药物的鉴别或区别 3 红外吸收光谱特征硫酸奎宁和盐酸环丙沙星在中国药典均采用红外光谱进行鉴别 而硫酸奎尼丁未采用此法 三 无机酸盐 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁中有硫酸根 显硫酸根的鉴别反应 盐酸环丙沙星中有盐酸根 显氯化物的鉴别反应 34 四 特殊杂质检查 一 硫酸奎宁中特殊杂质检查 1 酸度2 氯仿 乙醇中不溶物3 其他金鸡纳碱 采用薄层色谱法 二 盐酸环丙沙星中特殊杂质的检查 1 酸度2 溶液的澄清度与颜色3 有关物质 采用高效液相色谱法 面积归一化法 35 第四节托烷类药物的分析一 托烷类药物基本结构 由莨菪烷衍生的氨基醇与有机酸缩合成酯的生物碱 结构特征属于杂环类药物 典型药物 硫酸阿托品 氢溴酸东莨菪碱 36 硫酸阿托品 氢溴酸东莨菪碱 37 二 主要化学性质 1 水解性 阿托品和东莨菪碱分子结构中 具有酯的结构 易水解 莨菪醇 莨菪酸 38 2 碱性 3 旋光性 阿托品和东莨菪碱分子结构中 五元酯环上含有叔胺氮原子 具有较强的碱性 易与酸成盐 氢溴酸东莨菪碱含有不对称碳原子 呈左旋体 比旋度为 24o 27o 阿托品也含有不对称碳原子 但因外消旋 无旋光性 利用此性质可区别阿托品和东莨菪碱 39 三 鉴别试验 托烷类药物为酯类生物碱 水解生成的莨菪酸 经发烟硝酸加热 转变为三硝基衍生物 再与氢氧化钾醇溶液和固体氢氧化钾作用 转成有色的醌型产物 呈深紫色 下式为阿托品鉴别 一 托烷生物碱一般鉴别试验 40 二 氧化反应 本类药物水解后生成的莨菪酸 与硫酸和重铬酸钾共热 发生氧化反应 生成苯甲醛 逸出苦杏仁臭味 反应式如下 41 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 四 硫酸盐与溴化物反应 阿托品与氯化汞醇试液反应 生成黄色沉淀 东莨菪碱与氯化汞醇试液反应 则生成白色复盐沉淀 硫酸阿托品显硫酸根的特征反应 氢溴酸东莨菪碱显溴化物的特征反应 42 四 氢溴酸东莨菪中特殊杂质检查 1 酸度2 其他生物碱3 易氧化物 43 五 托烷生物碱类含量测定 1 非水滴定法2 GC法3 HPLC法 44 第五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 45 代表药物 丙嗪异丙嗪 氯丙嗪氟奋乃静 46 1 特征的紫外吸收 具有三个峰值205nm 254nm和300nm附近 两个谷220nm和280nm附近 若被氧化则有四个吸收峰 可用于判断样品中有无氧化物 二 鉴别 47 吩噻嗪及其氧化产物的紫外吸收光谱 1 吩噻嗪2 吩噻嗪的亚砜化合物3 吩噻嗪的亚砜化合物 48 2 显色反应 1 氧化剂 H2SO4 溴水 FeCl3 H2O2 2 可用于比色测定 49 三 含量测定 1 非水碱量法 吩噻嗪类药物母核上氮原子碱性极弱 不能进行滴定 10位取代基上N原子为碱性 可在非水介质中以高氯酸标准液 以CV为指示剂 50 原理 适当pH下 用硫酸铈氧化吩噻嗪进行测定开始时 吩噻嗪失去一个电子 游离基 红色 等电点吩噻嗪失去2个电子 无色 终点 红色 无色条件 在硫酸性下 2 铈量法 51 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 52 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 3 钯离子比色法 53 讨论 1 钯离子试剂 PdCl2和十二烷基硫酸酯钯盐 用PdCl2时 形成的有色络合物水中溶解度小 样品量大时 产生沉淀 十二烷基硫酸酯钯盐 其络合物溶解度大 吸收强度增大 约2倍 2 本法优点 氧化产物不干扰 54 1 直接分光光度法 2 萃取后分光光度法 3 二阶导数分光光度法 4 萃取 双波长分光光度法 4 UV法 55 操作 取10片 除去糖衣后 精称 研细 称取粉末适量 加水 盐酸溶解 过滤 取滤液于249nm处测定 已知 盐酸异丙嗪 910 即可计算优点 不需标准品缺点 仪器精密度要求高测定中注意问题 避光 防止氧化 直接分光光度法 56 氯丙嗪的最大吸收波长为254nm 其氧化产物在此波长也有吸收 同时在277nm处氧化产物也有吸收 且其吸收度与在254nm处吸收度相等 而氯丙嗪在此波长处无吸收 A A254 A277 萃取 双波长分光光度法 用于校正样品中氧化产物对测定影响 57 第五节苯骈二氮杂卓类药物的分析 一 结构分析 氯氮卓 1955年合成 地西泮 1959年合成 58 共同点 1 二氮杂卓环为七元环 环上氮原子具有强碱性 苯基的取代使碱性降低 可进行非水滴定法测定 2 UV吸收 用于含量测定 59 3 环比较稳定 在强酸性下水解 形成相应的二苯甲酮衍生物 可用于鉴别和比色测定 氯氮卓水解生成芳伯胺基 地西泮水解生成芳仲胺基和甘氨酸 4 本品多为游离碱 不溶于水 而溶于甲醇 乙醇和氯仿中 60 1 氯氮 在稀盐酸中的水解反应 二 鉴别 61 地西泮在稀盐酸中的水解反应 氨基酸 甘氨酸 在碱性条件下能够与茚三酮缩合成紫色的缩合产物 62 3 硫酸荧光反应 本类药物 加硫酸 在紫外灯下 呈荧光 63 第六节含量测定 一 非水溶液滴定法 本类药物多为弱碱性 在水溶液中直接滴定没有明显的突跃 难以观测 而在非水酸介质中 只要Kb 10 10 都能顺利滴定 一 基本原理 滴定过程实际上是一个置换滴定 即强酸滴定液置换出与游离碱结合的较弱的酸 反应式如下 酸性较强时 反应不能定量完成 根据反应平衡原理 必须除去或降低滴定反应产生的 的酸性 64 1 溶媒的选择 要求 能提高样品碱性 能溶解样品及其产物 溶剂 样品及滴定剂三者间无副反应 pKb8 10 可选用gHAcpKb10 12 可选用gHAc Ac2O或CH3NO2 Ac2OpKb 12 可选用Ac2O 65 2 酸根的影响 在醋酸介质中的酸性 HClO4 HBr H2SO4 HCl HNO3a 测定生物碱氢卤酸盐 BH X HClO4 BH ClO4 HX置换出的氢卤酸酸性相当强 影响滴定 排除方法是加入HgAc2的冰醋酸溶液2 B HX HgAc2 2 B HAC HgX2如加入HgAc2量不足影响滴定终点 过量 1 3倍 不影响测定结果 66 b 测定生物碱为硝酸盐 BH NO3 HClO4 BH ClO4 HNO3释放出的HNO3酸性不强 滴定反应可进行完全 但会氧化破坏指示剂 无法指示终点 改用电位法指示终点 c 测定生物碱为有机酸盐或磷酸盐 磷酸和有机酸在冰醋酸介质中酸性较弱 不影响滴定反应定量完成 可直接滴定 67 d 测定生物碱为硫酸盐 硫酸在gHAc中显一元酸 处理方法有三种形式 1 直接滴定法 如硫酸奎宁奎宁为二元碱 喹核碱的碱性较强 可与硫酸成盐 而喹啉环的碱性极弱不与硫酸成盐 而用HClO4滴定时则与HClO4成盐 因此 mol的硫酸奎宁消耗 mol的高氯酸 反应式如下 C20H24N2 H 2SO4 3HClO4 C20H24N2 2H 2ClO4 C20H24N2 2H HSO4 ClO4 68 加入BaAC2后滴定 使SO42 生成难解离的BaSO4 B 2 H2SO4 BaAC2 2B 2HAc BaSO42B 4HClO4 B 2H 2 4ClO4 化学计量关系1 4 本法加入的BaAc2也与HClO4作用 BaAc2 HClO4 Ba ClO4 2 2HAc 69 加入Ba ClO4 2后滴定 使SO42 生成难解离的BaSO4 过量的Ba ClO4 2在gHAc中为中性盐 不干扰下步测定 B 2 H2SO4 Ba ClO4 2 2BH ClO4 BaSO42BH ClO4 2HClO4 B 2H 2 4ClO4 此步骤滴定只滴定喹啉环上N原子 化学计量关系1 2 70 计算题 0 1mol LHClO4滴定硫酸奎宁 按上述三种方式测定 其滴定度分别为多少 C20H24N2O2 2H2SO4 746 96直接滴定 0 1 746 96 3 24 90mg ml BaAC2 0 1 746 96 4 18 67mg ml Ba ClO4 2 0 1 746 96 2 37 35mg ml 71 1 直接滴定法 C20H24N2 H 2SO4 3HClO4 C20H24N2 2H 2ClO4 C20H24N2 2H HSO4 ClO4 3 加入Ba ClO4 2后滴定 2 加入BaAC2后滴定 B 2 H2SO4 BaAC2 2B 2HAc BaSO42B 4HClO4 B 2H 2 4ClO4 B 2 H2SO4 Ba ClO4 2 2BH ClO4 BaSO42BH ClO4 2HClO4 B 2H 2 4ClO4 72 3 终点指示方法 常用电位法和指示剂法 中国药典收载的本类药物大多采用结晶紫指示剂 结晶紫 紫 蓝 蓝绿 黄绿 黄碱性区酸性区孔雀绿 浅兰绿色 黄色 奈酚苯甲醇 黄 绿喹哪啶红 红 无色 73 4 滴定剂的稳定性 gHAc具有挥发性 且膨胀系数较大 1 1 10 3 温度和贮存条件影响标准溶液的浓度 测定时应同时记录温度 t0 t1为标定时和滴定时的温度N0 N1为标定和测定时滴定液的浓度t0与t1相差10 以上时 应重新标定 74 注意问题 a 非水滴定 仪器应干燥无水 b 滴定速度不能过快 gHAc粘稠 速度太快粘附在滴定管径上部的溶液未完全流下 到终点时读数可发生误差 c gHAc具腐蚀性 操作时应小心注意安全 d gHAc比较贵 注意节省 e 称样量以消耗标准液8 10ml为度 并记录滴定时的温度 f 同时做空白试验校正 75 二 铈量法 铈量法是药物分析中常用的氧化还原方法之一 酚噻嗪类药物和硝苯地平可采用本法测定 1 硝苯地平的测定 终点时 微过量的 e 将指示剂中的 e 氧化成 e 使橙红色配合物离子呈淡蓝色或无色配位化合物离子 以指示终点 76 讨论 化学计量关系 1 2每1ml硫酸铈 0 1mol L 相当于17 32mg的C17H18N2O6终点指示 77 2 酚噻嗪类药物的测定原理 在适当pH下 硫酸铈氧化吩噻嗪进行含量测定开始时 失去一个电子 游离基 红色 等当点 失去2个电子 无色 终点 红色 无色 78 条件 在硫酸酸性条件下优点 赋型剂不干扰 制剂中咖啡因 苯丙胺 可待因 巴比妥类药物等不干扰 为一价还原 Ce4 Ce3 对环上取代基无作用 即可用于原料药 又可用于制剂分析 79 三 比色法 1 酸性染料比色法 也可将呈色的有机相经碱化 使与有机碱结合的酸性染料释放出来 测定其吸收度 在计算出碱性药物的含量 利用某些酸性染料在一定pH下 可与碱性药物结合显色 然后采用比色法测定其含量 基本原理如下 B H BH HIn H In BH In BH In 离子对 进入有机相 80 水相最佳pH值的选择 本法中水相的pH选择极为重要 要满足 能使有机碱性药物均成阳离子 酸性染料能电离足够多的阴离子 n 阴阳离子定量地结合后完全转溶于有机相 而过量的染料完全保留在水相中 才能保证定量的测定 pH太低 抑制酸性染料解离 使 n 浓度太低 pH太高 有机碱药物呈游离状态 使 浓度太低 影响因素 81 酸性染料的选择 能与生物碱药物定量结合 生成的离子对在有机溶剂中溶解度大 染料在有机溶剂中不溶或很少溶解 生成的离子对在最大吸收波长处吸收度高 常用酸性染料 溴麝香