药物分析讲稿-第六章芳酸类药物的分析.doc

第六章芳酸类药物的分析 桂林医学院药学-唐岩松第六章芳酸类药物的分析 芳酸类药物包括芳酸及其酯类和盐类。根据它们的结构特点，又可分为水杨酸类、苯甲酸类以及其他芳酸类。 芳酸类药物中许多是临床常用的解热镇痛药，如阿司匹林、贝诺酯和布洛芬，而水杨酸、苯甲酸及其钠盐是常用消毒防腐药，对氨基水杨酸钠是抗结核药，丙磺舒是抗痛风药，氯贝丁酯为降血脂药。上述药物中除苯甲酸钠、对氨基水杨酸钠易溶于水外，其余大多在水中微溶或不溶。它们的溶解行为常可作为供试品溶液的配制或含量测定时选择滴定介质的依据。 本类药物分子结构特点是既具有苯环，又具有羧基。羧基可成盐或酯，若羧基呈游离态，则具有酸性。若羧基与苯环相连则属于水杨酸类或苯甲酸类，若通过烃基等基团与苯环相连，则属于其他芳酸类。 本类药物可供分析的官能团有羧基、酯基、芳环上的酚性羟基及芳伯氨基。羧基及其盐使得药物具有酸碱性，可在适当溶剂中以中和法测定；酯基在酸或碱性条件下可发生水解，水解产物的性质可用作药物的鉴别；芳环上的酚性羟基可发生络合反应，产生有色化合物，可供鉴别；芳伯氨基所特有的重氮化反应既可用于药物鉴别亦可用于含量测定。第一节结构特征及其主要性质一、水杨酸类药物(一)常见药物 (二)结构特征及主要性质 水杨酸类药物分子中具有苯环和特征官能团（羧基、氨基、酯键等）主要具有以下几方面性质：1、酸性 水杨酸和阿司匹林的结构中具有游离的羧基，显酸性，可与碱发生中和反应。其酸性强弱与分子中芳环、羧基和取代基的相互影响有关。取代基为卤素、硝基、羟基时能降低苯环电子云密度，使羧基中羟基氧原子的电子云密度降低，从而增加氧氢键极性，较易离解出质子，故酸性较苯甲酸强；反之，取代基为甲基、氨基时能增加苯环电子云密度从而降低氧氢键极性，使酸性较苯甲酸弱。水杨酸结构中的羟基位于苯甲酸的邻位，不仅对羧基有邻位效应，还由于羟基中的氢能与羧基中碳氧双键的氧形成分子内氢键能增强羧基中氢氧键的极性，使酸性增强，因此水杨酸的酸性（pKa2.95）比苯甲酸（pKa4.26）强得多。阿司匹林为水杨酸乙酰化物，酸性（pKa3.49）较水杨酸要弱些，但比苯甲酸的酸性强。 水杨酸、阿司匹林及片剂均可在中性乙醇中，以酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠滴定液测定含量。阿司匹林片中加有l酒石酸或枸橼酸作稳定剂，都会消耗氢氧化钠溶液，导致测定结果偏高，因此，阿司匹林片的含量测定采用两步滴定法。2、酚羟基的性质 水杨酸和对氨基水杨酸钠的结构中具有酚羟基，可与三氯化铁试液作用显色。3、水解性 阿司匹林和贝诺酯的结构中具有酯键，在碱性条件下易水解产生酚羟基和羧酸，在生产和贮藏过程中容易引入水解产物，故对芳酸类原料药和制剂应检查由水解而引入的杂质，如阿司匹林及其片剂应检查水杨酸。4、芳伯氨基的性质 对氨基水杨酸钠的结构中具有芳伯氨基，在酸性溶液中，与亚硝酸钠试液进行重氮化反应，生成的重氮盐与碱性-萘酚偶合可产生橙红色沉淀。5、紫外及红外吸收的性质本类药物结构中多数具有共轭体系，在一定波长处具有紫外和红外吸收特征。二、苯甲酸类药物(一)常见药物(二)结构特征及主要性质 本类药物均为固体。具有一定的熔点。分子结构中具有苯环和特征官能团，均具有紫外和红外特征吸收光谱。已被中国药典收载用于鉴别丙磺舒及甲芬那酸，也可用紫外-可见分光光度法测定含量，如中国药典用紫外-可见分光光度法测定丙磺舒的含量。除苯甲酸钠溶于水以外，其他药物在水中微溶或几乎不溶，苯甲酸易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂；丙磺舒、甲芬那酸在乙醇、乙醚和三氯甲烷等有机溶剂中略溶、微溶或难溶，但均溶于氢氧化钠溶液。 苯甲酸钠能水解成苯甲酸，苯甲酸盐的中性溶液，与三氯化铁试剂反应，可生成赭色沉淀，可用于鉴别。本类药物具有苯环和特征官能团，有紫外和红外特征吸收光谱，可用于鉴别。苯甲酸、丙磺舒和甲芬那酸均具有游离羧基，可用氢氧化钠直接滴定测定含量。利用苯甲酸溶于有机溶剂、不溶于水，而苯甲酸钠溶于水不溶于有机溶剂的性质，可用双相滴定法，以盐酸为滴定液测定苯甲酸钠的含量。三、其他芳酸类药物(一)常见药物 (二)结构特征及主要性质第二节 鉴别试验一、三氯化铁反应1、水杨酸及其盐在中性或弱酸性条件下，与三氯化铁试液反应，生成紫堇色配位化合物。反应适宜的pH为46，在强酸性溶液中配位化合物分解。本反应极为灵敏，只需取稀溶液进行试验；如取样量大，产生颜色过深时，可加水稀释后观察。 阿司匹林无游离的酚羟基，不能直接与三氯化铁试液反应，而分子中酯键加热水解后，生成水杨酸，具有酚羟基，可与三氯化铁试液反应，呈紫堇色；对氨基水杨酸钠加稀盐酸呈酸性后，与三氯化铁试液反应，呈紫红色；贝诺酯加氢氧化钠试液煮沸水解后，加盐酸至微酸性后，与三氯化铁试液反应，呈紫堇色。此反应可检出0.1ug的水杨酸，已被中国药典(二部附录且)收载，作为水杨酸类药物的一般整别试验。2、苯甲酸的碱性水溶液或苯甲酸的中性溶液，与三氯化铁试液生成碱式苯甲酸铁盐的赭色沉淀。3、丙磺舒加少量氢氧化钠试液使生成钠盐后，在pH 5.06.0水溶液中与三氯化铁试液反应，即生成米黄色沉淀，产物结构式为：4、布洛芬的无水乙醇溶液，加入高氯酸羟胺-无水乙醇试液及N，N-双环己基羧二亚胺（DCC）-无水乙醇试液，混合后，在温水中加热20min。冷却后，加高氯酸铁-无水乙醇液，即呈紫色。二、水解反应 本类药物中的某些药物具有酯的结构，可利用其水解产物特有的反应作为鉴别依据。1、阿司匹林与碳酸钠试液加热水解，产生水杨酸钠及醋酸钠，加过量稀硫酸酸化后，则生成白色水杨酸沉淀，并发生醋酸的臭气。沉淀物于100105干燥后，测其熔点为156161。 中国药典阿司匹林鉴别方法如下： 取本品约0.5g，加碳酸钠试液10ml，煮沸2min后，放冷，加过量的稀硫酸即析出白色沉淀，并发生醋酸的臭气。若为阿司匹林片剂，加热放冷后，应滤除片剂辅料等，再在滤液中进行酸化，否则干扰反应结果的观察。复方片剂中其他成分干扰检出，也应进行分离后再依法试验。 中国药典阿司匹林片鉴别方法如下： 取本品的细粉适量（约相当于阿司匹林0.1g），加碳酸钠试液l0ml摇匀后，放置5min，滤过，滤液煮沸2min，放冷，加过量的稀硫酸，即析出白色沉淀，并发生醋酸的臭气。 在进行阿司匹林鉴别时，BP（1993）用氢氧化钠代替碳酸钠，水解后酸化，生成的水杨酸经水洗、干燥后测定熔点。JP（14）规定在滤除水杨酸沉淀后，再加乙醇和硫酸，加热，产生乙酸乙酯的特殊香味。2、氯贝丁酯分子中具有酯结构，碱水解后与盐酸羟胺生成异羟肟酸盐，在弱酸性条件下加三氯化铁即呈紫色异羟肟酸铁。 布洛芬加氯化亚砜生成酰氯，与乙醇酯化后，也呈异羟肟酸铁反应，生成如下产物三、氧化反应 甲芬那酸加硫酸溶解后，与重铬酸钾试液反应，即呈深蓝色，随即变为棕绿色。 甲芬那酸溶于硫酸后，加热，则溶液呈黄色，并产生绿色荧光。四、分解产物的反应1、苯甲酸盐可分解成苯甲酸升华物，升华产物可用于鉴别。如苯甲酸钠置干燥试管中，加硫酸后，加热，不炭化，但析出苯甲酸，在试管内壁凝成白色升华物。2、含硫的药物，可分解后鉴别。如丙磺舒与氢氧化钠熔融，分解生成亚硫酸钠，经硝酸氧化成硫酸盐后而显硫酸盐反应。3、丙磺舒高温加热时，能产生二氧化硫气体，具SO2臭味。五、重氮化-偶合反应1、对氨基水杨酸钠具有芳伯氨基结构，在酸性溶液中，与亚硝酸钠试液进行重氮化反应，生成的重氮盐与碱性-萘酚偶合产生橙红色沉淀。 2、贝诺酯具有潜在的芳伯氨基，加酸水解后产生芳伯胺基结构，在酸性溶液中，与亚硝酸钠试液进行重氮化反应，生成的重氮盐与碱性-萘酚偶合产生橙红色沉淀。3、甲芬那酸的甲醇溶液，与对-硝基苯重氮盐试液在氢氧化钠碱性条件下偶合产生橙红色。六、溴代反应 对氨基水杨酸钠结构中的酚羟基，可使苯环上羟基邻、对位质子易被卤素取代，若在酸性溶液中与溴作用，可发生溴代反应。七、紫外-可见吸收光谱法八、红外吸收光谱法第三节特殊杂质检查一、阿司匹林杂质检查(一)杂质来源阿司匹林合成工艺如下：根据其合成工艺，阿司匹林中经常含有未完全反应的原料、中间体及副产物，在贮藏过程中还可能产生水解产物，因此中国药典在阿司匹林项下规定了“溶液的澄清度”、“游离水杨酸”、“易碳化物”等检查项。(二)检查原理及方法1、溶液的澄清度 系检查碳酸钠试液中不溶物。阿司匹林可溶于碳酸钠试液，而生产工艺中未反应完全的酚类，或水杨酸精制时温度过高发生脱羧反应生成的苯酚，以及副反应生成的醋酸苯酯、水杨酸苯酯和乙酰水杨酸苯酯等杂质均不溶于碳酸钠试液。因此可利用溶解行为的差异，由一定量阿司匹林在碳酸钠试液中溶液应澄清来加以控制。2、游离水杨酸 阿司匹林生产过程中乙酰化不完全或贮藏过程中水解均产生水杨酸，水杨酸对人体有毒性，而且易被空气氧化成一系列红棕色甚至深棕色醌型有色物质，使阿司匹林成品变色。(1)原理：阿司匹林本身无酚性羟基，不能直接与高铁盐作用，而水杨酸含有酚羟基则可与高铁盐反应生成紫堇色配合物。取本品适量与一定量水杨酸对照液在相同条件下与高铁盐反应，通过反应后溶液色泽比较，控制游离水杨酸的限量。(2)检查方法：取供试品0.1g，加乙醇lml，加冷水适量使成50ml，立即加新制的稀硫酸铁铵溶液【取盐酸溶液（9100）lml，加硫酸铁铵指示液2ml后，再加水适量使成100ml】lml，摇匀。30s内如显色，与对照液【精密称取水杨酸对照品0.1g，加水溶解后加冰醋酸lml，摇匀，再加水使成1000ml，摇匀，精密量取lml，加乙醇lml、水48ml与上述新制的稀硫酸铁铵溶液lml，摇匀】比较，不得更深(0.1)。 通常，制剂不再检查原料药项下的有关杂质，但阿司匹林在制剂生产过程中又易水解为水杨酸，因此中国药典规定阿司匹林片和阿司匹林肠溶片均按上述方法控制杂质水杨酸的限量，限量分别为0.3和1.5。而阿司匹林栓中游离水杨酸的检查采用高效液相色谱法，其限量为1.0。3、易炭化物二、对氨基水杨酸钠杂质检查三、贝诺酯杂质检查(一)杂质来源 由于贝诺酯在生产和贮藏过程容易水解，故中国药典在贝诺酯项下规定了“对氨基酚”和“游离水杨酸”的检查。(二)检查原理及方法1、对氨基酚(1)检查原理：利用对氨基酚在一定条件下可与碱性亚硝基铁氰化钠作用显色，而贝诺酯无此呈色反应的原理，于供试品甲醇溶液中加入碱性亚硝基铁氰化钠试液，观察有无蓝绿色出现，以不显色为符合标准，即以该检测条件下反应的灵敏度来控制杂质限量。(2)检查方法：取供试品1.0g，加甲醇溶液(12)20ml搅匀，加入碱性亚硝基铁氰化钠试液lml，摇匀，静置30min，不得显蓝绿色。2、游离水杨酸 同阿司匹林中水杨酸检查。四、氯贝丁酯杂质检查五、布洛芬有关物质检查第四节 含量测定一、酸碱滴定法(一)直接滴定法1、水杨酸及阿司匹林的测定水杨酸及阿司匹林分子中有游离羧基，其电离常数为3.27l0-4，可用标准碱溶液直接滴定。 中国药典收载的阿司匹林的含量测定：测定方法：取供试品约0.4g，精密称定，加中性乙醇（对酚酞指示液显中性）20ml溶解后，再加酚酞指示液3滴，用氢氧化钠滴定液(0.1molL)滴定。每lml的氢氧化钠液相当于18.02mg的C9H8O4。讨论：本品含有酯的结构，为了使供试品易于溶解及防止酯在滴定时水解而使结果偏高，故在中性乙醇溶液中滴定；滴定时应在不断振摇下稍快进行，以防止局部碱度过大而促使其水解；测定时温度在040范围内，对结果无影响；本法操作简便，但供试品中所含水杨酸超过规定限度时，不宜用本法测定。结果计算：若实验中称取供试品为形(g)，滴定终点时消耗氢氧化钠滴定液(0.1molL)的体积为V(ml)，F为浓度校正系数（F=C实/C理，C实为实际滴定液浓度，C理为标准滴定液浓度），则以式（6-1）计算供试品含量：2、苯甲酸及丙磺舒的测定 苯甲酸及丙磺舒含羧基，具酸性，可将其溶解在中性乙醇中以氢氧化钠中和。苯甲酸直接中和法反应原理如下式所示：(二)水解后剩余滴定法 利用阿司匹林分子中含羟基酯结构在碱性溶液中易于水解的性质，加入过量标准氢氧化钠溶液，加热使酯水解，剩余碱以酸回滴定。本法为酯的一般含量测定方法，可用于阿司匹林片剂的含量测定。测定方法：取本品约1.5g，精密称定，加氢氧化钠滴定液(0.5molL)50.0ml，混合，缓缓煮沸10min，放冷，加酚酞指示液，用硫酸滴定液(0.25molL)滴定剩余的氢氧化钠，并将滴定结果用空白试验校正。 碱液在受热时易吸收二氧化碳，用酸回滴定时会影响测定结果，故需在同样条件下进行空白试验校正。(三)两步滴定法 阿司匹林片含量测定时，因阿司匹林(乙酰水杨酸)片中加有约1的酒石酸或枸橼酸作稳定剂，本品生产过程中也可能发生水解，产生水杨酸和醋酸，这些酸都消耗氢氧化钠液，导致测定结果偏高。所以用标准碱液直接测定有干扰，而采用剩余滴定法，测定过程分两步进行。(1)中和：取本品10片，精密称定，研细，精密称取片粉适量(约相当于阿司匹林0.3g)，加中性乙醇(对酚酞指示液显中性)20ml，振摇使阿司匹林溶解，加酚酞指示液3滴，滴加氢氧化钠滴定液(0.1molL)至溶液显粉红色。此时中和存在的游离酸，阿司匹林也同时成为钠盐。(2)水解与测定：在中和后的供试品溶液中，加定量过量的氢氧化钠滴定液(0.1molL)40ml，置水浴上加热15min并时时振摇，迅速放冷至室温，用硫酸滴定液（0.05molL）滴定剩余的碱，并将滴定的结果用空白试验校正。在此过程中，阿司匹林中酯结构水解而消耗碱，而共存酸不干扰测定，供试品中阿司匹林的含量，由水解时消耗的碱量计算，反应式如下：(3)含量计算：供试品中阿司匹林（分子量：180.16）的含量，由水解时消耗的碱量计算。该滴定为剩余滴定法，从空白溶液所消耗的碱的量中，减去供试液消耗碱的量，即为阿司匹林中酯结构水解而消耗碱的量，由于氢氧化钠1mol与硫酸0.5mol、阿司匹林lmol相当，故lml氢氧化钠滴定液（0.1molL）或lml硫酸滴定液（0.05molL）相当于18.02mg的C9H8O4。 若空白试验消耗硫酸体积为V0（m1）；供试品消耗硫酸体积为V（m1），W为供试品片粉称取量（g），为平均片重（g），F为浓度校正系数，因供试品为片剂，故含量测定结果以标示量百分含量表示如式（6-2）。二、双相滴定法(一)原理 苯甲酸钠属于有机酸的碱金属盐，由于它对应的苯甲酸（Ka=6.310-5）酸性较强，因而苯甲酸钠碱性较弱，直接滴定有困难，故采用双相滴定法测定含量。滴定液中加入与水不相溶的有机溶剂乙醚，在滴定过程中反应生成的苯甲酸在水中的溶解度小，而在乙醚中的溶解度大，可使苯甲酸不断地随着滴定而萃取到乙醚中，减少苯甲酸在水中的浓度，使滴定反应进行完全。反应式如下： 当用盐酸液滴定至水层中甲基橙指示液显橙红色时，分开水层与乙醚层，用水洗涤醚层，使可能存在于乙醚中的苯甲酸钠溶于水后并入水层，加乙醚后，继续用盐酸滴定至终点即得。(二)测定方法 水杨酸钠及其片剂，亦可采用此法测定。三、亚硝酸钠法 对氨基水杨酸钠分子中有芳伯胺基，能在盐酸存在下与亚硝酸钠定量地发生重氮化反应，生成重氮盐，可用永停法或电位法指示终点。四、溴量法(一)原理酚羟基邻对位的氢较活泼，易被卤化，利用此性质，在酸性溶液中与过量溴定量地发生溴代反应，再以碘量法测定剩余的溴，根据消耗硫代硫酸钠标准溶液的量，即可计算本品含量。(二)测定方法 取本品的干燥品约0.2g，精密称定，加水溶解并定容至100ml，精密吸取20ml于碘量瓶中，加溴滴定液（0.1molL）2.0ml，溴化钾液（14）20ml，盐酸-冰醋酸(2:5)14ml，密塞，放置10min并问或振摇，加碘化钾试液6ml，摇匀，放置5