药物分析杂环类药物的分析.ppt

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1、1,第八章杂环类药物的分析The Analysis of Hetero drugs,2,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。,3,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。,4,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

2、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.,5,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,6,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,7,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,8,2.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

3、,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。,9,1.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：,10,（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（knig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,11,* 此法用于异烟肼鉴别时，应先用

4、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,12,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,13,2. 酰肼基团的反应,常用的试剂：I2、Br2、KBrO3、AgNO3,（1）还原反应：,

5、14,（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,15,3.与酸碱共热，以降解产物鉴别,用红色石蕊试纸检查,16,三、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,17,2. 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(32) 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%,18,1.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。,

6、（1）剩余碘量法：,三、含量测定：以异烟肼为例。,操作：,19,原理：,20,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/L I23.429mg C6H7N3,21,(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：,22,Br2（过）+KI I2+2KBr I2+Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6,23,讨论： ChP63版曾用

7、本法测定异烟肼 a.酸度0.700.86mol/L，所测结果一致， 高、低都会使结果偏低； b.放置时间1530min； c.滴定温度30； d.测定应在25min内完成,24,(3)溴酸钾法：,操作：,原理：,等当点:稍过量的KBrO3,25,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；,26,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：3/2 T=0.016673/2137.14=3.429,27,2.比色测定： 利用开环反应或酰肼基团与试剂呈色测定 3.

8、非水滴定法： 利用吡啶环的碱性，进行非水滴定,28,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,29,硫酸奎宁（左旋体）,盐酸环丙沙星,分子式均为（C20H24N2O2）2H2SO42H2O,硫酸奎尼丁（右旋体）,30,二、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 *

9、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。,31,3、 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。,32,三、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,1,2,3,5,4,6,7,9,8,10,33,* 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23滴

10、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。,34,（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,

11、* 盐酸环丙沙星中有盐酸根，显氯化物的鉴别反应,35,四、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),36,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,37,硫酸阿托品,氢溴酸东莨菪碱,38,二、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,

12、莨菪醇,莨菪酸,39,2、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。,40,三、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,41,（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

13、反应，生成苯甲醛，逸出苦杏仁臭味。反应式如下：,42,（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。,43,四、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,44,五、托烷生物碱类含量测定,1.非水滴定法 2.GC法 3.HPLC法,45,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

14、； （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,46,代表药物：,丙嗪异丙嗪,氯丙嗪氟奋乃静,47,1、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,48,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,49,2. 显色反应：,(1),氧化剂：H2SO4、溴水、FeCl3、H2O2,(2),（可用于比色测定）,50,三、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

15、,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。,51,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：,52,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。,53,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：,54

16、,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。,55,(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：,56,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

17、：,57,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,58,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）,59,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；,60,（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。（

18、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。,61,1、 氯氮在稀盐酸中的水解反应,二、鉴别,62, 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,63,3 、硫酸荧光反应： 本类药物加硫酸，在紫外灯下，呈荧光。,64,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Kb10-10,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：

19、,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。,65,1.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。 pKb810,可选用gHAc pKb1012,可选用gHAc+Ac2O或CH3NO2Ac2O pKb12,可选用Ac2O,66,2. 酸根的影响： 在醋酸介质中的酸性：HClO4HBrH2SO4HClHNO3 a.测定生物碱氢卤酸盐： BHX + HClO4 BHClO4 +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 2BHX+HgAc22B.HAC+HgX2 如加入

20、HgAc2量不足影响滴定终点，过量（13倍）不影响测定结果。,67,b.测定生物碱为硝酸盐： BHNO3 + HClO4 BHClO4 + 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。,68,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m

21、ol的硫酸奎宁消耗mol的高氯酸，反应式如下：,（C20H24N2H）2SO4 + 3HClO4 （C20H24N22H）2ClO4- +（C20H24N22H）HSO4-ClO4-,69,加入BaAC2后滴定： 使SO42-生成难解离的BaSO4 B2H2SO4+BaAC22B+2HAc+BaSO4 2B+4HClO4(B2H+)24ClO4-,化学计量关系1：4。 本法加入的BaAc2也与HClO4作用。 BaAc2+HClO4Ba(ClO4)2+2HAc,70,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

22、。 B2H2SO4+Ba(ClO4)22BHClO4-+BaSO4 2BHClO4-+2HClO4(B2H+)24ClO4- 此步骤滴定只滴定喹啉环上N原子，化学计量关系1：2,71,计算题： 0.1mol/L HClO4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*746.96/324.90mg/ml； BaAC2:0.1*746.96/4=18.67mg/ml； Ba(ClO4)2:0.1*746.96/2=37.35mg/ml,72,(1)直接滴定法：,（C20H24N2H）2SO4 + 3HClO4 （C20

23、H24N22H）2ClO4- +（C20H24N22H）HSO4-ClO4-,(3)加入Ba(ClO4)2后滴定：,(2)加入BaAC2后滴定:,B2H2SO4+BaAC22B+2HAc+BaSO4 2B+4HClO4(B2H+)24ClO4-,B2H2SO4+Ba(ClO4)22BHClO4-+BaSO4 2BHClO4-+2HClO4(B2H+)24ClO4-,73,3. 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,74,4. 滴定剂的稳定性： gH

24、Ac具有挥发性，且膨胀系数较大（1.1103/），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。,75,. 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。 cgHAc具腐蚀性，操作时应小心注意安全。 dgHAc比较贵，注意节省。 e称样量以消耗标准液810ml为度，并记录滴定时的温度。 f . 同时做空白试验校正,76,二、铈量法：,铈量法是药物分析中常用的氧化还原方法之

25、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。,77,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：,78,（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,79,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

26、上取代基无作用； 即可用于原料药，又可用于制剂分析。,80,三、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 HInH+ +In- BHIn（BHIn）离子对（进入有机相）,81,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。

27、* 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,82,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： 溴麝香草酚蓝、麝香草酚蓝、溴甲酚紫、溴甲酚绿等,酸性染料的浓度： 对测定结果影响不大，量足够即可； 浓度增加可提高灵敏度； 浓度过高易产生乳化层，影响测定。,83,有机溶剂的选择： *对形成的离子对提取率高，或能与离子对形成氢键; *不与或极少与水混溶。 常用溶剂有氯仿、苯、二氯甲烷,四氯化碳等。 氯仿

28、最常用，是理想的溶剂。,水分的影响：提取过程中应严防水分混入有机相中 *水相中过量的有色酸性染料会影响测定结果； *水分的混入使有机相浑浊，影响比色测定。 若酸性染料中有杂质混入有机相也会影响测定结果，应在加入样品前，将缓冲液与酸性染料的混合液先用有机溶剂提取。,84,实例：氢溴酸山莨菪碱片的含量测定： 氢溴酸山莨菪碱片 BH 溴甲酚绿 In- BH+In-BH+In-(黄色)，于420nm处测吸光度，计算并将结果与1.140相乘，即得供试品中C17H23NO4HBr3H2O重量。,85,2.钯离子比色法： 原理：吩噻嗪类药物可与金属离子（如Pd2+）在适当pH值的溶液中形成有色的络合物，借以

29、进行比色测定。,本法可选择性地测定未被氧化的吩噻嗪类药物的测定。因为钯离子只与未被氧化的硫共价结合，当硫原子被氧化为砜或亚砜时，则不与钯离子呈色。,86,四、紫外分光光度法：,1.直接紫外法,供试品不需要提取分离，溶于适当的溶剂中即可进行含量测定。,测定原理：某些药物具有紫外特征吸收光谱，在其最大吸收波长处测定吸收度，利用百分吸收系数计算或与对照品溶液同时测定，计算含量,2.萃取后分光光度法,通过萃取使供试品中被测组分和其他组分得到分离，以消除对测定的干扰，使测定结果更准确。,87,氯丙嗪：入max =254nm, 277nm处无吸收 氧化产物：254nm、 277nm处均有吸收 且氧化产物：A254（氧）=A277（氧） 因此，可由两波长处测得吸收度之差计算氯丙嗪的含量。,3.萃取-双波长分光光度法,USP收载本法用于盐酸氯丙嗪注射液的含量测定，主要用来校正样品中氧化物对测定的干扰。,88,五、气相色谱法,六、高效液相色谱法,