巴比妥类药物的分析

第五章巴比妥类药物的分析一．巴比妥类药物的结构剖析巴比妥类药物为环状酰脲类镇静催眠药，是巴比妥酸的衍生物，其基本结构通式为：O23NHCHNCCCOOR1R21456由于5位取代基R1和R2不同，形成不同巴比妥类药物，具有不同的理化性质.临床上常用药物多为巴比妥酸的5,5-二取代衍生物,少数为1,5,5-三取代物或c2位为硫代巴比妥酸的５，５－二取代衍生物．中国药典收载的本类药物有苯巴比妥及其钠盐.异戊巴比妥及其钠盐．司可巴比妥钠和注射用硫喷妥钠等．巴比妥类药物的基本结构：一．巴比妥酸环状丙二酰脲．二．取代基部分．取代基不同，形成不同的具体药物有不同的理化性质．理化性质可用于区别各种巴比妥类药物．二．巴比妥类药物的理化特征巴比妥类药物通常为白色结晶或结晶性粉末，具有一定的熔点．在空气中稳定，加热都能升华．一般微溶或极微溶于水，易溶于乙醚等有机溶剂．其钠盐易溶于水．而难溶于有机溶剂.六元环结构较稳定，遇酸，氧化剂，还原剂时，一般情况下环不会破裂，遇碱共热就开环，并产生氨气．这种理化性质可用于区别各种巴比妥类药物．（一）弱酸性巴比妥类药物的母核环结构中含有１，３－二酰亚胺基团，能使其分子发生酮式－烯醇式互变反应异构，在水溶液中发生二极电离．由于本类药物具有弱酸性（pka值为7.3-8.4）故可以与强碱反应生成可溶性盐．一般为钠盐．由于弱酸与强碱形成巴比妥盐，其水溶液呈碱性，加酸酸化后，则析出结晶性的游离巴比妥类药物，可用有机溶剂将其提取出来．上述这些性质可用于巴比妥类药物的分离．鉴别，检查和含量测定．（二）水解反应１．巴比妥类药物的水解本类药物得分子结构中含有酰亚胺基团，与碱溶液共沸即水解释放氨气，可使红色石蕊试纸变蓝．ＪＰ（１４）采用此反应鉴别异物戊巴比妥和巴比妥。鉴别方法：取异物戊巴比妥或巴比妥0.2克，加氢氧化钠试液１０毫升，加热煮沸则产生具有氨臭的气体．２．巴比妥类药物钠盐的水解本类药物的钠盐，在潮湿的情况下也能水解．一般情况下，在温室和ph值１０以下水解较慢；ph值１１以上随着碱度的增加水解速度的加快．（三）与重金属离子反应巴比妥类药物分子结构中含有丙二酰脲（-CONHCONHCO-）或酰亚胺基团在合适的pH值溶液中，可与某些重金属离子，如Ag+,Cu2+,Co2+,Hg2+等反应呈色或产生有色沉淀．虽然这类化学反应的专属性不强，但仍常用于本类药物的鉴别和含量测定．１．与银盐反应，巴比妥类药物分子结构中含有酰亚胺基团，碳酸钠溶液中，生成钠盐而溶解，再与硝酸银溶液反应，首先生成可溶性的一银盐，加入过量的硝酸银溶液，则生成难溶性的二银盐的白色沉淀．此反应可用于本类药物的鉴别和含量测定．２．与铜盐的反应巴比妥类药物在吡啶溶液中生成的烯醇式异构体与铜离子吡啶溶液反应，形成稳定的化合物，产生类似双缩脲的呈色反应．此反应中，巴比妥类药物呈紫堇色或生成紫色沉淀，含硫巴比妥类药物则呈绿色．在不同的pH值溶液中，5,5-二取代基不同的巴比妥类药物与铜盐生成的紫色化合物，在氯仿中的溶解度不同．在较高pH值溶液中，5,5-取代基的亲脂性越强，形成的紫色化合物越易溶于氯仿中．此反应用于本类药物的鉴别．３．与钴盐的反应巴比妥类药物在在碱性溶液中可与钴盐反应，生成紫堇色配位化合物，可用于本类药物的鉴别和含量测定．此反应在无水条件下进行，能使反应很灵敏，而且形成的有色产物也比较稳定．因此所用试剂都应不含水分．常用试剂为无水乙醇或甲醇；钴盐为醋酸钴，硝酸钴，氧化钴；碱为有机碱最好．４．与汞盐的反应巴比妥类药物与硝酸汞和氧化汞反应，生成白色汞盐沉淀，此沉淀能溶于氨试液中（四）与香草醛的反应巴比妥类药物分子结构丙二酰脲基团中氢比较活泼，可与香草醛在浓硫酸存在下发生缩合反应，生成棕红色产物.BP(2000)戊巴比妥采用此反应进行鉴别。具体鉴别方法如下：于瓷盘中放入戊巴比妥１０毫克，加硫酸２毫升混合后，放在水浴上加热２分钟的，产生棕红色。放冷，加乙醇五毫升，先变为紫色然后变为兰色。加乙醇后，其反应产物可转变为：（五）紫外吸收光谱特征巴比妥类药物的紫外吸收光谱随其电离级数不同，而发生显著的变化.如下图１所示：在酸性溶液中，无明显的紫外吸收峰；在碱性溶液中，发生一级电离，形成了共轭体系结构，在２４０纳米出现最大吸收峰；在强碱溶液中，不发生二级电离，故仍在２４０纳米处．硫代巴比妥类药物的紫外吸收光谱则不同，在酸性和碱性溶液均具有较明显的紫外吸收．如图２所示的硫喷妥的吸收光谱．在盐酸溶液中，两个吸收峰分别在２８７纳米和２３８纳米处；在氢氧化钠溶液中，两个吸收峰分别移至３０４纳米和２５５纳米；在强碱溶液中，在２５５纳米处消失，只存在３０４纳米处的吸收峰．图１巴比妥类药物在不同ph值溶液中紫外吸收光谱特征性变化，可用于巴比妥类药物鉴别，检查，含量测定．（六）薄层色谱行为特征巴比妥类药物具有不同的分子结构，则其色谱行为亦不同，可用于鉴别，常用的方法有薄层色谱法和高效液相色谱法等．（七）显微结晶巴比妥类药物可根据其本身或与某种试剂的反应产物的特殊晶型，进行同类或不类药物的鉴别．此法亦适用于生物样品中微量巴比妥类药物的检验．１．药物本身的晶形取药物或从酸性溶液中，用有机溶剂提取，经酸化，提取，挥干的残渣少许，放置在载玻片上，加１／１０氢氧化钠溶液一滴，搅拌溶液后，再加１／１０硫酸溶液一滴，即生成巴比妥类药物的特殊结晶．在显微镜下观察结晶形状：巴比妥为长方形；苯巴比妥在开始时呈球形，然后变成花瓣状的结晶，如下图：２．反应产物的结晶产物鉴于某些巴比妥类药物可与重金属离子反应，生成具有特殊晶形的淀粉．因此，可以利用此进行鉴别．例如，巴比妥可与硫酸铜－吡啶试验进行反应，形成十字形紫色结晶，如下图：苯巴比妥反应后，则形成浅紫色细小不规则的或类似菱形的结晶；其他巴比妥类药物不能形成结晶，可以利用这一特性来区分之．三．鉴别实验巴比妥类药物的结构特征和具体的理化特性，如分子结构中含有酰亚胺基，硫元素与不同取代基等可用于本类药物的鉴别试验．常用的鉴别试验方法有丙二酰脲类鉴别试验，制备衍生物测定熔点，芳环反应，不饱和键反应硫和钠元素反应等．另外，巴比妥类药物光谱和色谱行为特征也用于本类药物的鉴别．（一）丙二酰脲类鉴别反应丙二酰脲类反应是巴比妥类药物母核反应，因而是本类药物共有的反应，收载在药典附录中“一般鉴别试验‘项下．丙二酰脲类的鉴别反应有银盐和铜盐反应，其试验原理前已阐述，鉴别试验应用于苯巴比妥，异戊巴比妥及其盐和司可巴比妥钠的鉴别．１．银盐反应方法取供试品０．１克，加碳酸钠溶液１毫升与水１０毫升，振摇二分，滤过，滤液中逐滴加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，振摇溶解．继续加沉淀不再溶．２．铜盐反应方法取供试品５０毫克，加吡啶溶液５毫升溶解后加吡啶试液，即生成紫色沉淀．（二）测定熔点熔点是一种物质在规定方法下，由固态转变为液态的温度．巴比妥类药物可直接用药典方法测定熔点，其钠盐可利用它易溶于水，酸化后析出游历巴比妥母体，过滤沉淀测定熔点．现举例如下：１．司可巴比妥钠的鉴别２．苯巴比妥钠的鉴别３．巴比妥的鉴别:取本品0.5克，加１mol/L碳酸钠溶液５毫升使溶解，加4.5%(W/V)对硝基氯苄的乙醇溶液１０毫升，水浴加热回流３０min，放置１h后，滤过，所得沉淀用乙醇进行重结晶后，在100℃~105℃干燥，测定衍生物的熔点，应为150℃左右．反应如下：中国药典未收载此法，而国外药典仍用此法鉴别异戊巴比妥．（三）利用特殊取代基或元素的鉴别试验１．利用不饱和取代基的试验具有不饱和取代基的巴比妥类药物，中国药典收载了司可巴比妥钠．因其分子结构中含有丙烯基，不饱和键可与碘,溴或高锰酸钾反应．发生加成及氧化反应．而使碘，溴或高锰酸钾褪色．（１）与碘试液反应（２）与高锰酸钾反应2.利用芳环取代基的鉴别试验具有芳环取代基的巴比妥类药物,中国药典收载了苯巴比妥及其钠盐.可用以下方法鉴别:(1)硝化反应:含芳香取代基的巴比妥类药物,与硝酸钾和硫酸共热,可发生硝化反应生成黄色硝基化合物.(2)与硫酸-亚硝酸钠的反应:苯巴比妥与硫酸-亚硝酸钠反应生成橙黄色产物,并随即转变为橙红色.鉴别方法:取本品约10mg.加硫酸２滴与亚硝酸钠约5mg,混合,即显橙黄色,随即转变为橙红色.(3)与甲醛-硫酸的反应:苯巴比妥与甲醛-硫酸反应,生成玫瑰红色产物,此鉴别方法收载于中国药典,可用于区别苯巴比妥和其它巴比妥类药物.鉴别方法:取本品约50mg,置试管中,加甲醛试液1ml,加热煮沸,冷却,沿壁加入硫酸0.5ml,使成两液层,水浴加热.接界面呈玫瑰红色.3与硫元素的鉴别反应巴比妥类分子结构中含有硫的药物,如硫喷妥钠，可将其硫元素转变为无机硫离子,而显硫化物的反应.如下反应可鉴别硫代巴比妥与其它巴比妥类药物.四.特殊杂质检查(一)苯巴比妥的特殊杂质检查苯巴比妥的合成工艺为:由以上合成工艺过程可以看出,苯巴比妥中特殊杂质主要是合成中产生的中间体(Ⅰ)和(Ⅱ)以及副产物,常通过检查酸度.乙醇溶液的澄清度及中性或碱性物质来加以控制.1.酸度酸度的检查主要是控制副产物苯基丙二酰脲.苯基丙二酰脲是由于中间体(2)的乙基反应不完全,而与脲素缩合生成的,因其分子中5位碳上的氢受相邻丙羧基影响,致使酸性增强.能使甲基红指示剂呈红色.检查方法:取本品0.2g,加水10ml,煮沸搅拌1min,放冷,滤过,取滤液5ml,加甲基橙指示剂１滴，不得显红色.2.溶液澄清度本项检查主要控制乙醇不溶性杂质,利用苯巴比妥酸这些杂质在乙醇中的溶解度比苯巴比妥小的特性来进行检查.检查方法:取本品1.0g,加乙醇5ml,加热回流3min,溶液应澄清.3.中性或碱性物质中性或碱性物质是中间体(Ⅰ)形成的副产物2-苯基丁二酰胺,2-苯基丁二酰脲或分解产物等杂质,不溶于氢氧化钠溶液但溶于乙醚;而苯巴比妥具有酸性溶于氢氧化钠溶液,故采用提取重量法测其含量.检查方法:取本品1.0g,置于分液漏斗中,加氢氧化钠试液10ml溶解后,加水5ml与乙醚25ml,振摇1min,分取醚层,用水洗涤３次,每次５ml,取醚液经干燥滤纸滤过,蒸干,在105℃干燥１h,遗留残渣不超过3mg.(二)司可巴比妥钠的特殊杂质检查司可巴比妥钠的合成工艺:1.溶液澄清度司可巴比妥钠在水中极易溶解,水溶液应澄清,否则表明含有水不溶性杂质,因本品的水溶液易与空气中的二氧化碳作用,而析出司可巴比妥,故进行该项目检查时溶解样品的水应新沸放冷以消除水中二氧化碳的干扰.检查方法:取本品1.0g,加新沸过的冷水10ml溶解后,溶液应澄清.2.中性或碱性物质本项检查的杂质是合成过程中产生的中性或碱性副产物以及司可巴比妥钠的分解产物,如酰脲(Ⅰ),酰胺(Ⅱ)类化合物.杂质产生的发应式如下:这类杂质不溶于氢氧化钠溶液而溶于乙醚,可于碱性条件下用乙醚提取后,称重,控制其限量.检查方法与苯巴比妥相同.五含量测定巴比妥类药物的含量测定方法,有银量法、溴量法、酸量法、紫外分光光度法、提取重量法．HPLC法及GC法等.（一）银量法巴比妥类药物再适当的碱性溶液中,可与银离子定量成盐.根据这一性质,采用银量法测其含量(反应式见本章第二节“一”下).１．测定方法：将供试品溶于碳酸钠溶液中,保持温度在15~20℃,用硝酸银直接滴定.在滴定过程中,首先形成可溶性一银盐,当被测定的巴比妥类药物完全形成一银盐后,继续用硝酸银溶液滴定,稍过量的银离子就和巴比妥类药物形成难溶性的二银盐沉淀,使溶液变为混浊,以此指示终点.２．讨论：此法操作简便、专属性强,分解产物或其他一些可能产生的杂质不与硝酸银反应;但在接近终点时反应较慢,观察出现混浊的终点较难掌握,滴定时必须控制温度,防止测定结果偏高,中国药典1963、1977年版采用该法测定,以所产生的沉淀在30秒内不消失为终点.为了减少目测误差,对于本法作过多次改进.曾用丙酮作为介质来克服滴定过程中温度变化的影响和改善终点的观察,结果仍不够满意;中国药典(1985年版)改用甲醇及3.0％无水碳酸钠溶剂系统,以饱和甘汞电池为参比电极,银电极为指示电极,用硝酸银液电位滴定,得到明显改进,并为2000年版药典所沿