第八章杂环类药物的分析

新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-1-第八章杂环类药物的分析教学目的和要求一、掌握吡啶类、喹啉类、托烷类、吩噻嗪类苯并二氮杂卓类药物的鉴别和含量测定的基本原理与方法。二、本类药物中典型药物国外药典收载的鉴别和含量测定方法。三、了解本类药物的体内分析方法。四、通过几章具体药物的学习及各类药物分析方法的熟悉，逐渐理解并学会药物质量标准制定方法。本章讨论化学合成的杂环类药物，选择应用比较广泛的五类杂环药物中的几个典型药物予以重点介绍：即吡啶类中的尼可刹米、异烟肼、异烟腙和丙硫异烟胺等；喹啉类中的硫酸奎宁和硫酸奎尼丁等；托烷类药物中的硫酸阿托品和氢溴酸东莨菪碱等；吩噻嗪类中的氯丙嗪、异丙嗪、奋乃静和癸氟奋乃静等；苯骈二氮杂卓类中的地西泮、阿普唑仑和氯氮卓等。第一节吡啶类药物的分析一、结构与性质(一)典型药物的结构尼可刹米异烟肼异烟腙丙硫异烟胺(二)主要化学性质1.弱碱性本类药物母核吡啶环上的氮原子为碱性氮原子，吡啶环的pKb值为8.8（水中）。尼可刹米分子结构中，除了吡啶环上氮原子外，吡啶环β位上被酰氨基取代，虽然酰氨基的化学性质不甚活泼，但遇碱水解后，释放出具有碱性的二乙胺，故可以此进行鉴别。2.吡啶环的特性本类药物分子结构中均含有吡啶环，可发生开环反应（特性反应）。尼可刹米、异烟肼和异烟腙的吡啶环α、α’位未取代，而β或γ位新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-2-被羧基衍生物所取代，丙硫异烟胺的吡啶环α位被丙基取代，而γ位被硫代甲酰氨基所取代。3.还原性异烟肼吡啶环γ位上被酰肼取代，酰肼基具有较强的还原性，并可与某些含羰基的试剂发生缩合反应。除此之外，各药物具有不同的取代基团，具有不同的化学性质。二、鉴别试验(一)吡啶环的开环反应1.戊烯二醛反应（Konig反应）当溴化氰与芳香第一胺作用于吡啶环，可形成戊烯二醛的有色喜夫氏碱类（聚甲炔染料）。这一反应不能由吡啶环单独发生，而是在溴化氰加到吡啶环，使环上氮原子由3价转变成5价时，吡啶环水解，形成戊烯二醛后再与芳香第一胺缩合而成。本反应适用于吡啶环α、α’位未取代，以及β或γ位为烷基或羧基的衍生物。异烟肼和尼可刹米均具有此反应，而中国药典只用于尼可刹米的鉴别，所用芳香第一胺为苯胺。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。用于异烟肼鉴别时，应先用高锰酸钾或溴水氧化为异烟酸，再与溴化氰作用，然后再与芳香第一胺缩合形成有色的戊烯二醛衍生物。戊烯二醛衍生物的颜色随所用芳香第一胺不同而有所不同，如与苯胺缩合形成黄至黄棕色；与联苯胺则形成淡红至红色。2.二硝基氯苯反应（Vongerichten反应）在无水条件下，将吡啶及其某些衍生物与2,4-二硝基氯苯混合，加热或使其热至熔融，冷却后，加醇制氢氧化钾溶液将残渣溶解，溶液呈紫红色。尼可刹米、异烟肼和异烟腙等，需经适当处理，即将酰肼氧化成羧基或将酰胺水解为羧基后才有此反应。中国药典已用于异烟腙的鉴别。用于异烟肼鉴别时，可取其乙醇溶液加入硼砂及5％2,4-二硝基氯苯乙醇溶液，蒸干，继续加热10min，残渣加甲醇搅拌后，即显紫红色。(二)形成沉淀的反应新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-3-本类药物具有吡啶环的结构，可与重金属盐类（如氯化汞、硫酸铜、碘化铋钾）及苦味酸等试剂形成沉淀。如尼可刹米可与硫酸铜及硫氰酸铵作用生成草绿色配位化合物沉淀。异烟肼、尼可刹米可与氯化汞形成白色沉淀。(三)酰肼基团的反应1.还原反应银镜反应：方法取异烟肼约10mg，置试管中，加水2ml溶解后，加氨制硝酸银试液1ml，即发生气泡与黑色浑浊，并在试管壁上生成银镜。反应式如下：2.缩合反应酰肼基与芳醛缩合形成腙，析出结晶，可测定其熔点。最常用的芳醛为香草醛，其次是对二甲氨基苯甲醛、水杨醛等与1,2－萘醌－4－磺酸在碱性介质中可缩合显红色，凡具有－NH2或活性－CH2－基者均有此反应。(四)分解产物的反应尼可刹米+氢氧化钠试液→加热→二乙胺臭味，红色石蕊试纸变蓝；丙硫异烟胺加盐酸→加热→硫化氢气体，醋酸铅试纸显黑色。(五)紫外吸收光谱特征本类药物的紫外特征吸收鉴别方法见表。三、有关物质的检查(一)异烟肼中游离肼的检查异烟肼是一种不稳定的药物，其中的游离肼是由制备时原料引入，或在贮存过程中降解而产生。而肼又是一种诱变剂和致癌物质，因此国内外药典多数规定了异烟肼原料药及其制剂中游离肼的限量检查。常用的方法有薄层色谱法，比浊法和差示分光光度法。1.薄层色谱法中国药典对异烟肼原料和注射用异烟肼中游离肼的检查均采用此法。新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-4-检查方法取本品，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50μg）的溶液，作为对照溶液。吸取供试液10μl与对照溶液2μl，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（3:2）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。异烟肼斑点呈棕橙色的清晰斑点，Rf值约为0.21。游离肼斑点呈鲜黄色，Rf值约为0.3。检出限量约为0.02％。本法检出肼的灵敏度为0.1μg。BP(1993)亦采用本法检查“游离肼及有关物质”，其检查方法如下：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3．差示分光光度法利用游离肼与对-二甲氨基苯甲醛可形成黄色缩合产物(对-二甲氨基苯甲醛连氮)，于456nm波长处有最大吸收；而异烟肼与上述试剂形成的缩合产物(对-二甲氨基苄叉)在此波长处无吸收;根据这一性质，同时运用差示分光光度法,在参比溶液中加3%(V/V)的丙酮，可与肼生成无色的二甲基甲酮连氮，在456nm波长处无吸收;而异烟肼(干扰组分)生成的缩合物在456nm波长处的吸收度与供试溶液(不含丙酮)的吸收度相等，即△A456nm为零，对游离肼测定无干扰。进而，可在456nm波长处测定并计算二者的差示吸收度△A456nm，同时以对照品比较法计算游离肼含量。参比溶液中丙酮含量在3%时，异烟肼(干扰组分)生成的缩合物在456nm波长处的吸收度与供试溶液(不含丙酮)的吸收度相等，即△A456nm为零，对游离肼测定无干扰。若添加的丙酮量高于或低于3%时，均不能使异烟肼的△A456nm为零。测定方法如下：对照品溶液的制备与测定新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-5-供试品溶液的制备与测定(二)尼可刹米中有关物质检查--TLC高低浓度对照法练习题99：79.下列药物中，哪一个药物加氨制硝酸银能产生银镜反应CA.地西泮B.阿司匹林C.异烟肼D.苯佐卡因E.苯巴比妥97：132．用于吡啶类药物鉴别的开环反应有B,EA.茚三酮反应B．戊烯二醛反应C．坂口反应D.硫色素反应E．二硝基氯苯反应例1.ChP（2000）异烟肼的测定方法为AA.溴酸钾滴定法B.溴量法C.TCLD.NaNO2E.比色法例2.能和2,4一二硝基氯苯发生呈色反应的药物是AA.异烟腙B.硫酸奎宁C.阿莫西林D.四环素E.炔孕酮例3.能和硫酸铜及硫氰酸铵反应，生成草绿色沉淀的药物为CA.对乙酰氨基酚新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-6-B.异烟肼C.尼可刹米D.地西泮E.维生素E例4.经高锰酸钾或溴水氧化后，可发生开环形成戊烯二醛反应的药物为EA.葡萄糖B.皮质酮C.维生素CD.土酶素E.异烟肼例5.溴酸钾法测定异烟肼含量的方法是A,B,D,EA.属于氧化还原滴定法B.lmol溴酸钾相当于3/2mol的异烟肼C.采用永停滴定法指示终点D.在HCl酸性条件下进行滴定E.还可以用于异烟肼制剂的含量测定例6.异烟肼可由原料反应不完全或贮藏中的降解反应而引入哪种杂质DA.间氨基酚B.水杨酸C.对氨基苯甲酸D.游离肼E.其他甾体例7.可用于异烟肼鉴别的反应有A,B,EA.与氨制硝酸银的反应B.戊烯二醛反应C.坂口反应D.硫色素反应E.二硝基氯苯反应新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-7-第二节喹啉类药物一、基本结构与化学性质1．典型药物的结构NNH3COHHHCH=CH2,H2SO4,2H2OHOHO,H2SO4,2H2OCH=CH2HHHH3CONN22硫酸奎宁硫酸奎尼丁NNNOOOHFH,HCl,H2O盐酸环丙沙星2．主要化学性质（1）碱性（2）旋光性硫酸奎宁为左旋体，其比旋度为-237至-244；硫酸奎尼丁为右旋体，其比旋度为+275至+290；而盐酸环丙沙星无旋光性。（3）荧光特性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。二、鉴别试验1．绿奎宁反应（Thalleioquin）奎宁和奎尼丁为6位含氧喹啉衍生物，可以发生绿奎宁反应。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。2．光谱特征（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。新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-8-（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在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。3．无机酸盐利用硫酸奎宁和硫酸奎尼丁中的硫酸根，在酸性条件下与氯化钡反应生成白色的沉淀，即显硫酸盐的鉴别反应进行鉴别；盐酸环丙沙星中具有盐酸根，在酸性条件下与硝酸银反应生成白色的沉淀(即显氯化物的鉴别反应)进行鉴别。三、特殊杂质检查1．硫酸奎宁中特殊杂质检查根据硫酸奎宁的合成工艺，产品中特殊杂质主要是合成中产生的中间体以及副反应产物，通过检查酸度、氯仿-乙醇中不溶物和其他金鸡纳碱等加以控制。2．盐酸环丙沙星中特殊杂质的检查盐酸环丙沙星在生产和贮藏过程中引入的特殊杂质，通过酸度、溶液的澄清度与颜色、有关物质等项目的检查进行控制。新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-9-第三节托烷类药物一、基本结构与化学性质1．典型药物的结构NOCH3OHOHHOCH3ON,H2SO4,H2O2OHO,HBr,3H2O硫酸阿托品氢溴酸东莨菪碱2．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。以阿托品为例，水解生成莨菪醇（Ⅰ）和莨菪酸（Ⅱ），其反应式见教材。（2）碱性阿托品和东莨菪碱的分子结构中，五元脂环上含有叔胺氮原子，因此，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分子结构中含有不对称碳原子，呈左旋体，比旋度为-24至-27，而阿托品结构中虽然也含有不对称碳原子，但因外消旋化而为消旋体，无旋光性。利用此性质可区别阿托品与东莨菪碱。二、鉴别试验1．托烷生物碱一般鉴别试验本类药物为酯类生物碱，水解后生成的莨菪酸，经发烟硝酸加热处理，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，则转成有色的醌型产物，开始呈深紫色。以阿托品为例，其反应式见教材。2．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。其反应式见教材。3．沉淀反应本类药物具有碱性，可与生物碱沉淀剂生成沉淀。如阿托品与氯化汞醇试液反应，则生成黄色沉淀，而东莨菪碱与氯化汞醇试液反应，则生成白色复盐沉淀。4．硫酸盐与溴化物反应硫酸阿托品的水溶液，加氯化钡试液，即生成白色沉淀，沉淀在盐酸或硝酸新疆医科大学教案续页第八章杂环类药物分析-10-中均不溶解；加醋酸铅试液，也生成白色沉淀，但沉淀在醋酸铵或氢氧化钠试液中溶解。氢溴酸东莨菪碱的水溶液，加硝酸银试液，即生成淡黄色凝乳沉淀，沉淀能在氨试液中微溶，但在硝酸中几乎不溶；滴加氯试液，溴即游离，加氯仿振摇，氯仿层显黄色或红棕色。三、氢溴酸东莨菪中特殊杂质检查氢溴酸东莨菪碱是从茄科植物颠茄、白曼陀