第八章杂环类药物的分析

第八章杂环类药物的分析概述定义：杂环类药物是指：碳环中夹杂有非碳原子的环状有机化合物，其中的非碳原子成为杂原子，一般为氧、硫、氮等。分类：按其所含的杂原子种类与数目，环的元数与环数的不同分为：吡啶类、喹啉类、托烷类、酚噻嗪类和苯并二氮卓类等。而各大类又可根据环上取代基的类型、数目、位置的不同衍生出众多的同系列药物。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.第一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NNCONHNH2NCONC2H5C2H5吡啶异烟肼尼可刹米2.性质：（1）碱性：吡啶环上氮原子具有叔胺性质，pKb=8.8（水中），可非水滴定；（2）母核能与金属盐反应生成有色沉淀（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；（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。二、鉴别：（一）吡啶环的开环反应适用于,’未取代，,γ烷基或羧基取代的。1.戊烯二醛反应（kÖnig反应）CONHNH2NKMnO4或Br2COONaNCNBr溴化氰CNBrCOOHNCHOHCHOCOOHArArNNHCHCHCOOH2Ar-NH22、与2，4-二硝基氯苯反应，加醇制氢氧化钾紫红色CONHNH2NNaOHCOONaNNO2NO2ClNO2NO2COONaNCHOHNO2NO2COONaNNaOH紫红色（二）、酰肼基团的反应CONHNH2NCOOHN4e+N2常用的氧化剂：I2、Br2、KBrO3、AgNO31还原反应：NCONHNH2+AgNO3+H2ONCOOAg+NH2-NH2+HNO3NH2-NH2+4AgNO34Ag+N2+4HNO3取本品约10mg加水2ml溶解加氨制硝酸银试液反应现象：产生气泡与黑色浑浊，并在试管壁上形成银镜2、缩合反应：与芳醛缩合形成腙，如香草醛、水杨醛、二甲氨基苯甲醛CONHNH2N+OHOCH3CHONCONHNOHOCH3CH黄色异烟腙λmax=380nm，在105℃干燥后，测定熔点，228231℃香草醛(四)形成沉淀的反应（吡啶环）（1）与金属离子反应生成有色沉淀异烟肼,尼可刹米+HgCl2→白色沉淀↓异烟肼+CuSO4→红棕色↓（Cu2O）尼可刹米+CuSO4+硫氰酸钾→草绿色絮状沉淀（五）分解产物的反应二乙胺尼可刹米ΔNaOH1.尼可刹米ChP（2000）【鉴别】（1）取本品10滴，加氢氧化钠试液3ml，加热，即发生二乙胺的臭气，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。（六）紫外与红外吸收光谱特征三、杂质检查杂质来源原料引入、降解产生（一）异烟肼中游离肼的检查1.薄层色谱法（TLC）（1）ChP（2000）杂质对照品法取本品，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。吸取供试品溶液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。%02.0%100105021050%1003供试品量允许杂质存在的最大量L（2）BP（1998）游离肼杂质对照品法有关物质高低浓度对比法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（二）尼可刹米中有关物质的检查ChP（2005）TLC高低浓度对比法配制两种不同浓度的对照溶液第二节喹啉类药物共性：含有吡啶与苯环稠合而成的喹啉杂环代表药物：硫酸奎宁、硫酸奎尼丁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主要化学性质：1、碱性：喹啉环上的氮原子具有碱性，可与强酸形成稳定的盐。2、旋光性：硫酸奎宁为左旋体；硫酸奎尼丁为右旋体。3、荧光特性二、鉴别试验（一）绿奎宁反应6－羟基喹啉，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。NNNNNHOHOCl2ClClCl2NH3ONH4OClNO（二）光谱特征1.UVCh.P采用本法鉴别盐酸环丙沙星。2.荧光光谱特征硫酸奎宁和硫酸奎尼丁，在稀H2SO4中均显蓝色荧光，盐酸环丙沙星则无荧光，可用于本类药物的鉴别。3.IRCh.P中硫酸奎宁和盐酸环丙沙星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。（三）无机酸盐硫酸奎宁硫酸奎尼丁酸性条件BaCl2白色沉淀盐酸环丙沙星酸性条件AgNO3白色沉淀第三节托烷类（莨菪烷类）莨菪烷衍生的氨基醇和不同有机酸缩合成酯硫酸阿托品、氢溴酸东莨菪碱NOCH3OHOHHOCH3ON,H2SO4,H2O2OHO,HBr,3H2O硫酸阿托品氢溴酸东莨菪碱主要化学性质1.水解性本类药物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)。2.碱性阿托品和东莨菪碱的结构中，五元脂环上含有叔胺氮原子,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结构中含有不对称碳原子，呈左旋体，阿托品结构中虽然有不对称碳原子，但因外消旋化而为消旋，无旋光性。（一）托烷生物碱一般鉴别试验鉴别试验生物碱水解莨菪酸发烟硝酸三硝基衍生物KOH（C2H5OH）固体KOH有色的醌型产物（二）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。其反应式为：HOOCOHHOOC-H2O(H2SO4)CH2CHO2O2+2CO2+H2O(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：阿托品+氯化汞醇试液黄色沉淀东莨菪碱+氯化汞醇试液白色沉淀（四）硫酸盐与溴化物反应硫酸阿托品+氯化钡白色沉淀（不溶于盐酸或硝酸）硫酸阿托品+醋酸铅白色沉淀（溶于醋酸氨或氢氧化钠溶液）氢溴酸东莨菪碱+硝酸银黄色凝乳沉淀氨试液中微溶，硝酸中几乎不溶。加氯试液，再加氯仿，氯仿层显黄色或红棕色第四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具还原性，可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NSRR'12345678910NSCH2CHN(CH3)2CH3HCl盐酸异丙嗪NSCH2CH2CH2N(CH3)2ClHCl盐酸氯丙嗪NSClCH2CH2CH2NNCH2CH2OH奋乃静NSCH2CH2CH2CF3NN(CH2)2OCO(CH2)8CH3癸氟奋乃静二、性质1.紫外与红外吸收光谱本类药物的紫外特征吸收，主要由母核三环的π系统所产生，一般具有三个峰值。即在204～209nm（205nm附近）、250～265nm（254nm附近）和300～325nm（300nm附近）。最强峰多在250～265nm。2位上的取代基（R′）不同，会引起吸收峰发生位移。其结构中的硫，易氧化，氧化产物砜及亚砜有四个吸收峰。2.易被氧化呈色硫氮杂蒽母核中的二价硫易氧化，遇不同氧化剂（硫酸，过氧化氢），其母核易被氧化成亚砜、砜等不同产物，随取代基的不同呈现的颜色不同。3.易与金属离子络合呈色本类药物分子结构中未被氧化的硫，可与金属钯离子形成配位化合物。※其氧化产物砜和亚砜无此反应4.碱性二、鉴别试验（一）UV和IRUV：奋乃静ChP（2005）[鉴别]取本品，加无水乙醇制成每1ml中含7g的溶液，照分光光度法（附录ⅣA）测定，在258nm的波长处有最大吸收，吸收度约为0.65。IR：本品的红外吸收图谱应与对照的图谱一致（二）显色反应1.与氧化剂的显色反应药物名称硫酸硝酸过氧化氢盐酸氯丙嗪显红色,渐变淡黄色—盐酸异丙嗪显樱桃红色,放置生成红色沉淀,加热即溶解,后颜色渐变深溶液由红色转变为橙黄色奋乃静——显深红色;放置后红色渐褪去盐酸氟奋乃静显淡红色,温热——后变成红褐色盐酸三氟拉嗪—生成微带红色的白色沉淀;放—置后,红色变深,加热后变黄色盐酸硫利达嗪显蓝色——2.与钯离子络合显色反应利用分子结构中未被氧化的硫与金属钯离子络合形成有色络合物，如与癸氟奋乃静形成红色络合物。SNNNO[CH2]8OCH3CF3+PdCl2CF3CH3O[CH2]8ONNNSCH3O[CH2]8ONNSNCF3Pd2++2Cl-2（三）分解产物的反应癸氟奋乃静ChP（2005）含氟药物[鉴别]（1）取本品15～20mg，加碳酸钠与碳酸钾各约0.1g，混匀，在600℃炽灼15～20分钟，放冷，加水2ml使溶解，加盐酸溶液（1→2）酸化，滤过，滤液加茜素锆试液0.5ml，应显黄色。溶液由红色变为黄色茜素癸氟奋乃静酸性茜素锆℃，]ZrF[F26600COKCONa3232三、有关物质检查1.癸氟奋乃静及其注射液TLC参比杂质对照品法以盐酸氟奋乃静为对照品2.其他药物TLC高低浓度对比法第五节苯并二氮杂卓类药物的分析NN12345671,4-苯并二氮杂卓89NNNCH3OCl氯氮卓HNNClH3CO地西泮NNO2NOH硝西泮NNNNClH3C阿普唑仑一、结构与性质1.苯并二氮杂卓母核弱碱性，UV2.结构中的环一般比较稳定，但在酸性溶液中可水解，形成相应的二苯甲酮衍生物。3.不同pH条件下离子状态不同，UV不同1.沉淀反应氯氮卓橙红色沉淀阿普唑仑盐酸氟西泮＋KBiI4也生成橙红色沉淀氯硝西泮放置后，沉淀颜色变深，因此可以相互区别。鉴别试验阿普唑仑+遇硅钨酸白色沉淀，药典中也用于鉴别。(一)化学鉴别试验（芳伯氨基）二苯甲酮氯氨基氯氮卓、52OHH2CH3HNONNClClClNH2OON=N-OHOHNaNO2+H+2.水解后呈芳伯胺反应3.硫酸-荧光反应本类药物溶于硫酸后，在紫外光（365nm）下，显不同颜色的荧光。例如：地西泮黄绿色黄色氯氮卓黄色紫色艾司唑仑+H2SO4亮绿色+稀硫酸天蓝色硝西泮淡蓝色蓝绿色奥沙西泮淡黄绿色4.含卤素XXC氧瓶燃烧法破坏（二）紫外特征吸收和红外吸收光谱（三）色谱法TLC法酸水解产物的TLC法一、非水溶液滴定法(一)基本原理：在水中碱性较弱，不能顺利地进行中和滴定。在酸性非水介质中（如HAc中），则能显示出较强的碱性，滴定突跃增大，可以顺利地进行中和滴定。含量测定当HA酸性较强时，反应不能定量完成，必须除去或降低HA的酸性，使反应顺利地完成。BH+A-+HClO4BH+ClO4+HA游离碱类盐被置换出的弱酸因此，要根据不同情况采用相应测定条件。(二)一般方法供试品+冰醋酸10ml~30ml若供试品为氢卤酸盐再加5%醋酸汞的冰醋酸液3ml~5ml结果高氯酸滴定液滴定以空白试验校正1.适用范围主要用于Kb＜10-8的有机碱盐的含量测定。对碱性较弱的杂环类药物，只要选择合适的溶剂、滴定剂和终点指示的方法，可使pKb为8～13的弱碱性药物采用本法滴定。一般来说：Kb为10-8～10-10时，宜选冰醋酸作为溶剂；药物的Kb为10-10～10-12时，宜选冰醋酸与醋酐的混合溶液；Kb＜10-12时，应用醋酐作为溶剂。另外，在冰醋酸中加入不同量的甲酸，也能使滴定突跃显著增大，使一些碱性极弱的杂环类药物获得满意测定结果。(三)问题讨论2.酸根的影响：无机酸类，在醋酸介质中的酸性以下列排序递减：高氯酸＞氢溴酸＞硫酸＞盐酸＞硝酸消除HX干扰的方法：加Hg(Ac)2量不足终点不明显，结果偏低。2B·HX+Hg(Ac)2→2B·HAc+HgX2过量(1～3倍)不影响测定结果(四)应