第十章巴比妥类药物的分析

TianjinMedicalUniversity天津医科大学药学院《药物分析》第十章——巴比妥类药物的分析世界卫生组织：27%的人有睡眠问题中国睡眠研究会：中国成年人失眠发生率为38.2%2013世界睡眠日“关注睡眠、关爱心脏”•催眠药：能促进与维持近似生理睡眠的药物•镇静药：能缓解烦躁不安，使之安静的药物•镇静催眠药（sedative-hypnoticdrugs）概述•抗焦虑药：能够治疗焦虑和焦虑症的药物镇静催眠药特点镇静催眠抗惊厥抗癫痫麻醉呼吸肌麻痹剂量抗焦虑作用1.苯二氮卓类2.巴比妥类3.其它类安全性较高，即使大剂量也不会出现中枢麻痹与苯二卓类相比安全性较差较少应用镇静催眠药分类4.新型镇静催眠药(benzodiazepines、BZ)中效类：艾司唑仑、阿普唑仑短效类：三唑仑、奥沙西泮长效类：地西泮、氟西泮苯二氮卓类丁螺环酮：新型的抗焦虑药，具有显著的抗焦虑作用，降低5-HT神经系统的功能有关。褪黑素：（N-乙酰基-5-甲氧基色胺）有诱发睡眠作用，可调节睡眠周期。治疗生理节律紊乱引起的睡眠节律障碍，对老年人失眠效果好其他镇静催眠药剂量中枢效应昏迷麻醉催眠镇静巴比妥类苯二氮卓类苯二氮卓类与巴比妥类的比较1864年，德国化学家拜耳（1905年诺贝尔奖化学家得主）合成出的一种新化合物，丙二酰脲。1903年，德国化学家菲舍尔和梅林发现了巴比妥酸盐的医学价值。他们发现合成的二乙基巴比妥酸让狗很快沉睡。巴比妥酸于是就成了睡眠的保护神。1904年拜耳公司将二乙基巴比妥投入市场，商品名定为Veronal（佛罗拿）。1912年，苯巴比妥（Phenobarbital）由拜耳公司上市，商品名是鲁米娜（Luminal）。它不仅是一个安眠药，而且有良好的抗惊厥效果，并且没有溴化钾的毒性。于是巴比妥盐很快打败当时的溴化盐类安眠药。成为二十世纪初到七十年代最广为使用的安眠药。随后，拜耳公司开展了一系列的C5位取代基研究。取代基长而有分支（如异戊巴比妥）或双键（如司可巴比妥），则作用强而短；C2位的O被S取代（如硫喷妥），则脂溶性增高，静脉注射立即生效，但维持时间很短。抗惊厥、抗癫痫苯巴比妥麻醉前给药及麻醉新生儿黄疸巴比妥类1.增强GABA作用：（非麻醉剂量）延长Cl-通道开放时间2.拟GABA作用：即在无GABA时也能直接增加Cl-内流3.抑制电压依赖性Ca2+,Na+通道较高浓度巴比妥类（2）排除毒物洗胃导泻NaHCO3碱化尿液血液透析法中毒解救措施：（3）对症支持治疗：血压，呼吸和体温，昏迷患者预防感染等。（1）吸O2，人工呼吸，呼吸兴奋药。巴比妥类巴比妥类药物是环状酰脲类的镇静催眠药，巴比妥类药物剂量由小到大，中枢抑制作用相继表现为镇静、催眠、抗惊厥和麻醉作用，其中苯巴比妥还具有抗癫痫的作用。由于这类药物应用广泛，容易因不合理使用而引起中毒，需要对本类药物的原料、制剂进行分析，有时也需要对生物样品中微量巴比妥类药物进行分析。一结构特征与典型药物二理化性质三巴比妥类药物的鉴别四杂质检查五含量测定内容：一、结构特征与典型药物巴比妥类药物是巴比妥酸的衍生物，结构通式如下CCCONONCOR1R2R3543216HH5,5－取代的巴比妥类药物5,5－取代的硫代巴比妥类药物1,5,5－取代的巴比妥类药物本类药物的结构可大致分为两个部分：1.环状丙二酰脲、1,3－二酰亚胺基团决定巴比妥类药物的特性2.取代基部分区别各种巴比妥类药物CCCONONCOH5C2H5C2HH巴比妥CCCONONCOH5C2HH苯巴比妥CCCONONCONaCH2CHCH2CHCH3C3H7H司可巴比妥钠CCCONONCONaC2H5CHCH2CH2CH3CH3H异戊巴比妥钠NHNOOOHC2H5CH3CH2CH2CHCH3戊巴比妥NNOOHSNaC2H5CH3CH2CH2CHCH3硫喷妥钠二、理化特征1.性状巴比妥类药物通常为白色结晶或者为结晶性粉末，具有一定的熔点。在空气稳定，加热都能升华。一般微溶或极微溶于水，易溶于乙醇；其钠盐易溶于水，难溶于有机溶剂。2.弱酸性巴比妥类药物的母核环状结构中含有1，3-二酰亚胺基团，能使其分子发生酮式-烯醇式互变异构(Keto-EnolTautomerism)，在水溶液中发生二级电离，其反应式为：CCCONONCOHR1R2HCCCONONCOR1R2HHCCCONONCOR1R2HCCCONONCOR1R2+H+H+pK1=8+H+H+pK2=12一级电离二级电离烯醇互变由于本类药物具有弱酸性（pKa值为7.3－8.4）故可与强碱反应生成水溶性的盐类，一般为钠盐。成盐反应为：CONHCNCOOHR1R2+NaOHCONHCNCOONaR1R2+H2O由弱酸与强碱形成的巴比妥钠盐，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。3.水解反应巴比妥类药物及其钠盐的六元环状结构比较稳定，遇酸、氧化剂、还原剂时，一般情况下不会破裂，但与碱共沸时则水解开环，并产生氨气。(1)巴比妥类药物的水解主要是酰亚胺基团的性质，与碱溶液共沸就可以水解生成氨气，生成的氨气可使红色石蕊试纸变蓝。反应式如下：CONHCNCOOHR1R2+5NaOH+2Na2CO3COONaR1R2+2NH3JP(15)采用这一反应鉴别异戊巴比妥和巴比妥。(2)巴比妥类药物钠盐的水解本类药物钠盐的水溶性比较大，在吸湿的情况下也能水解。水解的速度与温度和pH值有关。室温和pH10以下时水解较慢，pH11以上随着碱度的增加水解速度也随之加快。OR2R1HONNONaR2R1R2R1CCOONaCONHCONH2CHCOONa+2NH3H2OH2ONHNONaOO+2H2OONHNH2O+NaHCO3pH6789分解率(%)261741pH对苯巴比妥分解率的影响20°C放置一年巴比妥钠注射液不能预先配制进行加热灭菌，须制成粉针剂，临用时溶解。4.与重金属反应(1)与Ag+的反应可溶性的白色CONHCNCOCR1R2ONa+AgNO3+Na2CO3CONCNCOCR1R2ONaAg+NaHCO3NaNO3+NaNO3+CONCNCOCR1R2OAgAgAgNO3+CONCNCOCR1R2ONaAg（1）银盐反应：在碳酸钠试液中振摇使溶解，加入硝酸银试液生成白色沉淀（二银盐），振摇沉淀即溶解（一银盐）；继续滴加硝酸银试液，沉淀不再溶解（二银盐）。巴比妥类药物的一银盐可溶于水，而二银盐不溶。(2)与Cu2+的反应巴比妥类药物+铜吡啶试液吡啶紫色或紫色沉淀硫喷妥钠+铜吡啶试液吡啶绿色CR1R2COCONHNHCO水—吡啶CR1R2COCONNHCOH部分离子化CR1R2COCONNHCO-+H+N+CuSO42NNCu2++SO42-CR1R2COCONNHCO-2+NNCu2+CR1R2COCONNHCOCR1R2COCONNHCOCuNN(3)与Co2+的反应这一反应的现象与铜盐反应的现象相似，均生成紫堇色配位化合物。本反应要求在无水的条件下进行，所用试剂均应不含水分，以使反应灵敏，而且形成的有色产物也比较稳定，常用无水乙醇或甲醇；钴盐为醋酸钴、硝酸钴或氧化钴；碱以有机碱为好，一般采用异丙胺。CONHCONHCOR1R22+Co2++4(CH3)2CHNH2+CoR2R1CONHCONCOR2R1NCONHCOCONHCH(CH3)2NHCH(CH3)2(CH3)2CHN+H32(4)与Hg2+的反应NHNOOHR1R2OOR2R1HOONNOR2R1ONN+Hg(NO3)2-HNO3HgNO3HgNO3HgNO3NNOR1R2O+NH3+H2OHgOHNNOR1R2OOHOHONH4-++HNO3白色5.与香草醛的反应巴比妥类药物分子结构中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（2009）戊巴比妥采用此反应进行鉴别。加乙醇后，其反应产物可转变为NHNCH3(CH2)2CHH5C2CH3OOOOOOCH3H5C2CH3(CH2)2CHNNCHOCH3OHCHO+H2OHHHNNOOOCH3CH(CH2)2CH3C2H5OCH3OH棕红色OOCH3H5C2CH3(CH2)2CHNNCHNNOOCH3CH(CH2)2CH3C2H5OHHOOHOCH36.紫外吸收光谱特征主要特点：随着电离级数的不同，巴比妥类药物的紫外光谱会发生显著的变化。也就是说，溶液pH值的不同以及取代基的不同会对紫外光谱产生影响。A.H2SO4溶液（0.05mol/L）B.pH9.9缓冲液C.NaOH溶液（0.1mol/L）巴比妥类药物的紫外吸收光谱在酸性溶液中，5，5-二取代和1，5，5三取代巴比妥类药物不电离，无明显的紫外吸收峰；在pH10的碱性溶液中，发生一级电离，形成共轭体系结构，在240nm处出现最大吸收峰；在pH13的强碱性溶液中，5，5-二取代巴比妥类药物发生二级电离，引起共轭体系延长，导致吸收峰向红移至255nm；1，5，5-三取代巴比妥类药物，因1位取代基的存在，故不发生二级电离，最大吸收峰仍位于240nm。硫喷妥的紫外吸收光谱HCl溶液(0.1mol/L)-----NaOH溶液(0.1mol/L)硫代巴比妥类药物的紫外吸收光谱则不同，在酸性或碱性溶液中均有较明显的紫外吸收。在盐酸溶液（0.1mol/L）中，两个吸收峰分别在287nm和238nm；在氢氧化钠溶液（0.1mol/L）中，两个吸收峰分别移至304nm和255nm。另外，在pH13的强碱性溶液中，硫代巴比妥类药物在255nm处的吸收峰消失，只存在304nm处的吸收峰。7.色谱行为特征（主要用于鉴别）（1）TLC:在硅胶60F254上点样，氯仿-丙酮（4:1）为展开剂，显色，在紫色背景上可观察到白色的斑点。一般采用对照品（或标准品）比较法，要求供试品斑点的Rf值应与对照品斑点的一致。（2）HPLC:与对照品比较保留行为，主要是比较保留时间和相对保留时间。8.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，进行同类或不同类药物的鉴别。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、纯化后，即生成相应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。（2）反应产物的晶形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沉淀。因此，可利用此特性进行鉴别。例如，巴比妥可与硫酸铜-吡啶试液进行反应，生成十字形紫色结晶；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，可利用这一特性来区分之。显微结晶药物本身晶形反应产物晶形三、鉴别试验1.丙二酰脲鉴别反应这一鉴别试验已经收载在中国药典附录中的“一般鉴别试验”项下。包括银盐反应和铜盐反应，分别生成沉淀和呈色，反应。1.丙二酰脲鉴别反应已经收载在中国药典附录中的“一般鉴别试验”项下。包括银盐反应和铜盐反应，分别生成沉淀和呈色，反应的原理前面已经提到过，在此不再赘述。2.测定熔点巴比妥类的钠盐＋酸→游离巴比妥类药物↓→过滤→洗涤→干燥→测熔点例如：司可巴比妥钠的鉴别取本品1g溶解强力搅拌加水煮沸溶解成澄清溶液放冷过滤结晶在70℃干燥后，熔点约为97℃。苯巴比妥钠的鉴别中国药典的方法：取本品约0.5g加水溶解加过量稀盐酸白色结晶性沉淀过滤用水洗净沉淀105℃干燥，熔点应为174℃～178℃。水稀醋酸巴比妥的鉴别取本品0.5g，加1mol/L碳酸钠溶液5ml使溶解，加4.5%（W/V）对硝基氯苄的乙醇溶液10ml，在水浴上加热回流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。巴比妥与对硝基氯苄的衍生化反应为：ONHNH5C2OOH5C2H5C2H5C2CH2ClNO2NO2