药物分析课件第5章-巴比妥类药物的分析

第五章巴比妥类药物的分析巴比妥类药物是环状酰脲类的镇静催眠药，我们知道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。结构剖析理化特征鉴别试验杂质检查含量测定练习与思考返回主目录基本要求基本要求一、掌握我国药典中巴比妥类药物的鉴别和含量测定的基本原理与方法。二、熟悉国外药典本类药物鉴别和含量测定的基本原理与方法。。三、了解本类药物的体内分析方法。返回一、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戊巴比妥返回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。在空气中未定，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，在水溶液中发生二级电离，其反应式为：OR2R1HOONHNOR2R1HONNOR2R1HOONNOR2R1HOONNOH++H-H-H++pK1=8pK2=12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(14)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+2NH3H2OH2O4.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(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（2000）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。见课本P101。（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，如课本P101图5-4所示；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。返回三、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：ONHNH5C2OOH5C2H5C2H5C2CH2ClNO2NO2OOCH2HOH+Na2CO3+NaHCO3+NaClNN3.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鉴别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。其分子结构中含有烯丙基，可与碘、溴或高锰酸钾作用，发生加成或氧化反应，而使碘、溴或高锰酸钾褪色。①与碘试液反应OHONNNaOCH2CH3CH3CH3CH3CH2NaONNOHO+I2II②与高锰酸钾的反应含不饱和取代基的巴比妥类药物，具有还原性，在碱性溶液中与高锰酸钾反应，使紫色的高锰酸钾还原成棕色的二氧化锰。OHONNNaOCH2CH3CH3CH3CH3CH2NaONNOHO+2KMnO4+4H2OOHOH3+2MnO2+2KOH3（2）利用芳环取代基的鉴别试验①硝化反应含芳香取代基的巴比妥类药物，如取苯巴比妥或其钠盐，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。NHNOHOO+H3CH3C+OOHONHN2KNO3+H2SO4K2SO4+2H2OO2NNO2黄色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。本反应确切的原理不清，可能为苯环上的亚硝基反应。此鉴别试验为中国药典收载的方法，可用于区别苯巴比妥和其他不含苯环取代基的巴比妥类药物。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。此鉴别方法也为中国药典收载，可用于区别苯巴比妥和其他巴比妥类药物。（3）硫元素的鉴别试验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。如硫喷妥钠在氢氧化钠试液中与铅离子反应生成白色沉淀；加热后，沉淀转变成黑色的硫化铅。此鉴别试验可用于硫代巴比妥类与巴比妥类药物的区别。返回四、特殊杂质检查特殊杂质是指在特定药物的生产和贮存过程中引入的杂质。药物中特殊杂质的检查主要是根据药物和杂质在物理化学性质上的差异来进行的。我们分别以苯巴比妥和司可巴比妥钠为例。1.苯巴比妥的特殊杂质检查OHCl[]ONa[],CH3ONaC=OH2NH2N)((I)C2H5-C[]C2H5BrCOOC2H5COOC2H5COOC2H5COOC2H5-CHHCl[],C2H5ONaOC2H5OC2H5O=CCOOC2H5COOC2H5-C=C-ONa-CH2COOC2H5C2H5OH,H2SO4CH2CONH2NHNOHOH3CH3COHONN[水解]酯化[]，缩合酸化[]，[]消除乙酰化环合酸析（1）酸度（指示剂法）NHNOOOHHC6H5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（Ⅱ）的乙基化反应不完全，而与脲素缩合生成的。因其分子中5位碳原子上的氢受相邻丙羧基的影响，致使酸性比苯巴比妥强，能使甲基橙指示剂呈红色。（2）溶液的澄清度本项检查主要是控制苯巴比妥中乙醇不溶性杂质，利用苯巴比妥酸这些杂质在乙醇溶液中的溶解度比苯巴比妥小的特性进行检查。（3）中性或碱性物质中性或碱性物质是由中间体（Ⅰ）形成的酰胺、酰脲或分解产物等杂质，不溶于氢氧化钠试液但溶于乙醚；而苯巴比妥具有酸性，溶于氢氧化