第17章-合成抗菌类药物的分析

第十七章合成抗菌类药物的分析合成抗菌药，也称化学杀菌剂。包括喹诺酮类、磺胺类、抗结核药、抗真菌药等第一节喹诺酮类药物的分析一、化学结构及性质喹诺酮类药物主要有吡啶酮酸并联苯稠、吡啶环或嘧啶环组成的化合物。环上杂原子的反应性能与吡啶相同第二节喹啉类药物喹啉类药物含有吡啶与苯稠和而成的喹啉杂环。环上杂原子的反应性能与吡啶相同代表药物硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、盐酸环丙沙星一基本结构与化学性质（一）典型药物的结构硫酸奎宁硫酸奎尼丁NNNHFOOHO·HCl·H2ONNNHFOOHO·HCl·H2O盐酸环丙沙星二、化学性质:1.碱性：喹啉环芳环氮碱性较弱，不能与硫酸成盐，脂环氮碱性较强，可与酸成盐。2.旋光性：硫酸奎宁为左旋体，硫酸奎尼丁为右旋体，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。三.鉴别反应(一)绿奎宁反应反应机制：奎宁和奎尼丁为6-位含氧喹啉，经氯水（或溴水）氧化氯化，再以氨水处理缩合，生成绿色的二醌基亚胺的铵盐。(二)光谱特征1.紫外吸收光谱特征（Ch.P盐酸环丙沙星的鉴别）2.荧光光谱特征（硫酸奎宁及奎尼丁的鉴别）3.红外吸收光谱特征（硫酸奎宁及盐酸环丙沙星的鉴别）(三)无机酸盐利用硫酸奎宁和硫酸奎尼丁中硫酸根，在酸性条件下与氯化钡反应生成白色的沉淀。四.有关物质检查(一)硫酸奎宁中有关物质检查有关物质主要是生产过程中产生的中间体及副产物。通过检查酸度、三氯甲烷-乙醇中不溶物质和其他金鸡纳碱等加以控制。1.酸度本项检查通过测定pH控制酸性物质2.三氯甲烷-乙醇中不溶物质本项检查控制药物制备过程中引入的醇不溶性杂质和无机盐。3.其他金鸡纳碱的检查主要控制硫酸奎宁中的其他生物碱，采用HPLC和TLC中的主成分自身对照法或对照品对照法。Ch.PTLC法BPHPLC法第三节托烷类药物托烷类药物大多数是由莨菪烷衍生的氨基醇与不同的有机酸缩合成酯的生物碱，常见的有颠茄生物碱和古柯生物碱。现仅以典型药物硫酸阿托品和氢溴酸东莨菪碱为例进行讨论一基本结构与化学性质（一）典型药物的结构（二）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）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-240至-270，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（一）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，其反应式为：鉴别方法：取供试品约10mg,加发烟硝酸5滴，置水浴上蒸干，得黄色的残渣，放冷，加乙醇2一3滴湿润，加固体氢氧化钾一小粒，即显深紫色。（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。（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。（四）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，沉淀在盐酸或硝酸中均不溶解；加醋酸铅试液，也生成白色沉淀，但沉淀在醋酸胺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。三有关物质检查（一）氢溴酸东莨菪中有关物质检查氢溴酸东莨菪碱是从茄科植物颠茄、白曼陀罗、莨菪等中提取得到的莨菪碱的氢溴酸盐。我国是从茄科植物白曼陀罗的干燥品（洋金花）中提取东莨菪碱，然后制成氢溴酸盐。根据其制备工艺，本品在生产和贮藏过程中可能引人的特殊杂质，通过酸度、其他生物碱和易氧化物检查进行控制。1.酸度东莨菪碱碱性很弱，对石蕊试纸几乎不显碱性反应。氢溴酸东莨菪碱为强酸弱碱形成的盐，通过其5%水溶液的pH值为4.0-5.5，来控制本品中的酸性杂质。检查方法：取本品0.l0g，加水2m1溶解后，分成两等份：一份中加氨试液2一3滴，不得发生浑浊；另一份中加氢氧化钾试液数滴，只许发生瞬即消失的类白色浑浊。2.易氧化物主要是检查本品在生产过程中可能引入的杂质阿扑东茛菪碱及其它含有不饱和双键的有机物质，可使高锰酸钾溶液褪色。检查方法：取本品0.15g，加水5m1溶解后，在15℃一20℃加高锰酸钾滴定液（0.02mo1/L)0.05ml，l0min内红色不得完全消失。3.其他生物碱检查本品的水溶液加入氨试液不得发生混浊。当有其他生物碱，如阿扑阿托品、颠茄碱存在时，则产生混浊；本品水溶液加入氢氧化钾试液，则有东莨菪碱析出显浑浊，瞬间消失。因东莨菪碱在碱性条件下水解，生成异东莨菪醇和莨菪酸，前者在水中易溶；后者生成碱式盐在水中也能溶解，故可使瞬即发生的浑浊消失。（二）硫酸阿托品中有关物质检查本品为消旋体，无旋光性，利用旋光度测定法可对莨菪碱杂质进行检查。第四节吩噻嗪类药物的分析基本结构硫氮杂蒽母核NSRR'12345678910一、结构与性质（一）结构分析1.硫氮杂蒽母核（1）含S、N的三环共轭的大体系，S、N与苯环形成p-共轭——具有紫外吸收光谱特征（2）硫氮杂蒽环上硫原子为-2价，具有还原性，易氧化呈色（3）结构上的差异主要表现在母核2位上取代基和10位上R取代基的不同。通常为—H、—Cl、—CF3、—COCH3、—SCH3等。R基团为2-3个碳链的二甲或二乙氨基；或含氮杂环，如哌嗪，吡啶衍生物,RNSCH2CHN(CH3)2CH3HCl盐酸异丙嗪NSCH2CH2CH2N(CH3)2ClHCl盐酸氯丙嗪奋乃静癸氟奋乃静盐酸氟奋乃静盐酸三氟拉嗪盐酸二氧丙嗪（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。205nm、254nm、300nm。最强峰多在254nm。2位上的取代基（R′）不同，会引起吸收峰发生位移。其结构中-2价的硫，易氧化，氧化产物砜及亚砜有四个吸收峰。吩噻嗪类药物随取代基R和R′的不同，产生不同的红外吸收光谱。2易被氧化呈色硫氮杂蒽环上二价硫原子易氧化，遇不同氧化剂，硫酸，硝酸，三氯化铁，过氧化氢等，母核易被氧化成亚砜和砜。随取代基不同，有不同的颜色。3易与金属离子络合呈色未被氧化的硫可与金属钯形成配合物，氧化产物无此反应。可进行含量测定，有专属性，可消除氧化产物的干扰。二、鉴别试验（一）UV和IR奋乃静ChP[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。（3）本品的红外吸收图谱应与对照的图谱（光谱集243图）一致（二）显色反应1.氧化剂氧化显色（反应过程及产物复杂）氧化剂硫酸、硝酸、过氧化氢盐酸氟奋乃静ChP[鉴别]取本品5mg，加硫酸5ml溶解，即显淡红色，温热后变成红褐色。吩噻嗪类药物分子结构中的二价硫可与金属钯离子形成红色配合物。而其氧化产物砜和亚砜则无此反应，专属性强。2.与钯离子络合显色癸氟奋乃静ChP[鉴别]（2）取本品约5mg，加甲醇2ml溶解后，加0.1%氯化钯溶液3ml，即有沉淀生成，并显红色，再加过量的氯化钯溶液，颜色变深。三、有关物质检查1.盐酸异丙嗪有关物质检查课下阅读自学第五节苯并二氮杂卓类药物的分析该类药物为苯环与含氮杂环稠合而成的有机药物，其中1，4-苯并二氮杂卓类药物是目前临床应用最广泛的看焦虑，抗惊厥药。NN12345671,4-二氮杂卓NN12345671,4-苯并二氮杂卓89（一）母体结构与典型药物一、结构与性质NNNCH3OCl氯氮卓HNNClH3CO地西泮氯硝西泮（二）主要化学性质1.七元环的氮原子显弱碱性，可非水滴定含量；2.二氮原子性质不同，不同pH介质中离子化状态不同（质子化、中性、去质子）而影响其UV光谱特征；3.在强酸性溶液中可水解，形成相应的二苯甲酮衍生物。其水解物所呈现的某些特征可用于鉴别及测定二、鉴别试验（一）化学反应1.沉淀反应橙红色碘化铋试液氯氮卓、地西泮HCl氯氮卓【鉴别】（2）取本品约10mg，加盐酸溶液（9→1000）10ml溶解后，加碘化铋钾试液1滴，即生成橙红色沉淀。2.水解后呈芳伯氨基反应氯氮卓、奥沙西泮氯氮卓[鉴别]（1）取本品约10mg，加盐酸溶液（1→2）15ml，缓缓煮沸15分钟，放冷，溶液显芳香第一胺类的鉴别反应。3.硫酸—荧光反应苯并二氮杂卓类药物溶于硫酸后，在紫外光（365nm）下检视，显不同颜色荧光。氯氮卓——黄色地西泮——黄绿色稀硫酸中氯氮卓——紫色地西泮——黄色4.分解产物反应本类药物多为含氯有机化合物，氧瓶燃烧法破坏后，碱液吸收、硝酸酸化，显氯化物反应。（二）UV和IR（三）TLC三、有关物质的检查1.地西泮中有关物质的检查地西泮的原料及片剂TLC高低浓度对比法2.氯氮卓中有关物质的检查氧化物、氨基物杂质对照品法有关物质杂质对照品法TLC高低浓度对比法•一、非水碱量法•在水中碱性较弱，不能顺利地进行中和滴定（滴定突跃不明显，难以判断滴定终点）。•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。第六节含量测定•1．测定方法＊供试品：以消耗滴定液8ml计算。＊溶剂：HAc，一般用量10~30ml，＊滴定液：0.1mol/LHClO4/无水HAc溶液＊指示剂：结晶紫等＊做空白试验•2．问题讨论•①适用范围•Kb﹤10-8的有机碱盐。Kb为10-8~10-10选冰醋酸作溶剂Kb为10-10~10-12选冰醋酸和醋酐作溶剂Kb﹤10-12选醋酐作溶剂4HClOABH＊HA不同，对滴定反应的影响也不同。＊置换滴定，即用强酸（HClO4）置换出与生物碱结合的较弱的酸（HA）.HAClOBH4HClO4、HBr、HCl、H2SO4、HNO3＊水中酸强度相等。＊gHAc中酸强度不相同.HClO4＞HBr＞H2SO4＞HCl＞HNO3＞其它弱酸中难电离）（HAcHgXAcBHHgAcXBH2222a.氢卤酸盐的测定氢卤酸HAc中酸性较强，对滴定有影响。排除方法：加入过量的HgAc2/HAc溶液•b.硫酸盐的测定（以硫酸奎宁的测定为例）•ⅰ．直接滴定法注意硫酸盐的结构，正确判断反应的摩尔比。NCH(OH)NCH3OCHCH22.H2SO4.2H2O（喹核碱）pKb=5.07（喹啉环）pKb=9.7两个N原子喹啉N，属于芳环族N，碱性较弱喹核N，属于脂环族N，碱性较强•在水中硫酸是二元酸，能够解离出两个氢离子，即42SOH4HSOH4HSO24SOH在冰醋酸中硫酸是一元酸，能够解离出一个氢离子，即42SOH4HSOH•奎宁与硫酸结合时，一分子的硫酸能与两分子的奎宁结合，即：NCH(OH)NCH3OCHCH2HNCH(OH)NCH3OCHCH2H++SO42-.NCH(OH)NCH3OCHCH2HNCH(OH)NCH3OCHCH2H++SO42-.NCH(OH)NCH3OCHCH2HH+.ClO4.HSO4+--NCH(OH)NCH3OCHCH2HH+.ClO4+--.ClO4滴定反应如下：+3HClO4+用HClO4直接滴定硫酸喹宁时，摩尔比是1∶3•ⅱ．硫酸奎宁片的测定•需先经碱化处理，生成奎宁游离碱，然后用高氯酸滴定液滴定，此时硫酸奎宁与高氯酸反应的化学计量摩尔比为1∶4OCOCHCH2OHNCH3.H2SO4.H2O2用HClO4直接滴定硫酸阿托品硫酸阿托品（莨菪碱）的结构如下：反应的摩尔比是1∶1•③终点指示方法•最常用的指示剂是结晶紫CrystalViolet（CV）紫蓝蓝