青霉素类药物工业分析与检测方法讲稿.ppt
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1、关于青霉素类药物工业分析与检测方法第一页,讲稿共四十二页哦第一部分:第一部分:青霉素类药物生产工艺青霉素类药物生产工艺第二页,讲稿共四十二页哦菌种优化菌种优化抗生素发酵及抗生素发酵及提取精制提取精制工业生产方法工业生产方法及总的工艺及总的工艺抗生素生产菌抗生素生产菌的菌种的菌种菌种来源菌种来源内内容容速速览览第三页,讲稿共四十二页哦抗生素总的生产工艺过程抗生素总的生产工艺过程菌种菌种孢子制备孢子制备种子制备种子制备发酵发酵发酵液预处理及过滤发酵液预处理及过滤出厂检验出厂检验提取过程提取过程成品包装成品包装精制过程精制过程成品检验成品检验第四页,讲稿共四十二页哦微微生生物物合合成成抗抗生生素素下
2、游:下游:提取提取预处理预处理过滤过滤进一步提取进一步提取菌种保存、选育、孢子及种子制备菌种保存、选育、孢子及种子制备发酵发酵适宜的培养基适宜的培养基碳源碳源氮源氮源无机盐(微量元素)无机盐(微量元素)前体前体上游:上游:结晶干燥结晶干燥纯品纯品成品成品:制剂工作制剂工作第五页,讲稿共四十二页哦第六页,讲稿共四十二页哦发酵控制发酵控制1 1)发酵时间:)发酵时间:)发酵时间:)发酵时间:视抗生素品种和发酵工艺而定。视抗生素品种和发酵工艺而定。2)溶)溶氧:氧:在整个发酵过程中,需不断通无在整个发酵过程中,需不断通无菌空气和搅拌,以维持一定罐压或溶氧。菌空气和搅拌,以维持一定罐压或溶氧。3 3)
3、控制灌温:)控制灌温:)控制灌温:)控制灌温:在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维在罐的夹层或蛇管中需通冷却水以维持一定罐温。持一定罐温。4 4)消)消泡:泡:加泡沫剂以控制泡沫,必要时还加加泡沫剂以控制泡沫,必要时还加入酸、碱以调节发酵液的入酸、碱以调节发酵液的pH。第七页,讲稿共四十二页哦成品检验成品检验中华人民共和国药典中华人民共和国药典抗生素成品常规检验的主要项目有:抗生素成品常规检验的主要项目有:鉴别实验:用化学或生物方法证明是何鉴别实验:用化学或生物方法证明是何种抗生素;种抗生素;效价测定:测定有效成分的含量;效价测定:测定有效成分的含量;毒性试验:限制产品中的致毒杂质毒性试验:限制产
4、品中的致毒杂质水分测定:限制过高水分以免影响稳定性;水分测定:限制过高水分以免影响稳定性;无菌实验:检查有无杂菌污染;无菌实验:检查有无杂菌污染;pH测定:规定水溶液的酸碱度,保证产品稳定测定:规定水溶液的酸碱度,保证产品稳定和临床的安全应用;和临床的安全应用;第八页,讲稿共四十二页哦第二部分:青霉素类药物的第二部分:青霉素类药物的分析与检测分析与检测第九页,讲稿共四十二页哦(一)、鉴别实验(一)、鉴别实验一、化学结构与性质一、化学结构与性质1、化学结构、化学结构青霉素类结构青霉素类结构NSR C O N HC H3C H3C O O HO1234567青霉素类:氢化噻唑环或氢化噻嗪环与-内酰
5、胺并合的杂环,分别构成二者的母体:6-APA、7-ACA。母核:由-内酰胺环和氢化噻唑环 组成的双杂环。6-APA 6-Aminopenicillanic Acid 侧链:RCO-第十页,讲稿共四十二页哦2、性质青霉素类和头孢菌素类结构共同特点具有青霉素类和头孢菌素类结构共同特点具有-内酰胺环。青霉素分子中都有一个游离羧基内酰胺环。青霉素分子中都有一个游离羧基和酰胺侧链。和酰胺侧链。酸性酸性有羧基,具有酸性有羧基,具有酸性有羧基,具有酸性有羧基,具有酸性 pKa值在值在值在值在2.52.8之间之间与碱成盐如:与碱成盐如:青霉素青霉素G钠、青霉素钠、青霉素G钾等钾等分子中游离羧基具有相当强的酸性
6、,能与无机碱或某些有机分子中游离羧基具有相当强的酸性,能与无机碱或某些有机分子中游离羧基具有相当强的酸性,能与无机碱或某些有机分子中游离羧基具有相当强的酸性,能与无机碱或某些有机碱形成盐。碱形成盐。碱形成盐。碱形成盐。其碱金属盐易溶于水,而有机碱盐难溶于水,易溶于其碱金属盐易溶于水,而有机碱盐难溶于水,易溶于甲醇等有机溶剂。甲醇等有机溶剂。第十一页,讲稿共四十二页哦旋光性旋光性青霉素分子中含有三个手性碳原子青霉素分子中含有三个手性碳原子(C3,、,、C5、C6)有手性碳原子,具有旋光性,根据此性质,可用于青霉素有手性碳原子,具有旋光性,根据此性质,可用于青霉素药物的定性和定量分析药物的定性和定
7、量分析第十二页,讲稿共四十二页哦紫外吸收特性紫外吸收特性青霉素类青霉素类母核无明显母核无明显UV多数有苯环取代基多数有苯环取代基但青霉素类药物在弱酸性下水解,可以产但青霉素类药物在弱酸性下水解,可以产生具有共轭双键的青霉烯酸,在紫外光区有生具有共轭双键的青霉烯酸,在紫外光区有吸收。吸收。侧链中有苯环等取代基的药物,在紫外光侧链中有苯环等取代基的药物,在紫外光区也有吸收。像苄青霉素。区也有吸收。像苄青霉素。第十三页,讲稿共四十二页哦头孢菌素类分子中有共轭体系头孢菌素类分子中有共轭体系(OCNCC)在在260nm处有最大吸收。处有最大吸收。第十四页,讲稿共四十二页哦不稳定性不稳定性干燥条件下青霉素
8、盐稳定。青霉素水溶液在干燥条件下青霉素盐稳定。青霉素水溶液在pH6-6.8时较稳时较稳定。定。-内酰胺环是该类抗生素结构最不稳定的部分。内酰胺环是该类抗生素结构最不稳定的部分。不稳定性因素:四元环张力大不稳定性因素:四元环张力大,酰胺键易水解酰胺键易水解青霉素类药物遇到某些氧化剂(酸、碱、青霉素酶,或某些青霉素类药物遇到某些氧化剂(酸、碱、青霉素酶,或某些金属离子)或遭遇某种温度,药物将降解失效金属离子)或遭遇某种温度,药物将降解失效。第十五页,讲稿共四十二页哦二、青霉素类药物的鉴别反应二、青霉素类药物的鉴别反应(一)官能团的呈色反应:(一)官能团的呈色反应:1、羟肟酸铁反应:碱性环境中与羟胺
9、作用-内酰胺环破裂生成羟肟酸在稀酸中与高铁离子呈色。【鉴别】(1)取本品约20mg,加水15ml溶解后,加盐酸羟胺试液与氢氧化钠试液各2ml,放置5分钟后,加盐酸溶液(1100)3ml与三氯化铁试液1ml,随即振摇,即显赤褐色。第十六页,讲稿共四十二页哦2、硫酸、硫酸-硝酸呈色反应:头孢菌素能与硫酸硝酸呈色反应:头孢菌素能与硫酸-硝酸反应后呈黄色。此显硝酸反应后呈黄色。此显色反应可区别某些头孢菌素族抗生素,因此被一些国家药典采用供色反应可区别某些头孢菌素族抗生素,因此被一些国家药典采用供鉴别。鉴别。3、茚三酮反应:、茚三酮反应:-氨基酸的反应氨基酸的反应,如氨苄西林遇茚三酮显蓝紫色如氨苄西林遇
10、茚三酮显蓝紫色4、与斐林试剂反应:分子中具有、与斐林试剂反应:分子中具有(-CONH-)结构,可使碱性酒石酸铜还结构,可使碱性酒石酸铜还原显紫色原显紫色,5、变色酸、变色酸-硫酸呈色反应:中国药典硫酸呈色反应:中国药典(1995年版年版)采用本法鉴别。如阿采用本法鉴别。如阿莫西林林加变色酸莫西林林加变色酸-硫酸试剂混合后,于硫酸试剂混合后,于150加热加热2-3min,因分解出,因分解出甲醛与变色酸缩合而呈深褐色。甲醛与变色酸缩合而呈深褐色。6、各种盐的反应:火焰反应在火焰下遇钾显紫色遇钠显淡黄色、各种盐的反应:火焰反应在火焰下遇钾显紫色遇钠显淡黄色青霉素族、头孢菌素族药品中,许多制成钾盐或钠
11、盐供临床使用,因而可青霉素族、头孢菌素族药品中,许多制成钾盐或钠盐供临床使用,因而可利用其火焰反应进行鉴别。利用其火焰反应进行鉴别。第十七页,讲稿共四十二页哦(二)沉淀反应(二)沉淀反应1、在稀盐酸中生成白色沉淀:青霉素钾(钠)白色游离基沉淀2、有机胺盐的特殊反应:侧链含有苯羟基基团时,能与重氮苯磺酸试液产生偶合反应而呈色。如:第十八页,讲稿共四十二页哦(三)类似肽键的反应(三)类似肽键的反应双缩脲反应【鉴别】(2)取样取样本约10mg,加水6ml溶解后,加碱性酒石酸铜试液0.5ml,即显紫色。(四四)生物学法(抑菌能力)生物学法(抑菌能力)如青霉素钠如青霉素钠鉴别鉴别取本品与已知含量的青霉素
12、适量,分别加水制成每取本品与已知含量的青霉素适量,分别加水制成每1ml中约含中约含50g的溶液,各取的溶液,各取1ml,加入,加入不少于不少于200单位的青霉素酶溶液单位的青霉素酶溶液1ml,在在37灭活灭活1小时后,取灭菌滤纸片,分别用上述溶液浸湿小时后,取灭菌滤纸片,分别用上述溶液浸湿后,用滤纸吸去多余的液体,置摊布金黄色葡萄球菌后,用滤纸吸去多余的液体,置摊布金黄色葡萄球菌CMCC(B)26003的培养基上,在的培养基上,在37培养培养约约16小时后均无抑菌作用,而用同一方法检查未经青霉素酶灭活的溶液均有抑菌作用。小时后均无抑菌作用,而用同一方法检查未经青霉素酶灭活的溶液均有抑菌作用。第
13、十九页,讲稿共四十二页哦第二十页,讲稿共四十二页哦二、药物中有效物质含量测定二、药物中有效物质含量测定(1)容量法:容量分析是依据已知浓度的标准试剂溶液与被测定的一定量供试品药物完全作用所消耗的标准试剂的体积,来计算被测定药物中有效物质含量的方法。在抗生素类药物分析中,常用的有酸碱滴定法、碘量法。青霉素含量的测定,青霉素在水溶液中经水解后,产生青霉噻唑酸,可用酸碱滴定法测定。或用直接滴定法,或用逆滴法进行测定,最后均以碱标准溶液的消耗量来计算青霉素的含量。第二十一页,讲稿共四十二页哦终点观察:用目视指示剂或电位滴定均可。温度对指示剂的变色范围终点观察:用目视指示剂或电位滴定均可。温度对指示剂的
14、变色范围有影响。碱性指示剂,温度升高时,对氢离子的灵敏度降低,变色范有影响。碱性指示剂,温度升高时,对氢离子的灵敏度降低,变色范围偏向较低的围偏向较低的pH值,如甲基橙在室温时为值,如甲基橙在室温时为pH3.14.4,在,在100时,移时,移到到2.53.7。酸性指示剂对温度的影响不太敏感。指示剂的用量不宜多,。酸性指示剂对温度的影响不太敏感。指示剂的用量不宜多,过多时,因指示剂本身也消耗酸或碱,变色较慢。在水溶液中,大部分羧过多时,因指示剂本身也消耗酸或碱,变色较慢。在水溶液中,大部分羧酸在酸在pH约约8.4时中和,一般可用酚酞指示剂(无色到红色),也可采用百时中和,一般可用酚酞指示剂(无色
15、到红色),也可采用百里酚酞(无色到蓝色)或百里酚蓝(黄色到蓝色)等。滴定剂的选择,一里酚酞(无色到蓝色)或百里酚蓝(黄色到蓝色)等。滴定剂的选择,一般选用氢氧化钠或氢氧化钾标准溶液作滴定剂。标准碱液一般采用新沸冷般选用氢氧化钠或氢氧化钾标准溶液作滴定剂。标准碱液一般采用新沸冷却蒸馏水进行稀释制备。贮存标准碱液的容器要密封,以免吸收二氧化碳却蒸馏水进行稀释制备。贮存标准碱液的容器要密封,以免吸收二氧化碳而影响碱液质量。青霉素钠的含量测定精密称取本品约而影响碱液质量。青霉素钠的含量测定精密称取本品约0.30.4g,加新,加新沸过的蒸馏水沸过的蒸馏水20mL使其溶解,加使其溶解,加0.01mol/L
16、氢氧化钠液中和后,精密加氢氧化钠液中和后,精密加0.1mol/L氢氧化钠液氢氧化钠液25mL,95左右水浴左右水浴20min。冷却后,加酚酞指示。冷却后,加酚酞指示剂剂2滴,用滴,用0.1mol/L盐酸滴定,从粉红色至无色。不加供试样品作为盐酸滴定,从粉红色至无色。不加供试样品作为空白,重复以上操作。两者滴定数的差即为所消耗氢氧化钠的量。空白,重复以上操作。两者滴定数的差即为所消耗氢氧化钠的量。第二十二页,讲稿共四十二页哦(2)光谱学测定法旋光法旋光法:平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时,平面偏振光通过含有某些光学活性的化合物液体或溶液时,能引起旋光现象,使偏振光的平面向左或向
17、右旋转。偏振光平面旋转能引起旋光现象,使偏振光的平面向左或向右旋转。偏振光平面旋转的度数,称为旋光度。使偏振光向右旋转(顺时针方向)为右旋,以的度数,称为旋光度。使偏振光向右旋转(顺时针方向)为右旋,以“”符号表示;使偏振光向左旋(逆时针方向)为左旋,以符号表示;使偏振光向左旋(逆时针方向)为左旋,以“”符号表示。偏振光透过长符号表示。偏振光透过长1dm并每并每1mL中含有旋光物质中含有旋光物质1g的溶液,在的溶液,在一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度。旋光法亦用于红霉素、一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度。旋光法亦用于红霉素、螺旋霉素等的效价测定。螺旋霉素等的效价测定。分光光度法分光
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