杂环类药物医学.ppt
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1、第八章第八章杂环类药物的分析杂环类药物的分析杂环化合物:指环状有机化合物的碳环中杂环化合物:指环状有机化合物的碳环中夹杂有非碳元素原子(如夹杂有非碳元素原子(如O、S、N等)的化等)的化合物。该类药物种类繁多,本章选择性介绍,合物。该类药物种类繁多,本章选择性介绍,吡啶类、喹啉类、托烷类、吩噻嗪类及苯并吡啶类、喹啉类、托烷类、吩噻嗪类及苯并二氮杂卓类二氮杂卓类第一节第一节吡啶类药物的分析吡啶类药物的分析吡啶吡啶(pyridine)一、典型药物结构及物理性质一、典型药物结构及物理性质均含有氮杂原子均含有氮杂原子不饱和六元环不饱和六元环异烟肼异烟肼(isoniazid)无色结晶,或白色无色结晶,或
2、白色结晶性粉末;遇光结晶性粉末;遇光变质。变质。易溶于水,微溶乙易溶于水,微溶乙醇,难容乙醚。醇,难容乙醚。熔点熔点170-173尼可刹米尼可刹米(nikethamide)无色或淡黄色澄无色或淡黄色澄明油状液体;遇明油状液体;遇冷结晶。冷结晶。能与水、乙醇、能与水、乙醇、氯仿、乙醚任意氯仿、乙醚任意混合。混合。凝点凝点22-24硝苯地平硝苯地平(Nifedipine)色澄结晶粉末;色澄结晶粉末;遇光不稳定。遇光不稳定。易溶于丙酮、氯易溶于丙酮、氯仿,略溶于乙醇,仿,略溶于乙醇,不溶于水。不溶于水。熔点熔点157-161异烟腙异烟腙(ftivazide)二、化学性质二、化学性质1.吡啶环的特性吡
3、吡啶啶环环 或或 位位被被羧羧基基衍衍生生物物取取代代,可可发发生生开开环环反反应应,用用于于吡吡啶啶类类药药物物的的鉴别鉴别2.弱碱性弱碱性吡吡啶啶环环上上的的氮氮原原子子为为弱弱碱碱性性氮氮原原子子,其其pKb8.8,非非水水碱碱量量法法含含量量测测定或沉淀反应鉴别定或沉淀反应鉴别3.还原性:异烟肼分子结构中,吡啶环的位上被酰肼取代,酰肼基具有较强的还原性,可被不同的氧化剂氧化。也可与某些羰基试剂发生缩合反应(一)吡啶环的开环反应适适用用于于吡吡啶啶、未未取取代代,以以及及、位位被被羧羧基基衍衍生生物物取取代代的的尼尼可可刹刹米米和和异烟肼异烟肼。1戊烯二醛反应(Knig反应)三、鉴别试验
4、三、鉴别试验尼可刹米尼可刹米ChP(2005)【鉴鉴别别】取取本本品品1滴滴,加加水水50ml,摇摇匀匀,分分取取2ml,加加溴溴化化氰氰试试液液2ml与与2.5%苯苯胺胺溶溶液液3ml,摇摇匀匀,溶溶液液渐显黄色。渐显黄色。溴化氰与芳伯胺溴化氰与芳伯胺作用于吡啶环,使环上氮原子作用于吡啶环,使环上氮原子由由3价转变成价转变成5价,吡啶环发生水解生成戊烯二价,吡啶环发生水解生成戊烯二醛,在与醛,在与芳伯胺芳伯胺缩合,生成有色的戊烯二醛衍缩合,生成有色的戊烯二醛衍生物生物异烟肼异烟肼:先将其氧化为异烟酸:先将其氧化为异烟酸2二硝基氯苯反应Ch.P中烟酸的鉴别直接采用该法;异烟肼及尼克刹米须先将烟
5、肼氧化为羧基或酰胺水解为羧基后才能鉴别(二)酰肼基的反应(异烟肼的鉴别)1.还原反应)异烟肼异烟肼ChP【鉴别】【鉴别】取异烟肼约取异烟肼约10mg,置试管,置试管中,加水中,加水2ml溶解后,加氨制硝酸银溶解后,加氨制硝酸银试液试液1m1,即发生气泡与黑色浑浊,即发生气泡与黑色浑浊,并在试管壁上生成银镜。并在试管壁上生成银镜。2.缩合反应异烟肼异烟肼ChP【鉴别】【鉴别】取本品约取本品约0.1g,加水,加水5ml溶解后,加溶解后,加10香草醛的乙醇溶液香草醛的乙醇溶液1m1,摇匀,微热,放冷,即析出黄,摇匀,微热,放冷,即析出黄色结晶,滤过,用稀乙醇重结晶,在色结晶,滤过,用稀乙醇重结晶,在
6、105干燥后,测定熔点,其熔点为干燥后,测定熔点,其熔点为228231,熔融时同时分解。,熔融时同时分解。(三).沉淀反应(1)与氯化汞的反应)与氯化汞的反应本品具有吡啶环的结构,与重金属盐或苦味酸作用生成绿色配位化合物沉淀。(2)与铜盐的反应)与铜盐的反应尼可刹米尼可刹米ChP【鉴鉴别别】取取本本品品2滴滴,加加水水1ml,摇摇匀匀,加加硫硫酸酸铜铜试试液液2滴滴与与硫硫氰氰酸酸胺胺试试液液3滴滴,即即生生成成草草绿绿色色配配位位化化合合物物沉沉淀。淀。(四)分解产物的反应尼可刹米尼可刹米ChP尼尼可可刹刹米米是是烟烟酰酰胺胺的的N位位双双乙乙基基取取代代物物。与与氢氢氧氧化化钠钠加加热热有
7、有二二乙乙胺胺逸逸出出。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。【鉴鉴别别】取取本本品品10滴滴,加加氢氢氧氧化化钠钠试试液液3ml,加加热热,即即发发生生二二乙乙胺胺的的臭臭气气,能能使使湿湿润润的的红红色色石石蕊蕊试试纸纸变变蓝蓝色。色。(五)紫外吸收光谱特征丙硫异烟胺丙硫异烟胺ChP【鉴鉴别别】取取本本品品,加加乙乙醇醇制制成成每每1ml中中含含20 g的的溶溶液液,照照分分光光光光度度法法(附附录录A)测测定定,在在291nm的的波波长长处有最大吸收,吸收度约为处有最大吸收,吸收度约为0.78。(六)(六)IR硝苯地平硝苯地平ChP【鉴鉴别别】本本品品的的红红外外吸
8、吸收收图图谱谱应应与与对对照的图谱一致。照的图谱一致。(七)二氢吡啶的解离反应(七)二氢吡啶的解离反应二氢吡啶类药物的丙酮或甲醛溶二氢吡啶类药物的丙酮或甲醛溶液与碱作用,二氢吡啶环液与碱作用,二氢吡啶环1,4-位氢均位氢均可发生解离,发生颜色变化。可发生解离,发生颜色变化。Ch.P用于用于硝苯地平的鉴别硝苯地平的鉴别,溶液溶液显橙红色。显橙红色。三、有关杂质检查三、有关杂质检查杂质来源杂质来源原料引入、降解产生原料引入、降解产生(一)异烟肼中(一)异烟肼中游离肼游离肼的检查的检查1.薄层色谱法(薄层色谱法(TLC)(1)ChP杂质对照品法杂质对照品法取本品,加水制成每取本品,加水制成每1ml中
9、含中含50mg的的溶液,作为供试品溶液。另取硫酸肼加水溶液,作为供试品溶液。另取硫酸肼加水制成每制成每1ml中含中含0.20mg(相当于游离肼(相当于游离肼50g的溶液,作为对照溶液。吸取供试品的溶液,作为对照溶液。吸取供试品溶液溶液10l与对照溶液与对照溶液2l分别点于同一硅分别点于同一硅胶薄层板(用羧甲基纤维素钠溶液制备)胶薄层板(用羧甲基纤维素钠溶液制备)上,以异丙醇丙酮(上,以异丙醇丙酮(3 2)为展开剂,)为展开剂,展开后,晾干,喷以乙醇制对二甲氨基苯展开后,晾干,喷以乙醇制对二甲氨基苯甲醛试液,甲醛试液,15min后检视,后检视,在供试品主斑在供试品主斑点前方与硫酸肼斑点相应的位置
10、上,不得点前方与硫酸肼斑点相应的位置上,不得显黄色斑点。显黄色斑点。(2)BP游离肼游离肼杂质对照品法杂质对照品法有关物质有关物质高低浓度对比法高低浓度对比法2.比浊法比浊法JP检查方法检查方法灵敏度法灵敏度法反应原理反应原理游离肼游离肼+水杨醛水杨醛水杨醛腙水杨醛腙优点:优点:不用对照品,价廉、简单易行不用对照品,价廉、简单易行缺点:缺点:准确度差准确度差(二)尼可刹米中有关物质的检查(二)尼可刹米中有关物质的检查ChPTLC高低浓度对比法高低浓度对比法配制两种不同浓度的对照溶液配制两种不同浓度的对照溶液 第二节第二节 喹啉类药物喹啉类药物 喹啉类药物含有喹啉类药物含有吡啶与苯稠和而成吡啶与
11、苯稠和而成的喹啉杂环的喹啉杂环。环上杂原子的反应性能与。环上杂原子的反应性能与吡啶相同吡啶相同代表药物硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、盐代表药物硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、盐酸环丙沙星酸环丙沙星 一一 基本结构与化学性质基本结构与化学性质 (一)典型药物的结构(一)典型药物的结构硫酸奎宁硫酸奎宁硫酸奎尼丁硫酸奎尼丁 HCl H2O HCl H2O盐酸环丙沙星盐酸环丙沙星二、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。三三.鉴别反应鉴别反应
12、(一一)绿奎宁反应绿奎宁反应反应机制:反应机制:奎宁和奎尼丁为奎宁和奎尼丁为6-位含氧喹啉,经氯水位含氧喹啉,经氯水(或溴水)氧化氯化,再以氨水处理缩合,生成绿色的(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。二醌基亚胺的铵盐。(二二)光谱特征光谱特征1.紫外吸收光谱特征(紫外吸收光谱特征(Ch.P盐酸环丙沙星的鉴别)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)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红外吸收光谱特征(硫酸奎宁及盐酸环丙沙星的鉴别)别)(三三)无机酸盐无机酸盐利用硫酸奎宁和硫酸奎尼丁中硫酸根,在
13、酸性条件下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。与氯化钡反应生成白色的沉淀。四四.有关物质检查有关物质检查(一一)硫酸奎宁中有关物质检查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有关物质主要是生产过程中产生的中间体及副产物。及副产物。通过检查酸度、三氯甲烷通过检查酸度、三氯甲烷-乙醇中不溶物乙醇中不溶物质和其他金鸡纳碱等加以控制。质和其他金鸡纳碱等加以控制。1.酸度酸度本项检查通过测定本项检查通过测定pH控制酸性物质控制酸性物质2.三氯甲烷三氯甲烷-乙醇中不溶物质乙醇中不溶物质本项检查控制药物制备过程中引入的醇本项检查控制药物制备过程中引入的
14、醇不溶性杂质和无机盐。不溶性杂质和无机盐。3.其他金鸡纳碱的检查其他金鸡纳碱的检查主要控制硫酸奎宁中的其他生物碱,主要控制硫酸奎宁中的其他生物碱,采用采用HPLC和和TLC中的主成分自身对照法或中的主成分自身对照法或对照品对照法对照品对照法。Ch.PTLC法法BPHPLC法法第三节第三节托烷类药物托烷类药物托烷类药物大多数是由莨菪烷衍生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物碱,常见的有颠茄生物碱和古柯生物碱。碱。现仅以典型药物硫酸阿托品和氢溴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酸东莨
15、菪碱为例进行讨论一一 基本结构与化学性质基本结构与化学性质(一)典型药物的结构(一)典型药物的结构(二)主要化学性质(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
16、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:鉴鉴别别方方法法:取取供供试试品品约约10mg,10mg,加加发发烟烟硝硝酸酸5 5滴滴,置置水水浴浴上上蒸蒸干干,得得黄黄色色的的残残渣渣,放放冷冷,加加乙乙醇醇2 2一一3 3滴滴湿湿润,加固体氢氧化钾一小粒,即显深紫色。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
17、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。三三 有关物质检查有关物质检查四四(一)氢溴酸东莨菪中有关物质检查(一)氢溴酸东莨菪中有关物质检查 氢氢溴溴酸酸东东莨莨菪菪碱
18、碱是是从从茄茄科科植植物物颠颠茄茄、白白曼曼陀陀罗罗、莨莨菪菪等等中中提提取取得得到到的的莨莨菪菪碱碱的的氢氢溴溴酸酸盐盐。我我国国是是从从茄茄科科植植物物白白曼曼陀陀罗罗的的干干燥燥品品(洋洋金金花花)中中提提取取东东莨莨菪菪碱碱,然后制成氢溴酸盐。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,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
19、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,生成异东莨菪碱醇和莨菪酸,前者在水中易溶;后者生成碱式盐在水中也能溶解,
20、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(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。测定法可对莨菪碱杂质进行检查。第四节第四节吩噻嗪类药物的分析吩噻嗪类药物的分析基本结构硫氮杂蒽母核一、结构与性质一、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)硫硫氮氮杂杂蒽蒽环环上上硫硫原原子子为为-2价价,具具有有还还原原性,易氧化呈色性,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、C
21、l、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,吡啶衍生物奋乃静奋乃静癸氟奋乃静癸氟奋乃静盐酸氟奋乃静盐酸氟奋乃静盐酸三氟拉嗪盐酸三氟拉嗪盐酸二氧丙嗪盐酸二氧丙嗪(二)性质1.紫紫外外与与红红外外吸吸收收光光谱谱本本类类药药物物的的紫紫外外特特征征吸吸收收,主主要要由由母母核核三三环环的的系系统统所所产产生生,一一般般具具有有三三个个峰峰值值。205nm、254nm、300nm。最最强强峰峰多多在在254nm。2位位上上的的取取代代基基(R)不不同同,会会引引起吸收峰发生位移。起吸收峰发生位移。其其结结构构中中-2价价的的硫硫,易易氧氧化化,氧氧化
22、产物砜及亚砜有四个吸收峰化产物砜及亚砜有四个吸收峰。吩吩噻噻嗪嗪类类药药物物随随取取代代基基R和和R的的不同,产生不同的红外吸收光谱不同,产生不同的红外吸收光谱。2易被氧化呈色3 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、鉴别试验二、鉴别试验(一)(一)UV和和IR奋乃静奋乃静ChP鉴鉴别别取取本本品品,加加无无水水乙乙醇醇制制成成每每1ml中中含含7 g的的溶溶液液,照照分分光光
23、光光度度法法(附附录录A)测测定定,在在258nm的的波波长长处有最大吸收,吸收度约为处有最大吸收,吸收度约为0.65。(3)本品的红外吸收图谱应与对照)本品的红外吸收图谱应与对照的图谱(光谱集的图谱(光谱集243图)一致图)一致(二)显色反应1.氧化剂氧化显色(反应过程及产物复杂)氧化剂氧化剂 硫酸、硝酸、过氧化氢硫酸、硝酸、过氧化氢盐酸氟奋乃静盐酸氟奋乃静ChP鉴鉴别别取取本本品品5mg,加加硫硫酸酸5ml溶溶解解,即显淡红色,温热后变成红褐色。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吩噻嗪类药物分子结构中的二价硫可二价硫可与金属钯离子形成红色配合物与金属钯离子形成红色配合物
24、。而其。而其氧化产物砜和亚砜则无此反应,专属氧化产物砜和亚砜则无此反应,专属性强。性强。2.与钯离子络合显色癸氟奋乃静癸氟奋乃静ChP鉴别鉴别(2)取本品约)取本品约5mg,加甲醇,加甲醇2ml溶解后,加溶解后,加0.1%氯化钯溶液氯化钯溶液3ml,即有沉淀生成,并显红色,再,即有沉淀生成,并显红色,再加过量的氯化钯溶液,颜色变深。加过量的氯化钯溶液,颜色变深。(三)分解产物的反应癸氟奋乃静癸氟奋乃静ChP鉴别鉴别(1)取本品)取本品1520mg,加,加碳酸钠与碳酸钾各约碳酸钠与碳酸钾各约0.1g,混匀,在,混匀,在600炽灼炽灼1520分钟,放冷,加水分钟,放冷,加水2ml使溶解,加盐酸溶液
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