第十二章 抗生素类48.ppt

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1、第十二章第十二章 抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析Chapter 12 The Analysis of Antibiotics 抗生素类药物的特点与质量分抗生素类药物的特点与质量分析方法。析方法。-内酰胺类抗生素：内酰胺类抗生素：青霉素类和头青霉素类和头孢菌素类。孢菌素类。氨基糖苷类抗生素：氨基糖苷类抗生素：链霉素、巴龙链霉素、巴龙霉素和庆大霉素。霉素和庆大霉素。基本内容基本内容四环素类抗生素四环素类抗生素：四环素、金霉：四环素、金霉素、土霉素、多西四环素。素、土霉素、多西四环素。上述各类药物的化学结构与性上述各类药物的化学结构与性质、鉴别试验和含量测定。抗生质、鉴别试验和含量测定。抗生素

2、类药物的质量考察研究。素类药物的质量考察研究。基本内容基本内容掌掌握握：-内内酰酰胺胺类类抗抗生生素素在在不不同同条条件件下的水解产物。下的水解产物。熟悉熟悉:氨基糖苷类抗生素的结构特点和氨基糖苷类抗生素的结构特点和鉴别试验方法。鉴别试验方法。了解了解:氨基糖苷类和四环素类抗生素的氨基糖苷类和四环素类抗生素的特殊杂质及其检查法；青霉素族抗生素特殊杂质及其检查法；青霉素族抗生素中高分子杂质的基本结构与质量控制方中高分子杂质的基本结构与质量控制方法。法。基基本本要要求求第一节概述第一节概述Section 1 Introduction抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析一、抗生素类药物的特点一、抗生

3、素类药物的特点概述概述1.定义：定义：抗生素是细菌、放线抗生素是细菌、放线菌和真菌等微生物的代谢产物，菌和真菌等微生物的代谢产物，在低微浓度下对某些生物的生命在低微浓度下对某些生物的生命活动由特异的抑制或杀灭作用的活动由特异的抑制或杀灭作用的化学物质的总称。化学物质的总称。一、抗生素类药物的特点一、抗生素类药物的特点多多数数系系由由生生物物合合成成(微微生生物物发发酵酵)少数由化学合成少数由化学合成(或半合成或半合成)概述概述抗生素类药物的来源抗生素类药物的来源与化学合成药相比，化学组成复杂与化学合成药相比，化学组成复杂具体表现为：具体表现为：1.化学纯度较低化学纯度较低2.活性组分易发生变异

4、活性组分易发生变异3.稳定性差稳定性差同系物同系物庆大霉素庆大霉素C1,C2,C1a异构体异构体巴龙霉素巴龙霉素,降解物降解物-四环素四环素脱水脱水-,差向差向菌株改变菌株改变发酵条件变化发酵条件变化青霉素的青霉素的-内酰内酰胺环胺环概述概述二、抗生素类药物的质量分析二、抗生素类药物的质量分析(一一)鉴别试验鉴别试验化学法化学法官能团官能团(显色显色)反应反应光谱法光谱法IR,UV色谱法色谱法TLC,HPLC生物学法生物学法应用少应用少理化方法理化方法物理法物理法概述概述1.影响产品稳定性杂质影响产品稳定性杂质水分水分2.常规杂质常规杂质有关物质有关物质,炽灼残渣炽灼残渣3.临床安全性临床安全

5、性热原热原(细菌内毒素细菌内毒素)4.其他其他庆大霉素庆大霉素C组分组分,-内酰胺类聚合物内酰胺类聚合物(二二)检查检查概述概述(三三)定量测定定量测定化学法化学法滴定法滴定法*光谱法光谱法UV色谱法色谱法HPLC*1.效价测定效价测定 微生物检定法微生物检定法*(生物学法生物学法)2.含量测定含量测定 (理化方法理化方法)物理法物理法概述概述1.1.微生物检定法微生物检定法效价测定效价测定基本方法基本方法以抑制微生物生长能力作为衡量标准以抑制微生物生长能力作为衡量标准灵敏度高灵敏度高样品用量小样品用量小测定原理与临床要求一致测定原理与临床要求一致确定确定医疗价值医疗价值适适用用范范围围广广原

6、原料料药药(纯纯度度高高)或或制制剂剂(纯纯度度低低););老老药药或或新新药药;单单组组分分或混合物或混合物(测定总效价测定总效价)概述概述缺缺点点操作步骤多操作步骤多测测 定定 误误 差差大大测定周期长测定周期长概述概述微生物检定法微生物检定法效价测定效价测定优点优点 操作简单、省时操作简单、省时 方法专属、准确方法专属、准确根据化学结构根据化学结构理化特性理化特性缺点缺点 确定总量，不一定能代表总效价确定总量，不一定能代表总效价要求要求:测定结果与生物效价一致测定结果与生物效价一致2.理化测定法理化测定法含量测定含量测定概述概述效价效价:每每mlml或或mgmg中含有某种抗生素的中含有某

7、种抗生素的有效成分的多少有效成分的多少.用单位用单位(u)(u)或微克或微克(gg)表示表示.活性以活性以效价效价单位表示。单位表示。如如:1mg 1mg青霉素钠青霉素钠=1670u=1670u 1mg 1mg庆大霉素庆大霉素=590u=590u3.抗生素活性表示方法抗生素活性表示方法概述概述-内酰胺类内酰胺类:青霉素族、头孢菌素族青霉素族、头孢菌素族氨基糖苷类氨基糖苷类:链霉素、庆大霉素链霉素、庆大霉素四环素类四环素类:四环素、金霉素、土霉素四环素、金霉素、土霉素 大环内酯类大环内酯类:红霉素、阿奇霉素红霉素、阿奇霉素 多烯大环类多烯大环类:制菌霉素、两性霉素制菌霉素、两性霉素B 多肽类多肽

8、类:多黏菌素、放线菌素多黏菌素、放线菌素 苯烃胺类苯烃胺类:氯霉素氯霉素 蒽环类蒽环类:阿霉素、紫红霉素阿霉素、紫红霉素三、抗生素类药物的分类三、抗生素类药物的分类概述概述第二节第二节 -内酰胺类抗生素的分析内酰胺类抗生素的分析Section 2 The Analysis of -lactam Antibiotics19281928年年FlemingFleming（英国细菌学家）（英国细菌学家）发现青霉素发现青霉素。19351935年，英国病理学年，英国病理学家弗洛里和侨居英国的家弗洛里和侨居英国的德国生物化学家钱恩合德国生物化学家钱恩合作，重新研究青霉素的作，重新研究青霉素的性质、化学结构，

9、分离性质、化学结构，分离和纯化青霉素，解决了和纯化青霉素，解决了青霉素的提纯问题；青霉素的提纯问题；19401940年应用于临床年应用于临床。一、化学结构与性质一、化学结构与性质侧链侧链:RCO-青霉素族青霉素族1.化学结构-内酰胺类内酰胺类青霉素类:母核:由-内酰胺环和氢化噻唑环组成的双杂环。6-APA6-AminopenicillanicAcid侧链:RCO-苄青霉素(青霉素G)RCH2氨苄青霉素氨苄青霉素RNH2CH阿莫西林阿莫西林（羟氨苄青霉素）（羟氨苄青霉素）R普鲁卡因青霉素普鲁卡因青霉素n头孢菌素类结构头孢菌素类结构母核母核:-内酰胺环和二氢噻嗪环组成的内酰胺环和二氢噻嗪环组成的

10、双杂环。（双杂环。（7-ACA）7-Aminocephalospoanic Acid侧链侧链RCO-头孢氨苄头孢氨苄NONHSCH3COOHOC头孢羟氨苄头孢羟氨苄NONHSCH3COOHOC(1)游离羧基游离羧基强酸性强酸性(pKa=2.52.8)与与碱碱成成盐盐：青青霉霉素素钠钠、普普鲁鲁卡卡因因青霉素青霉素-内酰胺类内酰胺类2.理化性质理化性质NaK如：青霉素G钠、青霉素G钾等与有机碱(普鲁卡因)成盐,难溶于水(2)手性碳原子手性碳原子旋光性旋光性3个个2个个-内酰胺类内酰胺类如如,5%头孢唑啉钠溶液头孢唑啉钠溶液 1824(3)紫外吸收特性紫外吸收特性青霉素母青霉素母核无核无UV弱弱酸

11、酸性性水水解解青霉烯酸有青霉烯酸有UV侧链有侧链有UV-内酰胺类内酰胺类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（O OC CC CC C）在在260nm260nm处有最大吸收。处有最大吸收。n (4)(4)-内酰胺环的不稳定性内酰胺环的不稳定性 干燥、纯净青霉素类抗生素稳定，其水溶液很不稳定.不稳定的部分是不稳定的部分是-内酰胺环内酰胺环 -内酰胺环在酸酸、碱碱、青青霉霉素素酶酶、某某些些金金属属离离子子的的作作用用下，可使-内酰胺环开环或发生分子重排，而失去抗菌作用。小结小结 青霉素的降解反应青霉素的降解反应青青霉霉素素青霉噻唑酸青霉噻唑酸H2O/OH青霉素酶青霉素酶青霉二酸青

12、霉二酸pH2 or H+青霉噻唑酰基羟胺酸青霉噻唑酰基羟胺酸NH2OH青霉烯酸青霉烯酸pH4青霉胺青霉胺CO2青霉醛青霉醛 or H+脱羧青霉噻唑酸脱羧青霉噻唑酸 or H+or HgCl2,H+,-CO2二、鉴别试验二、鉴别试验TLC RfHPLC tR-内酰胺类内酰胺类(一一)色谱法色谱法UV max或或AmaxIR(二二)光谱法光谱法头孢氨苄头孢氨苄 max=262nm1 1.羟肟酸铁反应羟肟酸铁反应-内酰胺类内酰胺类(三三)呈色反应呈色反应（红、棕、褐）（红、棕、褐）SONCHNHOHNSCHNHOFe3+3OH+Fe3+/3茚三酮反应茚三酮反应(取代基取代基-氨基酸结构氨基酸结构)-

13、内酰胺类内酰胺类 2.类似肽键的反应类似肽键的反应-氨基或伯胺氨基或伯胺-内酰胺类内酰胺类4、青霉素的各种盐的鉴别青霉素的各种盐的鉴别 焰色焰色鲜黄色鲜黄色 +醋酸氧铀锌醋酸氧铀锌黄黄 Na+焰色焰色紫色紫色 +0.1%四苯硼钠四苯硼钠+Ac白白 K+第三节第三节氨基糖苷类抗生素的分析抗生素的分析Section 3 The Analysis of Aminoglycoside Antibiotics抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析一、化学结构与性质一、化学结构与性质(一一)化学结构化学结构氨基糖苷氨基糖苷类类链链霉霉胍胍N-甲基甲基-L-葡萄糖胺葡萄糖胺链链霉霉糖糖链链霉双霉双糖糖胺胺链霉

14、素链霉素氨基糖苷氨基糖苷类类庆大霉素庆大霉素绛红糖胺绛红糖胺三个结构类似的庆大霉素三个结构类似的庆大霉素C1,C2,C1a组成的混合物组成的混合物C1R1=R2=CH3;C2R1=CH3,R2=H;C1aR1=R2=H脱氧链霉胺脱氧链霉胺加洛糖胺加洛糖胺1.氨基糖氨基糖,氨基环醇氨基环醇碱性碱性 链霉素链霉素2个胍基个胍基,1个氨基个氨基 庆大霉素庆大霉素5个氨基个氨基可与矿酸或有机酸成盐可与矿酸或有机酸成盐(临床使用硫酸盐临床使用硫酸盐)2.氨基糖氨基糖,氨基环醇氨基环醇旋光性旋光性(二二)性质性质氨基糖苷氨基糖苷类类3.苷键苷键水解水解(不稳定性不稳定性)链霉素、巴龙霉素、新霉素等链霉素、

15、巴龙霉素、新霉素等(双糖胺双糖胺)苷元与双糖胺之间的苷键在酸性或碱苷元与双糖胺之间的苷键在酸性或碱性条件下可水解变为苷元与双糖胺性条件下可水解变为苷元与双糖胺 如如,链霉素链霉素链霉胍和链霉双糖胺链霉胍和链霉双糖胺氨基糖苷氨基糖苷类类抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析4.UV吸收吸收 链霉素的链霉胍在链霉素的链霉胍在230nm有有UV吸收吸收,庆大霉素、奈替米星等无庆大霉素、奈替米星等无UV吸收吸收氨基糖苷氨基糖苷类类二、鉴别试验二、鉴别试验(一一)共同反应共同反应(类别试验类别试验)1.茚三酮反应茚三酮反应氨基糖苷氨基糖苷类类氨基糖苷结构氨基糖苷结构 具羟基胺类和具羟基胺类和-氨基酸的性质

16、氨基酸的性质 可与茚三酮缩合成蓝紫色缩合物。可与茚三酮缩合成蓝紫色缩合物。2.Molisch试验试验氨基糖苷氨基糖苷类类抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析3.N-甲基葡萄糖胺反应甲基葡萄糖胺反应:水解产物水解产物N-甲基葡萄糖胺特有反应甲基葡萄糖胺特有反应（Elson-Morgan反应）反应）吡咯吡咯衍生物衍生物Ehrlich试剂试剂(二二)链霉素的特征反应链霉素的特征反应1.麦芽酚麦芽酚(Maltol)反应反应氨基糖苷氨基糖苷类类 链霉素在碱性溶液中，链酶糖经链霉素在碱性溶液中，链酶糖经分子重排，消除分子重排，消除NN甲基葡萄糖胺及甲基葡萄糖胺及链酶胍，生成麦芽酚，麦芽酚可与铁链酶胍，生成

17、麦芽酚，麦芽酚可与铁离子在微酸性溶液中形成紫红色配位离子在微酸性溶液中形成紫红色配位化合物。化合物。(二二)链霉素的特征反应链霉素的特征反应氨基糖苷氨基糖苷类类 2.坂口坂口(Sakaguchi)反应反应本品水溶液，加氢氧化钠试液，水解为链酶胍，与8羟基喹啉作用，再加次溴酸钠试液，生成橙红色化合物。氨基糖苷氨基糖苷类类(二二)链霉素的特征反应链霉素的特征反应第四节第四节四环素类抗生素的分析抗生素的分析Section 4The Analysis of Tetracycline Antibiotics抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析n n包装精美的包装精美的“梅花梅花K”产品和广产品和广告告

18、一、化学结构与性质一、化学结构与性质(一一)化学结构化学结构四环素四环素类类四骈苯或萘骈萘的衍生物四骈苯或萘骈萘的衍生物,氢化骈四苯环氢化骈四苯环1243565a789101112n四个取代基四个取代基RR1R2R3四四环环素素(TC)HOHCH3H金霉素金霉素(CTC)ClOHCH3H土霉素土霉素(OTC)HOHCH3OH多西环素多西环素HHCH3OHA环环B环环C环环D环环二甲氨基二甲氨基N(CH3)2酚酚羟羟基基酰酰胺基胺基CONH2酮酮基与基与烯烯醇醇共共共共轭轭酮酮基与基与烯烯醇基醇基共共轭轭双双键键系系统统双双键键系系统统二、性质二、性质1、呈两性：、呈两性：弱酸性弱酸性酚羟基、烯

19、醇型羟基酚羟基、烯醇型羟基弱碱性弱碱性二甲胺基二甲胺基所以遇酸或碱均可成盐所以遇酸或碱均可成盐ABCD2、吸湿性：吸湿性：含结晶水四环素四环素：6个结晶水占个结晶水占19.6%土霉素土霉素：2个结晶水占个结晶水占7.5%加热时可失去结晶水加热时可失去结晶水,当含水量当含水量低于低于19.6%的四环素和低于的四环素和低于7.5%的土的土霉素霉素,置于空气中要吸收水分。置于空气中要吸收水分。3溶解度：溶解度：游游离离体体在在水水中中溶溶解解度度很很小小，溶溶解解度度与与pH有有关关。pH4.57.2难难溶溶于于水水,pH低低于于4或或高高于于8时时,可可以以得得到到高高浓浓度度的水溶液的水溶液.含

20、多个手性碳含多个手性碳定性、定量定性、定量4.旋光性旋光性n5UV,UV,荧光反应：荧光反应：四环素类在紫外灯下产生荧光，其降解产物也具有荧光，可供鉴别。UV绿色荧光绿色荧光H+UVn6对氧化剂不稳定：对氧化剂不稳定：对对各各种种氧氧化化剂剂都都不不稳稳定定，且且碱碱性性水水溶溶液液特特别别易易氧氧化化，颜颜色色很很快快变变深深形形成成色色素素，干干燥燥品品较较稳稳定定，但但贮贮存存时时遇遇光光可可使使颜颜色变深（因空气氧化）。色变深（因空气氧化）。1)差向异构化反应差向异构化反应，ETC 弱弱酸酸性性（pH2.06.0）溶溶液液中中，A环上手性C4构型的改变，发生差向异构化，形成差向四环素。

21、差向化速度的影响因素差向化速度的影响因素：pH9时时，差差向向化化速速度度很很小小。高高价价的的无无机机酸酸或或有有机机酸酸根根存存在在或或阴阴离离子子浓浓度度增增加加，差差向向化化速速度度增增大。大。四环素和金霉素很易差向异构化，形成4-差向四环素、4-差向金霉素，他们的抗菌性极弱或完全消失。差向四环素差向四环素pH2.06.0土霉素、多西环素由于C5上的羟基和二甲胺基形成氢键，不易发生差向异构化。（土霉素不易差向异构化）（土霉素不易差向异构化）2）.酸性下降解反应，酸性下降解反应，ATC（脱水四环素类）（脱水四环素类）n在在酸酸性性（pH2pH2）时时，C C环环上上C6C6上上羟羟基基易

22、易脱脱落落与与C5aC5a上上的的氢氢生生成成水水，在在C6-C5aC6-C5a间间形形成成双双键键。经经重重排排使使C C环环芳构化，生成脱水四环素类芳构化，生成脱水四环素类脱水四环素类亦可形成差向脱水四环素类脱水四环素类亦可形成差向脱水四环素类l四四环环素素、土土霉霉素素和和金金霉霉素素可可发发生生脱脱水水；多西环素（多西环素（C6无无OH）。）。脱水四环素脱水四环素3）.碱性下降解反应碱性下降解反应:(异四环素类异四环素类)在碱性下，C环打开，生成无活性的具有内酯结构的异四环素；若强碱性下加热，可定量地转化为异四环素，后者具有强烈荧光，可荧光法测定。n多西环素多西环素不发生反应，因C6无

23、OH。n7.与金属离子络合：与金属离子络合：能能与与许许多多金金属属离离子子（锆锆ZrZr4+4+,铀铀U U6+6+,锌锌ZnZn2+2+,铜铜CuCu2+2+,铝铝AlAl3+3+,镁镁MgMg2+2+，铈，铈CeCe4+4+,钴钴CoCo2+2+）形成有色络合物。形成有色络合物。与与FeClFeCl3 3反应反应：四环素类酚羟基+FeCl3 红棕色（四环素）红棕色（四环素）深褐色（金霉素）深褐色（金霉素）橙褐色（土霉素）橙褐色（土霉素）8.与浓硫酸反应与浓硫酸反应：四环素类+浓H2SO4 深紫色（四环素）深紫色（四环素）蓝色蓝色,迅速转变为绿（金霉素）迅速转变为绿（金霉素）朱红色（土霉素

24、）朱红色（土霉素）杂质来源杂质来源异构体及降解产物异构体及降解产物 (ETC、ATC、EATC)检查方法检查方法HPLC四环素四环素类类三、特殊杂质检查三、特殊杂质检查(一一)有关物质有关物质 降解产物及异构杂质降解产物及异构杂质,会造成药品质量会造成药品质量下降。可引起恶心、呕吐、糖尿、蛋白尿下降。可引起恶心、呕吐、糖尿、蛋白尿及酸中毒，称为及酸中毒，称为FanconiFanconi症侯群。症侯群。杂质来源杂质来源 主主要要碱碱性性下下降降解解、氧氧化化生生成成的的有有色产物色产物检查方法检查方法 2025;0.8%NaOH溶液溶液,10mg/ml;L=4cm;A530nm0.12(5min

25、)四环素四环素类类(二二)杂质吸光度杂质吸光度(三三)残留有机溶剂残留有机溶剂四、含量测定四、含量测定UV固体制剂溶出度固体制剂溶出度HPLC原料、制剂含量原料、制剂含量四环素四环素类类抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析掌掌握握：-内内酰酰胺胺类类抗抗生生素素在在不不同同条条件下的水解产物。件下的水解产物。熟悉熟悉氨基糖苷类抗生素的结构特点和氨基糖苷类抗生素的结构特点和鉴别试验方法。鉴别试验方法。了解了解 氨基糖苷类和四环素类抗生素氨基糖苷类和四环素类抗生素的特殊杂质及其检查法；青霉素族抗的特殊杂质及其检查法；青霉素族抗生素中高分子杂质的基本结构与质量生素中高分子杂质的基本结构与质量控制方法

26、控制方法。基本要求基本要求1 下下 列列 哪哪 个个 药药 物物 会会 发发 生生 羟羟 肟肟 酸酸 铁反应铁反应A.青霉素青霉素B.庆大霉素庆大霉素C.红霉素红霉素D.链霉素链霉素E.维生素维生素C2中国药典测定头孢菌素类药物的含中国药典测定头孢菌素类药物的含量时，多数采用的方法是量时，多数采用的方法是A.微生物法微生物法B.碘量法碘量法C.汞量法汞量法D.正相高效液相色谱法正相高效液相色谱法E.反相高效液相色谱法反相高效液相色谱法3属于属于-内酰胺类的抗生素药物有内酰胺类的抗生素药物有A.青霉素青霉素B.红霉素红霉素C.头孢菌素头孢菌素D.庆大霉素庆大霉素E.四环素四环素4能和茚三酮发生呈

27、色反应的物质有能和茚三酮发生呈色反应的物质有A链霉素链霉素B庆大霉素庆大霉素C土霉素土霉素D氨基酸氨基酸E苯巴比妥苯巴比妥5能发生重氮化一偶合反应的抗能发生重氮化一偶合反应的抗生素类药物是生素类药物是A.青霉素青霉素B.庆大霉素庆大霉素C.苄星青霉素苄星青霉素D.盐酸四环素盐酸四环素E.普鲁卡因青霉素普鲁卡因青霉素6：以下反应可适用的药物：以下反应可适用的药物A.青霉素青霉素B.链霉链霉素素C.两者均能两者均能D.两者均两者均不能不能1）Kober反应反应2).羟肟酸铁反应羟肟酸铁反应3).坂口反应坂口反应4).N甲基葡萄糖胺反应甲基葡萄糖胺反应5）.在酸性溶液中水解在酸性溶液中水解DABBC7：可以鉴别的药物是：可以鉴别的药物是A.链霉素链霉素B.庆大庆大霉素霉素C.两者均可两者均可D.两者均两者均不可不可1）.用用Kober反应反应2）.用坂口反应用坂口反应3）.用麦芽酚反应用麦芽酚反应4）.用三氯化铁反应用三氯化铁反应5）.用茚三酮反应用茚三酮反应DAADC8四环素在弱酸性条件下的降四环素在弱酸性条件下的降解产物是解产物是A.差向四环素差向四环素B.脱水四环素脱水四环素C.异四环素异四环素D.去甲四环素去甲四环素E.去甲氧四环素去甲氧四环素