核酸类药物分析 PPT课件.pptx
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1、核酸类药物分析核酸类药物分析第一节第一节 概概 述述第二节分析第二节分析方法方法第三节应用实例第三节应用实例第一节第一节 概概 述述一、结构与分类一、结构与分类核酸类药物可以通核酸类药物可以通过帮助恢复正常代谢或干扰某些异常代过帮助恢复正常代谢或干扰某些异常代谢谢来达到治疗疾病的目的。来达到治疗疾病的目的。核酸是由核酸是由多个单核苷酸多个单核苷酸通过通过,磷酸二酯键聚合而成磷酸二酯键聚合而成的生物大分子,的生物大分子,单核苷酸的基本结构包括核苷和磷酸单核苷酸的基本结构包括核苷和磷酸,核,核苷是苷是含氮碱基含氮碱基(嘌呤碱与嘧啶碱)(嘌呤碱与嘧啶碱)与与戊糖戊糖通过糖苷键缩通过糖苷键缩合而成。根
2、据戊糖的种类可将核酸分为合而成。根据戊糖的种类可将核酸分为核糖核酸核糖核酸和和脱氧核脱氧核糖核酸糖核酸。核酸、核苷酸类药物核酸、核苷酸类药物是指具有药用价值的核酸、是指具有药用价值的核酸、核苷酸、核苷和碱基以及它们的类似物或衍生物。核苷酸、核苷和碱基以及它们的类似物或衍生物。按照化学结构和组成可分成四类:按照化学结构和组成可分成四类:核酸碱基及其衍生物,如硫鸟嘌呤、核酸碱基及其衍生物,如硫鸟嘌呤、氟尿嘧啶氟尿嘧啶、阿昔洛韦阿昔洛韦等;等;核苷及其衍生物,如肌苷、核苷及其衍生物,如肌苷、利巴韦林利巴韦林、阿糖胞苷;、阿糖胞苷;核苷酸及其衍生物,如核苷酸及其衍生物,如三磷酸腺苷二钠三磷酸腺苷二钠、
3、胞磷胆碱钠、环磷、胞磷胆碱钠、环磷腺苷;腺苷;多核苷酸,如寡聚核苷酸、核糖核酸多核苷酸,如寡聚核苷酸、核糖核酸、核糖核酸、核糖核酸、抗肿、抗肿瘤免疫核糖核酸等。瘤免疫核糖核酸等。阿昔洛韦阿昔洛韦其化学名为其化学名为9-(2-羟乙氧甲基)鸟嘌呤。羟乙氧甲基)鸟嘌呤。化学结构式:化学结构式:药理作用:药理作用:抗病毒药抗病毒药。体外对单纯性疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒、巨细胞。体外对单纯性疱疹病毒、水痘带状疱疹病毒、巨细胞病毒等具抑制作用。病毒等具抑制作用。干扰病毒干扰病毒DNA多聚酶,抑制病毒的复制;多聚酶,抑制病毒的复制;在在DNA多聚酶作用下,与增长的多聚酶作用下,与增长的DNA链结合,引起链
4、结合,引起DNA链的延链的延伸中断。伸中断。本品对病毒有特殊的亲和力,但对哺乳动物宿主细胞毒性低。本品对病毒有特殊的亲和力,但对哺乳动物宿主细胞毒性低。二、理化性质二、理化性质溶解性溶解性 多核苷酸、核苷酸类药物均为磷酸盐,除环磷腺苷外,在水中均易溶。多核苷酸、核苷酸类药物均为磷酸盐,除环磷腺苷外,在水中均易溶。核苷类药物在乙醇、乙醚等有机溶剂中的溶解度均较差,部分核苷类核苷类药物在乙醇、乙醚等有机溶剂中的溶解度均较差,部分核苷类药物在水中易溶(如利巴韦林),部分核苷类药物在水中微溶(如肌药物在水中易溶(如利巴韦林),部分核苷类药物在水中微溶(如肌苷)。苷)。核酸碱基类药物大多能溶于酸性或碱性
5、溶剂核酸碱基类药物大多能溶于酸性或碱性溶剂,如氟胞嘧啶,在稀,如氟胞嘧啶,在稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中易溶盐酸和稀氢氧化钠溶液中易溶。紫外吸收紫外吸收 核苷酸的核苷酸的磷酸酯和戊糖磷酸酯和戊糖均没有明显的紫外吸收,而均没有明显的紫外吸收,而嘌呤碱和嘧啶碱嘌呤碱和嘧啶碱等碱基等碱基具有共轭双键结构,在紫外光区有明显吸收。因此多核苷酸、核苷酸和核苷具有共轭双键结构,在紫外光区有明显吸收。因此多核苷酸、核苷酸和核苷与构成它们的碱基具有相似的紫外吸收光谱,最大吸收波长一般在与构成它们的碱基具有相似的紫外吸收光谱,最大吸收波长一般在附近。附近。酸碱性酸碱性 核苷酸分子结构中的核苷酸分子结构中的磷酸和戊糖均
6、呈酸性磷酸和戊糖均呈酸性,其中磷酸酸性较强,其中磷酸酸性较强,碱基为含碱基为含氮化合物呈弱碱性氮化合物呈弱碱性,故多核苷酸、核苷酸类和核苷类药物均为,故多核苷酸、核苷酸类和核苷类药物均为两性化合物两性化合物。核酸碱基类药物只有碱基,呈碱性。核酸碱基类药物只有碱基,呈碱性。水解性水解性 核苷酸类药物分子结构中磷酸与戊糖间的核苷酸类药物分子结构中磷酸与戊糖间的酯键酯键和戊糖与碱基间的和戊糖与碱基间的糖苷键糖苷键都都会发生水解,同样条件下酯键先水解。会发生水解,同样条件下酯键先水解。第二节分析方法第二节分析方法 各种核酸类药物都含有各种核酸类药物都含有碱基碱基,都具有,都具有弱碱性和紫外吸弱碱性和紫
7、外吸收收性质性质;多核苷酸、核苷酸、核苷类药物中均含有多核苷酸、核苷酸、核苷类药物中均含有戊糖戊糖;多核苷酸和核苷酸结构中都含有多核苷酸和核苷酸结构中都含有磷酸磷酸。因此它们有一些共同的分析方法,如用紫外分光光度因此它们有一些共同的分析方法,如用紫外分光光度法进法进行鉴别或含量测定。行鉴别或含量测定。一、鉴别一、鉴别(一)化学鉴别(一)化学鉴别戊糖戊糖的鉴别的鉴别()()地衣酚反应地衣酚反应核糖核酸、核糖核苷酸或核糖核苷与酸共热时,水解形成的核糖核酸、核糖核苷酸或核糖核苷与酸共热时,水解形成的戊糖基脱水变为糠戊糖基脱水变为糠醛醛,再与,再与,二,二羟基甲苯(地衣酚)羟基甲苯(地衣酚)反应,缩合
8、生成反应,缩合生成绿色绿色化合物。用三价铁盐或铜盐作催化化合物。用三价铁盐或铜盐作催化剂,可增加呈色的灵敏度。地衣酚反应特异性较差,凡戊糖均有此反应。剂,可增加呈色的灵敏度。地衣酚反应特异性较差,凡戊糖均有此反应。绿色绿色 670nm()()二苯胺反应二苯胺反应 脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸、脱氧核苷酸或脱氧核苷与酸共、脱氧核苷酸或脱氧核苷与酸共热热水解产生的水解产生的脱氧核糖脱氧核糖在乙醛在乙醛存在下与二苯胺反应存在下与二苯胺反应,生成,生成蓝色蓝色化化合物,在波长处有最大吸收。合物,在波长处有最大吸收。核糖核酸核糖核酸、核糖核苷酸无此反应、核糖核苷酸无此反应。蓝色蓝色 595nm磷酸盐磷酸盐的
9、鉴别的鉴别 核酸、核苷酸类药物在酸性条件下加热核酸、核苷酸类药物在酸性条件下加热水解水解产生的产生的磷酸与过磷酸与过量量的钼酸铵的钼酸铵()反应,生成反应,生成磷钼酸铵磷钼酸铵放冷析放冷析出黄色沉淀。此反应为磷酸盐的一般鉴别试验。出黄色沉淀。此反应为磷酸盐的一般鉴别试验。嘌呤碱嘌呤碱的鉴别的鉴别含有嘌呤碱的核酸类药物在水溶液中可与含有嘌呤碱的核酸类药物在水溶液中可与氨制硝酸银氨制硝酸银试液反应,试液反应,生成生成白色的银盐白色的银盐,遇光变为,遇光变为红棕色红棕色。此反应为嘌呤碱的特征鉴别。此反应为嘌呤碱的特征鉴别反应。反应。氟元素的鉴别氟元素的鉴别 氟尿嘧啶、氟胞嘧啶氟尿嘧啶、氟胞嘧啶等含氟
10、有机化合物遇强氧化剂如等含氟有机化合物遇强氧化剂如三氧化三氧化铬铬的饱和硫酸溶液时,在微热条件下会产生氟化氢,腐蚀玻璃的饱和硫酸溶液时,在微热条件下会产生氟化氢,腐蚀玻璃表面造成硫酸溶液不能均匀涂于管壁,产生类似油垢的现象。表面造成硫酸溶液不能均匀涂于管壁,产生类似油垢的现象。硫元素的鉴别硫元素的鉴别 硫鸟嘌呤硫鸟嘌呤分子结构中的元素在分子结构中的元素在甲醇钠甲醇钠溶液中缓缓加热后会溶液中缓缓加热后会转化成转化成硫化氢硫化氢气体,使气体,使醋酸铅试纸显黑色或灰色醋酸铅试纸显黑色或灰色。巯嘌呤分子。巯嘌呤分子结构中的巯基还可与醋酸铅试液反应生成黄色沉淀。结构中的巯基还可与醋酸铅试液反应生成黄色沉
11、淀。(二)光谱鉴别(二)光谱鉴别.紫外吸收光谱法紫外吸收光谱法 碱基结构中的碱基结构中的嘌呤环和嘧啶环在紫外光区具有特征吸收嘌呤环和嘧啶环在紫外光区具有特征吸收,可用于鉴别。可用于鉴别。如吸收系数、最大吸收波长及其固定浓度下的吸光度、最如吸收系数、最大吸收波长及其固定浓度下的吸光度、最小吸收波长等。小吸收波长等。红外吸收光谱法红外吸收光谱法 红外吸收光谱法主要分为红外吸收光谱法主要分为标准图谱对照法或对照品对照法标准图谱对照法或对照品对照法,中国药典中国药典主要采用标准图谱对照法。主要采用标准图谱对照法。红外光谱具有叠加性红外光谱具有叠加性,共存组分会使待测组分的红外光谱图发生,共存组分会使待
12、测组分的红外光谱图发生变化,因此红外吸收光谱法一般用于纯度较高的原料药的鉴别。变化,因此红外吸收光谱法一般用于纯度较高的原料药的鉴别。影响红外吸收光谱的因素较多影响红外吸收光谱的因素较多:如试样的制备方法、水分、晶型等,因此鉴别时应严格按规定绘如试样的制备方法、水分、晶型等,因此鉴别时应严格按规定绘制图谱。对于可能发生转晶的药物,需按规定重结晶后再绘制图谱,如更昔制图谱。对于可能发生转晶的药物,需按规定重结晶后再绘制图谱,如更昔洛韦的鉴别,洛韦的鉴别,本品的红外光吸收图谱应与对照品的图谱一致本品的红外光吸收图谱应与对照品的图谱一致,如不一致,取,如不一致,取本品和对照品适量,分别加水制成饱和溶
13、液,滤过,取滤液在本品和对照品适量,分别加水制成饱和溶液,滤过,取滤液在以下放以下放置过夜,待析出结晶,滤过,滤渣经置过夜,待析出结晶,滤过,滤渣经干燥后,再次测定。干燥后,再次测定。二、检查二、检查 核糖核酸、脱氧核苷酸钠核糖核酸、脱氧核苷酸钠多采用多采用提取法提取法制备,寡制备,寡聚核苷酸多采用化学合成法,聚核苷酸多采用化学合成法,核酸碱基、核苷、核苷酸类药物核酸碱基、核苷、核苷酸类药物大多采用酶解法、发酵法和半合成法制备。大多采用酶解法、发酵法和半合成法制备。核酸类药物的杂质检查包括一般杂质检查、特殊杂质核酸类药物的杂质检查包括一般杂质检查、特殊杂质检查和安全性检查。检查和安全性检查。一
14、般杂质检查主要有一般杂质检查主要有氯化物、硫酸盐、重金属、砷氯化物、硫酸盐、重金属、砷盐、铵盐、铁盐、干燥失重、炽灼残渣等,盐、铵盐、铁盐、干燥失重、炽灼残渣等,安全性检查主要安全性检查主要有有细菌内毒素、异常毒性、无菌检查等,细菌内毒素、异常毒性、无菌检查等,重点介绍从原料中带入重点介绍从原料中带入或在生产过程中引入的杂质、污染物或其他成分等特殊杂质。或在生产过程中引入的杂质、污染物或其他成分等特殊杂质。(一)多核苷酸类药物的检查(一)多核苷酸类药物的检查吸光度吸光度 核糖核酸、脱氧核苷酸钠多采用提取法从细胞或动物内脏制核糖核酸、脱氧核苷酸钠多采用提取法从细胞或动物内脏制得,如核糖核酸得,如
15、核糖核酸系由健康猪的肝脏提取制得。制备过程中不可避免会系由健康猪的肝脏提取制得。制备过程中不可避免会带带入一定的蛋白质入一定的蛋白质,吸光度检查即为了控制核酸类药物中蛋白质的含量吸光度检查即为了控制核酸类药物中蛋白质的含量。具。具体方法是配制一定浓度的供试液,分别在与的波长体方法是配制一定浓度的供试液,分别在与的波长处测定吸光度,要求该吸光度比值应不得低于处测定吸光度,要求该吸光度比值应不得低于.。纯在和波长处的吸光度比值在纯在和波长处的吸光度比值在.以上,以上,的吸光度比值为的吸光度比值为.左右;当样品中蛋白质含量增加时该比值会下左右;当样品中蛋白质含量增加时该比值会下降。降。核糖核酸中脱氧
16、核糖核酸的检查核糖核酸中脱氧核糖核酸的检查 检查原理检查原理:脱氧核糖核酸中的脱氧核糖在酸性条件下脱氧核糖核酸中的脱氧核糖在酸性条件下与二苯胺反应会生成蓝色化合物与二苯胺反应会生成蓝色化合物,在附近有最,在附近有最大吸收,而核糖核酸无此反应。通过控制处的大吸收,而核糖核酸无此反应。通过控制处的吸光度,即可控制脱氧核糖核酸的含量。吸光度,即可控制脱氧核糖核酸的含量。增色效应增色效应 核酸分子解链变性或断链时,其发色基团核酸分子解链变性或断链时,其发色基团碱基暴露碱基暴露后,会造成紫外吸收增强的现象。但其他的杂后,会造成紫外吸收增强的现象。但其他的杂质,如蛋白质也具有增色效应,故通过要求增色效应不
17、得质,如蛋白质也具有增色效应,故通过要求增色效应不得低于某个数值,可以控制相关杂质。如核糖核酸低于某个数值,可以控制相关杂质。如核糖核酸要求本要求本品的增色效应大于品的增色效应大于.(二)核苷酸、核苷、核酸碱基类药物的检查(二)核苷酸、核苷、核酸碱基类药物的检查有关物质有关物质结构相似的其他非目标化合物,即有关物质结构相似的其他非目标化合物,即有关物质。以以硫鸟嘌呤硫鸟嘌呤中中“有关物质有关物质”检查为例进行说明。检查为例进行说明。硫鸟嘌呤是硫鸟嘌呤是以鸟嘌呤为原料制备以鸟嘌呤为原料制备而得,终产品中可能带入残而得,终产品中可能带入残留的原料、中间体、副反应产物等结构与硫鸟嘌呤类似的杂留的原料
18、、中间体、副反应产物等结构与硫鸟嘌呤类似的杂质,统称为质,统称为“有关物质有关物质”。该类杂质中,。该类杂质中,鸟嘌呤是已知杂质鸟嘌呤是已知杂质且有对照品且有对照品,采用对照品对照法进行检查;其他杂质则采用,采用对照品对照法进行检查;其他杂质则采用不加校正因子的主成分自身对照法进行检查。不加校正因子的主成分自身对照法进行检查。含氯量含氯量盐酸阿糖胞苷的生产过程中可能会因盐酸阿糖胞苷的生产过程中可能会因成盐不完全或产生一成盐不完全或产生一些其他的盐酸盐杂质些其他的盐酸盐杂质,造成药物中盐酸的含量发生变化,造成药物中盐酸的含量发生变化,即氯含量发生变化。因此通过含氯量测定可控制其纯度。即氯含量发生
19、变化。因此通过含氯量测定可控制其纯度。含氟量含氟量氟尿嘧啶原料药中氟化程度也可通过含氟量来进行控制。氟尿嘧啶原料药中氟化程度也可通过含氟量来进行控制。三、含量测定三、含量测定核酸类药物结构中的嘧啶碱和嘌呤碱,具有一定的弱核酸类药物结构中的嘧啶碱和嘌呤碱,具有一定的弱碱性,碱性,可采用非水碱量法进行含量测定可采用非水碱量法进行含量测定;其共轭结构具有一定的紫外吸收,可通过测定最大吸其共轭结构具有一定的紫外吸收,可通过测定最大吸收波长的收波长的吸光度吸光度来测定含量,也可用带紫外检测器的来测定含量,也可用带紫外检测器的法法定量。定量。核酸类原料药的杂质较少时,可用非水碱量法或紫外核酸类原料药的杂质
20、较少时,可用非水碱量法或紫外分光光度法定量;分光光度法定量;杂质较多时则需采用具有分离、分析能杂质较多时则需采用具有分离、分析能力的高效液相色谱法。力的高效液相色谱法。(一)非水碱量法原理原理 核苷或碱基衍生物、类似物等药物的核苷或碱基衍生物、类似物等药物的碱性较弱碱性较弱,在水溶液中用酸滴定时没有明显的突跃,难以获得满意的测在水溶液中用酸滴定时没有明显的突跃,难以获得满意的测定结果。而在定结果。而在冰醋酸溶剂冰醋酸溶剂中,弱碱性基团的相对碱强度得到中,弱碱性基团的相对碱强度得到显著增加,可被显著增加,可被高氯酸滴定液定量滴定高氯酸滴定液定量滴定,根据消耗的高氯酸,根据消耗的高氯酸滴定液体积即
21、可计算该类药物的含量。滴定液体积即可计算该类药物的含量。以以更昔洛韦更昔洛韦的含量测定为例:取本品约的含量测定为例:取本品约.,精密称定,加冰醋酸,加热使溶解,放冷,加,精密称定,加冰醋酸,加热使溶解,放冷,加结晶紫指示液滴,用高氯酸滴定液(结晶紫指示液滴,用高氯酸滴定液(.)滴)滴定至溶液显绿色,并将滴定结果用空白试验校正。每定至溶液显绿色,并将滴定结果用空白试验校正。每的高氯酸滴定液(的高氯酸滴定液(.)相当于)相当于.的。的。注意事项注意事项 该方法准确度高、精密度好,在具该方法准确度高、精密度好,在具弱碱性原料药的含量测定中应用广泛弱碱性原料药的含量测定中应用广泛。但该方法受到的影响因
22、素较多,必须注意以下问题。但该方法受到的影响因素较多,必须注意以下问题。()()水分在冰醋酸中呈碱性,可与高氯酸反应,水分在冰醋酸中呈碱性,可与高氯酸反应,所以反应体系中不应有水分。所以反应体系中不应有水分。()由于所用溶剂()由于所用溶剂冰醋酸有挥发性且膨胀系数较大,高氯酸滴定液的浓冰醋酸有挥发性且膨胀系数较大,高氯酸滴定液的浓度受温度和贮存条件影响很大。滴定时与标定时的温度差对高氯酸滴定液浓度的度受温度和贮存条件影响很大。滴定时与标定时的温度差对高氯酸滴定液浓度的影响很大,一般温度差小于影响很大,一般温度差小于时,滴定液的浓度经时,滴定液的浓度经校正校正后即可用于定量计算;后即可用于定量计
23、算;若温度差超过若温度差超过,则应重新标定滴定液的浓度。高氯酸滴定液的浓度校正公,则应重新标定滴定液的浓度。高氯酸滴定液的浓度校正公式如下:式如下:()()冰醋酸溶剂的挥发、弱碱性杂质的存在冰醋酸溶剂的挥发、弱碱性杂质的存在都可能对测定都可能对测定结果造成干扰,故该法必须进行空白校正,即不加供试品,结果造成干扰,故该法必须进行空白校正,即不加供试品,同法操作,所得结果应扣除空白。同法操作,所得结果应扣除空白。()常用电位滴定法和指示剂法作为终点的指示方法,但()常用电位滴定法和指示剂法作为终点的指示方法,但指示剂的终点颜色变化需用电位滴定法确定。指示剂的终点颜色变化需用电位滴定法确定。(二)紫
24、外分光光度法(二)紫外分光光度法 嘌呤碱基和嘧啶碱基的紫外吸收特征除嘌呤碱基和嘧啶碱基的紫外吸收特征除了可用于鉴别外,还可用于该类药物的含量测定。了可用于鉴别外,还可用于该类药物的含量测定。中国药典中国药典(年版)(年版)收载的巯嘌呤、收载的巯嘌呤、氟尿嘧啶和别嘌醇的原料药均采用氟尿嘧啶和别嘌醇的原料药均采用紫外分光光度法紫外分光光度法中中的吸收系数法进行含量测定的吸收系数法进行含量测定。(三)高效液相色谱法(三)高效液相色谱法 大多数大多数核酸类药物可用常规的反相高效核酸类药物可用常规的反相高效液相色谱法进行分离测定,但部分结构中存在极性基液相色谱法进行分离测定,但部分结构中存在极性基团的核
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