生物药物分析与检测抗生素药物分析

1、生物药物分析与检测抗生素药物分析 （一）鉴别试验（一）鉴别试验 1官能团的显色反应官能团的显色反应 如如内酰胺类的羟肟酸铁反应、内酰胺类的羟肟酸铁反应、氨基糖苷类的麦芽酚反应等。氨基糖苷类的麦芽酚反应等。 2光谱法光谱法 包括紫外吸收光谱和红外吸收光谱。包括紫外吸收光谱和红外吸收光谱。 3色谱法色谱法 包括高效液相色谱和薄层色谱。包括高效液相色谱和薄层色谱。 4生物学法生物学法 检查抗生素的抗菌能力。检查抗生素的抗菌能力。 第一节第一节 概概 述述 二、抗生素药物的质量分析二、抗生素药物的质量分析 （二）检查（二）检查 1影响产品稳定性的指标影响产品稳定性的指标 包括晶型、水分、包括晶型、水分

2、、pH等。等。 2控制有机和无机杂质的指标控制有机和无机杂质的指标 包括澄清度与颜色、有包括澄清度与颜色、有关物质、残留溶剂、炽灼残渣、重金属等。关物质、残留溶剂、炽灼残渣、重金属等。 3与临床安全性密切相关的指标与临床安全性密切相关的指标 包括异常毒性、热原、包括异常毒性、热原、细菌或内毒素、降压物质、无菌等。细菌或内毒素、降压物质、无菌等。 4其他指标其他指标 对多组分抗生素进行组分分析等。对多组分抗生素进行组分分析等。 第一节第一节 概概 述述 二、抗生素药物的质量分析二、抗生素药物的质量分析 （三）含量测定或效价测定（三）含量测定或效价测定 1微生物检定法：以抗生素对微生物的杀伤或抑制

3、程微生物检定法：以抗生素对微生物的杀伤或抑制程度为指标来衡量抗生素效价的一种方法。具有测定结果与度为指标来衡量抗生素效价的一种方法。具有测定结果与临床效果一致、灵敏度高、干扰物质少等特点。但也存在临床效果一致、灵敏度高、干扰物质少等特点。但也存在操作繁琐、培养时间长、测定误差大等缺点。操作繁琐、培养时间长、测定误差大等缺点。 2理化方法：根据抗生素的分子结构特点，利用其特有理化方法：根据抗生素的分子结构特点，利用其特有的化学或物理化学及反应而进行的。理化方法优点是准确的化学或物理化学及反应而进行的。理化方法优点是准确度高、操作简便、快速，但其含量不一定代表生物效价，度高、操作简便、快速，但其含

4、量不一定代表生物效价，测定方法易受杂质干扰等问题。测定方法易受杂质干扰等问题。第一节第一节 概概 述述 二、抗生素药物的质量分析二、抗生素药物的质量分析 1-内酰胺类：主要包括青霉素类和头孢菌素类等。内酰胺类：主要包括青霉素类和头孢菌素类等。 2氨基糖苷类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥氨基糖苷类：包括链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素等。布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素、核糖霉素等。 3四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素等。四环素类：包括四环素、土霉素、金霉素等。 4氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。 5大环内脂类：临床常

5、用的有红霉素、白霉素、无味红大环内脂类：临床常用的有红霉素、白霉素、无味红霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等。霉素、乙酰螺旋霉素、麦迪霉素、交沙霉素等。 6其它：如作用于其它：如作用于G+细菌的其它抗生素：如林可霉素、细菌的其它抗生素：如林可霉素、氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等；氯林可霉素、万古霉素、杆菌肽等； 第一节第一节 概概 述述 三、抗生素的分类三、抗生素的分类 （一）化学结构（一）化学结构 青霉素类的分子结构是由母核青霉素类的分子结构是由母核6-氨基青霉烷酸（氨基青霉烷酸（6-APA）和侧链和侧链RCO-两部分结合而成。孢菌素类的分子结构是由母两部分结合而成。孢菌素类的分子结构

6、是由母核核6-氨基头孢烷酸（氨基头孢烷酸（7-ACA）和侧链）和侧链RCO-两部分结合而成。两部分结合而成。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （二）性质（二）性质 1酸性酸性 青霉素类和头孢菌素类结构中有游离的羧基，具有较青霉素类和头孢菌素类结构中有游离的羧基，具有较强的酸性，强的酸性，pKa值在之间，能与无机碱或某些有机碱成盐，值在之间，能与无机碱或某些有机碱成盐，如青霉素如青霉素G钠、青霉素钠、青霉素G钾等。钾等。 2旋光性旋光性 青霉素类（青霉素类（3个手性碳原子）和头孢菌素类结构中都有个手性碳原子）和头孢菌素类结构中都有手性碳原子（手

7、性碳原子（2个），都具有旋光性。个），都具有旋光性。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （二）性质（二）性质 3紫外吸收紫外吸收 青霉素类母核没有共轭系统，没有紫外吸收，但青霉青霉素类母核没有共轭系统，没有紫外吸收，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，在紫外光区有吸收。侧链中有苯环等取代基的药物，烯酸，在紫外光区有吸收。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。头孢菌素类分子中有在紫外光区也有吸收。像苄青霉素。头孢菌素类分子中有共轭体系（共轭体系（OC

8、NCC）在波长）在波长260nm处有最大吸收。处有最大吸收。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （二）性质（二）性质 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、碱、青霉内酰胺环在酸、碱、青霉素酶、某些金属离子的作用下，可使素酶、某些金属离子的作用下，可使 -内酰胺环开环或发内酰胺环开环或发生分子重排，而失去抗菌作用，形成一系列降解产物。生分子重排，而失去抗菌作用，形成一系列降解产物

9、。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （一）呈色反应（一）呈色反应 1羟肟酸铁反应羟肟酸铁反应 青霉素和头孢菌素在碱性条件下与盐酸羟胺作用，青霉素和头孢菌素在碱性条件下与盐酸羟胺作用， -内内酰胺环破裂生成羟肟酸，在稀酸中与高铁离子显色。酰胺环破裂生成羟肟酸，在稀酸中与高铁离子显色。 2类似肽键的反应类似肽键的反应 青霉素和头孢菌素均具有青霉素和头孢菌素均具有-CONH-结构，一些取代基有结构，一些取代基有-氨基结构，可显茚三酮反应和双缩脲反应。氨基结构，可显茚三酮反应和双缩脲反应。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 二、鉴别试验二

10、、鉴别试验 （一）呈色反应（一）呈色反应 3其它呈色反应其它呈色反应 （1）与重氮苯磺酸反应）与重氮苯磺酸反应 头孢哌酮结构中含有酚羟基，可与重氮苯磺酸发生偶头孢哌酮结构中含有酚羟基，可与重氮苯磺酸发生偶合反应而显色。合反应而显色。 （2）与变色酸）与变色酸-硫酸反应硫酸反应 青霉素类药物中，如阿莫西林、氨苄西林等结构中有青霉素类药物中，如阿莫西林、氨苄西林等结构中有活泼活泼“-CH2-”经硫酸加热分解生成的甲醛与变色酸反应而经硫酸加热分解生成的甲醛与变色酸反应而呈色。呈色。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 二、鉴别试验二、鉴别试验 （二）各种盐的反应（二）各种盐的反应 K+、N

11、a+的火焰反应的火焰反应 青霉素和头孢菌素类药物多制成青霉素和头孢菌素类药物多制成钠盐或钾盐使用，可利用火焰反应进行鉴别。钠盐或钾盐使用，可利用火焰反应进行鉴别。 （三）光谱法（三）光谱法 1红外光谱法红外光谱法 内酰胺环上的羰基伸缩振动增强而向高波数方向位内酰胺环上的羰基伸缩振动增强而向高波数方向位移，仲酰胺的氨基、羰基伸缩振动，羧基离子伸缩振动是移，仲酰胺的氨基、羰基伸缩振动，羧基离子伸缩振动是本类药物的特征峰。本类药物的特征峰。 2紫外光谱法紫外光谱法 通常利用最大吸收波长进行鉴别。通常利用最大吸收波长进行鉴别。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 二、鉴别试验二、鉴别试验 （

12、一）聚合物（一）聚合物 聚合物的定量方法：一般用于聚合物的定量方法：一般用于SephadexG-10凝胶色谱系凝胶色谱系统中统中-内酰胺抗生素中高分子杂质的检查。在该分离系统内酰胺抗生素中高分子杂质的检查。在该分离系统中，除部分寡聚物外，中，除部分寡聚物外，-内酰胺抗生素中高分子杂质在色内酰胺抗生素中高分子杂质在色谱过程中均不保留，即所有的高分子杂质表现为单一的色谱过程中均不保留，即所有的高分子杂质表现为单一的色谱峰，以药物自身为对照品，按外标法计算药品中高分子谱峰，以药物自身为对照品，按外标法计算药品中高分子杂质的相对百分含量。杂质的相对百分含量。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生

13、素 三、特殊杂质的检查三、特殊杂质的检查 垂直向下的移动和无定向的扩散运动。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。 （二）有关物质和异构体（二）有关物质和异构体 通常采用色谱法（通常采用色谱法（HPLC法等）检查法等）检查-内酰胺类

14、抗生素内酰胺类抗生素中的有关物质和异构体。中的有关物质和异构体。 （三）杂质吸光度（三）杂质吸光度 药典常采用测定杂质吸光度的方法来控制本类抗生素药典常采用测定杂质吸光度的方法来控制本类抗生素的杂质含量。的杂质含量。 例如：将青霉素钠（钾）配成例如：将青霉素钠（钾）配成1.80mgml-1的溶液，在的溶液，在波长波长280nm处的（控制杂质量）；在波长处的（控制杂质量）；在波长264nm处的处的A为为（检查药物量）。（检查药物量）。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 三、特殊杂质的检查三、特殊杂质的检查 HPLC法具有快速、高效、灵敏、专属性强、重现性法具有快速、高效、灵敏、专属性

15、强、重现性好等特点，在本类药的含量中应用越来广泛。好等特点，在本类药的含量中应用越来广泛。 多数采用反向多数采用反向HPLC测定，以外标法计算含量。测定，以外标法计算含量。 如氨苄西林原料药含量测定：取本品约如氨苄西林原料药含量测定：取本品约25mg，精密称，精密称定，置定，置25ml容量瓶中，加稀释液适量，超声处理使溶解后，容量瓶中，加稀释液适量，超声处理使溶解后，再用上述稀释液稀释至刻度，摇匀，取再用上述稀释液稀释至刻度，摇匀，取20l注入液相色谱注入液相色谱仪，记录色谱图；另取氨苄西林对照品仪，记录色谱图；另取氨苄西林对照品25mg，同法测定。，同法测定。按外标法以峰面积计算供试品中氨苄

16、西林（按外标法以峰面积计算供试品中氨苄西林（C16H19N3O4S）的含量。的含量。 第二节第二节 -内酰胺类抗生素内酰胺类抗生素 四、含量测定四、含量测定 （一）化学结构（一）化学结构 链霉素的结构是由链霉胍和链霉糖、链霉素的结构是由链霉胍和链霉糖、 N-甲基甲基-L-葡萄糖葡萄糖胺结合而成的碱性苷。胺结合而成的碱性苷。第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （一）化学结构（一）化学结构 庆大霉素是由紫素胺和脱氧链霉胺、庆大霉素是由紫素胺和脱氧链霉胺、N-甲基甲基-3-去氧去氧-4-甲基戊糖胺结合而成的苷。它是由三个类似结构的甲基戊糖胺结合而成的

17、苷。它是由三个类似结构的C1、C2、C1a组成的混合物组成的混合物。第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 C1：R1=R2=CH3 ; C2：R1=CH3, R2=H ; C1a：R1=R2=H, R3=H （二）性质（二）性质 1碱性与溶解性：由于结构中含有多个羟基和碱性基团。碱性与溶解性：由于结构中含有多个羟基和碱性基团。 2旋光性：本类药物结构中有多个氨基糖，具有旋光性。旋光性：本类药物结构中有多个氨基糖，具有旋光性。如硫酸庆大霉素的比旋度为如硫酸庆大霉素的比旋度为+107。+121。 3稳定性：硫酸链霉素和硫酸庆大霉素干燥品比较稳定，稳定

18、性：硫酸链霉素和硫酸庆大霉素干燥品比较稳定，硫酸链霉素水溶液在硫酸链霉素水溶液在pH5最稳定，硫酸庆大霉素在最稳定，硫酸庆大霉素在pH212比较稳定。比较稳定。 4UV：链霉素：链霉素max=230nm，庆大霉素无共轭双键，因，庆大霉素无共轭双键，因此无紫外吸收。此无紫外吸收。 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （一）茚三酮反应（一）茚三酮反应 本类药物具有羟基胺结构和本类药物具有羟基胺结构和-氨基，可与茚三酮缩合，生氨基，可与茚三酮缩合，生成蓝紫色化合物。成蓝紫色化合物。 取庆大霉素取庆大霉素5mg，加水，加水1ml，0.1%茚三酮的水饱和

19、正丁醇茚三酮的水饱和正丁醇溶液溶液1ml，吡啶，水浴加热，吡啶，水浴加热5min，显紫色。，显紫色。 （二）（二）Molisch试验试验 具有五碳糖或六碳糖结构的氨基糖苷类抗生素经酸水解具有五碳糖或六碳糖结构的氨基糖苷类抗生素经酸水解后，在盐酸或硫酸作用下脱水，成糠醛（五碳）或羟甲基后，在盐酸或硫酸作用下脱水，成糠醛（五碳）或羟甲基糠醛（六碳糖）。这些产物遇糠醛（六碳糖）。这些产物遇a-萘酚或蒽酮成色。萘酚或蒽酮成色。 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 二、鉴别试验二、鉴别试验 （三）（三）N-甲基葡萄糖胺反应（甲基葡萄糖胺反应（Elson-Morgan反应）反应） 链霉素水解产

20、物链霉素水解产物N-甲基葡萄糖胺在碱性溶液中与乙酰丙甲基葡萄糖胺在碱性溶液中与乙酰丙酮缩合成吡咯衍生物，与二甲氨基苯甲醛的酸性醇溶液反酮缩合成吡咯衍生物，与二甲氨基苯甲醛的酸性醇溶液反应，即生成红色化合物。应，即生成红色化合物。 （四）麦芽酚（四）麦芽酚（Maltol）反应）反应 链霉素在碱性溶液中，链酶糖经分子重排，消除链霉素在碱性溶液中，链酶糖经分子重排，消除N甲基甲基葡萄糖胺及链酶胍，生成麦牙酚，麦牙酚可与铁离子在微葡萄糖胺及链酶胍，生成麦牙酚，麦牙酚可与铁离子在微酸性溶液中形成紫红色配位化合物。酸性溶液中形成紫红色配位化合物。 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 二、鉴别试

21、验二、鉴别试验 （五）坂口反应（五）坂口反应 本品水溶液，加氢氧化钠试液，水解为链酶胍，与本品水溶液，加氢氧化钠试液，水解为链酶胍，与8羟羟基喹啉作用，再加次溴酸钠试液，生成橙红色化合物。基喹啉作用，再加次溴酸钠试液，生成橙红色化合物。 （六）硫酸盐反应（六）硫酸盐反应 本类药物多为硫酸盐，可利用硫酸盐与氯化钡试液生成本类药物多为硫酸盐，可利用硫酸盐与氯化钡试液生成白色硫酸钡沉淀进行鉴别。白色硫酸钡沉淀进行鉴别。 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 二、鉴别试验二、鉴别试验 （七）（七） TLC法法 中国药典中国药典2005版采用该法对硫酸庆大霉素进行鉴别。方版采用该法对硫酸庆大霉

22、素进行鉴别。方法：取供试品溶液和对照品溶液各法：取供试品溶液和对照品溶液各2l，分别点于同一硅胶，分别点于同一硅胶G薄层板上，用氯仿薄层板上，用氯仿-甲醇甲醇-氨水（氨水（1:1:1）的下层混合液为展）的下层混合液为展开剂，展开后，晾干，置碘蒸气中显色，供试品溶液和对开剂，展开后，晾干，置碘蒸气中显色，供试品溶液和对照品溶液所显斑点的颜色和位置应一致。照品溶液所显斑点的颜色和位置应一致。（八）光谱法（八）光谱法 采用红外光谱法可鉴别庆大霉素。庆大霉素无紫外吸收，采用红外光谱法可鉴别庆大霉素。庆大霉素无紫外吸收，而链霉素可采用紫外法鉴别，而链霉素可采用紫外法鉴别，max=230nm。 第三节第三

23、节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 二、鉴别试验二、鉴别试验 取本品适量，精密称定，加水制成含取本品适量，精密称定，加水制成含0.65mgml-1的溶液，的溶液，取取4ml置置10ml容量瓶中，加异丙醇容量瓶中，加异丙醇2ml与邻苯二醛试液，用与邻苯二醛试液，用异丙醇稀释至刻度，摇匀，置异丙醇稀释至刻度，摇匀，置60水浴中加热水浴中加热15min，冷，冷却，滤过，量取滤液却，滤过，量取滤液10l注入高效液相色谱仪，记录色谱注入高效液相色谱仪，记录色谱图。另取庆大霉素标准品，同法测定。图。另取庆大霉素标准品，同法测定。C组分的保留时间组分的保留时间依次为：依次为：C1、C1、C2、C2。量取。

24、量取C1、C1、C2、C2的峰的峰高，按峰面积归一化法计算：高，按峰面积归一化法计算： 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 三、特殊杂质检查及组分分析三、特殊杂质检查及组分分析 规定：规定：C1 应为应为2550%，C1a应为应为1540%，C2a +C2应为应为2050%。 目前各国药典均采用微生物检定法测定本类药物的效价。目前各国药典均采用微生物检定法测定本类药物的效价。本法系利用抗生素在琼脂培养基内的扩散作用量反应平行本法系利用抗生素在琼脂培养基内的扩散作用量反应平行线原理的设计，比较标准品与供试品两者对接种的试验菌线原理的设计，比较标准品与供试品两者对接种的试验菌产生抑菌圈

25、的大小，以测定供试品效价的一种方法。产生抑菌圈的大小，以测定供试品效价的一种方法。 第三节第三节 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生素 四、含量测定四、含量测定 （一）化学结构（一）化学结构 四环素类抗生素具有十二氢化并四苯基本结构，属于广四环素类抗生素具有十二氢化并四苯基本结构，属于广谱抗菌药物。谱抗菌药物。 第四节第四节 四环素类抗生素四环素类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 药物名称药物名称RR1R2R3四环素四环素金霉素金霉素HClOHOHCH3CH3HH （二）性质（二）性质 1酸碱性与溶解度酸碱性与溶解度 本类抗生素结构中含有酚羟基、烯醇型羟基，显弱酸性，本类抗生素结构中含

26、有酚羟基、烯醇型羟基，显弱酸性，而二甲胺基又显弱碱性，故四环素类抗生素是两性化合物。而二甲胺基又显弱碱性，故四环素类抗生素是两性化合物。与酸、碱均能成盐。与酸、碱均能成盐。 2旋光性旋光性 四环素类抗生素分子结构中具有不对称碳原子，有旋光四环素类抗生素分子结构中具有不对称碳原子，有旋光性，可用于定性、定量分析。性，可用于定性、定量分析。 第四节第四节 四环素类抗生素四环素类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （二）性质（二）性质 3紫外吸收和荧光性质紫外吸收和荧光性质 四环素类抗生素分子结构中具有共轭双键系统，在紫外四环素类抗生素分子结构中具有共轭双键系统，在紫外区有吸收，在紫外照射下可产生荧光，它们的降解产物也区有吸收，在紫外照射下可产生荧光，它们的降解产物也具有荧光。具有荧光。 4与金属离子络合与金属离子络合 与金属离子与金属离子Ca2+ 、Mg2+、Fe3+、Al3+生成有色配位化合物，生成有色配位化合物，并在产生荧光。并在产生荧光。 第四节第四节 四环素类抗生素四环素类抗生素 一、化学结构与性质一、化学结构与性质 （二）性质（二）性质 5不稳定性不稳定