杂环类药物的分析和应用

1、杂环类药物的分析和应用杂环含有非碳原子的环状有机物，常见有氧、氮和硫等原子。杂环类药物的分类是根据杂原子的种类（氧氮硫）和数目、环的元数（常见的五元环、六元环和七元环等）和环数（常见1、2和3环等）而进行。教材中介绍了吡啶类、喹啉类、托烷类、酚噻嗪类和苯骈二氮杂卓类五种药物的结构、鉴别和含量测定方法。吡啶类喹啉类托烷类酚噻嗪类苯骈二氮杂卓类杂环类药物有机酸酯吡啶类药物的分析典型药物异烟肼尼可刹米硝苯地平 1. 结 构烟酸、维生素B3 2. 官能团与分析方法开环反应Br2CNBrH2OAr-NH2黄棕色NaOH 固OH乙醇紫红N3 N5弱碱性：可与重金属离子生 BCuSO4NH4SCNB Cu（

2、SCN）2BHgCl2BHgCl2白弱碱性杂环类原料药多采用非水碱量法进行含量测定。还原性 H2NNH2AgNO3AgNO3Ag缩合反应异烟腙（黄色结晶）mp228231Cp .Bp. 用作鉴别 鉴别鉴别 （1）溴酸钾法：在强酸溶液，利用氢溴酸的氧化性和异烟肼的还原性进行反应。（2）剩余碘量法：利用碘的氧化性和异烟肼的还原性。戊烯二醛二硝基氯苯反应银镜成不溶性盐 鉴别22绿尼可刹米 二乙胺配位物，吡啶奈醌磺酸定量I2(the excess) +2Na2S2O3(VS)2NaI+Na2S4O6异烟肼的含量测定方法21.本法简便,但因碘氧化力较弱,反应不 易完全。常因反应时间、温度不同有 所差异2

3、.用于制剂分析时,含有还原性赋形剂时有干扰；3.化学计量关系：(1:4) 0.1mol/L I23.429mg C6H7N3异烟肼的含量测定方法The indicator was oxidized into colorless by bromine. T=3/2MW0.01667=3/2137.145/300 5/200=3.429(mg/ml)2 1.缓缓滴定并充分振摇,防止局部浓度过高终点提前； 2.到终点后,补加一滴指示剂,如颜色褪去即可,否则未到终点；3. 特殊杂质检查 异烟肼中游离肼的检查异烟肼是一种不稳定的药物，其中的游离肼是由制备时原料引入，或在贮存过程中降解而产生。而肼又是一种

4、诱变剂和致癌物质，因此国内外药典多数规定了异烟肼原料药及其制剂中游离肼的限量检查。常用的方法有薄层色谱法，（CP）比浊法（JP）。 CP 薄层色谱法进行异烟肼中游离肼的检查0.02% 喹琳类药物分子结构中含有吡啶与苯稠合而成的喹啉杂环，环上杂原子的反应性能基本与吡啶相同。喹啉类药物的分析 硫酸奎宁硫酸奎尼丁 1. 结 构典型药物其结构分为喹啉环和喹啉碱两个部分，各含一个氮原子，喹啉环含芳香族氮，碱性较弱；喹啉碱含脂环氮，碱性强。左旋体右旋体喹啉碱立体结构不同H2SO42H2OH2SO42H2O盐酸环丙沙星HCLH2O其中环丙沙星与盐酸成盐 2. 官能团与分析方法碱性：喹核碱含脂环氮，碱性强，可

5、与强酸形成稳定的盐（硫酸盐）在水溶液中能完成二级电离，生成SO42- 。含量测定时不同的条件下反应进行的程度不同，滴定度不同碱性：喹啉环系芳环氮，碱性较弱，不能直接与硫酸成稳定的盐，而与喹核碱可与二元硫酸成盐。旋光性：硫酸奎宁为左旋体，其比旋度为-237至-244；硫酸奎尼丁为右旋体，其比旋度为275至290；而盐酸环丙沙星无旋光性绿奎宁反应（Thalleioquin )经氯化反应，再以氨水处理，生成绿色的二醌基吲胺的铵盐6绿色兰色中性红色酸性转入醇、氯仿中荧光特性 硫酸奎宁和硫酸奎尼丁在稀硫酸溶液中均显蓝色荧光，而盐酸环丙沙星则无荧光。鉴别鉴别含量测定鉴别 硫酸奎宁 HClO4直接滴定时，反

6、应摩尔比为13 加入高氯酸钡消除硫酸的干扰后滴定 硫酸奎宁 反应摩尔比为12 碱化、有机溶剂提取后，HClO4滴定时，反应摩尔比为14 硫酸奎宁片 ChP（2000） 取本品 10 片，除去糖衣后，精密称定，研细，精密称取适量（约相当于硫酸奎宁 ），置分液漏斗中，加氯化钠0.5g 与 氢氧化钠溶液 10ml，混匀，精密加氯仿50ml，振摇10min，静置，分取氯仿液，用干燥滤纸滤过。精密量取续滤液25ml，加醋酐5ml 与二甲基黄指示液2滴，用高氯酸滴定液（）滴定，至溶液显玫瑰红色，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml 高氯酸滴定液（0.1 mol/L）相当于的（C20H24N2O2）2 H

7、2SO42H2O。分子量：光谱特征 1.紫外吸收光谱特征 中国药典采用本法鉴别盐酸环丙沙星。 鉴别方法：取本品，加0. 1 mol/L盐酸溶液制成每1 ml中含8ug的溶液，照分光光度法测定，在277nm与315mn的波长处有最大吸收。 2.红外吸收光谱特征 硫酸奎宁和盐酸环丙沙星在中国药典均采用红外光谱的方法进行鉴别。 硫酸奎宁中特殊杂质 根据硫酸奎宁的合成工艺，产品中特殊杂质主要是合成中产生的中间体以及副反应产物，通过检查 3.特殊杂质检查酸度氯仿-乙醇中不溶物其他金鸡纳碱酸度 本项检查主要控制药物中的酸性杂质。奎宁和奎尼丁的碱性不同，奎尼的碱性略大于奎尼丁，其饱和水溶液的PH为。氯仿一乙

8、醇中不溶物 本项检查主要控制药物在制备过程中引入的醇中不溶性杂质或无机盐类等。 奎宁在氯仿-无水乙醇(2:1)的混合液中易溶，奎尼丁在乙醇中易溶。 检查方法：取本品约20mg，加水20m1溶解后，用酸度计进行测定，pH值应为一。检查方法：取本品2克，加氯仿-无水乙醇(2:1)的混合液15m1，在50度加热l0min后，用已称定重量的垂熔坩锅（垂熔玻璃滤器）滤过，滤渣用上述混合液分5次洗涤，每次10 ml，在105度干燥至恒重，遗留残渣不得超过2mg。其他金鸡纳碱 本项检查主要控制硫酸奎宁中其他生物碱，因其化学结构不十分明确，没有合适的对照品，因此采用薄层色谱中的高低浓度对比法进行检查。 检查方

9、法：取本品，加稀乙醇制成 l0mg/ 1ml溶液 供试品溶液； 50ug/ 1ml溶液 对照溶液。TLC法检查方法：同一硅胶G薄层板上，以氯仿-丙酮-二乙胺（5：）为展开剂，展开后，微热使展开剂挥散，喷以碘铂酸钾试液使显色。供试品溶液如显杂质斑点，与对照溶液的主斑点比较，不得更深。盐酸环丙沙星中特殊杂质的检查 盐酸环丙沙星在生产和贮藏过程中引入的特殊杂质，通过酸度、溶液的澄清度与颜色、有关物质等项目的检查进行控制。盐酸环丙沙星有关物质 本项检查主要控制盐酸环丙沙星在生产和贮藏过程中可能引人结构不清的有关杂质，采用HPLC法中归一化法进行检查。 色谱条件与系统适用性试验： 用十八烷基硅烷键合硅胶

10、为填充剂；以0. 05mol/L枸橼酸溶液-乙睛（82:18）用三乙胺调节pH值为流动相；检测波长为277nm理论板数按盐酸环丙沙星峰计算应不低于2000，盐酸环丙沙星峰与相邻杂质峰的分离度应符合规定。测定方法： 取本品适量，加水制成每1 ml中含0. 4mg的溶液，取20ul注入液相色谱仪，调节检测灵敏度和记录仪衰减，使主成分的峰高为记录仪满量程的20%一25%倍，记录时间应为主成分峰保留时间的2倍。按面积归一化法计算，杂质总量不得超过。 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物碱，常见的有颠茄生物碱和古柯生物碱，。现以典型药物硫酸阿托品和氢溴酸东莨菪碱为例进行其性

11、质与分析的讨论。 托烷类药物分析 1. 结 构典型药物碱性 五元脂环上含有叔胺氮原子，有较强的碱性，如阿托品的pKb为易与酸成盐，与生物碱沉淀剂形成沉淀。HgL2 阿托品旋光性不对称碳原子，有旋光性东莨菪碱呈左旋体。比旋度为-240至-270，阿托品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。区别水解性 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. 官能团与分析方法Vitaili反应氧化反应鉴别阿托品东莨菪碱用四苯硼钠滴定硫酸根氢溴酸根的反应含量测定鉴别鉴别鉴别方法：取供试品约10mg,加发烟硝酸5滴，置水浴上

12、蒸干，得黄色的残渣，放冷，加乙醇2一3滴湿润，加固体氢氧化钾一小粒，即显深紫色。 Vitaili反应醌式结构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。氧化反应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。氢溴酸东莨菪碱是从茄科植物颠茄、白曼陀罗、莨菪等植物中提取得到的莨菪碱的

13、氢溴酸盐。我国是从茄科植物白曼陀罗的干燥品（洋金花）中提取东莨菪碱，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，通过对 氢溴酸东莨菪中特殊杂质检查酸度其他生物碱易氧化物检查进行控制酸度 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。 其他生物碱 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，

14、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。 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，故可使瞬即发生的浑浊消失。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阿托品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5一20 加高锰酸钾滴定液（0. 02mo1/L )0. 05 ml，l0min内红色不得完全消失。 是离子对提取技术与比色法相结合形成的一种定量方法.对于弱碱性的药物托烷类(莨菪烷)可以选择合适的条件进行分析.机理（以弱碱性药物为例）： B

15、HBHBHInIn HIn H分取有机层比色测定碱化,使In游离,比色测定.实验条件的选择 水相的PH,要求B BHIn, H对二个平衡都有影响, H是 多好还是少好？BHIn定量 酸性染料比色法阿托品pKb有机相水相 B H BH HIn H InKb= BHBHKa =HInHInBH= In KbBH= Ka HInHH2 = Ka HInKbBPH = 1/2（ ） Ka HInKbB理想情况则 式中四个数在具体实验中是已知的,故可求出最佳PH. （1）酸性染料：常用酸性染料有溴百里酚兰、溴酚兰、溴甲 酚紫、溴甲酚绿、甲基橙、金莲橙00、 铬天青S、 四溴酚酞乙酯、苦味酸。 有机相：

16、缓冲溶液： 脱水： 条 件 优 化酸性染料比色法测定盐酸利多卡 因注射液含量盐酸利多卡因是一种临床常用的局部麻醉用因其紫外吸收系数很低, 直接采用紫外分光光度法则灵敏度很低。中国药典 2000 年版二部 采用液相色谱法和电位滴定法做为其制剂含量测定, 上述方法在医院快速检测时, 很难达到其要求件。盐酸利多卡因的结构类似生物碱, 可与酸性染料在一定的pH 条件下, 定量络合, 产生有色络合物, 并能被适当的有机溶剂完全萃取, 络合物的颜色强度与溶液中的盐酸利多卡因的含量成正比, 符合比尔定律。形成高灵敏的可见光吸收 , 本法具有高灵敏度和准确性, 方便快速。在pH 为6.86 介质中, 溴百里酚

17、蓝与盐酸利多卡因以51 生成有色络合物, 于 415nm 波长处, 测吸收度。结果盐酸利多卡因浓度在 15ugmL 内符合比尔回归方程为:A = 0.0557C+ 010334, r=0.9995, 平均回收率为100.4%。1.测定方法按一定比例准确移取盐酸利多卡因标准溶液和溴百里酚蓝缓冲溶液, 置于预先精密加入 10mL 氯仿的 125mL 分液漏斗中, 振摇 2m in,分取氯仿层, 以空白试剂(即不含盐酸利多卡因)同法操作为空白, 分别测定其氯仿液的吸收度。2.波长的选择精密量取 1.5mL 盐酸利多卡因标准溶液, 和pH 值为 6.86 的溴百里酚蓝缓冲溶液2.0mL, 置于预先精密

18、加入 10mL 氯仿的 125mL 分液漏斗中, 按上述方法操作, 分别在波长 370nm470nm 处, 测定吸收度, 结果(见图1)。415nm由图 可知, 在415nm 波长处有最大吸收峰, 在420nm 波长以后, 吸收度急剧下降, 不易作为测定的波长, 故选择 415nm 为测定波长。3最佳pH 值的选择精密量取 1.5mL 盐酸利多卡因标准溶液, 和pH 为 、12.00 的溴百里酚蓝缓冲溶液 2.0mL, 置于预先精密加入 10mL 氯仿的 125mL 分液漏斗中, 按上述方法操作, 在波长 415nm 处, 测定吸收处, 结果见图 由图 2 可知, 在pH 为 6.86 的条件

19、下有最大的吸收值, 即能使盐酸利多卡因与溴百里酚蓝定量结合后完全转溶于有机相, 又能将过量溴百里酚蓝完全保留在水相。pH 值过低, 抑制了溴百里酚蓝的解离;pH 过高, 利多卡因游离, 与溴百里酚蓝结合的盐酸利多卡因的浓度降低, 从而使有机相的吸收度降低。所以, 用溴百里酚蓝性染料比色法测定盐酸利多卡因含量, 选用溶液pH 为 。实验时采用。pHA4溴百里酚蓝的用量选择在pH 为 6.86 的介质中, 考察溴百里酚蓝的用量对吸光度的影响。当溴百里酚蓝与盐酸利多卡因的质量比分别为 11、21、31、41、51、61、71 时, 于 415nm 波长处测定吸收度见图。由图 3 可知, 质量比超过

20、41 时, 吸收度基本保持恒定。所以, 溴百里酚蓝与盐酸利多卡因的质量比不能低于41。 5盐酸利多卡因波度吸收度的线性方程精密量取盐酸利多卡因标准溶液0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5,分别置于 个预先精密加入 氯仿的 分5 .0mL 125mL液漏斗中 分别精密加入 为 溴百里酚蓝溶液 2.0mL, 振摇 2m in, 分取氯仿层, 同法做空白, 在415nm 波长处测定氯仿吸收度, 结果盐酸利多卡因- 1浓度在 15.0g/mL , 线性关系良好, 回归方程为A= 0.0557C+ 0.0334, 相关系数 。A质量比11 21 31 41 51 61 716回收率测定按盐酸利

21、多卡因注射液处方, 用已知含量的盐酸利多卡因原料配制 3 种不同浓度的盐酸利多卡因模拟溶液各 3 份, 精密量取模拟溶液各 3.0mL, 置 100mL 容量瓶, 用水稀释至刻度, 摇匀, 精密量取 5.0mL, 置 50mL 量瓶中, 精密量取2.0mL 置于预先精密加入 10mL 氯仿的 125mL 分液漏斗中, 精密加入 pH 为 6.86 的溴百里酚蓝2.0mL, 振摇 2m in, 分取氯仿层, 同法做空白, 在415nm 波长处测定氯仿液的吸收度, 代入回归方程,计算回收率, 结果(见表 1), 平均回收率为 100.4%,RSD 为1.0%。 酚噻嗪类药物的分析 1. 结 构结构

22、特点：母核2位上的R2取代基，通常为H、Cl、CF3、COCH3、SCH2CH3等；10位上的R1取代基，则为具有2-3个碳链的二甲或二乙胺基，或为含氮杂环如哌嗪和哌啶的衍生物等，由于其氮多为叔氮有较强的碱性可与盐酸成盐。临床上使用的本类药物多为其盐酸盐。奋乃静 紫外与红外吸收光谱 含S、N的三环共轭的大体系，S、N与苯环 形成p-共轭形成具有特征的紫外吸收光谱。 主要由母核三环的系统所产生，一般具有三个峰 即在 204209nm（205nm附近） 250265nm（254nm附近） 300325nm（300nm附近） 最强峰多在 250265nm。 药典用于鉴别200 30025420530

23、0325 紫外吸收光谱受取代基的影响，特别是S被氧化的程度不同，有不同的改变，在紫移的同时在270附近产生一新的吸收。紫外吸收用于鉴别270成为四个峰奋乃静 ChP（2000）鉴别 （2）取本品，加无水乙醇制成每1ml 中含 7g 的溶液，照分光光度法（附录A）测定，在 258nm 的波长处有最大吸收，吸收度约为。 （3）本品的红外吸收图谱应与对照的图谱（光谱集 243 图）一致 奋乃静 鉴别 （1）取本品 5mg，加盐酸与水各 1ml，加热至80，加入过氧化氢溶液数滴，即显深红色；放置后，红色渐褪去。 2. 官能团与分析方法可被氧化为亚砜和砜，氧化剂可以是HNO3、H2SO4、H2O2不同的

24、氧化剂，不同的样品产生不同的颜色鉴别，产物复杂 。其中HNO3伴有沉淀； H2O2仅能氧化奋乃静红色不稳定。噻嗪中的S是一良好的电子给予体，分二周期给出四个电子，每周期二个电子，而紫外吸收光谱随S被氧化在335355nm产生新的吸收被用于制剂（片、栓、注射剂、糖浆剂）的含量测定（示差法）。铈量法（Ce（SO4）2）测定含量 失1e 红色 ，再失1e 无色。 T=？（原料药）钯离子比色法 仅未受氧化的 S 能与Pd+2生成红色的配合物，可选择测量未被氧化的药物。PdCl2PH= 2A500nm（50ug150ug/1ml）R1取代基为 有碱性,可用非水滴定法定量.、非水滴定条件的控制：盐酸盐要加

25、Hg（AC）2除去Cl 的影响.对于加Hg（AC）2产生红色的药物,(氯丙嗪)可加入Vc 来消除.制剂中（注射剂）加有抗氧剂NaHCO3 须要NaOHCHCl3提取脱水T不同的氧化剂产生不同的颜色 没有很专属性的反应，鉴别要配合IR、UV含量测定利用其还原性和取代基的碱性 2. 官能团与分析方法红色 500nm10分钟反应完全，呈色可稳定2小时，测定范围50250微克讨论： 1.钯离子试剂： PdCl2和十二烷基硫酸酯钯盐.用PdCl2时，形成的有色络合物水中溶 解度小, 当样品浓度大时会产生沉淀影响测定。 十二烷基硫酸酯钯盐,其络合物溶解度大,吸收强度增大（约2倍）对样品浓度大 时应使用该试

26、剂。 2.本法优点：氧化产物不干扰。苯骈二氮杂卓类药物的分析典 型 药 物 1. 结 构 氯氮卓（1955年合成） 地西泮（1959年合成） 典型药物 2. 官能团与分析方法二氮杂卓环为七元环，环上氮原子具有强碱性，苯基的取代使碱性降低，可进行非水滴定法测定；本品多为游离碱，不溶于水，而溶于甲醇、乙醇和氯仿中。UV吸收，用于含量测定环比较稳定，在强酸性下水解，形成相应的二苯甲酮衍生物，可用于鉴别和比色测定。（氯氮卓水解生成芳伯胺基；地西泮水解生成芳仲胺基和甘氨酸）；鉴别芳伯胺基反应： 氯氮卓水解生成芳伯胺基(重氮化偶合反应 鉴别茚三酮反应： 地西泮水解生成甘氨酸（茚三酮反应）鉴别硫酸荧光反应： 本类药物加硫酸，在紫外灯下，呈荧光 鉴别定量 在非水溶剂中进行的滴定分析方法称为非水滴定法。非水溶剂：指的是有机溶剂与不含水的 有机溶剂。 非 水 滴 定 法 (nonaqueous titrations) 非水溶剂有异味、有毒、而且价格又贵，为何发展非水滴定