生物药物分析与检测抗生素药物分析

关于生物药物分析与检测抗生素药物分析第1页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）定义抗生素（antibiotics）是指在低微浓度下即可对某些生物的生命活动有特异抑制作用的化学物质的总称。是由细菌、真菌或其它微生物在生活过程中所产生的对各种病原微生物有强大的抑制或杀灭作用的一类重要药物。

第一节概述

一、抗生素药物的特点

第2页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）抗生素质量的复杂性

1、化学纯度较低。同系物多；异构体多；降解物多。

2、活性成分易发生变异。生产工艺复杂，发酵过程不易控制，易受污染。

3、产品稳定性差。分子结构大多不稳定，降解后疗效下降、失效或增加毒副作用。

第一节概述

一、抗生素药物的特点

第3页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）鉴别试验

1．官能团的显色反应如β－内酰胺类的羟肟酸铁反应、氨基糖苷类的麦芽酚反应等。

2．光谱法包括紫外吸收光谱和红外吸收光谱。

3．色谱法包括高效液相色谱和薄层色谱。

4．生物学法检查抗生素的抗菌能力。第一节概述

二、抗生素药物的质量分析

＊第4页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）检查

1．影响产品稳定性的指标包括晶型、水分、pH等。

2．控制有机和无机杂质的指标包括澄清度与颜色、有关物质、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包括异常毒性、热原、细菌或内毒素、降压物质、无菌等。

4．其他指标对多组分抗生素进行组分分析等。

第一节概述

二、抗生素药物的质量分析

第5页，课件共37页，创作于2023年2月

（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。

2．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度高、操作简便、快速，但其含量不一定代表生物效价，测定方法易受杂质干扰等问题。第一节概述

二、抗生素药物的质量分析

第6页，课件共37页，创作于2023年2月1．β-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。

4．氯霉素类：包括氯霉素、甲砜霉素等。

5．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。

6．其它：如作用于G+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；

第一节概述

三、抗生素的分类

第7页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）化学结构青霉素类的分子结构是由母核6-氨基青霉烷酸（6-APA）和侧链RCO-两部分结合而成。孢菌素类的分子结构是由母核6-氨基头孢烷酸（7-ACA）和侧链RCO-两部分结合而成。

第二节β-内酰胺类抗生素

一、化学结构与性质

第8页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

1．酸性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，pKa值在2.5~2.8之间，能与无机碱或某些有机碱成盐，如青霉素G钠、青霉素G钾等。

2．旋光性青霉素类（3个手性碳原子）和头孢菌素类结构中都有手性碳原子（2个），都具有旋光性。

第二节β-内酰胺类抗生素

一、化学结构与性质

第9页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

3．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，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（O＝C－N－C＝C）在波长260nm处有最大吸收。

第二节β-内酰胺类抗生素

一、化学结构与性质

第10页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

4.-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-内酰胺环。-内酰胺环在酸、碱、青霉素酶、某些金属离子的作用下，可使-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。

第二节β-内酰胺类抗生素

一、化学结构与性质

第11页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）呈色反应

1．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，-内酰胺环破裂生成羟肟酸，在稀酸中与高铁离子显色。

2．类似肽键的反应青霉素和头孢菌素均具有-CONH-结构，一些取代基有α-氨基结构，可显茚三酮反应和双缩脲反应。

第二节β-内酰胺类抗生素

二、鉴别试验

第12页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）呈色反应

3．其它呈色反应（1）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合反应而显色。（2）与变色酸-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活泼“-CH2-”经硫酸加热分解生成的甲醛与变色酸反应而呈色。

第二节β-内酰胺类抗生素

二、鉴别试验

第13页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）各种盐的反应

K+、Na+的火焰反应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。（三）光谱法

1．红外光谱法

β－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本类药物的特征峰。

2．紫外光谱法通常利用最大吸收波长进行鉴别。

第二节β-内酰胺类抗生素

二、鉴别试验

第14页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）聚合物聚合物的定量方法：一般用于SephadexG-10凝胶色谱系统中β-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，β-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。第二节β-内酰胺类抗生素

三、特殊杂质的检查

第15页，课件共37页，创作于2023年2月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。第16页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）有关物质和异构体通常采用色谱法（HPLC法等）检查β-内酰胺类抗生素中的有关物质和异构体。（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的杂质含量。例如：将青霉素钠（钾）配成1.80mg·ml-1的溶液，在波长280nm处的A≤0.10（控制杂质量）；在波长264nm处的A为0.80～0.88（检查药物量）。

第二节β-内酰胺类抗生素

三、特殊杂质的检查

第17页，课件共37页，创作于2023年2月HPLC法具有快速、高效、灵敏、专属性强、重现性好等特点，在本类药的含量中应用越来广泛。

多数采用反向HPLC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25mg，精密称定，置25ml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20μl注入液相色谱仪，记录色谱图；另取氨苄西林对照品25mg，同法测定。按外标法以峰面积计算供试品中氨苄西林（C16H19N3O4S）的含量。

第二节β-内酰胺类抗生素

四、含量测定

第18页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）化学结构链霉素的结构是由链霉胍和链霉糖、N-甲基-L-葡萄糖胺结合而成的碱性苷。第三节氨基糖苷类抗生素

一、化学结构与性质

第19页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）化学结构庆大霉素是由紫素胺和脱氧链霉胺、N-甲基-3-去氧-4-甲基戊糖胺结合而成的苷。它是由三个类似结构的C1、C2、C1a组成的混合物。第三节氨基糖苷类抗生素

一、化学结构与性质

C1：R1=R2=CH3;C2：R1=CH3,R2=H;C1a：R1=R2=H,R3=H第20页，课件共37页，创作于2023年2月

（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。

2．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+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，硫酸链霉素水溶液在pH5～7.5最稳定，硫酸庆大霉素在pH2～12比较稳定。

4．UV：链霉素λmax=230nm，庆大霉素无共轭双键，因此无紫外吸收。

第三节氨基糖苷类抗生素

一、化学结构与性质

第21页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）茚三酮反应本类药物具有羟基胺结构和α-氨基，可与茚三酮缩合，生成蓝紫色化合物。取庆大霉素5mg，加水1ml，0.1%茚三酮的水饱和正丁醇溶液1ml，吡啶0.5ml，水浴加热5min，显紫色。（二）Molisch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a-萘酚或蒽酮成色。

第三节氨基糖苷类抗生素

二、鉴别试验

第22页，课件共37页，创作于2023年2月

（三）N-甲基葡萄糖胺反应（Elson-Morgan反应）链霉素水解产物N-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应，即生成红色化合物。（四）麦芽酚（Maltol）反应链霉素在碱性溶液中，链酶糖经分子重排，消除N—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酸性溶液中形成紫红色配位化合物。

第三节氨基糖苷类抗生素

二、鉴别试验

第23页，课件共37页，创作于2023年2月

（五）坂口反应本品水溶液，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。（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白色硫酸钡沉淀进行鉴别。

第三节氨基糖苷类抗生素

二、鉴别试验

第24页，课件共37页，创作于2023年2月

（七）TLC法中国药典2005版采用该法对硫酸庆大霉素进行鉴别。方法：取供试品溶液和对照品溶液各2μl，分别点于同一硅胶G薄层板上，用氯仿-甲醇-氨水（1:1:1）的下层混合液为展开剂，展开后，晾干，置碘蒸气中显色，供试品溶液和对照品溶液所显斑点的颜色和位置应一致。（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，而链霉素可采用紫外法鉴别，λmax=230nm。

第三节氨基糖苷类抗生素

二、鉴别试验

第25页，课件共37页，创作于2023年2月

取本品适量，精密称定，加水制成含0.65mg·ml-1的溶液，取4ml置10ml容量瓶中，加异丙醇2ml与邻苯二醛试液1.6ml，用异丙醇稀释至刻度，摇匀，置60℃水浴中加热15min，冷却，滤过，量取滤液10μl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。C组分的保留时间依次为：C1、C1α、C2α、C2。量取C1、C1α、C2α、C2的峰高，按峰面积归一化法计算：

第三节氨基糖苷类抗生素

三、特殊杂质检查及组分分析

规定：C1

应为25~50%，C1a应为15~40%，C2a+C2应为20~50%。第26页，课件共37页，创作于2023年2月

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的大小，以测定供试品效价的一种方法。第三节氨基糖苷类抗生素

四、含量测定

第27页，课件共37页，创作于2023年2月（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，属于广谱抗菌药物。

第四节四环素类抗生素一、化学结构与性质

药物名称RR1R2R3四环素金霉素HClOHOHCH3CH3HH第28页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

1．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，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。

2．旋光性四环素类抗生素分子结构中具有不对称碳原子，有旋光性，可用于定性、定量分析。

第四节四环素类抗生素一、化学结构与性质

第29页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

3．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。

4．与金属离子络合与金属离子Ca2+

、Mg2+、Fe3+、Al3+生成有色配位化合物，并在pH3~7.5产生荧光。

第四节四环素类抗生素一、化学结构与性质

第30页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

5．不稳定性（1）差向异构化弱酸性（pH2.0~6.0）溶液中，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。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。土霉素和强力霉素由于C5上的羟基和二甲胺基形成氢键，不易发生差向异构化。

第四节四环素类抗生素一、化学结构与性质

第31页，课件共37页，创作于2023年2月

（二）性质

5．不稳定性（2）酸性降解反应在酸性（pH<2）时，C环上C6上羟基易脱落与C5a上的氢生成水，在C6-C5a间形成双键。经重排使C环芳构化，生成脱水四环素类。（3）碱性降解反应：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。

第四节四环素类抗生素一、化学结构与性质

第32页，课件共37页，创作于2023年2月

（一）呈色反应四环素类抗生素遇H2SO4

、FeCl3均产生不同的颜色。第四节四环素类抗生素二、鉴别试验

（二）色谱法

HPLC、TLC法可用于四环素类抗生素鉴别，中国药典（2005版）均有收载。（三）光谱法

IR光谱法、UV光谱法也可四环素类抗生素鉴别，中国药典（2