第十章巴比妥类药物的分析

TianjinMedicalUniversity天津医科大学药学院《药物分析》第十章——巴比妥类药物的分析世界卫生组织：27%的人有睡眠问题中国睡眠研究会：中国成年人失眠发生率为38.2%

2013世界睡眠日“关注睡眠、关爱心脏”催眠药：能促进与维持近似生理睡眠的药物镇静药：能缓解烦躁不安，使之安静的药物

镇静催眠药（sedative-hypnoticdrugs）概述抗焦虑药：能够治疗焦虑和焦虑症的药物镇静催眠药特点镇静催眠抗惊厥抗癫痫麻醉呼吸肌麻痹剂量抗焦虑作用1.

苯二氮卓类2.

巴比妥类3.

其它类安全性较高，即使大剂量也不会出现中枢麻痹与苯二卓类相比安全性较差较少应用镇静催眠药分类4.

新型镇静催眠药

(benzodiazepines、BZ)

中效类：艾司唑仑、阿普唑仑短效类：三唑仑、奥沙西泮长效类：地西泮、氟西泮苯二氮卓类丁螺环酮：新型的抗焦虑药，具有显著的抗焦虑作用，降低5-HT神经系统的功能有关。褪黑素：（N-乙酰基-5-甲氧基色胺）有诱发睡眠作用，可调节睡眠周期。治疗生理节律紊乱引起的睡眠节律障碍，对老年人失眠效果好其他镇静催眠药剂量中枢效应昏迷麻醉催眠镇静巴比妥类苯二氮卓类苯二氮卓类与巴比妥类的比较

1864年，德国化学家拜耳（1905年诺贝尔奖化学家得主）合成出的一种新化合物，丙二酰脲。

1903年，德国化学家菲舍尔和梅林发现了巴比妥酸盐的医学价值。他们发现合成的二乙基巴比妥酸让狗很快沉睡。巴比妥酸于是就成了睡眠的保护神。1904年拜耳公司将二乙基巴比妥投入市场，商品名定为Veronal（佛罗拿）。

1912年，苯巴比妥（Phenobarbital）由拜耳公司上市，商品名是鲁米娜（Luminal）。它不仅是一个安眠药，而且有良好的抗惊厥效果，并且没有溴化钾的毒性。于是巴比妥盐很快打败当时的溴化盐类安眠药。成为二十世纪初到七十年代最广为使用的安眠药。

随后，拜耳公司开展了一系列的C5位取代基研究。取代基长而有分支（如异戊巴比妥）或双键（如司可巴比妥），则作用强而短；C2位的O被S取代（如硫喷妥），则脂溶性增高，静脉注射立即生效，但维持时间很短。

抗惊厥、抗癫痫苯巴比妥麻醉前给药及麻醉

新生儿黄疸巴比妥类1.增强GABA作用：

（非麻醉剂量）

延长Cl-通道开放时间2.拟GABA作用：即在无GABA时也能直接增加Cl-内流3.抑制电压依赖性Ca2+,Na+通道较高浓度巴比妥类（2）排除毒物洗胃导泻NaHCO3碱化尿液血液透析法

中毒解救措施：（3）对症支持治疗：血压，呼吸和体温，昏迷患者预防感染等。（1）吸O2，人工呼吸，呼吸兴奋药。巴比妥类

巴比妥类药物是环状酰脲类的镇静催眠药，巴比妥类药物剂量由小到大，中枢抑制作用相继表现为镇静、催眠、抗惊厥和麻醉作用，其中苯巴比妥还具有抗癫痫的作用。

由于这类药物应用广泛，容易因不合理使用而引起中毒，需要对本类药物的原料、制剂进行分析，有时也需要对生物样品中微量巴比妥类药物进行分析。一结构特征与典型药物二理化性质三巴比妥类药物的鉴别四杂质检查五含量测定内容：一、结构特征与典型药物

巴比妥类药物是巴比妥酸的衍生物，结构通式如下5,5－取代的巴比妥类药物5,5－取代的硫代巴比妥类药物1,5,5－取代的巴比妥类药物本类药物的结构可大致分为两个部分：1.环状丙二酰脲、1,3－二酰亚胺基团决定巴比妥类药物的特性2.取代基部分区别各种巴比妥类药物戊巴比妥硫喷妥钠二、理化特征

1.性状巴比妥类药物通常为白色结晶或者为结晶性粉末，具有一定的熔点。在空气稳定，加热都能升华。一般微溶或极微溶于水，易溶于乙醇；其钠盐易溶于水，难溶于有机溶剂。

2.弱酸性巴比妥类药物的母核环状结构中含有1，3-二酰亚胺基团，能使其分子发生酮式-烯醇式互变异构(Keto-EnolTautomerism)，在水溶液中发生二级电离，其反应式为：一级电离二级电离烯醇互变

由于本类药物具有弱酸性（pKa

值为7.3－8.4）故可与强碱反应生成水溶性的盐类，一般为钠盐。成盐反应为：

由弱酸与强碱形成的巴比妥钠盐，其水溶液呈碱性，加酸酸化后，则析出结晶性的游离巴比妥类药物，可用有机溶剂将其提取出来。上述这些性质可用于巴比妥类药物的分离、鉴别、检查和含量测定。

3.水解反应巴比妥类药物及其钠盐的六元环状结构比较稳定，遇酸、氧化剂、还原剂时，一般情况下不会破裂，但与碱共沸时则水解开环，并产生氨气。(1)巴比妥类药物的水解主要是酰亚胺基团的性质，与碱溶液共沸就可以水解生成氨气，生成的氨气可使红色石蕊试纸变蓝。反应式如下：

JP(15)采用这一反应鉴别异戊巴比妥和巴比妥。

(2)巴比妥类药物钠盐的水解本类药物钠盐的水溶性比较大，在吸湿的情况下也能水解。水解的速度与温度和pH值有关。室温和pH10以下时水解较慢，pH11以上随着碱度的增加水解速度也随之加快。巴比妥钠注射液不能预先配制进行加热灭菌，须制成粉针剂，临用时溶解。

4.与重金属反应

(1)与Ag+的反应可溶性的白色（1）银盐反应：在碳酸钠试液

中振摇使溶解，

加入硝酸银试液

生成白色沉淀（二银盐），振摇沉淀即溶解（一银盐）；继续滴加硝酸银试液，沉淀不再溶解（二银盐）。巴比妥类药物的一银盐可溶于水，而二银盐不溶。(2)与Cu2+的反应巴比妥类药物+铜吡啶试液吡啶紫色或紫色沉淀硫喷妥钠+铜吡啶试液吡啶绿色

(3)与Co2+的反应这一反应的现象与铜盐反应的现象相似，均生成紫堇色配位化合物。本反应要求在无水的条件下进行，所用试剂均应不含水分，以使反应灵敏，而且形成的有色产物也比较稳定，常用无水乙醇或甲醇；钴盐为醋酸钴、硝酸钴或氧化钴；碱以有机碱为好，一般采用异丙胺。(4)与Hg2+的反应白色

5.与香草醛的反应巴比妥类药物分子结构中丙二酰脲基团中氢比较活泼，可与香草醛在浓硫酸存在下发生缩合反应，生成棕红色产物。BP（2009）戊巴比妥采用此反应进行鉴别。加乙醇后，其反应产物可转变为棕红色

6.紫外吸收光谱特征

主要特点：随着电离级数的不同，巴比妥类药物的紫外光谱会发生显著的变化。也就是说，溶液pH值的不同以及取代基的不同会对紫外光谱产生影响。A.H2SO4溶液（0.05mol/L）B.pH9.9缓冲液C.NaOH溶液（0.1mol/L）巴比妥类药物的紫外吸收光谱

在酸性溶液中，5，5-二取代和1，5，5三取代巴比妥类药物不电离，无明显的紫外吸收峰；在pH10的碱性溶液中，发生一级电离，形成共轭体系结构，在240nm处出现最大吸收峰；在pH13的强碱性溶液中，5，5-二取代巴比妥类药物发生二级电离，引起共轭体系延长，导致吸收峰向红移至255nm；1，5，5-三取代巴比妥类药物，因1位取代基的存在，故不发生二级电离，最大吸收峰仍位于240nm。硫喷妥的紫外吸收光谱HCl溶液(0.1mol/L)

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NaOH溶液(0.1mol/L)

硫代巴比妥类药物的紫外吸收光谱则不同，在酸性或碱性溶液中均有较明显的紫外吸收。在盐酸溶液（0.1mol/L）中，两个吸收峰分别在287nm和238nm；在氢氧化钠溶液（0.1mol/L）中，两个吸收峰分别移至304nm和255nm。另外，在pH13的强碱性溶液中，硫代巴比妥类药物在255nm处的吸收峰消失，只存在304nm处的吸收峰。

7.色谱行为特征（主要用于鉴别）

（1）TLC:在硅胶60F254上点样，氯仿-丙酮（4:1）为展开剂，显色，在紫色背景上可观察到白色的斑点。一般采用对照品（或标准品）比较法，要求供试品斑点的Rf值应与对照品斑点的一致。（2）HPLC:与对照品比较保留行为，主要是比较保留时间和相对保留时间。8.显微结晶巴比妥类药物可根据其本身或与某种试剂的反应产物的特殊晶型，进行同类或不同类药物的鉴别。此法亦适用于生物样品中微量巴比妥类药物的检验。（1）药物本身的晶形取药物或从酸性溶液中，用有机溶剂提取、经酸化、提取、纯化后，即生成相应巴比妥类药物的特殊结晶。在显微镜下观察结晶形状：巴比妥为长方形；苯巴比妥在开始时呈球形，然后变成花瓣状的结晶。

（2）反应产物的晶形鉴于某些巴比妥类药物可与重金属离子反应，生成具有特殊晶形的沉淀。因此，可利用此特性进行鉴别。例如，巴比妥可与硫酸铜-吡啶试液进行反应，生成十字形紫色结晶；苯巴比妥反应后，则形成浅紫色细小不规则的或类似菱形的结晶；其他巴比妥类药物不能形成结晶，可利用这一特性来区分之。显微结晶

药物本身晶形反应产物晶形三、鉴别试验

1.丙二酰脲鉴别反应这一鉴别试验已经收载在中国药典附录中的“一般鉴别试验”项下。包括银盐反应和铜盐反应，分别生成沉淀和呈色，反应。

1.丙二酰脲鉴别反应

已经收载在中国药典附录中的“一般鉴别试验”项下。包括银盐反应和铜盐反应，分别生成沉淀和呈色，反应的原理前面已经提到过，在此不再赘述。2.测定熔点

巴比妥类的钠盐＋酸→游离巴比妥类药物↓→过滤→洗涤→干燥→测熔点

例如：

司可巴比妥钠的鉴别取本品1g溶解强力搅拌加水煮沸溶解成澄清溶液放冷过滤结晶在70℃干燥后，熔点约为97℃。苯巴比妥钠的鉴别中国药典的方法：取本品约0.5g加水溶解加过量稀盐酸白色结晶性沉淀过滤用水洗净沉淀105℃干燥，熔点应为174℃～178℃。

水稀醋酸

巴比妥的鉴别取本品0.5g，加1mol/L碳酸钠溶液5ml使溶解，加4.5%（W/V）对硝基氯苄的乙醇溶液10ml，在水浴上加热回流30min，放置1h后，滤过，所得沉淀用乙醇进行重结晶后，在100℃~105℃干燥，测定衍生物的熔点，应为150℃左右。巴比妥与对硝基氯苄的衍生化反应为：

3.利用特殊取代基或元素的鉴别试验（1）利用不饱和取代基的鉴别试验具有不饱和取代基的巴比妥类药物，中国药典收载了司可巴比妥钠。其分子结构中含有烯丙基，可与碘、溴或高锰酸钾作用，发生加成或氧化反应，而使碘、溴或高锰酸钾褪色。①与碘试液反应

②与高锰酸钾的反应含不饱和取代基的巴比妥类药物，具有还原性，在碱性溶液中与高锰酸钾反应，使紫色的高锰酸钾还原成棕色的二氧化锰。（2）利用芳环取代基的鉴别试验①硝化反应含芳香取代基的巴比妥类药物，如取苯巴比妥或其钠盐，与硝酸钾和硫酸共热，可发生硝化反应，生成黄色硝基化合物。黄色

②与硫酸-亚硝酸钠的反应苯巴比妥与硫酸-亚硝酸钠反应生成橙黄色产物，并随即转变为橙红色。本反应确切的原理不清，可能为苯环上的亚硝基反应。此鉴别试验为中国药典收载的方法，可用于区别苯巴比妥和其他不含苯环取代基的巴比妥类药物。③与甲醛-硫酸的反应苯巴比妥与甲醛-硫酸反应，生成玫瑰红色产物。此鉴别方法也为中国药典收载，可用于区别苯巴比妥和其他巴比妥类药物。

（3）硫元素的鉴别试验巴比妥类分子结构中含有硫的药物，如硫喷妥钠，可将其硫元素转变为无机硫离子，而显硫化物的反应。如硫喷妥钠在氢氧化钠试液中与铅离子反应生成白色沉淀；加热后，沉淀转变成黑色的硫化铅。此鉴别试验可用于硫代巴比妥类与巴比妥类药物的区别。

四、特殊杂质检查

特殊杂质是指在特定药物的生产和贮存过程中引入的杂质。药物中特殊杂质的检查主要是根据药物和杂质在物理化学性质上的差异来进行的。我们分别以苯巴比妥和司可巴比妥钠为例。

1.苯巴比妥的特殊杂质检查

（1）酸度（指示剂法）

酸度的检查主要是控制副产物苯基丙二酰脲。苯基丙二酰脲是由于中间体（Ⅱ）的乙基化反应不完全，而与脲素缩合生成的。因其分子中5位碳原子上的氢受相邻丙羧基的影响，致使酸性比苯巴比妥强，能使甲基橙指示剂呈红色。

1.酸度中间体Ⅱ乙酰化不完全时，Ⅱ与尿素缩合产生的杂质Ⅱ苯基丙二酰脲酸性较强检查方法取本品0.20g，加水10ml，煮沸搅拌1min，放冷，滤过后，取滤液5ml，加甲基橙指示液1滴，不得显红色（2）溶液的澄清度

本项检查主要是控制苯巴比妥中乙醇不溶性杂质，利用苯巴比妥酸这些杂质在乙醇溶液中的溶解度比苯巴比妥小的特性进行检查。

（3）中性或碱性物质

中性或碱性物质是由中间体（Ⅰ）形成的酰胺、酰脲或分解产物等杂质，不溶于氢氧化钠试液但溶于乙醚；而苯巴比妥具有酸性，溶于氢氧化钠试液，故采用提取重量法测定其含量。检测方法为：取本品1.0g置分液漏斗中加氢氧化钠试液10ml溶解加水5ml与乙醚25ml分取醚层用水振摇洗涤3次（每次5ml）取醚液过滤滤液于105℃蒸干，在105℃干燥1h，遗留残渣不得过3mg。

2.司可巴比妥钠的特殊杂质检查

（1）溶液的澄清度此项检查主要是控制水不溶性杂质，巴比妥类药物的钠盐极易溶于水，因此本品的水溶液应澄清，否则表明含有水不溶性杂质。

需注意的是，因本品的水溶液易与空气中的二氧化碳作用，而析出司可巴比妥，故进行该项目检查时，溶解样品的水应新沸放冷以消除水中二氧化碳的干扰。

（2）中性或碱性物质检查的杂质是合成过程中产生的中性或碱性副产物以及司可巴比妥钠的分解产物，如酰脲（Ⅰ）、酰胺（Ⅱ）类化合物。(Ⅰ)(Ⅱ)五、含量测定

银量法溴量法巴比妥类药物的含酸碱滴定法量测定方法紫外分光光度提取重量法

HPLC法、GC法

（一）银量法基于巴比妥类药物在合适的碱性溶液中，可与银离子定量成盐，可采用银量法测定本类药物及其制剂的含量。如苯巴比妥及其钠盐、异戊巴比妥及其钠盐以及它们的制剂，中国药典均采用银量法测定其含量。

优点：操作简便，专属性较强。

缺点：受温度影响较大；滴定终点以溶液出现浑浊为终点指示难以观察。

1.原理反应摩尔比：1:1

溶剂系统：甲醇＋3％无水碳酸钠终点指示：电位法指示（Ag－玻璃电极系统）自身指示法

2.测定方法与计算例如:异戊巴比妥及其钠盐的测定：取本品约0.2g，加甲醇40ml使溶解，再加新鲜配制的3%无水碳酸钠溶液15ml，照电位法，用硝酸银滴定液（0.1mol/L）滴定，即得。每1ml硝酸银滴定液（0.1mol/L）相当于22.63mg的C11H18N2O3（或24.83mg的C11H17N2NaO3）。原料药：直接滴定法（容量分析法）

(一)银量法

(Argentometry)0.2g甲醇

40ml异戊巴比妥测定3%无水碳酸钠电位滴定法(AgNO3)指示电极(Ag)参比电极(玻璃/甘汞)

3.注意事项（1）无水碳酸钠应新鲜配制（2）硝酸银滴定液应新鲜配制

（二）溴量法凡在5位取代基含有不饱和键的巴比妥类药物，其不饱和键能与溴定量地发生加成反应，故可采用溴量法测定其含量。中国药典收载的司可巴比妥钠采用本法测定。其测定原理可用下列反应式表示：（定量过量）Br2+2KI2KBr+I2（剩余）I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

溴滴定液的配制：取溴酸钾3.0g与溴化钾15g，加水适量使之溶解成1000ml，摇匀。反应的摩尔比：1:2

司可巴比妥钠的测定方法：取本品约0.1g,精密称定，置250ml碘瓶中，加水10ml振摇使溶解精密加溴滴定液（0.05mol/L）25ml，再加盐酸5ml，立即密塞并振摇1min，在暗处静置15min加KI试液10ml，摇匀，用硫代硫酸钠滴定液（0.1mol/L）滴定，至近终点时，加淀粉指示液，继续滴定至蓝色消失，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml溴滴定液（0.05mol/L）相当于13.01mg的C12H17N2NaO3。

原料药剩余滴定法

注意事项：（1）操作中要防止溴和碘的逸失。（2）平行条件进行空白试验可以减少溴和碘逸失带来的误差。

（三）酸碱滴定法（酸量法）巴比妥类药物呈弱酸性，可作为一元酸以标准碱液直接滴定，或在非水溶液中用强碱溶液直接滴定。常用的方法如下：

1.在水－乙醇混合溶剂中滴定

基于本类药物在水中的溶解度较小，滴定时多在醇溶液或含水的醇溶液中进行，这样可避免反应中产生的弱酸盐易于水解而影响滴定终点。常以麝香草酚酞为指示剂，滴定至淡蓝色为终点。

例如：异戊巴比妥的含量测定取本品约0.5g，精密称定，加乙醇20ml溶解后，加麝香草酚酞指示剂6滴，用氢氧化钠滴定液（0.1mol/L）滴定，并将滴定结果用空白试验校正，即得。每1ml氢氧化钠滴定液（0.1mol/L）相当于22.63mg的C11H18N2O3。异戊巴比妥水—醇溶解麝香草酚酞NaOH淡蓝色1.水-乙醇混合溶液原料药直接滴定法（有空白校正）T－滴定度，每1ml滴定液相当于被测组分的mg数

V－滴定时，供试品消耗滴定液的体积（ml）VO－滴定时，空白消耗滴定液的体积（ml）F－浓度校正因子

2.在胶束水溶液中滴定

表面活性剂是一种所谓“两亲”分子，即其分子是由亲水基团和亲脂基团两部分组成。当表面活性剂在水溶液中浓度很低时，基本上呈单分子状态存在，但当超过某一浓度时（临界胶束浓度），多余的表面活性剂分子在溶液中不再分散，而是聚集成有一定分子组成数的聚集物，称为胶束或胶团。胶束具有增溶作用，水溶液中胶束的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度增加，并显著改变弱酸、弱碱性物质的解离，使其酸碱性增强。

本法是在有机表面活性剂的胶束水溶液中进行滴定，用指示剂或电位法指示终点。常用的有机表面活性剂有：溴化十六烷基三甲基苄铵(CTMA)和氯化四癸基二甲基苄铵(TDBA)。采用本法测定巴比妥和苯巴比妥的结果的相对标准差（RSD）均小于0.3%，并优于在水-乙醇混合溶液中的滴定方法。2.胶束水溶液正胶束反胶束H2O溴化十六烷基三甲基苄铵Cetyltrimethylbenzylammoniumbromide，CTMA氯化四癸基二甲基苄铵Tetradecyldimethylbenzylammoniumchloride，TDBA巴比妥类表面活性剂溶解麝香草酚酞指示剂NaOH滴定

3.非水滴定法巴比妥类药物在非水溶液中的酸性增强，用碱性标准溶液滴定时，终点较为明显，可获得比较满意的结果。测定时常用的有机溶剂有二甲基甲酰胺、甲醇、氯仿、丙酮、无水乙醇、苯、吡啶、甲醇-苯（15׃85）、乙醇-氯仿（1׃10）等；常用的滴定剂有甲醇钾（钠）的甲醇（或乙醇）溶液、氢氧化四丁基铵的氯苯溶液等；常用的指示剂为麝香草酚蓝等，也可用玻璃-甘汞电极系统，以电位法指示终点。

（四）紫外分光光度法巴比妥类药物在酸性介质中几乎不电离，无明显的紫外吸收。但在碱性介质中电离为具有紫外吸收特征的结构，因而可采用紫外分光光度法测定其含量。本法灵敏度高，专属性强，广泛应用于巴比妥类药物的原料及其制剂的含量测定，以及固体制剂的溶出度和含量均匀度检查，也常用于体内巴比妥类药物的检测。

1.直接测定的紫外分光光度法

本法是将供试品溶解