杂环化合物是指组成环的原子.ppt

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1、杂环化合物是指组成环的原子，除碳原子外，还有杂原子的有机化合物。杂环是指由碳原子及非碳原子构成的环状结构，环中的非碳原子称为杂原子。常见的杂原子有氮、氧和硫等。杂环化合物种类繁多，数量庞大，在自然界分面很广。如某些生物碱、维生素、抗生素等。杂环类药物分子中由于杂原子的种类与数目，环的元数与环数不同，已将杂环类药物分成许多不同的大类，诸如吡啶类、喹啉类、托烷类、吩噻嗪类、苯并二氮杂卓类、呋喃类、吡唑酮类、嘧啶类等。,第八章 杂环类药物的分析,P167,第一节 吡啶类药物的分析,（一）典型药物的结构,异烟肼,尼可刹米,一、基本结构与主要化学性质,硝苯地平,（二）主要的化学性质 1.弱碱性 母核吡啶

2、环上的氮原子显弱碱性 2.还原性 酰肼基具有较强的还原性 3.吡啶环的特性 可发生开环反应,（一）吡啶环的开环反应 本反应适用于吡啶环的、位为无取代基的异烟肼和尼可刹米。1.戊烯二醛反应 尼可刹米与溴化氰、苯胺反应生成黄色至黄棕色戊烯二醛衍生物。,二、鉴 别 试 验,2.二硝基氯苯反应 异烟肼与2,4-二硝基氯苯反应，在碱性溶液中显紫红色。,1.还原反应(银镜反应)异烟肼加水溶解后，加氨制硝酸银试液，即有黑色浑浊出现，并生成氮和金属银，可在管壁上产生银镜。,（二）酰肼基团的反应,（三）形成沉淀的反应 本类药物具有吡啶环结构，可与重金属盐类（如氯化汞、硫酸铜、碘化铋钾）及苦味酸等试剂形成沉淀。（

3、四）分解产物的反应 尼可刹米与氢氧化钠试液加热，即有二乙胺臭味逸出，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。,2.缩合反应 异烟肼具有未被取代的酰肼基，与芳醛缩合形成腙，析出黄色结晶，可测定其熔点（m.p228231）。最常用的芳醛为香草醛，其次是对二甲氨基苯甲醛、水杨醛等。,1、对比最大吸收或最小吸收波长 按药品质量标准将供试品用规定溶剂配成一定浓度的供试液，在规定波长区域内测定最大吸收波长（max）（或最小吸收波长 min）。与药品质量标准中指明的最大吸收波长（或最小吸收波长）对比，如果相同可因为是同一药物。,2、对比百分吸收系数 按药品质量标准将供试品用规定溶剂配成一定浓度的溶液，在规定波长下测定

4、吸收度，计算出百分吸收系数并进行比较。,（五）紫外吸收光谱特征,三、有关物质检查（一）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，或贮存过程中降解而产生。而肼又是一种诱变剂和致癌物质，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，比浊法和差示分光光度法。1、薄层色谱法 中国药典对异烟肼原料和注射用异烟肼中的游离肼检查，均采用薄层色谱法。,2、比浊法 JP（14）采用的检查方法。3、差示分光光度法（二）尼可刹米中有关物质检查 Ch.P2000采用TLC高低浓度对照法进行检查（三）硝苯地平中有关物质检查 硝苯地平遇光极不

5、稳定，可发生光化学歧化作用降解为硝苯吡啶衍生物及亚硝基吡啶衍生物，Ch.P采用HPLC法进行检查。,（喹核碱）,（喹啉环）,H2SO42H2O,本类药物具吡啶与苯环稠合而成的喹啉杂环，本类最常见的典型药物有硫酸奎宁、硫酸奎尼丁、盐酸环丙沙星、喜树碱等。,第二节 喹啉类药物分析,硫酸奎宁（quinine sulfate),一、基本结构与化学性质,（一）典型药物结构,硫酸奎尼丁（quinidine sulfate),盐酸环丙沙星,HCl H2O,（二）主要化学性质1、碱性：喹啉环上的N具有碱性。2、旋光性3、荧光特性,二、鉴 别 试 验,（一）绿奎宁反应 奎宁和奎尼丁互为异构体，结构中均有6位含氧

6、喹啉衍生物，可以发生绿奎宁反应，即奎宁盐经氯水（或溴水）的氯（溴）化反应，再加氨水处理，生成翠绿色的二醌基吲胺的胺盐。,（二）光谱特征1.紫外吸收光谱特征2.荧光光谱特征3.红外光谱特征,（三）无机酸盐,三、特殊杂质检查,（一）硫酸奎宁中特殊杂质检查检查项目主要有：1.酸度2.氯仿乙醇中不溶物3.其他金鸡纳碱 TLC高低浓度对比法检查,（二）盐酸环丙沙星中特殊杂质的检查 检查项目主要有：1.酸度 2.溶液的澄清度与颜色 3.有关物质 HPLC法中归一化法检查,第三节 托烷类药物,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，根据其结构特征

7、均属于杂环类药物。现以最常用的典型药物硫酸阿托品和氢溴酸东莨菪碱为例，就其鉴别和杂质检查的有关问题进行讨论。,.HBr.3H2O,氢溴酸东莨菪碱,一、基本结构与化学性质,典型药物结构,（一）,（二）主要化学性质,1.水解性 本类药物具有酯的结构，易水解。如阿托品水解后生成莨菪醇与莨菪酸。2.碱 性 阿托品和东莨菪碱的五元脂环上有叔 氮原子，具有较强的碱性。3.旋光性 阿托品和东莨菪碱均具有不对称碳原 子而呈左旋体，比旋度2427。阿托品为莨菪碱的消旋体。,二、鉴 别 试 验,（一）托烷生物碱一般鉴别试验（Vitaili反应）,（二）氧化反应,本类药物水解后生成的莨菪酸，可与硫酸和重铬酸钾在加热

8、的条件下，发生氧化反应，生成苯甲酸，同时有类似苦杏仁的臭味。,（三）沉淀反应 与生物碱沉淀试剂生成沉淀。,（四）硫酸盐与溴化物反应,该反应为阿托品、东莨菪碱、山莨菪碱等托烷类生物碱均显莨菪酸结构的特征反应，与发烟硝酸加热处理得黄色三硝基衍生物，遇醇制氢氧化钾即显深紫色。,（五）色谱法,目前常用的薄层色谱吸附剂多为硅胶，生物碱类药物必须以游离碱的形式才能顺利迁移（展开）。若是以盐的形式存在，则在硅胶薄层板上吸附太牢，致使色斑严重拖尾。这是含氮生物碱药物色谱分离鉴别的关键问题，为使生物碱呈游离状态分离鉴别，常采用两种方法：,1、在展开剂中加入少量的碱性试剂 如浓氨水、二乙胺、有机脂烃胺类，以便中和

9、与碱结合的酸和硅胶的弱酸性，使生物碱游离。,2、硅胶薄层板用碱处理 即取硅胶适量，加入一定量的氢氧化钠溶液搅拌均匀，铺制成碱性薄层板。,三、氢溴酸东莨菪碱中特殊杂质检查,氢溴酸东莨菪碱是从茄科植物颠茄、白曼陀罗、莨菪等提取得到的莨菪碱的氢溴酸盐。根据其生产工艺，本品在生产和贮藏过程中可能引入的特殊杂质主要有：,1.酸度2.其他生物碱3.易氧化物,第四节 吩噻嗪类药物的分析,一、基本结构与化学性质（一）结构特点与典型药物 吩噻嗪药物为苯并噻嗪的衍生物，其分子结构中均具有共同的硫氮杂蒽母核，基本结构为：,本类药物结构上的差异，主要表现在母核2位上的R2取代基和N10位上的R1取代基的不同。R2基团

10、通常为H、Cl、CF3、COCH3、SCH2CH3等，R1基团则为具有23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。,.HCl,.HCl,盐酸异丙嗪,盐酸氯丙嗪,（二）主要化学性质1、具有紫外和红外吸收光谱特征 本类药物的紫外特征吸收，主要由母核三环的系统所产生。一般具有三个峰值，即在204209nm（205nm附近）、250265nm（254nm）附近、和300325nm（300nm附近）。最强峰多在250265nm（为2.510-4310-4）；本类药物母核中S为二价，易氧化，其氧化产物为亚砜 和砜,它们具有四个吸收峰，与未氧化的吩噻嗪类母核的吸收峰不同。,（S）,0,0

11、,2、易氧化呈色 本类药物硫氮杂蒽母核中二价S易氧化，其母核易被氧化成亚砜、砜而呈色。3、与金属离子络合呈色 未被氧化的二价S能与金属钯离子形成有色配位化合物。其氧化产物亚砜、砜则无此反应。,（一）紫外特征吸收和红外吸收光谱（二）显色反应 1、氧化剂氧化显色 2、与钯离子络合显色 吩噻嗪类药物分子结构中的未被氧化的二价S能与金属钯离子络合形成有色络合物。（三）分解产物的反应,二、鉴 别 试 验,（一）盐酸异丙嗪的杂质来源与检查1.合成工艺2.杂质的来源 合成过程中由于一些副反应产生 的中间体、异构体。3.检查方法 TLC法（二）盐酸硫利达嗪中有关物质检查 TLC法检查,三、特 殊 杂 质 检

12、查,第五节 苯并二氮杂卓类药物,一、结构特征与典型药物的结构 苯并二氮杂卓类药物为含氮杂原子、六元和七元环双并合而成的有机化合物，其中1,4-苯并二氮杂卓类药物是目前临床应用最广泛的镇静剂。中国药典收载有氯氮卓（利眠宁），并将安定和硝基安定更名为地西泮和硝西泮。,地西泮,氯氮卓,阿普唑仑,（一）化学鉴别 1、沉淀反应 2、水解后重氮化-偶合反应 氯氮卓和奥沙西泮加盐酸溶液 加热煮沸水解 后，水解产物可有此反应。而地西泮水解后则无此反应。3、硫酸-荧光反应 4、分解产物的反应 5、氯化铜焰色反应,二、鉴 别 试 验,（二）紫外和红外吸收光谱（三）薄层色谱法,（一）有关物质检查1.地西泮中有关物质

13、的检查2.氯氮卓中有关物质的检查3.氯氮卓中有关物质的反相高效液相色谱法检查,三、特 殊 杂 质 检 查,（二）降解产物的检查 地西泮注射液采用 HPLC法检查,第六节 含 量 测 定,本章五类药物常用含量测定方法主要有六种,一、非水溶液滴定法,非水溶液滴定法，是国内外药典采用较多的含测方法，特别是对弱碱类药物及其盐的含测。弱碱及其盐在水溶液中用标准酸液直接进行滴定没有明显的滴定突跃，滴定终点难于掌握。若采用非水酸性溶剂作为滴定介质，则可显著提高弱碱性药物的相对碱度，使滴定突跃增大，滴定反应顺利完成。,除少数药物以游离碱的形式供分析外，绝大多数为盐类（HCl盐与H2SO4盐）。这些盐类的滴定过

14、程，实际上是一个置换滴定，即强酸滴定液置换出与游离碱结合的较弱的酸。反应原理可用下列通式表示：,基本原理：,由于被置换出来的HA的酸性强弱不同，因此对滴定反应的影响也不同。当HA酸性较强时，反应不能定量完成，必须采取措施除去或降低反应产生的HA的酸性，使反应顺利完成。因此，必须根据不同情况采用相应的测定条件。,二、铈 量 法,本法是氧化还原法，硝苯地平与吩噻嗪类药物可采用本法进行测定。由于这些药物具有还原性，在酸性介质中可以用硫酸铈滴定液直接滴定。前者用邻二氮沸指示剂，后者不加指示剂而是利用药物自身的颜色变化指示终点。,（一）硝苯地平的测定 详见P193,（二）吩噻嗪类药物的测定 滴定开始时，

15、药物先失去一个电子形成一种红色自由离子，到终点时吩噻嗪类药物均失去两个电子，红色消失而指示终点。也可采用电位法或永停滴定法指示终点。,三、比色法,（一）酸性染料比色法,本法是在适当的pH介质中利用酸性染料（如磺酸酞类）与碱性药物定量结合呈色，采用比色法测定其含量。酸性染料是指具有酸性基团的酸碱指示剂(磺酸酞类)，如溴酚蓝、溴麝香草酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫等。本法具有一定的专属性和准确度，样品需用量少，灵敏度高，适用于样品量少、小剂量药物及其制剂或体内碱性药物的测定。,1、基本原理,在适当的pH介质中，碱性药物（B）可与氢离子结合成阳离子（BH+），一些酸性染料在此条件下解离为阴离子（In-），

16、与上述阳离子定量地结合生成有色的配位化合物（BH+In-），即离子对，可以被某些有机溶剂定量提取，在一定波长处测定该溶液（有色离子对）的吸收度，即可求得碱性药物的含量。,即：水相（一定pH条件下）：,BH+In-,（BH+In-）水相,离子对（有色）,（BH+In-）有机相,有机相：BH+In-被有机溶剂提取，使有机相呈色。剩余的酸性染料留于水相。,比色测定：定量分离出该呈色有机提取液，脱水后，测定其吸收度，求出有机碱的含量。,（1）水相最适pH值的选择,2.影响因素,水相pH值的大小极为重要。只有选择合适的pH才能使有机碱性药物变成阳离子（BH+），同一条件下，酸性染料才能电离出足够的阴离子

17、（In），阴阳离子才能定量生成有色离子对（BH+In-），并完全溶于有机溶剂中而过量的酸性染料完全保留在水相中，最后才能保证定量的测定。,如水相pH值过低（H+），抑制了HIn离解成In-，使In-浓度减少。影响离子对的形成；如水相pH值过高，使有机碱药物游离，离子对浓度也减少，此时有机相萃取的不是离子对而是有机碱本身。故所选pH应使有机碱全部以BH+形式存在，酸性染料大部分以In-形式存在，以便于二者的定量结合。一般是以有机溶剂提取液的吸收度最大，空白值最低时的pH值最好。,（3）有机溶剂的选择,（2）酸性染料及其浓度的选择,（4）水分的影响 有机相中应严防混入水分。否则，微量的水分可使有机

18、相（如氯仿层）发生混浊，影响比色，同时由于带入了水相中的过量染料，而影响测定结果。有机溶剂中混入的水分，可以经过加入脱水剂（如无水硫酸钠）或经滤纸滤过除去。,3、应用实例 阿托品注射液的含量测定。氢溴酸东莨菪碱片也用本法测定，具体见p195.,（二）钯离子比色法 1.基本原理 在适当pH值溶液中，利用吩噻嗪类药物可与金属钯离子形成有色络合物，借以进行比色测定。本法优点可选择性地用于未被氧化的吩噻嗪药物的测定。因为Pd2+只与被氧化的硫共阶，当硫原子已被氧化为亚砜或砜时，则不与Pd2+络合呈色。缺点是：样品浓度高时，络合物的溶解度较低，可能会导致络合物析出。,2.测定方法,四、紫外分光光度法,本

19、章五类药物的制剂或片剂均匀度与溶出度的测定均采用本法，测定原理是基于药物据有紫外特征吸收光谱，在其最大吸收波长处测定吸收度，利用百分吸收系数计算；或与对照品溶液同时测定，计算含量。,（一）直接分光光度法1、盐酸异丙嗪片的测定 取本品10片，除去糖衣后，精密称定，研细，精密称取适量（约相当于盐酸异丙嗪12.5mg），置200ml量瓶中，加盐酸溶液（9 1000）适量，振摇15分钟使盐酸异丙嗪,（二）萃取后分光光度法（三）萃取双波长分光光度法（四）二阶导数分光光度法,溶解，滤过，取续滤液10ml,置100ml量瓶中，再用盐酸溶液（9 1000）稀释至刻度，摇匀，在249nm波长处测定吸收度，按C1

20、7H20N2SHCl的吸收系数（）为910计算，即得。2、盐酸异丙嗪注射液的测定 抗氧剂VitC对测定有干扰。测定波长改在299nm处。3、奥沙西泮的测定,五、气相色谱法,气相色谱法是一种有效地分离技术，它具有分离效果好、灵敏度高、选择性好、用量少和分析速度快等特点，特别适合组分比较复杂的供试品中微量有机药物及其代谢物的分离测定。由于绝大数药物极性大，不易气化，或对热不稳定，因此该法在药物分析中的应用不如HPLC法多,（一）硫酸阿托品片剂的含量测定 USP(24)方法，色谱条件：玻璃填充柱，担体为硅烷化硅藻土，固定液为3OV17，载气为氮气，流速25ml/min，检测器为FID。后马托品为内标

21、。（二）人血浆中硝苯地平的GC法测定及药代动力学研究,六、高效液相色谱法,高效液相色谱法，在本类药物的含量测定中应用越来越广泛，其中80以上是采用反相HPLC法，利用本法可十分有效地分离和测定本类药物及分解产物。USP(24)收载的药物有数十个品种采用本法测定。本章药物仅有地西泮注射液在Ch.P(2000)中是采用本法进行测定。,（一）反相HPLC法,反相HPLC法，是指流动相的极性大于固定相极性的色谱方法。,在本法中常采用化学键合相作为固定相，即在硅胶表面，如键合为十八烷基时，则形成常用的十八烷基硅烷化键合硅胶（ODS）。在硅胶表面引入硅烷基形成的固定相极性很弱，而流动相多采用水甲醇或水乙腈

22、等大极性系统。在反相HPLC中，极性大的组分在分离时先流出柱子，极性弱的组分后流出柱子，适合于共存组分极性差异大的样品的测定。,用化学键合固定相分离碱性杂环类药物时，由于在硅胶表面的硅醇基受空间位阻的影响，仅有一部分的硅醇基可与硅烷化试剂作用，因此这些裸露的硅醇基于碱性药物发生吸附或离子交换作用，而使碱性药物的脱位色谱峰产生拖尾，通常在流动相中加入碱性试剂，分离效能下降，保留时间过长，甚至不能被洗脱。通常是在流动相中加入碱性试剂（扫尾剂），使流动相的pH位于78左右，使碱性药物的电离受到抑制，以非电离形式存在，增加脂溶性改善分离效能。目前常用的碱性试剂有二乙胺、三乙胺等。但应注意流动相的pH值

23、不能太高，否则可造成化学键合相固定相的水解。一般化学键合固定相要求流动相的pH范围是28。,1.地西泮注射液的反相HPLC法,2.高效液相法测定硫酸阿托品片的含量,（二）离子对高效液相色谱法,离子对色谱法，是离子对提取于色谱技术与相结合的产物，可用于分析呈离解状态的药物，如有机碱类或有机酸类药物。离子对色谱法是将待测组分的反离子加入到流动相中，与呈离解状态药物作用，生成可逆的离子对化合物。分离测定杂环类药物中吡啶类、喹啉类等药物时，主要是采用烷基磺酸盐或其他盐类作为离子对试剂（如戊烷磺酸钠与庚烷磺酸钠）。影响离子对形成的条件如溶液的pH、反离子的种类、流动相等流动相一般呈酸性，以利于有机碱离解。,本 章 小 结1、掌握本章药物的分类及其代表药物。2、掌握鉴别试验中酰肼基团的反应。3、掌握异烟肼中游离肼的检查。4、掌握苯并吩噻嗪类药物的鉴别反应（UV特征、显色反应）。,4、掌握非水溶液滴定法的原理。5、掌握酸性染料法测定生物碱类药物的原理及实验条件的选择。6、掌握钯离子比色法的原理。,