1、第九章 杂环类药物的分析,定义： 杂环化合物：指环状有机化合物的碳环中夹杂有非碳元素原子（如O、S、N等）的化合物。分类：按其所含的杂原子种类与数目，环的元数与环数的不同分为：吡啶类、喹啉类、托烷类、吩噻嗪类和苯并二氮卓类、呋喃类、吡唑酮类、嘧啶类等。而各大类又可根据环上取代基的类型、数目、位置的不同衍生出众多的同系列药物。,共性: (1)杂环类药物是合成药物中所占比例最多的一大类药物.(2)多为五元环或六元环,单环或并合环.(3)杂环结构较稳定,不易开环,其性质受杂原子种类、数目、位置影响.(4)杂环上取代基性质较活泼,常用于分析.(5)含氮杂环,其碱性的强弱往往用于分析.,第一节 吡啶类药
2、物 第二节 吩噻嗪类药物 第三节 苯并二氮杂卓类药物 第四节 喹诺酮类药物 第五节 咪唑类药物,第一节 吡啶类药物的分析一、结构与性质,异烟肼（isoniazid）,吡啶（pyridine）,（一）典型药物的结构,异烟肼,还原性 缩合反应,酰胺键易水解，产生特殊杂质肼,尼可刹米（Nikethamide） 酰胺类中枢兴奋药,异烟腙（Ftivazide）,（二）主要化学性质,母核吡啶环的性质1.弱碱性 吡啶环上的N原子为碱性氮原子，pKb= 8.8，可非水滴定； 2.开环反应 吡啶环，在其位未被取代，而或位被羧基衍生物所取代的药物均可发生吡啶环的开环反应 3. 母核反应母核能与金属盐反应生成有色沉
3、淀 4.紫外吸收,取代基的性质 1.还原反应异烟肼的分子结构中，吡啶环位上被酰肼基取代，酰肼基具有较强的还原性，可被氧化剂氧化 2.缩合反应异烟肼结构中的酰肼基可与某些含羰基的化合物（芳醛）发生缩合反应生成腙，具有一定的颜色和熔点 3.水解反应异烟肼结构中的酰肼基，尼可刹米分子结构中的酰胺基具有水解性，在一定条件下发生水解反应,（一）、缩合反应： 与芳醛缩合形成腙，如香草醛、水杨醛、二甲氨基苯甲醛,发生缩合反应生成异烟腙而析出结晶，此结晶有固定的熔点,取本品约0.1g，加水5ml溶解后，加10%香草醛的乙醇溶液1ml，摇匀，微热，放冷，即析出黄色结晶，滤过，用稀乙醇重结晶，在105干燥后，测定
4、熔点，其熔点为228231,熔融时同时分解。,（二）酰肼基团的反应 还原反应 异烟肼与硝酸银反应，生成可溶于稀硝酸的白色异烟酸银沉淀，生成氮气和金属银，在管壁上产生银镜。,常用的氧化剂：I2、Br2、KBrO3、AgNO3,1 戊烯二醛反应（Knig反应） 溴化氰作用于吡啶环，使氮转为五价。环水解成戊烯二醛，与芳伯胺缩合成有色的戊烯二醛衍生物。颜色因芳胺而异。苯胺与联苯胺。,尼可刹米的鉴别,尼可刹米 Ch.P 【鉴别】（2）取本品 1 滴，加水 50 ml，摇匀，分取 2 ml，加溴化氰试液 2 ml与 2.5% 苯胺溶液 3 ml，摇匀，溶液渐显黄色。,异烟肼：需先氧化成异烟酸,然后再与溴化
5、氰和芳胺缩合成有色戊烯二醛衍生物。,2.分解产物的反应 尼可刹米是烟酰胺的N位双乙基取代物。 与氢氧化钠加热有二乙胺逸出。能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。,尼可刹米 Ch.P,3.沉淀的反应(吡啶环反应) 本品具有的吡啶环结构，与重金属盐或苦味酸作用生成配位化合物沉淀。,与金属离子反应生成有色沉淀尼可刹米+CuSO4+硫氰酸钾 草绿色絮状沉淀异烟肼+CuSO4 红棕色（Cu2O）异烟肼,尼可刹米+HgCl2 白色沉淀二氢吡啶类，硝苯地平和尼莫地平也可与HgCl2 反应生成沉淀。,三、有关物质检查 （一）异烟肼中游离肼的检查 异烟肼不甚稳定，游离肼是诱变剂与致癌物，由原料引入或贮藏过程的降解产生。
6、,薄层色谱法（TLC）（1）杂质对照品法取本品，加水制成每 1ml 中含 50mg的溶液，作为供试品溶液。另取硫酸肼加水制成每 1ml中含 0.20mg（相当于游离肼50g ）的溶液，作为对照溶液。吸取供试品溶液 10l 与对照溶液 2l 分别点于同一硅胶薄层板（用羧甲基纤维素钠溶液制备）上。,以异丙醇丙酮（32）为展开剂，展开后，晾干，喷以乙醇制对二甲氨基苯甲醛试液，15min后检视，在供试品主斑点前方与硫酸肼斑点相应的位置上，不得显黄色斑点。,2. 比浊法 JP（14）反应原理 游离肼+水杨醛乙醇液水杨醛腙浑浊。优点：不用对照品，价廉、简单易行缺点：准确度差，时间过长，异烟肼反应产物也浑浊
7、。,检查方法取异烟肼0.1g, 加水5ml使溶解，加水杨酸乙醇液0.1ml迅速振摇混合，放置5min内溶液不浑浊。,（二）尼可刹米中有关物质的检查TLC 高低浓度对比法配制两种不同浓度的对照溶液 检测物质：N-乙基烟酰胺和结构不明的有关物质。,检查方法：取本品，加甲醇，配成40mg/ml溶液，为供试品，再稀释成0.4和0.04 mg/ml溶液，作为对照液，取个10 ul，点板，紫外灯试检。杂质斑点不得更深。,2.易氧化物取本品1.2g，加水5ml与高锰酸钾滴定液0.005ml，振匀，粉红色在2分钟内不得消失 3.水分取本品0.5g，加二硫化碳5ml，立即摇匀观察，溶液应澄清,一、异烟肼的含量测
8、定 原理：利用溴酸钾的强氧化性，在酸性介质中，与还原性物质异烟肼作用，溴酸钾被还原为溴化钾，异烟肼被氧化为异烟酸和氮气 终点指示：终点时微过量的溴酸钾与被还原的溴化钾作用生成单质溴，生成的溴可将粉红色的甲基橙指示剂氧化破坏而褪色，以指示终点。,1.待测液中含适量的盐酸是获得定量反应的基本条件 2.甲基橙是不可逆氧化还原指示剂，为防止溶液中温度过高，溴酸钾局部过浓使指示剂破环而提前指示终点，反应温度在1825下，充分搅拌，缓缓滴定 3.加水的多少对指示剂的颜色变化影响较大，应严格按药典要求操作,1.非水溶液滴定法 2.紫外分光光度法,一 吩噻嗪类药物的基本结构 （一）结构特点与典型药物,奋乃静,
9、癸氟奋乃静,盐酸氟奋乃静,盐酸三氟拉嗪,硫氮杂蒽母核 共性： （1）含两个杂原子多环共轭体系，有UV吸收； （2）硫氮杂蒽环上硫原子为-2价， S具还原性，可被氧化生成砜或亚砜； （3）硫氮杂蒽环上硫原子有两对孤对电子，与金属离子络合，生成有色物，可比色测定,2. 取代基R：脂烃胺基、哌嗪基，具碱性R：卤素,（二）性质1. 紫外与红外吸收光谱 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。,2位上的取代基（R）不同，会引起吸收峰发
10、生位移。其结构中-2价的硫，易氧化，氧化产物砜及亚砜有四个吸收峰。吩噻嗪类药物随取代基 R 和R的不同，产生不同的红外吸收光谱。,易被氧化呈色（还原性）硫氮杂蒽环上二价硫原子易氧化，遇不同氧化剂，硫酸，硝酸，三氯化铁，过氧化氢等，易被氧化成亚砜和砜。随取代基不同，有不同的颜色。,3 易与金属离子络合呈色 未被氧化的硫可与金属钯形成有色配合物，氧化产物（砜和亚砜）无此反应。可进行含量测定，有专属性，可消除氧化产物的干扰。 4 碱性 母核上的N原子碱性极弱,二、鉴别试验 （一）UV和IR 最大吸收波长，最小吸收波长，吸光度，吸收系数等进行鉴别。 IR指纹图谱鉴别。,（二） 显色反应 1. 氧化剂氧
11、化显色 氧化剂 硫酸、硝酸、过氧化氢，过程及其复杂，很难用反应式表达。,与氧化剂的显色反应药物名称 硫 酸 硝 酸 过氧化氢 盐酸氯丙嗪 显红色, 渐变橙黄色 盐酸异丙嗪 显樱桃红色,放置 生成红色沉淀,加热即溶解, 后颜色渐变深 溶液由红色转变为橙黄色 奋乃静 显深红色;放置后红色渐褪去 盐酸氟奋乃静 显淡红色, 温热 后变成红褐色 盐酸三氟拉嗪 生成微带红色的白色沉淀; 放 置后, 红色变深, 加热后变黄色 盐酸硫利达嗪 显蓝色 ,2. 与钯离子络合显色,利用分子结构中未被氧化的硫与金属钯离子络合形成有色络合物，如与癸氟奋乃静形成红色络合物。,（三）分解产物的反应 癸氟奋乃静 Ch. P含
12、氟药物 鉴别 （1）取本品 15 20mg，加碳酸钠与碳酸钾各约0.1g，混匀，在 600 炽灼 1520分钟，放冷，加水2ml 使溶解，加盐酸溶液（12）酸化，滤过，滤液加茜素锆试液 0.5ml，应显黄色。,三、有关物质检查1. 癸氟奋乃静及其注射液TLC 参比杂质对照品法以盐酸氟奋乃静为对照品2. 其他药物TLC 高低浓度对比法 如：盐酸异丙嗪杂质的来源与检查 合成工艺 中间产物，分解等杂质来源很复杂。,非水溶液滴定液 紫外分光光度法,本类药物母核上氮原子的碱性极弱，不能进行酸碱滴定，而10位N原子上的取代基如烃胺基或哌嗪基碱性较强，在非水介质中，可用高锰酸钾的冰醋酸溶液滴定（非水的碱量法
13、）,非水碱量法常用溶剂：冰醋酸，醋酐或二者的混合液丙酮，二氧六环，乙腈 常用的滴定剂：高氯酸的冰醋酸溶液 指示终点的方法：结晶紫，电位法,1.本法主要用于吩噻嗪类原料药的含量测定 2.临床上使用的多为盐酸盐，盐酸对滴定有干扰，滴定前加入过量醋酸汞试液，使其生成难电离的氯化汞，将盐酸盐转变成可测定的醋酸盐 3.在某些吩噻嗪类药物在冰醋酸与醋酸汞介质中用高氯酸标准液滴定时，常需加入维生素C,1.待测液中含适量的盐酸是获得定量反应的基本条件 2.甲基橙是不可逆氧化还原指示剂，为防止溶液中温度过高，溴酸钾局部过浓使指示剂破环而提前指示终点，反应温度在1825下，充分搅拌，缓缓滴定 3.加水的多少对指示
14、剂的颜色变化影响较大，应严格按药典要求操作,三,硝西泮,阿普唑仑,1.苯并二氮杂卓母核 弱碱性 2.不同pH条件下离子状态不同，UV不同 3.结构中的环一般比较稳定，但在酸性溶液中可水解，形成相应的二苯甲酮衍生物。,1. 沉淀反应 氯氮卓 橙红色沉淀阿普唑仑 盐酸氟西泮 KBiI4 也生成橙红色沉淀氯硝西泮 放置后，沉淀颜色变深，因此可以相互区别。,鉴别试验,阿普唑仑 + 遇硅钨酸 白色沉淀，药典中也用于鉴别。,(一) 化学鉴别试验,2. 水解后呈芳伯胺反应,3. 硫酸-荧光反应 本类药物溶于硫酸后，在紫外光（365nm）下，显不同颜色的荧光。例如：,地西泮 黄绿色 黄色氯氮卓 黄色 紫色艾司
15、唑仑 + H2SO4 亮绿色 + 稀硫酸 天蓝色硝西泮 淡蓝色 蓝绿色奥沙西泮 淡黄绿色,4. 含卤素,（二）紫外特征吸收和红外吸收光谱 （三）色谱法TLC法 酸水解产物的TLC法,中间体、副产物、分解产物 TLC HPLC (一) 氯氮卓中有关物质 TLC、HPLC、酸性溶液澄清度法 (二) 三唑仑中有关物质 GC,喹诺酮类药物分子结构中含有4-吡啶酮-3-羧酸，属于吡酮酸的衍生物，故又称吡酮酸类抗菌药。,第四节 喹诺酮类药物的分析,一 基本结构与化学性质（一）典型药物的结构,诺氟沙星,氧氟沙星,吡哌酸,（二）主要化学性质 1.酸碱两性： 酸性：羧基 碱性：哌嗪基（可与丙二酸、酸酐作用，生成
16、有色产物，鉴别）,奎宁和奎尼丁的分子式完全相同，但喹核碱部分立体结构不同，因此其旋光性、碱性和溶解性能也不同。奎宁为左旋体，碱性大于奎尼丁。,2.还原性：哌嗪基 遇光易氧化，颜色渐变深。,3.紫外特征吸收:鉴别，含量测定,二 鉴别试验 （一）丙二酸反应叔胺基团：与丙二酸和酸酐共热，生成有色化合物。（叔胺基特殊反应）,（二）氟元素反应,氧瓶燃烧法进行有机破坏，形成F离子，在醋酸钠的稀醋酸缓冲溶液中，与茜素氟蓝及硝酸亚铈试液作用显蓝紫色。,（三）紫外分光光度法 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27
17、7nm与315mn的波长处有最大吸收。,四、薄层色谱法,Ch.P 采用薄层色谱法鉴别诺氟沙星,有关物质检查Ch.P 采用高效液相色谱法检查,含量测定,1、非水溶液滴定法 2、紫外分光光度法 3、高效液相色谱法,第五节 咪唑类药物含有咪唑环。,一 基本结构与化学性质 （一）典型药物的结构,阿苯达唑,甲硝唑,（二）主要化学性质,1.碱性 咪唑环，显碱性。 在酸性条件下与生物碱沉淀剂生成有色沉淀。 可用非水溶液滴定法进行含量测定。,2.显色反应某些药物在酸碱溶液中加热时呈不同颜色，可用于鉴别 含硫的药物，可用醋酸铅试纸鉴别硫元素的存在。,3.紫外特征吸收可供鉴别和含量测定,二 鉴别试验（一）沉淀反应在酸性条件下与生物碱沉淀剂生成有色沉淀。,（二）显色反应 （三）硫元素反应 （四）紫外分光光度法 （五）红外分光光度法,三 有关物质检查 Ch.P高效液相色谱法：甲硝唑中2-甲基-5-硝基咪唑的检查；替硝唑中有关物质的检查。薄层色谱法：阿苯达唑中有关物质。,含量测定,1、非水溶液滴定法2、紫外分光光度法,
