抗生素类药物
β-内酰胺类抗生素
本类抗生素包括青霉素族和头孢菌素族,他们的分子结构中均含有β-内酰胺环。
基本结构:
分子中都有一个游离羧基和酰胺侧链。
青霉素:β-内酰胺环和氢化噻唑环
头孢菌素:β-内酰胺环和氢化噻嗪环
性质:
溶解度:青霉素和头孢菌素分子中的游离羧基具有相当强的酸性,能与无机碱或某些有机碱形成盐。其碱金属盐易溶于水,而有机碱盐难溶于水,易溶于甲醇等有机溶剂。
旋光性:青霉素族分子中含有三个手性碳原子,头孢菌素族含有两个手性碳原子,都具有旋光性。
紫外吸收特性
青霉素分子中的母核部分无紫外吸收,但出侧链酰胺基上R如具苯环共轭系统,则有紫外吸收特性。
头孢菌素由于母核部分具有O-C=N-C=C结构,故有紫外吸收。
β-内酰胺环的不稳定性
β-内酰胺环是青霉素族结构最不稳定的地方,如与酸、碱、青霉素酶、羟胺及某些金属离子(铜、铅、汞和银)等作用时,易发生水解和分子重排,导致β-内酰胺环的破坏而失去活性。
鉴别试验:
⑴钾、钠盐的火焰反应
⑵呈色反应
①羟肟酸铁反应:青霉素及头孢菌素在碱性中与羟胺作用,β-内酰胺环破裂生成羟肟酸,在稀酸中与高铁离子呈色。
头孢哌酮:红棕色;氨苄西林:紫红色;头孢氨苄:红褐~褐色;头孢噻吩钠:红褐色;普鲁卡因青霉素:紫红色;头孢唑啉钠:红棕色。
②硫酸—硝酸呈色反应:头孢菌素能与硫酸—硝酸反应后成色。
头孢噻吩钠:红棕色;头孢氨苄:黄色;头孢噻肟钠:亮黄色。
③茚三酮反应:某些具有α-氨基的本类药物(如氨苄西林)遇茚三酮即显蓝紫色。
④与斐林试剂反应:本类药物具有类似肽键结构,可产生双缩脲反应。开环分解,使碱性酒石酸铜盐还原显紫色。阿莫西林、氨苄西林钠可采用本法鉴别。
⑤变色酸—硫酸呈色反应:阿莫西林加变色酸-硫酸实际混合后,于150℃加热2~3min,因分解除甲醛与变色酸缩合而呈深褐色。
⑥与重氮苯磺酸呈色反应:头孢菌素族7位侧链含有酚羟基基团时,能与重氮苯磺酸试液产生偶合反应,显橙黄色。
⑦与铜盐呈色:头孢氨苄加醋酸、硫酸铜、氢氧化钠试液后,生成铜配位盐,显橄榄绿色。
⑶沉淀反应
①在稀酸中生成白色沉淀:青霉素钾和青霉素钠加水溶解后,加稀盐酸2滴,即析出难溶于水的游离基白色沉淀。此沉淀能在乙醇、醋酸戊酯、氯仿、乙醚或过量的盐酸中成盐。
②有机胺盐的特殊反应
重氮化-偶合反应:普鲁卡因青霉素水溶液酸化后,显普鲁卡因芳伯氨基的重氮化-偶合反应,生成偶氮染料红色沉淀。
与三硝基苯酚的反应:苄星青霉素经氢氧化钠碱化后,用乙醚提取,蒸去乙醚后的残渣含有二苄基乙二胺,加稀乙醇使残渣溶解,加三硝基苯酚的饱和溶液,加热后放冷,即析出二苄基乙二胺苦味酸结晶。
⑷光谱法
①紫外分光光度法
最大吸收波长鉴定法
水解产物的最大吸收波长鉴定法
②红外吸收光谱
③核磁共振光谱
⑸色谱法
①薄层色谱法
②高效液相色谱法
含量测定
⑴碘量法(苄星青霉素)
青霉素或头孢菌素分子不消耗碘,其降解产物消耗碘。
反应分两步进行:第一步反应是按化学计算量进行;第二步青霉噻唑烷酸在酸性条件下被碘氧化的反应受温度、pH、时间等诸多因素影响,故耗碘量没有固定的量关系。因此试验过程中要严格控制温度,同时采用与青霉素标准品平行对照测定,则可抵消上述可变因素的影响。
碘与青霉噻唑酸的作用以Ph4.5,温度在24~26℃为最好。1摩尔青霉素能吸收8摩尔的碘,故本法的灵敏度较高。
注意:在滴定终点时放慢滴定速度,并强力振摇;如果滴定至终点又返现蓝色,说明真正的终点尚未到达。
⑵汞量法(青霉素钠、青霉素钾)
青霉素分子不与汞盐反应,而其碱性水解产物青霉噻唑酸及继续水解生成的青霉胺都能与汞盐定量反应,根据消耗的汞盐量可以计算青霉素的含量。
电位滴定法:指示电极:铂电极;参比电极:汞-硫酸亚汞电极。滴定液:硝酸汞。
每1ml的硝酸汞滴定液(0.02mol/L)相当于7.128mg的总青霉素。
总青霉素的百分含量与降解产物的百分含量之差值即为青霉素的含量。
注意:青霉素含量计算以第二次滴定终点为依据;水解必须完全;空白试验也要称取供试品,但不经氢氧化钠水解;与碘量法比较,汞量法测定青霉素的主要优点是不需要青霉素标准品作对照,汞盐滴定液用EDTA标定即可。
⑶酸碱滴定法(苯唑西林钠)
⑷紫外-可见分光光度法
⑸高效液相色谱法
氨基糖苷类抗生素
杂环药物
吡啶类药物
异烟肼的鉴别试验:还原反应。异烟肼的酰肼基有还原性,可还原硝酸银中的Ag+成单质银,肼基则被氧化生成氮气。加氨制硝酸银试液1ml,即产生气泡与黑色浑浊,并在试管壁上生成银镜。
缩合反应。异烟肼的酰肼基可以和含羰基的试剂(如芳醛)发生缩合反应。异烟肼与香草醛反应,生成异烟腙,测定熔点供鉴别。
沉淀反应。异烟肼分子中的吡啶环具有碱性,可以和重金属盐类(如氯化汞、硫酸铜、碘化铋钾)乙基苦味酸形成沉淀。异烟肼和氯化汞可生成白色沉淀。和硫酸铜-枸橼酸试液反应,先产生绿色沉淀,加热,沉淀变为红棕色。
尼克刹米的鉴别:戊烯二醛反应。属吡啶环的开环反应。尼克刹米分子中的吡啶环与溴化氰反应,开环形成戊烯二醛的衍生物,再与苯胺缩合,形成黄色的希夫氏碱。
异烟肼也可发生戊烯二醛反应,但需先用高锰酸钾或溴水氧化为异烟酸,再与溴化氰作用。
与苯胺缩合形成黄色至棕黄色产物,与联苯胺紫外分光光度法形成淡红至红色产物。
水解反应。尼克刹米分子中的酰胺基在碱性条件下可水解,加氢氧化钠试液,加热,即有二乙胺臭味逸出,能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色。
沉淀反应。尼克刹米分子中的吡啶环也可以和重金属离子反应。尼克刹米和硫酸铜及硫氰酸铵作用,生成草绿色配位化合物的沉淀。
异烟肼中游离肼的检查:薄层色谱法。肼的检测限为0.1μg,控制限量为0.02%。
异烟肼的含量测定:异烟肼分子中的酰肼基具有还原性,可采用氧化还原滴定法测定其含量。溴酸钾法。甲基橙作指示剂,溴酸钾滴定止粉红色消失。每1ml的溴酸钾滴定液(0.1667mol/L)相当于3.429mg的C6H7N3O。
异烟肼的片剂、注射剂均采用溴酸钾法测定含量。
还可使用溴量法、剩余碘量法测定含量,也可用非水溶液滴定法。
尼克刹米含量测定:非水溶液滴定法。溶剂:冰醋酸,指示剂:结晶紫,滴定液:高氯酸。至溶液蓝绿色。每1ml高氯酸滴定液(0.1mol/L)相当于17.82mg的C10H14N2O。
紫外分光光度法。测定尼克刹米注射剂含量。注射剂的溶剂对非水溶液滴定法有干扰,所以采用本法。使用0.5%硫酸溶液溶解样品,是为了使药物呈离解状态,易溶于水。
甾体激素类药物
基本结构:均具有环戊烷骈多氢菲母核。
分类:
1.肾上腺皮质激素:皮质酮衍生物,如可的松、泼尼松、地塞米松等。
本类药物多为C21-羟基所形成的酯类。
结构特点是具有21个C原子:A环:具有Δ4-3-酮基;C17:具有α-醇酮基并多数有α-羟基;C10、C13:具有角甲基;C11:具有羟基或酮基;其它:有些皮质激素具有Δ1,6α、9α卤素,16α羟基,6α、12α、16α、16β甲基等。
2.雄性激素及蛋白同化激素:甲睾酮、丙酸睾酮、十一酸睾酮等;蛋白同化激素有苯丙酸诺龙。
结构特点:雄性激素具有19个C原子;蛋白同化激素具有18个C原子(C10上无角甲基);A环:具有Δ4-3-酮基;C17:无侧链,多数是一个β-羟基,有些是由他形成的酯,有些具有α-甲基。
3.孕激素:也称为黄体酮激素或孕酮。典型药物为黄体酮。
中国药典收载有:黄体酮、醋酸甲羟孕酮、己酸羟孕酮、醋酸甲地孕酮原料及制剂;醋酸氯地孕酮原料等。
结构特点:具有21个C原子;A环:具有Δ4-3-酮基;C17:具有甲酮基,有些具有α-羟基,与醋酸、已酸等形成酯(如醋酸甲地孕酮、醋酸氯地孕酮、己酸羟孕酮等);其它:有些具有Δ6、6β-甲基、6α-甲基、6β-氯。
4.雌激素:又称卵泡激素。雌二醇、炔雌醚、苯甲酸雌二醇、戊酸雌二醇、炔雌醇原料及制剂等。
结构特点:具有18个C原子;A环:为苯环,C3上具有酚羟基且有些形成了酯或醚;C10:无角甲基;C17:具有β-羟基或酮基,有些羟基形成了酯,还有些具有乙炔基。
口服避孕药:炔诺酮、炔诺孕酮、炔孕酮。多数在A环上具有Δ4-3-酮基,与黄体酮和睾酮一致;有的在C17上具有β-羟基、α-乙炔基或甲酮基;有的在C10上无角甲基,与雌激素相同。
鉴别试验:
呈色反应
1.与强酸的呈色反应:许多甾体激素能与硫酸、磷酸、高氯酸、盐酸等呈色,其中与与硫酸的呈色反应应用较广。
药品名称颜色荧光加水稀释后的变化
醋酸可的松黄或微带橙无颜色消失溶液澄清
氢化可的松棕黄至红绿色黄至橙黄微带绿色荧光,少量絮状沉淀
泼尼松橙无黄至蓝绿
泼尼松龙深红无红色消失,灰色絮状沉淀
炔雌醇深红黄绿
地塞米松磷酸钠黄或红棕无
某些甾体激素药物与硫酸-乙醇或硫酸-甲醇作用而呈色。如甲睾酮:取本品数毫克,加硫酸-乙醇(2:1)1ml使溶解,即显黄色并带有黄绿色荧光。
2.官能团的呈色反应:
①C17-α-醇酮基的呈色反应:皮质激素类药物分子结构中C17位上的α-醇酮基具有还原性,能与氧化剂四氮唑盐反应而呈色。如醋酸泼尼松在碱性条件下与氯化三苯四氮唑试液反应生成红色。
②酮基的呈色反应:甾体激素分子结构中含有酮基,如C3-酮基和C20-酮基,均能与2,4-二硝基苯肼、异烟肼、硫酸苯肼等羰基试剂呈色。例如,醋酸可的松、氢化可的松等,其甲醇或乙醇溶液加新制的硫酸苯肼试液,加热即显黄色。
③甲酮基的呈色反应:甾体激素分子结构中含有甲酮基乙基活泼亚甲基时,能与亚硝基铁氰化钠、间二硝基酚、芳香醛类反应呈色。其中亚硝基铁氰化钠反应可认为是黄体酮的灵敏、专属的鉴别方法,在一定的条件下,黄体酮显蓝紫色,其他常用甾体激素均不显蓝紫色,而呈现淡橙色或不显色。
④有机氟的呈色反应:一些含氟的甾体激素药物(如醋酸氟轻松、醋酸地塞米松等),经氧瓶燃烧法后生成无机氟化物,在12%醋酸钠的稀醋酸中与茜素氟蓝及硝基亚铈起反应,即显蓝紫色。
⑤酚羟基的呈色反应:C3为酚羟基的雌激素,能与重氮苯磺酸反应生成红色偶氮染料。如JP(13)收载的苯甲酸雌二醇利用该法进行鉴别。