1、第五章 巴比妥类药物的分析v学习目标学习目标v通过本章学习，掌握巴比妥类药物结构、性质以及它们与分析方法的关系，并能掌握有关方法的原理、方法、计算和注意事项。v巴比妥类药物是一类常见的镇静、催眠药，有抑制中枢神经的作用。临床常用的有巴比妥(barbital)、苯巴比妥(phenobarbital)、异戊巴比妥(amobarbital)、司可巴比妥(secobarbital)、硫喷妥(thiopental)等以及它们的钠盐。本章主要讨论巴比妥类药物结构、性质，以及它们与分析方法之间的关系。第五章 巴比妥类药物的分析 第一节 化学结构及理化性质 v一、巴比妥类药物的化学结构v本类药物分子结构是由母
2、核和取代基两部分构成的。其母核为环状丙二酰脲，是巴比妥类药物的共同结构，决定了巴比妥类药物的特性；由于5位取代基R1和R2的不同，所以形成不同的巴比妥类药物，具有不同的化学特性。 CNCNCCOOOR1R2341265HH表5-1常见巴比妥药物及其结构 CH3CH(CH2)CH3CH2CH2CHCH3CH3CH(CH2)2CH3CH3CH(CH2)2CH3CH3名 称R1R2备 注巴比妥(barbita1)C2H5C2H5 苯巴比妥(phenobarbita1)C2H5C6H5司可巴比妥(secobarbita1)-CH2CH=CH2异戊巴比妥(amobarbital)C2H5戊巴比妥(pen
3、tobarbital)C2H5环己烯巴比妥(cyclobarbita1)C2H5己锁巴比妥(hexobarbital)CH3N1有CH3取代物硫喷妥钠(thiopental sodium)C2H5C2有硫取代基钠盐二、巴比妥类药物的特性 1弱酸性 巴比妥类药物分子结构中都具有1,3-二酰亚胺基团(CONHCO)，能发生酮式烯醇式互变异构，在水溶液中可以发生二级电离：因此，本类药物的水溶液显弱酸性，可与强碱形成水溶性的盐类，常见为钠盐： COCCO NHCONHR1R2CO NHCNCOCR1R2OHH+H+pK1=8-CNCOCCO NHR1R2CCNCNCOOO+H+OR1R2pK2=12-
4、H+-ONa + H2OCO NHCNCOCR1R2NaOH+OHCO NHCNCOCR1R2 二、巴比妥类药物的特性 2水解反应 本类药物分子结构中具有酰亚胺结构，与碱溶液共沸即水解产生氨气，可使红色石蕊试纸变蓝，反应式如下： 此反应可用于鉴别该类药物，如异戊巴比妥和巴比妥。JP(13)即用此法进行鉴别试验。 异戊巴比妥 CO NHCNHCOCR1R2O+NaOH=5CHCOONa R1R22NH32Na2CO3 NaOHNaOHH3CH3C=OCO NHCNHCOCH5C2CHCH2CH2H3CH3C2Na2CO3 2NH3CHCOONa H5C2CHCH2CH2COONaH3CH3CNa
5、2CO3 2NH3C H5C2CHCH2CH2COONa二、巴比妥类药物的特性 在吸湿的情况下，本类药物的钠盐，也能水解成无效物质。一般情况，在室温和pH在10以下，水解较慢；pH在11以上温度升高，水解加快。反应式如下： HCONHCONH2H2OH2OCONHCONH2COONaNaC R1R2OCOCNHCOCR1R2N C R1R2 二、巴比妥类药物的特性 3与重金属离子的反应 巴比妥类药物分子中因含有CONHCONHCO基团，所以在适宜的pH溶液中，可与有些重金属离子（银盐、铜盐、钴盐、汞盐等）进行反应，生成有色或不溶性有色物质。以此性质，可对本类药物进行鉴别和含量测定。 二、巴比妥
6、类药物的特性 4与香草醛的反应 因巴比妥类药物分子结构中具有活泼氢，可与香草醛在浓硫酸存在下发生缩合反应，产生棕红色产物。测定方法如下：在瓷盘中放入戊巴比妥10g和香草醛10mg，加浓硫酸0.15mL，混合后，放在水浴上加热30s，即产生棕红色。放冷，加95的乙醇0.5mL，颜色则转变为暗蓝色。其反应式为： H5C2CH3（CH2)2CHCH3COCCO NHCNHO +CHOOCH3OHH2OCOCCONCNHOCH3（CH2)2CHCH3H5C2C2H5CH（CH2)2CH3CH3COCCONCNHOCHOCH3OH二、巴比妥类药物的特性 4与香草醛的反应 加95%的乙醇后产物可转变为：C
7、HOCH3OHCOCCONCNHOCH（CH2)2CH3CH3CH3（CH2)2CHCH3COCCONCNOH二、巴比妥类药物的特性 5紫外吸收光谱特征 巴比妥类药物在碱性溶液中，电离为具有共轭体系的结构，而产生明显的紫外吸收，其吸收光谱随其电离级数的不同而变化。 6薄层色谱行为特征 巴比妥类药物的结构不同，其薄层色谱行为也自然不同，可借以进行鉴别。其方法为：取巴比妥类药物约50g，点于硅胶60F254薄层板上，以氯仿-丙酮(4：1)混合液作流动相，展开后，薄层板用温热空气流进行干燥，然后喷洒2的氯化汞乙醇溶液，继之再喷洒2的1,5-苯卡巴腙乙醇溶液。此时则在紫色的背景上观察到巴比妥类药物的白
8、色斑点。 7显微结晶 大部分巴比妥类药物本身或与某种试剂的反应产物，具有特殊的晶形，因此可根据结晶形状进行鉴别。 二、巴比妥类药物的特性 8衍生物的制备 鉴别巴比妥类药物时，除了应用上述化学特性外，采用制备特殊衍生物的方法也可用于巴比妥类药物的鉴别。BP(2004)用以鉴别丁巴比妥的方法为：取丁巴比妥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96%的乙醇进行重结晶后，在100105干燥，测定衍生物的熔点，应为150左右。丁巴比妥衍生物的制备反应为：Na2CO3O2N+CONHCO N
9、HCOCH5C2CH3CH2CH2CH2CH2ClCH2NO2CONCO NHCOCH5C2CH3CH2CH2CH2+ NaHCO3 +NaCl 第二节 鉴别试验与特殊杂质检查v一、鉴别试验v1与重金属离子的反应v(1)与钴盐的反应 巴比妥类药物在碱性溶液中可与钴盐反应生成紫堇色配位化合物，可用于鉴别和含量测定。其反应如下：(CH3)2CHNH24Co2+R1COCCONHCONHR22(CH3)2CHN+H3NHCH(CH3)2NHCH(CH3)2CoR2R1COCCONHCONCOCCONCONHR1R2紫堇色本反应在无水条件下比较灵敏，而且生成的有色产物也较稳定。 v1与重金属离子的反应
10、v(2)与铜盐的反应 巴比妥类药物于吡啶溶液中可与铜盐反应，生成紫堇色或难溶性紫色物质；含硫巴比妥类药物显绿色。因此，可用这一反应区别或鉴别巴比妥类药物和硫代巴比妥类药物。其反应如下：COCCO NHCNHOR1R2R1COCCONHCNR2OH水吡啶COCCONHCNR2OR1-+ H+部分质子化2-+ SO4CuNN2+CuSO42Nv在不同的pH溶液中，5,5-取代基不同的巴比妥类药物与铜盐生成的紫堇色物质，于氯仿中的溶解度则不同。在pH较高的溶液中，5,5-取代基的亲脂性越强，与铜盐生成的紫色物质越容易溶于氯仿中。紫堇色OCNCOCCO NHR1R2CuNCNCOCCO NHR1R2O
11、 OON+OCNCOCCO NHR1R2CuNN2+2v1与重金属离子的反应v(3)与银盐的反应 巴比妥类药物的基本结构中含有酰亚胺基团，故在适宜的碱性溶液中，可与银盐溶液反应，首先生成可溶性白色的一银盐；若继续加入银盐溶液，则生成白色难溶性二银盐沉淀。这一反应可用于巴比妥类药物的鉴别和含量测定。其反应式为：NCOCONHCONaR1R2+AgNO3 +Na2CO3NaHCO3NaNO3 +NCOCONCONaR1R2Ag+AgNO3NaNO3 +NCOCONCONaR1R2AgNCOCONCOR1R2AgAgv1与重金属离子的反应v(4)与汞盐的反应 巴比妥类药物与硝酸汞或氯化汞试液反应，可
12、生成白色汞盐沉淀，沉淀能溶于氨试液中。其反应式为：COCNHCOCR1R2NHgNO3CO NHCNHCOCR1R2OHg(NO3)2OCONCNCOCR1R2HgNO3OHO-NH4 + HNO3CONCNCOCR1R2HgOHOH + NH3 +H2O CONCNCOCR1R2HgNO3 v2呈色反应v(1)芳环的反应 含有芳环的药物，如苯巴比妥，可用下法进行鉴别。v与硫酸-亚硝酸钠的反应。含芳环取代基的巴比妥类药物，可与硫酸-亚硝酸钠作用，在苯环上发生亚硝基化反应，显橙黄色，随即变为橙红色。v与甲醛-硫酸的反应。具有芳环取代基的巴比妥类药物，与甲醛-硫酸反应，生成玫瑰红色产物。巴比妥和其
13、它无苯基取代的巴比妥类药物无此反应，可供区别。 苯巴比妥的鉴别方法为：取本品50mg，置试管中，加甲醛试液1mL，加热煮沸，冷却，沿管壁缓缓加硫酸0.5mL，使成两液层，置水浴中加热，接界面显玫瑰红色。v2呈色反应v(2)含不饱和取代基的反应 含有不饱和取代基的药物，如司可巴比妥，可用下法进行鉴别：v与碘或溴试液的反应。含有不饱和取代基的巴比妥类药物，分子中含有丙烯基可与碘(或溴)试液发生加成反应，使碘(或溴)的颜色消褪。其反应式为：v中国药典收载的司可巴比妥钠的鉴别方法：取本品0.10g，加水10mL溶解后，加碘试液2mL，所显棕黄色在5min内消失。CONC NHCOCCH2=CHCH2O
14、NaCHC3H7CH3+ I2CONC NHCOCCHCH2ONaCHC3H7CH3CH2IIv与高锰酸钾的反应。巴比妥类药物分子结构中含不饱和取代基时，具有还原性。可在碱性溶液中与高锰酸钾反应，由于不饱和键被氧化断裂，使紫色的高锰酸钾还原为棕色的二氧化锰。反应式为：CONC NHCOCCH2=CHCH2OCHC3H7CH3+ 2KMnO4CONC NHCOCCHCH2OCHC3H7CH3CH2OHOH3H+ 4H2O3H+ 2MnO2 + 2KOH v3显微结晶v(1)药物本身的晶形 取1滴温热的1巴比妥类药物的酸性水溶液，放置在载玻片上，则即刻析出固定形状的结晶，可在显微镜下进行观察。v如
15、供试药物为钠盐，可取34滴5%的水溶液，置于载玻片上，在其液滴边缘上加1滴稀硫酸，即生成其相应巴比妥类药物的特殊结晶。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，如下图。A巴比妥结晶B苯巴比妥结晶v3显微结晶v(2)反应产物的晶形 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，可根据这一特性进行鉴别。例如，巴比妥可与硫酸铜-吡啶试液进行反应，生成具有十字形的紫色结晶，如下图所示；苯巴比妥反应后，则生成细小不规则或似菱形的浅紫色结晶；其它巴比妥类药物不能形成结晶。因此，可利用这一特性来区别它们。巴比妥铜吡啶结晶v4紫外吸收光谱特征v5,5-取代及1,5,5-
16、取代巴比妥类药物，在酸性溶液中不电离，故无明显的紫外吸收；在pH=10的碱性溶液中，发生一级电离，在240nm处有最大吸收，如图5-3所示。而硫代巴比妥类药物在酸性或碱性溶液中均有较明显的紫外吸收，如图5-4所示的硫代巴比妥的紫外吸收光谱，在盐酸溶液(0.1mol/L)中，两个吸收峰分别在290nm和239nm处，而在氢氧化钠溶液(0.1mol/L)中，在305nm和255nm处有吸收峰。v在强碱性溶液(pH=13)中，则发生二级电离：5,5-取代巴比妥类药物的最大吸收红移至255nm；1,5,5-取代巴比妥类药物的最大吸收仍在240nm处；硫代巴比妥类药物在255nm处吸收峰消失，只有一个吸
17、收峰(304nm)。v4紫外吸收光谱特征图5-4 硫代巴比妥的紫外吸收光谱图5-3 巴比妥类药物的紫外吸收光谱 (2.5mg/100mL)A. H2S04液(0.05mol/L)(未电离)；B. pH=9.9缓冲溶液(一级电离)；C. NaOH (0.1mol/L)(pH=13)(二级电离) v5色谱行为特征v表5-2 常见的巴比妥类药物在TLC上的Rf值药 物Rf值药 物Rf值巴比妥环己烯巴比妥戊巴比妥0.59 0.65 0.74 苯巴比妥硫喷妥0.590.92二、特殊杂质的检查v1苯巴比妥的特殊杂质的检查 根据苯巴比妥的合成工艺，产品中的特殊杂质主要是合成中产生的中间体以及副反应产物，通过
18、检查酸度及中性或碱性物质来加以控制。v(1)酸度 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的乙基化反应不完全而产生的，其分子中5位碳原子上的氢受相邻两羰基的影响，酸性较苯巴比妥强，能使甲基橙指示剂显红色。检查方法为：取本品0.20g，加水10mL，煮沸搅拌1min，放冷，滤过，取滤液5mL，加甲基橙指示液1滴，不得显红色。v1苯巴比妥的特殊杂质的检查v(2)中性或碱性物质 中性或碱性物质是由中间体形成的2-苯基丁酰胺，2-苯基丁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，所以采用提取重量法测定其含量。具体方法是：取本品1.0
19、g，置分液漏斗中，加氢氧化钠试液10mL溶解后，加水5mL与乙醚25mL，振摇1min，分取醚层，用水振摇洗涤三次，每次5mL，取醚层经干燥滤纸滤过，滤液置105恒重的蒸发皿中，蒸干，在105干燥1h，遗留残渣不得过3mg。二、特殊杂质的检查二、特殊杂质的检查v2司可巴比妥钠的特殊杂质检查v(1)溶液的澄清度 司可巴比妥钠在水中极易溶解，水溶液应澄清，否则表明含有水不溶性杂质。因本品的水溶液易与空气中的二氧化碳作用，析出母体药物司可巴比妥，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。具体方法是：取本品1.0g，加新沸过的冷水10mL溶解后，溶液应澄清。v(2)中性或碱性物质 中性或碱性物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，如酰脲和酰胺类化合物。这些物质不溶于氢氧化钠试液而溶于乙醚，可于碱性条件下用乙醚提取后，称重，控制其限量。检查方法与苯巴比妥相同。第三节 含量测定一、银量法二、溴量法三、提取质量法四、非水滴定法五、紫外吸收光谱法1经提取分离后的紫外分光光度法1经提取分离后的紫外分光光度法1经提取分离后的紫外分光光度法2直接紫外分光光度法2直接紫外分光光度法3差示紫外分光光度法3差示紫外分光光度法六、高效液相色谱法
