巴比妥及苯并二氮䓬类镇静催眠药物的分析

这是一个关于巴比妥及苯并二氮䓬类镇静催眠药物的分析的思维导图，巴比妥及苯并二氮䓬类镇静催眠药物是临床上广泛应用的镇静、催眠药，它们各自具有独特的结构和药理特性。包含结构与性质、鉴别试验、特殊杂质检查、含量测定几个方面。

巴比妥及苯并二氮䓬类镇静催眠药物的分析

• 巴比妥类药物的分析（第一代镇静催眠药物 作用靶点是中枢神经系统中的GABA-A受体）
  • 结构与性质
    • 结构
      • 母核：环状丙二酰脲结构（共同部分，决定巴比妥类药物的共性，可用于与其他类药物区别） 取代基部分：5，5-二取代物/1，5，5-三取代物 (未被国内外药典收载)/C2 位硫取代物 (硫喷妥钠)
    • 主要理化性质
      • 白色结晶或结晶性粉末;具有一定的熔点;微溶或极微溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂，钠盐易溶于水，难溶于有机溶剂
      • 稳定性:在空气中稳定，一般加热易升华。六元环结构比较稳定，遇酸、氧化剂、 还原剂时，环一般不会断裂，与碱液共沸时则水解开环，并产生氨气。
      • 弱酸性：该类药物的母核结构环状结构中含有1,3-二酰亚胺基团，可发生酮式-烯醇式互变异构，在碱溶液中发生二级电离。可利用原料药与一级电离、二级电离的产物的紫外吸收峰不同，应用于鉴别/检查和含量测定。1,5,5-三取代巴比妥类药物不发生二级电离。由于该类药物具有弱酸性(pKa：7.3～8.4) ，可与强碱反应生成水溶性的钠盐。反之，钠盐加酸后成游离的巴比妥类药物，可提取分离出来。
      • 水解反应：1.巴比妥类药物的水解：巴比妥类药物的分子结构中含有酰亚胺结构，与碱液共沸即水解，释放出氨气，可使红色石蕊试纸变蓝。JP(15)中，采用此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.
      • 与金属离子反应（丙二酰脲基团）:巴比妥类药物分子结构中含有丙二酰脲（-CONHCONHCO-）或酰亚胺基团。在合适的pH值溶液中，可与某些重金属离子，如 Ag+，Cu2+，Co2+，Hg2+ 等反应呈色或产生有色沉淀。
        • 与银盐的反应:巴比妥类药物分子结构中含有酰亚胺基团，在碳酸钠溶液中，生成钠盐而溶解，再与硝酸银溶液反应，首先生成可溶性的一银盐，加入过量的硝酸银溶液，则生成难溶性的二银盐白色沉淀。
        • 与铜盐的反应:巴比妥类药物在吡啶溶液中生成的烯醇式异构体与铜离子吡啶溶液反应，形成稳定的有色配位化合物，产生类似双缩脲的呈色反应.巴比妥类 + 铜吡啶试液+吡啶→紫堇色或紫色 吡啶作用：吸收H+使巴比妥类易解离；孤对电子生成配位体 硫喷妥钠 + 铜吡啶试液+吡啶→绿色
        • 与钴盐的反应：巴比妥类药物在碱性溶液中可与钴盐反应，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。常用试剂无水乙醇或甲醇； 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
        • 与汞盐的反应：巴比妥类药物与硝酸汞或氯化汞反应，生成白色汞盐沉淀，此沉淀能溶于氨试液中。
      • 与香草醛反应(BP)：丙二酰脲基团中H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。 戊巴比妥(BP2009)：于瓷盘中放入戊巴比妥10mg和香草醛10mg，加硫酸2mL，混合后，放在水浴上加热2min，产生棕红色。放冷，加乙醇5mL，先变为紫色然后转变为蓝色。
      • 紫外吸收光谱特征：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。即溶液pH值的不同以及取代基的不同会对紫外光谱产生影响
      • 色谱行为特征（主要用于鉴别）：巴比妥类药物具有不同的分子结构，其色谱行为亦不同TLC；不同的药物其Rf值不同。一般采用对照品比较法，要求供试品主斑点应与对照品斑点一致。
      • 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。用于生物样品中微量巴比妥类药物的检查。1.药物本身的晶型：热的1%巴比妥类药物的酸性水溶液置载玻片，立即析出相应巴比妥类药物的特殊结晶。巴比妥：长方形 ；苯巴比妥：球形→ 花瓣状2.反应产物的晶型：某些巴比妥类药物可与重金属离子反应，生成具有特殊晶型的沉淀。
  • 鉴别试验
    • 母核的反应（本类药物共有的反应）丙二酰脲类鉴别反应：丙二酰脲类的鉴别反应有银盐和铜盐反应，是本类药物共有的反应，应用于苯巴比妥，异戊巴比妥及其盐和司可巴比妥钠的鉴别【丙二酰脲类】(1) 取供试品约0.1g，加碳酸钠试液1mL与水10mL，振摇2分钟，滤过，滤液中逐滴加入硝酸银试液，即生成白色沉淀，振摇，沉淀即溶解；继续滴加过量的硝酸银试液，沉淀不再溶解。碳酸钠的目的：生成钠盐而溶解.(2) 取供试品约50mg，加吡啶溶液(1→10)5mL，溶解后，加铜吡啶试液1mL，即显紫色或生成紫色沉淀。
    • 取代基的反应（类内区别）
      • 利用硫元素：可将其硫元素转变为无机硫离子，而显硫化物的反应，如硫代巴比妥类的鉴别。应用：硫代巴比妥类与巴比妥类的区别 【鉴别】取注射用硫喷妥钠约0.2g，加入氢氧化钠试液5mL ， 与醋酸铅试液2mL ，生成白色沉淀；加热后，沉淀变为黑色。
      • 利用不饱和取代基：如含有不饱和取代基的司可巴比妥钠的鉴别试验 原理：含丙烯基，可发生加成（碘 棕黄色褪去；溴 红棕色褪去）或氧化（高锰酸钾 紫色KMnO4还原为棕色MnO2）反应
      • 利用芳环取代基（区分苯巴比妥与不含芳环取代的巴比妥类药物）：硝化反应：苯巴比妥，与硝酸钾和硫酸共热，生成黄色硝基化合物；与硫酸-亚硝酸钠的反应 ：苯巴比妥＋H2SO4-NaNO2→ 橙黄色→橙红色；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
    • 特征熔点行为（鉴别苯巴比妥及其钠盐以及其制剂、异戊巴比妥及其钠盐以及其制剂、司可巴比妥及注射用硫喷妥钠）：直接测定熔点；利用巴比妥类药物的钠盐易溶于水，而其游离酸难溶于水的性质。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；制备衍生物后测熔点
    • 吸收光谱特征
  • 特殊杂质检查
    • 苯巴比妥的特殊杂质检查：特殊杂质主要是I, II及副产物等，常通过检查酸度、乙醇溶液的澄清度及中性或碱性物质加以控制，ChP还采用HPLC法检查苯巴比妥的有关物质。
      • 酸度（指示剂法）：主要是控制副产物苯巴比妥酸。中间体Ⅱ乙基化不完全时，Ⅱ与尿素缩合产生的杂质,酸性比苯巴比妥强，能使甲基橙指示剂呈红色。 【方法】取本品 0.2 g，加水 10 mL, 煮沸搅拌 1 min, 放冷, 滤过, 取滤液 5 mL, 加甲基橙指示液1滴, 不得显红色
      • 乙醇溶液澄清度：主要是控制苯巴比妥中乙醇不溶性杂质；利用中间体 Ⅰ 在乙醇溶液中的溶解度比苯巴比妥小的特性进行检查【方法】乙醇 5 mL+供试品1.0g+加热回流 3 min→溶液应澄清
      • 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、酰脲等副产物及分解产物等杂质，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。【方法】供试品1.0g置分液漏斗中+NaOH试液 10 mL、水 5 mL 、乙醚25mL,振摇1 min，取醚层 (杂质)，水洗3次（5 mL/次），过滤的滤液蒸干后105 ℃ 干燥 1 h，残渣 ≤ 3 mg
      • 有关物质：ChP中苯巴比妥的有关物质采用HPLC法检查，溶液稀释自身对照法
    • 司可巴比妥钠的特殊杂质检查
      • 溶液澄清度：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，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。 检查方法：取本品1.0g，加新沸过的冷水10mL溶解后，溶液应澄清。
      • 中性或碱性物质：本项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，酰胺等。这类杂质不溶于氢氧化钠溶液而溶于乙醚，可于碱性条件下用乙醚提取后，称重，控制其限量。提取重量法
  • 含量测定
    • 银量法：巴比妥类药物在适当的碱性溶液中，易与重金属离子反应，可定量成盐。终点指示方法：电位法指示（Ag电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极），稍过量的Ag+与巴比妥类药物生成白色浑浊（二级） 应用范围：苯巴比妥及其钠盐、异戊巴比妥及其钠盐及其制剂取供试品用甲醇溶解，加入碳酸钠，照电位法，用硝酸银滴定液滴定。 【方法】取异戊巴比妥及其钠盐约0.2g，加甲醇40mL使溶解，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） 与硝酸银滴定液等摩尔反应 【注意事项】 用甲醇作为溶剂可以克服滴定过程中温度变化的影响；无水碳酸钠-甲醇溶液应临用时新配，因为久贮的碳酸钠溶液吸收空气中的二氧化碳，产生碳酸氢钠，使含量明显下降；银电极临用前需用硝酸浸洗1～2分钟，再用水淋洗干净后使用
    • 溴量法 ：5位取代基含有不饱和双键的巴比妥类药物（如司可巴比妥钠），与溴定量地发生加成反应 【注意事项】操作中要防止溴和碘的逸失，平行条件进行空白试验，立即密塞，微开瓶塞；指示剂：淀粉指示液近终点时，加淀粉指示液，继续滴定至蓝色消失
    • 酸碱滴定法 弱酸性
      • 在水－乙醇混合溶剂中滴定：于本类药物在水中的溶解度较小，且生成的弱酸盐易于水解而影响滴定终点的观察，故滴定时多在醇溶液或含水的醇溶液中进行。常以麝香草酚酞为指示剂，滴定至淡蓝色为终点。 【注意】 本法操作简便，但终点较难判断。为便于确定终点，采用空白对照。因操作过程中吸收二氧化碳能使终点的淡蓝色褪去，采用空白对照也难以克服，因此可采用电位法指示终点。
      • 在胶束水溶液中滴定：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，并显著改变弱酸性物质的解离平衡，使巴比妥类药物酸性增强，在滴定时终点变化明显。 滴定剂：NaOH滴定液 指示剂：麝香草酚酞或电位法
      • 非水溶液滴定法：非水溶液滴定法分为非水酸量法（巴比妥类药物）和非水碱量法（苯乙胺类药物）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。 滴定剂：甲醇钾(钠)的甲醇或乙醇溶液、氢氧化四丁基胺的氯苯溶液等 指示剂：麝香草酚蓝，也可用玻璃-甘汞电极以电位法指示终点。
    • 紫外分光光度法：在酸性介质中几乎不电离，无明显的紫外吸收；在碱性介质中电离为具有紫外吸收特征的结构 1.直接测定的紫外分光光度法：将供试品溶解后，直接测定对照品溶液和供试品溶液的吸光度（λmax处），再计算药物的含量。例：ChP硫喷妥钠的测定 2、提取分离后的紫外分光光度法：适用于：含干扰物质的样品；原理：巴比妥类药物具有弱酸性，在酸性条件下用氯仿等有机溶剂中提取，再用碱性水溶液提取有机相中的药物，将水溶液在相应波长下测定。例：苯巴比妥钠
    • HPLC法、GC法：多用于制剂（如苯巴比妥片）及体液中巴比妥类药物的含量测定。如：苯巴比妥、苯妥英、卡马西平 (均为临床常用的抗癫痫药，常同时使用) 的血药浓度监测
• 苯并二氮䓬类药物的分析（第二代镇静催眠药物 作用靶点是中枢神经系统中的GABA-A受体）
  • 结构与性质
    • 结构
      • 母核为苯并二氮杂䓬，苯环与七元含氮杂环稠合而成的有机药物。1,4-苯并二氮杂䓬类药物是临床上应用最广泛的抗焦虑、抗惊厥药，多为地西泮的衍生物
    • 主要理化性质
      • 弱碱性：二氮杂䓬环为七元环，环上氮原子具有碱性，苯基的取代使碱性降低，可进行非水滴定法测定
      • 水解：环一般比较稳定，可在强酸性下水解，形成相应的二苯甲酮衍生物，可用于鉴别和比色测定。（地西泮水解生成芳仲胺基和甘氨酸）
      • UV吸收特性
  • 鉴别试验
    • 化学鉴别法
      • 沉淀反应：部分该类药物具生物碱性质，可与生物碱沉淀剂反应
      • 硫酸-荧光反应：本类药物溶于硫酸，在紫外光365 nm下显不同颜色的荧光。用于鉴别艾司唑仑、地西泮和氯氮卓等。
    • 特征基团反应 1、氯化物的鉴别反应：本类药物多为有机氯化合物，氧瓶燃烧破坏后显氯化物反应。 ChP 2020中用于地西泮的鉴别。 2、水解后呈芳伯胺反应（重氮化-偶合）：1位氮上无取代，水解可生成芳伯胺——氯氮卓（橙红色沉淀）、奥沙西泮
    • 吸收光谱特征：苯并二氮䓬类药物均含大共轭体系（苯环等），多数药物用UV或IR进行鉴别
    • 色谱法：本类药物结构与性质相近，不易区分鉴别。TLC、HPLC应用广泛，用于本类药物原料与制剂的专属鉴别
  • 特殊杂质检查
    • 国内外药典多采用TLC或HPLC法，三唑仑则用GC法检查 ChP中所用检查方法：地西泮，HPLC法；奥沙西泮，TLC法；阿普唑仑， TLC法；三唑仑，GC法（USP32）， HPLC自身对照法（ ChP 2020）；氯氮䓬，仅以“酸性溶液的澄清度”检查中间体，HPLC法检测有关物质
  • 含量测定
    • 非水溶液滴定法 :地西泮原料药 ;氯硝西泮原料药 ;氯氮䓬原料药 ;艾司唑仑原料药 ;硝西泮原料药 ;阿普唑仑原料药 ;盐酸氟西泮原料药
    • 紫外分光光度法:奥沙西泮原料药、片;氯硝西泮片、注射液;氯氮䓬片;艾司唑仑片;硝西泮片;盐酸氟西泮胶囊
    • HPLC法:地西泮片、注射液;三唑仑原料药、片;劳拉西泮原料药、片;艾司唑仑注射液;阿普唑仑片