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1、第十一章,抗生素类药物的分析,第一节 概述,一、 抗生素药物的特点 抗生素的定义 在低微浓度下即可对某些生物的生命活动有特异抑制作用的化学物质的总称. 抗生素的来源 1.生物合成（发酵） 2.化学合成或半合成,与化药相比,其结构、组成更复杂表现为: 化学纯度较低 (同系物多,异构体多,降解物多) 活性组分易发生变异 稳定性差,抗生素药物的质量分析 分析项目：鉴别，检查，含量测定 分析方法：理化方法，生物学方法 (一)鉴别试验（主要为理化方法） 1.官能团的显色反应 2.光谱法 (IR,UV) 3.色谱法 4.生物学法,(二) 检查 1.影响产品稳定性的指标 2.控制有机和无机杂质的指标 3.与
2、临床安全性密切相关的指标 4.其他指标,(三)含量测定或效价测定,1. 微生物检定法,测定抗生素抑菌或杀菌的能力,优点:,（1）测定原理与临床应用一致，反映医疗价值。 （2）灵敏度高，检品甚微。 （3）适用范围广，精制品、纯度差制品、 新发现、已知的都适用。 （4）同一类抗生素不需分离，一次测定总效价。,（二）化学及物理化学方法,以理化方法测定主药含量,分类（按结构与性质）： 内酰胺类、氨基糖苷类、 四环素类、大环内酯类、 多烯大环类、多肽类、苯烃胺类 蒽环类、其他抗生素类,第二节 内酰胺类抗生素 包括:青霉素族和头孢菌素族,分子结构均含有 内酰胺环 1、结构,青霉素类,头孢菌素类,青霉素族和
3、头孢菌素族分子都有一个游离羧基和酰胺侧链。氢化噻唑环或氢化噻嗪环与内酰胺环并合的杂环,分别构成二者的母核.,6-APA,7-ACA,青霉素分子中含有三个手性碳原子(C3,C5,C6),头孢菌素族分子两个手性碳原子(C6,C7),青霉素分子中的母核称为6-氨基青霉烷酸(6-APA),头孢菌素族分子中的母核称为7-氨基头孢菌烷酸(7-ACA),（青霉素，青霉素G、苄青霉素） 通常以钾盐，钠盐形式存在,普鲁卡因青霉素,氨苄西林（氨苄青霉素） 或以钠盐形式存在,阿莫西林 （羟氨苄青霉素）,头孢氨苄,头孢拉啶（注意取代基非苯环）,头孢羟氨苄,头孢噻吩钠,酸性,2、性质,与碱金属(Na+、K+)成盐易溶于
4、水, 遇酸则析出游离基的白色沉淀,（1）羧基,Na,与有机碱(普鲁卡因)成盐，难溶于水，易溶于甲醇等有机溶剂,普鲁卡因青霉素,（2）手性C,头孢菌素类 C6 C7,青霉素类 C3 C5 C6,旋光性,根据此性质，可用于鉴别和含量测定,（3）共轭体系,青霉素类 母核无明显UV 多数有苯环取代基,UV,（四）内酰胺环的不稳定性,干燥纯净 稳定 室温密封可以保存3年以上 水溶液 不稳定 随PH和温度有很大变化。 青霉素水溶液在PH6-6.8时较稳定 本类药物在酸，碱，青霉素酶，羟胺，及某些金属离子（铜，铅，汞，银）或氧化剂等作用下，易发生水解和分子重排,原因：,四元环张力大 酰胺键易水解,含水量和纯
5、度,青霉素的降解反应 1.青霉素在pH2 酸性条件下生成青霉酸，青霉酸在酸性条件下，100降解成青霉醛，青霉胺和CO2 2.青霉素在pH4 酸性条件下生成青霉烯酸 3.青霉素在碱性条件下或青霉素酶作用生成青霉噻唑酸（ 内酰胺环的酰胺键发生断裂），青霉噻唑酸在氯化汞作用生成青霉醛，青霉胺和CO2 4.青霉素与NH2OH生成青霉噻唑酰基羟胺酸,二. 鉴别试验 （一）呈色反应,1. 羟肟酸铁反应,-内酰胺类,NaOH,呈色,开环,呈色,例：ChP(2005)头孢哌酮 鉴别 取本品10mg，加水2ml与盐 酸羟胺溶液取34.8%盐酸羟胺溶 液1份，醋酸钠-氢氧化钠溶液1份，乙醇4份3ml，振摇溶解后，
6、放置5min，加酸性硫酸铁铵试液1ml，摇匀，显红棕色。,2.类似肽键的反应 A. 茚三酮反应 -氨基,（开环分解）,似肽键,B. 双缩脲反应 -内酰胺类,蓝紫色,3.其他显色反应 (1).与变色酸-硫酸反应 青霉素 阿莫西林 氨苄西林,活泼“-CH2-”,（分解）,变色酸,显色,头孢菌素类,(3).与重氮苯磺酸反应 头孢哌酮,（偶合）,酚羟基,(4).与铜盐反应,橄榄绿色,NaOH,专属反应,（三）沉淀反应 遇酸,在过量HCl或 有机溶剂中溶解,青霉素钾或钠盐，加水溶解后，加稀盐酸，即析出难溶于水的游离基白色沉淀，此沉淀能在有机溶剂或过量盐酸（与酰胺基成盐）中溶解,2. 有机胺盐反应, 重氮
7、化 - 偶合反应,重氮化-偶合反应,芳伯氨基,普鲁卡因,普鲁卡因青霉素,（2）与三硝基苯酚反应,二苄基乙二胺,二苄基乙二胺苦味酸盐,mp,三硝基苯酚,酚,四. 光谱法 1.UV法 利用最大吸收波长法 根据吸收光谱的最大吸收波长进行鉴别。,2. IR法 反应分子的结构特征，各国药典均采用IR对抗生素类药物进行鉴别,特殊杂质检查 特殊杂质：高分子聚合物，有关物质，异构体 采用方法： HPLC法控制限量 也有测定杂质的吸收度控制杂质的量,HPLC法,（四）含量测定方法,ChP,特点 快速、高效、灵敏 专属性强、重现性好 一法多用（鉴别、检查、含测）,第三节 氨基糖苷类抗生素,链霉素 庆大霉素 卡那霉
8、素 新霉素 巴龙霉素,（碱性环己多元醇）,链霉胍 + 链霉糖 + N-甲基-L-葡萄糖胺,一. 化学结构与性质 1. 化学结构,链霉素,链霉胍,链霉糖,N-甲基-L- 葡萄糖胺,Pka 11.5,Pka 7.7,绛红糖胺 + 脱氧链霉胺 + 加洛糖胺,紫素胺,N-甲基-3- 去氧-4-甲 基戊糖胺,绛红糖胺,紫素胺,2-脱氧链霉胺,加洛糖胺,N-甲基-3- 去氧-4-甲 基戊糖胺,Pka 8,庆大霉素C复合物 庆大霉素C1 R=H R1、R2=CH3 庆大霉素C2 R=R2=H R1=CH3 庆大霉素C1a R、R1、R2=H 庆大霉素C2a R=CH3 R1= R2=H,多与硫酸成盐,碱性与
9、溶解性,（一）,硫酸盐易溶于水，不溶于有机 溶剂 (二) 旋光性(分子结构含有多个氨基糖),（三）苷的水解与稳定性 链霉素的硫酸盐水溶液，一般以pH5-7.5最为稳定，过酸或过碱条件下易水解失效； 在酸性条件下，链霉素水解为链霉胍和链霉双糖胺，进一步水解生成N-甲基-L-葡萄糖胺 在碱性条件下，链霉素水解为链霉胍和链霉双糖胺，并使链霉糖部分发生分子重排，生成麦芽酚，为链霉素所特有，可以用于鉴别和含量测定,氧化还原性：链霉素分子结构中具有醛基，遇氧化剂如：高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢等易被氧化成链霉酸而失效；遇还原剂如：Vc、葡萄糖、半光氨酸等被还原为双氢链霉素，毒性增加 硫酸庆大霉素:对光，热，
10、空气均较稳定，水溶液亦稳定，PH2-12时，100加热30min活性无明显变化 （四）紫外吸收光谱 链霉素在230nm有紫外吸收，庆大霉素没有紫外吸收。,（五）链霉素水解产物反应,本类抗生素具有氨基糖苷结构，具有羟基胺类或者氨基酸的性质，可以与茚三酮缩合成蓝紫色化合物,二 鉴别试验,（共有反应）,吡咯衍生物,樱红色缩合物,（Elson-Morgan反应）,庆大霉素,（共有的反应）,樱红色,（链霉素特有反应）,紫红,麦芽酚,链霉胍特有反应,8-羟基喹啉, -萘酚,链霉素加氢氧化钠水解生成链霉胍，链霉胍和8-羟基喹啉（或萘酚）分别与次溴酸钠反应，各自产物相互作用生成橙红色化合物,H+,庆大霉素无U
11、V吸收,TLC、HPLC法,（八）,(五)硫酸盐反应,(六)UV,链霉素B（甘露糖链霉素） 链霉素分子中的N-甲基-L-葡萄糖胺的C4位上羟基连接1个D-甘露糖,方法 TLC中的对照品法 （BP）,1. 来源 反应中间体,三、特殊杂质检查及组分分析,对微生物的活性无明显差异,毒副作用和耐药性不同 导致各组分的多少影响产品的效价 和临床疗效,发酵菌种不同 工艺差别,规定控制各组分的相对百分含量,ChP USP BP JP,max = 330nm,庆大霉素无UV吸收, 当采用紫外检测器时，需进行衍生化处理。USP(29) 1.衍生化原理,硼酸盐缓冲液,Ch.P（2005）采用蒸发光散射检测器,BP
12、（2005）采用电化学检测器,链霉素、庆大霉素,抗生素微生物检定法,第四节 四环素类抗生素(4个环),四环素（TC）tetracycline,金霉素 (CTC) chlortetracycline,氯四环素,土霉素 (OTC) oxytetracycline,氧四环素,多西环素 (DOTC) doxycycline,脱氧土霉素,美他环素（METC） metacycline,1. 与酸，碱均能成盐，一般情况下以盐酸盐形式存在 2. 强酸，强碱中溶解度增大,（二）旋光性：具有不对称C 原子 （三）紫外吸收和荧光性质 共轭双键，在UV区有吸收； 在紫外光的照射下产生荧光，降解产物亦有荧光 四环素经碱
13、降解后产生黄色荧光 金霉素经碱降解后产生蓝色荧光 土霉素经酸降解后产生绿色荧光；经碱降解后产生绿色荧光，加热，荧光转为蓝色,（四）与金属离子络合，生成有色配位化合物 具有酚羟基，烯醇基能与金属离子成不溶性盐类或配位化合物 Ca2+ Mg2+ Fe3+ Al3+,1.,差向异构化,淡黄黑,蓝色荧光,差向四环素,（土霉素、多西环素不易差向异构化）,（1）酸性下降解,脱水四环素,11,12,11a,6,5,5a,max = 445nm,max = 435nm,橙黄色,TC,ETC,ATC,EATC,脱水四环素,（2）碱性下降解,（荧光）,1mol/L盐酸-甲醇（1100） 0.01mg/ml,正相分配薄层色谱,EDTA 克服痕量金属离子造成的 拖尾现象,（六）HPLC,HPLC法（2005版）,盐酸四环素,（二）吸收度 杂质吸收度,ChP、USP,HPLC法（外标法）,