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            【研发小课堂】常见药物基团鉴别试验设计及原理分析
            作者: 发布于:2022/12/27 15:18:20 点击量:

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            摘要:药物鉴别是根据药物的分子结构、理化性质,采用化学、物理化学或生物学、仪器分析等方法来判断药物的真伪。质量标准中试剂、起始物料与成品均需包含鉴别,本文主要阐述几种常见基团的化学鉴别方法,希望对大家今后的工作能够有所帮助。

            关键词:鉴别;基团;沉淀;变色

                鉴别项下规定的试验方法,系根据反映药用辅料某些物理、化学或生物学特性所进行的试验,不完全代表对其化学结构的确证。药物的鉴别试验是已知结构的确认,并不意味着符合某种药物的鉴别试验就能够确认是这种药物。药物鉴别方法主要有化学法、光谱法与色谱法。一个好的鉴别方法应该专属性强、重现性好、灵敏度高。药物鉴别方法一般需选用不同方法,综合分析。鉴别方法优选专属性较强的方法如红外光谱法、色谱法。但因化学法操作简单,对仪器设备要求较低,成本较低,在进行起始物料和试剂的鉴别时可优先选择化学法,并根据需要确定是否增加其他鉴别方法。本文中主要对常见基团的化学鉴别法进行阐述。

                化学鉴别法是根据药物与化学试剂在一定条件下发生离子反应或官能团反应生成不同颜色、不同沉淀,放出气体或者呈现荧光等一系列现象,从而做出定性分析。药物的鉴别方法必须准确、灵敏、简便、快速,要有能明显察觉到的化学变化,需对反应条件进行控制、提高反应的灵敏性并同时进行空白试验对照。

                中国药典2020年版通则0301一般鉴别试验中列出了包含了表1中常用基团的鉴别试验,我们可以直接参考使用。

            QQ截图20221227152340.jpg

              但需注意的是因为有机化合物结构及性质复杂,在进行鉴别试验时需注意药物中其他基团是否存在干扰。例如中国药典2020年版通则0301中锂盐的鉴别为:(1)取供试品溶液,加氢氧化钠试液碱化后,加入碳酸钠试液,煮沸,即生成白色沉淀;分离,沉淀能在氯化铵试液中溶解。(2)取铂丝,用盐酸润湿后,蘸取供试品,在无色火焰中燃烧,火焰显胭脂红色。(3)取供试品适量,加入稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液,不生成沉淀(与锶盐区别)。在进行氢氧化锂的鉴别时,鉴别反应(1)与鉴别反应(2)均呈正反应。鉴别反应(3)时可溶性硫酸盐若选用硫酸镁溶液,因氢氧化锂为强碱,与硫酸镁反应会生成氢氧化镁沉淀,会造成不符合鉴别试验的现象,而选用硫酸钠溶液或稀硫酸则可符合鉴别反应现象。因此在鉴别反应试验设计时需考虑到其他基团的影响。

              我们工作中遇到的化合物具有形形色色的结构,在鉴别方法选择时包含以下结构的化合物可以参考下述方法进行试验。

              某些化合物因结构中包含胺基或羧基而显酸碱性,或反应后能生成胺基与羧基化合物而显酸碱性,可通过使石蕊试纸变色的原理进行鉴别。

              (1)小分子胺

             三氧化硫三甲胺

             结构式:

            640.png

              三氧化硫三甲胺在碱性溶液中溶解后生成硫酸盐与三甲胺,三甲胺为叔胺,显碱性,水溶液应能使红色石蕊试纸变蓝。且三甲胺沸点为2.87℃,易挥发。结合这些性质,鉴别试验设计为:取本品约0.1g,加0.5mol/L氢氧化钠溶液10ml,缓缓煮沸,即发生氨臭,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。

                包含小分子胺结构的化合物均可按照此原理进行鉴别,中国药典2020年版中部分采用此原理进行鉴别药物见表2

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            尼可刹米

              结构式:

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              尼可刹米水溶液pH值约6.5~7.8,无明显酸碱性,但包含酰胺结构,在碱性条件下易水解为二乙胺。利用此性质,中国药典2020年版二部中尼可刹米鉴别反应(1)为:取本品10滴,加氢氧化钠试液3ml,加热,即发生二乙胺的臭气,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。

              碱性条件下破坏后可产生小分子胺结构的样品均可按照此原理进行鉴别,中国药典2020年版中部分采用此原理进行鉴别药物见表3

            QQ截图20221227152342.jpg

            2)羧酸或酸酐

                DL-酒石酸

             结构式:

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            DL-酒石酸中包含羧基,显酸性,利用这一特性,中国药典2020年版四部中DL-酒石酸鉴别反应(1)为:取本品约1g,加水10ml使溶解,溶液应使蓝色石蕊试纸显红色。

              邻苯二甲酸酐

              结构式:

            640-4.png

              邻苯二甲酸酐遇水易分解为邻苯二甲酸,邻苯二甲酸中羧基显酸性,水溶液应能使蓝色石蕊试纸变红,故鉴别试验设计为:取本品约0.2g,加乙腈4ml使溶解,加水2ml,混匀,应使蓝色石蕊试纸显粉红色。

              同理,丙酸酐含有酸酐结构,可水解后应用酸性进行鉴别。

              结构式:

            640-5.png

              鉴别试验:取本品约1ml,加水50ml使溶解,溶液应使蓝色石蕊试纸显红色。

              (1)与二硝基苯肼反应

              醛或酮能与二硝基苯肼反应生成黄色、橙色或红色的二硝基苯腙类物质,此类反应迅速,颜色鲜明,特征明显,从而被广泛采用。

              反应机理:

            640-6.png

            例如,N-甲基吡咯烷酮

              结构式:

            640-7.png

            鉴别反应为:取本品约2ml,加入二硝基苯肼试液2ml,溶液颜色即变为红棕色。

                其他采用此原理进行鉴别化合物举例见表4

            QQ截图20221227152343.jpg

            (2)银镜反应

              醛类化合物可将银氨络合物还原为银,生成的金属银附着在容器内壁上光亮如镜,故称为银镜反应。所有醛类化合物均可发生此反应,而酮类化合物则不反应。

              例如,甲醛溶液鉴别反应为:取本品5滴,置试管中,加水1ml稀释后,加氨制硝酸银试液3滴,即析出银,成细微灰色沉淀,或在管壁生成光亮的银。

              浓戊二醛溶液鉴别反应为:取本品1ml,置试管中,加氨制硝酸银试液1ml,置水浴上加热数分钟后,生成细微的灰色沉淀,或在管壁生成光亮的银镜。

              需要注意的是,银镜反应并不是醛类化合物的专属反应,酰肼基团因具有还原性,也可发生此反应。例如表5中所列化合物均可产生银镜反应进行鉴别。

            QQ截图20221227152344.jpg

            3)其他反应

              脂肪醛中醛基因具有还原性,在加热状态下与碱性硫酸铜反应可生成氧化亚铜沉淀,酮与芳香醛则不发生此反应。甲基酮类物质与碘的氢氧化钠溶液反应,可有浅黄色碘仿析出。因醛类化合物易被氧化,药物分子中包含此基团化合物较少,在起始物料与试剂鉴别时可参考此方法。碘仿为遗传毒性杂质,故此方法一般不采用。

            三、伯胺与季铵

            1)与茚三酮反应

              含有伯胺基团的化合物可与茚三酮反应生成紫色的化合物,此反应现象灵敏,广泛用于含有伯胺基团药物的鉴别。中国药典中部分采用此方法进行鉴别的药物及其鉴别方法见表6

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               酰胺基团在酸性或碱性条件下可以水解为胺基,所以有些含有酰胺基团的药物可以在用酸或碱破坏后生成伯胺进而与茚三酮反应生成蓝紫色而进行鉴别,中国药典中选用此方法进行鉴别的药物举例见表7

            QQ截图20221227152346.jpg

            2)与硫氰酸铬铵反应

               季铵化合物可在酸性条件下与硫氰酸铬铵试液反应生成淡红色沉淀。可中选用此方法进行鉴别的化合物举例见表8

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            四、酚

            1)与三氯化铁反应

              酚类可以与三氯化铁溶液反应生成络合物显色。中国药典中选用此方法进行鉴别的药物举例见表9

            QQ截图20221227152348.jpg

            2)与溴反应

              酚类可以与溴反应生成沉淀。中国药典中选用此方法进行鉴别的药物举例见表10

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              我们所遇到的分子中结构都不尽相同,某个基团的鉴别可能因结构中其他基团的影响而产生不一样的现象,所以我们在鉴别试验时还需要在“共性”中关注到“个性”,同时进行空白试验排除“假阳性”现象。通过对试验方法的不断积累总结,从而设计出专属性更佳、重现性更好、灵敏度更高的鉴别试验。


            参考文献

            [1] 中国药典2020年版第二部

            [2] 中国药典2020年版第四部


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