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1、第八章第八章 抗生素类药物的分析抗生素类药物的分析（Antibiotics）1第一节：概述第一节：概述1、定义：抗生素是某些微生物的代谢产物或合成、定义：抗生素是某些微生物的代谢产物或合成的类似物，在小剂量的情况下能抑制微生物的生长的类似物，在小剂量的情况下能抑制微生物的生长和存活，而对宿主不会产生严重的毒性。和存活，而对宿主不会产生严重的毒性。2、特点：由生物体产生或人工合成、特点：由生物体产生或人工合成 化学纯度低化学纯度低 结构、组成复杂结构、组成复杂 对他种生物体有抑制作用对他种生物体有抑制作用3、名称演变：抗生素、名称演变：抗生素抗菌素抗菌素抗生素抗生素 60-70年年 80年后年后
2、2l一、抗生素类药物一般检查项目：一、抗生素类药物一般检查项目： 鉴鉴别别试试验验: 用用化化学学法法、物物理理化化学学法法以以及及生生物物学学法法来确认是哪种抗生素来确认是哪种抗生素 毒性试验毒性试验: 控制药品中的毒性物质控制药品中的毒性物质 无菌试验无菌试验: 检查药品中有无杂菌污染检查药品中有无杂菌污染 热源试验热源试验: 控制药品中的致热物质控制药品中的致热物质3 水分测定水分测定: 控制水分含量控制水分含量 溶液澄明度检查溶液澄明度检查: 检查不溶性物质检查不溶性物质 溶液溶液pH试验试验: 测定测定pH 降压试验降压试验: 检查有降压作用的杂质检查有降压作用的杂质 效价测定效价测
3、定: 有效成分测定有效成分测定4抗生素药品分析常用的方法：抗生素药品分析常用的方法：物理方法物理方法: :旋光法、紫外、红外、色谱等旋光法、紫外、红外、色谱等化化学学方方法法（专专属属性性不不强强）：功功能能团团反反应应，鉴鉴别别和和含含量量的的测测定定。容容量量分分析析法法：酸酸碱碱滴定（青霉素含量测定）和碘量法。滴定（青霉素含量测定）和碘量法。生物学方法：酶反应、微生物法测定效价生物学方法：酶反应、微生物法测定效价5第二节第二节 抗生素类药物的鉴别抗生素类药物的鉴别鉴别方法：鉴别方法：理化方法理化方法生物学法：生物学法：微生物法微生物法 官能团显色：官能团显色： 内酰胺环内酰胺环光谱法：光
4、谱法：UVUV、IRIR色谱法色谱法:TLC:TLC、HPLCHPLC6根据化学结构分类：l内酰胺类抗生素：青霉素、头孢菌素内酰胺类抗生素：青霉素、头孢菌素l氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素l四环素类：四环素、金霉素四环素类：四环素、金霉素l大环内酯类：红霉素、麦迪霉素大环内酯类：红霉素、麦迪霉素l多稀大环类：两性霉素多稀大环类：两性霉素l多肽类：多粘菌素多肽类：多粘菌素l苯烃胺类：氯霉素苯烃胺类：氯霉素l蒽环类：阿霉素蒽环类：阿霉素l其他其他： 抗生素类药物的分类抗生素类药物的分类 7第二节第二节 -内酰胺抗生素内酰胺抗生素(-Lactam Antibiotics)(
5、-Lactam Antibiotics) 8一、一、-内酰胺抗生素的结构特征内酰胺抗生素的结构特征指分子中含有由四个原子组成指分子中含有由四个原子组成-内酰胺环内酰胺环是该类抗生素发挥生物活性的必需基团是该类抗生素发挥生物活性的必需基团和细菌作用时，内酰胺环开环与细菌发生酰化作用和细菌作用时，内酰胺环开环与细菌发生酰化作用 抑制细菌的生长。抑制细菌的生长。因因-内酰胺由四个原子组成，分子张力较大，化学内酰胺由四个原子组成，分子张力较大，化学 性质不稳定易发生开环导致失活。性质不稳定易发生开环导致失活。9二、分类：经典结构药物二、分类：经典结构药物青霉素类青霉素类(Penicillins)头孢菌
6、素头孢菌素(Cephalosporins)10碳青霉烯碳青霉烯(Carbapenem)青霉烯青霉烯(Penem)(Penem)单环的单环的-内酰胺内酰胺(Monobactam)(Monobactam)氧青霉烷氧青霉烷(Oxypenam)(Oxypenam)亚胺培南（泰能）亚胺培南（泰能）克拉维酸克拉维酸氨曲南氨曲南分类：非典型结构药物分类：非典型结构药物11性质1 ：酸性l分子中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。l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。12性质2 ：旋光性l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，故都具有旋光
7、性。l根据此性质，可用于定性和定量分析。13 性质3 ：紫外吸收特性2 2、头孢菌素类头孢菌素类 母核母核有共轭体系有共轭体系 1 1、青霉素青霉素类类 母核无明显母核无明显UVUV 多数有多数有苯环取代基苯环取代基 14性质4 ：不稳定性l 干燥干燥条件下青霉素盐条件下青霉素盐稳定稳定。青霉素。青霉素水溶液在水溶液在lpH6-6.8pH6-6.8时较稳定时较稳定。 l - -内酰胺环内酰胺环是该类抗生素结构最不稳定的部分。是该类抗生素结构最不稳定的部分。四元环张力大四元环张力大 酰胺键易水解酰胺键易水解不稳定不稳定性因素性因素（某些金属离子）（某些金属离子）（温度）（温度）某些氧化剂某些氧化
8、剂、羟胺、羟胺15例例青霉素的降解反应青霉素的降解反应青青霉霉素素青霉噻唑酸青霉噻唑酸H2O/OH青霉素酶青霉素酶青霉酸青霉酸H2OpH2100青霉噻唑酰基青霉噻唑酰基羟胺酸羟胺酸NH2OH青霉烯酸青霉烯酸pH4青霉胺青霉胺CO2青霉醛青霉醛HgCl2例例16（一）色谱法（一）色谱法1 1、TLCTLC法法对照品对照法对照品对照法2 2、HPLCHPLC法法和斑点颜色和斑点颜色比较比较供试品供试品对照品对照品相同条件相同条件fRRt比较比较供试品供试品对照品对照品相同条件相同条件二、鉴别试验17 头孢氨苄头孢氨苄 maxmax = 262nm = 262nm青霉素青霉素V V钠钠 A A280
9、nm280nm/A/A264nm264nm = 1.30= 1.301.501.50A A, ,E Emin ,min ,max max , , ,% %cmcm1 11 1光谱图光谱图2紫外分光光度法紫外分光光度法(UV)（二）光谱法（二）光谱法1 1、IRIR法法18192、IR法法3180cm-1酰胺酰胺 N-H1780cm-1内酰胺内酰胺 C=O3470cm-1酚羟基酚羟基 O-H1690cm-1仲酰胺仲酰胺 C=O1250cm-1酚羟基酚羟基 C-O以阿莫西林为例以阿莫西林为例20- -内酰胺环内酰胺环酰胺酰胺115251680- -= =cm、VOC117501800- -= =c
10、mVOCNHV= =13300- -cmCOOHV- -114101600- -cm、羧基羧基21（三）茚三酮（三）茚三酮反应反应l某某些些具具有有-氨氨基基的的本本类类药药物物，如如氨氨苄苄西西林，遇林，遇茚三酮茚三酮即显即显蓝紫色蓝紫色。 22-氨基、伯胺氨基、伯胺某些羟基胺类某些羟基胺类酮式酮式烯醇式烯醇式茚三酮茚三酮茚三酮茚三酮缩合缩合蓝紫色蓝紫色23（四）各种盐的反应l 青霉素族、头孢菌素族药品中，许青霉素族、头孢菌素族药品中，许多制成多制成钾盐或钠盐钾盐或钠盐供临床使用，因而可供临床使用，因而可利用其利用其火焰反应火焰反应进行鉴别。进行鉴别。1.火焰反应24三、特殊杂质的检查三、特
11、殊杂质的检查 本类抗生素的特殊杂质主要有本类抗生素的特殊杂质主要有高分子聚高分子聚合物、有关物质、异构体合物、有关物质、异构体等，一般采用等，一般采用HPLCHPLC法法控制其限量，也有采用测定控制其限量，也有采用测定杂质的吸收度杂质的吸收度来控制杂质量的。来控制杂质量的。25 （二）有关物质和异构体（二）有关物质和异构体 例：头孢氨苄中有关物质的检查（反相例：头孢氨苄中有关物质的检查（反相HPLCHPLC法）法） 取本品，流动相，成取本品，流动相，成0.4mg/ml0.4mg/ml，得供试液，得供试液 供试液，流动相，成供试液，流动相，成4ug/ml4ug/ml，得对照液，得对照液 对照品，
12、流动相，成对照品，流动相，成4ug/ml4ug/ml，得杂质对照液，得杂质对照液 杂质杂质 ，外标法。，外标法。 其他杂质，主成分自身对照法。其他杂质，主成分自身对照法。 头孢氨苄以青霉素钾为原料，经氧化、扩环、裂解得头孢氨苄以青霉素钾为原料，经氧化、扩环、裂解得7-7-氨基去乙酰氧基头孢烷酸（氨基去乙酰氧基头孢烷酸（7-ADCA7-ADCA），再与侧链，再与侧链a-a-苯甘苯甘氨酸氨酸缩合而成。这两种原料有可能成为主要杂质。缩合而成。这两种原料有可能成为主要杂质。26 （三）杂质吸收度的检查（三）杂质吸收度的检查例：青霉素钠（钾）例：青霉素钠（钾） 取本品，加水，成取本品，加水，成1.80m
13、g/ml1.80mg/ml。A A280nm 280nm 控制杂质控制杂质 不得大于不得大于0.100.10， A A264nm264nm 控制青霉素钠（钾）的含量控制青霉素钠（钾）的含量 应为应为0.80-0.80-0.88 0.88 。27（四）有机溶剂（四）有机溶剂l氨苄西林钠：氨苄西林钠：CHCH2 2ClCl2 2 GC GCl头孢哌酮：丙酮头孢哌酮：丙酮 GCGCl头孢他啶：吡啶头孢他啶：吡啶 HPLCHPLCl 28四、含量测定l青青霉霉族族和和头头孢孢菌菌素素族族的的含含量量测测定定大大多多采采用用理化测定方法中的理化测定方法中的HPLCHPLC法法内标法校正因子内标法校正因子
14、外标法外标法特点特点 快速、高效、灵敏快速、高效、灵敏 专属性强、重现性好专属性强、重现性好 一法多用（鉴别、检查、含测）一法多用（鉴别、检查、含测）29哌拉西宁哌拉西宁 原料药原料药 含量测定含量测定色谱条件色谱条件 用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以用十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以甲醇甲醇0.20.2mol/Lmol/L磷酸二氢钠溶液磷酸二氢钠溶液1010氢氧化四乙氢氧化四乙基铵溶液基铵溶液水（水（40040050503 3547547）用磷酸调节）用磷酸调节pHpH值值至至5.55.5为流动相。检测波长为为流动相。检测波长为254254nmnm。30二二 氨基糖苷类抗生素氨基糖苷类抗生
15、素链霉素链霉素 双氢链霉素双氢链霉素新霉素新霉素 卡那霉素卡那霉素庆大霉素庆大霉素 巴龙霉素巴龙霉素31链霉素链霉素链霉胍链霉胍 + 链霉糖链霉糖 + N-甲基甲基-L-葡萄糖胺葡萄糖胺 苷元苷元链霉双糖胺链霉双糖胺链霉糖链霉糖N-甲基甲基-L-葡萄糖胺葡萄糖胺链霉胍链霉胍32庆大霉素庆大霉素 糖糖 苷元苷元绛红糖胺绛红糖胺 + 脱氧链霉胺脱氧链霉胺 + 加洛糖胺加洛糖胺 糖糖 绛红糖胺绛红糖胺紫素胺紫素胺2-脱氧链霉胺脱氧链霉胺加洛糖胺加洛糖胺N-甲基甲基-3-去氧去氧-4-甲基戊糖胺甲基戊糖胺33庆大霉素庆大霉素C复合物复合物 庆大霉素庆大霉素C1 R=H R1、R2=CH3 庆大霉素庆大
16、霉素C2 R=R2=H R1=CH3 庆大霉素庆大霉素C1a R、R1、R2=H 庆大霉素庆大霉素C2a R=CH3 R1= R2=H 庆大霉素庆大霉素C2b R=R1=H R2=CH334一、一、结构与性质结构与性质多与硫酸成盐多与硫酸成盐链霉素链霉素 3个个庆大霉素庆大霉素 5个个碱性中心碱性中心（一）碱性（一）碱性水溶性水溶性（二）溶解性（二）溶解性（三）（三） UV（四）苷的水解与稳定性（四）苷的水解与稳定性链霉素链霉素 pH57.5庆大霉素庆大霉素 pH212 稳定稳定链霉素在链霉素在230nm处有吸收，处有吸收，庆大霉素、奈替米星无庆大霉素、奈替米星无35坂口反应坂口反应N-甲基葡
17、萄甲基葡萄糖胺反应糖胺反应麦芽酚反应麦芽酚反应36二、二、 鉴别鉴别 茚三酮反应茚三酮反应（一）（一）羟基胺结构羟基胺结构硫酸庆大霉素鉴别硫酸庆大霉素鉴别(1)取本品约取本品约5mg ，加水，加水1ml 溶解后，加溶解后，加0.1 茚三酮茚三酮的水的水饱和饱和正丁醇正丁醇溶液溶液1ml 与与吡啶吡啶 0.5ml，在水浴中加热，在水浴中加热5 分分钟，即显钟，即显紫蓝色紫蓝色。 37（二）Molisch反应l 具具五碳或六碳糖的氨基糖苷类五碳或六碳糖的氨基糖苷类抗生素经抗生素经酸酸水解后，水解后，在盐酸（或硫酸）作用下脱水生成糠醛或羟甲基在盐酸（或硫酸）作用下脱水生成糠醛或羟甲基糠糠醛醛。这些产
18、物遇。这些产物遇-萘酚或蒽酮萘酚或蒽酮呈色。呈色。红紫色红紫色38蒽酮呈色原理：蓝紫色蓝紫色阿米卡星鉴别(1) 取本品约10mg，加水1ml 溶解后，加0.1 蒽酮的硫酸溶液4ml ，即显蓝紫色。 39N-甲基葡萄糖胺反应甲基葡萄糖胺反应（三（三）乙酰丙酮乙酰丙酮OH-吡咯衍生物吡咯衍生物对二甲氨基苯甲醛对二甲氨基苯甲醛H+红色红色（Elson-Morgan反应）反应）H+40 麦芽酚反应麦芽酚反应（四）（四） 链霉糖特有反应链霉糖特有反应H+分子重排扩环分子重排扩环41紫红紫红麦芽酚麦芽酚42链霉胍特有反应链霉胍特有反应（或或-萘酚萘酚）8-8-羟基喹啉羟基喹啉坂口反应坂口反应（五（五） -
19、 -萘酚萘酚43（六）（六）反应反应H+光谱法光谱法（八）（八）庆大霉素无庆大霉素无UV吸收吸收色谱法色谱法（七）（七）44三、三、 检查检查链霉素杂质链霉素杂质（一）（一）链霉素链霉素B（甘露糖链霉素）甘露糖链霉素）2. 方法方法 TLC中的对照品法中的对照品法 （BP）1. 来源来源 反应中间体反应中间体45对微生物的活性无明显差异对微生物的活性无明显差异毒副作用和耐药性不同毒副作用和耐药性不同发酵菌种不同发酵菌种不同工艺差别工艺差别C组分比例组分比例不一致不一致规定控制各组分的相对百分含量规定控制各组分的相对百分含量 HPLC ChPUSPBPJP庆大霉素庆大霉素C组分的测定组分的测定（
20、二）（二）46max = 330nm1.衍生化原理衍生化原理 1-烷基硫代烷基硫代-2-烷基烷基异吲哚衍生物异吲哚衍生物47RPHPLC方法方法 2.规定规定 C1 2550% C1a 1540% C2a +C2 2050%计算计算 3.峰面积归一化法峰面积归一化法4849四、四、 含量测定含量测定链霉素、庆大霉素链霉素、庆大霉素微生物检定法微生物检定法 本法系利用抗生素在琼脂培养基内的扩散作用本法系利用抗生素在琼脂培养基内的扩散作用量反应平行线原理的设计，比较标准品与供试品两量反应平行线原理的设计，比较标准品与供试品两者对接种的试验菌产生抑菌圈的大小，以测定供试者对接种的试验菌产生抑菌圈的大
21、小，以测定供试品效价的一种方法。品效价的一种方法。50l离子交换色谱法离子交换色谱法l离子对色谱法离子对色谱法lRP-HPLC法法HPLC法法51第四节第四节 四环素类抗生素四环素类抗生素(Tetracycline Antibiotics)(Tetracycline Antibiotics)52苯并蒽环结构,C-4为结构,是由放线菌产生的,天然有 一、天然四环素结构特点一、天然四环素结构特点A AB BC CD D4R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4四环素四环素 H OH CHH OH CH3 3 H 53 H 53年得到年得到土霉素土霉素 OH OH CHOH OH CH
22、3 3 H 50 H 50年得到年得到 金霉素金霉素 H OH CHH OH CH3 3 Cl 48 Cl 48年得到年得到53二、作用：广谱抗生素，二、作用：广谱抗生素，G G+ +、G G- -、部分立克、部分立克 次体、病毒、原虫等次体、病毒、原虫等近年来四环素类抗生素新药开发不理想近年来四环素类抗生素新药开发不理想三、作用机制三、作用机制: :干扰细菌蛋白质的生物合成干扰细菌蛋白质的生物合成 与细菌中的与细菌中的MnMn+ +形成金属离子络合物形成金属离子络合物54四、理化性质：黄色结晶性粉末四、理化性质：黄色结晶性粉末1 1、酸碱两性：、酸碱两性：ArAr1010-OH-OH、=C=
23、C3 3-OH-OH为酸性为酸性 C C4 4 N= N= 为碱性。可溶酸碱为碱性。可溶酸碱 临床用其碱，成临床用其碱，成HClHCl盐盐552 2、稳定性：、稳定性：PH=2PH=2脱水产物（脱水产物（C C6 6-OH-OH；C C55-H-H）1)1)在酸性条件下发生消除反应在酸性条件下发生消除反应, ,失活失活56PH=2-6PH=2-6 差向异枸化（差向异枸化（ C C4 4-N-N；由；由 ） 难易：土（氢键）四金（位阻）难易：土（氢键）四金（位阻）2)pH2-6,C-42)pH2-6,C-4二甲胺基易发生差向异构化二甲胺基易发生差向异构化, ,失活失活57PHPH7 7成内酯（成
24、内酯（C C环，环， C C6 6-OH-OH；C C1111=O =O ）3)OH3)OH- -下下C C环开裂环开裂, ,失活失活58五、临床用缺点：耐药性严重五、临床用缺点：耐药性严重 吸收不好，血药浓度低吸收不好，血药浓度低 影响骨骼生长影响骨骼生长孕妇及儿童为何不可用四环素：孕妇及儿童为何不可用四环素：牙齿变黄、骨骼生长抑制牙齿变黄、骨骼生长抑制4) 和金属离子的反应和金属离子的反应含含OHOH、C=OC=O、=C-OH=C-OH等基团，可与等基团，可与MnMn+ +生成不溶生成不溶性螯合物性螯合物, ,如成如成CaCa、MgMg、FeFe盐等盐等, ,生成不同色生成不同色592.降
25、解反应降解反应（1）酸性下降解）酸性下降解max = 445nmmax = 435nm橙黄色橙黄色60脱水四环素脱水四环素61TCETCATCEATC6263二、二、 鉴别试验鉴别试验H2SO4反应反应（一）（一）64（三）（三）1mol/L盐酸盐酸-甲醇（甲醇（1100）0.01mg/mlUV法法（二）（二）（三）（三）荧光法荧光法UV绿色荧光绿色荧光H+UV65TLC法法（四）（四）HPLC法法（五）（五） EDTA 克服痕量金属造成的克服痕量金属造成的 拖尾现象拖尾现象（六）（六） IR 法法硅藻土做载体硅藻土做载体66三、三、 检查检查有关物质有关物质（一）（一）HPLC法法自身稀释对
26、照法自身稀释对照法盐酸四环素盐酸四环素67吸收度吸收度（二）（二）68杂质吸收度杂质吸收度69四、四、 含量测定含量测定HPLC法（外标法）法（外标法）70第五节 抗生素类药物中高分子 杂质的检查1.1.高分子杂质高分子杂质 分子量大于药物本身的杂质总称。分子量大于药物本身的杂质总称。71 蛋白、多肽、多糖或抗生素蛋白、多肽、多糖或抗生素与蛋白、多肽、多糖的结合物。主要来自与蛋白、多肽、多糖的结合物。主要来自于发酵工艺，致敏，如青霉噻唑蛋白、青于发酵工艺，致敏，如青霉噻唑蛋白、青霉噻唑多肽。霉噻唑多肽。 药物的自身聚合物，来自于药物的自身聚合物，来自于生产、贮存过程。可引发过敏。生产、贮存过程
27、。可引发过敏。外源性杂质外源性杂质内源性杂质内源性杂质72737475 3.3.高分子杂质的质控方法高分子杂质的质控方法（1 1）凝胶色谱法测定高分子杂质：使高分子杂质）凝胶色谱法测定高分子杂质：使高分子杂质 与药物分离。与药物分离。（2 2）高分子杂质的控制方法）高分子杂质的控制方法-自身对照外标法自身对照外标法 原理原理：测定在：测定在K Kavav=0=0处处 药物缔合物的峰响应药物缔合物的峰响应 指标指标 样品中高分子杂质的响应指标样品中高分子杂质的响应指标 按外标法计算，得样品中高分子杂质按外标法计算，得样品中高分子杂质 相当于药物本身的相对含量。相当于药物本身的相对含量。76（3
28、3）高分子杂质的分析方法）高分子杂质的分析方法简单测定系统：葡聚糖凝胶简单测定系统：葡聚糖凝胶G-10G-10（4040 120m120m）柱）柱. .HPLCHPLC系统系统: :葡聚糖凝胶葡聚糖凝胶G-10G-10柱柱. .772、链霉素、链霉素毒性杂质毒性杂质: 链霉胍链霉胍,链胍双氢链糖链胍双氢链糖;双氢链霉素双氢链霉素;链霉素醛链霉素醛基结合物基结合物; 神经毒性：二链霉胺神经毒性：二链霉胺二链霉胺含量测定原理二链霉胺含量测定原理:二链霉胺等不被二链霉胺等不被KBH4还原，能与盐酸氨基脲还原，能与盐酸氨基脲反应，生成的缩氨脲在反应，生成的缩氨脲在233nm有吸收峰有吸收峰783、土霉素、土霉素 脱水土霉素、差向土霉素、脱水土霉素、差向土霉素、-阿扑土霉阿扑土霉素、素、-阿扑土霉素等降解产物阿扑土霉素等降解产物 薄层分离，荧光测定薄层分离，荧光测定4、四环素、四环素 脱水四环素、差向四环素、差向脱水脱水四环素、差向四环素、差向脱水四环素四环素 HPLC测定测定79
