頭孢唑啉雜質(zhì)B的波譜特征及結(jié)構(gòu)確證研究

康艷晶

摘 要：頭孢唑啉雜質(zhì)B是頭孢唑啉鈉的一個(gè)重要雜質(zhì)。本文采用紫外吸收光譜（UV）、紅外吸收光譜（IR）、核磁共振譜（NMR）以及質(zhì)譜（MS）等波譜分析方法對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)確證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖譜解析證實(shí)樣品結(jié)構(gòu)與頭孢唑啉雜質(zhì)B結(jié)構(gòu)一致。

關(guān)鍵詞：頭孢唑啉雜質(zhì)B，結(jié)構(gòu)確證

Abstract：Cefazolin Impurity B which is an important impurity of Cefazolin Sodium. In this study， the structure of the sample was consistent with Cefazolin Impurity B， which conformed by UV， IR， NMR， MS， etc.

引言

頭孢唑啉雜質(zhì)B是頭孢唑啉鈉的一個(gè)重要雜質(zhì)。其化學(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。注射用頭孢唑啉鈉適用于治療革蘭氏陽(yáng)性菌，革蘭氏陰性菌如葡萄球菌、大腸桿菌、肺炎桿菌變形桿菌等引起的感染。尿道感染：腎盂炎、膀胱炎。膽道感染：膽管炎、膽囊炎。呼吸道感染：支氣管炎、細(xì)菌性肺炎。婦產(chǎn)科感染：子宮感染、盆腔和乳房膿腫。耳鼻喉科感染：中耳炎、乳竇炎、咽炎、竇炎。外傷、皮膚和軟組織感染，嚴(yán)重感染和敗血癥等。我們對(duì)頭孢唑啉雜質(zhì)B進(jìn)行了比較全面的波譜表征，測(cè)定了頭孢唑啉雜質(zhì)B的紫外（UV）、紅外（IR）、質(zhì)譜（MS）、1H-NMR，分析了各個(gè)波譜的特征，并對(duì)譜峰進(jìn)行了準(zhǔn)確的歸屬，上述工作對(duì)頭孢唑啉鈉雜質(zhì)研究重要意義[1]。

1.儀器與材料

Thermo Scientific NICOLET iS10型紅外光譜儀，UV-2450紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司生產(chǎn)），Bruker 400MHz脈沖傅里葉核磁共振譜儀，Agilent G6520A單級(jí)四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。

頭孢唑啉雜質(zhì)B由哈藥集團(tuán)制藥總廠合成，乙腈（色譜純，TEDIA），甲醇（色譜純，TEDIA），超純水（色譜純，TEDIA），氘代DMSO。

紫外吸收光譜，紅外吸收光譜，質(zhì)譜測(cè)試均由哈藥集團(tuán)制藥總廠科研開(kāi)發(fā)中心測(cè)試；核磁共振譜由哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院公共儀器設(shè)備管理中心測(cè)試。

2.方法與結(jié)果

2.1紫外吸收光譜 （UV）

在自制品中性水溶液中，λ272.0nm（～104）處的強(qiáng)吸收屬于K帶吸收，證明自制品結(jié)構(gòu)中存在雙鍵共軛體系。

在自制品酸性溶液中，λ206.0nm（～104）處的強(qiáng)吸收屬于雜芳香環(huán)的特征吸收E帶吸收，而K帶吸收則向短波移動(dòng)，摩爾吸收吸收降低。這表明，自制品結(jié)構(gòu)中存在堿性基團(tuán)和芳香雜環(huán)結(jié)構(gòu)，且在強(qiáng)酸性條件下，自制品的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

在自制品堿性溶液中，λ209.0nm（～104）處的強(qiáng)吸收屬于雜芳香環(huán)的特征吸收E帶吸收，除λ278.0nm（～104）處的K帶強(qiáng)吸收外，λ227.0nm（～104）處還存在一個(gè)K帶強(qiáng)吸收。以上紫外光譜的變化表明，在強(qiáng)堿性條件下，自制品結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

結(jié)論：

自制品的紫外光譜信息表明它的結(jié)構(gòu)中含有堿性基團(tuán)及雜芳香環(huán)，且含有雙鍵共軛體系，這些信息符合頭孢唑林鈉雜質(zhì)B的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.2紅外吸收光譜 （IR）

采用溴化鉀壓片法制備頭孢唑啉雜質(zhì)B樣片，進(jìn)行IR掃描，紅外特征吸收如下：3380.67 cm-1是仲酰胺（-CONH-）N-H伸縮振動(dòng)峰；1774.51cm-1是β-內(nèi)酰胺（β-lactam）的羰基C=O伸縮振動(dòng)峰，因受四元環(huán)張力及比鄰的六元雜環(huán)影響，故羰基峰左移；1663.26cm-1是仲酰胺羰基C=O伸縮振動(dòng)峰；1096.37、1063.22cm-1是β-內(nèi)酰胺、仲酰胺的多組C-N伸縮振動(dòng)峰。

2968.19cm-1是甲基（-CH3）的不對(duì)稱C-H伸縮振動(dòng)峰。1713.00cm-1是兩個(gè)羧酸羰基（-COOH）的C=O伸縮振動(dòng)峰；1208.39 cm-1是羧酸的C-O伸縮振動(dòng)峰。1518.89～1369.12cm-1是C=C，C=N鍵的伸縮振動(dòng)峰。

通過(guò)紅外吸收光譜解析，驗(yàn)證了自制品分子中存在以下單元結(jié)構(gòu)：仲酰胺、β-內(nèi)酰胺、羧酸羰基、甲基基團(tuán)等。

結(jié)論：

自制品的紅外光譜信息符合頭孢唑林鈉雜質(zhì)B的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2.3NMR結(jié)構(gòu)解析及信號(hào)歸屬

使用氘代DMSO溶解試樣，四甲基硅烷（TMS）作內(nèi)標(biāo)，測(cè)定頭孢唑啉雜質(zhì)B的1H-NMR譜，13C-NMR譜。

自制品1H-NMR譜中，除溶劑以外，共給出11組共振峰，其中2組為低場(chǎng)，9組為高場(chǎng)，共對(duì)應(yīng)20個(gè)質(zhì)子，對(duì)以上共振峰歸屬解析如下：

（1）δ1.113， 1.127ppm：兩組單峰，總積分為9，孤立甲基特征峰，歸屬于14， 15， 16位甲基上的質(zhì)子。

（2）δ2.685ppm：一組單峰，積分為3，孤立甲基特征峰，從化學(xué)位移可以看出，它應(yīng)與sp2雜化碳相連，將其歸屬為結(jié)構(gòu)中與芳香雜環(huán)上碳相連的10位甲基質(zhì)子。

（3）δ3.556～3.601，3.710～3.755ppm：兩組雙重峰，積分均為1，偶合常數(shù)相同，均為18.0Hz，偶合常數(shù)及裂分方式證明這兩組氫為亞甲基同碳?xì)?，且無(wú)鄰位氫，構(gòu)成AB系統(tǒng)，將這兩組氫歸屬為1位亞甲基質(zhì)子。

（4）δ4.199～4.232，4.459～4.492ppm：兩組雙二重峰，積分為1，偶合常數(shù)相同，均為13.2Hz，偶合常數(shù)及裂分方式證明這兩組氫為亞甲基同碳?xì)洌覠o(wú)鄰位氫，構(gòu)成AB系統(tǒng)，將這兩組氫歸屬為7位亞甲基質(zhì)子。

（5）δ5.059～5.070ppm：一組雙重峰，積分為1，J=4.4Hz，它對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)中6位次甲基上的飽和叔碳?xì)?，它受到鄰位叔碳?xì)涞泥徟加绊?，故呈雙重裂分。

（6）δ5.569～5.601ppm：一組單峰，積分為1，J=4.8、8.0Hz，偶合常數(shù)證明它與6位次甲基氫具有鄰偶關(guān)系，故將其歸屬為結(jié)構(gòu)中另一飽和叔碳?xì)?-CH，它同時(shí)受到6-CH及鄰位仲酰胺基氫17-NH的鄰偶影響，故裂分為dd峰。

（7）δ8.409～8.429ppm：一組雙重峰，積分為1，J=8.0Hz，偶合常數(shù)證明它與5位次甲基氫具有鄰偶關(guān)系，故將其歸屬于17位仲酰胺基質(zhì)子。

（8）δ12.741ppm：一組寬單峰，積分為1，將其歸屬于11位羧酸羥基質(zhì)子。

從自制品1HNMR譜的信息中可以看出，自制品結(jié)構(gòu)中含有：四組甲基氫、二組構(gòu)成AB系統(tǒng)的飽和亞甲基氫、二組飽和叔碳?xì)洹⒁唤M仲酰胺基氫、一組羧酸羥基氫。以上結(jié)構(gòu)信息符合頭孢唑林鈉雜質(zhì)B的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

結(jié)論：

自制品氫核磁共振行為符合頭孢唑林鈉雜質(zhì)B的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.4質(zhì)譜（MS）

取待測(cè)樣品，加水溶解。在正電離模式下，進(jìn)行全掃描質(zhì)譜分析。

測(cè)試條件：電噴霧質(zhì)譜，毛細(xì)管電壓4.00kV，毛細(xì)管出口電壓135V，噴霧氣及干燥氣均為氮?dú)?，干氣溫?50℃，霧化器45psi。

解析：

在自制品的正離子掃描一級(jí)質(zhì)譜中，準(zhǔn)分子離子峰的質(zhì)荷比為429.0713，是頭孢唑林鈉雜質(zhì)B分子加合一個(gè)質(zhì)子的準(zhǔn)分子離子峰，質(zhì)荷比為451.0539的離子為一個(gè)頭孢唑林鈉雜質(zhì)B分子加合一個(gè)鈉離子的離子峰，故所得自制品質(zhì)譜數(shù)據(jù)與頭孢唑林鈉雜質(zhì)B的分子結(jié)構(gòu)相符。

3. 結(jié)論

本文運(yùn)用UV，IR，NMR，MS技術(shù)對(duì)頭孢唑啉雜質(zhì)B的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的解析，可以準(zhǔn)確鑒定目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)為頭孢唑啉雜質(zhì)B，并對(duì)樣品的1H-NMR譜進(jìn)行了歸屬，該方法為此類化合物的結(jié)構(gòu)解析提供了客觀依據(jù)和理論分析方法，為該類化合物的定性分析提供了科學(xué)依據(jù)。