學習重點 辨認水解、聚合與揮發移轉:水解涉及化學鍵斷裂,聚合形成較大分子,揮發移轉則是物理變化。 比較官能基:酯、內酯、醯胺與內醯胺均可能水解;胺類本身最不常發生水解。 掌握兩個水解實例:aspirin 在水中安定性最差;chlorobutanol 水解釋出鹽酸,使 pH 下降。 連結藥物與安定性問題:胰島素不宜直接以原型口服;nitroglycerin 錠劑會因揮發移轉而含量不均。 記住甲醛水溶液久置產生白色多聚甲醛,屬於聚合反應。 核心觀念 一、水解、聚合與揮發的區別 藥品安定性不只涉及有效成分是否發生化學分解,也包括成分是否因揮發或移轉而流失。作答時,應先判斷變化的本質,再連結代表藥物。 途徑判斷重點代表實例 水解水參與反應,使化學鍵斷裂Aspirin 水解;chlorobutanol 水解釋出鹽酸 聚合多個小分子連接,形成較大的分子甲醛形成多聚甲醛 揮發與移轉成分離開原錠劑,移至容器內其他位置,不一定發生化學反應Nitroglycerin 錠劑含量不均 二、官能基與水解安定性 酯與醯胺的水解,主要涉及羰基附近的鍵結斷裂;環狀的酯與醯胺水解時,則可能伴隨開環。一般而言,醯胺因共振作用,通常比結構相近的酯耐水解,但實際速率仍受分子結構、環張力、pH 與溫度影響。 官能基結構與水解特性辨認重點 酯(ester)含 C(=O)–O 鍵,可受酸或鹼催化水解Aspirin 的乙醯酯基可水解 內酯(lactone)環狀酯,可水解開環不能因為呈環狀就判定不會水解 醯胺(amide)含 C(=O)–N 鍵,可水解,通常較相近的酯安定胜肽鍵屬於醯胺鍵 內醯胺(lactam)環狀醯胺,可水解開環β-內醯胺因環張力等因素,容易發生開環水解 胺(amine)胺官能基本身沒有醯基與氮相連的結構在上述官能基中,最不常發生水解 Amide 是醯胺,amine 是胺,兩者不可混淆。「胺類最不常水解」是針對官能基本身的比較;若同一藥物另含酯基等結構,仍可能由其他部位發生水解。也不能將所有酯、內酯、醯胺與內醯胺排成固定且毫無例外的水解順序。 三、Aspirin 的水解與溶媒選擇 Aspirin(阿斯匹靈、乙醯水楊酸)含有酯基,水解後生成水楊酸與醋酸。因此,醋酸氣味可作為其水解變質的線索。 在水、甘油(glycerin)、丙二醇(propylene glycol)與乙醇(alcohol)的比較中,aspirin 以水中安定性最差。水直接參與水解反應,選擇較低含水量的溶媒,是降低水解風險的策略之一。 但不可延伸成「所有藥物只要水愈多就必定分解愈快」,也不可認為非水溶媒能完全避免降解。實際安定性還受 pH、溫度、溶媒組成及其他反應影響。常見改善方式包括控制水分、選擇適當 pH、避免高溫,以及採用適合的固體劑型與防潮包裝。 四、Chlorobutanol 水解使溶液酸化 Chlorobutanol=氯丁醇,可作為防腐劑。其重要安定性問題是水解後釋出鹽酸(HCl),使溶液酸化、pH 降低。此現象也可能出現在含氯丁醇的眼用溶液中。 判斷時應將「防腐劑或賦形劑」、「水解生成鹽酸」與「眼用溶液 pH 下降」連結至同一物質:氯丁醇。防腐劑本身也可能降解,不能只考慮主藥的安定性。 名稱辨識關鍵 Chlorobutanol/氯丁醇水解釋出鹽酸,使 pH 下降 Phenylethyl alcohol/苯乙醇不是此處水解釋出鹽酸的代表物質 Benzalkonium chloride/氯化苯甲烴銨屬四級銨鹽;名稱含 chloride,不能據此推論會水解生成鹽酸 Phenylmercuric nitrate/硝酸苯基汞;phenylmercuric acetate/乙酸苯基汞須辨認中英文名稱,不可與氯丁醇混淆 Chlorhexidine/氯己定與 chlorobutanol 是不同物質,不能只憑名稱含 chlor- 作答 五、胰島素不宜直接以原型口服 胰島素(insulin)是胜肽/蛋白質藥物。直接口服後,會面臨胃腸道環境造成的失活,以及消化酶對胜肽鍵的水解;此外,其分子較大,通過腸道上皮的能力有限,因此難以獲得可靠的全身作用。 本單元的判斷重點是原型胰島素不宜直接採一般口服劑型給藥,通常採注射途徑。特殊口服傳遞技術須另外克服降解與吸收障礙,不能據此認為原型胰島素可直接口服。 雌激素、抗生素與維生素均有可供口服的藥物或製劑,不能把這些大類全部判定為不宜口服;其中個別藥物的性質仍可能不同。 六、Nitroglycerin 的揮發與錠劑間移轉 Nitroglycerin(硝化甘油)可由錠劑揮發,並在容器內重新分布至其他錠劑或容器表面,造成錠劑間含量不均一,也可能伴隨藥物損失。 這是揮發與移轉造成的安定性問題,不必先發生水解或其他化學降解。保存時應依製品標示使用適當原包裝並密閉,避免任意分裝。與 ibuprofen、propranolol、verapamil 比較時,應掌握 nitroglycerin 這個典型實例。 七、甲醛聚合形成白色多聚甲醛 甲醛水溶液久置,可能產生白色結晶或沉澱,其代表物質為多聚甲醛(paraformaldehyde)。甲醛分子彼此連接形成聚合物,因此屬於聚合反應。 甲醛在水中雖可形成水合物,但「久置析出白色多聚甲醛」應判斷為聚合,不能因溶液含水就選水解或水合,也不能僅因久置變質就選氧化。 常考陷阱 「胺與醯胺都含氮,所以同樣容易水解」:應看氮是否與羰基構成醯胺結構;最不常水解的是 amine。 「所有內醯胺都非常安定」:環張力會影響反應性,β-內醯胺尤其須注意開環水解。 「含氯或名稱有 chloride,就會水解放出鹽酸」:不能由名稱直接推論;本單元應記住 chlorobutanol。 「Aspirin 在乙醇中一定最不安定」:所列溶媒比較以水中最不安定,關鍵是酯基水解。 「胰島素口服問題只有吸收差」:還包括胃腸道中的失活與酵素分解,安定性與吸收障礙都要掌握。 「錠劑含量下降一定是化學分解」:nitroglycerin 可因揮發移轉而使各錠含量不同。 「甲醛白色結晶是水合產物」:白色多聚甲醛的辨認關鍵是聚合。 記憶口訣 「酯醯胺可水解,胺類最少見」:分清 amide 與 amine。 「氯丁出酸,阿斯怕水」:氯丁醇水解釋出鹽酸;aspirin 在所列溶媒中以水中最不安定。 「甲醛聚白,硝甘會飛,胰島怕酶」:依序連結聚合、揮發移轉與胜肽分解。