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  巴比妥類藥物通常為白色結晶或結晶性粉末。在空氣中穩定。一般微溶或極微溶於水,易溶於有機溶劑。鈉鹽易溶於水,難溶於有機溶劑。巴比妥類藥物的六元環記憶體在1,3-二醯亞胺基團,可發生酮式-烯醇式互變異構,在水溶液中發生電離。故巴比妥類藥物呈弱酸性,p"K"為7.3至8.4。二醯亞胺基團在鹼性條件下水解,釋放出氨氣。巴比妥鈉鹽在吸溼的情況下也會水解。

  巴比妥類藥物六元環中的丙二醯<unk>或醯亞胺基團可與部分重金屬離子發生顏色反應。  巴比妥類藥物的鈉鹽可與硝酸銀反應,先生成可溶的一銀鹽。若硝酸銀過量,則生成難溶的二銀鹽白色沉澱。巴比妥類藥物在吡啶溶液中生成的烯醇式異構體可與銅吡啶試劑反應,生成穩定的配位化合物。一般的巴比妥類藥物出現紫堇色或紫色沉澱,含硫巴比妥類藥物則出現綠色沉澱。在pH值較高的溶液中,在三氯甲烷中,該沉澱的溶解度隨著5,5取代基親脂性的增加而增大。巴比妥類藥物在鹼性溶液中可與鈷離子生存紫堇色配位化合物。巴比妥類藥物可與硝酸汞或氯化汞反應生成白色沉澱。該沉澱能溶於氨水中。

  巴比妥類藥物六元環中的丙二醯<unk>基團中氫可與香草醛在濃硫酸的催化下發生縮合反應顯棕紅色。《英國藥典》2005年版即採用該原理鑑別戊巴比妥。

  巴比妥類藥物的電離會引起共軛體系延長,所以電離極數的不同會影響其紫外吸收光譜。5,5二取代巴比妥類藥物可發生二級電離,1,5,5三取代巴比妥類藥物則只發生一級電離。因此,在酸性溶液中,二取代和三取代巴比妥類藥物不電離,無明顯吸收峰;在pH為10的溶液中,兩者都發生一級電離,最大吸收峰位於240nm處;在pH為13的溶液中,二取代巴比妥類藥物發生二級電離,所以其最大吸收峰紅移至255nm處。
巴比妥類藥物(英語:Barbiturate)是一類作用於中樞神經系統的鎮靜劑,屬於巴比妥酸的衍生物,其應用範圍可以從輕度鎮靜到完全麻醉,還可以用作抗焦慮藥、安眠藥、抗痙攣藥。長期使用則會導致成癮性。巴比妥類藥物目前在臨床上已很大程度上被苯二氮<unk>類藥物所替代,後者過量服用後產生的副作用遠小於前者。不過,在全身麻醉或癲癇的治療中仍會使用巴比妥類藥物。