Методы качественного и количественного определения некоторых антибактериальных химиотерапевтических препаратов ряда пенициллинов и ни

Рис. 5. Спектры поглощения водных растворов натриевой соли БП (1), 6-АПК (2) и раствора фенилуксусной кислоты в 5% растворе NaHCO3 (3) [6]	Рис.6. Спектр поглощения амоксициллина тригидрата (50 мкг/ мл; рН 7,7) [6]

В таблице 2 приведены значения λ_макс поглощения различных пенициллинов. Спектры бензилпенициллина, карбенициллина и ампициллина похожи друг на друга. Молярные коэффициенты поглощения данных веществ не велики (порядка 100 – 200). Феноксиметилпенициллин обладает несколько более интенсивным поглощением (ε₂₅₉ = 1,1 10³). Спектр поглощения амоксициллина (рис.6) отличается от спектров других пенициллинов. Амоксициллин содержит в молекуле фенольный гидроксил, поэтому его спектр поглощения зависит от рН. В щелочной среде происходит батохромное смещение спектра, сопровождающееся гиперхромным эффектом. Молярные коэффициенты поглощения амоксипенициллина при λ_макс значительно больше, чем у других пенициллинов (например, в щелочной среде ε₂₄₇ = 1,2 10⁴; ε₂₉₁ = 2,6 10³).

Таблица 2 [6]

Поглощение  пенициллинов в УФ-области

Вещество	Растворитель	λмакс (нм)
БП(натриевая  и калиевая соль) ФМП КЦ (динатриевая  соль) АМП (тригидрат) АМП (натриевая  соль) АМО   ОЦ натриевая  соль	вода раствор NaHCO3 (5%) вода вода вода водный раствор кислоты водный раствор щелочи вода	258, 263 269, 275 258, 263 256, 261, 268 257, 263 230, 272 247, 291 нет максимумов

Поглощение  ИК-излучения. Беталактамиды поглощают в ИК-области спектра. Важнейшие полосы поглощения пенициллинов в ИК-области находятся в диапазоне 1800 – 1500 см^–1, например интенсивная полоса при  
1775 – 1755 см^–1 соответствует поглощению β-лактамного кольца, сопряженного с тиазолидиновым циклом; 1690 – 1645 см^–1 – валентным колебаниям связи С=О в амидной группе; 1585 – 1550 см¹ деформационным колебаниям связи N-H; 1615 – 1600 см^–1 – колебания ионизированной карбоксильной группы (для солей пенициллинов).

Наличие полос  поглощения в области 3500 – 3200 см^–1 иногда обусловлено валентными колебаниями свободной гидроксильной группы, на характер которой могут влиять водородные связи, а также колебания вторичных амидов и аминов [9].

Оптическая  активность. Молекулы пенициллинов хиральны (в молекулах бензилпенициллина, феноксиметипенициллина, оксациллина содержится 3 центра хиральности; карбенициллина, ампициллина, амоксициллина, пиперациллина – 4), поэтому данные вещества обладают оптической активностью. Все они являются правовращающими (табл. 3). Данное свойство пенициллинов используется для характеристики их качества (определение удельного вращения) [8].

Таблица 3 [8]

Удельное  вращение пенициллинов (согласно Ph. Eur. 4)

Вещество	Растворитель,  концентрация (г/л)	[α]20D
БП (натриевая  соль) БП (калиевая соль) БП (новокаиновая соль) ФМП КЦ (динатриевая  соль) АМП (тригидрат) АМП (натриевая  соль)   АМО (натриевая  соль) АМО (тригидрат)   ПЦ ПЦ (натриевая  соль) ОЦ (натриевая  соль)2	вода; 20,0 те же вода-ацетон (2:3): 10,0 бутанол; 10,0 вода; 10,0 вода; 2,50 водный раствор  калия гидрофталата (4 г/л); 2,50 вода; 2,00 водный раствор  калия гидрофталата (4 г/л); 2,50 метанол; 10,0 вода; 10.0 вода; 10	+285 ∙∙∙ +310 +270 ∙∙∙ +300 +165 ∙∙∙ +180 +186 ∙∙∙ +200 +182 ∙∙∙ +196 +280 ∙∙∙ +305 +258 ∙∙∙ +287   +290 ∙∙∙ +315 +240 ∙∙∙ +290   +165 ∙∙∙ +175 +175 ∙∙∙ +190 не менее +185

 

2. Сульфаниламидные препараты

Сульфаниламиды  были первыми химиотерапевтическими  антибактериальными средствами широкого спектра действия, которые нашли применение в практической медицине. Химически они являются производными сульфаниламида (амида сульфаниловой кислоты).

Сульфаниламидные  препараты общей формулы:

Создание  наиболее эффективных, продолжительно действующих и менее токсичных сульфаниламидов основано на замещение атома водорода в амидной группе (RHN¹). Наличие свободной аминогруппы (–N²H₂) в параположении обязательно для антимикробного действия. В связи с этим к замещению атомов водорода у N² прибегают очень редко, и это допускается только в том случае, если в организме радикал отщепляется и аминогруппа освобождается (например, у фталазола). Введение дополнительных радикалов в бензольный цикл снижает активность соединений.

Сульфаниламидная  группа может быть представлена следующими препаратами [3]:

2. сульфадимезин;
3. этазол;
4. сульфазин;
5. уросульфан;
6. cульфапиридазин;
7. cульфадиметоксин;
8. фталазол;
9. сульфацил натрия;
10. сульфадимезин серебра;

 

Ниже представлены химические формулы лекарственных веществ, содержащих сульфамидную группу:

а) Сульфацил натрия                                       б) Сульфадиметоксин

в) Фталазол

Сульфаниламидные  препараты представляют собой белые  или белые с желтоватым оттенком кристаллические вещества без запаха. Исключением является сульфапиридазин, имеющий желтую окраску, и салазопиридазин – оранжевого цвета порошок. Сульфаниламидные препараты малорастворимы или практически нерастворимы в воде и в таких органических растворителях, как спирт, эфир, хлороформ. В ацетоне некоторые сульфаниламидные препараты растворимы, а уросульфан – легко растворим [6].

Большинство сульфаниламидов – амфотерные вещества. Основные свойства обусловлены наличием ароматической аминогруппы и выражаются в способности сульфаниламидов растворяться в кислотах с образованием солей. Сульфаниламиды – слабые основания, устойчивых солей не образуют [10].

Растворение сульфаниламидов в кислотах используется при оценке качества по растворимости, а также в количественном определении их нитрометрическим методом.

За  исключением стрептоцида, все сульфаниламиды имеют замещенную амидную группу, наличие которой обуславливает  их кислые свойства (в случае, когда  заместитель является ацильным радикалом  – имидную группу). Большинство  сульфаниламидов относятся к NH-кислотам.

Кислотность соединения зависит от характера  заместителя. Исключением является сульгин, кислые свойства у которого не выражены из-за наличия остатка гуанидина, в связи с чем сульгин не растворяется в щелочах, что и используется для его отличия от уросульфана. Кислотные свойства у преобладающего большинства сульфаниламидов выражены сильнее основных, этим объясняется относительная устойчивость их натриевых солей и возможность применения некоторых из них в виде самостоятельных лекарственных средств (норсульфазол-натрия, сульфацил-натрия).

Кислые  формы сульфаниламидов в воде нерастворимы, растворимы в щелочах, а некоторые – в карбонатах (норсульфазол, фталазол).

Натриевые соли сульфаниламидов хорошо растворимы в воде, водные растворы их имеют щелочную реакцию среды вследствие гидролиза (соли сильного основания и слабых органических кислот). В натриевых солях сульфаниламидов регламентируется щелочность как примесь, остающаяся после их синтеза, а также образующаяся при хранении растворов вследствие гидролиза. Как правило, щелочность в этих лекарственных средах допускается в определенных пределах. Например, в препарате сульфацил-натрий она устанавливается по величине рН раствора.

Кислые  свойства сульфаниламидов используются при оценке их качества по растворимости, получении окрашенных комплексных солей в реакциях идентификации, а также количественном определении (фталазол). В кислотных формах сульфаниламидов регламентируется кислотность путем титрования щелочью по индикатору.

Общей реакцией, характеризующей кислотные свойства сульфаниламидов, обусловленные наличием подвижного атома водорода в сульфамидной группе, является образование окрашенных, нерастворимых в воде комплексных солей.

Данная реакция позволяет различить сульфаниламиды внутри группы, поскольку осадки отличаются характером и устойчивостью окраски, которая зависит от химической структуры каждого лекарственного вещества и, в частности, их кислотности. Государственная фармакопея XI рекомендует проводить реакцию образования комплексных солей с сульфатом меди(II). Реакция проводится с солями сульфаниламидов. Кислотные формы предварительно растворяют в щелочи, избегая ее избытка. Реакция среды должна быть нейтральной во избежание образования осадка гидроксида меди(II). Общая формула окрашенных внутрикомплексных соединений меди может быть представлена следующим образом:

Стрептоцид  не образует устойчивых комплексов с  солями тяжелых металлов вследствие чрезвычайно слабых кислых свойств [5].

3. Синтетические антибактериальные средства 
   разного химического состава и строения

Синтетические антибактериальные средства имеют  разное химическое строение и поэтому  их классифицируют на:

2. производные хинолона;
3. производные 8-оксихинолина;
4. производные нитрофурана;
5. производные хиноксамина.

 

К группе соединений производных нитрофурана относятся многие препараты, например фурациллин, фурадонин, фуразолидон, фурагин и др.

Общая формула производных нитрофурана  имеет вид:

Рис 7. Общая формула производных нитрофурана	Рис. 8. Структурная формула фурацилина
Рис. 9. Структурная формула фурадонина	Рис. 10. Сруктурная формула фуразолидона

Исходя из особенностей химического строения препаратов данной группы, анализ качества приведенных лекарственных средств обусловлен следующими факторами: 1) кислотно-основными свойствами; 
2) гидролитическим расщеплением; 3) окислительно-восстановительными свойствами.

Кислотно-основные свойства. Препараты группы нитрофурана обладают слабыми кислотными свойствами из-за наличия в их молекулах нитрогруппы. Кислотные свойства фурадонина связаны также с наличием подвижного атома водорода имидной группы. Для остатка гидантоина фурадонина характерны кето-енольная и лактам-лактимная виды таутомерии.

В водной среде  препараты реагируют с растворами щелочей, образуя примерно одинаково окрашенные, хотя и различные по строению, продукты. Характер продуктов зависит от концентрации щелочи и условий проведения реакции. Так, при взаимодействии с разбавленными растворами щелочей без нагревания образуются соли, без деструкции фуранового цикла:

Соль образуется за счет таутомерных превращений остатка гидантоина:

У фуразолидона происходит разрыв лактонного кольца.

Если взаимодействие лекарственных средств, группы нитрофурана, с растворами щелочей проводить в среде неводных растворителей основного характера, например диметилформамиде, то получающиеся продукты будут иметь различную окраску. Это свойство используется для отличия препаратов группы нитрофурана друг от друга.