26+

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

Физико-химические и химико-аналитические свойства

Внешний вид и растворимость

Тетрациклины представляют собой не имеющие запаха жёлтые кристаллические вещества. Основания тетрациклинов мало растворимы в воде, ионные формы (гидрохлориды) растворимы или легко растворимы в данном растворителе. Растворимость в этаноле у оснований тетрациклинов выше, чем в воде, а у гидрохлоридов, наоборот, ниже. Например, 1 г тетрациклина растворяется в 2500 объёмах воды и 50 объёмах этанола, в то время как тетрациклина гидрохлорид, соответственно, в 10 и 100 объёмах данных растворителей. И основные и солевые формы тетрациклинов практически нерастворимы в диэтиловом эфире, хлороформе, но растворимы в этиленгликоле.

Спектральные характеристики

Поглощение УФ-излучения. Тетрациклины имеют характерные спектры поглощения в УФ- и коротковолновой части видимой области спектра, которые могут быть использованы для идентификации данных веществ. Спектры поглощения антибиотиков данной группы, как и спектры других фенолов (енолов), зависят от рН – в щелочной среде происходит батохромное смещение спектров поглощения, сопровождающееся гиперхромным эффектом.

Поскольку в щелочной среде тетрациклины быстро подвергаются изомеризации (см. ниже) для идентификации тетрациклинов чаще используют спектры поглощения в растворах кислот. В диапазоне 200 – 400 нм данные спектры имеют две основные полосы поглощения. Например, тетрациклин в 0,05 М H2SO4 имеет максимумы поглощения при 270 и 356 нм.

Оптическая активность. Молекулы тетрациклиновых антибиотиков хиральны, поэтому данные вещества обладают оптической активностью. Обычно в качестве растворителя при измерении оптической активности тетрациклинов используют водные или метанольные растворы HCl. Растворы всех тетрациклинов в данных растворителях являются левовращающими (табл.1).

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

		Таблица 1
Величины удельного вращения тетрациклинов
Вещество	Концентрация	Удельное вращение
тетрациклин	5 г/л (0,1 М HCl)	от -260 до -280
тетрациклина гидрохлорид	10 г/л (0,1 М HCl)	от -240 до -255
доксициклин	10 г/л (метаноль-	от -113 до -130
	ный раствор HCl)
Химические свойства

Кислотно-основные свойства. Тетрациклины обладают амфотерными свойствами. Кислотные свойства данных веществ обусловлены тремя гидроксильными группами. Наиболее сильной кислотой является енольный гидроксил (1), связанный с 3-м атомом углерода. У тетрациклина величина pKa для него составляет 3,46. Гидроксильные группы, связанные с 10-м и 12-м атомами углерода, входят в состав сопряжённой системы. Величины pKa для них равны у тетрациклина 7,39 и 12,10.

3	2
OH O	OH		O O
		OH		NH2
R R2	R3 R		OH 1
		4	N(CH )	2
1			3

4

Основные свойства тетрациклинов обусловлены диметиламиногруппой (pKBH+ = 9,59 у тетрациклина). Из-за своей амфотерности тетрациклины растворяются в разбавленных растворах кислот, щелочей и карбонатов. В растворах катионы тетрациклиновых антибиотиков вступают в протолитическое взаимодействие с водой, приводящее к образованию малорастворимых оснований данных антибиотиков, поэтому водные растворы гидрохлоридов тетрациклиновых антибиотиков с течением времени мутнеют.

Устойчивость тетрациклинов. Тетрациклины устойчивы в кри-

сталлическом состоянии. В растворах данные вещества подвергаются различным превращениям. Характер образующихся продуктов зависит от рН.

В слабокислой среде тетрациклины подвергаются эпимеризации. При этом изменяется конфигурация диметиламиногруппы.

2

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

OH O	OH O O		OH O	OHOHO O
		OH
		NH	pH 2-6			NH
		2
						2
H3C	OH	OH	H C	OH	OH
		N(CH3)2			N(CH )
			3			2
					3

эпитетрациклин

Эпимеры тетрациклинов имеют большую отрицательную величину удельного вращения, обладают большей стабильностью в кислых и щелочных растворах, лучше растворимы в воде, но их антимикробная активность значительно ниже, чем у исходных антибиотиков.

При действии концентрированных кислот тетрациклины подвергаются дегидратации с образованием ангидротетрациклинов, которые в свою очередь могут превращаться в эпиангидротетрациклины.

OH O	OH	O O		OH	O	OH O	O
	OH		NH	кислота		OH	NH2
			2	-H2O
		OH					OH
H3C	OH
		N(CH )	2		CH3	N(CH3)2
		3		ангидротетрациклин
				OH	O	OHOHO	O
	эпиангидротетрациклин						NH2
							OH
					CH3	N(CH3)2

Реакции с кислотами, в особенности с концентрированной серной кислотой, используются для идентификации тетрациклинов. При растворении в концентрированной серной кислоте тетрациклин даёт фиолетовокрасное окрашивание, окситетрациклин – красное. При разбавлении водой окраска раствора изменяется до жёлтой. Доксициклин при растворении в концентрированной серной кислоте образует раствор жёлтого цвета.

В щелочной среде происходит изомеризация тетрациклинов с образованием окрашенных в жёлтый цвет и флуоресцирующих продуктов.

3

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

OH O	OH O O			OH	COO	OH O		O
		OH		OH-			OH	NH2
		NH	2
H C	OH	OH		H3C	OH			OH
		N(CH3)2					N(CH3)2
3
							-OH-
				OH O			O OHO	O
		изотетрациклин			O			NH2
					CH3			OH
							N(CH3)2

Комплексообразование. Молекулы тетрациклинов содержат в своём составе функционально-аналитические группировки, способные образовывать внутрикомплексные соединения с катионами металлов.

O OH									Me(n-1)+
				+ Men+		O			O
				- H+

Реакции на функциональные группы.

реакция с хлоридом железа (III);

образование азокрасителей;

взаимодействие со щелочным раствором K2[HgI4]; реакция на хлориды и т.д.

Контроль качества

Идентификация

Идентификацию тетрациклинов проводят спектроскопическими (УФ, реже ИК), хроматографическими (ТСХ, реже ВЭЖХ) и химическими методами.

Согласно BP идентификацию тетрациклинов методом ТСХ проводят на силикагеле, предварительно обработанном ЭДТА. Данная процедура необходима для удаления из силикагеля примесей соединений металлов, образующих комплексы с тетрациклинами и ухудшающих эффективность хроматографического процесса. В качестве подвижной фазы используется смесь воды, метанола и дихлорметана (6:35:59). Для обнаружения пятен идентифицируемых веществ используют УФ-лампу (365 нм).

4

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

Согласно USP для идентификации тетрациклинов используется ТСХ на С18-силикагеле. В качестве подвижной фазы применяется смесь водного раствора щавелевой кислоты (рН 2), ацетонитрила и метанола (80:20:20). Детектирование – 365 нм.

Из химических реакций для идентификации тетрациклинов в современной НД используются реакции с концентрированной серной кислотой и обнаружения хлорид-ионов.

Испытания на чистоту

При определении чистоты тетрациклинов определяют их удельное вращение, рН растворов, потерю в массе при высушивании или воду (методом К. Фишера), тяжёлые металлы и сульфатную золу. Специфическими примесями для тетрациклинов являются эпи-, ангидро- и эпиангидротетрациклины. Их обнаружение проводят методом ВЭЖХ или ТСХ. Согласно BP содержание примеси эпитетрациклина в образце тетрациклина не должно превышать 5,0%, ангидротетрациклина – 0,5% и эпиангидротетрациклина – 1,0%. Согласно USP содержание 4-эпиангидротетрациклина в образце тетрациклина не должно превышать 2%.

Образцы тетрациклиновых антибиотиков обычно подвергают также исследованию на светопоглощающие примеси. Оптическая плотность растворов тетрациклинов при 490 нм не должна превышать определённой величины.

3.3. Количественное определение

Количественное определение тетрациклинов проводят микробиологическим методом либо методом ВЭЖХ.

В BP 2001 и USP 24 количественное определение тетрациклиновых антибиотиков проводят методом ВЭЖХ. Количественное определение тетрациклина и тетрациклина гидрохлорида согласно USP проводят на С8- силикагеле, подвижная фаза – смесь 0,1 М оксалата аммония, диметилформамида и 0,2 М гидрофосфата аммония в соотношении 680:270:50. Детекция - спектрофотометрическая (280 нм). ВЭЖХ-определение всех тетрациклиновых антибиотиков согласно BP, а также окситетрациклина и доксициклина (оснований и солей) согласно USP, проводят на сополимере стирола и дивинилбензола, подвижная фаза – смесь трет-бутилового спирта, фосфатного буферного раствора (рН 7,5 – 9 в зависимости от определяемого тетрациклина), растворов гидросульфата тетрабутиламмония и динатрия эдетата, доведенных до определённого значения рН раствором NaOH. Детекция – спектрофотометрическая (254 нм).

Микробиологическое определение тетрациклинов обычно проводят методом диффузии в агар с тест-микроорганизмом Bacillus subtillis.

5

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

АМФЕНИКОЛЫ

Общая характеристика химической структуры

Левомицетин (хлорамфеникол) является одним из представителей немногочисленной группы антибиотиков, называемых амфениколами. Практическое применение имеют лишь 2 представителя данной группы: хлорамфеникол и тиамфеникол.

Хлорамфеникол относится к редко встречающимся в природе соединениям, содержащим в молекуле атомы галогена и нитрогруппу.

В молекуле хлорамфеникола имеется два центра хиральности, поэтому для данного соединения возможно существование четырёх стереоизомеров. Антимикробной активностью обладает только (-)-трео- энантимер, в молекуле которого оба центра хиральности имеют R- конфигурацию.

O

CH2OH

CH OH

O

HN

H

2

Cl2HC

H

NH

CHCl

H

OH

HO

H

2

NO2

NO

2

1R, 2R

1S, 2S

активный энантиомер

O

CH2OH

CH OH

O

HN

H

2

H

NH

Cl2HC HO

H

H

OH

CHCl2

		NO2
				NO
	1S, 2R		2
			1R, 2S

Вкачестве лекарственных средств применяются хлорамфеникол (левомицетин), его рацемическая смесь с неактивным правовращающим энантиомером (синтомицин), а также сложные эфиры со стеариновой, пальмитиновой и янтарной кислотами (натриевая соль).

Вобразование сложных эфиров с пальмитиновой и стеариновой кислотами принимает гидроксильная группа, находящаяся у первого атома

1

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

углерода. Сложные эфиры, образующиеся за счёт гидроксильной группы у третьего атома углерода, а также обеих гидроксильных групп, являются примесями.

H OH O

OCH3 H NHCOCHCl2

O2N

(2R,3R)-2-(2,2-дихлорацетамидо)-3-гидрокси-3-(4-нитрофенил)пропилгексадеканоат

H OH O

OCH3 H NHCOCHCl2

O2N

(2R,3R)-2-(2,2-дихлорацетамидо)-3-гидрокси-3-(4-нитрофенил)пропилоктадеканоат

Пальмитат и стеарат хлорамфеникола, в отличие от хлорамфеникола, не имеют неприятного горького вкуса.

Натриевая соль сукцината хлорамфеникола является смесью изоме-

ров

			O	COONa
H	OH	O	H	O
H	O	COONa	H	OH
	NHCOCHCl			NHCOCHCl2
O N		2	O2N
2

(2R,3R)-2-(2,2-дихлорацетамидо)-3-гидрокси-3-(4-нитрофенил)пропилсукцинат; (2R,3R)-2-(2,2-дихлорацетамидо)-3-гидрокси-1-(4-нитрофенил)пропилсукцинат;

Данное лекарственное вещество хорошо растворимо в воде и может быть использовано в виде раствора для инъекций.

2

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

2.Способ получения

Вотличие от большинства других антибиотиков левомицетин получают в промышленных масштабах путём полного химического синтеза. Схема получения антибиотика имеет следующий вид:

1. Получение п-нитроацетофенона

OCH3

OCH3

+Cl2

Cl HNO3

Cl

CH3OH

O2N

O

1) NaOH (-HCl)

CH3

2) H+ (-CH OH)

3

O2N

2. Получение рацемического диоламина

O

O

CH3

+Br2

Br

+NH3

CHCl3

уротропин

O2N

O N

O

2

O H

NH2 +CH COCl

+CH O

N

CH3

3

2

Na2CO3

O2N

O

O2N

O

H

OH

H

N CH3 [H]

N CH

H

O (HCl)

(iPrO)3Al

3

2

O2N

OHO

O N

OHO

OH

2

NH2

O2N OH

3. Расщепление рацемата (+)-винной кислотой и получение левомицетина

3

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

CH2OH

O

CH OH

H2N

H

2

Cl2HC

HN

H

OH

H

OH

H

OH

NH2

+CH2ClCOOH

O2N

OH

NO2

NO

2

3. Физико-химические и химико-аналитические свойства

Физические свойства хлорамфеникола и его сложных эфиров показаны в табл. 1.

Таблица 1

Физические свойства хлорамфеникола и его сложных эфиров

Вещество		Внешний вид	tпл, С	Растворимость
хлорамфеникол	белый,	зеленовато-белый	149-153	мало растворим в воде,
	или желтовато-белый кри-			легко	растворим			в
	сталлический порошок или			спирте и пропиленгли-
	кристаллы в виде игл или			коле, мало растворим в
	удлинённых пластинок, без			эфире,	практически
	запаха горького вкуса			нерастворим		в	хлоро-
				форме
х. пальмитат	белый	или почти белый	87-95	практически		нераство-
	тонкий порошок			рим в воде, легко рас-
				творим в ацетоне, рас-
				творим в эфире, мед-
				ленно	растворим			в
				спирте,	очень		мало
				растворим в гексане
х. стеарат	белый с желтоватым оттен-		88-90	практически		нераство-
	ком порошок, практически			рим в воде, растворим
	без запаха и вкуса			в спирте, легко раство-
				рим в	хлороформе			и
				ацетоне	с образовани-
				ем мутных растворов
х. натрия	белый или желтовато-белый			очень леко		растворим
сукцинат	гигроскопичный порошок,			в воде, растворим в
				спирте,	практически
				нерастворим в эфире

Хлорамфеникол и его сложные эфиры обладают оптической активностью, причём этанольный раствор хлорамфеникола является правовращающим, а раствор в этилацетателевовращающим.

4

2011/2012

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии

Таблица 2

Величины удельного вращения хлорамфеникола и его эфиров

Вещество	Концентрация	Удельное вращение
хлорамфеникол	50 г/л (этанол)	от +17 до 20
хлорамфеникол	этилацетат	-25,5
х. пальмитат	50 г/л (этанол)	от +21	до +25
х. стеарат	50 г/л (95% этанол)	от +15	до +20
х. натрия сукцинат	50 г/л (вода)	от +5	до +8

Хлорамфеникол и его сложные эфиры поглощают электромагнитное излучение ближнего УФ-диапазона. В водном растворе хлорамфеникол имеет максимум поглощения при 278 нм.

Таблица 3

Спектральные характеристики хлорамфеникола и его эфиров

Вещество	Растворитель	макс, нм	A11
хлорамфеникол	вода	278	297
х. пальмитат	этанол
		271	178
х. натрия сукцинат	вода
		276	220

Химические свойства

комплексообразование

H OH

OH

H NHCOCHCl2 O2N

гидролиз органически связанный хлор

солеобразование, восстановление и реакции ПАр аминогруппы

5

2011/2012