Презентация "Бета-лактамиды" по медицине – проект, доклад

Бета-лактамиды (природные и полусинтетические пенициллины и цефалоспорины)

Цель лекции:

Изучить физико-химические и фармакологические свойства, методы оценки качества лекарственных средств указанной группы во взаимосвязи со структурой.

План лекции:

План излагаемой лекции соответствует всем разделам фармакопейной статьи.

Пенициллины

Структурной основой природных и синтетических пенициллинов является 6-аминопенициллановая кислота, состоящая из тиазолидинового цикла (А) и лактамного цикла (В):

Специфическая биологическая активность обусловлена наличием тиазолидинового и лактамного колец, а также заместителем в 6-ом положении. Биосинтез природных пенициллинов осуществляется отобранными промышленными штаммами плесени, инкубированными в питательной среде, содержащей аминокислоты, углеводы, жиры и обязательно предшественников для формирования радикала в 6-ом положении.

Для выделения и очистки пенициллинов используют хроматографию, ионообменную сорбцию. Природные пенициллины имеют серьезный недостаток – они легко разрушаются под действием фермента пенициллиназы (β-лактамазы). Это послужило предпосылкой для синтеза полусинтетических пенициллинов на основе 6-амино-пенициллановой кислоты (6-АПК), которую чаще всего ацилируют по аминогруппе в 6-ом положении.

Природные пенициллины Структурные формулы

1.Бензилпенициллина натриевая (калиевая) соль Benzylpenicillinum natrium (kalium)

2.Бензилпенициллина новокаиновая соль Benzylpenicillinum novocainum

3.Бензатин-бензилпенициллин Benzathinum Benzylpenicillinum

N,N’ - дибензилэтилендиаминовая соль бензилпенициллина

4.Феноксиметилпенициллин Phenoxymethylpenicillinum

Полусинтетические пенициллины 1.Ампициллина тригидрат Ampicillinum trihydratum

α-аминобензилпенициллин

2.Оксациллина натриевая соль Oxacillinum natrium

натриевой соли 3-фенил-5-метил-4-изоксазолилпенициллина моногидрат

3.Карбенициллина динатриевая соль Carbenicillinum dinatrium

динатриевая соль 6-(α-карбокси фенилацетамидо)пенициллановой кислоты

4.Амоксициллин Amoxicillinum trihydratum

α-амино-п-оксибензилпенициллин

Физические свойства

Препараты – белые кристаллические порошки, без запаха. Натриевые и калиевые соли слегка гигроскопичны, карбенициллина динатриевая соль – гигроскопична.

Растворимость пенициллинов

Определение подлинности

1. УФ – спектроскопия: соли бензилпенициллина λ = 280-286 нм. феноксиметилпенициллин λmax= 268-274 нм, λmin = 272 нм; ампициллин λmax = 256, 261, 267, λmin = 255, 260, 266 нм

2. ИК - спектроскопия 3. Удельное вращение 4. ВЭЖХ 5. ТСХ

Общие реакции для группы β - лактамидов

Разрыв β–лактамного кольца – образование медной соли гидроксамовой кислоты – осадок зеленого цвета.

NH2OH NaOH

Cu2+ Зеленый осадок

C FeCl3 – образуется комплексная соль красного цвета

Обнаружение азотистого основания

а) с насыщенным раствором йода – коричневый осадок; б) с реактивом Майера – белый осадок.

Проба Лассеня для обнаружения N и S

Препарат прокаливают с солями Na, фильтруют: а) к части фильтрата добавляют FeSO4, затем при подкислении приливают FeCl3. Образуется синий осадок – берлинская лазурь. 6NaCN + FeSO4 → Na4[Fe(CN)6] + Na2SO4; 3Na4[Fe(CN)6] + 4FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12NaCl б) часть фильтрата нагревают с соляной кислотой, образуется H2S, который обнаруживается по почернению бумаги пропитанной Pb(CH3COO)2.

Окислительная минерализация

а) сплавление со щелочью с образованием S2- иона: S2- + Pb2+ → PbS или с нитропруссидом Na – красно-фиолетовое окрашивание Na4[Fe(CN)5NOS] б) минерализация в концентрированной азотной кислоте (HNO3) до сульфат – иона: SO42- + Ba2+ → BaSO4 ↓

Реакция на СООН – группу:

образование комплексных солей с FeCl3

FeCl3

ампициллин – желтое окрашивание; бензилпенициллин (Na, K) – желтый осадок; феноксиметилпенициллин – желто-зеленый осадок.

Взаимодействие с реактивом Марки (формальдегид в концентрированной серной кислоте).

Феноксиметилпенициллин + р-в Марки - красно-коричневое окрашивание (ауриновый краситель). Реакция идет без нагревания только для феноксиметилпенициллина.

H+ Препарат гидролиз

феноксиуксусная кислота

+

Соли бензилпенициллина + р-в Марки - красно-коричневое окрашивание Ампициллин + р-в Марки - темно-желтое окрашивание Амоксициллин + р-в Марки - темно-желтое окрашивание

Частные реакции

1. Бензилпенициллина Na и K соли Осаждение свободной кислоты при добавлении соляной кислоты – белый осадок, растворимый в избытке кислоты.

HCl

гидролитическое расщепление, изомеризация

Пенилловая кислота

Обнаружение катионов Na и K

1) окраска пламени 2) с кобальтинитритом Na на К+ - оранжево-желтый осадок.

Реакция Витали-Морена:

Препарат выпаривают в смеси с дымящей HNO3, а затем прибавляют спиртовый раствор KOH и ацетон – фиолетовое окрашивание.

Выделение фенилуксусной кислоты после кипячения в 4% NaOH и последующего добавления избытка разбавленной H2SO4 (по запаху)

2. Бензилпенициллина новокаиновая соль:

На новокаин – образование азокрасителя с β-нафтолом

β-нафтол NaNO2

3. Бициллин-I (бензатин-бензилпенициллин):

Обнаружение N,N – дибензилэтилендиамина. После добавления NaOH и извлечения эфиром реакция с пикриновой кислотой – желтые кристаллы.

Определяют tпл

Окислительное разложение:

Препарат + NaOH + KMnO4 – зеленое окрашивание При нагревании появляется запах бензальдегида. Действуют K2Cr2O7 и ледяной CH3COOH – образуется золотисто-желтый осадок

4. Ампициллина тригидрат:

с реактивом Фелинга – красно-фиолетовое окрашивание (образование медных комплексов). нагревание с нингидрином – вишневое окрашивание за счет фениламиноуксусной кислоты.

5. Карбенициллина натриевая соль:

реакция декарбоксилирования: добавляют Na2CO3 и фенолфталеин – розовое окрашивание, нагревают - окраска фенолфталеина исчезает.

6. Амоксициллин

Амоксициллин имеет свободный фенольный гидроксил и реагирует с реактивом Миллона: (р-р HNO3,содержащий NO2,NO3,Hg+2,Hg+)

Hg2+ HNO2

Чистота:

кислотность или щелочность (рН = 5,5; 7,5); потеря в массе при высушивании; испытания на токсичность, пирогенность, стерильность; термостабильность – при нагревании препарата до 1,5 часов при 1700С допускается снижение содержания суммы пенициллинов не более 10%;

светопоглощающие примеси; йодсорбирующие примеси не более 6% (обратная йодметрия); остаточные растворители - ГЖХ; триметиламин, диметиланилин (ампициллин) – ГЖХ; феноксиуксусная кислота (феноксиметилпенициллин) - ВЭЖХ.

Устойчивость бензилпенициллина

устойчив на холоду только в сухом состоянии, при повышенной температуре в присутствии влаги, следов тяжелых металлов в кислой и щелочной среде разлагается. Производные полиэтиленгиколя, ПАВ и других вспомогательные вещества снижают устойчивость. Наиболее устойчив при рН 6,0-7,0.

Гидролиз и разложение:

В щелочной среде:

пенициллоиновая кислота

пениллоиновая кислота

-CO2

В кислой среде:

Пенициллоиновая кислота разлагается до:

пенальдиновая кислота

пеницилламин

В сильно кислых растворах рН П

Пенальдиновая к-та + пенициламин

H+ H2O

пенициллоальдегид

пеницилленовая кислота

пенилловая кислота

-H2O

Количественное определение

Состоит из двух этапов: определение суммы пенициллинов и определение соответствующего препарата. 1. Обратная йодометрия (ГФХ) продукты последовательного щелочного, а затем кислотного гидролиза окисляют избытком стандартного раствора йода J2 при рН 4,5

пенициламин

динатриевая соль пенициллоиновой кислоты

пенициламиновая кислота

Избыток J2 оттитровывают тиосульфатом натрия Na2S2O3

I2 2 HI 6 HI 3 I2

2. Меркуриметрический метод после последовательного щелочного и кислотного гидролиза титруют Hg(NO3)2

Точка эквивалентности регистрируется потенциометрически НД (амоксициллин)

Hg(NO3)2

определяют Na, K, новокаиновую соли

Бензилпенициллин извлекают амилацетатом и осаждают в виде N-этилпиперидиновой соли.

3. Гравиметрический метод

В новокаиновой соли бензилпенициллина новокаин определяют обратной нейтрализацией. Новокаин извлекают хлороформом и титруют серной кислотой, избыток которой оттитровывают NaOH. (МФ)

Na2SO4 + 2H2O H2SO4 + 2NaOH H2SO4

Или СФ в водно-метанольном растворе при λ 290 нм

Определение бензатина после извлечения эфиром методом неводного титрования

2HClO4 СH3COOH

Растворитель – ледяная уксусная кислота, индикатор – 1-нафтолбензеин

Na - соль оксациллина, динатриевую соль карбенициллина определяют методом обратной нейтрализации

изб. NaOH + HCl → NaCl + H2O индикатор - фенолфталеин

Спектрофотометрический метод (ФС, МФ) а) Феноксиметилпенициллин в NaOH при λ 269 нм б) МФ – (препарат взаимодействует с раствором имидазола и HgCl2 – образуется соль пеницилленовой кислоты R-S-HgCl) λ=325 нм ФЭК

Активность пенициллинов – метод диффузии в агар 1 ЕД = 0,5988 мкг химически чистой Na-соли бензилпенициллина

Применение: антибактериальные препараты. Совместимость: пенициллины нельзя объединять с аминогликозидами в одном шприце, т.к. образующиеся пенициллоиновые кислоты дают соли с основными аминогликозидами Хранение: в сухом месте при комнатной температуре, флаконы.

Фармакокинетика: выводятся с мочой 90% в неизменном виде, остальное в виде неактивных продуктов: пенициллоиновая кислота и диметилцистеин. Феноксиметилпенициллин: 30-35% превращается в п-оксифеноксиметилпенициллин, в большей степени связывается с белками.

Цефалоспорины

Структурная основа – конденсированная система, состоящая из

ß – лактамного кольца и дигидротиазинового цикла

Цефалоспорины являются производными 7-аминоцефалоспорановой кислоты и 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты.

Получение:

природный цефалоспорин С – продукт жизнедеятельности плесневого гриба Cephalosporium salmosynnematum. Цефалоспорин С – токсичен и малоэффективен и является источником получения полусинтетических цефалоспоринов, а именно 7- аминоцефалоспорановой кислоты.

Из пенициллинов с помощью химической трансформации можно получить 7 –аминодезацетоксицефалоспорановую кислоту.

[O] 7АДЦК

Цефалексин (кефлекс) Cefalexinum

7(α-D-фенилглициламин) –3-метил-3-цефем-4 карбоновая кислота

Цефалотина натриевая соль Cefalotinum natrium

Натриевая соль –7-(тиенилацетамидо) цефалоспорановой кислоты

Описание: белые кристаллические порошки, практически не растворимы в хлороформе и эфире. Цефалотина натриевая соль – легко растворима в воде, мало растворим в этаноле. Цефалотин – трудно растворим в воде, практически не растворим в этаноле. Цефалексин – амфотерен (-NH2, -СООН).

Идентификация

1.Спектрофотометрия в УФ и ИК областях. λ = 260 нм, 4000-400 см-1, ЯМР. 2.ТСХ. 3.Удельное вращение.

4. Гидроксамовая проба

Cu(NO3)2 OH-

5. Реакция с солями тяжелых металлов

6. Цефалексин - на аминокислоту: нингидриновая проба и реакция комплексообразования с ионами Cu2+ в среде уксусной кислоты - после прибавления гидроксида натрия образуется оливково-зеленое окрашивание. 7. С реактивом Марки. 8. Со смесью 80% H2SO4 и 1% HNO3: цефалексин – желтое окрашивание; цефалотина натриевая соль – оливково-зеленое окрашивание. 9. Реакция на Na+. 10. Реакция на органически связанную S.

примеси – ВЭЖХ; наличие специфических примесей – ГЖХ.

Количественное определение:

1. Обратная йодометрия: 1 эквивалент цефалоспорина требует 4 эквивалента J2. 2. Меркуриметрия. 3. Цефалоспорин – неводное титрование: растворитель – смесь муравьиной и ледяной уксусной кислот и ацетона; титрант – диоксановый раствор HClO4; точка эквивалентности регистрируется потенциометрически. 4. СФМ. 5. ВЭЖХ.

Хранение: в хорошо укупоренной таре. Применение: антибактериальные (грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы).

Стабильность:

В сильнокислой среде – гидролиз 3 –ацетоксиметильной группы.

В щелочной среде или под действием ß-лактамаз:

Ангидродезацетилцефалоспориновая кислота

Ингибиторы ß- лактамаз.

Пенициллины и цефалоспорины ингибируются ß-лактамазами, для увеличения их активности используют ингибиторы ß-лактамаз: клавулановую кислоту и сульбактам.

Выделяется определенными штаммами микроорганизмов, обладает слабой антибактериальной активностью, но эффективно угнетает ß-лактамазы. В медицине часто применяется в комбинации с амоксициллином.

Калиевая соль клавулановой кислоты.

3-(2-оксилиден)-7-оксо-4-окса-1-азобицикло [3.2.0] гептан-2 карбоксилат калия

Описание:

белый кристаллический порошок, гигроскопичен, легко растворим в воде, мало растворим в этаноле, очень мало растворим в ацетоне.

Идентификация:

ИК-спектроскопия; ВЭЖХ; реакция на К+.

Испытание на чистоту и количественное определение проводят методом ВЭЖХ. Стабильность: водные растворы разлагаются при рН 6,0-6,3. Метаболизм: до 60% препарата выводится с мочой в неизменном виде.

Сульбактам Sulbactamum

Сульбактам – сульфон пенициллановой кислоты. 1,1-диоксидпенициллановой кислоты.

белый кристаллический порошок, хорошо растворим в воде, натриевая соль легко растворима в воде, кислотах, мало растворима в ацетоне и хлороформе.

Анализ аналогичен пенициллинам

Идентификация: 1. ТСХ 2. Обнаружение Na+

Чистота: ВЭЖХ, прозрачность, цветность

Количественное определение 1. Спектрофотометрия 2. ВЭЖХ

Хранение в сухом, защищённом от света месте

Уназин Unasyn

Уназин состоит из ампициллина натрия и сульбактама натрия (2:1).

белый кристаллический порошок, легко растворим в воде. Уназин необратимо ингибирует ß-лактамазу и тем самым повышает устойчивость ампициллина.