Слайд 2Бета-лактамиды (природные и полусинтетические пенициллины и цефалоспорины)
Слайд 3Цель лекции:
Изучить физико-химические и фармакологические свойства, методы оценки
качества лекарственных средств указанной группы во взаимосвязи со структурой.
Слайд 4План лекции:
План излагаемой лекции соответствует всем разделам фармакопейной
статьи.
Слайд 5Пенициллины
Структурной основой природных и синтетических пенициллинов является 6-аминопенициллановая кислота,
состоящая из тиазолидинового цикла (А) и лактамного цикла (В):
Слайд 6Специфическая 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.
Слайд 7Для 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.
Слайд 8Природные пенициллины
Структурные формулы
1.Бензилпенициллина натриевая (калиевая) соль
Benzylpenicillinum natrium (kalium)
Слайд 92.Бензилпенициллина новокаиновая соль
Benzylpenicillinum novocainum
Слайд 103.Бензатин-бензилпенициллин
Benzathinum Benzylpenicillinum
N,N’ - дибензилэтилендиаминовая соль бензилпенициллина
Слайд 114.Феноксиметилпенициллин
Phenoxymethylpenicillinum
Слайд 12Полусинтетические пенициллины
1.Ампициллина тригидрат
Ampicillinum trihydratum
α-аминобензилпенициллин
Слайд 132.Оксациллина натриевая соль
Oxacillinum natrium
натриевой соли 3-фенил-5-метил-4-изоксазолилпенициллина моногидрат
Слайд 143.Карбенициллина динатриевая соль
Carbenicillinum dinatrium
динатриевая соль 6-(α-карбокси фенилацетамидо)пенициллановой кислоты
Слайд 154.Амоксициллин
Amoxicillinum trihydratum
α-амино-п-оксибензилпенициллин
Слайд 16Физические свойства
Препараты – белые кристаллические порошки, без запаха. Натриевые
и калиевые соли слегка гигроскопичны, карбенициллина динатриевая соль – гигроскопична.
Слайд 19Определение 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
Слайд 20Определение подлинности
2. ИК - спектроскопия
3. Удельное
вращение
4. ВЭЖХ
5. ТСХ
Слайд 21Общие реакции для группы β - лактамидов
Разрыв
β–лактамного кольца – образование медной соли гидроксамовой кислоты – осадок
зеленого цвета.
NH2OH
NaOH
Слайд 23C FeCl3 – образуется комплексная соль красного цвета
Слайд 24Обнаружение азотистого основания
а) с насыщенным раствором йода
– коричневый осадок;
б) с реактивом
Майера – белый осадок.
Слайд 25Проба 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.
Слайд 26Окислительная 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 ↓
Слайд 27Реакция на СООН – группу:
образование комплексных солей с FeCl3
Слайд 28ампициллин – желтое окрашивание;
бензилпенициллин (Na, K) – желтый осадок;
феноксиметилпенициллин –
желто-зеленый осадок.
Слайд 29Взаимодействие 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
H+
гидролиз
феноксиуксусная кислота
+
Слайд 30Взаимодействие с реактивом Марки (формальдегид в концентрированной серной кислоте).
Соли бензилпенициллина
+ р-в Марки - красно-коричневое окрашивание
Ампициллин + р-в Марки -
темно-желтое окрашивание
Амоксициллин + р-в Марки - темно-желтое окрашивание
Слайд 31Частные реакции
1. Бензилпенициллина Na и K соли
Осаждение свободной кислоты при
добавлении соляной кислоты – белый осадок, растворимый в избытке кислоты.
Слайд 32HCl
HCl
гидролитическое
расщепление,
изомеризация
Слайд 34Обнаружение катионов
Na и K
1) окраска пламени
2) с кобальтинитритом Na
на К+ - оранжево-желтый осадок.
Слайд 35Реакция Витали-Морена:
Препарат выпаривают в смеси с дымящей HNO3, а затем
прибавляют спиртовый раствор KOH и ацетон – фиолетовое окрашивание.
Слайд 36Выделение фенилуксусной кислоты после кипячения в 4% NaOH и последующего
добавления избытка разбавленной H2SO4 (по запаху)
Слайд 372. Бензилпенициллина
новокаиновая соль:
На новокаин – образование азокрасителя с
β-нафтолом
NaOH
HCl
β-нафтол
NaNO2
Слайд 383. Бициллин-I (бензатин-бензилпенициллин):
Обнаружение N,N – дибензилэтилендиамина.
После
добавления NaOH и извлечения эфиром реакция с пикриновой кислотой –
желтые кристаллы.
Определяют tпл
Слайд 39Окислительное разложение:
Препарат + NaOH + KMnO4 –
зеленое окрашивание
При
нагревании появляется запах бензальдегида.
Действуют K2Cr2O7 и ледяной CH3COOH – образуется
золотисто-желтый осадок
Слайд 404. Ампициллина тригидрат:
с реактивом Фелинга – красно-фиолетовое окрашивание (образование медных
комплексов).
нагревание с нингидрином – вишневое окрашивание за счет фениламиноуксусной кислоты.
Слайд 415. Карбенициллина натриевая соль:
реакция декарбоксилирования:
добавляют Na2CO3 и
фенолфталеин – розовое окрашивание, нагревают - окраска фенолфталеина исчезает.
Слайд 426. Амоксициллин
Амоксициллин имеет свободный фенольный гидроксил и реагирует с реактивом
Миллона:
(р-р HNO3,содержащий NO2,NO3,Hg+2,Hg+)
Hg2+
HNO2
Слайд 43Чистота:
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%;
Слайд 44Чистота:
светопоглощающие примеси;
йодсорбирующие примеси не более 6% (обратная йодметрия);
остаточные растворители -
ГЖХ;
триметиламин, диметиланилин (ампициллин) – ГЖХ;
феноксиуксусная кислота (феноксиметилпенициллин) - ВЭЖХ.
Слайд 45Устойчивость 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.
Слайд 46Гидролиз и разложение:
В щелочной среде:
пенициллоиновая кислота
пениллоиновая кислота
-CO2
Слайд 47В кислой среде:
Пенициллоиновая кислота разлагается до:
+
пенальдиновая кислота
пеницилламин
Слайд 48В сильно кислых растворах рН
пенициламин
H+
H2O
-CO2
пенициллоальдегид
пеницилленовая кислота
Слайд 49пениллоиновая кислота
пенилловая кислота
-CO2
-H2O
Слайд 50Количественное 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
Слайд 51H+
пенициламин
пенальдиновая кислота
+
динатриевая соль пенициллоиновой кислоты
NaOH
Слайд 52пенальдиновая кислота
пенициламин
пенициламиновая кислота
Избыток J2 оттитровывают тиосульфатом натрия Na2S2O3
+
I2
2 HI
+
6
HI
3 I2
Слайд 532. Меркуриметрический метод
после последовательного щелочного и кислотного гидролиза титруют Hg(NO3)2
Точка
эквивалентности регистрируется потенциометрически
НД (амоксициллин)
Hg(NO3)2
Hg(NO3)2
Слайд 54определяют Na, K, новокаиновую соли
Бензилпенициллин извлекают амилацетатом и осаждают в
виде N-этилпиперидиновой соли.
3. Гравиметрический метод
Слайд 55 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
Слайд 56Определение бензатина после извлечения эфиром методом неводного титрования
2HClO4
СH3COOH
Растворитель – ледяная уксусная кислота, индикатор –
1-нафтолбензеин
Слайд 57Na - соль оксациллина, динатриевую соль карбенициллина определяют методом обратной
нейтрализации
NaOH
изб. NaOH + HCl → NaCl + H2O
индикатор - фенолфталеин
Слайд 58Спектрофотометрический 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
Слайд 59Активность пенициллинов – метод диффузии в агар
1 ЕД = 0,5988
мкг химически чистой Na-соли бензилпенициллина
Слайд 60Применение: 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.
Слайд 61Фармакокинетика: 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.
Слайд 62Цефалоспорины
Структурная основа – конденсированная система, состоящая из
ß – лактамного
кольца и дигидротиазинового цикла
Слайд 63Цефалоспорины являются производными 7-аминоцефалоспорановой кислоты и 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты.
Слайд 64Получение:
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.
Слайд 65Из пенициллинов с помощью химической трансформации можно получить 7 –аминодезацетоксицефалоспорановую
кислоту.
[O]
7АДЦК
Слайд 66Цефалексин (кефлекс)
Cefalexinum
7(α-D-фенилглициламин) –3-метил-3-цефем-4 карбоновая кислота
Слайд 67Цефалотина натриевая соль
Cefalotinum natrium
Натриевая соль –7-(тиенилацетамидо) цефалоспорановой кислоты
Слайд 68Описание: 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).
Слайд 69Идентификация
1.Спектрофотометрия в УФ и ИК областях.
λ = 260
нм, 4000-400 см-1, ЯМР.
2.ТСХ.
3.Удельное вращение.
Слайд 704. Гидроксамовая проба
Cu(NO3)2
NH2OH
OH-
Слайд 715. Реакция с солями тяжелых металлов
Слайд 726. 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.
Слайд 73Чистота:
примеси – ВЭЖХ;
наличие специфических примесей – ГЖХ.
Слайд 74Количественное 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.
Слайд 76Хранение: в хорошо укупоренной таре.
Применение: антибактериальные (грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы).
Слайд 77Стабильность:
В сильнокислой среде – гидролиз 3 –ацетоксиметильной группы.
Слайд 78 В щелочной среде или под действием ß-лактамаз:
OH-
Ангидродезацетилцефалоспориновая кислота
Слайд 79Ингибиторы ß- лактамаз.
Пенициллины и цефалоспорины ингибируются ß-лактамазами, для увеличения их
активности используют ингибиторы ß-лактамаз: клавулановую кислоту и сульбактам.
Слайд 80Выделяется определенными штаммами микроорганизмов, обладает слабой антибактериальной активностью, но эффективно
угнетает ß-лактамазы. В медицине часто применяется в комбинации с амоксициллином.
Слайд 81Калиевая соль клавулановой кислоты.
3-(2-оксилиден)-7-оксо-4-окса-1-азобицикло [3.2.0] гептан-2 карбоксилат калия
Слайд 82Описание:
белый кристаллический порошок, гигроскопичен, легко растворим в воде, мало
растворим в этаноле, очень мало растворим в ацетоне.
Слайд 83Идентификация:
ИК-спектроскопия;
ВЭЖХ;
реакция на К+.
Слайд 84Испытание 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.
Слайд 85Сульбактам
Sulbactamum
Сульбактам – сульфон пенициллановой кислоты.
1,1-диоксидпенициллановой кислоты.
Слайд 86Описание:
белый кристаллический порошок, хорошо растворим в воде, натриевая соль
легко растворима в воде, кислотах, мало растворима в ацетоне и
хлороформе.
Слайд 87Анализ аналогичен пенициллинам
Идентификация:
1. ТСХ
2. Обнаружение Na+
Чистота:
ВЭЖХ, прозрачность, цветность
Слайд 88Количественное определение
1. Спектрофотометрия
2. ВЭЖХ
Хранение
в сухом, защищённом от света месте
Слайд 89Уназин
Unasyn
Уназин состоит из ампициллина натрия и сульбактама натрия (2:1).
Слайд 90Описание:
белый кристаллический порошок, легко растворим в воде. Уназин необратимо
ингибирует ß-лактамазу и тем самым повышает устойчивость ампициллина.