Лекарственные средства, производные пиримидина

1 Пиримидин – это шестичленный цикл с 2-мя гетероатомами азота в 1 и 3 положениях. Из синтетических соединений пиримидина в качестве ЛС наиболее широко применяют производные барбитуровой кислоты (пиримидин-2,4,6-трион). Сама барбитуровая кислота, её 5-монозамещенные, их соли фармакологическим действием не обладают. Однако её 5,5 и 1,5,5 – производные известны как снотворные, седативные, противосудорожные и противоэпилептические средства. В настоящее время синтезировано несколько тысяч производных барбитуровой кислоты, но не все обладают терапевтическим действием. В медицинской практике применяется около 10 соединений. 2 Все ЛС данной группы можно разделить на две подгруппы: - барбитураты – кислоты; - барбитураты – соли. Снотворное действие барбитуратов впервые обнаружено в начале ХХ в. Э. Фишером и Ф. Мерингом. В 1904 г. Э Фишером был получен барбитал. 3 На лекции будут рассмотрены барбитураты – кислоты: барбитал, фенобарбитал и бензобарбитал. Фенобарбитал стали применять в качестве противоэпилептического средства в 1911 г. Позднее был получен бензонал. 4 Барбитураты-соли были получены с целью создания водорастворимых ЛП данной группы, в том числе и для парентерального введения. 5 Общая схема синтеза Синтез производных барбитуровой кислоты сводится к конденсации диэтилового эфира замещенной малоновой кислоты с мочевиной или производным мочевины. 6 Так, барбитал был получен реакцией конденсации диэтилового эфира диэтилмалоновой кислоты с мочевиной. 7 8 1. Снотворным действием обладают производные барбитуровой кислоты, содержащие алкильные, ароматические и др. радикалы в положении 5,5; причем сила и продолжительность действия барбитурата возрастает с удлинением цепи до 5-6–ти атомов. Дальнейшее удлинение углеродной цепи приводит к появлению возбуждающего действия. Разветвление углеродной цепи, наличие непредельных связей углубляет фармакологический эффект. Наличие одного фенильного радикала в положении 5 усиливает действие, а введение 2-го фенильного радикала ослабляет снотворный эффект. 2. Введение алкильного радикала в положение 1 сокращает продолжительность действия препарата. Введение бензоильного радикала в положение 1 придает препарату противоэпилептическое действие. 9 10 Температура плавления является важной физической константой ЛС и наряду с другими физическими характеристиками используется при определении подлинности и ориентировочного определения чистоты. Температурой плавления называют температуру, при которой происходит переход вещества из твердого состояния в жидкое. В НД она приводится, как правило, в виде интервала значений. 11 ФС рекомендует подтверждать подлинность по ИК- спектрам, снятым в виде дисков с калия бромидом в области 4000 – 400 см-1, спектры по расположению характеристических полос поглощения должны полностью совпадать с рисунками спектров стандартных образцов. ИК спектрометрия – метод исследования веществ, основанный на поглощении ИК излучения, в результате чего происходит усиление колебательных и вращательных движений молекул. В основе получения ИК спектра лежит облучение исследуемого образца ИК излучением с постепенно изменяющейся частотой, осуществляемое с помощью прибора – ИК спектрометра. Каждое соединение независимо от его природы имеет строго индивидуальную картину спектра. ИК спектр представляет собой график пропускания веществом инфракрасного излучения (Т, %) в зависимости от длины волны (, мкм) или частоты излучения (, см-1). 12 Спектрофотометрия основана на поглощении ЛС монохроматического излучения в УФ- области. Как правило, поглощение излучения в УФ- области обусловлено наличием в структуре ЛС системы двойных связей. Графическое изображение зависимости поглощения от длины волны света называется спектром. Раствор фенобарбитала в 96% спирте в щелочной среде (буферный раствор с рН=10) имеет максимум поглощения при 240 нм и минимум при 224 нм (поглощение происходит благодаря наличию фенильного радикала в 5-м положении). Бензобарбитал (бензонал) – раствор в 96% спирте и 0,1М хлористоводородной кислоте имеет максимум поглощения при 257 нм и минимум при 230 нм (поглощение обусловлено фенильным радикалом в 5положении и бензоильным радикалом в 1-м положении). 13 Барбитураты содержат в своей структуре имидную группу: O C O NH C и обладают кислотными свойствами за счет имидо-имидольной таутомерии: благодаря подвижному атому водорода имидной группы в щелочной среде образуется имидольная форма, в кислой – имидная. 14 Барбитураты, не имеющие заместителей в 1-м положении могут образовывать диимидольные формы. 15 Общие реакции Реакции комплексообразования Солевые формы вступают в реакции комплексообразования с солями тяжелых металлов (Сu2+, Co2+, Ag+). Реакция протекает за счет имидной группы – имидольной формы. Однако при выполнение реакций нельзя допустить избытка щелочи, т.к. это может привести к образованию гидроксидов тяжелых металлов, поэтому реакции рекомендуется проводить в присутствии гидрокарбоната и карбоната натрия (калия), так же используют кальция хлорид. При проведении реакции на барбитураты кислоты, навески субстанций растворяют в спирте 96%. Реакция с кобальта нитратом является фармакопейной для всех ЛС данной группы. Все ЛС образуют с катионом кобальта растворимый комплекс сине-фиолетового цвета. 16 Барбитураты образуют с катионом меди (II) комплексы различного цвета, эта реакция позволяет отличать барбитураты друг от друга. Данная реакция используется для подтверждения подлинности фенобарбитала в таблетках (ГФ XIV, T. III, ФС.3.1.0099.18). Навеску порошка растертых таблеток растворяют в растворе натрия гидроксида 1%, прибавляют растворы калия гидрокарбоната, калия карбоната и меди (II) сульфата, образуется осадок бледно-сиреневого цвета, не изменяющийся при стоянии. 17 С раствором серебра нитрата барбитураты образуют монозамещенные соли – растворимые в воде, а в присутствии избытка реактива – дизамещенные – нерастворимые в воде. 18 Реакция сплавления со щелочами (общая для всех ЛС данной группы) Все барбитураты можно идентифицировать реакцией сплавления со щелочами, при этом они разрушаются с выделением аммиака, натрия карбоната и натриевой соли карбоновой кислоты (замещенной уксусной). При последующем подкислении хлористоводородной кислотой выделяется углерода диоксид и ощущается запах соответствующей кислоты. 19 Общие реакции для барбитуратов – солей (барбитал-натрий, гексобарбитал-натрий) 1. Реакция вытеснения кислотной формы: барбитураты соли представляют собой соли, образованный сильным минеральным основанием и слабой органической кислотой, при добавлении сильной минеральной кислоты происходит вытеснение слабой органической из её соли. Реакция проводится с хлористоводородной кислотой разведенной. Выпавший осадок соответствующей органической кислоты отфильтровывают, промывают водой, сушат и определяют температуру плавления. 2. Реакция Б на натрий (ГФ) – окрашивание бесцветного пламени в желтый цвет. 20 Специфические реакции Фенобарбитал Реакция нитрования по фенильному радикалу. Реакция протекает при прибавлении концентрированных азотной и серной кислот, появляется желтое окрашивание, обусловленное образованием мета-нитро-производного фенобарбитала. 21 Бензобарбитал (бензонал) Реакция на остаток бензойной кислоты после гидролиза по амидной группе в присутствии раствора натрия гидроксида (щелочной гидролиз). Образовавшийся бензоат натрия вступает в реакцию с железа (III) хлоридом с образованием основного бензоата железа – осадка розовато-желтого цвета. Реакция протекает за счет карбоксильной группы. 22 23 Гексобарбитал-натрий (Гексенал) Реакция бромирования (присоединения атомов брома) протекает за счет непредельной связи циклогексильного радикала, выпадает осадок дибромпроизводного. 24 При проверке доброкачественности субстанций контролируются следующие показатели:  прозрачность раствора;  цветность раствора;  общие примеси;  специфические (родственные) примеси. 25 26 Общие примеси – указывают на степень очистки ЛС, не имеют специфического действия, но в больших количествах снижают фармакологическую активность ЛС. Хлориды – определяют реакцией осаждения раствором серебра нитрата в присутствии азотной кислоты: CI- + AgNO3 → AgCI↓ + NO3 - (опалесценцию, появившуюся в испытуемом растворе, сравнивают с опалесценцией эталонного раствора, на темном фоне, в проходящем свете). Сульфаты – определяют реакцией осаждения раствором бария хлорида в присутствии хлористоводородной кислоты: SO42- + BaCI2 → BaSO4↓+ 2CI(помутнение, появившееся в испытуемом растворе, сравнивают с помутнением эталонного раствора, на темном фоне, в проходящем свете). Сульфатная зола и тяжелые металлы (препарат предварительно обрабатывают концентрированной серной кислотой, которая обугливает, окисляет органические вещества, а соли превращает в термически стойкие и менее летучие сульфаты. Образовавшаяся сульфатная зола используется для последующего определения примеси тяжёлых металлов). Для определения примеси тяжелых металлов используют реакцию осаждения натрия сульфидом – образуются окрашенные осадки сульфидов тяжелых металлов (черные, коричневые): Pb2+ +Na2S→ PbS↓ + 2Na+ (окраска, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать окраску эталонного, растворы просматривают на белом матовом фоне, при дневном отраженном свете, по оси пробирок). 27 Потеря в массе при высушивании происходит за счет влаги и некоторых летучих веществ, например, летучих кислот, аминов, углерода диоксида и др. Образец субстанции сушат до постоянной массы при определенной температуре, условия и температура указываются в ФС. Таким образом контролируется содержание влаги (воды) и возможных летучих примесей. Барбитураты соли являются гигроскопичными ЛС, т.к. это соли образованные слабыми кислотами и сильным основанием, поэтому потеря в массе при высушивании допускается больше, чем для барбитуратов кислот, которые в свою очередь, очень мало или практически не растворимы в воде и не поглощают влагу из воздуха. 28 Для субстанций барбитала и фенобарбитала контролируется такой показатель как – кислотность. Кислотность определяется визуально ориентировочно с помощью кислотно-основного индикатора – метилового красного. В барбитале данный показатель позволяет контролировать содержание специфической примеси – этилбарбитуровой кислоты (промежуточный продукт синтеза), которая проявляет более сильные кислотные свойства, за счет наличия подвижного атома водорода в 5-м положении. Определение проводят в водном извлечении: раствор должен окрашиваться в красновато-оранжевый цвет при прибавлении 1 кап. раствора метилового красного (рН интервал перехода окраски индикатора 4,2 – 6,2, от красной к желтой, т.е. рН д.б. больше 4,2. Примесь не допустима. В фенобарбитале аналогично определяется примесь фенилбарбитуровой кислоты (промежуточный продукт синтеза), которая так же проявляет более сильные кислотные свойства, за счет наличия подвижного атома водорода в 5-м положении. Определение проводят в водном извлечении: раствор должен окрашиваться в оранжево-желтый цвет при прибавлении 0,15 мл 0,1% раствора метилового красного, т.е. рН д.б. около 6,0. Для перехода окраски в желтый цвет должно понадобиться не более 0,1 мл 0,1М раствора натрия гидроксида Примесь не допустима. 29 Родственные примеси в субстанции фенобарбитала определяют методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) – метод основан на разделении веществ между подвижной и неподвижной фазами, в качестве подвижной фазы используется система растворителей, неподвижной - слой сорбента, нанесенный на инертную твердую поверхность (пластинку). К родственным примесям относятся исходные, промежуточные и побочные продукты синтеза, а так же продукты разложения. Контролируемые в субстанции фенобарбитала родственные примеси неидентифицированные, в качестве раствора сравнения используется испытуемый раствор разбавленный в 200 и в 400 раз. Примеси допустимые не более 0,75%. 30 Определение проводят методом ВЭЖХ – Высокоэффективная жидкостная хроматография (жидкостная хроматография высокого давления) – это метод колоночной хроматографии, в котором подвижной фазой служит жидкость, движущаяся под давлением через хроматографическую колонку, заполненную неподвижной фазой (сорбентом). Для проведения испытания готовят раствор субстанции в ацетонитриле, раствор сравнения – раствор стандартного образца фенобарбитала в ацетонитриле. На хроматограмме испытуемого раствора площадь пика фенобарбитала должна быть не более площади пика на хроматограмме раствора сравнения (не более 0,4%). Фенобарбитал – исходный продукт синтеза бензобарбитала, является специфической допустимой примесью. 31 В субстанциях барбитуратов солей контролируется свободная щелочь (исходный продукт синтеза) – навеску субстанции обрабатывают спиртом, нейтрализованным по тимолфталеину, декантируют и полученный раствор титруют хлористоводородной кислотой 0,05М. Ацидиметрия, вариант нейтрализации. Примесь специфическая, допустимая – не более 0,25%. 32 В субстанции гексобарбитала-натрия (гексенала) контролируется специфическая допустимая примесь - метиловый спирт (исходный продукт синтеза). В основе определения лежит реакция окисления метилового спирта калия перманганатом в присутствии фосфорной кислоты. В данных условиях метиловый спирт окисляется до формальдегида, затем при прибавлении динатриевой соли хромотроповой кислоты протекает реакция конденсации с последующим окислением продукта конденсации, в результате образуется окрашенный продукт хиноидной структуры (ауриновый краситель). Параллельно проводят реакцию с эталонным раствором. Окраска появившаяся в испытуемом растворе не должна быть интенсивнее окраски эталона (содержание метилового спирта должно быть не более 0,1%). 33 34 Барбитураты кислоты (барбитал, фенобарбитал, бензобарбитал) проявляют слабые кислотные свойства за счет имидной группы и могут быть определены количественно алкалиметрическим методом в среде протофильного растворителя. Метод основан на солеобразовании (нейтрализации) определяемой слабой кислоты титрантом в среде протофильного растворителя, усиливающего кислотные свойства анализируемого ЛС. В качестве протофильного растворителя используется диметилформамид (ДМФА). Данный метод является фармакопейным для барбитала, титрование проводят в среде диметилформамида, усиливающего кислотные свойства имидной группы. 1. стадия – растворение ЛС в диметилформамиде. Водород имидной группы (имидольной формы) переходит к азоту ДМФА, тем самым усиливаются кислотные свойства имидной группы, на кислороде появляется заряд «минус». 35 2. стадия – солеобразование Титрование проводят раствором натрия метилата, в процессе титрования образуется натриевая соль барбитала и метилат-ион. 36 3. стадия – регенерация растворителя. Протонированный диметилформамид (ДМФА) реагирует с метилат-ионом, в результате образуется обычная форма ДМФА и метиловый спирт. Суммарное уравнение приведено под чертой. В качестве индикатора используют тимоловый синий, титруют до синего окрашивания. Коэффициент стехиометричности равен 1. 37 Количественное определение фенобарбитала проводят алкалиметрическим методом в смешанной среде: навеску субстанции растворяют в спирте 96%, предварительно нейтрализованном по тимолфталеину и титруют 0,1М раствором натрия гидроксида (водным, в процессе титрования образуется водно-спиртовый раствор – смешанная среда). Метод основан на нейтрализации имидной группы фенобарбитала раствором натрия гидроксида – алкалиметрия, вариант нейтрализации. Метод фармакопейный и применяется во внутриаптечном контроле. Аналогично проводят количественное определение бензобарбитала в субстанции. 38 Барбитураты – соли (барбитал-натрий, гексобарбитал-натрий) количественно определяют ацидиметрическим методом по варианту вытеснения. Навеску субстанции растворяют в свежепрокипяченной и охлажденной воде (чтобы уменьшить влияние углекислоты воздуха), и титруют 0,1М раствором хлористоводородной кислоты в присутствии индикатора – метилового оранжевого, до появления розового окрашивания. Титрование проводят без добавления органических растворителей, т.к. выделяющиеся в процессе титрования кислоты очень слабые, они не будут мешать титрованию (не диссоциируют в водных растворах и не сдвигают равновесие реакции в обратную сторону). 39 Количественное определение барбитуратов можно проводить аргентометрическим методом. Метод основан на образовании серебряных солей барбитуратов за счет имидной группы (имидольной формы). При титровании барбитуратов-кислот требуется создание слабощелочной среды, в которой образуется солевая форма (имидольная). Для создания слабощелочной среды используют натрия гидрокарбонат с натрия карбонатом или натрия тетраборат. Титрование можно проводить по образованию монозамещенной соли и по образованию дизамещенной соли. Если определение проводят по монозамещенной соли (растворимой в воде), то точку эквивалентности устанавливают по помутнению. Избыточная капля титранта образует дизамещенную соль (нерастворимую в воде), которая и даёт помутнение раствора. Данная схема представлена на слайде. При титровании по монозамещенной соли коэффициент стехиометричности будет равен 1. 40 Если определение проводят по дизамещенной соли (нерастворимой в воде), то точку эквивалентности устанавливают с помощью раствора калия хромата (метод Мора). В процессе титрования образуется осадок дизамещенной серебряной соли определяемого ЛС, избыточная капля титранта образует с калия хроматом осадок оранжево-желтого цвета – серебра хромат. Данная схема представлена на слайде. При титровании по дизамещенной соли коэффициент стехиометричности равен 1/2. 41 Количественное определение гексобарбитала-натрия можно провести броматометрическим методом по варианту присоединения. Вариант присоединения основан на свойстве брома, получаемого количественно из реакции калия бромата с калия бромидом в присутствии минеральной кислоты (серной или хлористоводородной), вступать в реакцию присоединения по месту двойной связи. Процесс присоединения брома в случае гексобарбитала-натрия протекает по месту разрыва кратной связи циклогексильного радикала. Поскольку количественно процесс присоединения протекает во времени, используют способ обратного титрования. По окончании реакции присоединения избыток калия бромата (образовавшегося брома) определяют йодометрически: Br2 + 2KI → I2 + 2KBr К реакционной смеси прибавляют раствор калия йодида, убирают в темное место на определенное время, выделившийся йод титруют натрия тиосульфатом: I2 + 2Na2S2O3 → 2NaI + Na2S4O6 Коэффициент стехиометричности равен 3/1, т.к. на 1 моль гексобарбитала-натрия (гексенала) расходуется 1 моль брома, а 1 моль калия бромата (в реакции с калия бромидом в присутствии серной кислоты) дает 3 моля брома, соответственно 1 моль калия бромата будет расходоваться на 3 моля гексенала. Кстех = ЛС/титрант= Гексенал/ KBrO3= 3моль гексенала/1 моль KBrO3 42 Фенобарбитал и бензобарбитал содержат в своей структуре ароматические радикалы и могут поглощать излучение в УФобласти. В готовых лекарственных формах, например, в таблетках, для количественного определения применяется спектрофотометрический метод, основанный на свойстве растворов ЛС поглощать монохроматическое излучение в УФобласти. Расчеты проводят по стандартному образцу, в качестве которого используются субстанции соответствующих ЛС. 43 44 45