Левоміцетин – Дрібний кристал. порошок білого, сірувато-білого або жовтувато-білого кольору. Гіркий на смак. Малорозчинний у воді, легкорозчинний у спирті. Розчин субстанції в етанолі обертає площину поляризації праворуч, в етилацетоні – ліворуч.
Левоміцетину стеарат
Левоміцетину стеарат
(Laevomycetini stearas)
D-(-)-трео-1-n-Нітрофеніл-2-дихлорацетиламіно-
пропандіолу-1,3-3 –стеарат
Левоміцетину стеарат - це білі з жовтуватим або жовтувато-зеленим відтінком кристалічні речовини без запаху. Левоміцетину стеарат не має смаку. Практично нерозчинний у воді, важкорозчинний у спирті, у всіх розчинниках утворює мутні розчини.
Левоміцетину сукцинат розчинний - біла або з ледь жовтуватим відтінком пориста маса зі слабким специфічним запахом. Левоміцетину сукцинат розчинний - гіркий на смак. Дуже легко розчинний у воді, малорозчинний у спирті, гігроскопічний.
Молекула левоміцетину має 2 асиметричних атоми вуглецю, і тому можливо існування чотирьох ізомерів: D- і L-трео , D- і L-еритро-, які відрізняються просторовим розташуванням функціональних груп:
Левоміцетин є лівообертальним трео-ізомером D ряду.Суміш D(-) і L(+) трео-ізомерів левоміцетину - це рацемат, оптично неактивна речовина, відома під назвою синтоміцин (має 50 % фізіологічної активності левоміцетину). Еритро-форми в медицині не використовуються, оскільки є токсичними речовинами.
Добування левоміцетину
Левоміцетин вперше виділено в 1947 році з культуральної рідини актиноміцета, а в 1949 році встановлено хімічну структуру.
Препарат добувають вирощуванням актиноміцету Streptomyces venezuelae на середовищі (бульйон, гліцерин, меляса та мінеральні солі) при 23-27 °С та сильній аерації протягом 89 год. Після відфільтровування міцелію гриба антибіотик екстрагують бутилацетатом і очищують хроматографічним методом.
Левоміцетин - перший антибіотик, який почали добувати хімічним синтезом, у той час як більшість антибіотиків добувають біосинтезом.
Синтез левоміцетину
Добутий препарат взаємодією з NaOH перетворюють в рацемічну основу левоміцетину і розділяють на оптичні ізомери, користуючись різною розчинністю в метанолі солей, утворених з правообертаючою тартратною кислотою. При цьому в метанолі розчиняється тільки сіль D-ізомеру. Основу з розчину осаджують амоніаком та ацилюють метиловим естером дихлорацетатної кислоти Cl2CHCOOCH3
Добутий препарат взаємодією з NaOH перетворюють в рацемічну основу левоміцетину і розділяють на оптичні ізомери, користуючись різною розчинністю в метанолі солей, утворених з правообертаючою тартратною кислотою. При цьому в метанолі розчиняється тільки сіль D-ізомеру. Основу з розчину осаджують амоніаком та ацилюють метиловим естером дихлорацетатної кислоти Cl2CHCOOCH3
Ідентифікація
За фізико-хімічними константами: температура плавлення, ІЧ- та УФ-спектроскопія, ТШХ, питоме обертання.
До спиртового розчину левоміцетину додають розчин кальцій хлориду і порошок цинку і нагрівають. Одержаний гарячий розчин фільтрують, охолоджують і додають бензоїлхлорид. Потім додають розчин ферум(ІІІ) хлориду і хлороформ і струшують; водний шар має забарвлюватися у колір від світло-фіолетово-червоного до пурпурового.
Реакція на хлорид-йони після мінералізації субстанції безводним натрій карбонатом і розчиненням залишку в розведеній нітратній кислоті.
Гідроліз в кислому або лужному середовищі з подальшою ідентифікацією утворених продуктів. Так, при нагріванні левоміцетину з розчином натрію гідроксиду спочатку виникас жовте забарвлення, що переходить у червоно-оранжеве (внаслідок утворення ацинітроформи), а при подальшому нагріванні утворюється цегляно-червоний осад і з'являється запах амоніаку:
Гідроліз в кислому або лужному середовищі з подальшою ідентифікацією утворених продуктів. Так, при нагріванні левоміцетину з розчином натрію гідроксиду спочатку виникас жовте забарвлення, що переходить у червоно-оранжеве (внаслідок утворення ацинітроформи), а при подальшому нагріванні утворюється цегляно-червоний осад і з'являється запах амоніаку:
Гідроксамова реакція на естери левоміцетину.
Гідроксамова реакція на естери левоміцетину.
Левоміцетину стеарат при нагріванні з кислотою хлоридною концентрованою гідролізується - утворюється стеаринова кислота, яка спливає на поверхню у вигляді маслянистих крапель, які тверднуть при охолодженні:
За реакцією утворення азобарвника червоного кольору, після відновлення нітрогрупи до аміногрупи з подальшим діазотуванням і азосполученням:
За реакцією утворення азобарвника червоного кольору, після відновлення нітрогрупи до аміногрупи з подальшим діазотуванням і азосполученням:
В експрес-аналізі використовують реакцію левоміцетину з купруму(II) сульфатом у лужному середовищі в присутності н-бутанолу - спиртовий шар забарвлюється в синьо-фіолетовий колір внаслідок утворення комплексної солі, яка, за припущенням, має таку структуру:
В експрес-аналізі використовують реакцію левоміцетину з купруму(II) сульфатом у лужному середовищі в присутності н-бутанолу - спиртовий шар забарвлюється в синьо-фіолетовий колір внаслідок утворення комплексної солі, яка, за припущенням, має таку структуру:
Кількісне визначення
ДФУ - Спектрофотометрія. Вміст левоміцетину в субстанції розраховують за питомим показником поглинання.
Нітритометрія після попереднього відновлення нітрогрупи до аміногрупи цинковим пилом у кислому середовищі. Е = М.м.
Метод рідинної хроматографії.
Куприметрія, пряме титрування. Метод ґрунтується на утворенні розчинної комплексної сполуки левоміцетину з купруму (II) сульфатом у лужному середовищі (див. ідентифікацію). Титрант-0,01 М розчин купруму (II) сульфату, індикатор - мурексид. Титрування ведуть від фіолетового до коричнево-червоного забарвлення, однакового із забарвленням сліпої проби. Е = 2 М.м.
Куприметрія, пряме титрування. Метод ґрунтується на утворенні розчинної комплексної сполуки левоміцетину з купруму (II) сульфатом у лужному середовищі (див. ідентифікацію). Титрант-0,01 М розчин купруму (II) сульфату, індикатор - мурексид. Титрування ведуть від фіолетового до коричнево-червоного забарвлення, однакового із забарвленням сліпої проби. Е = 2 М.м.
Куприйодометрія, пряме титрування за замісником. До розчину левоміцетину у лужному середовищі додають розчин купруму (II) сульфату. Осад купруму (ІІ) гідроксиду відфільтровують, у фільтраті розчинний куприлевоміцетиновий комплекс руйнують дією кислоти сульфатної з утворенням еквівалентної кількості купруму (II) сульфату, яку визначають йодометрично, індикатор - крохмаль. Паралельно проводять контрольний дослід. Е = 2 М.м.
CuSO4
Осаджувальне титрування (аргентометрія або меркуриметрія). Методи ґрунтуються на окисненні левоміцетину Н2О2 у лужному середовищі, в результаті якого утворюються 2 молекули NaCl, котрі визначають аргентометрично за Фольгардом або меркуриметрично з індикатором дифенілкарбазоном. Е = 1/2 М.м.
Осаджувальне титрування (аргентометрія або меркуриметрія). Методи ґрунтуються на окисненні левоміцетину Н2О2 у лужному середовищі, в результаті якого утворюються 2 молекули NaCl, котрі визначають аргентометрично за Фольгардом або меркуриметрично з індикатором дифенілкарбазоном. Е = 1/2 М.м.
Фотоколориметрія за утворенням азобарвника після відновлення нітрогрупи до аміногрупи з подальшим діазотуванням і азосполученням.
Йодометрія. Метод ґрунтується на окисненні продуктів лужного гідролізу левоміцетину. Експериментально встановлено Е = 1/6 М.м.
Броматометрія, зворотне титрування. Е = 1/4 М.м.
Ацидиметрія у неводному середовищі після кислотного гідролізу.
Зберігання
У ЩКЗ, у захищеному від світла місці.
Застосування
Левоміцетин належить до антибіотиків широкого спектру дії, застосовується для лікування дизентерії, пневмонії, коклюшу, черевного тифу та інших інфекційних захворювань. Курс лікування 8-10 днів. В дитячій практиці використовують левоміцетину стеарат, який не має гіркого смаку. Левоміцетину сукцинат може застосовуватися для ін’єкцій.
Побічні ефекти. Порушує функцію кровотворних органів, тому при лікуванні левоміцетином необхідний аналіз крові. Може викликати дисбактеріоз.
Антибіотики гетероциклічної структури
Пеніциліни (пенами)
В основі молекули пеніцилінів лежить 6-аміно-пеніциланова кислота (6-АПК), яка складається з конденсованих тіазолідинового (А) і β-лактамного (В) циклів:
Добування природних пеніцилінів
Для добування пеніциліну вирощують плісеневий гриб Penicillium notatum на середовищі, до складу якого входить кукурудзяний екстракт, лактоза та різні мінеральні солі. Щоб збільшити вихід бензилпеніциліну, до середовища добавляють 0,02 – 0,08 % кислоти фенілацетатної С6Н5СН2СООН або її аміду. Ферментацію проводять приблизно 70 год. при 23-24 оС, рН = 6-6,5 і сильній аерації (1 л повітря на 1 л середовища за 1 хв.). Після закінчення ферментації утворений продукт переробляють за схемою зображеною на наступному слайді.
Щоб розділити різні типи пеніциліну і далі очистити натрієву сіль пеніциліну, її перетворюють в сіль пеніциліну з органічними основами або очищають хроматографічним методом. Водний розчин натрієвої солі бензилпеніциліну випарюють досуха при температурі – 40оС в вакуумі (0,1-0,2 мм рт. ст.): лід, не топлячись, переходить в пару, а сухий препарат залишається (ліофільне висушування).
Для проявлення біологічної активності велике значення має β-лактамний цикл, який дуже нестійкий у кислому і лужному середовищах. Пеніцилін стоїть біля витоків ери антибіотиків і у зв'язку з його широким використанням зараз 80-90 % штамів стафілококів виробили стійкість до нього, продукуючи фермент пеніциліназу, яка розщеплює β-лактамний цикл. Ураховуючи це і той факт, що пеніциліни найменш токсичні порівняно з іншими антибіотиками, проводиться пошук напівсинтетичних пеніцилінів на основі 6-АПК.
Для проявлення біологічної активності велике значення має β-лактамний цикл, який дуже нестійкий у кислому і лужному середовищах. Пеніцилін стоїть біля витоків ери антибіотиків і у зв'язку з його широким використанням зараз 80-90 % штамів стафілококів виробили стійкість до нього, продукуючи фермент пеніциліназу, яка розщеплює β-лактамний цикл. Ураховуючи це і той факт, що пеніциліни найменш токсичні порівняно з іншими антибіотиками, проводиться пошук напівсинтетичних пеніцилінів на основі 6-АПК.
Напівсинтетичні пеніциліни- це ацильні похідні 6-АПК.
Залежність між хімічною будовою і біологічною дією пеніцилінів
1 – характер радикалу визначає
степінь зв'язування білками;
2 – замісник в о-положенні
фенільного радикалу впливає
на стійкість до пеніцилінази;
3 – характер зв'язку фенільного
радикалу з метиленовою групою
визначає кислотостійкість пеніцилінів;
4 – замісник атому Гідрогену в метиленовій групі визначає спектр дії пеніциліну;
5 – розщеплення β-лактамного зв'язку призводить до зникнення властивостей антибіотика і появі алергічної дії;
6 – замінник в карбоксильній групі дає можливість одержання сольових форм пеніцилінів;
П – пеніциліназа розщеплює β-лактамне ядро;
А – амілаза розщеплює амідний зв'язок.
Властивості
Лікарські засоби природних і напівсинтетичних пеніцилінів - це білі кристалічні речовини, без запаху, гіркі на смак. Натрієва і калієва солі бензилпеніциліну гігроскопічні й легко розчиняються у воді. Новокаїнова сіль бензилпеніциліну, феноксиметилпеніцилін і ампіцилін мало розчинні у воді.
Водні або спиртові розчини пеніцилінів обертають площину поляризованого променя праворуч.
Ідентифікація
За фізико-хімічними константами: ІЧ- та УФ-спектроскопія, тонкошарова хроматографія.
Реакція з формальдегідом у присутності кислоти сульфатної концентрованої (реактив Маркі). Реакція розрізнювальна, оскільки кожний пеніцилін утворює при цьому характерне забарвлення (бензилпеніциліни - червонувато-коричневе забарвлення, амоксицилін - темно-жовте та ін.).
Субстанції дають реакції на калій, натрій та новокаїн.
Нефармакопейні реакції:
а) реакція утворення купруму(II) (зеленого) або феруму (III) (червоного кольору) пеніцилоїногідроксаматів після гідроксиламінолізу (β-лактамного циклу):
б) реакція з хромотроповою кислотою в присутності кислоти сульфатної концентрованої, яка є розрізнювальною, оскільки кожен пеніцилін дає продукт характерного забарвлення (бензилпеніциліни дають коричневе забарвлення, ампіцилін - фіолетове і т. д.);
б) реакція з хромотроповою кислотою в присутності кислоти сульфатної концентрованої, яка є розрізнювальною, оскільки кожен пеніцилін дає продукт характерного забарвлення (бензилпеніциліни дають коричневе забарвлення, ампіцилін - фіолетове і т. д.);
в) визначення органічно зв'язаної сірки (сухий і мокрий піроліз);
г) визначають температуру плавлення N-етилпіперидинової солі бензилпеніциліну (для природних пеніцилінів);
д) реакція на аліфатичну аміногрупу (ампіцилін, амоксицилін) – при нагріванні з розчином нінгідрину спостерігається фіолетове забарвлення.
е) реакція Віталі – Морена.
Реакція утворення азобарвника на амоксицилін (червоне забарвлення)
Реакція утворення азобарвника на амоксицилін (червоне забарвлення)
Пеніциліни за рахунок атому Сульфуру володіють відновними властивостями і здатні відновлювати аргентум з реактиву Толенса, гідраргірум з реактиву Неслера і т. д.
Кількісне визначення
Метод рідинної хроматографії (ДФУ).
Мікробіологічним методом дифузії в агар (відтворність результатів - 5-10 %).
Спектрофотометричне визначення напівсинтетичних пеніцилінів.
Хімічним методом у два етапи:
а) визначення суми пеніцилінів;
б) визначення вмісту відповідної лікарської речовини.
Суму пеніцилінів для лікарських засобів природних пеніцилінів визначають йодометричним методом, суть якого полягає в тому, що продукти лужного гідролізу пеніциліну здатні окиснюватися йодом у присутності ацетатного буферу з рН = 4,5. Е = М.м./8
Визначення вмісту бензилпеніциліну проводиться гравіметричним методом за реакцією утворення N-етилпіперидинової солі:
Визначення вмісту бензилпеніциліну проводиться гравіметричним методом за реакцією утворення N-етилпіперидинової солі:
Суму пеніцилінів у напівсинтетичних лікарських речовинах визначають алкаліметрично методом зворотного титрування, з контрольним дослідом, індикатор – фенолфталеїн. Е = М.м.
Випробування на чистоту
Вимірюють оптичну густину розчинів природних пеніцилінів при довжині хвилі 264, 280 і 325 нм. Специфічні домішки визначають методом рідинної хроматографії; залишкові кількості органічних розчинників - методом газової хроматографії. Визначають також пірогени, аномальну токсичність і стерильність.
Зберігання
У ЩЗК, в сухому, захищеному від світла місці при кімнатній температурі.
Застосування
Природні пеніциліни впливають на грампозитивні мікроорганізми і використовуються для лікування пневмоній, гонореї, сифілісу, гнійних інфекцій, дифтерії, скарлатини. їх не можна приймати per os, оскільки в кислому середовищі відбувається інактивація (стійкими в кислому середовищі є феноксиметилпеніцилін і напівсинтетичні пеніциліни). Природні пеніциліни руйнуються під дією пеніцилінази, напівсинтетичні аналоги стійкіші до неї і мають ширший спектр дії.
Побічна дія. Найбезпечніші.Пеніциліни можуть викликати шлунково-кишкові розлади; дуже рідко - алергічні реакції.
Цефалоспорини (цефеми)
В основі структури цефалоспоринів лежить конденсована система, яка складається з (-лактамного і дигідротіазинового циклів. Цефалоспорини є похідними 7-аміноцефалоспоранової кислоти (7-АЦК) (цефалотин, цефапірин, цефуроксим, цефотаксим натрію) і 7-аміно-дезацетоксицефалоспоранової кислоти (7-АДЦК) (цефалексин моногідрат, цефазолін натрію, цефтриаксон натрію, цефіксим, цефалоридин).
Загальна формула лікарських засобів групи цефалоспоринів:
Плісеневі гриби виду Cephalosporium і актиноміцети продукують природний антибіотик - цефалоспорин С, який не знайшов застосування в медицині через низьку активність. Цефалоспорин-С є джерелом добування напівсинтетичних цефалоспоринів.
У медичній практиці використовують сучасні напівсинтетичні цефалоспорини чотирьох поколінь (класифікація за Харкевичем).
За фізико-хімічними константами: ІЧ- та УФ-спектрофотометрія, тонкошарова хроматографія.
Реакція з реактивом Маркі. Реакція розрізнювальна, оскільки кожний з них утворює характерне забарвлення (цефалексин - світло-жовте забарвлення, що переходить в темно-жовте; цефтріаксону натрієва сіль - зеленкувато-жовте, що переходить у жовте; цефотаксиму натрієва сіль - яскраво-жовте, що переходить у коричневе).
Наявність β-лактамного циклу обумовлює реакцію утворення гідроксаматів купруму (II) або феруму (III).
Із сумішшю кислот H2SO4 та HNO3 цефалексин набуває жовтого забарвлення, цефалотин - оливково-зеленого, що переходить у червоно-коричневе.
Натрієві солі дають відповідні реакції на катіон натрію.
Властивості
Лікарські речовини - білі, іноді з жовтуватим відтінком порошки. Мало розчинні у воді (за винятком натрієвих солей - цефалексину, цефтріаксону, цефатоксиму), важко розчинні в спирті. Деякі мають характерний запах і чутливі до дії світла. Оптично активні речовини групи цсфалоспоринів обертають площину поляризації праворуч.
Кількісне визначення.
Метод рідинної хроматографії (ДФУ).
Хімічні методи (аналогічно пеніцилінам).
Біологічні методи.
Фізико-хімічні методи (спектрофотометрія, фотоколориметрія).
Кількісне визначення цефалексину
Ацидиметрія в неводному середовищі. Точку еквівалентності фіксують потенціометрично.
Зберігання
У ЩЗК, в сухому, захищеному від світла місці при кімнатній температурі.
Застосування
Цефалоспорини мають ширший спектр дії, ніж пеніциліни, й меншу токсичність.
Відмінність у хімічній структурі пеніцилінів і цефалоспоринів зумовлює стійкість цефалоспоринів до стафілококової пеніцилінази і більшу стійкість до дії кислот. Тому цефалоспорини призначають для лікування пеніциліностійких інфекцій.
Лікарські засоби цефалоспоринів використовують при гострих і хронічних захворюваннях органів дихання, сечових шляхів, статевих органів; при післяопераційних та інших інфекціях.
Інші антибіотики гетероциклічної структури
Структура, яка поєднує β-лактамний і оксазолідоновий цикли, - клавуланова кислота:
