Условия определения
колонка, неподвижная фаза, температура колонки капиллярная 25мх0,32 мм; полиметилфенилсилоксан; температура от 150 до 220 °С (изотермический режим - линейный градиент - изо термический режим)
внутренний стандарт
диэтиланилин
2-этилгексано-вая кислота насадочная; 2мх2 мм; по-лиметилфенилсилоксан (3%); 120 °С
капиллярная 10мх0,53 макрогол 20000 нитротерефталат; температура от 40 до 200 °С (изотермический режим - линейный градиент - изотер мический режим) азот
гелий ДИП °С ДИП 300 °С нафталин
3- циклогек- силпропионовая кислота метиленхлорид насадочная; 1,5мх4 мм; макрогол 1000 (10%); 60 °С азот ДИП этиленхлорид
2.5.3. Количественное определение
Основным методом количественного определения (РЬ.Еиг. 4, ВР, ЕГ8Р) пенициллинов является ВЭЖХ. Разделение проводят на колонках с октадецилсиликагелем (в ЕГ8Р для оксациллина используется фенил-силикагель). Подвижные фазы представляют собой смеси водных фосфатных буферных растворов и метанола или ацетонитрила (табл. 11). Детекция - спектрофотометрическая. Метод ВЭЖХ позволяет провести не только количественное определение основного вещества (допустимые содержания для различных пенициллинов показаны в табл. 9), но и родственных соединений, выступающих в роли примесей. До возникновения данного метода количественное определение пенициллинов проводилось, например, следующим образом (согласно ГФ X) - методом иодометрического титрования определялась сумма пенициллинов, а затем другим методом (гравиметрия, УФ-спектрофотометрия) определялось содержание конкретного пенициллина. Таблица 11 Условия количественного определения пенициллинов методом ВЭЖХ согласно ЕР 2004 (оксациллин -Ц8Р 24) Вещество
БП натриевая и калиевая соли
БП новокаиновая соль
бензатина БП ФМП Подвижная фаза, скорость
Смесь А и В в соотношении 70:30, где (А) -смесь ФБР (КН2РО4 + Н3РО4, рН 3,5), метанола и воды (10:30:60); (В) - смесь ФБР (КН2РО4 + Н3РО4, рН 3,5), метанола и воды (10:50:40) (1 мл/мин) _____________________________________ смесь (250:250:500; рН смеси 7,2) ацетонитри-ла, воды и водного раствора, содержащего 14 г/л КН2РО4 и 6,5 г/л [(С4Н9)4ИГ], доведенного до рН 7,0 1 М раствором КОН (1,75 мл/мин) Смесь (10:35:55) ФБР (рН 3,5), метанола и во ды; 40 °С (1 мл/мин) Смесь А и В в соотношении 60:40, где (А) Детекция, нм
та же
ФБР (рН 3,5), метанола и воды (10:30:60); (В) - смесь ФБР (рН 3,5), метанола и воды (10:35:45) (1 мл/мин) КЦ динатриевая соль Смесь А и В в соотношении 85:15, где (А) -смесь водного раствора ИаН2РО4 (15,6 г/л; рН 4,3) и ацетонитрила 980:20; (В) - смесь водного раствора ИаН2РО4 (15,6 г/л; рН 4,3) и аце- тонитрила 600:400 (1 мл/мин) АМП тригидрат и натриевая соль Смесь А и В в соотношении 85:15, где (А) -смесь 0,5 мл разведенной уксусной кислоты, 50 мл 0,2 М КН2РО4 и 50 мл ацетонитрила, разбавленная до 1000 мл водой; (В) - смесь 0,5 мл разведенной уксусной кислоты, 50 мл 0,2 М КН2РО4 и 400 мл ацетонитрила, разбав ленная до 1000 мл водой (1 мл/мин) АМО тригидрат и натриевая соль смесь А и В в соотношении 92:8, где (А) -смесь (1:99) ацетонитрила и фосфатного буферного раствора (рН 5,0); (В) - смесь (20:80) ацетонитрила и ФБР (рН 5,0) (1 мл/мин) та же ПЦ и его соль натриевая Смесь А и В в соотношении 88:12, где (А) -смесь 576 мл воды, 200 мл 31,2 г/л раствора ИаН2РО4 и 24 мл 80 г/л раствора тетрабути-ламмония гидроксида (рН 5,5) и 200 мл ацето-нитрила; (В) - смесь 126 мл воды, 200 мл 31,2 г/л раствора ИаН2РО4 и 24 мл 80 г/л раствора тетрабутиламмония гидроксида (рН 5,5) и 650 мл ацетонитрила (1 мл/мин) ОКС натриевая соль 118Р - Смесь 700 мл водного раствора Согласно 1Р III количественное определение пенициллинов проводят спектрофотометрическим методом по реакции с имидазола ртути (II) хлоридом. Продуктом реакции является соль имидазола и комплексного соединения ртути (II) с пеницилленовой кислотой: Максимум поглощения данного вещества находится при 325 нм. В некоторой НД для количественного определения полусинтетических пенициллинов используется реакция образования медной соли пеницилленовой кислоты. Продукт реакции имеет максимум поглощения при 320 нм (в водно-спиртовом растворе - при 330 нм).
Литература 1. Арзамасцев А.П. Ультрафиолетовые и инфракрасные спектры лекарственных веществ. - М.: Медицина, 1981. 2. Беталактамные соединения. Взаимосвязь структуры и биологической активности / П.С. Ныс, В.Б. Курочкина, А.В. Скляренко, Г.А. Вейнберг // Антибиотики и химиотерапия. - 2000. - Т. 45, № 11. - С. 36 - 42. 3. Иваницкая Л.П. Направленный поиск природных беталактамных антибиотиков // Антибиотики. - 1983. - Т. 28, № 2. - С. 37 - 56. 4. Курочкина В.Б., Ныс П.С. Новые беталактамные структуры. Проблемы конструирования // Антибиотики и химиотерапия. - 2002. - Т. 47, № 2. - С. 29 - 37. 5. Либинсон Г.С. Проблемы стандартизации антибиотиков. Устойчивость пенициллинов и цефалоспоринов в растворах // Антибиотики. - 1983. - Т. 28, № 2. - С. 56 - 75. Как это выглядит Лекция
1. Общая характеристика и классификация
Цефалоспоринами (цефемами) называют антибиотики, являющиеся производными 7-аминоцефалоспорановой или 7-амино-дезацетоксицефалоспорановой кислоты.
т О О 8. г СНз СООН 7-АДЦК Открытие антимикробного действия цефалоспоринов относится к 1945 году, когда итальянский учёный Джузеппе Бротзу (профессор университета Сардинии) выделил из пробы морской воды в Сардинии у места слива в море сточных вод грибок СерЪсйозроттт асгетотит и установил, что продукты, выделяемые данных организмом, обладают антимикробной активностью. В 1953 году один из этих продуктов (цефалоспорин С) был идентифицирован. Содержание данного вещества в продуктах жизнедеятельности грибка было невелико (по ходу исследования оно было названо «микропримесью к микропримеси»), оно не было пригодно для практического применения, не было найдено фермента цефалоспориназы аналогичного пе-нициллиназе, поэтому многие учёные (например, Э. Чейн) считали нецелесообразным получение полусинтетических цефалоспоринов на основе цефалоспорина С. Заслуга в «продвижении» цефалоспоринов принадлежит английскому учёному Эд-вардсу Абрахаму (Оксфорд). В 1962 году на рынок был выпущен цефалотин. Затем появились цефалоридин, цефалексин и т.д. Во второй половине 1970-х годов в качестве лекарственных средств стали применяться цефалоспорины второго и третьего поколений: цефуроксим, цефотаксим, цефтриаксон и др. В настоящее время в клинической практике применяют около 40 цефалоспоринов. Кроме цефемов («истинных цефалоспоринов») к антибиотикам данной группы также цефамицины (7-метоксицефалоспорины), оксаце-фемы и карбацефемы *1 Н
I ОСН3 N. ' 3 зг
А
8.
*1 Н I ОСН3
зг А
О СООН цефамицины СООН оксацефемы Как и в случае 6-аминопенициллановой кислоты структуру ами-ноцефалоспорановых кислот можно описывать двумя видами формул и для данного вещества, а также его производных, используются два способа нумерации.
Н Н 1
СНз СООН При использовании второго способа нумерации, принятого в Европейской, Британской и многих других фармакопеях, 7-АЦДК имеет название (6А,7А)-7-амино-3-метил-8-оксо-5-тиа-1-азабицикло [4.2.0]окт-2-ен-2-карбоновая кислота. Цефалопорины отличаются друг от друга заместителями расположенными в з-м и 7-м положениях цефемного ядра. В зависимости от химической структуры различают следующие группы цефалоспоринов (формулы веществ - см. табл. 2) • цефалоспорины - кислоты (цефазолин, цефалотин)
8. Соон аминоцефалоспорины (цефалексин) 8. Кз>
Г
8.
-К К2 СООН иминоцефалоспорины (цефотаксим, цефуроксим, цефтриаксон, цефтазидим и др.) Яд--А8з О^ДК2 СООН
МНН, структурная формула и 1________________ Цефазолина натриевая соль (СеГахоНп 8оПшт) Н I К. X I Синонимы и формы выпуска _________ 2________ Кефзол Лизолин Оризолин Цефамезин Цефезол Порошок для инъекций во флаконах по 0,25; 0,5; 1 и 2 г СООКа натрия (6К, 7Л)-3-[[5-метил-1,3,4-тиадиазолил-2)-тио]метил]-8-оксо-7-[(1/7-тетразолил-1-ацетил)амино]-5 -тиа-1-азабицикло [4.2.0] окт-2-ен-2-карбоксилат Цефалотина натриевая соль (СеШоПп 8оПшт) Н I К. Кефлин Порошок для инъекций во флаконах по 0,5; 1 и 2 г СООКа О натрия (6Л,7Л)-3-[(ацетилокси)метил1]-8-оксо-7-[[2-(2-тиофенил)ацетил]амино]-5-тиа-1-азабицикло[4.2.0] окт-2-ен-2- карбоксилат Цефалексин (СеШехш)
КН2 Н I 2 I К. / О
г -К
8.
Н2О Кефлекс Цепорекс Таблетки, покрытые оболочкой, и капсулы по 0,25 г и 0,5 г; порошок для приготовления суспензий по 2,5 г СООН (6/?,7К)-7-[(К)-2-амино-2- фенилацетамидо]-3-метил-8-оксо-5-тиа-1-азабицикло[4.2.0]окт-2-ен-2-карбоновая кислота (моногидрат) Продолжение табл. 2
Окончание табл. 2 Д_ _2_
^кн2 ^. о о' о о т х н3с о сн3 (1Й$)-1-(ацетокси)этил (6^,7^)-3-[(карбамоилокси)метил]-7-[[(^)-(2-фуранил)-2-(метоксиимино)ацетил]аамино]-8-оксо-5-тиа-1-азабицикло[4.2.0]окт-2-ен-2-карбоксилат
Цефтриаксона натриевая соль (СеЙпахопе 8ойшт) дсн3 n н " А д. Зиннат Таблетки по 0,25 и 0,5 г Порошок для приготовления суспензии
Лендацин Лифаксон Лонгацеф Офрамакс Роцефин Цефтриабол Порошок для инъекций во флаконах по 0,25; 0,5; 1 и 2 г Цефтазидим (СеЙагШте) Н3С\/СН3 О СООН N Н
1 N. Н2К 0 СОО0
•5Н20 Вицеф Тазицеф Фортум Цефтидин Порошок для инъекций во флаконах по 1 г (6К,7К)-7-[[(2)-2-(2-амино-1,3-тиазолил-4)-2-[(1-карбокси-1-метилэтокси)имино]ацетил1]амино]-8-оксо-3-[(1-пиридинио)метил]-5-тиа-1-азабицикло[4.2.0]окт-2-ен-2-карбоксилат пентагидрат 2. Связь структуры и действия
В отличие от природных пенициллинов природный цефалоспорин обладает незначительной антибиотической активностью и не может быть использован в качестве лекарственного средства. В основе полусинтетических цефалоспоринов, как уже отмечалось выше, лежит структура 7-аминоцефалоспорановой или 7-аминодезацетоксицефало-спорановой кислоты. Биологической активностью обладают соединения, у которых 6-й и 7-й атомы в остатке 7-АЦК (7-АДЦК) имеют К-конфигурацию (антибиотики, у которых в 7-м положении содержится метоксигруппа, имеют ^-конфигурацию данного атома) Соон В табл. 3 показано влияние изменения структуры цефемного ядра на биологическую активность цефалоспоринов.
Влияние изменения структуры остатка 7-АЦК (7-АЦДК) кислоты на активность цефалоспоринов Окончание табл. 3 1 | 2
Важнейшими представителями цефалоспоринов являются имино-цефалоспорины. Одним из факторов, влияющих на антибактериальную активность данных соединений, является конфигурация двойной связи С=К: 2-изомеры (син-изомеры) более активны, чем А-изомеры (антиизомеры). Например, в случае цефотаксима ОСНз
К Н Н2К ^-изомер (старшие заместители расположены по одну сторону относительно плоскости связи) Н2К Е-изомер (старшие заместители расположены по разные стороны относительно плоскости связи)
3. Способы получения
Цефалоспорины являются полусинтетическими антибиотиками. Исходным веществом для их синтеза является 7-АЦК, которую в свою очередь, получают из цефалоспорина С, синтезируемого биотехнологическим способом. В отличие от 6-АПК 7-АЦК сложно получить ферментативным гидролизом природного антибиотика, поэтому основным методом получения 7-АЦК является химическое дезацилирование це-фалоспорина С. Вначале цефалоспорин С окисляют до иминолактона, который затем гидролизуют до 7-АЦК. К.
КаСЮ/НСООН СН3 В некоторых странах используется ферментативная биокаталитическая технология получения 7-АЦК, состоящая из двух стадий. На первой стадии под действием оксидазы И-аминокислот микроорганизма Тпдопорш мапаЫШ цефалоспорин С превращается в глутарил-7-АЦК, который на второй стадии гидролизуется глутарилацилазой Рзеийото-паз 8р. до 7-АЦК. При дальнейшем получении различных цефалоспоринов проводят ацилирование 7-АЦК по аминогруппе и модификацию ацетилоксиме-тильной группы. Например, для получения цефазолина используют следующие реакции
(СНз)зСООН
О \ — зЛ " 11 КА О О ангидрид тетразолилуксусной и триметилуксусной кислот н3с 5-метил-1,3,4-тиадиазол- 2-меркаптан § у N Уд У
сООн О
Н I
N. II I о Соон
Для некоторых цефалоспоринов разработана технология биокаталитического ацилирования. Большинство цефалоспоринов представляют собой натриевые соли соответствующих кислот. Данные вещества являются белыми или почти белыми порошками (некоторые могут быть желтоватыми), которые легко растворимы в воде (табл. 4). Некоторые цефалоспорины (особенно цефазолина натриевая соль) гигроскопичны. Цефалексин и натриевые соли цефтриаксона и цефтазидима являются кристаллогидратами. Кислотные формы цефалоспоринов (цефалексин, цефтазидим) и эфиры (цефуроксима аксетил) мало растворимы в воде. В этиловом спирте как солевые, так и кислотные формы антибиотиков данной группы растворяются хуже, чем в воде. Все формы цефалоспоринов практически нерастворимы в хлороформе и эфире.
4.2. Спектральные свойства
Поглощение УФ-излучения. Цефалос-
поглощают электромагнитное излучение ближнего УФ-диапазона, что обусловлено присутствием в молекулах данных веществ хромофора, состоящего из двойной связи С=С, сопряжённой с амидной группой. Максимум поглощения такого хромофора находится в диапазоне 260 - 270 нм (величина молярного коэффициента поглощения достигает 10000)
На рис. 1 показаны спектры поглощения цефазолина натриевой соли в кислой и щелочной среде, а в табл. 5 приведены значения максимумов поглощения и удельных показателей поглощения при Ямакс для некоторых цефалоспоринов. Таблица 5 Поглощение ИК-излучения. Как и у пенициллинов важнейшие полосы поглощения цефалоспоринов в ИК-спектре находятся в диапазоне 1800 - 1500 см-1. Например, в ИК-спектре цефалексина имеются полосы поглощения при 1730 см-1 (поглощение лактамного кольца), 1670 см-1 - колебания карбоксильной группу, 1550 см-1 - валентные колебания связи С=С. Оптическая активность. В отличие от пенициллинов цефалоспо-рины могут быть как правовращающими, так и левовращающими веществами (табл. 6). Так натриевые соли цефалотина, цефотаксима, цефу-роксима, а также цефалексин вращают плоскость поляризации плоско-поляризованного света вправо, в то время как натриевые соли цефазо-лина и цефтриаксона - влево. Абсолютные величины удельного вращения у цефалоспоринов меньше, чем у пенициллинов. Таблица 6 Удельное вращение цефалоспоринов (согласно РН.ЕЦК 4)
4.3. Химические свойства
Цефалоспорины проявляют примерно такие же химические свойства, что и пенициллины. Они обладают кислотными свойствами за счёт карбоксильной группы, величина рКа которой находится в диапазоне 2 - 3 (табл. 6). В кислотно-основные свойства некоторых цефалоспоринов вносят вклад радикалы, находящиеся в 3-м (К2) и 7-м (К1) положениях цефемного ядра. Например, в ацильном остатке К1 у цефалексина со-
держится аминогруппа, поэтому в целом цефалексин является амофли-том. У цефтазидима в ацильном остатке имеется карбоксильная группа - у данного цефалоспорина преобладают кислотные свойства (карбоксильная группа, связанная с цефемным ядром, образует внутреннюю соль с пиридиниевым ионом, находящимся в радикале К2). Цефтриаксон является динатриевой солью (кислотными свойствами обладает гетероциклический остаток К2). Как и пенициллины цефалоспорины вступают в реакции 8м - гидролиз, образование гидроксамовых кислот и т.д. В кислой и щелочной средах продукты гидролиза цефалоспоринов (цефалоспороиновые кислоты) подвергаются изомеризации, декарбоксилированию ти и другим превращениям. За счёт дигидротиазинового фрагмента цефалоспорины проявляют восстановительные свойства. При окислении данных веществ образуются окрашенные продукты, поэтому окислительно-восстановительные реакции могут быть использованы для идентификации цефалоспоринов. Так, при действии 1% раствором азотной кислоты в 80%-ной серной кислоте на цефалексин появляется жёлтое окрашивание, не цефалотина натриевую соль - оливково-зелёное, переходящее в красновато-коричневое и т.д. Как и пенициллины цефалопорины образуют окрашенные продукты при взаимодействии с реактивом Марки. Реакцию цефалопоринов с данным реактивом проводят следующим образом. В пробирку длиной 150 мм и диаметром 15 мм помещают 2 мг исследуемого вещества, смачивают 0,05 мл воды и затем добавляют 2 мл раствора формальдегида в концентрированной серной кислоте. Отмечают окраску сразу и после нагревания в течение 1 минуты на водяной бане (табл. 8). Таблица 8 Аналитические эффекты реакции цефалоспоринов с реактивом Марки
5. Фармакопейный контроль качества 5.1. Идентификация
Основными методами идентификации цефалоспоринов, согласно РЬ.Еиг. 4, являются ИК-спектроскопия и, в случае натриевых солей, проба на присутствие катиона натрия. Идентификацию некоторых цефалоспоринов в РЬ.Еиг. 4 (и более широко в ВР 2001) проводят методом ТСХ. В качестве неподвижной фазы используется силанизированный силикагель, содержащий флуоресцентный индикатор. Подвижная фаза - смесь органического растворителя (ацетонитрил, ацетон, тетрагидрофуран, метилацетат) и водного раствора ацетата аммония (150 г/л), доведенного до рН 6,2 с помощью 5 М СН3СООН (табл. 9). Обнаружение пятен веществ проводят с помощью УФ-лампы (254 нм). Таблица 9 Подвижные фазы, используемые для идентификации цефалоспоринов методом ТСХ
При идентификации некоторых цефалоспоринов используются также реакция с реактивом Марки (см. табл. 8) и индивидуальные реакции, характерные для определённых цефалоспоринов (например, при действии на цефалексин сульфатом меди (II) в щелочной среде образуется комплексное соединение оливково-зелёного цвета). 5.2. Испытания на чистоту
При испытаниях на чистоту у цефалоспоринов определяются такие же показатели (и таким же образом), как и у пенициллинов: прозрачность и цветность, рН, удельное вращение, оптическая плотность, родственные соединения, содержание остаточных растворителей (Ы,]4-диметиланилин, 2-этилгексановая кислота), вода, стерильность, бактериальные эндотоксины, сульфатная зола и тяжёлые металлы. В табл. 10 показаны допустимые значения некоторых характеристик цефалоспо-ринов. Так, растворы большинства цефалоспоринов имеют слабокислую или нейтральную среду (наименьшее допустимое значение рН у цефта-зидима натриевой соли, в структуре которого имеется дополнительная карбоксильная группа; наибольшее - у цефуроксима натриевой соли), содержание воды минимально у цефуроксима аксетила, максимально -цефтазидима натриевой соли. 5.3. Количественное определение
Как и в случае пенициллинов главным методом количественного определения цефалоспоринов как в субстанции, так и в готовых лекарственных средствах является ВЭЖХ (табл. 11). В качестве неподвижной фазы при определении цефалоспоринов данным методом используется октадецилсиликагель (большинство цефалоспоринов), а также гексил-силикагель (цефуроксим, цефиазидим) и триметилсилилсиликагель (це-фуроксим аксетил). Подвижные фазы представляют собой смеси ацето-нитрила или (и) метанола и водных буферных растворов (фосфатный, ацетатный, цитратный). Детекция - спектрофотометрическая.
Литература 1. Беталактамные соединения. Взаимосвязь структуры и биологической активности / П.С. Ныс, В.Б. Курочкина, А.В. Скляренко, Г.А. Вейнберг // Антибиотики и химиотерапия. - 2000. - Т. 45, № 11. - С. 36 - 42. 2. Иваницкая Л.П. Направленный поиск природных беталактамных антибиотиков // Антибиотики. - 1983. - Т. 28, № 2. - С. 37 - 56. 3. Курочкина В.Б., Ныс П.С. Новые беталактамные структуры. Проблемы конструирования // Антибиотики и химиотерапия. - 2002. - Т. 47, № 2. - С. 29 - 37. 4. Либинсон Г.С. Проблемы стандартизации антибиотиков. Устойчивость пенициллинов и цефалоспоринов в растворах // Антибиотики. - 1983. - Т. 28, № 2. -С. 56 - 75. 5. Ныс П.С., Бартошевич Ю.Э. Основы разработки биокаталитических процессов трансформации и синтеза беталактамных антибиотиков // Антибиотики и химиотерапия. - 1999. - Т. 44, № 12. - С. 19 - 36. 6. Бекггшпайоп оГ сНззослайоп сопзЫгйз оГ серЬакзроппз Ьу сарШагу гопе е1ес1горЬоге818 / У. МгеМат, К. ЛеиЬег!, А. Мипк, М. Шезе // I. СЬгоша1о§г. А. - 1998. - Уо1. 803. - Р. 273 - 278. 7. Орйгшгайоп оГ зерагайоп апсС гшдгайоп ЬеЬауюг оГ серЬакзроппз т сарП-1агу гопе е1ес1горЬоге818 / С.Е. Ып, НАУ. Скеп, Е.С. Ып е1 а1 // I. СЬготаШдг. А. -2000. - Уо1. 879. - Р. 197 - 210. 8. Рёкоищ Р., Чаггу С. Бекгттайоп оГ ЙпгсС-депегайоп серЬа1о8ропп8 Ьу Ы§Ь-регГогшапсе НдшсС сЬгоша1о§гарЬу т соппесйоп рЬагтасоктейс 81псНе8 // I. СЬготаЮ§г. А. - 1998. - Уо1. 812. - Р. 159 - 178. Как это выглядит ♦ Цефалоспорины для парентерального применения
|