АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Модификация cтруктуры-лидера в ряду b-лактамных антибиотиков

А) Методы получения полусинтетических пенициллинов

Бензилпенициллин и созданные на его основе многочисленные лекарственные формы отличаются наиболее высокой химиотерапевтической эффективностью и наименьшей токсичностью. Однако b-лактамный цикл бензилпенициллина легко разрушается под действием фермента пенициллиназы (b-лактамазы), продуцируемой многими микроорганизмами. Эти обстоятельства послужили предпосылкой создания полусинтетических пенициллинов. Решение такой сложной проблемы стало возможным после выделения 6-аминопенициллановой кислоты (I, 6-АПК), являющейся «ядром» пенициллина. Получают 6-АПК из бензилпенициллина (или других пенициллинов), воздействуя ферментом пенициллинацилазой, продуцируемым бактериями (реже используют химические методы расщепления (кислотный гидролиз) пенициллинов до 6-АПК, схема 1). На основе 6-АПК синтезировано большое количество полусинтетических пенициллинов, представляющие собой ацильные производные. В качестве ацилирующих агентов используют хлорангидриды карбоновых кислот (схема 1).

Схема 1

Некоторые из синтезированных полусинтетических пенициллинов, сохраняя высокую эффективность и низкую токсичность бензилпенициллина, приобрели новые качества, например повышение устойчивости и расширение спектра действия.

В результате разработаны и внедрены в производство такие полусинтетические пенициллины, как метициллин, оксациллиц, ампициллин, карбенициллин, диклоксациллин, карфециллин, амоксициллин и др.

Б) Методы получения полусинтетических цефалоспоринов

Модификация цефалоспоринов по С-3 положению. Отщепление ацетоксигруппы от природного цефалоспорина С впервые было осуществлено гидрогенолизом с использованием значительных количеств палладиевого катализатора. Данные превращения также производятся гидролизом в присутствии ацетилэстеразы или внутримолекулярной циклизацией с участием карбоксигруппы с образованием лактона. При этом образуются производные 7-аминодезацетоксицефалоспорановой кислоты (7-АДЦК, схема 2).

Схема 2

На сегодня более эффективно превращение 7-АЦК с использованием солей хрома (II) или электрохимическим путем с образованием 3-метиленцефамов. Последние количественно изомеризуются в 7-АДЦК (схема 3). Благодаря нуклеофильному замещению при этом центре были получены сотни модифицированных цефалоспоринов.

Схема 3

Модификация цефалоспоринов по С-7 положению. Поскольку бензилпенициллин обладает большей антибактериальной активностью, чем пенициллин N, были сделаны попытки превратить цефалоспорин С в 7-фенилацетамидоцефалоспорановую кислоту. Вначале это осуществляли мягким кислотным гидролизом с образованием 7-аминоцефалоспорановой кислоты (7-АЦК), однако выходы конечного продукта были незначительными. Поиски фермента, который отщеплял бы боковой остаток аминоадипиновой кислоты в цефалоспорине С, были обширными, но такой ацилазы найти не удалось.

Однако боковая группировка может быть с высоким выходом удалена химическими методами (схема 4). Так, обработка цефалоспорина С нитрозилхлоридом в муравьиной кислоте привела к диазониевой соли, которая самопроизвольно циклизовалась в иминоэфир. После удаления растворителя и избытка летучего реагента боковую группировку отщепляли гидролизом и получали 7-аминоцефалоспорановую кислоту (7-АЦК). После небольших усовершенствований методики выход удалось увеличить до 50%.

Превращение 7-амидогрупп цефалоспорина С в иминохлорид действием пентахлорида фосфора с последующей обработкой спиртом с образованием иминоэфира и дальнейшим гидролитическим расщеплением явилось наиболее простым и эффективным методом. При использовании диметилдихлорсилана для защиты амино- и карбоксильной групп удалось получить 7-аминоцефалоспорановую кислоту с выходом 92,5%.

Доступность 7-АЦК привела к получению множества полусинтетических цефалоспоринов (цефалотина натриевая соль, цефуроксим, цефотаксим, цефокситин и другие), при этом использовались наработки и данные взаимосвязи структура действие, полученные на основе полусинтетических пенициллинов.

Схема 4

Получение цефалоспоринов модификацией пенициллинов. Непосредственным и эффективным способом превращения пенициллинов в цефалоспорины стали реакции с использованием сульфоксидов пенициллина. Поскольку производство пенициллинов путем ферментации обходится значительно дешевле, чем производство цефалоспорина С, этому способу было уделено большое внимание. Кажется вполне вероятным, что в будущем цефалоспорины будут получать путем химических превращений пенициллинов.

Так, превращение тиазолидинового кольца в дигидротиазиновое включает в себя окисление атома серы в пенициллиновом эфире в соответствующий сульфоксид. Это превращение стереоспецифично, проводится окислением натрия периодатом и дает высокие выходы. Сульфоксид метилового эфира пенициллина при кипячении с уксусным ангидридом превращается с выходом 60 % в смесь двух изомеров (соотношение 2:1) – производных пенициллина и цефалоспорина. Производное цефалоспорина при действии триэтиламина, отщепляло уксусную кислоту и превращалось в 7-ациламинодезацетоксицефалоспорин.

Схема 5

Последний также был получен, непосредственно из сульфоксида пенициллина с выходом 10-20% при перегруппировке в ксилоле при 130°С в присутствии следовых количеств 4-толуолсульфокислоты. Выход в этой реакции можно существенно увеличить (до 60%), если ее проводить в 5% растворе уксусного ангидрида в диметилформамиде (схема 5).

Методы анализа антибиотиков. Общих методов идентификации антибиотиков нет, в отличие от других групп препаратов. Так, в основу качественных реакций антибиотиков положена индивидуальность их химической структуры, характер функциональных групп, в зависимости от которых они дают те или иные реакции. На сегодня для идентификации антибиотиков очень широко используются физико-химические методы, основанные на поглощении световой энергии (спектрофотомерия в ультрафиолетовой и инфракрасной части спектра).

Важными показателями качества антибиотиков являются испытания на аномальную токсичность, бактериальные эндотоксины, депрессорные вещества, пирогенность и стерильность, которые устанавливаются биологическим путем.

Методы количественного определения антибиотиков,используемые на сегодня в фармацевтическом анализе, делятся на биологические, физико-химические (хроматографические, спектрометрия в УФ- и ИК-области спектра) и химические (титриметрические).

Важнейшим методом анализа, который используется как для идентификации, так и контроля чистоты и количественного определения антибиотиков, является ВЭЖХ. Обычно используется обращённо-фазовый вариант ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием. Для идентификации антибиотиков также используется ТСХ и спектроскопические методы (ИК- и УФ-спектроскопия), а для количественного определения - УФ-спектроскопия.

Количественное определение некоторых антибиотиков, для которых ВЭЖХ-определение затруднено, проводят микробиологическим методом. Примером таких антибиотиков являются аминогликозиды (канамицин, гентамицин и т.д.). Данные вещества не поглощают электромагнитное излучение ближнего УФ-диапазона и поэтому не могут быть непосредственно (т.е. без дополнительного превращения в другие соединения) определены методом ВЭЖХ со спектрофотометрическим детектированием.

Определение биологической активности антибиотиков. Активность антибиотиков определяют путем сравнения степени угнетения роста чувствительных микроорганизмов в результате воздействия испытуемого антибиотика и стандартного образца в известных концентрациях. Количественное определение проводят, используя:

· метод А (метод диффузии);

· метод В (турбидиметрический метод).

Метод диффузии проводят на твёрдых средах. Среды засевают определённым количеством указанных в нормативной документации тест-микроорганизмов. Далее на поверхность среды наносится раствор исследуемого антибиотика и стандартного образца. После инкубирования в течение определённого времени измеряют диаметр зон угнетения роста тест-микроорганизмов, вызванного исследуемым антибиотиком и стандартным образцом.

Определение активности антибиотиков турбидиметрическим методом проводится аналогично, но в жидкой среде, находящейся в пробирке. О степени угнетении роста микроорганизма судят по величине мутности среды.

Многие антибиотики являются смесями веществ, поэтому для ха­рактеристики количественного содержания действующего вещества в образце антибиотика, кроме обычных параметров (масса, массовая доля) используют единицы действия (ЕД). Такой подход был особенно ак­туален в период до начала широкого использования ВЭЖХ для количе­ственного определения антибиотиков.

За ЕД антибиотической активности принимают минимальное количество антибиотика, способное подавлять развитие или задерживать рост стандартного штамма тест-организма (различные штаммы золотистого стафилококка Staphylococcus aureus) в определенном объеме питательной среды. Условные единицы действия выражаются в ЕД/мл или ЕД/мг, то есть количество ЕД содержащихся в 1 мл раствора или в 1 мг препарата. Обычно 1 ЕД соответствует 1 мкг чистого антибиотика (стрептомицин, тетрациклин), хотя бывают и исключения, например, 1 ЕД натриевой соли бензилпенициллина соответствует 0,5958 мкг данного вещества.

Дата добавления: 2015-07-23 | Просмотры: 984 | Нарушение авторских прав