Учебно-методическое пособие по фармацевтической химии для студентов III курса фармацевтического факультета

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. 
   Аминокислоты алифатического ряда. Кислота γ-амино-масляная (аминалон). Кислота аминокапроновая. Синтез, фармацевтический анализ. Применение.
   
2. 
   Серосодержащие аминокислоты. цистеин, ацетилцистеин. пеницилламин (купринил), метионин. Получение, подлин-ность, количественное определение. Применение.
   
3. 
   Кислота глютаминовая.
   
4. 
   Пирацетам.
   
5. 
   Натрия, кальция эдетат (тетацин кальций).
   
6. 
   Производные пролина: каптоприл, эналаприл.
   

Карбоновые кислоты, содержащие в молекуле одновременно с карбоксильной группой аминогруппу, называют аминокислотами. Аминокислоты широко распространены в природе и являются структурными элементами белковых молекул. Аминокислоты играют важную роль в биологических процессах организма: они занимают ключевое положение в азотистом обмене. многие из них используются в медицинской практике в качестве лекарственных средств, влияющих на тканевой обмен.

Аминокислоты алифатического ряда имеют амфотерный характер, т.е. являются амфолитами. И в водных растворах, и в твёрдом состоянии аминокислоты существуют в виде биполярных ионов (внутренних солей):

В качестве лекарственных препаратов наиболее часто применяют следующие аминокислоты и их производные:

Обе кислоты получают путём расщепления лактамного цикла, кислота γ-аминомасляная (аминалон) из пирролидона-2 (бутиро-лактам), а аминокапроновая из капролактама. При температуре 100 – 110 ^оС α-пирролидон расщепляют гидроксидом калия в спиртовой среде в присутствии воды в течении 2-3 часов с получением калиевой соли, затем при рН 6,5-6,9 обрабатывают уксусной кислотой при 60 ^оС:

Источником синтеза аминокапроновой кислоты служит капролактам, который получают из циклогексанона. Циклогексанон обрабатывают гидроксиламином с образованием оксима, который в кислой среде претерпевает изомеризацию (перегруппировка Бекмана) и переходит в ε-капролактам. Гидролиз капролактама в кислой среде приводит к образованию аминокапроновой кислоты:

Кислота аминокапроновая – бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, легко растворим в воде, практически нерастворим в спирте, легко растворим в растворах кислот и щелочей. Т_пл 200-204 ^оС.

1. 
   Цветная реакция с аллоксаном:
   

Подлинность гамма-аминомасляной кислоты устанавливают взаимодействием её с аллоксаном в среде диметилформамида на кипящей водяной бане:

При этом раствор окрашивается в ярко-малиновый цвет. Аналогично протекает реакция с аминокапроновой кислотой.

2. 
   Окисление аминокапроновой кислоты
   

3. 
   Образование N-бензолсульфона ε-аминокапроновой
   

4. 
   Образование комплексного соединения с солями Сu²⁺:
   

При взаимодействии с солями меди (II) и γ- аминомасляная и аминокапроновая кислоты образуют комплексные соединения хелатного характера, имеющие тёмно-синюю окраску:

1. 
   Метод Къельдаля – определение
   

• 
  Минерализация – нагревание с концентрированной серной кислотой:
  

• 
  Разложение гидросульфата аммония щёлочью до аммиака и отгонка его в приёмник:
  

• 
  Взаимодействие аммиака в приёмнике с борной кислотой с образование тетрагидроксобората аммония:
  

• 
  Титрование тетрагидроксобората аммония 0,1 М раствором хлористоводородной кислоты:
  

2. 
   Неводное титрование.
   

Количественное определение γ-аминомасляной и аминокапроновой кислот по ФС выполняют методом неводного титрования. Титруют раствором хлорной кислоты в среде ледяной уксусной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый).

3. 
   Метод нейтрализации – алкалиметрия.
   

Аминокислоты можно количественно определить методом кислотно-основного титрования в смешанных растворителях. Так, кислоту аминокапроновую титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия в водно-ацетоновой среде (5:25) с индикатором тимолфталеином.

4. 
   Куприметрическое титрование.
   

Количественное определение аминокислот используется реакция с ионами меди (II), сопровождающаяся образованием хелатных комплексов (см. выше). Выделяющиеся при этом ионы водорода нейтрализуют фосфатным или боратным буфером, избыток ионов меди удаляют в виде осадка малорастворимой соли или гидроксида. Затем устанавливают количество меди в образовавшемся комплексе с аминокислотой.

5. 
   Цветные реакции
   

Цветная реакция аминокислот с аллоксаном используется для фотоколориметрического определения. Вначале получают окрашен-ные растворы стандартных образцов (ГСО) переводя их в аммониевую соль пурпуровой кислоты. Измерив оптическую плотность на фотоколориметрах, строят калибровочный график зависимости интенсивности поглощения окрашенных растворов от концентрации. Затем проводят измерение оптической плотности исследуемого образца, и по графику рассчитывают содержание лекарственного вещества в ЛВ или ЛФ.

Аминокапроновая кислота оказывает специфическое кровеостанавливающее действие при кровотечениях, связанных с повышением фибринолиза. Применяется для остановки кровотечений, при хирургических вмешательствах: после операций на лёгких, предстательной, поджелудочной и щитовидной железах и тд.

Кислота аминокапроновая обладает также антиаллергической активностью, угнетает образование антител, повышает детокси-кационную функцию печени.

Г

ЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА
Glutamic acid

Глутаминовая кислота относится к α–аминокислотам, она имеет две карбоксильные группы и одну аминогруппу и относится к кислым аминокислотам.

В настоящее время в промышленности кислоту глутаминовую получают микробиологическим синтезом из α-кетоглутаровой кислоты (по схеме, аналогичной биосинтезу):

1. 
   ИК - спектрометрия.
   

Кислоту глутаминовую идентифицируют с помощью ИК спектров по совпадению полос поглощения в области 4000 - 400 см^-1 с прилагаемыми к ФС рисунками спектров.

2. 
   Цветная реакция с аллоксаном:
   

Подлинность глутаминовой кислоты устанавливают спектрофотометрически взаимодействием её с аллоксаном в смешанном растворителе вода-диметилформамид:

Образуется окрашенный комплекс с максимумом поглащения при 450 нм.

3. 
   Цветная реакция с нингидрином:
   

4. 
   Реакция конденсации с резорцином:
   

Для установления подлинности глутаминовой кислоты рекомендуют цветную реакцию с резорцином в присутствии концентрированной серной кислоты. При действии H₂SO₄ конц. на глутаминовую кислоту идёт внутримолекулярная дегидра-тация с образованием пирролидонкарбоновой кислоты, которая затем конденсируется с резорцином. При этом образуется плав красного цвета, который при растворении в растворе аммиака приобретает красно-фиолетовое окрашивание с зелёной флуоресценцией.

1. 
   Нейтрализация. Формольное титрование
   

2. 
   Метод Къельдаля – определение
   

• 
  Минерализация – нагревание с концентрированной серной кислотой:
  

• 
  Разложение гидросульфата аммония щёлочью до аммиака и отгонка его в приёмник:
  

• 
  Взаимодействие аммиака в приёмнике с борной кислотой с образование тетрагидроксобората аммония:
  

• 
  Титрование тетрагидроксобората аммония 0,1 М раствором хлористоводородной кислоты:
  

3. 
   Метод нейтрализации – алкалиметрия.
   

Глутаминовую кислоту можно количественно определить методом кислотно-основного титрования. Титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия с индикатором бромтимоловым синим (рН перехода 6,0-6,7). Рабочий раствор нейтрализует только одну карбоксильную группу, т.к. другая образует биполярный ион с α-аминогруппой:

4. 
   Куприметрическое титрование.
   

Для количественного определения глуаминовой кислоты используется реакция с ионами меди (II), сопровождающаяся образованием хелатных комплексов (см. выше). Выделяющиеся при этом ионы водорода нейтрализуют фосфатным или боратным буфером, избыток ионов меди удаляют в виде осадка малорастворимой соли или гидроксида. Затем устанавливают количество меди в образовавшемся комплексе с аминокислотой.

5. 
   Цветные реакции
   

Цветная реакция аминокислот с аллоксаном используется для фотоколориметрического определения (химизм см. выше). Вначале получают окрашенные растворы стандартных образцов (ГСО) переводя их в аммониевую соль пурпуровой кислоты. Измерив оптическую плотность на фотоколориметрах, строят калибро-вочный график зависимости интенсивности поглощения окрашенных растворов от концентрации. Затем проводят измерение оптической плотности исследуемого образца и по графику рассчитывают содержание лекарственного вещества в ЛВ или ЛФ.

Все эти аминокислоты содержат в своей структуре атом серы. По физическим свойствам эти аминокислоты представляют собой белые кристаллические вещества, иногда (цистеин) с желтоватым оттенком, все имеют слабый специфический запах. Для идентификации используют такие физические константы, как температура плавления и удельное вращение. Пеницилламин, ацетилцистеин, легко растворимы, а цистеин растворим в воде. Метионин умеренно растворим в воде, в этаноле легко растворим ацетилцистеин, остальные аминокислоты в этаноле и других органических растворителях практически не растворимы или мало растворимы. Ввиду наличия амфотерных свойств, все аминокислоты легко растворимы в растворах кислот и гидроксидов щелочных металлов.

Белый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом. Удельное вращение от -9 до -13^о (5%-ный водный раствор), от +7 до +9 (5%-ный раствор в 1 М растворе хлороводородной кислоты).

Получение ацетилцистеина основано на основных свойствах аминогруппы, которая способна ацилироваться. В качестве ацилирующего агента чаще всего берут уксусный ангидрид, можно использовать ацетилхлорид:


Acetylcysteine – ацетилцистеин

N-ацетил-L-цистеин

Белый или белый со слегка желтоватым оттенком кристаллический порошок со слабым специфическим запахом. Т. пл. 106-110^оС. Удельное вращение от +21 до +26^о (в растворе гидроксида натрия)

Белый кристаллический порошок со сладковатым вкусом и слабым запахом меркаптосоединений.

Белый или почти белый кристаллический порошок с характерным запахом. Гигроскопичен. Т. пл. 190-194^оС. Удельное вращение от -58 до -68^о (0,5%-ный раствор в 1 М растворе гидроксида натрия).

1. 
   Обнаружение тиогруппы.
   

Серосодержащие аминокислоты при установлении подлинности подвергают некоторым дополнительным испытаниям. Наличие тиогруппы в молекуле цистеина можно установить цветной реакцией в щелочной среде с нитропруссидом натрия (красно-фиолетовое окрашивание).

Для обнаружения тиометильной группы в метионине его сплавляют с 30%-ным раствором гидроксида натрия. Происходит разрушение молекулы метионина с образованием производных меркаптана и сульфидов.

Последние можно обнаружить цветной реакцией с нитропруссидом натрия (красно-фиолетовое окрашивание) или по запаху сероводорода и меркаптана, образующихся после добавления серной кислоты:

2. 
   Обнаружение ацетильной группы
   

3. 
   Реакция с нингидрином.
   

• 
  Для испытания на подлинность серосодержащих аминокислот используют общую цветную реакцию с нингидрином. В результате реакции образуется аммонийная соль енольной формы, имеющая сине-фиолетовую окраску (химизм см. выше).
  

• 
  При взаимодействии с солями меди (II) серосодержащие аминокислоты образуют комплексные соединения, имеющие темно-синюю окраску (см. выше).
  

4. 
   Цветные реакции
   

• 
  При действии на растворы цистеина и ацетилцистеина селенистой кислоты выпадает красный осадок.
  

• 
  Цистеин при действии м-динитробензола в присутствии гидроксида натрия приобретает желтое окрашивание.
  

• 
  Метионин с 10%-ным раствором ацетата натрия и 2,5%-ным раствором ацетата меди образует сиреневато-синий осадок. Цистеин в этих условиях даёт чёрный осадок.
  

• 
  Цистеин и пеницилламин восстанавливают фосфорноволь-фрамовую кислоту с образованием синего окрашивания.
  

• 
  При добавлении к раствору пеницилламина раствора гидроксида натрия и 20 мг трикетогидриндена гидрата, тотчас появляется интенсивное синее или фиолетово-синее окрашивание.
  

5. 
   Инстументальные методы
   

• 
  Метионин идентифицируют с помощью ИК-спектров по совпадению полос поглощения в области 4000-400 см^-1 с прилагаемыми к ФС рисунками спектров.
  

• 
  УФ-спектр поглощения цистеина имеет максимум поглощения при 236 нм, а ацетилцистеина – при 233 нм (растворитель 0,1 М раствор гидроксида натрия). Удельные показатели поглощения соответственно равны 690 и 353.
  

1. 
   Кислотно-основное титрование.
   

Метионин можно определить методом кислотно-основного титрования в смешанных растворителях. Рабочий раствор 0,1 М раствор гидроксида натрия, среда водно-спиртовая (1:2), с индикаторм тимолфталеином:

2. 
   Окислительно-восстановительное титрование.
   

При йодхлорометрическом титровании метионин окисляется до соответствующего сульфоксида:

3. 
   Определение органически связанного азота.
   

4. 
   Образование хелатного комплекса с ионами Сu²⁺.
   

При взаимодействии с солями меди (II) аминокислоты образуют комплексные соединения хелатного характера, имеющие тёмно-синюю окраску:

5. 
   Меркуриметрическое определение.
   

Образование хелатного комплекса с ионами ртути (II) лежит в основе мркуриметрического определения пеницилламина по МФ. Титруют 0,02 М раствором нитрата ртути в щелочной среде (индикатор дитион).

Ацетилцистеин применяют при заболеваниях органов дыха-ния, сопровождающихся повышенной вязкостью мокроты с присоединением гнойной инфекции. Препарат эффективен при инфекционно-аллергической бронхиальной астме, осложнённой бактериальным, и особенно гнойным бронхитом.

Метионин применяют для лечения, предупреждения заболе-ваний и токсических повреждений печени (цирроз, поражений хлороформом, бензолом, мышьяковистыми препаратами и тд.), а также, при хроническом алкоголизме, сахарном диабете. Метионин назначают для лечения дистрофии, возникающий в результате белковой недостаточности у детей и взрослых после дизентерии и других хронических инфекционных заболеваний.

Пеницилламин применяют при острых и хронических отравлениях металлами: медью, железом, ртутью, свинцом, каль-цием. Кроме того препарат применяют при гепатоцеребральной дистрофии, усиливая удаление с мочой избытка меди из больных тканей. пеницилламин способствует торможению развития склерозирующего процесса в тканях.