ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4.9. Анализ лекарственных препаратов, производных п-аминобензолсульфаниламида (стрептоцид и др.), сульфонилмочевины, метформин КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ 1. Какова общая химическая структура сульфаниламидных препаратов и их натриевых солей? NH2 NH2 H N R1 SO2N H R SO2NH2 SO3H H N R1 SO2N R Na 2. Какие физические и химические свойства характерны для сульфаниламидных препаратов и наличием каких функциональных групп в молекуле они могут быть объяснены? Белые или белые с желтоватым оттенком кристаллические вещества. Салазопиридазин (салазодин) и салазодиметоксин - оранжевые или буровато-оранжевые. Препараты - мало или практически нерастворимы в воде, этаноле, эфире, хлороформе. Уросульфан - легко растворим в воде. Натриевые соли легко растворимы в воде. Растворимость в растворах кислот и щелочей обусловлена амфотерными свойствами сульфаниламидных препаратов. Основные свойства обуславливает наличие аминогруппы (-NH2-), но соли сильно гидролизованы в воде. При замещении одного атома водорода основные свойства еще меньше выражены и растворимость в разведенных кислотах резко падает. Кислотные свойства более выражены и обусловлены наличием группы -SO2-NH- , содержащей подвижный атом водорода. Лекарственное вещество Sulfanilamide Сульфаниламид (Стрептоцид) Sulfacetamide Sodium Сульфацетамид натрия (Сульфацилнатрий) Sulfadimethoxine Сульфадиметоксин Химическая структура (химическое название) Белый кристаллический порошок без запаха. Т.пл. 164-1670С O O S NH2 H2N O O O S CH3 N Na H2N OMe O O S N N OMe N H H2N Sulfalene Сульфален O O S H2N N H Описание N N OMe Белый кристаллический порошок без запаха Белый или белый с кремоватым оттенком кристаллический порошок без запаха. Т.пл. 198-2040С Белый или белый с желтоватым оттенком кристаллический порошок без запаха. O O Phtalilsulfathiazole Фталилсульфатиазол (Фталазол) S O Т.пл. 174-1770С Белый или белый со слегка желтоватым оттенком порошок S N H N N H OH O Порошок оранжевого цвета без запаха. Т.пл. 202-2100С(с разложением) OMe Salzodine Салазодин (Салазопиридазин) O O S HOOC N N N H N N HO 3. Какие препараты называют химиотерапевтическими и в чем специфика их действия ? Химиотерапевтические - антибактериальные средства. Применяют для лечения инфекционных заболеваний, вызванных стрептококками, гонококками, менингококками, пневмококками, стафилококками, кишечной палочкой и др. 4. (Вопрос № 3 -нов.Практ.)Какими общими химическими реакциями можно доказать подлинность сульфаниламидных препаратов? Приведите примеры и напишите уравнения химических реакций. Реакции образования азокрасителей. NH2 ONa RNHSO2 + NaNO2 + HCl N N OH + SO2N R H Реакция конденсации. С 2,4-динитрохлорбензолом продукт желтого цвета, с альдегидами в солянокислой среде Шиффовы основания желтого цвета. Разновидностью образования шиффовых оснований является лигниновая проба -при нанесении на бумагу или дерево сульфаниламида или другого первичного амина и капли соляной кислоты появляется желтое окрашивание. Имеющиеся в лигнине альдегиды (поксибензальдегид, сиреневый альдегид, ванилин) с первичным амином образуют желтое шиффово основание. HO CHO + H2N R -H2O HO MeO C H N R MeO Реакции галогенирования. Реакции галогенирования обусловлены наличием донорного заместителя первого рода и используется как для подтверждения подлинности так и для количественного определения (броматометрия, иодометрия, иодохлорометрия). NH2 NH2 Br + 2 Br2 SO2N R H Br + 2 HCl SO2N R H Реакция обнаружения серы. Окислением концентрированной азотной кислотой или сплавлением с 10-кратным количеством NaNO2 образуется SO42- , который обнаруживают реакцией с хлоридом бария. Пиролиз дает продукты разного цвета и запаха. Стрептоцид образует плав фиолетового цвета и запах аммиака и анилина. Норсульфазол - плав темно-бурового цвета с запа- хом сероводорода. Сульгин и уросульфан - плав фиолетово-красного цвета и запах аммиака. С солями тяжелых металлов образуются внутрикомплексные соединения различной окраски, которые могут быть использованы для идентификации индивидуальных препаратов. Общая формула соединений меди: SO2 N R H2N Cu SO2 N R H2N С нитропруссидом натрия (Na2Fe(CN)5NO ) с щелочными растворами сульфаниламидов и последующем подкислении минеральной кислотой образуются красные или красно-коричневые растворы (стрептоцид, стрептоцид-растворимый, сульгин, сульфацил-натрий, уросульфан) или осадки (этазол, норсульфазол, сульфадимезин). Реакции окисления как и другие ароматические соединения легко окисляются. При этом образуются окрашенные соединения типа индофенолов. 5. (Вопрос № 4 -нов.Практ.)Какие реакции являются селективными для отдельных сульфаниламидных препаратов? Приведите примеры и напишите уравнения химических реакций. Пиролиз, см. выше. При пиролизе сульфацила образуется плав фиолетового цвета чувствуется запах уксусной кислоты. При гидролизе фталазола и фтазина образуется фталевая кислота, которую можно обнаружить с резорцином по образованию флуоресцеина. Сульфадиметоксин с раствором хлорида кобальта образует ярко-розовый с лиловым оттенком аморфный осадок. Сульфаниламид в этих условиях образует голубоватый с сиреневатым оттенком осадок, а сульфален дает голубое окрашивание. Сульфаниламид с раствором сульфата меди образует осадок зеленоватый с голубым оттенком, сульфацил-натрий - голубовато-зеленый (не изменяющийся при стоянии), сульфадиметоксин, сульфален, салазодин дают зеленые осадки. Натриевые соли обнаруживают по цвету пламени. Стрептоцид растворимый отличают от стрептоцида, действуя салициловой кислотой и концентрированной серной кислотой. При этом образуется ауриновый краситель с выделившимся формальдегидом. O SO3Na CH2NH SO2NH2 + H2SO4 NH2 SO2NH2 + NaHSO4 +H C H+ SO2 Стрептоцид растворимый Уросульфан с NaNO2 дает цветную реакцию. Уросульфан и сульгин при нагревании со щелочами выделяют аммиак. SO2 N C NH2 H2O H O H2N H2N SO2 N C NH2 H2O H NH NH2 H2N SO2 N C NH2 H2O H NH → NH3 + Na2CO3 + SO 3H Уросульфан при нагревании с нингидрином до 800С в бутаноле дает фиолетовую окраску. Сульфадимезин при кислотном гидролизе дает 2-амино-4,6-диметилпиримидин, который извлекают эфиром после подщелачивания и определяют температуру плавления ( 1530С). Сульфацил-натрий после подкисления уксусной кислотой дает сульфацил с Т.пл. около 1830С. При растворении сульфацила в этаноле и добавлении серной кислоты образуется этилацетат (запах). Сульфапиридазин после растворения в серной кислоте и добавления KBrO3 окрашивается в желтый цвет, переходящий в янтарный. При нагревании в тигле, закрытом часовым стеклом выделяется 2-аминопиримидин, который при смешении со спиртовым раствором резорцина и конц. H2SO4 дает красное окрашивание. После добавления ледяной воды и аммиака переходит в синее или красновато-синее. Фталазол при сплавлении с резорцином и каплей H2SO4 дает зеленую флуоресценцию щелочного раствора. Норсульфазол и этазол при нагревании с цинковой пылью дают запах меркаптана. Азогруппа в салазопиридазине и салазодиметоксине обесцвечивается при действии цинка в соляной кислоте. 6. (Вопрос № 5 -нов.Практ.)Каким методом количественно определяют большинство сульфаниламидных препаратов по ГФ X? Напишите уравнения химических реакций. Нитритометрия + NH2 N N + NaNO2 + HCl Cl - SO2NH R SO2NHR Титрант - 0,1М NaNO2 , титруют в присутствии KBr при 18-200С или при 0-100С. Точку эквивалентности устанавливают с помощью индикаторов: тропеолин 00, нейтральный красный, смесь тропеолина 00 с метиленовым синим (внутренние индикаторы), с помощью внешних индикаторов (иодкрахмальная бумага) или потенциометрически. Этим методом определяют: сульфаниламид, сульфацетамида натрий, сульфадиметоксин, сульфален. Нейтрализация. Можно проводить количественное определение сульфаниламидов (образуют соли) и натриевых солей сульфаниламидов. Особенность: подбор растворителя, т.к. образующиеся соли легко гидролизуются. Метод неводного титрования в ДМФА ФС рекомендуют для фталилсульфатиазола (фталазол) и салазодина (салазопиридазин), индикатор тимоловый синий, титрант - раствор щелочи в смеси метанола и бензола. 7. Каким методом по ГФ X и с помощью какой химической реакции определяют фталазол? Какими другими методами можно провести его определение? Метод неводного титрования в среде ДМФА (кроме того для фтазина, салазопиридазина). Титрант - раствор щелочи в смеси метанола и бензола (индикатор тимоловый синий). Фталазол (фталилсульфатиазол) в неводной среде титруется 0,1М раствором гидроксида натрия как двухосновная кислота O C N H COOH N SO2 N H O S + 2 NaOH C N H COONa N SO2 N Na S + 2 H2O 8. Какими химическими реакциями можно отличить сульгин от уросульфана? Уросульфан при нагревании с нингидрином до 800С в бутаноле дает фиолетовую окраску. Сульгин с сульфатом меди не образует осадка, а уросульфан дает светло-зеленый осадок. № 7 (нов. Практ.) Какими химическими реакциями можно отличить стрептоцид от сульфацила-натрия? При кислотном гидролизе сульфацила-натрия выделяется уксусная кислота (запах). Реакция на катион натрия. Образование сульфацетамида (Т.пл. около 1830С) и этилацетата при добавлении серной кислоты и этанола: O SO2 N C CH3 H2O Na H2N H2N + CH3COOH O C2H5OH SO2 N C CH3 H H2SO4 O SO2 N C CH3 H H2N CH3COOC2H5 +H N SO2 2 +CH3COONa NH2 9. Каков механизм фармакологического действия сульфаниламидных препаратов? Первоначально полагали, что механизм действия сульфаниламидных препаратов основан на теории конкурентного антагонизма. Т.е. сульфаниламид, близкий по структуре и геометрическому сходству с п-аминобензойной кислотой замещает последнюю в синтезе ростовых факторов патогенных микроорганизмов и тем самым нарушает их жизнедеятельность. Последние данные говорят о том, что механизм антимикробного действия сульфаниламидных препаратов объясняется взаимодействием между сульфаниламидом и птеридином, в результате чего происходит нарушение синтеза фолиевой кислоты путем ингибирования фермента дегидрофолатсинтетазы. 10. При каких заболеваниях применяют сульфаниламидные препараты? Сульфаниламидные препараты относятся к числу химиотерапевтических (антибактериальных) препаратов. Их применяют для лечения инфекционных заболеваний, вызываемых стрептококками, гонококками, менингококками, пневмококками, стафилококками, кишечной палочкой и др. 11. Что такое "пролонгированное" действие препарата? Какие сульфаниламидные препараты можно отнести к этой группе и в чем особенности их применения? По скорости выведения из организма сульфаниламиды делят на препараты: короткого действия (стрептоцид, норсульфазол, этазол, сульфазин, сульфадимезин и др.), длительного действия (Сульфапиридазин, сульфамонометоксин, сульфадиметоксин,) и сверхдлительного действия (сульфален). 12. Какими методами, кроме рекомендуемого ГФX можно количественно определить сульфацил-натрий? Какие химические свойства при этом используются и наличием каких функциональных групп они обусловлены? По ГФ метод количественного определения - нитритометрия. Можно определять неводным титрованием в вводно-ацетоновой среде. 13. Какая была взята масса сульфадимезина если на титрование ее было израсходовано 12 мл 0,1 М раствора нитрита натрия (М.м. 278,3)? CH3 N H2N SO2 N H N CH3 CH3 N + NaOH H2N Сульфадимезин SO2 N Na N CH3 + H2O Т=М.м.М/1000 =278,30,1/1000 =0,02783 г/мл А = TV =0,0278312 = 0,33396 г 14. Рассчитайте и оцените результаты количественного определения стрептоцида, если на титрование его навески массой 0,2300 г по методике ГФ X было затрачено 15 мл 0,1 М раствора нитрита натрия (М.м. 172,21)? Т= М.м. fМ/1000= 172,21 10,1/1000 = 0,01722 г/мл С = ТVК100/а =0,01722151100/0,2300 = 112,3% 15. Количественное определение сульгина проведено броматометрическим методом. Какую массу нужно взять, чтобы на титрование потребовалось 15 мл титрованного раствора (М.м. 214,2)? M = 0,1m/l Br H2 N SO2 N C NH2 H2O H NH + 2 Br2 H2 N Сульгин SO2 N C NH2 H NH + 2 HBr Br f=1/4 T= М.м.fM/1000 = 214,21/40,1/1000 =0,005355 г/мл а= ТV=0,00535515= 0,08032 г Производные алкилуреидов сульфокислот (сульфонилмочевины) Лекарственное Химическая структура (химическое название) вещество Carbutamide O O O S карбутамид N C4H9 N H H (букарбан) Описание Белый кристаллический порошок H2N N-(п-аминобензолсульфонил)-N/-бутилмочевина Gliclazide Гликлазид (Предиан) Белый или беловатый кристаллический порошок. Т.пл. 1621660С O O O S N N N H H H2N 1-(3-азабицикло3,3,0-октил-3)-(п-толилсульфонил)мочевина Glibenclamide Глибенкламид (Манинил) O O O S OMe O N H N H N H Cl N--4-2--(5-хлор-2метоксибензамидо)этилбензолсульфонил-N/-циклогексилмочевина Glipizide Глипизид (Минидиаб) O O O S O N H3C N N H N H Белый или белый с ед ва заметным кремова тым оттенком мелкокристаллический порошок без запаха. Т.пл. 167-1710С Белый кристаллический порошок N H 1-циклогексил-3-пара-2-(5метилпиразинкарбоксамид)этилфенилсульфонилмочевина Gliquidon Гликвидон (Глюренорм) O O O S O MeO N H N H N H3C O CH3 1-циклогексил-3-п-2-(3,4-дигидро-7-метокси-4,4-диметил1,3-диоксо-2(1Н)-изохинолил)этилфенилсульфонилмочевина Гипогликемическое действие обусловлено наличием группы: O O S O N H Белый кристаллический порошок Замена SO2 на другие группы или введение СН2 группы между SO2 и СН2 группами приводит к потере активности. Синтез проводят исходя из защищенных по аминогруппе сульфаниламидов, которые с производными мочевины дают соответствующие уреиды. Синтез карбутамида: O SO2 Cl NH3 AcNH SO2 NH2 + O H2 N AcNH SO2 N H SO2 N H NH2 NH2 AcNH CH3OH OMe H2SO4AcNH O C4H9NH2 O SO2 N H O N H C4 H9 NaOH AcNH SO2 N H N H C4 H9 H2 N Белые кристаллические вещества, не растворимые в воде, растворимы в растворах щелочей, т.к.сульфамидная группа проявляет кислотные свойства. Идентификация по УФ- или ИК-спектрам. Глипизид - ВЭЖХ. Гликвидон - ТСХ. Химические методы: При щелочном гидролизе образуется аммиак и соответствующий амин, а при кислотном сульфамид и соответствующий амин, который после подщелачивания выделяется в виде жирного пятна. O SO2N H / NHR H2O SO2NH2 + H2SO4 CO2 / + H2NR R R Серу обнаруживают после спекания с карбонатом и нитратом калия. Сульфамидную группу - по образованию осадка зеленовато-голубого цвета с медью (II) (глибенкламид). Карбутамид: Окрашенный осадок при действии сульфата меди, постепенно обесцвечивается; С нингидрином в бутаноле - фиолетовое окрашивание; С аллоксаном в присутствии кальция - окрашивание; Глибенкламид также дает окрашивание; В HCl с раствором фосфорномолибденовой кислоты в азотной кислоте - желтозеленые хлопья, постепенно переходящие в в мелкие кристаллы; При пиролизе выделяется аммиак, плав фиолетово-красного цвета. Раствор плава в этаноле красно-фиолетового цвета; Нагревание кристаллов карбутамида с резорцином и 1мл H2SO4 -красно-фиолетовое окрашивание, после разбавления водой и добавления щелочи -желто-зеленая флуоресценция; Реакции по ароматической аминогруппе. Количественное определение: Карбутамид - нитритометрия, бромид-броматометрически. Глибенкламид, гликлазид - алкалиметрия в ДМФА, индикатор: тимолфталеин: O O SO2 N H R N H R SO2 N NNa H NaOH R + H2O R Минерализация в колбе с кислородом в присутствии 0,1 М раствора BaCl2, избыток хлорида бария оттитровывают H2SO4 , индикатор родизонат натрия. Возможно определение производных сульфонилмочевины неводным титрованием в безводной уксусной кислоте, титрант - 0,1М раствор хлорной кислоты, индикатор - потенциометр. Глипизид - ВЭЖХ. Гликвидон и др. количественно - методом УФ-спектрофотометрии. Производные гуанидина Метформин (Глиформин): CH3 H3C N H N NH NH2 HCl NH Растворим в воде. Идентификация - ИК-спектр. Подлинность и количественное определение УФ-спектрофотометрия в максимуме поглощения 233 нм. Подлинность - ТСХ. Метформин в отличие от сульфонилмочевин не усиливает секрецию инсулина, а угнетает глюконеогенез в печени, периферическую утилизацию глюкозы, тормозит всасывание сахара в кишечнике. Сульфамиды: O H2N SO2NH2 SO3Na Стрептоцид CH2NH SO2NH2 H2N SO2 N C CH3 H2O Na Стрептоцид растворимый Сульфацил-натрий N H2N Сульгин SO2 N C NH2 H2O H2N H NH SO2 N H S C2H5 H2N SO2 N H H2N H2N N SO2 N H OMe N H2N N SO2 N H OMe H2N СУльфадиметоксин SO2 N H N N N N SO2 N H OMe Сульфапиридазин CH3 OMe N Сукльфамонометоксин H2N N Сульфадимезин Сульфазин SO2 N H S CH3 N N Этазол N SO2 N H Норсульфазол Уросульфан N N H2N H2N SO2 N C NH2 H2O H O COOH SO2 N H Сульфален N N MeO N N OMe Салазопиридазин OH O O N C N H SO2 N H C N H S COOH COOH Фтазин Фталазол OMe N N N SO2 N H N COOH OH Салазодиметоксин OMe SO2 N H N N OMe