Механизмы действия и биотрансформация.

Производные 5-нитрофурана применяются для лечения инфекций кишечника и мочевыводящих путей и в качестве антисептиков для наружного применения. Они эффективны в отношении микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам и сульфаниламидам; губительно действуют на грамположительные и грамотрицательные бактерии, простейшие. Например, фурадонин является эффективным препаратом для лечения инфекций мочевыводящих путей; он быстро всасывается и выделяется в значительном количестве почками, где создаются бактериостатические и бактерицидные концентрации. Механизм антибактериальной активности производных 5-нитрофурана изучен неполно; частично эффект обусловлен блокадой полимеризации, следовательно, подавлением синтеза ДНК в чувствительных бактериальных клетках.

С целью уменьшения побочных эффектов при приеме производных 5-нитрофурана рекомендуются обильное питье, блокаторы гистаминовых Н₁-рецепторов, витамины группы В.

Нитрофурал (фурацилин) Строение и свойства

В молекуле нитрофурала азот иминной группы обладает основными свойствами и участвует в реакциях комплексообразования с катионами тяжелых металлов.

В результате смещения электронной плотности к карбонильному кислороду нитрофурал проявляет свойства слабой NH-кислоты.

Для нитрофурала характерна прототропная таутометрия:

Контроль качества

Определение подлинности.Определение подлинности фурацилина проводят спектрометрическими методами.

Идентификация методом ИК-спектроскопии заключается в сравнении полученного спектра со спектром рабочего стандартного образца фурацилина.

Абсорбция раствора фурацилина, полученного растворением навески субстанции в ДМФА, имеет два максимума: при 260 и 375 нм. Отношение абсорбции, измеренной при 375 нм к абсорбции, измеренной при 260 нм, составляет от 1,15 до 1,30.

Определение подлинности по соотношению абсорбций раствора при двух длинах волн

 A₃₇₅ /А₂₆₀позволяет проводить испытание без стандартного образца.

Стандартный образец нитрофурала необходим при определении подлинности методом хроматографии в тонком слое силикагеля. 10 мг нитрофурала и 10 мг его стандартного образца растворяют в 10 мл метанола. В качестве подвижной фазы используют смесь метанола и нитрометана (10:90 V/V), в качестве проявителя - раствор фенилгидразина гидрохлорида. Основное пятно определяемого вещества по размеру, положению и интенсивности окраски должно совпадать с результатами ТСХ-определения для стандарта нитрофурала.

Подлинность нитрофурала определяют также химическим методом. Для этого около 1 мг субстанции растворяют в 1 мл диметилформамида. К полученному раствору добавляют спиртовой раствор KOH, появляется красно-фиолетовая окраска. Можно предположить, что подобно алифатическим нитросоединениям, в растворе образуется нитронат калия:

Взаимодействие производных фурана с концентрированными щелочами приводит к разрыву фуранового цикла и боковой цепи с образованием различных продуктов разложения: формальдегид характерного острого запаха и аммиак, дающий посинение влажной лакмусовой бумаги.

Реакция гидролитического расщепления фурацилина в щелочной среде:

Неофицинальная реакция: образование кристаллов 2,4динитрофенилгидразон-5-нитрофурфурола (Т_пл 273 °С) в результате кипячения раствора ЛВ в растворе ДМФА с насыщенным раствором 2,4-динитрофенилгидразина и 2 моль/л раствором хлороводородной кислоты.

 1-я стадия:

Для нитрофурала характерны реакции комплексообразования. В растворе субстанции в диметилформамиде при добавлении пиридина и раствора соли меди CuSO₄ образуется окрашенное координационное соединение:

Испытания на чистоту.Контролируют значение pH раствора фурацилина. Для этого 1,0 г субстанции растворяют в 100 мл воды (освобожденной от углекислого газа), встряхивают и фильтруют. pH фильтрата 5,0-7,0.

Примеси родственных веществ контролируют методом жидкостной хроматографии. К таковым относятся, например:

Сульфатная зола - не более 0,1% на 1,0 г.

При испытаниях на чистоту определяют потерю в массе при высушивании. Масса субстанции не должна уменьшаться более чем на 0,5% для навески 1 г при высушивании в печи при 105 °С.

Количественное определение.Количественное определение нитрофурала проводят в месте, защищенном от яркого света. Растворяют 60 мг субстанции в диметилформамиде и разбавляют полученный раствор водой до 500 мл. Аликвоту в 5 мл разводят до 100 мл водой. Аналогичным образом готовят раствор стандартного образца нитрофурала. Снимают электронные спектры обоих растворов и измеряют абсорбцию при длине волны 375 нм. Рассчитывают содержание нитрофурала в субстанции по формуле:

где Сх и Cst - концентрации, Ax и Ast - светопоглощение растворов анализируемой субстанции и стандартного образца.

Содержание нитрофурала в субстанции не менее 97% и не более 103% (сухая субстанция).

Нитрофурантоин (фурадонин)

Строение и свойства

В структуре нитрофурантоина присутствуют два гетероцикла: фурановый и диазольный (имидазолидиндион).

Перевод вещества в растворимое состояние сопровождается лактам-лактимной и кето-енольной таутамерией (в имидазоловом цикле):

Контроль качества

Определение подлинности.Подлинность субстанции нитрофурантоина можно определять методом ИК-спектроскопии, сравнивая спектр со спектром стандартного образца.

Определение подлинности нитрофурантоина методом УФ-спектрофотометрии проводят, используя раствор субстанции, приготовленный в условиях отсутствия интенсивного воздействия света (субстанция разлагается на свету). Для этого растворяют 120 мг субстанции в 50 мл диметилформамида и добавляют воду до 1 л. 5 мл полученного раствора разводят до 100 мл смесью растворов натрия ацетата (18 г/л) и ледяной уксусной кислоты (0,14 %). Спектр снимают в области от 220 нм до 400 нм, обнаруживая две полосы поглощения при 266 нм и 367 нм. Отношение А₃₆₇ /А₂₆₆ должно находиться в интервале 1,36-1.42.

Если к раствору, приготовленному растворением 10 мг субстанции в 10 мл диметилформамида, добавить 0,1 мл спиртового раствора калия гидроксида (5 моль/л), то появляется коричневой окрашивание. Вероятно, при образовании нитроната калия происходит перераспределение электронной плотности и формирование цепи сопряженных связей:

Нитрофурантоин участвует в реакциях комплексообразования с ионами d-элементов. Если к 0,5 мл раствора субстанции, приготовленного растворением 0,2 г в смеси 10 мл диметилформамида и одной капли ледяной уксусной кислоты, добавить 2 мл воды, 0,15 мл раствора CuSO₄ (80 г/л), 0,2 мл пиридина, образуется координационное соединение, окрашивающее хлороформный слой в зеленый цвет.

Испытания на чистоту.Родственные примеси в субстанции фурадонина контролируют методом ТСХ. Сульфатная зола: не более 0,1% на 1,0 г.

Потеря в массе при высушивании не должна превышать 1,0% при расчетах на 1,00 г субстанции при температуре 100-105 °С.

Количественное определение.Количественное определение нитрофурантоина может быть проведено методом ВЭЖХ.

Спектрофотометрическое определение содержания нитрофурантоина в субстанции проводят при 367 нм (см. Определение подлинности). В качестве раствора сравнения используют раствор ацетата натрия. Расчет ведут по формуле

принимая во внимание, что удельный коэффициент погашения

Фуразолидон

Строение и свойства

Структура фуразолидона включает два гетероцикла. Присутствие в молекуле атомов азота с неподеленными парами электронов обусловливает основные свойства. Нитрогруппа в диметилформамиде при добавлении растворов щелочей участвует в образовании нитронатов.

Контроль качества

Определение подлинности.Подлинность фуразолидона устанавливают по характерной окраске продуктов взаимодействия раствора ЛВ в ДМФА с КОН. Появляется красно-фиолетовое окрашивание, меняющееся при стоянии.

Комплексные соединения фуразолидона с ионами металлов не извлекаются хлороформом, в отличие от фурадонина (см. выше).

Количественное определение.Количественное определение проводят методом йодометрии (на основе восстановительных свойств фуразолидона) и кислотно-основного титрования в среде неводного растворителя ДМФА. Титрант - 0,1 моль/л раствор метилата натрия; индикатор - тимоловый синий (интервал перехода окраски 9,7-10,6).

Фуразидин (фурагин)

Строения и свойства

Фуразидин по своей структуре напоминает нитрофурантоин (фурадонин). В связи с этим для определения подлинности, количественного анализа и проведения испытаний на чистоту используют описанные выше методики для нитрофурантоина. Присутствие непредельной связи между атомами углерода позволяет при определении подлинности применять реакции, характерные для алкенов, например присоединение брома (обесцвечивание бромной воды).

Контрольные вопросы и задания

• Охарактеризуйте кислотно-основные свойства ЛВ нитрофуранового цикла. Укажите реакции кислотно-основного типа, используемые в их анализе.

• Объясните превращения ЛВ, производных фурана, под действием щелочи в различных условиях. Ответ подтвердите уравнениями химических реакций.

• Напишите реакции комплексообразования фурацилина, фурадонина, фуразолидона с растворами солей Cu²+, Ag+, Fe+³. Требуется ли предварительное переведение этих веществ в ионное состояние? Ответ обоснуйте.

• Обоснуйте методику количественного определения фурадонина (Mr 238,2) методом кислотно-основного титрования в неводной среде (МФ). Рассчитайте объем титранта 0,1 моль/л раствора метоксида лития (К = 1,003), израсходованного на титрование навески субстанции m = 0,4041 г. Содержание действующего вещества в лекарственном препарате должно быть не менее 99%.

• Сделайте вывод о качестве фармацевтической субстанции фуразолидон по показателю «количественное определение» методом УФ-спектрофотометрии в соответствии с требованием ГФ РФ XII: содержание действующего вещества не менее 97,0 и не более 103,0%. Условия проведения анализа:

- испытуемый раствор приготовили растворением 0,1045 г анализируемой субстанции в ДМФА в колбе объемом 50 мл; 0,5 мл полученного раствора развели водой в колбе объемом 100 мл;

- стандартный раствор приготовили растворением 0,1021 г субстанции СО фуразолидона в тех же условиях;

- абсорбцию испытуемого и стандартного растворов измерили при λ_max = 367 нм в кювете с l = 10 мм. Ах = 0,45, Ast = 0,48.

Идентификацию фармацевтической субстанции Nitrofurazonum провели в соответствии с требованием ЕФ: 0,060 г субстанции растворили в 20 мл ДМФА, раствор развели до 500 мл водой. 5 мл полученного раствора развели водой в мерной колбе объемом 100 мл. Измерения провели при λ_Imax = 260 и λ_2max = 375 нм. Абсорбция полученного раствора А_1mах = 0,69; А_2mах = 0,54. Отношение абсорбции: от 1,15 до 1,30.

■ Рассчитать концентрацию анализируемого раствора нитрофуразона.

■ Изобразить схематично спектр поглощения нитрофуразона в УФ-области.

■ Сделать вывод о качестве фармацевтической субстанции, исходя из спектральных характеристик.

Производные пиразола

К производным пиразола относятся ненаркотические нестероидные анальгетики:

- феназон (антипирин);

- метамизол натрия (анальгин);

- пропифеназон (аминофеназон);

- фенилбутазон (бутадион).

Пиразол (1,2-диазол) - бесцветные кристаллы со своеобразным запахом (в медицине не применяется). Пиразол - пятичленный плоский гетероцикл с двумя атомами азота. Относится к ароматическим слабо π-избыточным соединениям. Характеризуется амфотерными свойствами: пиррольный азот -NH- придает веществу кислотный характер (рK_а = 14,2). Пиридиновый азот =N- обусловливает основные свойства пиразола и его производных:

В неполярных растворителях пиразол образует межмолекулярные ассоциаты (например, димеры), что обусловливает его высокие значения Т_пл(70 °С) и Ткип (188 °С).

В медицине применяют гидрированные оксопроизводные пиразола:

Производные пиразолона-5: феназон, метамизол-натрий, пропифеназон. Производное пиразолидин-3,5-диона - фенилбутазон.

Получение

Получение ненаркотических анальгетиков рассмотрим на примере фенилбутазона.

Исходными веществами для синтеза фенилбутазона являются диэтиловый эфир бутилмалоновой кислоты и 1,2-дифенилгидразин, который получают гидрированием нитробензола:

На второй стадии синтеза проходит реакция конденсации дифенилгидразина с диэтиловым эфиром бутилмалоновой кислоты: