Механизмы действия и биотрансформация. Изониазид и фтивазид ингибируют ДНК-зависимую РНКполимеразу и останавливают синтез миколевых кислот микобактерий туберкулеза
Изониазид и фтивазид ингибируют ДНК-зависимую РНКполимеразу и останавливают синтез миколевых кислот микобактерий туберкулеза. Для замедления развития микробной устойчивости к препарату обычно назначают одновременно несколько лекарственных противотуберкулезных средств.
В организме гидразиды гидролизуются. Например, в результате гидролиза изониазида происходит его превращение в изоникотиновую кислоту:
Возбудители туберкулеза - кислотоустойчивые микобактерии, открытые Р. Кохом в 1882 г. Известно несколько видов микобактерий туберкулеза: Mycobacterium tuberculesis (человеческий вид), Mycobacterium africanum (промежуточный вид), Mycobacterium bovis (бычий вид).
Туберкулез - заболевание, от которого ежегодно в мире умирает около 3 млн человек, несмотря на огромный арсенал ЛС, направленных на профилактику и лечение. Это связано с возникновением мультирезистентных штаммов микобактерий, обладающих повышенной устойчивостью к антибактериальной терапии и действию факторов клеточного иммунитета.
Химиопрофилактика изониазидом может осложниться развитием гепатита, неврита, волчаночноподобного синдрома и других серьезных побочных реакций организма. Побочные эффекты противотуберкулезных препаратов связаны, в частности, с угнетением процесса образования пиридоксальфосфата. Для предупреждения побочных эффектов (например, невритов) назначают пиридоксин.
Контроль качества
Определение подлинности.Восстановительные свойства производных изоникотиновой кислоты - гидразидов - проявляются в реакциях с окислителями, например с аммиачным раствором серебра нитрата. Образуется желтый осадок. При нагревании выделяется аммиак и азот, а на стенках сосуда осаждается серебро (реакция «серебряного зеркала»):
Кислотные свойства изониазида проявляются при взаимодействии с меди сульфатом, при этом образуется комплексная соль голубого цвета. Если реакционную смесь нагреть, то происходят гидролиз и окисление гидразида до азота (выделение пузырьков газа) и восстановление меди. В ходе реакции наблюдается изменение окраски от голубой до желто-зеленой и образуется красный осадок оксида меди (I):
При испытании на подлинность фтивазида также используют кислотно-основные свойства лекарственного вещества. Нерастворимый в воде фтивазид образует растворимые окрашенные ионные формы в растворах кислот и щелочей:
При кислотном гидролизе фтивазида образуются продукты: изоникотиновая кислота, ванилин с характерным запахом и гидразин:
Количественное определение.Кислотно-основные свойства производных изоникотиновой кислоты лежат в основе количественного анализа методом неводного титрования. В качестве растворителя
применяют ледяную уксусную кислоту, титрант - хлорная кислота, индикатор - кристаллический фиолетовый.
Навеску субстанции растворяют в ледяной уксусной кислоте, добавляют уксусный ангидрид и титруют 0,1 моль/л раствором HClO4
Восстановительные свойства изониазида используются в фармакопейном способе его количественного определения обратным титрованием йодом в щелочном растворе:
Избыток йода оттитровывают раствором тиосульфата натрия:
Известен также броматометрический метод определения изониазида в кислой среде.
Контрольные вопросы и задания
• Какие ЛВ, производные изоникотиновой кислоты, применяют в медицинской практике в качестве противотуберкулезных средств? Напишите их латинские названия, химические формулы.
• Какова общая схема получения ЛВ, производных изоникотиновой кислоты?
• Каковы особенности йодометрического определения изониазида по НД? Напишите уравнения протекающих химических реакций.
• При нагревании раствора фтивазида с разведенной HCl ощущается запах ванилина. Приведите уравнение химической реакции. Какие еще продукты при этом образуются и какими реакциями они могут быть идентифицированы? Укажите необходимые реактивы.
• Найдите соответствие между методиками идентификации и названиями ЛС. Запишите уравнения химических реакций.
Пиридоксина A.К 0,02 г субстанции прибавили 5 мл гидрохлорид щелочи NaOH и осторожно нагрели:
выделился газ, окрашивающий влажную лакмусовую бумагу в синий цвет. Никотинамид B.К 1 мл раствора субстанции (1:1000) добавили 1 каплю железа(Ш) хлорида: появилось оранжево-коричневое окрашивание. Затем добавили 1 каплю HCl: окраска поменялась на желтую.
• Известно, что исходными продуктами для получения пиридинкарбоновых кислот и их производных являются жидкие вещества пиколины, содержащиеся в каменноугольной смоле:
Предложите путь синтеза ЛС, обладающего витаминной активностью, - никотинамида, исходя из соответствующего пиколина.
Напишите реакции разложения ЛВ при нагревании субстанции с кристаллическим натрия карбонатом и в растворе гидроксидов щелочных металлов.
Согласно ГФ РФ XII, навеску субстанции Pyridoxini Hydrochloridum 0,1573 г растворили в 5 мл муравьиной кислоты безводной, прибавили 50 мл уксусного ангидрида и титровали при интенсивном перемешивании 0,1 моль/л раствором надхлорной кислоты (К = 1) до появления изумрудно-зеленого окрашивания (индикатор - кристаллический фиолетовый). Объем титранта составил V = 7,78 мл; Mr = 205,6. Напишите уравнение химической реакции. Рассчитайте титр соответствия.
Сделайте вывод о качестве фармацевтической субстанции по показателю «количественное определение» в соответствии с требованием ГФ РФ XII: содержание действующего вещества не менее 99,0 и не более 101,0% C8H11NO3 • HCl в пересчете на сухое вещество.
Производные пиримидина
ЛС, производные пиримидина, относятся к следующим фармакологическим группам:
- витамины - тиамин и его соли;
- нейротропные средства (анксиолитики, седативные, снотворные; наркозные) - производные пиримидин-2,4,6триона (барбитураты).
Пиримидин (1,3-диазин) - бесцветные ромбические кристаллы со специфическим запахом, Тпл 22,5 °С, Ткип123-124 °С, легко растворим в воде, этаноле, диэтиловом эфире. Пиримидин представляет собой плоское гетероциклическое ароматическое соединение с двумя атомами азота в м-положении.
В результате смещения электронной плотности к атомам азота (-I) возникает дефицит электронной плотности в четных положениях, что обусловливает реакции нуклеофильного замещения в положениях С2, С4, С6. Электрофильная атака возможна по положениям N1, N3 и C5.
В результате участия свободных электронных пар атомов азота в системе сопряжения π-связей основные свойства пиримидина выражены слабо (рКа = 1,3); протонируется только один из двух атомов азота:
Пиримидин не обладает биологической активностью и не имеет самостоятельного применения в медицине. В организме важную роль играют витамины группы В1, а также гидрокси- и аминопроизводные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот (урацил, тимин и цитозин). Для них, как и для ЛВ - производных пиримидина, характерна лактим-лактамная таутомерия. Например, для урацила соответствующие равновесия могут быть представлены следующим образом:
Лактамные формы преобладают в равновесиях. Для аминопроизводных пиримидина (например, для цитозина) также свойственна таутомерия:
Как следует из приведенных равновесий, прототропная таутомерия - это взаимное превращение изомеров, сопровождающееся переносом протона.
Тиамин - витамин группы В1
Тиамин - первый витамин группы В, структура которого была доказана химически (табл. 10.16).
Вещество, содержащееся в неотшелушенных рисовых зернах, излечивало голубей от паралича. После установления в структуре этого вещества атома серы оно было названо тиамином (от греч. тео - сера) или антиневритным витамином, анейрином. Недостаток витамина В1 приводит к нарушению углеводного обмена. Эндемические провинции гиповитаминоза - Восточная и Южная Азия. Потребность в тиамине связана с тем, что он входит в структуру кофермента кокарбоксилазы, принимающего участие в декарбоксилировании а-кетокислот, в частности пировиноградной и синтезе ацетилкоэнзима А. Накопление пировиноградной и а-кетоглутаровой кислот в плазме (выше 0,01 г/л) приводит к нарушению функции нервной системы и вызывает полиневрит - заболевание бери-бери (в переводе с японского означает «кожные оковы»), которое проявляется в виде поражения двигательных и чувствительных нервов преимущественно нижних конечностей. Возможны церебральная и сердечно-сосудистая формы бери-бери.
Неоценимый вклад в открытие витаминов принадлежит Николаю Ивановичу Лунину (1853-1937) - российскому врачупедиатру. В 1880 г. при выполнении диссертационной работы в Дерптском (ныне Тартуском, Эстония) университете обнаружил, что мыши не могут выжить, питаясь искусственной смесью из белка, жира, сахара и минеральных солей. Тогда впервые был сделан вывод о существовании неизвестных веществ, абсолютно необходимых для жизни. В 1911 г. появился новый научный термин «витамины» (vitamine): от лат. vita - жизнь и amine. Один из первых открытых витаминов (1912) - витамин В1(от названия болезни бери-бери).
Строение и свойства
Молекула тиамина (в виде хлорида или бромида) содержит два гетероцикла - тиазоловый и пиримидиновый, которые связаны метиленовой группой (см. табл. 10.16).
Атомы азота N1, N3 и азот аминогруппы у С4 пиримидинового кольца придают молекуле тиамина основные свойства и способны образовывать координационные и малорастворимые соединения с общеалкалоидными реактивами (реактив Бушарда - раствор йода в йодиде калия K[I3], реактив Драгендорфа K[BiI4] (см. приложение 5), фосфорно-молибденовая кислота H3PO4 • 12MoO3 • 2H2O, кремневольфрамовая кислота SiO2 • 12WO3 • 2H2O, пикриновая кислота 2,4,6-тринитрофенол, раствор танина).
Таблица 10.16.