Производные ксантина

Производные пурина

Пурин - это бициклическая система, которая имеет два цикла: пиримидин и имидазол:

Пурин синтезирован Э. Фишером из мочевой к-ты. Молекула плоского строения. В природе нет.

В природе производные: гидроксипурина, аминопурина; нуклеозиды (основание пурина + сахар), нуклеотиды (нуклеозид + Н₃РО₄); нуклеиновые к-ты.

Производные ксантина

Ксантин- 2,6-дигидроксипурин: Лактим Лактам

Гипоксантин - 6-гидроксипурин

Аденин - 6-аминопурин

Мочевая к-та - 2,6,8-триоксопурин

Значение производны пурина:

1. Лекарственное средство (кардиотоническое, диуретическое, бронхолитическое, стимуляторы ЦНС)

2. Некоторые пуриновые антиметаболиты обладают противоопухолевой и противовирусной активностью. Эти соединения незначительно отличаются по строению от природных и конкурируют (замещая их) в нуклеиновых кислотах.

Классификация ЛС:

1. Производные ксантина (Кофеин, Кофеин-бензоат натрия, Теобромин, Теофиллин, Эуфиллин)

Производные теофиллина: Дипрофиллин, Ксантинола никотинат

2. Нуклеозиды и нуклеотиды пурина (Рибоксин (производное гипоксантина), АТФ и ее динатриевая соль (производные аденина).

3. ЛС, близкие по строению к производным пурина (Аллопуринол (антиметаболит), Этимизол (аналептик), Фопурин (п/опухолевое средство)).

ЛС, производные ксантина

- это ди- и триметильные производные; производные 7Н-пурина. Алкалоиды.

Кофеин - Coffeinum

1,3,7-триметилксантин моногидрат (производное 2,6-диоксопурина).

1819 г. - Рунге. В чае - 1,5-5%.

Специфика: 1) очень слабое органическое основание (как Папаверин, очень сильное основание - кодеин).

Кофеин-бензоат натрия - Coffeinum-natrium benzoas

Это комплексная соль кофеина и бензоата натрия.

Применяется: 10-20% р-р для инъекций; табл. 0,1 и 0,2.

Теобромин - Theobrominum

3,7-диметилксантин (В 1-ом положении Н свободен).

1842 г. Воскресенский.

Это амфолит!

Спазмолитик и диуретик. Табл. по 0,25.

Теофиллин - Theofillinum

1,3-диметилксантина моногидрат (в 7-ом положении свободный Н).

1889 г. Коссель.

Спазмолитик, диуретик. Применяется в комбинированных ЛФ.

Эуфиллин (Аминофиллин) - Eufillinum

Это соль теофиллина с органическим основанием этилендиамином (2:1):

Для протонирования еще одной аминогруппы нужна еще одна молекула теофиллина (поэтому и 2 : 1).

Соль образована по типу аммонийной соли.

На воздухе поглощает углекислый газ с высвобождением теофиллина Þ ухудшается растворимость.

ЛФ: табл. 0,15; р-р для инъекций 2,4% или 12%.

Производные теофиллина

Дипрофиллин - Diprophyllinum

7-(2,3-диоксипропил)-теофиллин

Табл. 0,2.

В 8-9 раз менее токсичен по сравнению с теофиллином. Спазмолитик.

Ксантинола никотинат (Компламин) - Xantinoli nicotinas

7-[2-окси-3-(N-метил-b-оксиэтиламино)-пропил]теофиллина никотинат

Улучшает периферическое и центральное кроветворение. Получают синтетическим путем.

Строение и растворимость производных ксантина:

Пурин - это ароматическая система с сильной делокализацей p-электронов. Обладает электродонорными свойствами Þ большая роль в образовании различных молекулярных комплексов. 7Н-пурин - неподеленная пара электронов отдает в цикл. Другие азоты (1,3 и 9) - пара электронов все в цикле.

Все производные пурина - слабые основания, поэтому протонируются по азоту в 9-ом положении. Соли с кислотами неустойчивые (нет г/хлоридов и других солей).

Производные ксантина - трудно растворимы в воде (лучше в горячей). Для получения хорошо растворимых в воде препаратов используется способность производных ксантина к комплексообразованию.

Растворимость в воде:

Различие в растворимости объясняется различием в межмолекулярном взаимодействии.

Растворимость кофеина повышается в присутствии солей органических кислот (бензойной, салициловой) - за счет образования комплексов (1 : 1).

Комплексные соли: кофеин-бензоат натрия, эуфиллин - легко растворимы в воде.

Соли: ксантина никотинат - легко растворим в воде.

Физические свойства: белые кристаллические порошки.

Кофеин - белые шелковистые игольчатые кристаллы. Имеет характерную температуру плавления, ИК-спектр (от 400 см^-1 до 4000 см^-1); УФ-спектр - l_max = 274 нм - за счет ароматической системы.

Химические свойства:

кофеин - слабое органическое основание. Растворим в минеральных кислотах. Устойчивых солей не образует. Хорошо реагирует с общеалкалоидными реактивами:

1) с J₂ в KJ (Люголя, Бушарда, Вагнера) - J₂ /KJ + К-Б Na à нет осадка Þ + H₂SO₄ à Coff.·HJ·J₄ - осадок коричневого цвета (образуется количественно!) Þ + NaOH Þ осадок растворяется.

2) + танин - осадок, растворимый в избытке реактива

3) Реактив Майера (HgJ₂/KJ) - не осаждается! (см. чистоту).

В щелочи кофеин не растворим (все атомы водорода замещены на метильную группу).

ТЕОБРОМИН, ТЕОФИЛЛИН - имеют первичный протон. Это амфолиты.

Основные свойства: обусловлены не поделенной парой электронов азота в 9-ом положении.

Кислотные свойства: обусловлены протоном: а) в положении 1 - для Теобромина; б) в положении 7 - для Теофиллина. рК_а = 9,9 (Теобромин), рК_а = 8,8 (Теофиллин). Кислотные свойства Теофиллина сильнее Þ он, в отличие от Теобромина, растворим в не только в NaOH, но и растворе аммиака (! - подлинность и чистота теофиллина).

Препарат «Темисал» - это теобромин-натрий + салициловая к-та.

При растворении теофиллина в NaOH образуется натриевая соль по кислотному центру в положении 6:

За счет кислотных свойств образуют: 1) водорастворимые соли с веществами основного характера; 2) не растворимые соли с солями Ag, Co, Cu. Ag и Co - ГФХ.

Условия реакции: препарат кислотного характера + эквивалент 0,1н щелочи. Теобромин, Теофиллин, салициламид, бензойная к-та - не д.б. избытка щелочи, иначе м.б. гидроксид металла.

С Cu²⁺ - нехарактерные голубые осадки

С Со³⁺ : Теофиллин - бледно-розовый осадок, Теобромин - быстро исчезающее фиолетовое окрашивание и серо-голубой осадок.

С солями меди и кобальта м.б. написание комплексных солей через кислород.

AgNO₃ - образуются растворимые (выделяется HNO₃ в эквивалентных количествах) или не растворимые (при добавлении раствора аммиака) серебряные соли.

NB! - Как и в барбитуратах, серебряные соли образуются только по азоту.

Данная реакция используется как для подлинности, так и для К.О. (см. ниже)

Комплексы с Hg(CH₃COO)₂:

Кофеин - белый осадок комплекса; Теофиллин - белый микрокристаллический осадок, Эуфиллин - осадок.

Теобромин осадка не образует.

Реакция образования мурексида (мурексидная проба). При данной реакции происходит гидролиз и окисление. Препарат + окислитель (Н₂О₂, Br₂, HNO₃) Þ нагревают на водяной бане + раствор NH₃ Þ возникает пурпурно-красное окрашивание. Данная реакция не специфична, ее дают оксопроизводные пиридина. Реакция основана на окислительно-гидролитическом разложении ксантина до пиримидин-производных (через цикл имидазола и окисление пиримидина), в которой 1 или 2 NH₂-группа конденсирована с другой до пурпурно-красной окраски. М.б. различной степени метилирования.

Аммонийная соль пурпурной к-ты (?) окрашена в красно-пурпурный цвет. [Улитки murex Þ мурексид (краситель)].

1. Для мочевой к-ты возникает окрашивание с HNO₃

2. Для метилированных производных ксантина вместо HNO₃ применяют H₂O₂ + HCl, а затем добавляют NH₃ (если NH₃ образуется в результате реакции, то его не обязательно добавлять)

3. Для кофеина нельзя применять конц. HNO₃, т.к. возможно нитрование его положению 8 с образованием нитропроизводного кофеина, который не дает реакцию образования мурексида.

ГФ Х и XI: препарат + 10 к.развед. HCl (8%)­, + 10 к. 30% H₂O₂ ­ при нагревании на водяной бане выпаривают досуха, к остатку прибавляют несколько капель раствора NH₃ - образуется мурексид. HCl и H₂O₂ удаляются при нагревании. Положение 4 и 5 будут полностью окислены, гидролиз между положение 9 и 4:

Заключительная стадия: добавление раствора NH₃:

Данное соединение применяется как металлоиндикатор при определении солей кальция.

Реакции S_E после щелочного гидролиза.

1. Кофеин, обладающий слабыми основными свойствами, не устойчив в щелочной среде. При рН > 9 происходит разложение кофеина до кофеиндикарбоновой к-ты - является антагонистом кофеина (учитывают при выделении кофеина при выделении его из ЛРС):

Кофеидин по строению близок к этинизолу.

Теофиллин разлагается аналогично. Образуется теофиллидин, который идентифицируется по реакции образования азокрасителя:

Частные реакции

1. кофеин-бензоат натрия. Реакция на бензоат-ион:

(бензоат-Na) + FeCl₃ à (Ar-COO^-)₃Fe·Fe(OH)₃·7H₂O¯

2. Теофиллин. Сочетается в боратном буфере при рН = 8,5 - 9 с 2,6-дихлорхинониндофенолом (это реактив на свободное п-положение у фенолов).

Образуется мероцианин - краситель голубого цвета.

3. Эуфиллин (резко щелочная реакция среды) реакция на этилендиамин: препарат + очень разбавленный CuSO₄ Þ фиолетовое окрашивание Þ образуется комплекс, аналогичный [Cu(NH₃)₄]SO₄:

этилендиамин из эуфиллина

4. Дипрофиллин. 1) Реакция образования мурексида; 2) + NaOH Þ NH₃ ­ (запах, лакмусовая бумага); 3) разложение препарата при нагревании с КHSO₄ - на бумаге сверху пробирки, смоченной свежим раствором нитропруссида натрия и пиперидином появляется синее пятно, кот. при добавлении 1-2 капель NaOH превращается в розовое. Реакция не специфична. Возможно образование пропандиола.

5. Кстантинола никотинат. 1) Уф спектр; 2) ТСХ - относительно никотиновой к-ты.

Чистота ЛП.

1. Посторонние пуриновые соединения: а) Кофеин - нет осадка с реактивом Майера; б) Теофиллин - должен полностью растворяться в растворе NH₃; в) Теобромин - примеси: триметилксантин Þ препарат + 0,1н NaOH + СоCl₂ Þ фиолетовое окрашивание должно исчезнуть не более, чем через 3 минуты (если примесь есть - окрашивание не исчезает); теобромин - препарат взбалтывают с хлороформом в щелочной среде, выпаривают и нормируют вес сухого остатка. г) Дипрофиллин - не должно быть теофиллина (!) Þ + СоCl₂ Þ не должно быть фиолетового окрашивания.

Общая тенденция - введение ТСХ и ВЭЖХ.

Общие требования для ЛВ, применяемых для приготовления инъекционных растворов: прозрачность, цветность, рН водного раствора (эуфиллин - рН » 9).

Количественное определение:

1. Кислотно-основное титрование в неводной среде.

А) Определение оснований кофеина, ксантинола никотината.

Кофеин - слабое основание Þ недостаточно растворить в лед. CH₃COOH, поэтому растворяют в смеси: уксусный ангидрид + бензол - это апротонные основания, не влияющие на результат титрования. В результате образуется coff.·HClO₄ - протонируется азот в 9-ом положении.

Б) Определение по кислотным свойствам: теофиллин, теобромин.

Растворяют в растворителях основного характера: ДМФА, бутиламин, пиридин. Титруют спиртовыми растворами щелочей, в данном случае - алкоголятами: CH₃ОК (или Na, Li); С₂Н₅ОК.

2. Косвенный метод нейтрализации (прямой способ титрования).

3. Определяют теофиллин, теобромин: препарат + кип. Н₂О + фиксированный избыток титранта или станд. Р-р AgNO₃ Þ серебряная соль, которая растворима в выделившейся HNO₃ (!) - [реакция - см. выше]. Эквивалентное количество HNO₃ титруют NaOH по феноловому красному.

NB! Специфика для эуфиллина - т.к. ярко выраженная щелочная среда Þ нельзя добавлять AgNO₃. Для субстанции эуфиллина - сушат в шкафу до удаления запах этилендиамина (в растворе остается только теофиллин).

3. Аргентометрия (обратное титрование)

Определяют теофиллин, теобромин, т.к. они содержат подвижный протон.

+ раствор NH₃ определенное количество Þ в осадке образуется серебряная соль (для нейтрализации выделяется HNO₃ ).

1) Образование серебряной соли: ...à осадок + HNO₃ (+ NH₄ОН à NH₄NO₃ + H₂O)

2) Изб. AgNO₃ + NH₄SCH à AgSCN + NH₄NO₃

3) 3NH₄SCN + Fe(NH₄)(SO₄)₂ à Fe(SCN)₃ + 2(NH₄)₂SO₄

Титруют до появления красного окрашивания.

4. Йодометрия

Определение кофеина и кофеин-бензоата натрия. Проводится в кислой среде, так как кофеин, если вы еще не запомнили - слабое основание. Образуется количественно перйодид кофеина Coff.·HJ·J₄¯ - коричневый осадок. Раствор фильтруют, в фильтрате определяют избыток J₂ с Na₂S₂O₃.

5. Нейтрализация в водной среде.

Определяют кофеин-бензоат натрия. Препарат растворяют в воде, титруют раствором HCl в присутствии метилового оранжевого или метилового синего. Выделяется бензойная к-та, которую извлекают в органический растворитель (эфир).

В эуфиллине - определяют этилендиамин. Т = HCl. Конечный продукт: [N⁺H₃-CH₂-CH₂-N⁺H₃]2Cl^-; z=2.

6. Определение азота в органических соединениях методом Кьельдаля.

Дипрофиллин. + конц. H₂SO₄ + мет., нагревают Þ (NH₄)₂SO₄ Þ + NaOH Þ NH₃ ­. Затем добавляют борную к-ту: В(ОН)₃ + НОН à В(ОН)₄ + NH₃ à NH₄В(ОН)₄.

Затем: NH₄В(ОН)₄ + HCl à NH₄Cl + Н₃ВО₃.

7. Весовой (гравиметрия).

Для многокомпонентных ЛФ, содержащих кофеин. Кофеин количественно извлекают хлороформом, затем хлороформ отгоняют. Остаток сушат и определяют по весу - это и будет кофеин (очень слабое основание).

8. Физико-химические методы.

А) За кордоном: USP 24: ВЭЖХ (субстанция - стандартные образцы)

Б) У нас: УФ-спектрофотометрия. l_max = 264 нм - ЛФ (стандартные образцы - субстанции)

В) У нас: Рефрактометрия: растворы и концентраты кофеин-бензоата натрия.

Производные пурина

1. Нуклеозиды и нуклеотиды пурина (Рибоксин, АТФ и ее динатриевая соль)

2. Результаты поиска новых ЛС группы пуринов (Аллопуринол, Этимизол, Фопурин).

Нуклеозиды и нуклеотиды пурина (9Н-пурина)

Нуклеозиды - это продукты взаимодействия азотсодержащих органических оснований (пурина или пиримидина) с сахаром.

Рибоксин

АТФ

Рибоксин - Riboxinum (ГФ XI).

9b-D-рибофуранозилгипоксантин (гипоксантин-N-рибозид).

N-гликозид гидролизуется только в кислой среде. Получают биосинтезом, продуцируется бактериями. ЛФ - табл., покрытые оболочкой. Список Б. Применяется как сердечно-сосудистое средство.

Acidum adenosintriphosphoricum - Кислота аденозинтрифосфорная

Трифосфорнокислый эфир 9b-D-рибофуранозида аденина.

АТФ - это нуклеотид - продукт взаимодействия нуклеозида и фосфорной к-ты (3 шт.)

Связь с остатком рибозы - это N-гликозид.

Препарат применяется для приготовления натриевой соли раствора для инъекций (как сердечно-сосудистое средство): Natrii adenosintriphosphas - в/м 1% р-р.

Описание: оба препарата - белые кристаллические вещества, Рибоксин медленно растворим в воде, динатриевая соль АТФ хорошо растворима в воде.

Подлинность: 1) ИК, УФ спектры

2) Химическая реакция на остаток рибозы с орцином. Орциновый реактив: 5 мл HCl (для гидролиза)
+ 0,01 г орцина + 1 капля FeCl₃.

Препарат растворяют в воде + 3 мл орцинового реактива, нагревают на кипящей водяной бане Þ образуется сине-зеленое окрашивание (пентозы) + дополнительно добавляют FeCl₃ - появляется зеленое окрашивание (рибоза) Þ в результате реакции образуется свободный сахар:

Рибоза имеет полуацетальный гидроксил (полуацеталь = альдегид + спирт в пределах одной молекулы).

Окисление происходит за счет FeCl₃. В результате образуется продукт сине-зеленого цвета

Подлинность на АТФ:

3) Реакция на фосфат-ион после получения его в виде иона из фосфорнокислого эфира. Препарат нагревают обычно с разведенной HNO₃ при нагревании Þ образуется фосфат-ион, затем раствор доводят до оптимальной рН.

А) с AgNO₃ (при рН около 7): AgNO₃ + PO₄^3- à Ag₃PO₄¯

Образуется осадок желтого цвета, растворимый в разведенной HNO₃ и в растворе аммиака.

Б) Образование аммония-магния фосфата NH₄MgPO₄ - белый осадок, растворимый в минеральных кислотах. Реактив: MgSO₄ + NH₄Cl + NH₄OH. Данная реакция применима для АТФ.

В) С молибдатом аммония, образование магния аммония фосфата (NH₄)₃PO₄·12MoO₃¯ - кристаллический желтый осадок, растворимый в аммиаке.

Чистота: 1) прозрачность и цветность для динатриевой соли АТФ (т.к. это р-р для инъекций); 2) посторонние пуриновые основания и ксантин - методом ТСХ относительно стандарта примеси или в качестве рабочего стандартного образца (РСО) - сам препарат.

К.О.: 1) Рибоксин: СФМ в УФ области относительно стандартного образца рибоксина;

2) динатриевая соль АТФ - хломатоспектрофотометрия - разделение на колонке с ионообменной смолой.