ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4.9. Анализ лекарственных препаратов, производных п-аминобензолсульфаниламида (стрептоцид и др.),

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 (Na2Fe(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 =278,30,1/1000 =0,02783 г/мл
А = TV =0,0278312 = 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. fМ/1000= 172,21 10,1/1000 = 0,01722 г/мл
С = ТVК100/а =0,01722151100/0,2300 = 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.fM/1000 = 214,21/40,1/1000 =0,005355 г/мл
а= ТV=0,00535515= 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-азабицикло3,3,0-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)этилбензолсульфонил-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)этилфенилсульфонилмочевина
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)этилфенилсульфонилмочевина
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