Презентация. Аминогликозиды. Классификация

Скачать презентацию




АНТИБИОТИКИ- АМИНОГЛИКОЗИДЫ. Классификация, общие физико-химические свойства, методы анализа Лекция для студентов 4 курса фармацевтического факультета
 


Введение Ярко выраженной способностью вырабатывать антибиотические вещества обладают лучистые грибки-актиномицеты - обитатели почв. Гибель большинства патогенных микробов при попадании в почву связана с явлением антагонизма актиномицетов и бактерий. Изучение этого явления, начатое еще в 1935-1937 гг. Н.А. Красильниковым и др. советскими учеными, стимулировало широкое изучение актиномицетов, что привело к открытию в 1944 г. американским ученым З.А. Ваксманом с сотрудниками стрептомицина.
 


Преимущества и недостатки стрептомицина Преимущества. Высокая активность стрептомицина по отношению не только к грамположительным, но также и к грамотрицательным и кислотостойким бактериям. Возможность применения стрептомицина для лечения различных форм туберкулеза. Недостатки. Сравнительно высокая токсичность. Быстрое привыкание к нему микроорганизмов, т.е. образование резистентных форм. Стрептомицины образуютcя определенными штаммами актиномицета Streptomyces griseus, который продуцирует и другие антибиотики, а также вит. В12.
 


Характеристика стрептомицина Стрептомицин устойчивее пенициллинов и не разрушается при кратковременном воздействии растворами кислот и щелочей. При гидролизе водными растворами кислот он распадается на два вещества: стрептидин и стрептобиозамин. Стрептидин - оптически недеятельное сильное двукислотное основание, производное циклогексана, содержащее две гуанидиновые группировки и четыре гидроксила. Стрептобиозамин представляет собой дисахарид (биозу), содержащий N-метильную группу. Биоза состоит из двух моноз: пентозы, получившей название стрептозы, впервые обнаруженной в природе, и гексозы – N-метилглюкозамина, причем обе монозы имеют редкую для природных сахаров L- конфигурацию. Остаток стрептобиозамина присоединен ?-гликозидной связью через глюкозидный атом остатка стрептозы к 4 атому стрептидина.
 


Streptomycin Sulfate* Стрептомицина сульфат О-2-Дезокси-2-(метиламино)-?-L-глюкопиранозил-(1 2)-О-5-дезокси-3-С-формил-?-L-ликсофуранозил-(1 4)-N,N’-бис (аминоиминометил) -D-стрептамина сульфат или 4-[N-метил-?-L-глюкозамино(1 2)- ?-L-стрептозидо]-стрептидин L-стрептоза Стрептидин N- метил-L-глюкозамин
 


Подлинность 1. Мальтольная проба (наличие стрептозы)
 


2. Реакция Сакагучи (гуанидиновая группа) П ?-нафтол Производное Нафтохинонимина фиолетово-красное окрашивание
 


3. Реакция с диацетилом и натрия гидроксидом (гуанидиновые группы) Диацетил Альдоль to 2,5-диметилбензохинон Оранжево-красное окрашивание
 


Подлинность 4. При прибавлении к раствору препарата свежеприготов-ленного реактива Вебера (состоящего из 1ч. 10% раствора K3[Fe(CN)6] и 1ч. 10% раствора Na2[Fe(CN)5NO] и 1ч. 10% раствора NaOH) и взбалтывании раствора образуется оранжево-желтое окрашивание (гуанидиновая часть). 5. Гуанидин можно также обнаружить по выделению аммиака при нагревании со щелочью. 6. Раствор препарата после нагревания с аммиачным раствором меди нитрата дает светло-желтое окрашивание. Аналогичная окраска возникает при встряхивании препарата с конц. H2SO4 . 7. Удельное вращение водного раствора препарата для стрептомицина сульфата [?] - 84,8° (C 3,0; вода). 8. Восстановительные свойства (альдегидная группа) с реактивом Несслера (K2HgI4 + KOH) выпадает черный осадок металлической ртути. С реактивом Фелинга образуется красный осадок меди оксида (1).
 


Подлинность 9. Сульфат-ион в стрептомицина сульфате определяют по выделению белого осадка, при взаимодействии с раствором бария хлорида. 10. Метод ТСХ. На пластинке со слоем силикагеля Н испытуемое вещество сравнивают с ГСО стрептомицина сульфата. Проявитель - нафталин-1,3-диол. 11. ПМР-спектроскопия. Спектр ПМР должен соответствовать рисунку спектра, прилагаемому к ФС (устанавливая характерные сигналы при 1,26; 2,89; 3,31; 5,32; 5,57 и 5,07 м. д.).  
 


Чистота рН 28% водного раствора стрептомицина сульфата должна быть – 4,5-7,0 (потенциометрически). Этот же раствор в бидистиллированной воде должен быть прозрачен и бесцветен при стоянии в течение 24 часов, при температуре не выше 10°С; допускается образование светло-желтого окрашивания. Методом ГЖХ устанавливают отсутствие примеси формальдегида. Обязательно проводят испытание на токсичность, стерильность и пирогенность и на отсутствие веществ гистаминоподобного действия.
 


Количественное определение 1. Микробиологическим методом диффузии в агар с тест-микробом . 2. Фотоколориметрический метод, основанный на образовании мальтола при гидролизе в щелочной среде, дающего фиолетовое окрашива-ние с ионами железа (III). 3. Спектрофотометрически по калибровочной кривой при 525 нм. 4. Цериметрический метод: после щелочного гидролиза, подкисляют 0,1 М H2SO4 и добавляют раствор FeCl3. Полученный раствор титруют 0,01 М раствором Се(SO4)2.
 


Антибиотики-аминогликозиды Основными средствами лечения гнойно-воспалительных заболеваний, особенно на фоне иммунодефицита, в настоящее время являются современные аминогликозиды. Из этой группы промышленностью выпускаются неомицин, канамицин, амикацин, гентамицин, тобрамицин и нетилмицин - антибиотики второго и третьего поколений.
 


Kanamycin Sulfate**, Kanamycinum Канамицина сульфат (А) 2-Дезокси-D стрептамин 3-Глюкозамин 3-Амино-3-дезокси ?-D-глюкопираноза
 


Neomycin Sulfate** Neomycinum Неомицина сульфат (смесь неомицинов А, В и С)
 


Подлинность 1. Благодаря наличию азота в 2-дезокси-D-стрептамине неомицины образуют нерастворимые в воде соединения с пикриновой кислотой, реактивом Рейнеке NH4[Cr(NH3)2(SCN)4] . 2. С раствором нингидрина в присутствии смеси бутанола и пиридина, после нагревания на водяной бане – фиолетовое окрашивание (смотри пенициллины). 3. Мальтольная реакция и реакция Сакагучи (на гуанидиновые группы) отрицательные. 4. Характерная физическая константа – удельное вращение – от + 50 до + 58 (5% водный раствор).
 


Подлинность 5. Неомицины дают положительные реакции: А. На дезоксисахара – реакция Келлера-Килиани, которая заключается в прибавлении к раствору препарата двух растворов: 1) 5% раствор железа (III) сульфата в ледяной уксусной кислоте, 2) 5% раствор железа (III) сульфата в концентрированной серной кислоте – васильково-синее окрашивание верхнего слоя.
 


Подлинность Б. На аминосахара: 1. При нагревании с орцином и конц. HCl, содержащей 0,06% FeCl3 Зеленое окрашивание
 


2. Реакция Молиша При нагревании с концентрированной серной кислотой образуется 5-аминометилфурфурол, который открывают цветной реакцией с ?-нафтолом Красное окрашивание 5-аминофурфурол to
 


3. С антроном При нагревании с концентрированной серной кислотой образуется 5-аминофурфурол, который открывают цветной реакцией с антроном Голубовато-фиолетовое окрашивание to 5-аминофурфурол
 


4. Бензидиновая проба При нагревании с концентрированной серной кислотой в пробирке образуется 5-аминофурфурол, который окрашивает фильтровальную бумагу, пропитанную бензидином в фиолетовый цвет
 


Количественное определение 1. Неомицина сульфат определяют методом диффузии в агар с тест-микробом. 2. При нагревании неомицинов В и С с концентрированной H2SO4 образуется фурфурол, который с ?–нафтолом образует окрашенный продукт, на этом основан ФЭК метод количественного определения неомицинов.
 


Канамицин, активность, строение Антибиотик ? канамицин, продуцируемый лучистым грибом Streptomyces kanamiceticus, включает канамицины А, В и С. Впервые они были выделены в 1957 г. японским ученым Umerawa. Наименьшую токсичность проявляет канамицин А (94% от канамицина сульфата). По антибиотическому спектру канамицин сходен со стрептомицином и неомицином. Особенно следует отметить его противотуберкулезную активность. Строение канамицина было выяснено в 1958 г. японскими, американскими и канадскими исследователями.
 


Строение канамицина и амикацина В канамицине А содержится 1 молекула 2-дезокси-стрептамина, 1 молекула 3-глюкозамина и 1 молекула 6-глюкозамина, соединенные друг с другом ?-гликозидной связью. Канамицин В (более токсичен) содержит вместо 6-глюкозамина – диаминогексозу; а канамицин С - 2-глюкозамин (2-дезокси-2-амино-D-глюкозу). Полусинтетическим аналогом, получаемым из канамицина А, является сходный с ним по химической структуре амикацин, который в виде сульфата применяется в медицинской практике. Основное его структурное отличие от канамицина заключается в наличии 4-амино-L-2-гидроксибутирильного радикала.
 


Gentamicin Sulfate* Гентамицина сульфат (смесь гентамицинов С1, С2 и С1А) О-2-Амино-2,3,4,6,7-пентадезокси-6-(амино)-?-D-рибо-гепта- пиранозил-(1 4)-О-[3-дезокси-4-С-метил-3-(метиламино)-?-L-арабинопиранозил(1 6)]- 2-дезокси-D-стрептамина сульфат - Гентамицин С2 Гентамицин С1 R=R1=CH3 Гентамицин С2 R=CH3, R1=H Гентамицин C1A R=R1=H Гарозамин Пурпурозамин
 


Гентамицина сульфат С канамицином сходен антибиотик гентамицин — продукт жизнедеятельности Micromonospora purpurea. Он включает смесь трех антибиотиков — гентамицинов С1, С2 и С1А, которые различаются по строению пурпурозамина. В медицине применяют смесь сульфатов гентамицина под названием гентамицина сульфат. Основание гентамицина содержит 5 основных центров: 2 аминогруппы в агликоне, 2 аминогруппы в пурпурозамине и 1 метиламиногруппа в гарозамине, потому молекула гентамицина сульфата содержит 5 молекул H2SO4.
 


Amicacin Sulfate** Амикацина сульфат N-[4-Амино-2-(S)-гидроксибутирил]-О-[6-Амино-6-дезокси- ?-D-глюкопиранозил(1 4)]-O-[ 3-Амино-3-дезокси- ?-D-глюкопиранозил(1 6)]-2-дезокси-D-стрептамина дисульфат 6-Глюкозамин 6-Амино-6-дезокси ?-D-глюкопираноза 3-Глюкозамин 3-Амино-3-дезокси ?-D-глюкопираноза 2-Дезокси-D стрептамин
 


Тобрамицина сульфат Антибиотик тобрамицин продуцируется Streptomyces tenebrarius. Тобрамицина сульфат по химической структуре близок к канамицину. Он отличается от канамицина наличием амино-группы вместо ОН- группы во 2 положении 6-глюкозамина и отсутствием гидроксильной группы в 3 положении (2,3,6-тридезокси-2,6-диамино-?-D-рибогексопираноза).
 


Tobramycin Sulfate (Brulamycin, Obracin) Тобрамицина сульфат
 


Нетилмицина сульфат Антибиотик III поколения. Получен полусинтетическим путем из сизомицина. Структура нетилмицина отличается от сизомицина наличием в его молекуле этильного заместителя в аминогруппе агликона стрептамина.
 


Netilmicin Sulfate** Нетилмицина сульфат Нетромицин О-3-Дезокси-4-С-метил-3-(метиламино)-?-L-арабинопиранозил- (1 > 6)-О-[2,6-диамино-2,3,4,6-тетрадезокси-?-D-глицерогекс-4-ено пиранозил-(1>4)-2-дезокси-N’-этил-D-стрептамина сульфат 2-Дезокси-N-этил-D-стрептамин О-3-Дезокси-4-С-метил-3-(метиламино)-бета-L-арабинопиранозид 2,6-диамино-2,3,4,6-тетрадезокси-альфа-D-глицерогекс-4-ено пиранозид Н2SO4
 


Свойства Канамицина сульфат – порошок или пористая масса белого цвета, канамицина моносульфат - белый кристаллический порошок без запаха и вкуса, амикацина сульфат - аморфный порошок белого или с желтоватым оттенком цвета, гентамицина сульфат – белый порошок или пористая масса с кремоватым оттенком. Нетилмицина сульфат – белый или белый с желтоватым или розоватым оттенком кристаллический порошок. Все препараты очень легко растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях (этаноле, хлороформе, эфире и др.). Гигроскопичны. Устойчивы в растворах щелочей и к воздействию воздуха и разрушаются при кипячении в кислотах, т.к. имеют характер гликозидов.
 


Подлинность 1. На аминосахара А) дает положительную реакцию при нагревании с этанольным раствором орцина и конц. НCl, содержащей 0,06% FeCl3 при этом появляется зеленое окрашивание (канамицин); Б) реакцию Молиша (с ?–нафтолом) – красное окрашивание; В) с антроном (амикацина сульфат – голубовато-фиолетовое окрашивание); Г) с раствором нингидрина в присутствии смеси бутанола и пиридина, после нагревания на водяной бане – фиолетовое окрашивание. Д) Бензидиновая проба – фиолетовое окрашивание
 


Подлинность 2. На дезоксисахара – реакция Келлера-Килиани. 3. После кислотного гидролиза препараты дают реакции на альдегидную группу сахаров с реактивом Толленса, реактивом Несслера и реактивом Фелинга. 4. Для определения подлинности гентамицина сульфата и канамицина сульфата, которые представляет собой смесь нескольких веществ, а также амикацина сульфата - метод ТСХ на силикагеле в сравнении с соответствующими СО гентамицина сульфата и канамицина сульфата. Проявление: канамицин и - амикацин - нингидрином, а гентамицин – парами йода. Три основных пятна препарата канамицина должны соответствовать 3 пятнам стандартного образца.
 


Подлинность 5. Амикацин в отличие от канамицина образует окрашенные комплексные соединения с солями тяжелых металлов (с кобальта нитратом после обработки натрия гидроксидом – фиолетовое окрашивание). 6. На амидную связь амикацина – гидроксамовая проба. 7. ПМР-спектроскопия для неомицина В, канамицина А, тобрамицина, гентамицина и нетилмицина позволяет устанавливать подлинность каждого из антибиотиков в отсутствие образцов-свидетелей. Спектроскопию ЯМР 13С используют для идентификации стрептомицина, неомицина, тобрамицина, канамицина А и его полусинтетического аналога ? амикацина.
 


Подлинность 8. Метод ВЭЖХ применяют для определения компонентного состава гентамицина сульфата Содержание гентамицина С1 должно быть 25-50%, С1а от 10 до 35%, С2 - от 25 до 55%. 9. Удельное вращение: Канамицина сульфат [?]D20 +112- + 1230 (C 5,0; вода). Амикацина сульфат [?]D20 +74- + 840 (C 2,0; вода). Гентамицина сульфат [?]D20 +107- + 1210 (C 1,0; вода). 10. Нетилмицина сульфат – определение двойной связи.
 


Чистота Светопоглощающие примеси растворов антибиотиков в серной кислоте определяют на спектрофотометре при длине волны 400 нм (оптическая плотность не должна превышать 0,3). Амикацина сульфат. 1. Величина рН водного раствора 2,0 – 4,0. 2. Методом ГЖХ определяют содержание остаточных растворителей (этилового и пропилового спирта). Канамицина сульфат 1. 1% раствор препарата должен быть прозрачным; 2. рН его, определенная потенциометрически должна быть 7,5- 8,5. 3. Потеря в массе при высушивании не должна превышать 4%. 4. В канамицине моносульфате регламентируется содержание более токсичного канамицина В – не выше 5,0%. Определение проводят микробиологическим методом после кислотного гидролиза, в результате которого полностью разрушается канамицин А.
 


Чистота Гентамицина сульфат 1. 4% раствор препарата в воде должен быть прозрачен в течение 24 часов при температуре не выше + 100°С. 2. рН 3,5-5,5 (4% водный раствор, потенциометрически). 3. Потеря в массе при высушивании. (110С ) и остаточном давлении 5 мм рт. ст. в течение 3 час не должен превышать 18% . 4. Определение специфических примесей проводят методом УФ-спектрофотометрии после нагревания с раствором (40%) серной кислоты. Оптическая плотность полученного раствора при длине волны 280 нм должна быть не более 0,15.
 


Количественное определение 1. Биологическую активность антибиотиков - аминогликозидов устанавливают методом диффузии в агар с тест-микробами; В канамицина сульфате определяют также содержание канамицина В (не более 5% биологическим методом и не более 4% ? методом ВЭЖХ). 2. Антибиотики ? аминогликозиды содержат связанную серную кислоту, после осаждения хлоридом бария, количественно определяют содержание сульфатов гравиметрическим методом. 3. Спектрофотометрия в видимой области спектра, основанную на цветных реакциях (нингидриновая проба, реакция с орцином и др.). 4. Хроматографические методы анализа (ГЖХ, жидкостная хроматография и др.). 5. Гентамицина сульфат определяют поляриметри-ческим методом.
 


Хранение Все препараты аминогликозиды хранят - по сп.Б, в сухом защищенном от света месте, гентамицина сульфат, канамицина сульфат, амикацина сульфат при комнатной температуре. Тобрамицина сульфат – при температуре + 4С. Форма выпуска Канамицина сульфат – во флаконах по 0,5 и 1 г (500000 и 1000000 ЕД) и 5% раствор в ампулах по 5 и 10 мл (содержащих соответственно 0,25 и 0,5 г препарата). Амикацина сульфат - 5% или 25% раствор в ампулах по 2 мл, содерж. 100 или 500 мг. Гентамицина сульфат выпускают во флаконах по 0,08 г, в амп. по 1 и 2 мл 4% водн.р-ра (40 или 80 мг пр-та в 1 амп.); 0,1% мазь и крем в тубах по 15 г. Тобрамицина сульфат выпускают по 40, 50, 75 и 80 мг. внутримышечно и в/в (2,5 мг/кг).
 


Применение . Гентамицина сульфат оказывает бактериостатическое действие в отношении многих грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, в том числе протея, кишечной палочки, сальмонелл и др. Применяют при различных инфекционных заболеваниях (в/мышечно) (пневмония, перитонит, менингит, раневые инфекции, пиелонефрит, цистит, уретрит). Ото- и нефро- токсичен. Канамицин - строго бактерицидный антибиотик. Отличие канамицина от других аминогликозидов - его активность в отношении кислотоустойчивых микроорганизмов, в особенности микобактерий туберкулеза. Высокочувствительны к канамицину аэробактерии, кишечные палочки, пневмококки, гонококки, большинство штаммов стафиллококка, дизентерийных палочек, сальмонелл, протея, слабо действует на стрептококки, энтерококки, синегнойные палочки. Нельзя вводить канамицин совместно со стрептомицином, т.к. происходит усиление токсического воздействия (синергизм на вестибулярный аппарат.)
 


Применение Амикацин - один из наиболее активных антибиотиков – аминогликозидов. Обладает широким спектром действия. Показания к применению как у гентамицина, вводимого парентерально. Эффективен в отношении грамположительных и особенно против грамотрицательных бактерий. Тобрамицина сульфат - антибиотик широкого спектра действия, активен против грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Тобрамицина сульфат в меньшей степени ото- и нефро-токсичен, чем гентамицин и другие аминогликозиды. Применяют тобрамицина сульфат при сепсисе, пневмонии, гнойном отите, эмпиеме, плеврите, инфекциях мочевых путей. Нетилмицина сульфат очень мало токсичен, обладает бактерицидной активностью по отношению к стафилококкам, устойчивым к другим аминогликозидам.
 

< <       > >