Особенности определения качества лекарственных средств из группы производных хинолина фармакопейными и нефармакопейными методами

      ФБГОУ ВПО «Орловский государственный университет»

      Медицинский институт

      Кафедра общей биологической, фармаевтической  химии и фармакогнозии 
 
 
 
 

      Курсовая  работа по фармацевтической химии

      Особенности определения качества лекарственных средств  из группы производных хинолина фармакопейными и нефармакопейными методами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Орел, 2011

      Содержание.

      Введение_______________________________________________ 3

      Глава I. Общая часть

1. Хинолин_____________________________________________5
2. Получение___________________________________________6
3. Производные хинолина________________________________8

Глава II. Подлинность___________________________________13

Глава III. Чистота_______________________________________20

Глава IV. Количественное определение_____________________21

Заключение____________________________________________26

Список  литературы______________________________________27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Введение.

      В создании новых лекарственных веществ  производных хинолина большая роль принадлежит ВНИХФИ. Перед коллективом  этого института была поставлена задача создания эффективных синтетических противомалярийных средств. В результате исследований (1929), проведенных под руководством профессора М. В. Рубцова и О. Ю. Магидсона, синтезированы многочисленные производные хинолина, акридина, пиримидина, обладающие противомалярийным действием. Особенно широкие исследования проведены в ряду производных хинолина. Это вызвано тем, что хинолин является составной частью структуры алкалоида хинина, обладающего противомалярийной активностью.

      В результате синтеза и исследования физиологического действия нескольких тысяч производных хинолина были разработаны теоретические обоснования, суть которых заключается в следующем:

      1. Активный противомалярийный препарат  должен состоять из хинолинового ядра, содержащего метоксильную группу в положении 6 или атом хлора в положении 7.

      2. К хинолиновому ядру должна  быть присоединена через аминогруппу  боковая цепь (в положении 8 или  4).

      3. Боковая цепь должна иметь  вытянутую (но не разветвленную)  форму, а в конце цепи аминогруппу, атомы водорода в которой могут быть замещены не менее, чем этильными радикалами. В б - положении по отношению к аминогруппе может быть расположен метильный радикал.  
 
 
 

      Цели  работы:

      - расширить знания в области  фармацевтической химии;

      - уметь применять полученные знания  на практике;

      - запомнить препараты, относящиеся  к производным хинолина. 

      Задачи:

      - изучить особенности получения  производных хинолина;

      - изучить особенности определения  подлинности веществ, относящихся  к производным хинолина;

      - узнать, какие примеси могут быть  в составе данных веществ;

      - изучить особенности количественного  определения производных хинолина. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава I. Общая часть.

      1. Хинолин.

       Хинолин представляет собой конденсированную систему, образованную ароматическим бензольным ядром и гетероциклическим пиридиновым циклом.  
 

      Хинолин обладает антисептическим, бактерицидным  и жаропонижающим действием, но ввиду  очень высокой токсичности (нервный  яд) в медицине не применяется. Впервые  хинолин выделен в 1834г. из каменноугольной смолы, а несколько позже А. М. Бутлеровым и А. Н. Вышнеградским было доказано наличие хинолина в молекуле хинина. Это обстоятельство послужило толчком для исследований в области создания противомалярийных средств в ряду производных хинолина.

       Применяемые в медицинской практике препараты — производные хинолина по химической структуре могут быть классифицированы на четыре группы: производные 8-оксихинолина, производные 4-хинолин - карбоновой (цинхониновой) кислоты, производные 8-аминохинолина и 4-аминохинолина:

      8-оксихинолин     4- хинилокарбоновая кислота 

       8-аминохинолин    4-аминохинолин 

      2. Получение.

• Производные хинолина с заместителями в положениях 2 и 4 можно получить путем конденсации анилина (1) и β-дикетонов (2) в кислой среде. Этот метод получил название «синтез хинолинов по Комба»

• Из анилина и α,β-ненасыщеных альдегидов (метод Дёбнера-Миллера). Механизм данной реакции очень близок к механизму реакции Скраупа:

• Из 2-аминобензальдегида и карбонильных соединений, содержащих α-метиленовую группу (синтез Фридлендера). Метод практически не употребляется из-за низкой доступности о-карбонильных производных анилина:

• Конденсацией анилина и глицерина в присутствии серной кислоты (метод Скраупа):

      Механизм  этой реакции точно не установлен, но предполагают, что процесс идет как 1,4-присоединение анилина к  акролеину. Акролеин образуется в результате дегидратации глицерина в присутствии серной кислоты (образование акролена подтверждено: из готового акролеина и анилина также образуется хинолин.

      Реакция сильно экзотермична, поэтому процесс  обычно проводят в присутствии сульфата железа (II). В качестве окислителя используют также оксид мышьяка (V), в этом случае процесс протекает не так  бурно,как с нитробензолом и  выход хинолина выше.

      3. Производные хинолина.

      К важнейшим в медицинском значении производным хинолина относятся: соли хинина (хинина дигидрохлорид, хинина гидрохлорид и хинина сульфат, хинидина сульфат), производные 4-аминохинолина (хлорохина фосфат (хингамин) и гидроксихлорохина сульфат (плаквенил)), производные 8-оксихинолина (хинозол, нитроксолин, хлорхинальдол), фторхинолоны (ломефлоксацина гидрохлорид, ципрофлоксацина гидрохлорид, офлоксацин).

      Источником  получения солей хинина является хинная корка, которая содержит 24 алкалоида. Получают хинную корку от различных видов хинного дерева (Cinchona), произрастающих в Южной Америке и культивируемых на острове Ява. По физическим свойствам соли хинина представляют собой бесцветные кристаллические вещества, без запаха, отличающиеся очень горьким вкусом. Применяют соли хинина в качестве противомалярийных средств. Хинидина сульфат используют при аритмиях.

      Производные 4-аминохинолина - белые кристаллические вещества горького вкуса, легко растворимые в воде и очень мало (хлорохина фосфат) или практически нерастворимые (гидроксихлорохина сульфат) в органических растворителях: этаноле, эфире, хлороформе. Общий принцип их синтеза основан на предварительном получении ядра хинолина, содержащего метоксигруппу или атом хлора. Затем к этому ядру присоединяют радикал диэтиламиноалкиламина и превращают органическое основание в соль (на примере хингамина): 

      Хлорохина фосфат и гидроксихлорохина сульфат – эффективные антипротозойные и иммунодепрессивные средства. Оказывают лечебное и профилактическое противомалярийное действие как на бесполые, так и на половые формы малярийных плазмодиев.

Для синтеза хинозола в качестве исходного продукта берут фенол, из которого последовательно получают вначале о-нитрофенол, а затем о-аминофенол. Последний по методу Скраупа сочетают с акролеином. Происходит образование 8-оксидигидрохи-нолина, который в результате окисления нитробензолом переходит в 8-оксихинолин. Из него получают хинозол, действуя разведенной серной кислотой:  

      Нитроксолин синтезируют методом, разработанным в филиале ВНИХФИ из 8-оксихинолина путем нитрозирования с последующим окислением нитрозогруппы до нитрогруппы:

      По  физическим свойствам указанные  три лекарственных вещества представляют собой мелкокристаллические порошки, имеющие окраску (лимонно-желтую, желтую, оранжево-кремовую) и своеобразный запах. Хлорхинальдол может существовать в двух полимерных модификациях, отличающихся температурами плавления. Производные 8-оксихинолина относятся к числу антибактериальных лекарственных средств. Хинозол обладает антисептическими и сперматоцидными свойствами. Нитроксолин применяют как противомикробное средство для профилактики и лечения инфекций мочеполовых путей. Хлорхинальдол обладает антибактериальной, противогрибковой и антипротозойной активностью.

      Высокая антибактериальная активность производных 8-оксихинолина побудила ученых к проведению исследований в ряду хинолона-4. Среди них были найдены соединения с широким спектром антибактериального действия. Особенно активными оказались фторхинолоны — кислоты, содержащие в положении 7 хинолонового ядра свободный или замещенный пиперазиновый цикл, а в положении 6 — атом фтора:

      Исходными продуктами синтеза ломефлоксацина являются тригалогенанилин и этоксиметиленмалонат. При их конденсации образуется имин, который циклизуют в смеси таутомерных хинолинов. Затем последовательно алкилируют (бромэтилом) хинолин, гидролизуют эфирную группу и замещают атом хлора метилпиперазиновым радикалом:

По физическим свойствам фторхинолоны представляют собой кристаллические вещества белого, кремового, желтого цвета или имеют

указанные оттенки.

Фторхинолоны  оказывают активное антибактериальное  действие на аэробные бактерии.  
 
 
 
 
 
 

      Глава II. Подлинность. 

      Соли  хинина.

      Для испытания на подлинность используют УФ-спектрофотометрию. Растворы в этаноле хинина гидрохлорида и хинина сульфата имеют максимумы поглощения при 234, 278 и 331 нм, а в 0,1 М растворе хлороводородной кислоты — при 318 и 347 нм.

      Используемые  для испытаний солей хинина химические реакции основаны на наличии восстановительных, кислотно-основных свойств, третичных атомов азота в молекулах и связанных с основаниями алкалоидов минеральных кислот.

      Общей реакцией на хинин является так называемая талейохинная проба. Она заключается в окислении хинина бромной водой до образования бесцветного раствора орто-хинон. Последующее действие раствором аммиака приводит к образованию дииминопроизводных oрmo-хиноидной структуры, окрашенных в изумрудно-зеленый цвет:

      Алкалоиды хинной корки, не содержащие в молекуле метоксильной группы, этой реакции  не дают.

      Характерной особенностью хинина является наличие  голубой флуоресценции в растворах  серной кислоты. В присутствии окислителей цвет флуоресценции изменяется. Так, например, при действии насыщенным раствором бромной воды образуется желто-зеленая флуоресценция. Флуоресцентные реакции происходят и при воздействии на соли хинина и хинидина другими окислителями (концентрированными серной и азотной кислотами, пероксидом водорода, периодатом калия) в различных растворителях (воде, этаноле, диоксане, диметилформамиде).

      Для идентификации солей хинина можно  использовать осадителъные (общеалкалоидные) реактивы на органические основания: пикриновую кислоту, дихлорид ртути, танин, фосфорновольфрамовую кислоту. Подкисленный серной кислотой раствор хинина в этаноле при взаимодействии со спиртовым раствором йода образует характерные (в виде листочков) зеленые кристаллы герепатита:

      Наличие метоксильной группы в молекуле хинина можно обнаружить сплавлением с перекисью бензоила. Образуется формальдегид, который под действием хромотроповой кислоты в присутствии концентрированной серной кислоты приобретает фиолетовое окрашивание.

      Для испытаний хинидина сульфата используют те же методы и химические реакции, что и для оценки качества хинина сульфата. Небольшое различие имеется в ИК-спектрах. У хинина характерные полосы наблюдаются при 1235 и 1030 см"¹, а у хинидина — при 1262 и 1040 см"¹. Удельное вращение 2%-ного раствора хинидина в 0,1 М растворе хлороводородной кислоты в отличие от солей хинина находится в пределах от +275 до +290°.

      Соли  хинина и хинидина с солями алюминия в водной среде образуют голубую  флуоресценцию с максимумом излучения 450 нм. Реакция обусловлена образованием комплексов иона алюминия с хинином или хинидином за счет свободных электронных пар гетероатомов азота и гидроксильной группы.

      Известны  цветные реакции, позволяющие отличать хинин от хинидина. Так, если одну каплю  спиртового подкисленного серной кислотой раствора нанести на фильтровальную бумагу и в течение 30 сек обрабатывать парами йода, то в присутствии хинина появляется серовато-синее пятно с темно-желтым ободком, а в присутствии хинидина — темно-желтое пятно.

      Хинин и хинидин могут быть разделены методом ТСХ на пластинках с силикагелем в системе растворителей хлоро-форм-ацетон-диэтиламин (5:4:1). В качестве проявителя используют разведенную серную кислоту, после чего в УФ-свете обнаруживаются пятна с синей флуоресценцией. Значения Rf хинина и хинидина соответственно равны 0,19 и 0,33. 
 

      Производные 4-аминохинолина.

      Хлорохина фосфат имеет в УФ-области (240-360 нм) три максимума поглощения: при 257, 329, 343 нм (0,001 %-ный раствор в 0,01 М  растворе хлороводородной кислоты) с оптическими плотностями около 0,29, 0,32 и 0,37. Отношения этих значений при 257 и 329 нм к поглощению при 343 нм должно быть в пределах 0,86-0,95.

      Известен  ряд реакций осаждения, с помощью  которых можно подтвердить подлинность хлорохина фосфата и гидроксихлорохина сульфата. Из растворов солей под действием щелочей выпадают осадки оснований. Отличить их друг от друга можно, выполняя соответственно реакции на сульфат- (с растворимой солью бария) и фосфат-ионы (с раствором молибдата аммония). Являясь азотсодержащими органическими основаниями, они дают положительные реакции с осадительными (обшеалкалоидными) реактивами: Вагнера, Майера, Драгендорфа. С пикриновой кислотой образуют пикраты (осадки желтого цвета). Пикрат хлорохина фосфата имеет температуру плавления 204-207°С. С 5%-ным раствором дихромата калия производные 4-аминохинолина образуют оранжевые осадки. 

        Производные 8-оксихинолина.

      Для подтверждения подлинности хинозола, нитроксолина, хлорхинальдола ФС рекомендует  использовать прилагаемые рисунки ИК-спектров, с которыми должны в области 4000-400 см^-1 полностью совпадать по положению и относительным интенсивностям полос ИК-спектры испытуемых веществ.

      Для испытания подлинности используют УФ-спектры. Раствор хинозола в 0,1 М  хлороводородной кислоте в области 220-270 нм должен иметь максимум поглощения при 252 нм, а в области 270-400 нм — максимумы при 308, 320 и 360 нм. УФ-спектр 0,0005%-ного раствора нитроксолина в смеси этанол-буферный раствор с рН 9,18 (98:2) в области 220-500 нм имеет максимумы поглощения при 249, 341, 452,5 нм и два плеча — от 228 до 238 нм и от 258 до 268 нм. Растворы хлорхинальдола в хлороводородной кислоте (различной концентрации) имеют максимумы поглощения в области 290-450 нм при 330, 357 нм и плечо при 318 нм, а в области 220-290 нм — один максимум при 263 нм.

      Используемые  для испытаний производных 8-оксихинолина химические реакции основаны на наличии в молекулах фенольных гидроксилов и нитрогруппы (реакции азосочетания, комплексообразования, окисления), третичного атома азота (реакция осаждения), связанной серной кислоты (кислотно-основные свойства).

      Поскольку все три лекарственных вещества имеют в молекулах фенольные гидроксилы, для испытания их подлинности ФС рекомендует общую цветную реакцию с раствором хлорида железа (III). Растворы (водные, спиртовые или ацетоновые) приобретают зеленое окрашивание различной интенсивности.

      Наличие фенольного гидроксила в молекуле хинозола позволяет получать окрашенные азосоединения  с диазореактивом или с диазотированными первичными ароматическими аминами. Эту  реакцию используют как для идентификации, так и для фотоколориметрического определения хинозола в лекарственных формах (Н.И. Крикова).

      После гидрирования нитрогруппы в молекуле нитроксолина до ароматической аминогруппы выполняют реакцию диазотирования и азосочетания со щелочным раствором (i-нафтола. Появляется красно-оранжевое окрашивание. Наличие нитрогруппы в молекуле нитроксалина можно подтвердить реакцией с дифениламином в присутствии концентрированной серной кислоты (синее окрашивание) и по образованию ацисоли с раствором гидроксида натрия (красно-оранжевое окрашивание).

      Если  нагреть хинозол в растворе лимонной кислоты и уксусном ангидриде, то появляется пурпурно-красное окрашивание (реакция на третичный атом азота).

      Присутствие третичного азота в хинолиновом  ядре обусловливает положительные  реакции хинозола с осадительными (общеалкалоидными) реактивами: Вагнера, Майера, Драгендорфа, раствором пикриновой кислоты, а также с раствором дихромата калия (желтый осадок).

      Хинозол и нитроксалин образуют окрашенные внутрикомплексные соединения с  катионами металлов: магния, кадмия, меди (II), цинка, алюминия. При нагревании хинозола с хлороформом и раствором гидроксида натрия появляется быстроисчезающая зеленая окраска. Хинозол и другие производные 8-оксихинолина в присутствии цинковой пыли и разведенной хлороводородной кислоты гидрируются в дигидропроизводные. Последующее добавление к фильтрату нескольких капель пергидроля или бромной воды приводит к постепенному появлению красно-фиолетового окрашивания вследствие образования соединения хиноидной структуры:

      Прибавление одной капли раствора сульфата меди ускоряет эту реакцию. С ее помощью можно отличать производные 8-оксихинолина от производных цинхониновой кислоты и 8-аминохинолина, которые не образуют в этих условиях окрашенных продуктов. Нитроксолин дает эту реакцию сразу, без добавления сульфата меди.

      Сульфат-ион  в хинозоле открывают с помощью  раствора хлорида бария. При действии на раствор хинозола раствором карбоната  натрия выпадает в осадок 8-оксихинолин:

      Если  карбонат натрия взят в избытке, то он гидролизуется и осадок растворяется вследствие образования растворимого в воде 8-оксихинолината натрия:

        Фторхинолоны.

      Подлинность фторхинолонов подтверждают с помощью  ИК- и УФ-спектров, которые должны соответствовать спектрам стандартных образцов. ИК-спектры снимают после прессования в таблетках с бромидом калия. УФ-спектры растворов фторхинолонов в воде, метаноле и этаноле имеют четко выраженные максимумы поглощения в диапазоне от 270 до 300 нм. УФ-спектр водного раствора ципрофлоксацина гидрохлорида имеет максимум при 313 и 279 нм.

      Подлинность ципрофлоксацина гидрохлорида подтверждают методом ТСХ на пластинках Сорбфил  по идентичности значений Rf основного пятна у испытуемого и стандартного растворов. Используют подвижную фазу, состоящую из мети-ленхлорида-метанола-раствора аммиака-ацетонитрила (4:4:2:1). Пластинку просматривают при коротких и длинных волнах УФ-света. Для гидрохлоридов ципрофлоксацина и ломефлоксацина выполняют испытания на наличие хлорид-ионов. 
 
 
 
 
 
 
 

        Глава III. Чистота.

      Препараты не должны содержать минеральных и органических примесей. Определяют содержание хлоридов, сульфатов, некоторые тяжелые металлы. Допускается определенное содержание других алкалоидов хинной коры.

      Испытание на чистоту никтроксолина.

      При испытании на чистоту методом  ТСХ на пластинках Силуфол УФ-254 устанавливают наличие в нитроксолине примеси промежуточного продукта синтеза — 5-нитрозо-8-оксихинолина. Пластинку предварительно пропитывают насыщенным раствором трилона Б и размечают по методу «клиновидных полос». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Глава IV. Количественное определение.

      Соли  хинина.

      Количественное  определение солей хинина выполняют  гравиметрическим методом. Он основан  на осаждении основания хинина из солей (раствором гидроксида натрия), четырехкратном извлечении его хлороформом и взвешивании остатка, полученного после отгонки хлороформа. Определить содержание солей хинина можно также методом нейтрализации 0,1 М раствором гидроксида натрия в смеси этанола и хлороформа (индикатор фенолфталеин). Оба способа основаны на реакции нейтрализации солей, например хинина сульфата:

      МФ  рекомендует для определения  солей хинина метод неводного  титрования в смеси ледяной уксусной кислоты и уксусного ангидрида (50:20). При определении хинина гидрохлорида и дигидрохлорида прибавляют раствор ацетата ртути в ледяной уксусной кислоте и титруют 0,1 М раствором хлорной кислоты (индикатор кристаллический фиолетовый).

      Известен  метод бромид-броматометрического  определения хинина гидрохлорида. В  присутствии концентрированной  хлороводородной кислоты и бромида калия титруют 0,1 М раствором бромата калия до устойчивой желтой окраски.

      Соли  хинина определяют йодометрическим  методом, основанным на образовании  полийодида в среде насыщенного  раствора хлорида натрия, а хинина гидрохлорид и хинина сульфат  — спектрофотометрическим методом (растворитель этанол или 0,1 М раствор хлороводородной кислоты). Выделенное из солей (хлороформом с этанолом 2:1) основание хинина определяют флуориметрическим методом. Для этого растворитель отгоняют, остаток растворяют в 0,1 М серной кислоте и измеряют при 430 нм интенсивность флуоресценции.

      Показана  возможность использования метода ГЖХ для качественного и количественного  анализа хинина гидрохлорида путем  прямого хроматографирования. Качественную оценку проводят, устанавливая величину отношения его времени удерживания к внутреннему стандарту (2,22 отн. ед.). Количественное определение выполняют методом внутреннего стандарта.

      Известна  методика титриметрического определения  сульфатов хинина и хинидина в  неводной среде. Вначале избытком перхлората бария осаждают сульфат-ионы в среде уксусной кислоты. Затем титруют основания хинина или хинидина в системе диоксан-уксусная кислота (2:1) раствором хлорной кислоты в безводной уксусной кислоте (индикатор кристаллический фиолетовый). Количественное определение хинидина выполняют также методом неводного титрования, растворяя навеску в смеси хлороформа и уксусного ангидрида. Титрантом служит хлорная кислота, а эквивалентную точку устанавливают потенциометрическим методом.

      Определить  содержание хинидина сульфата можно также методом ВЭЖХ на обращенных фазах с применением флуоресцентного детектора. Время удерживания хинидина составляет 5,6 мин. Оно отличается от времени удерживания дигидрохинина (6,5 мин), примесь которого в хинидине часто встречается и составляет 10-15%. Расчет содержания выполняют с помощью метода абсолютной калибровки. 
 

      Производные 8-оксихинолина.

      Водные  растворы хинозола имеют кислую реакцию (рН 5%-ного раствора 2,4-3,4) ввиду наличия  связанной серной кислоты. Это позволяет выполнять количественное определение методом нейтрализации связанной серной кислоты 0,1 М раствором гидроксида натрия (индикатор фенолфталеин). Титрование ведут в присутствии хлороформа, который добавляют для извлечения выделяющегося основания хинозола (8-оксихинолина):

      Хинозол количественно определяют обратным комплексонометрическим методом (после  перевода в основание). Основание растворяют в этаноле при нагревании до 60°С, осаждают избытком 0,1 М раствора сульфата цинка и добавляют буферный раствор (рН 10). Осадок растворяют в хлороформе, прибавляют воду и оттитровывают избыток сульфата цинка 0,1 М раствором трилона Б (индикатор эриохром черный Т).

      Обратный  броматометрический метод определения  хинозола основан на образовании 7-бромпроизводного. Избыток 0,1 М раствора бромата калия в присутствии бромида калия устанавливают йодометрическим методом: