Запорожский государственный медицинский университет

Фармацевтический факультет

Кафедра фармацевтической химии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В АНАЛИЗЕ КАЧЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ И ПАРФЮМЕРНО-КОСМЕТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ СИНТЕТИЧЕСКОГО И ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ

МОДУЛЬ 1

Смысловой модуль 1.3.

Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных 5-ти и 6-ти членных гетероциклов

Учебно-методическое пособие для студентов IV курса фармацевтического

факультета специальности «Технология парфюмерно-косметических средств»

Запорожье – 2012

Тематический план

лабораторных, семинарских занятий и самостоятельной работы по фармацевтической химии для студентов IV курса фармацевтического факультета (VII семестр, специальность «Технология парфюмерно-косметических средств»

Модуль 1, смысловой модуль 1.3.

№№	Тема занятий	К-во часов
		Лаб., сем.	Самост.
1.	Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных фурана (нитрофурал, фурадонин, фуразолидон, фуразидин, фуросемид), имидазола (дибазол, мерказолил), бензтиазола (амиказол), тетразола (коразол).	4
2.	Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных пирролидина (пирацетам), пиразолона и пиразолиндиона (феназон, метамизол натрия, фенилбутазон).	4
3.	Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных пиридина (изониазид, фтивазид, метазид, салюзид и др.), хинолина (хинозол), акридина (этакридина лактат).	4
4.	Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных пиримидина: барбитал, барбитал–натрий, барбамил, фенобарбитал, гексенал и др.	4
5.	Итоговое занятие по теории и практике по теме: «Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных 5-ти и 6-ти членных гетероциклов».	4

Занятие №1

1. ТЕМА: Анализ качества лекарственных и парфюмерно-косметических средств, производных фурана (нитрофурал, фурадонин, фуразолидон, фуразидин, фуросемид), имидазола (дибазол, мерказолил), бензтиазола (амиказол), тетразола (коразол)

2. ЦЕЛЬ: Овладеть анализом качества лекарственных веществ и парфюмерно-косметических средств, производных фурана, имидазола, бензтиазола, тетразола.

Для органических соединений свойственно огромное разнообразие структур. Многие из них содержат циклические структуры. Если циклическая система помимо атомов углерода включает в свою структуру какой либо другой атом, то данное вещество относится к гетероциклическим соединениям. В циклических системах, наряду с углеродом, наиболее часто встречаются такие элементы, как азот, кислород и сера. Приблизительно половина известных органических соединений имеет структуру, содержащую хотя бы один гетероциклический фрагмент.

Области применения гетероциклических соединений чрезвычайно многообразны: они преобладают в производстве средств, используемых в сельском хозяйстве и ветеринарии. Они находят применение как оптические отбеливатели, антиоксиданты, ингибиторы коррозии и разнообразные присадки. Многие красители и пигменты имеют гетероциклическую структуру.

Особо следует отметить исключительную важность гетероциклических соединений как лекарственных препаратов. Гетероциклические соединения широко распространены в природе. Многие из них играют важную роль в функционировании живых систем: поразительно, как часто гетероциклические соединения служат ключевыми компонентами в биологических процессах. Так, например, нуклеиновые кислоты, будучи производными пиримидиновой и пуриновой циклических систем, ответственны за механизм репликации. Хлорофилл и гем — производные порфириновой циклической системы — компоненты, необходимые для фотосинтеза в высших растениях и транспорта кислорода у животных соответственно.

Одна из причин широкого использования гетероциклических соединений — возможность тонко манипулировать их структурой для достижения необходимых модификаций свойств. Многие гетероциклические вещества могут быть отнесены к одной из нескольких широких групп структур, которые обладают сходными свойствами, но имеют и значительные внутригрупповые различия, в том числе вариации кислотности и основности, полярности, различную чувствительность электрофильным и нуклеофильным атакам.

Разнообразие структур гетероциклических систем обусловлено возможностью замены одного гетероатома на другой и изменения положения одного и того же гетероатома в кольце. Другой вариант модификации структур многих гетероциклов — возможность введения в их структуру функциональных групп либо в качестве заместителей, либо непосредственно в циклическую систему. Например, основные атомы азота могут быть введены в молекулу либо в виде экзоциклической аминогруппы, либо как часть кольца. Это обусловливает чрезвычайную изменчивость структур за счет наличия или имитации функциональных групп. Гетероциклические соединения все чаще находят применение в качестве промежуточных соединений в органическом синтезе. Это в основном происходит потому, что относительно стабильную циклическую систему можно провести неизменной через ряд синтетических стадий и затем в необходимый момент раскрыть цикл и высвободить другие функциональные группы. Большинство исследований в области химии гетероциклических соединений связано с разработкой новых методов формирования гетероциклических систем. Некоторые классические методы по-прежнему широко используются, но постоянно существует необходимость в создании высокоселективных методов синтеза новых производных и методов проведения реакций в мягких условиях.

Многие лекарственные препараты и большинство гетероциклических соединений, имеющих практическое применение, не экстрагируют из природного сырья, а получают синтетическим путем. Однако, источником вдохновения для химиков-органиков служит изучение природных продуктов, которое даёт основу для дальнейших исследований. Примерами могут служить открытие кубовых красителей на основе структуры индиго и продолжающиеся поиски новых антибактериальных препаратов на основе β-лактамной структуры пенициллина.

Плоские ненасыщенные гетероциклические соединения, содержащие пять атомов, могут быть отнесены к ароматическим системам, если они имеют единый цикл р-орбиталей, содержащий шесть электронов. Карбоциклическим аналогом подобных гетероциклов может служить анион циклопентандиенила, который представляет собой плоский пятиугольник с пятью sр²-гибридизованными атомами углерода и циклической системой пяти р-орбиталей, содержащих шесть электронов.

В качестве примера пятичленного ароматического гетероцикла приведем фуран. Молекула фурана плоская, что свидетельствует о sр²-гибридизации атома кислорода. Две связи кислорода лежат в плоскости кольца, а р-орбиталь, перпендикулярная плоскости, несет свободную пару электронов. Эта р-орбиталь атома кислорода взаимодействует с четырьмя π-орбиталями атомов углерода с образованием циклической π-электронной системы, состоящей из пяти р-орбиталей, но содержащей в общей сложности шесть электронов. Однако, необходимо отметить, что делокализация в молекуле фурана (также как у тиофена и пиррола) не столь эффективна, как например в бензоле, поскольку гетероатом более электроотрицателен и сильнее удерживает свою неподеленную пару. Химические свойства пятичленных гетероциклов определяются присутствием кратных связей, ароматической системы, гетероатомов и функциональных групп.

Химические превращения гетероциклических соединений можно условно разделить на следующие типы:

• Кислотно-основные взаимодействия с участием гетероатомов

• Реакции присоединения

• Реакции замещения

• Реакции, сопровождающиеся раскрытием цикла

• Реакции, сопровождающиеся заменой гетероатома

К лекарственным препаратам содержащим ядро фурана относятся фурацилин, фурадонин, фуразолидон, фуразидин, фуросемид.

Фурацилин, фурадонин, фуразолидон, фуразидин оъединяют в группу производных 5-нитрофурана.

Фурацилин, фурадонин и фуразолидон получают по общим схемам, используя в качестве исходного вещества фурфрурол.

Метод получения фуразидина отличается наличием дополнительной стадии, необходимой для удлинения алифатического фрагмента.

Благодаря наличию амидного фрагмента и нитрогруппы, производные 5-нитрофурана способны растворятся в щелочах. Причем, в зависимости от характера заместителя, взаимодействие со щелочью приводит к изменению или усилению окраски препаратов.

Для количественного определения производных 5-нитрофурана используются как химические, так и физико-химические методы.

Лекарственные препараты, производные имидазола и бензимидазола, представлены мерказолилом и дибазолом.

Мерказолил и бендазол являются амфотерными соединениями. Основные свойства как мерказолила, так и бендазола обусловлены наличием атомов азота. Кислые свойвства мерказолила проявляются за счет тиогруппы (SH-кислотный центр), а бендазола - циклической NH-группой (NH-кислотный центр).

Реакции идентификации основаны как на кислотно-основных свойствах изучаемых соединений (реакции солеобразования), так и реакциях комплексообразования. Также применяются физико-химические подходы.