Синтез.

Хотя в Англии в лаборатории Бартона в 1968 г. осуществили синтез молекулы тетрациклина, а в Москве под руководством профессора Шемякина – синтез окситетрациклина, получение природных тетрациклинов осуществляется в промышленности путем биологического синтеза, так как тетрациклины неустойчивы в щелочной и кислой средах и имеют большое число асимметрических центров.

Этапы промышленного биосинтеза те же, что и у других антибиотиков.

Выделение тетрациклинов из культуральной жидкости проводят осаждением в виде труднорастворимых соединений, экстракцией различными р-лями, либо адсорбцией и т.д.

Так как все тетрациклины близки по химической структуре, то они имеют и одинаковые химические свойства.

Химические свойства.

Тетрациклины – полифункциональные соединения, они содержат фенольный гидроксил (С₁₀), енольные гидроксилы (С₃ и С₁₂), диметиламиногруппу (С₄), карбоксамидную группу (С₂), метильную группу (С₆), спиртовые гидроксилы (С₅, С₆, С_12а), полусинтетические отличаются от окситетрациклина заместителями у С₆ (=СН₂; -СН₃ гр.).

Все они оптически активны, имеют 5 (4, 4а, 5а, 6 и 12а – в тетрациклине) или 6 (4, 4а, 5, 5а, 6 и 12а – в окситетрациклине) асимметричных центров. Их р-ры в 0,1н HCl вращают плоскость поляриз. луча влево. Для подтверждения подлинности измеряют удельное вращение [α]²⁰_D (-).

Все тетрациклины – амфотерные соединения, способные образовывать соли с органическими и неорганическими кислотами за счет диметиламиногруппы у С₄, а также проявляют основные свойства, взаимодействуя с гидроксидами и карбонатами щелочных металлов за счет фенольного гидроксила у С₁₀ и енольных гидроксилов у С₃ и С₁₂. У енола при С₃ наиболее сильные кислотные свойства. Соли с кислотами непрочные и легко гидролизуются. Р-ры солей тетрациклинов при стоянии мутнеют, вследствие выпадения в осадок основания (гидролиз).

Растворение тетрациклинов в кислотах и щелочах можно представить следующи образом:

Кроме того, тетрациклины образуют окрашенные хелатные комплексы с солями Cu2+, Zn2+ (и другими катионами поливалентных (тяжелых) металлов) за счет кислотных свойств.

Наличие в молекуле тетрациклинов двух систем сопряженных двойных связей (I и II), включающих кето- и енольные группы, обуславливает окраску этих соединений и интенсивное поглощение в УФ и видимой области спектра.

За счет фенольных и енольных гидроксилов используется реакция с FeCl₃ с образованием окрашенных в буро-красный цвет фенолятов и енолятов железа, кроме того на фенольный гидроксил можно провести реакцию образования азокрасителя:

Тетрациклины вследствие наличия частично гидрированных алициклических колец А, В и С и фенольного гидроксила в кольце D, неустойчивы к действию щелочей, карбонатов щелочных металлов, сильных минеральных кислот (рН<2,0), света и влаги. В процессе хранения могут образовываться неактивные или токсичные продукты: 4-эпитетрациклины, ангидротетрациклины, 4-эпиангидротетрациклины, которые необходимо учитывать при оценке качества препаратов.

В щелочной среде тетрациклины разлагаются до биологически неактивных изотетрациклинов, что сопровождается усилением желтой окраски и появлением голубой флюоресценции после нагревания, что используется для подтверждения подлинности и количественного определения СФ (λ_max=380 нм)

В сильнокислой среде (конц. HCl, конц. H₂SO₄) тетрациклины превращаются в ангидротетрациклины, которые имеют темно-желтую окраску (λ_max=437 нм) и желто-зеленую флюоресценцию в УФ-свете (общегрупповая реакция на подлинность) с конц. HCl.

Ангидропроизводные обладают очень слабой антимикробной активностью, они устойчивы в кислых и щелочных р-рах

Реакцией с конц. HCl отличают тетрациклин от окситетрациклина:

-тетрациклин – желтое окрашивание и желто-зеленая флюоресценция

-окситетрациклин – оранжево-красное окрашивание и желто-зеленая флюоресценция в УФ свете.

Реакции отличия при взаимодействии с конц. H₂SO₄ при нагревании:

-тетрациклин – фиолетовое окрашивание

-окситетрациклин – вишнево-красное, затем пурпурно-красное окрашивание. Сначала образуется ангидротетрациклин, а затем протекает реакция его окисления с образованием продуктов различной окраски.

-хлортетрациклин – кобальтово-синий > зеленый > оливковый > +вода > золотисто-оранжевое окрашивание.

Тетрациклины при определенных значениях рН могут подвергаться обратимой изомеризации, связанной с изменением конфигурации асимметричного атома С₄, такие изомеры называются эпитетрациклины:

Наиболее легко эпимеризуются тетрациклин и хлортетрациклин; окситетрациклин наиболее устойчив.

Эпимеры более стабильны и в кислой, и в щелочной среде, лучше р-римы в воде, значительно менее биологически активны и токсичны, слабее поглощают свет в УФ-области, имеют большую отрицательную величину удельного вращения.

Реакции отличия.

1. Хлортетрациклин:

   1. на органически связанный хлор – проба Бельштейна.

   2. + NaOH до рН = 7,0-9,0 и нагрев ---> голубая флюоресценция в УФ-свете.

Реакции отличия с конц. H₂SO₄ и с р-вом Эрлиха (р-р п-ДМАБ в разб. HCl), но эта реакция идет медленно (6-8 часов).

2. [α]²⁰_D в разб. HCl – левовращ.

Примеси

1. 4-эпитетрациклины, ангидротетрациклины, изотетрациклины и 4-эпиангидро-тетрациклины – определяют методом ТСХ с применением соответствующих стандартных образцов (СОВС).

2. Ангидропроизводные определяют по поглощению света при λ_max=437 нм.

3. Кислотность или щелочность водных растворов или суспензий – потенциометрически.

4. Потеря в весе при высушивании – в вакуумном сушильном шкафу или по Фишеру.

5. Испытание на токсичность – на белых мышах.

Количественное определение.

1. По ГФ биологический метод диффузии в агар с тест-микроорганизмом. У всех препаратов 1 мкг = 1 ЕД химически чистого вещества (1 г = 1 000 000 ЕД).

2. СФ в УФ области.

3. ФЭК (с FeCl₃, азокраситель).

4. Флюориметрия.

Применение. Хранение.

Все препараты относятся к сп. Б.

Хранят в сухом, защищенном от света месте, при комнатной температуре, в стеклянных банках темного стекла с навинчивающимися крышками, залит. парафином.

При хранении в-ва темнеют, так как превращаются в ангидро- и 4-эпиангидротетрациклины (так как они имеют слабокислую среду) – более токсичные вещества.

Выпуск.

-тетрациклин – таб., покрытые оболочкой розового цвета; глазная мазь (для лечения инфекционных заболеваний глаз), кожная мазь.

-тетрациклина г/хл – таб., покрытые оболочкой красного цвета, капсулы по 0,25; порошок во флаконах по 0,1 г (100 000 ЕД) в/м на 0,5-1% р-ре новокаина. Мазь тетрациклиновая применяется при заболеваниях кожи, глазная мазь.

-окситетрациклина дигидрат – мазь глазная (в алюминиевых тубах по 3, 5, 10, 30, 50 г), таб. по 0,25 г.

-окситетрациклина гидрохлорид – мазь «Гиоксизон» (с гидрокортизона ацетатом 1% и окситетрациклина гидрохлоридом 3%) и аэрозольные препараты с преднизолоном и гидрокортизоном.

-метациклина г/хл (рондомицин) – капс. по 0,15 и 0,3 г.

-доксициклина г/хл (вибрамицин) – капс. по 0,05 и 0,1 г, таб, покрытые оболочкой; лиофилизированный порошок в амп. по 0,1 г.

Тетрациклины применяются при лечении различных инфекционных заболеваний – бронхит, плеврит, пневмония, коклюш, гонорея, сыпной и возвратный тиф, бактериальная и амебная дизентерия, инфекционные заболевания глаз (блефарит, конъюнктивит), кожные заболевания (фурункулез).

Полусинтетические препараты быстрее всасываются при приеме внутрь и дольше сохраняются в крови.

По механизму антибактериального действия тетрациклины подавляют биосинтез белка микробной клетки на уровне рибосом

С солями Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ и др поливалентных металлов (Fe и др.) образуют нерастворимые комплексные соли, поэтому из нельзя принимать вместе с молоком и молочными продуктами, антацидами, содержащими соли Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ и с препаратами Fe³⁺.