2. 3 Объекты и методики исследования 40 глава 3

www.diplomrus.ru ® Авторское выполнение научных работ любой сложности – грамотно и в срок Содержание ВВЕДЕНИЕ 5ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДНЫЕ ИНДОЛА: МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (Литературный обзор) 91.1 Химико-фармацевтические свойства производных индола 91.2 Химические методы определения производных индола 171.3 Физико-химические методы определения производных индола 20ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 372.1 Постановка задачи 372.2 Аппаратура и техника эксперимента 382.3 Объекты и методики исследования 40 ГЛАВА 3. ХРОМОГЕННЫЕ РЕАКЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ^ ИНДОЛА С ЗАМЕЩЕННЫМИ ХЛОРДИНИТРОБЕНЗ-2Д,3-ОКСАДИАЗОЛА 483.1 Установление состава продуктов реакций производных индола с хлординитрозамещенными бенз-2,1,3-оксадиазола 483.2 Реакции производных индола с хлординитрозамещенными бенз-2,1,3-оксадиазола и их аналитическое использование 55^ ГЛАВА 4. ПРОТОЧНО – ИНЖЕКЦИОННЫЕОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДОЛА СО СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИМ ДЕТЕКТИРОВАНИЕМ 7034.1 Влияние природы растворителя и компонентов смеси на реакции производных индола в системе проточно-инжекционного анализа 704.2 Рабочие условия проточно-инжекционных определений производных индола 80^ ГЛАВА 5. ПРОТОЧНО-ИНЖЕКЦИОННЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДОЛА И КОМПОНЕНТОВ ИХ СИНТЕЗА В ЛЕКАРСТВЕННЫХ И РЕАКЦИОННЫХ СМЕСЯХ 915.1 Проточно-инжекционные определения о-фенилендиамина в лекарственных смесях 915.2 Проточно-инжекционные определения в постадийном контроле синтеза индометацина 985.3 Избирательное проточно-инжекционное определение гидразина при химико-фармацевтическом синтезе серотонина 104ЗАКЛЮЧЕНИЕ 115ВЫВОДЫ 116ЛИТЕРАТУРА 117ПРИЛОЖЕНИЕ 138^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙБФО – 7-хлор-4,6-динитробензофуроксанБФЗ – 4-хлор-5,7-динитробензофуразанВАД – вольтамперометрическое детектированиеВТЭСХ – высокоэффективная тонкослойная хроматографияВЭЖХ – высокоэффективная жидкостная хроматографияГГ – градуировочный графикГЖХ – газовая жидкостная хроматографияДМСО – диметилсульфоксидЖХ – жидкостная хроматографияИК – инфракрасныйКЛ – кулонометрическоеЛВ — лекарственные веществаЛСД – диэтиламид лизергиновой кислотыМС – масс-спектроскопияОФД – о-фенилендиаминПИ – проточно-инжекционныйПИА – проточно-инжекционный анализПИНД – производные индолаПРО – предел обнаруженияТСХ – тонкослойная хроматографияСФД – спектрофотометрическое детектированиеУФ – ультрафиолетовыйФЛД – флуорометрическое детектированиеФЛ – флуоресценцияХЛ – хемилюминесценцияЦНС — центральная нервная системаЭХД – электрохимическое детектирование Введение 5 ВВЕДЕНИЕАктуальность темы: Производные индола (ПИНД) представляют собой физиологически чрезвычайно активные вещества, находящие широкое применение в медицинской практике как эффективные препараты с разнообразной фармакологической активностью (действие на периферические нейромедиа-торные процессы, а также обладающие гемморагическими, седативными и радиозащитными свойствами). Высокая биологическая активность производных индола требует применения избирательных и чувствительных методов для мониторинга этих соединений в процессе промышленного получения лекарственных веществ (ЛВ) и контроле качества лекарственных форм.*Для решения этой проблемы перспективен метод проточно-инжекционного анализа (ПИА), использование которого позволяет достигать высокой производительности, экспрессности и экономичности процедур контроля качества лекарственных веществ. Выбору этого метода способствуют такие его преимущества, как простота технического исполнения и возможность получения большого объема аналитической информации за короткие промежутки времени. Проточно-инжекционный метод анализа все шире применим для оценки качества лекарственных препаратов и постадийного контроля фармацевтического производства.Реакция дериватизации зачастую является необходимой стадией фармацевтического анализа. Проведение в проточно-инжекционной системе реакций получения производных во время движения реакционной зоны до детектора или непосредственно в детекторе во время измерения является эффективным приемом улучшения аналитических характеристик лекарственных веществ. Это связано со сложным составом анализируемых матриц при низких* Соруководителем диссертационной работы по вопросам фармацевтического анализа являлся доктор химических наук, доцент Гармонов Сергей Юрьевич6содержаниях аналита, а также со спецификой значительной части ЛВ и их метаболитов, имеющих высокую полярность, слабовыраженные хромофорные, электрофорные или флуорофорные свойства. Большинство спектрохимических реакций получения ПИНД характеризуется невысокой избирательностью и чувствительностью. Эти факторы ограничивают возможности спектрофотомет-рического детектирования ПИНД в системе ПИА при использовании традиционных подходов.В связи с этим возникает потребность в применении аналитических реакций, которые можно использовать в системе проточного анализа для селективных и чувствительных определений ПИНД в сложных по составу смесях без их разделения.Целью работы является изучение реакций получения производных индола с хлординитрозамещенными бенз-2,1,3-оксидиазола в системе проточно-инжекционного анализа, а также разработка избирательных и чувствительных методик их определения в реакционных и лекарственных смесях.Научная новизна:- обоснованы условия использования 4-хлор-5,7-динитробензофуразана и его N-оксида при проточно-инжекционных определениях ПИНД, разработаны критерии их выбора для дериватизации лекарственных веществ и компонентов их синтеза;- изучены спектральные и кислотно-основные характеристики синтетически выделенных динитробензофуразановых и динитробензофуроксановых производных замещенных триптамина, установлен состав этих соединений на основании данных элементного анализа и ЯМР !Н спектров;- впервые показана возможность избирательных и чувствительных проточно-инжекционных определений со спектрофотометрическим детектированием производных индола, о-фенилендиамина и гидразина в лекарственных формах и технологических смесях;- выявлен характер влияния состава потока, его физико-химических и гидродинамических характеристик, а также компонентов анализируемых сред7на избирательность и чувствительность проточно-инжекционных определений производных индола;- установлены рабочие условия проточно-инжекционных определений производных индола в лекарственных препаратах на основе серотонина, мек-самина, мелатонина, индометацина и имиграна.Практическая значимость работы. Выявлена и обоснована возможность применения проточно-инжекционного анализа в фармацевтической химии для контроля качества лекарственных препаратов на основе производных индола и процессов их производства.Разработаны экспрессные и чувствительные методики спектрофотомет-рического, избирательного проточно-инжекционного определения производных индола, производных 3-(2-метил-5-метоксииндолил)уксусной кислоты, о-фенилендиамина, гидразина в реакционных и лекарственных смесях.В производственных условиях апробированы методики определения мелатонина, мексамина, производныхЗ-(2-метил-5-метоксииндолил)уксусной кислоты, серотонина, суматриптана при контроле качества готовых лекарственных форм и постадийном контроле производства.Результаты работы используются во ФГУП ЦХНС-ВНИХФИ (Москва) и учебном процессе КГТУ при изучении дисциплины “Контроль качества лекарственных препаратов”.На защиту выносятся:• Результаты исследования и подбор оптимальных условий проведения аналитических определений лекарственных веществ на основе производных индола с хлординитрозамещенными бенз-2,1,3-оксадиазола спектрофотометри-ческим и проточно-инжекционным методами.• Обоснование роли растворителя и компонентов анализируемой матрицы в формировании аналитического сигнала при определениях производных индола в виде их производных в равновесных и неравновесных условиях.• Результаты изучения влияния состава потока и его гидродинамических параметров, рН, свойств используемого реагента и определяемого вещества на8выбор условий избирательного и чувствительного детектирования производных индола и компонентов их синтеза в системе проточно-инжекционного анализа.• Методики проточно-инжекционного, спектрофотометрического определения производных индолилуксусной кислоты, серотонина, мексамина, мела-тонина, суматриптана, о-фенилендиамина, гидразина в различных смесях и готовых лекарственных препаратах.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003); XII Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ – 98 (Москва, 1998); II Научной конференции “Материалы и технологии XXI века” (Казань, 2001); Поволжской конференции по аналитической химии (Казань, 2001); Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам “Ломоносов-2002, 2003”, (Москва, 2002, 2003); Научной сессии КГТУ “Механизмы, термодинамика и кинетические реакции в гомо- и гетерогенных системах” (Казань, 2003).Публикации. По материалам диссертации опубликовано и прошли рецензирование 4 статьи и 8 тезисов докладов.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения; литературного обзора; пяти глав; экспериментальной части, в которых описана постановка задачи, аппаратура, объекты и техника эксперимента и изложены результаты с их обсуждением; выводов; заключения и библиографического списка цитируемой литературы.Диссертация изложена на 138 страницах, содержит 21 рисунок, 25 таблиц и библиографию 199 наименований. В приложении представлен акт использования аналитических методик.Диссертационная работа поддержана грантами Академии наук Республики Татарстан (№ 19-01/2000 (Ф), 07-7,5-86/2001 (Ф)).Научные консультации по контролю качества лекарственных препаратов осуществлял доктор фармацевтических наук Дегтерев Евгений Викторович.9ГЛАВА 1. ПРОИЗВОДНЫЕ ИНДОЛА: МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА (Литературный обзор)1.1. Химико-фармацевтические свойства производных индолаИндол с полным правом можно назвать уникальным соединением, химии ПИНД посвящены монографии [1-3]. Индольные системы входят в состав многих биологически важных соединений, таких как триптофан, серотонин (один из медиаторов при передаче нервных импульсов), а также в большую группу индольных алкалоидов и ряд антибиотиков.Общим для всех ПИНД свойством является то, что они представляют собой физиологически чрезвычайно активные вещества, оказывающие сильное действие на организм; многие из них высоко токсичны. Большинство действует на нервную систему: в малых дозах они оказывают возбуждающее действие, а в больших — угнетающее (кокаин, кураре-алкалоид, морфин, никотин, атропин). По своему строению ПИНД весьма разнообразны [4].Индольные производные принадлежат к гетероциклическим соединениям, поскольку для большинства производных свойством является наличие в их молекулах азота, содержащегося в составе циклов. ПИНД являются органическими основаниями и дают соли с кислотами. Во многих случаях производные индола содержатся в растениях в виде солей яблочной, винной, лимонной и других кислот. В виде солей они, как правило, растворимы в воде.Молекула индола (бензпиррола) представляет собой конденсированную систему, состоящую из бензольного и пирролового циклов:NнИндол – структурная основа целого ряда соединений, в том числе физо-стигмина, или эзерина; стрихнина – алкалоида рвотного ореха; резерпина, находящегося в некоторых плодах раувольфии. В фармации применяются препа-10раты физостигмина салицилат и его синтетический аналог прозерин; стрихнина нитрат и секуринина нитрат, а также резерпин. Каждый из этих препаратов имеет сложную химическую структуру и кроме индола и индолизидина содержит в молекуле другие ароматические и гетероциклические ядра [5].Индол и скатол получаются при гниении белков в кишечнике из аминокислоты триптофана (3-(31-индол)-2-аминопропионовой кислоты). При образовании скатола бактерии постепенно разрушают боковую цепь триптофана, оставляя нетронутой кольцевую структуру:—СН2СНСООН г .f!H3П ^н2 -Cil -“LinH H HТриптофан Индолилуксусная кислота Скатол ,л улИндол возникает из триптофана в результате отщепления бактериями боковой цепи, возможно, в виде серина или аланина:сн2-сн-соонсн2-сн-соон+ 11INH N’ “^ ^N” ОН NH,н нТриптофан Индол Серии(1.3)Скатол и индол, в значительной мере обусловливающие специфический запах кала, представляют собой токсичные вещества. Подобно фенолу и крезолу они обезвреживаются в печени путем соединения с фосфоаденозинфосфор-носерной или глюкороновой кислотами. Однако предварительно скатол и индол окисляются в соответствующие соединения, содержащие гидроксильную группу. Скатол сначала окисляется в печени в скатоксил [6].К группе производных индола можно так же отнести и оксииндолы [7]. 2-Оксиндол (а-оксиндол) существует в таутомерной форме лактама о-аминофенилуксусной кислоты. Он может быть получен нагреванием этой кислоты с минеральными кислотами, восстановлением изатина, конденсацией11анилина с хлорацетилхлоридом. Оксииндол восстанавливается в индол при нагревании с цинком:+ С1-СО-СН2-С1-2HCINH,N^0 Н(1.4)З-Оксиндол (Р-индоксил) содержится в растениях рода Indigofera в виде глюкозида, а индикан – в моче человека в виде сульфата:.ононн(1.5)Р-Индоксил является полупродуктом при промышленном синтезе индиго, поскольку щелочные растворы индоксила легко окисляются на воздухе в инди-го [8].Мелатонин (К-ацетил-5-метокситриптамин) представляет собой гормон, который образуется в pineal железе, и extrapineal в тканях. Мелатонин можно представить в качестве посредника фото-индукции антигонадотрофической активности в фотопериодичности животных. Он может быть вовлечен в терморегуляцию некоторых эктотермов. Чистый препарат был вьщелен из овсяной муки. Процесс выделения происходит по следующей схеме из 5-метоксииндола [9]:н3соCH2-CH2NH2 нзС0СН2 CH2NHC СН3 ОНН5-метокитриптаминмелатонин(1.6)В качестве красителя используют производное индола – индиго [10]. Оно имеет плоскую молекулу и обладает транс-строением. Индиго почти нераство-12римо в обычных растворителях, в кислотах и щелочах. Для применения индиго в качестве красителя его восстанавливают в щелочных растворах в диенол (белое индиго), которым и обрабатывают волокно. Последующее окисление белого индиго в порах волокна на воздухе дает синюю окраску (кубовое крашение):Н/ОН НN’нОно(1.7)Индиго не дает реакций, характерных для карбонильной группы. Оно легко сульфируется и бромируется. Индиго может быть окислено в азатин азотной или хромовой кислотами.Изатин не содержащий гетероароматического цикла чрезвычайно ароматичен и по характеру стоек к окислению. Он является лактамом о-аминофенилглиоксиловой (изатовой) кислоты [11]:.ОН(1.8)К группе производных индола относятся вещества, которые используются в синтезе лекарственных препаратов: физостигмин салицилат, стрихнин, резерпин. Последний представляет собой двойной сложный эфир резерпиновой кислоты. Подобно другим основаниям он очень трудно растворим в воде и спирте, но легко растворим в хлороформе и уксусной кислоте. При гидролизе он выделяет метиловый спирт, триметоксибензойную и резерпиновую кислоты. Это является подтверждением химической структуры резерпина:13осн.(1.9)Физостигмин под действием света, кислорода воздуха и других факторов очень легко превращается в физиологически неактивный рубрэзерин, окрашенный в красный цвет. Фармакопейным препаратом является физостигмина сали-цилат, так как эта соль в меньшей степени, чем другие, подвержена окислению при хранении. По физическим свойствам она отличается от препаратов ПИНД характерным строением кристаллов. На свету приобретает розовый оттенок. Установлено наличие в молекуле физостигмина метилуретановой группировки. Это подтверждается тем, что при щелочном гидролизе происходит образование метиламина, диоксида углерода и имеющего сложную гетероциклическую структуру фенола – эзеролина [5]:Н\ITнсн-ОN’н2оNaOHно+NH2CH3+C02tСН3 СН3СН3 СН3(1.10)К группе производных индола относится ряд алкалоидов, содержащихся в рожках спорыньи. В основе строения алкалоидов спорыньи лежит лизергиновая кислота или ее изомер (изолизергиновая кислота), представляющие собой производные индола, синтезируемые в мицелии спорыньи из триптофана и мева-лоновой кислоты. Диэтиламид химически очень устойчив. Даже в чрезвычайно малых количествах вызывает у людей психозы [12].Из рожков спорыньи выделено 12 алкалоидов, которые имеют следующие эмпирические формулы (каждая эмпирическая формула соответствует двум14изомерным алкалоидам): эрготамин и эрготаминин C33H35O5N5, эргозин и эрго-зинин C30H37O5N5, эргокристин и эргокристинин C35H39O5N5, эргокриптин и эр-гокриптинин C32H41O5N5, эргокорнин и эргокорнинин C31H39O5N5, эргобазин и эргобазинин C19H23O2N3 [4].Некоторые производные индола, являющиеся психоядами, ингибировани-ем фермента аминооксидазы нарушают метаболизм ксенобиотиков, что ведет к известным аномалиям и психическим расстройствам. Психохимические отравляющие вещества, родственные серотонину, действуют на пока еще неизвестные рецепторы нервной системы. К производным индола относятся N,N-диметилтриптамин, буфотенин, псилоцин и псилоцибин [13]. N,N-диметилтриптамин представляет собой кристаллическое вещество, которое в дозах порядка 70 мг вызывает у людей галлюцинации. Буфотенин (5-okch-N,N-диметилтриптамин) является оксипроизводным М,1чГ-диметилтриптамина. Синтезируют из 5-метоксииндола путем получения цианпроизводного, восстановления, метилирования и затем омыления (в бензоле). Из-за наличия фенольной гидроксильной группы он проявляет слабо-кислые свойства. Подобно физо-стигмину буфотенин подавляет холинэстеразу и поэтому оказывает парализующее действие на двигательные центры нервной системы (миоз, слюнотечение). Псилоцин (4-окси-Ы,К-диметилтриптамин) изомерен буфотенину. Исходным веществом для синтеза является 4-бензилоксииндол, из которого оксалил-хлоридным методом получают 4-окси-К,>Т-диметилтриптамин (псилоцин). Последний этерифицируют дибензилхлорфосфинатом и получают псилоцибин. Псилоцин и псилоцибин представляют собой твердые вещества, разлагающиеся при нагревании вблизи температуры плавления. Было показано, что в организме человека псилоцибин превращается в псилоцин [12].В медицинской практике широко используется и обладает широким спектром ряд индольных препаратов, полученных синтетическим путем, с различным спектром действия: мексамин (для профилактики радиационных поражений), индопан (антидепрессант), индометацин (противовоспалительная активность), серотонина адипинат (антигеморрагическое средство), суматриптан (ле-15чение мигрени), резерпин (нейролептик), раунатин (антиаритмическое действие), стрихнин (тонизирующее средство) [14].Серотонин (5-окситриптамин) по химическому строению относится к группе индолилалкил аминов. Он является биогенным амином, образующимся в организме в результате превращения аминокислоты L-триптофана:CH2-CH2-NH2(1.11)Физиологическая роль серотонина недостаточно изучена. В ЦНС он играет роль медиатора. Механизм действия ряда психотропных препаратов связан с влиянием на биосинтез серотонина и его метаболизма при взаимодействие с рецепторами. Большая роль придается роли серотонина в патогенезе депрессий и механизме действия антидепрессантов [15].Серотонина адипинат относится к серотонинергическим препаратам. В основном серотонин применяется в качестве антигеморрагического средства. Мексамин (5-метокситриптамин гидрохлорид), по химическому строению и фармакологическим свойствам близок к серотонину. Важной особенностью мексамина является его высокая радиозащитная активность [16]:ch2-ch2-nh2• НС1(1.12)Суматриптан 3-[2-(диметиламино)этил]-Ы-метилиндол-5-метансульфон-амида сукцинат нашел применение для лечения мигрени. Полагают, что механизм действия суматриптана связан с его влиянием на серотониновые (5-НТ) рецепторы мозга [17]:CH3NHSO2CH2•N’ НCH2-CH2-N(CH3)2 СН2СООН• IСН2СООН(1.13)16К антисеротониновым препаратам относятся лизурид для лечения мигрени; метисергид, ондансетрон в качестве противорвотного средства; трописе-трон, резерпин – фармакопейный препарат представляет собой левовращающий оптический изомер основания резерпина (гипетензивное применение, влияет на ЦНС); раунатин (антиаритмическое действие), стрихнин (возбуждает ЦНС, повышает рефлекторную возбудимость), физостигмин или эзерин (сужение зрачка и понижение внутриглазного давления при глаукоме). Антисеротониновое действие связанно главным, образом с блокадой 5-НТ2 (82)-рецепторов [16].Физиологическое значение мелатонина заключается в разделении ритма дня и сезона. Мелатонин обладает защитной функцией от токсичных эффектов, основанной на передаче кислорода. Он метаболизирует кислород, генерируя высокореакционные молекулы для уничтожения свободных радикалов, которые могут повреждать ДНК человека [9,18,19].К препаратам на основе алкалоидов спорыньи относятся эрготамин, алкалоиды группы эрготоксина (эргокорнин, эргокристин, а- и Р-эргокриптин), эр-гометрин (эргоновин, эргобазин). Вместе с тем сами алкалоиды, их дигидриро-ванные и другие производные оказывают выраженное влияние на органы и системы организма. Следует учитывать, что по химической структуре соединения этого ряда имеют элементы сходства с норадреналином, дофамином и серото-нином; это создает возможность для их взаимодействия с рецепторами, специфическими для биогенных аминов [20]. Характерным свойством алкалоидов спорыньи является их способность блокировать а-адренорецепторы. Это свойство наиболее выражено у дигидрированных производных (дигидроэрготокси-на, дигидроэрготамина). Широкое применение для лечения нарушений периферического и мозгового кровообращения получили как отдельные препараты, так и в составе целого ряда комбинированных готовых лекарственных средств. Алкалоиды спорыньи и их производные (эрголоиды) обладают также антисеро-тониновой активностью, выраженной в разной степени (весьма активен мети-лэргометрин, значительно менее активны дигидроэрготамин, эрготамин, дигид-роэрготоксин). Алкалоиды спорыньи и их производные в той или иной степени17стимулируют центральные дофаминовые рецепторы (бромокриптин). Эргота-мин входит в состав комбинированных препаратов для лечения вегетативных дистоний и неврозов (кофетамин). Дигидроэрготамин и гидрированные производные – алкалоиды группы эрготоксина. Дигидрированные алкалоиды спорыньи оказывают венотонизирующее действие [21].1.2. Химические методы определения производных индолаДериватизация (получение производных) является основным химическим приемом улучшения аналитических свойств производных индола. Для этой цели применяются химические реакции, в ходе которых образуются соединения с новым составом, структурой и отличными от исходного вещества физико-химическими свойствами. Широко используются различные реакции с участием ЛВ: окислительно-восстановительные, комплексообразования, осаждения, образования ионных пар и аддуктов и др.Производные индола применяют в медицинской практике как в виде оснований, так и в виде солей. Они способны легко окисляться даже под влиянием кислорода воздуха. Поэтому реакции окисления широко используют для испытания подлинности всех препаратов данной группы. При хранении препаратов также необходимо учитывать их легкую окисляемость [5].Гетероциклические азотсодержащие соединения, пироллы и его производный индол, которые содержат группу =NH, т.е. считающиеся вторичными аминами, при сплавлении с дихлорфлуоресцеином и безводным хлоридом цинка дают желтовато-коричневые родаминовые красители. При растворении в разбавленной соляной кислоте эти красители дают голубую флуоресценцию, наблюдаемую в ультрафиолетовом свете [22].ПИНД можно определить с я-диметиламинобензальдегидом в слабокислом этанольном растворе по образованию красновато-фиолетовой окраски. В этом случае =СН2-группа одной из таутомерных форм пиррола реагирует с вы-Список литературы