Реакції пеніцилінів з пероксомоносульфатною кислотою та їх застосування у фармацевтичному аналізі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

Реакції пеніцилінів з пероксомоносульфатною кислотою та їх застосування у фармацевтичному аналізі

15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія

Карпова Світлана Павлівна

Харків - 2013

Анотація

Робота присвячена опрацюванню кінетико-спектрофотометричних методик кількісного визначення пеніцилінів у лікарських засобах з використанням калій гідрогенпероксомоносульфату як аналітичного реагента.

Методом йодометричного титрування вивчена кінетика та встановлена стехіометрія реакцій S-окиснення напівсинтетичних пеніцилінів калій гідрогенпероксомоносульфатом у водних розчинах при рН 3-6: на 1 моль пеніциліну витрачається 1 моль КНSO₅ (утворення відповідних сульфоксидів), кількісна взаємодія досягається за 1 хв. Опрацьована уніфікована методика кількісного визначення пеніцилінів методом йодометрії з використанням калій гідрогенпероксомоносульфату (КНSO₅) як аналітичного реагента. RSD ? 1, 8 % (д ? +1,0%). Методом спектрофотометрії вивчена кінетика спряжених реакцій S-окиснення та пергідролізу пеніцилінів під дією калій гідрогенпероксомоносульфату у лужному середовищі за світловбиранням утворюваних продуктів за оптимальної довжини хвилі для кожного пеніциліну. Опрацьовані методики та показана можливість кількісного визначення пеніцилінів кінетико-спектрофотометричним методом за реакцією пергідролізу з використанням як аналітичного реагента калій гідрогенпероксомоносульфату.

Ключові слова: пероксокислотометрія, кінетико-спектрофотометричний метод, пеніциліни, калій гідрогенпероксомоносульфат, S-окиснення, пергідроліз.

Аннотация

Работа посвящена кинетическому изучению реакций S-окисления и пергидролиза антибиотических препаратов пенициллинового ряда посредством пероксомоносульфата, а также разработке новых титриметрических, кинетико-спектрофотометрических и вольтамперометрических методик их количественного определения.

Впервые как аналитический реагент на пенициллины предложен калий гидрогенпероксомоносульфат, который выпускается химической промышленностью под торговым названием Оксон^™ и предствляет собой тройную калиевую соль кислоты Каро, 2КНSO₅•КНSO₄•K₂SO₄ .

Методом обратного йодометрического титрования изучена кинетика и установлена стехиометрия реакций S-оксидирования полусинтетических пенициллинов (амоксициллина тригидрата, ампициллина тригидрата, ампициллина натриевой соли, оксациллина натриевой соли и динатриевой соли тикарциллина) калий гидрогенпероксомоносульфатом в водных растворах при рН 3-6: на 1 моль пенициллина расходуется 1 моль КНSO₅ (образование cоответствующих сульфоксидов), количественное взаимодействие достигается за 1 мин (время наблюдения). По данным метода вольтамперометрии идентифицирован продукт реакции окисления ампициллина калий гидрогенпероксомоносульфатом в водном растворе - соответствующий сульфоксид.

Впервые разработана унифицированная методика и показана возможность осуществления количественного определения пенициллинов (амоксициллина тригидрата, ампициллина тригидрата, ампициллина натриевой соли, оксациллина натриевой соли и динатриевой соли тикарциллина) методом йодометрии с использованием калий гидрогенпероксомоносульфата (КНSO₅) в качестве аналитического реагента. RSD ? 1, 8 % (д ? +1,0%).

Впервые методом спектрофотометрии изучена кинетика двух сопряженных реакций S-оксидирования и пергидролиза пенициллинов под действием калий гидрогенпероксомоносульфата в щелочной среде по светопоглощению образующегося продукта при оптимальной длине волны для каждого пенициллина. Установлено, что наибольшая скорость образования продукта наблюдается только после предварительного смешивания раствора исследуемого пенициллина с калий гидрогенпероксомоносульфатом (образование соответствующего S-оксида).

Исходя из экспериментально полученных данных, а также имеющихся сведений представленных в научной литературе, предложена схема сопряженных реакций пероксикислотного окисления и пергидролиза пенициллинов посредством калий гидрогенпероксомоносульфата с образованием замещенных производных N-акрил-в-пеницилламина сульфината (IV).

Впервые оптимизированы условия и разработаны методики количественного определения различных пенициллинов (амоксициллина тригидрата, ампициллина тригидрата, ампициллина натриевой соли, бензилпенициллина, феноксиметилпенициллина, оксациллина натриевой соли и динатриевой соли тикарциллина) в субстанциях и их лекарственных препаратах кинетико-спектрофотометричным методом по продукту реакции пергидролиза с использованием в качестве аналитического реагента калий гидрогенпероксомоносульфата.

Впервые разработаны методики и показана возможность количественного определения пенициллинов методом осциллополярографии в виде сульфоксидов, которые получают с помощью калий гидрогенпероксомоносульфата.

Полученные методики количественного определения пенициллинов могут быть использованы для разработки аналитической нормативной документации на лекарственные препараты, в практике государственных лабораторий контроля качества лекарственных препаратов и центральных заводских лабораторий фармацевтических предприятий.

Ключевые слова: пероксокислотометрия, кинетико-спектрофотометрический метод, пенициллины, калий гидрогенпероксомоносульфат, S-окисление, пергидролиз.

Summary

The work is dedicated to development of kinetic-spectrophotometric methods of penicillins quantitative determination in medicinal preaparations using potassium hydrogenperoxomonosulphate as an analytical reagent.

The kinetics and stoichiometry of semisynthetic penicillin (amoxicillin trihydrate, ampicillin tryhydrata, sodium oxacillin and dynatriy ticarcillin)S-oxidation reactions using potassium hydrogenperoxomonosulphate in aqueous solutions at pH 3-6 by the method of iodometric titration was studied. 1 mol of penicillin is per 1 mol KНSO₅ (formation of the corresponding sulphoxides), quantitative interaction proceeds in 1 min. The standardized methods were processed and the possibility of quantitative determination of penicillin by iodimetry method using potassium hydrogenperoxomonosulphate (KНSO₅) as an analytical reagent was shown. RSD ? 1,8% (д ? +1,0%).

By spectrophotometry the kinetics of conjugate S-oxidation and perhydrolysis reactions of penicillins using potassium hydrogenperoxomonosulphate acid in alkali medium by light absorption of formed products in optimal wavelength for each of penicillin was studied by spectrophotometry method. Methods were developed and the possibility of quantitative determination of penicillin by kinetic -spectrophotometric method using potassium hydrogenperoxomonosulphate as analytical reagent was shown.

Key words: Peroxidimetry, kinetic-spectrophtometric method, penicillins, potassium hydrogenperoxomonosulphate, S-oxidation, perhydrolysis.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальнiсть теми. Незважаючи на появу на ринку нових протибактерійних препаратів різноманітних класів, антибіотичні лікарські засоби пеніцилінового ряду продовжують займати вагоме місце у терапії інфекційних захворювань. Разом з тим спостерігається зростання масштабів торгівлі фальсифікованими препаратами у тому числі пеніцилінового ряду, що обумовлює необхідність удосконалення існуючих та опрацювання нових достатньо селективних, швидких та простих у виконанні аналітичних методик контролю їх якості.

За хімічною будовою препарати пеніцилінового ряду належать до похідних 6-амінопеніцилятної кислоти (6-АПК) - конденсованої системи тіазолідинового і чотириланкового азетединового (в-лактамового) гетероциклів, які різняться між собою радикалом R ацилу, з'єднаним з нітрогеном аміногрупи 6-АПК. Розщеплення одного з них призводить до повної втрати активності, а відтак вияву алергічної дії.

Аналіз літературних даних свідчить, що перспективним напрямком наукових досліджень убачається з'ясування можливості здійснення аналізу пеніцилінів в присутності продуктів їх гідролітичного розщеплення за реакцією пергідролізу за участю нового аналітичного реагента калій гідрогенпероксомоносульфату кінетико-спектрофотометричним методом. Крім того, отримані результати кінетичних досліджень дозволять розширити знання стосовно кінетичних особливостей перебігу реакцій пероксокислотного окиснення та пергідролізу гетероциклічних сульфурвмісних сполук у водному середовищі.

Тому подальший пошук нових аналітичних реакцій та з'ясування оптимальних умов їх перебігу, які можуть бути покладені в основу кількісних аналітичних визначень, є вельми актуальним завданням запланованого наукового дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відповідності з планом проблемної комісії “Фармація” МОЗ та АМН України і є складовою частиною держбюджетної теми “Хімічний синтез, виділення та аналіз нових фармакологічно-активних речовин, встановлення зв'язку “структура - дія”, створення нових лікарських препаратів” (номер державної реєстрації 198U007011).

Мета і задачі дослідження. З'ясування кінетичних особливостей перебігу реакцій S-окиснення та пергідролізу пеніцилінів за посередництвом калій гідрогенпероксомоносульфату, а відтак опрацювання уніфікованих методик кількісного визначення пеніцилінів методом оксидиметрії та кінетико-спектрофотометричним методом відповідно.

Для досягнення цієї мети були поставлені такі задачі:

- вивчити кінетику та встановити стехіометрію реакцій S-окиснення пеніцилінів калій гідрогенпероксомоносульфатом у водних розчинах в кислому середовищі;

- з'ясувати кінетичні особливості реакцій пергідролізу пеніцилінів за участю пероксомоносульфату в лужному середовищі;

- розробити методики кількісного визначення пеніцилінів за реакцією S-окиснення калій гідрогенпероксомоносульфатом методом оберненого йодометричного титрування;

- розробити методики кількісного визначення пеніцилінів за реакцією пергідролізу в лужному середовищі кінетико-спектрофотометричним методом;

- розробити методики кількісного визначення пеніцилінів методом вольтамперометрії у вигляді сульфоксидів, добутих за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату.

Об'єкт дослідження. Окиснення та пергідроліз пеніцилінів (натрій бензилпеніциліну, феноксиметилпеніциліну, амоксициліну тригідрату, ампіциліну тригідрату, натрій ампіциліну, натрій оксациліну та динатрій тикарциліну) за допомогою гідрогенпероксомоносульфату.

Предмет дослідження. Хіміко-аналітичні властивості калій гідрогенпероксомоносульфату; кінетичні закономірності реакцій окиснення та пергідролізу пеніцилінів за участю гірогенпероксомоносульфату.

Методи дослідження: хімічна кінетика, спектрофотометрія, вольтамперометрія (полярографія), йодометричне титрування.

Наукова новизна одержаних результатів. Показано, що калій гідрогенпероксомоносульфат у кислому середовищі реагує з пеніцилінами кількісно та стехіометрично з утворенням відповідних сульфоксидів.

Запропонована нова уніфікована методика кількісного визначення вмісту основної речовини у субстанціях пеніцилінів методом оберненого йодометричного титрування залишку калій гідрогенпероксомоносульфату.

Уперше за результатами дослідження кінетичних закономірностей спряжених реакцій S-окиснення та пергідролізу пеніцилінів калій гідрогенпероксомоносульфатом з'ясовано, що порядок змішування розчинів суттєво чинить вплив на кінетику та вихід продукту реакції: найвища швидкість нагромадження продукту спостерігається лише після попереднього змішування розчину випробуваного пеніциліну з пероксомоносульфатом (утворення відповідного S-оксиду), а відтак - розчином лугу (реакція пергідролізу).

Запропоновані умови, розроблені методики та показана можливість здійснення кількісного визначення пеніцилінів (ампіциліну, оксациліну, амоксициліну, бензилпеніциліну, феноксиметилпеніциліну та тикарциліну) у субстанціях та їх лікарських препаратах за реакціями з пероксомоносульфатом (пероксокислотного окиснення та пергідролізу) кінетико-спектрофотометричним методом. Перевагами новоопрацьованих методик перед чинними фармакопейними є вища чутливість та вибірковість, швидкість і простота виконання.

За результатами проведених досліджень отримано патент України на корисну модель (Пат. № 61527 МПК А61К 31/43 (2006.01). Спосіб кількісного визначення пеніцилінів/ М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова. Заявл. 13.12.2010; Опубл. 25.07.2011, Бюл. № 14).

Практичнe значення одержаних результатів. Розроблені методики кількісного визначення пеніцилінів можуть бути використані для опрацювання аналітичної нормативної документації на лікарські препарати, а також в практиці державних лабораторій з контролю якості лікарських препаратів та центральних заводських лабораторій фармацевтичних підприємств. Запропоновані методики виконання аналізу не вимагають застосування висококоштовних приладів, а також токсичних хімічних реагентів. За чутливістю, швидкістю виконання та селективністю опрацьовані методики аналізу є більш досконалими та економічно вигідними, ніж існуючі. За результатами досліджень опубліковані три інформаційних листи: “Методика кількісного визначення натрій ампіциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій кінетичним методом” (№ 107 - 2010), “Методика кількісного визначення ампіциліну тригідрату кінетичним методом” (№ 104 - 2010),“Методика кількісного визначення натрій оксациліну у порошку кінетичним методом” (№ 106 - 2010) для впровадження в практику роботи контрольно-аналітичних та науково-дослідних лабораторій.

Особистий внесок здобувача. Аналіз літературних даних, експериментальні роботи щодо вивчення аналітичних систем за участю пеніцилінів та калій гідрогенпероксомоносульфату з метою їх застосування у практиці фармацевтичного аналізу були виконані дисертантом самостійно за вказівками наукового керівника.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на річній сесії Наукової ради з проблеми „Аналітична хімія” Національної академії наук України (Новий Світ, 2009), VII Нац. з'їзду фармацевтів України „Фармація України. Погляд у майбутнє” (Харків, 2010), річній сесії Наукової ради з проблеми „Аналітична хімія” НАН України (Гурзуф, 2010), 71 Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених та студентів з міжнародною участю „Сучасні аспекти медицини і фармації - 2011” (Запоріжжя, 2011), Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених, присвяч. 140-річчю з дня народження д-ра фармац. та хім. наук. проф. М.О. Валяшка (Харків, 2011), річній сесії Наукової ради з проблеми „Аналітична хімія” НАН України (Гурзуф, 2012).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 13 праць, з них 7 статей у наукових фахових виданнях, 6 тез доповідей у збірниках матеріалів наукових конференцій, 3 інформаційних листи та отримано один патент України.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі досліджень, наведена наукова новизна та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі «Калій гідрогенпероксомоносульфат як окисник органічних сульфідів. Застосування реакцій гідролізу пеніцилінів у фармацевтичному аналізі» проаналізовано та узагальнено літературні дані стосовно кінетики та механізму розкладення пероксомоносульфату у водних розчинах, розглянуто реакції окиснення органічних сульфідів гідроген пероксидом та пероксокислотами, а також реакцій окиснення сульфідів, диметилсульфоксиду калій гідрогенпероксомоносульфатом. Розглянуті аналітичні можливості методик кількісного визначення пеніцилінів методом титриметрії з використанням реакції гідролізу, спектрофотометрії за продуктами реакцій гідролізу та окиснення кінетичним методом. Показані перспективи використання цих методів для кількісного визначення пеніцилінів у складі лікарських засобів.

Другий розділ «Умови експерименту та методи дослідження» містить дані стосовно випробуваних об'єктів дослідження та використаних реактивів, методики приготування та стандартизації вихідних і робочих розчинів; описане обладнання, яке використовували під час виконання роботи, описані методи та умови здійснення експерименту; обговорені джерела можливих помилок під час виконання досліджень та способи їх усунення.

У третьому розділі «Розробка методик кількісного визначення пеніцилінів за реакцією з калій гідрогенпероксомоносульфатом» наведені результати вивчення кінетики та стехіометрії реакцій S-окиснення напівсинтетичних пеніцилінів (ампіциліну тригідрату, амоксициліну тригідрату, натрій оксациліну, динатрій тикарциліну) калій гідрогенпероксомоносульфатом у слабко кислому розчині за відсутності буферу, а також показані можливості застосування як аналітичного реагента калій гідрогенпероксомоносульфату для кількісного визначення пеніциллінів за реакцією S-окиснення методом оберненого йодометричного титрування.

Зазначено, що використання запропонованих раніше аліфатичних дипероксикарбонових кислот як окисників пеніцилінів має низку недоліків: їх необхідно добувати у лабораторії, крім того, вони погано розчинні у воді. Застосування калій гідрогенпероксомоносульфату (КНSO₅) як аналітичного реагента на пеніциліни у вигляді потрійної калійної солі 2КНSO₅•КНSO₄•K₂SO₄ дозволяє уникнути зазначених недоліків. Вибір реагента обумовлений його доступністю, задовільними розчинністю та стійкістю як у вигляді порошку, так і у водних розчинах.

Методом йодометричного титрування встановлено, что в реакції на 1 моль пенициліну витрачається 1 моль КНSO₅, кількісна взаємодія досягається за 1 хв і зберігається впродовж 20 хв (час спостереження при рН 3-6).

Схема перетворень, які покладено в основу аналітичних визначень пеніцилінів, наведена на рис. 1.

Залишок реагента визначали методом йодометричного титрування:

КНSO₅ + 2KI + H₂SO₄ = I₂ + КНSO₄ + H₂O + К₂SO₄

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2 NaI + Na₂S₄O₆



Рис. 1. Схема S-оксидації пеніцилінів калій гідрогенпероксомоносульфатом.

Як титранти використовували 0,02 моль/л розчини КНSO₅ та 0,02 моль/л розчини натрій тіосульфату. Об'єм останнього вимірювали за допомогою напівмікробюретки з точністю ±0,01 мл.

У підрозділах 3.1 - 3.4 наведені методики та результати кількісного визначення амоксициліну тригідрату, ампіциліну тригідрату, натрій оксациліну та динатрій тикарциліну за реакцією з калій гідрогенпероксомоносульфатом у субстанціях та деяких лікарських засобах (табл. 1-4).

Таблиця 1 Результати кількісного визначення амоксициліну в таблетках «Оспамокс» по 0,5 г за реакцією з калій гідрогенпероксомоносульфатом (Р = 0,95, n = 7)

Взято амоксицилціну, мг	Знайдено	Метрологічні характеристики
	мг	%
492,0 *(сер. 158399) (475…525 мг/табл.)	485,4	97,08	Х= 497,1 (99,41%) S = 9,12 SХ= 3,45 ?Х= 8,45 RSD = 1,8% е = 1,7%; д* = +1,0 %
	500,6	100,12
	511,2	102,24
	492,2	98,44
	495,1	99,02
	505,3	101,06
	489,6	97,92

Примітка. Вміст амоксициліну в одній таблетці вказаний у сертифікаті якості

Таблиця 2 Результати кількісного визначення ампіциліну в субстанції за реакцією з калій гідрогенпероксомоносульфатом (Р = 0,95, n = 5)

Узято ампіциліну, мг	Знайдено, %	Метрологічні характеристики
0,4336 * (сер. АНТ(В) 08110500)	97,82	= 99,40 % S = 1,51 SХ = 0,68 ?Х = 1,88 RSD = 1,52% е = 1,89% д* = +0,61 %
	99,79
	98,80
	99,80
	101,81

Примітка. *Вміст ампіциліну вказаний у сертифікаті якості

Таблиця 3 Результати кількісного визначення тикарциліну в препараті «Тиментин» за реакцією з калій гідрогенпероксомоносульфатом (Р=0,95, n=7)

Узято тикарциліну, мг	Знайдено	Метрологічні характеристики
	г	%
3,001*(серія № 456661)	3,0160	100,5	Х = 2,998 (99,9%) S = 0,0051 SХ = 0,0226 ?Х = 0,0627 RSD = 1,68 е = 2,09% д = - 0,10 %
	3,0763	102,54
	2,9557	98,52
	2,9858	99,53
	2,9557	99,52

Примітка. *Вміст тикарциліну вказаний у сертифікаті якості

Таблиця 4 Результати кількісного визначення ампіциліну в таблетках «Ампіцилін-КМП» по 1,0 г за реакцією пергідролізу кінетико-спектрофотометричним методом (n = 5, Р = 0,95)

Узято ампіциліну, г	Знайдено	Метрологічні характеристики
	г	%
0,9914	0,9725	97,25	Х= 0,9879 (98,79 %) S = 0,0206 SХ= 0,0092 ?Х = 0,0257 RSD = 2,09% е =2,60%; д* = ?0,36 %
	0,9981	99,81
	0,9613	96,13
	0,9950	99,50
	1,0125	101,25

Примітка. *Вміст ампіциліну в одній таблетці вказаний у сертифікаті якості (BPh 2009)

При аналізі за новоопрацьованими методиками таблеток амоксициліну ОСПАМОКС по 500 мг («Сандоз ГмбХ», Австрія) RSD = ± 1,8%, д = + 1,0 % . Під час аналізу субстанції ампіциліну тригідрату виробництва Aurobindo Pharma Ltd RSD = 1,5 % (д = + 0,6%). При аналізі субстанції оксациліну RSD = ±1,20 % (д = + 0,40%), (n = 5; P = 0,95).

Розроблені методики дозволяють здійснювати визначення вмісту основної речовини у субстанціях (контроль чистоти) лікарських речовин без використання стандартних зразків.

Запропонована методика та показана можливість здійсненя кількісного визначення динатрій тикарциліну у складі препарату Тиментин™ методом пероксокислотометрії з використанням калій гідрогенпероксомоносульфату як аналітичного реагента (RSD = ± 1,68 (д = - 0,10%). Наявність клавуланату не заважає кількісному визначенню динатрій тикарциліну за новоопрацьованим способом.

Як видно з результатів аналізу, метод пероксокислотометрії з використанням калій гідрогенпероксомоносульфату дозволяє здійснювати кількісне визначення широкого кола лікарських засобів пеніцилінового ряду із задовільною точністю.

У четвертому розділі «Розробка методик кількісного визначення пеніцилінів кінетико-спектрофотометричним методом за реакцією пергідролізу» наведені результати опрацювання методик кількісного визначення пеніцилінів у субстанціях та лікарських препаратах, а саме: натрій ампіциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій; натрій оксациліну у порошку, натрій ампіциліну тригідрату у таблетках, амоксициліну тригідрату у порошку для приготування суспензії, таблетках та капсулах; натрій бензилпеніциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій, феноксиметилпеніциліну у таблетках, ампіциліну тригідрату та натрій оксациліну - у препараті ампіокс.

У підрозділах 4.1 - 4.6 наведені результати кількісного визначення пеніцилінів за розробленими кінетико-спектрофотометричними методиками (табл. 5, 6).

Існуючі фармакопейні методики визначення препаратів цього ряду достатньо складні, займають багато часу на підготовку та вимагають використання високо коштовної апаратури. Більшість відомих методик спектрофотометричного визначення пеніцилінів, які зводяться до визначення кінцевих продуктів їх гідролітичного розщеплення, довготривалі й вимагають нагрівання.

Запропоновані нами аналітичні методики полягають у попередньому окисненні відповідного пеніциліну надлишком пероксомоносульфату до відповідного S-оксиду з наступним вимірюванням швидкості нагромадження продукту гідролітичного перетворення в лужному середовищі методом спектрофотометрії за певної довжини хвилі. Схема перетворень, які призводять до утворення продукту реакцій, на прикладі натрій ампіциліну, наведені на рис. 2.

У результаті дослідження з'ясовано, що порядок змішування розчинів суттєво чинить вплив на кінетику та вихід продукту реакції. Найвища швидкість нагромадження продукту спостерігається лише після попереднього змішування розчину зразка досліджуваного пеніциліну з пероксомоносульфатною кислотою, а відтак - розчином лугу. Максимальна активність пероксомоносульфату у реакції спостерігалася при її концентрації 2•10^-2 моль/л. Встановлено, що оптимальна концентрація лугу, при якій спостерігалась найбільша швидкість утворення продукту реакції, 6·10^-3 моль/л. У відсутності гідрогенпероксомоносульфату в зазначених вище умовах впродовж перших 30 хв (час спостереження) утворення продукту реакції не відбувалось. Такий необхідний надлишок калій гідрогенпероксомоносульфату може бути пояснений його участю в процесі подальшого гідролітичного розщеплення, утвореного на першій стадії реакції, відповідного S-оксиду ампіциліну, в лужному середовищі (нуклеофільний каталіз гідролізу в-лактамового та тіазолідинового циклів).

Рис. 2. Схема спряжених реакцій пероксикислотного окиснення та пергідролізу натрій ампіциліну з утворенням заміщеного похідного N-акрил-в-пеніциламіну сульфінату (IV).

На рис. 3 - 5 наведені електронні спектри продуктів взаємодії досліджуваного пеніциліну, які реєстрували в часі впродовж перебігу реакції (час досягнення рiвноваги).

Виникнення характерної смуги з максимумом біля певної довжині хвилі переконливо свідчить про утворення одного чи декiлькох схожих за будовою продуктів реакції.

Кінетичні залежності світловбирання розчинів пеніцилінів у часі, які мають вигляд кривих з насиченням з лінійними ділянками на початковій стадії реакції, наведені на рис. 6, 7.



Рис. 3. Електронні спектри світлопоглинання продукту реакції лужного гідролізу (1) та пергідролізу натрій оксациліну (2-6) в часі, хв: 1 - 0-20, 2 - 5, 3 - 10, 4 - 15, 5 - 20, 6 - 25; c(NaOH) = 6,1·10^-3 моль/л; c(КНSO₅) = 1,2·10^-3 моль/л; c(Na-оксац.) = 30 мкг/мл.

Рис. 4. Електронні спектри світлопоглинання продукту реакції пергідролізу ампіциліну тригідрату в часі: 1 - 1 хв, 2 - 5 хв, 3 - 10 хв. c(NaOH) = 7,3·10^-3 моль/л; c(КНSO₅) = 2·10^-3 моль/л; c(ампіциліну т/г) = 25 мкг/мл.



Рис. 5. Електронні спектри світлопоглинання продукту реакції лужного гідролізу (1) та пергідролізу амоксициліну тригідрату (2-4) в часі: 1 - 0-20 хв, 2 - 5 хв, 3 - 10 хв, 4 - 15 хв. c(NaOH) = 6,1·10^-3 моль/л; c(КНSO₅) = 2,0·10^-3 моль/л; c(амокс. т/г) = 30 мкг/мл.

Рис. 6. Кінетичні криві утворення продукту пергідролізу S-оксиду ампіциліну в системі натрій ампіцилін - SO₅^2-.c(NaOH) = 6,1·10^-3 моль/л; c(КНSO₅) = 2·10^-3 моль/л; c(Na-ампіцилін): 1 - 10 мкг/мл; 2 - 15 мкг/мл; 3 - 20 мкг/мл; 4 - 30 мкг/мл.



Рис. 7. Кінетичні криві утворення продукту пергідролізу S-оксиду ампіциліну т/г у системі ампіциліну т/г - SO₅^2-. c(NaOH) = 4,9·10^-3 моль/л; c(КНSO₅) = 2·10^-3 моль/л; c(амп. т/г): 1 - 10 мкг/мл; 2 - 20 мкг/мл; 3 - 30 мкг/мл; 4 - 40 мкг/мл.

На рис. 8 та 9 наведені градуювальні графіки кількісного визначення натрій ампіциліну та амоксициліну тригідрату у готових лікарських засобах.

Рис. 8. Градуювальний графік кількісного визначення натрій ампіциліну c(КНSO₅) =2·10^-3 моль/л; . c(NaOH) =6,0·10^-3 моль/л.



Рис. 9. Градуювальний графік кількісного визначення амоксициліну т/г c(КНSO₅) = 2·10^-3 моль/л; c(NaOH) =1,6·10^-3 моль/л.

Вони свідчать, що в межах від 1 до 40 - 50 мкг/мл відповідно, умовна швидкість реакції зберігає лінійний характер залежно від концентрації пеніциліну. Цей факт дозволяє здійснювати визначення пеніцилінів в зазначеному інтервалі концентрацій в розчині.

Розроблені нами методики кінетичного визначення пеніцилінів мають ряд переваг перед уже відомими: дозволяють визначати їх у значно менших кількостях, ніж фармакопейним методом йодометрії; придатні для того ж інтервалу визначуваних концентрацій, що і в методі фотометрії продуктів гідролізу, але при цьому не вимагають довготривалого нагрівання реакційної суміші, простіші за методики хроматографічного методу аналізу та швидші.

Таблиця 5 Результати кількісного визначення оксациліну в таблетках «Оксацилін-КМП» по 0,5 г за реакцією пергідролізу кінетико-спектрофотометричним методом (n = 5, Р = 0,95)

Узято оксациліну, г	Знайдено	Метрологічні характеристики
	г	%
0,503*	0,4934	98,68	Х = 0,5019 (100,38 %) S = 0,0096 SХ = 0,0043 ?Х = 0,0119 RSD = 1,90% е = 2,37% ; д = - 0,23 %
	0,5079	101,58
	0,4897	97,94
	0,5104	102,08
	0,5078	101,56

Примітка. *Вміст оксациліну вказаний у сертифікаті якості

Вони зводяться до вимірювання швидкості гідролітичного розщеплення утворених у попередній стадії сульфоксидів пеніцилінів у сильно лужному середовищі в присутності калій гідрогенпероксомоносульфату методом спектрофотометрії.

У підрозділі 4.7 наведені результати опрацювання нової методики кількісного визначення ампіциліну та оксациліну у препараті ампіокс за посередництвом калій гідрогенпероксомоносульфату як аналітичного реагента.

Нормативна документація рекомендує вміст в препараті ампіокс контролювати методом ВЕРХ, котрий дозволяє кількісно визначати одразу обидва компоненти та здійснювати їх ідентифікацію. Інтерес викликають відносно швидкі та прості у виконанні кінетичні методи аналізу, які засновані на реакціях пергідролізу в-лактамового кільця з реєстрацією світловбирання утворюваних продуктів в часі.

Нами запропоновано вміст ампіциліну тригідрату у препараті ампіокс визначати кінетичним методом тангенсів за продуктом двох спряжених реакцій - пероксикислотного окиснення та пергідролізу в лужному середовищі. Вміст оксациліну в лікарській формі знаходять за різницею між сумарним вмістом пеніцилінів, знайденим методом оберненого йодометричного титрування, та вмістом ампіциліну, знайденим кінетичним методом. Результати аналізу наведені в табл. 7.

Як видно, при визначенні вмісту обох компонентів препарату ампіокс за новою методикою RSD ? 1,5 % ( д =+1,4…- 0,5 %).

У п'ятому розділі «Кількісне визначення пеніцилінів методом вольтамперометрії у вигляді сульфоксиду» наведені результати досліджень на предмет можливості здійснення кількісного визначення натрій ампіциліну методом вольтамперометрії у вигляді відповідного полярографічно активного сульфоксиду, добутого у попередній стадії аналізу за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату.

Таблиця 6 Результати кількісного визначення ампіциліну та оксациліну у препараті «Ампіокс» за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату (n = 5, Р = 0,95)

Взято пеніциліну, мг	Визначено	Метрологічні характеристики
	мг	%
Ампіциліну 124,7*	124,5	100,2	Х= 126,5 (101,2 %) S= 1,92 SХ= 0,86 ?Х =2,39 RSD = 1,5% е = 1,9%; д = + 1,4 %
	128,2	103,1
	124,5	100,2
	127,2	102,3
	128,1	103,1
Оксациліну 124,3*	123,9	102,6	Х= 123,7 (98,9 %) S =1,66 SХ= 0,74 ?Х =2,05 RSD = 1,4% е =±1,7%; д = - 0,5 %
	123,3	99,7
	125,3	102,1
	121,1	99,5
	124,9	101,8

Примітка. *Вміст ампіциліну та оксациліну вказаний у сертифікаті якості.

На рис. 10 наведено хімізм процесу дериватизації ампіциліну у електрохімічно активний сульфоксид ампіциліну за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату.

Рис. 10. Хімізм процесу дериватизації ампіциліну у відповідний S-оксид.

Експериментально було встановлено, що утворення S-оксиду ампіциліну у розбавлених слабко кислих розчинах відбувається практично миттєво (час спостереження 1 хв) і кількісно. На фоні 0,1 моль/л КН₂PO₄ (рН 4,7) спостерігалась двоелектронна хвиля Е_п = - 1,17 В (Нас. ХКЕ), яка в інтервалі концентрації деполяризатора (1,0-8,5)·10^-5 моль/л мала дифузійний характер. Типова вольтамперограма наведена на рис. 11.

Рис. 11. Вольтамперограма сульфоксиду ампіциліну на фоні 0,1 моль/л КН₂PO₄. с(Амп)=4,8•10^-5 моль/л; рН 4,7. Е_п=-1,172 В (Нас. ХКЕ).

Отже, можна зробити такі висновки: під час аналізу модельних розчинів (с = 5,05•10^-5 моль/л) натрій ампіциліну опрацьованим методом вольтамперометрії способом градуювального графіка RSD=1,65% (д=+ 0,4%).

Результати аналізу модельних розчинів за новою методикою на вміст ампіциліну наведені в табл. 7.

Перевагами запропонованого способу виконання аналізу, які вигідно відрізняють його від існуючих, є доступність реагентів, висока вибірковість, швидкість та простота; він з успіхом може бути поширений на інші протимікробні препарати пеніцилінового ряду.



Рис. 12. Градуювальний графік вольтамперометричного визначення ампіциліну у вигляді S-оксиду ампіциліну. 0,1 М KH₂PO₄ (pH =4,7).

Таблиця 7 Результати аналізу модельних розчинів натрій ампіциліну методом вольтамперометрії способом градуювального графіка

Вміст ампіциліну у модельному розчині, моль/л	Знайдений вміст ампіциліну, моль/л	Метрологічні характеристики (P=0,95)
5,05•10-5	5,0•10-5 5,1•10-5 5,0•10-5 5,05•10-5 5,2•10-5	X = 5,07•10-5 S = 8,37•10-7 SХ = 3,7 ДХ = 1,04•10-6 RSD = 1,65% е = 2,05% д = + 0,4%

пеніцилін пергідроліз гідрогенпероксомоносульфат оксидиметрія

Висновки

У дисертаційній роботі розв'язана задача фармацевтичного аналізу - науково обгрунтована та експериментально доведена доцільність застосування як аналітичного реагента на пеніциліни калій гідрогенпероксомоносульфату.

1. Показано, що калій гідрогенпероксомоносульфат у кислому середовищі реагує з пеніцилінами кількісно та стехіометрично з утворенням відповідних сульфоксидів.

2. Запропонована нова, невідома раніше, уніфікована методика кількісного визначення вмісту основної речовини у субстанціях пеніцилінів методом оберненого йодометричного титрування залишку калій гідрогенпероксомоносульфату.

3. Уперше за результатами дослідження кінетичних закономірностей спряжених реакцій S-окиснення та пергідролізу пеніцилінів калій гідрогенпероксомоносульфатом з'ясовано, що найвища швидкість нагромадження продукту спостерігається лише після попереднього змішування розчину випробуваного пеніциліну з пероксомоносульфатом (утворення відповідного S-оксиду), а відтак - розчином лугу (реакція пергідролізу).

4. Запропоновані умови, розроблені методики та показана можливість кількісного визначення пеніцилінів (ампіциліну, оксациліну, амоксициліну, бензилпеніциліну, феноксиметилпеніциліну та тикарциліну) у субстанціях та їх лікарських препаратах за спряженими реакціями пероксокислотного окиснення та пергідролізу з калій гідрогенпероксомоносульфатом кінетико-спектрофотометричним методом. Перевагами новоопрацьованих методик є вищі чутливість, вибірковість, швидкість і простота виконання.

5. Методом осцилополярографії на РКЕ вивчена електрохімічна поведінка сульфоксиду ампіциліну на фоні 0,1 М KH₂PO₄. Розроблена методика та показана можливість здійснення кількісного визначення пеніцилінів методом вольтамперометрії у вигляді сульфоксидів, добутих за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату.

6. За даними методу вольтамперометрії здійснено ідентифікацію продукту окиснення ампіциліну калій гідрогенпероксомоносульфатом.

7. Методики кількісного визначення пеніцилінів впроваджені у практику навчального процесу вищих навчальних закладів та систему МОЗ України.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення натрій ампіциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій кінетичним методом за реакцією пергідролізу / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Вісник фармації. - 2009. - № 3 (59). - C. 16-19.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення ампіциліну тригідрату кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Вісник фармації. - 2010. - № 1 (61). - C. 23-26.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення натрію оксациліну в порошку кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Фармац. журн. - 2010. - № 3. - C. 64-69.

Блажеєвський М.Є. Кінетичне визначення амоксициліну тригідрату у лікарських формах кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Фармац. журн. - 2010. - № 5. - C. 55-61.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення феноксиметилпеніциліну кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Фармац. журн. - 2011. - № 4. - С. 73-77.

Карпова С. П. Кількісне визначення ампіциліну та оксациліну у препараті ампіокс за допомогою калій гідрогенпероксомоносульфату / С.П. Карпова, М.Є. Блажеєвський // Укр. мед. альманах. - 2011. - Т. 14, № 6. - С. 11-13.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення натрію бензилпеніциліну у порошку для ін'єкцій / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Фармац. журн. - 2011. - № 2. - С. 70-74.

Патент № 61527 МПК А61K 31/43 (2006.01). Спосіб кількісного визначення пеніцилінів / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова. - № u201014889 заяв. 13.12.2010; опуб.25.07.2011, Бюл. № 13.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення натрій ампіциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій кінетичним методом за реакцією пергідролізу/ М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Аналітична хімія НАН України: тез. доп. річної сесії Наукової ради з проблеми, Новий Світ, Україна, 25-30 трав. 2009 р. - Новий світ, 2009. - С. 12.

Блажеєвський М.Є., Кількісне визначення амоксициліну тригідрату в лікарських формах кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С. П. Карпова // Фармація України. Погляд у майбутнє: тез. доп. матеріалів VII Нац. з'їзду фармацевтів України, м.Харків, 15-17 верес. 2010 р. - Х.: НФаУ, 2010. - Т. 1. - С. 131-132.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення оксациліну у порошку кінетичним методом / М.Є. Блажеєвський, С.П. Карпова // Аналітична хімія НАН України: тез. доп. річної сесії Наукової ради з проблеми, м. Гурзуф, 17-23 трав. 2010 р. - Гурзуф, 2010. - С. 25.

Карпова С.П. Кількісне визначення амоксициліну в капсулах методом пероксокислотометрії / С.П. Карпова, М.Є. Блажеєвський // Сучасні аспекти медицини і фармації: тез. доп. 71 Всеукр. наук.-практ. конф. молодих вчених та студентів з міжнар. участю, присвяч. Дню науки, м. Запоріжжя, 12-13 трав. 2011 р. - Запоріжжя, 2011. -С. 190-191.

Карпова С.П. Кількісне визначення феноксиметилпеніциліну кінетичним методом / С.П. Карпова, М.Є. Блажеєвський // Актуальні питання створення нових лікарських засобів: матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. студ. та мол. вчених, присвяч. 140-річчю з дня народж. д-ра фармац. та хім. наук., проф. М.О. Валяшка, 21 квіт. 2011 р. - Х.: НФаУ, 2011. - С. 151.

Блажеєвський М.Є. Кількісне визначення ампіциліну методом вольтамперометрії у вигляді сульфоксиду / М.Є. Блажеєвський, С. П. Карпова // Аналітична хімія НАН України: тез. доп. річної сесії Наукової ради з проблеми, м. Гурзуф, 3-10 черв. 2012 р. - Гурзуф, 2012. - С. 18.

Карпова С.П. Методика кількісного визначення натрій ампіциліну у порошку для приготування розчину для ін'єкцій кінетичним методом: інформ. лист № 107 - 2010 / С.П. Карпова, М.Є. Блажеєвський. - К.: Укрмедпатентінформ МОЗ України, 2010. - 3 с.

Карпова С.П. Методика кількісного визначення ампіциліну тригідрату кінетичним методом: інформ. лист № 104 - 2010 / С. П. Карпова, М.Є. Блажеєвський. - К.: Укрмедпатентінформ МОЗ України, 2010. - 3 с.

Карпова С.П. Методика кількісного визначення натрій оксациліну у порошку кінетичним методом: інформ. лист № 106 - 2010 / С.П. Карпова, М.Є. Блажеєвський. - К.: Укрмедпатентінформ МОЗ України, 2010. - 3 с.

Размещено на Allbest.ru

...