Антибиотики аминогликозиды.

Группа аминогликозидов объединяет родственные по химичес­кому строению и антимикробному спектру антибиотики олигосахаридной природы – стрептомицины, гентамицины, неомицины, канамицины, мономицины, тобрамицин и др., а также полусинтетический аминогликозид — амикацин.

Антибиотики аминогликозиды получили свое название в связи с наличием в молекуле аминосахаридов, соединенных гликозидной связью с агликоновым фрагментом.  По механизму действия аминогликозиды являются ингибитора­ми синтеза белка. Аминогликозиды характеризуются широким спек­тром антимикробного действия.

Первый антибиотик этой группы — стрептомицин — был открыт С.Ваксманом (США) в 1942 г.; применяется в медицинской прак­тике с 1946 г.

В 1955 г. японскими учеными был выделен канамицин. Мономицин выделен в нашей стране Г.Ф.Гаузе в 1962 г. Гентамицин выде­лен и описан в США в 1962 г.; в нашей стране в медицинской прак­тике применяется с 1976 г.

Аминогликозиды получают методом микробиологического синте­за. Продуцентом стрептомицина является Streptomyces globisporus strepto­mycini; канамицина — Streptomyces kanamyceticus; гентамицина — Microspora purpurea. Амикацин получают полусинтетическим способом.

Многие аминогликозиды обладают ото- и нефротоксичностью.

По химическому строению антибиотики-аминогликозиды явля­ются гликозидами, состоящими из агликона и сахаров, боль-шин­ство из которых является аминосахарами.

Агликон аминогликозидов представляет собой циклогексановое кольцо с основными группами при С₁ и С₃ и гидроксильными груп­пами при С₄, С₅ и С₆

По характеру агликона аминогликозиды делят на 2 группы: стрептидинсодержащие и дезоксистрептаминосодержащие. К 1-й группе относятся стрептомицин, дигидрострептомицин, агликоном у которых является стрептидин; ко 2-й группе — канамицины, ген­тамицины, неомицины, мономицины, амикацин; агликоном у них является 2-дезоксистрептамин, который отличается от стрептиди-на наличием аминогрупп вместо остатков гуанидина и отсутствием оксигруппы при С₂.

Аминогликозиды применяются в медицинской практике в виде солей — сульфатов.

Несколько особняком в этой группе стоит стрептомицин, так как по сути он является антибиотиком-гликозидом т.к. сахарные фрагменты не содержат аминогрупп.

 

Антибиотики аминогликозиды. Стрептомицина сульфат-Streptomycini sulfas

Химическое нзвание. Streptomycin sulphate — bis[N,N ‘-bis (aminoiminomethyl) -4-O-[5-deoxy-2-O-[2-deoxy-2-(methylamino)-α-L-glucopyranosyl]-3-C-formyl-α-L-lyxofuranosyl]-D-streptamine] trisulphate.

Агликон стрептомицина- стрептидин представляет собой 1.3-дигуанидино-2,4,5,6-тетраоксициклогексан или спирт инозит, в котором две оксигруппы заменены остатками гуанидина:

Сахарная часть стрептомицина представляет дисахарид стрептобиозамин, построенный из связанных между собой остатков N-метил-L-глюкозамина и L-стрептозы:

Свойства. Порошок белого или почти белого цвета, без запаха. Легко растворим в воде, практически нерастворим в этиловом или метиловом спирте. Гигроскопичен. Оптическое вращение от –78 до -83° (35 водный раствор).

Получение. Промышленными продуцентами стрептомицина служат штаммы актиномицетов Actinomyces streptomycini, Streptomyces griseus и др. Процессы ферментации осуществляют из наиболее активных штаммов, оптимизированных сред и других условий, обеспечивающих максимальный выход антибиотика. Затем из культуральной жидкости сорбируют стрептомицин, многократно пропуская через катиониты и затем очищают оксидом алюминия.

Химические свойства. Стрептомицин проявляет основные свойства ввиду наличия в молекуле азотсодержащих (двух гуаниди-новых и одной N-метильной) групп. Поэтому он легко образует со-ли (сульфат, гидрохлорид) и комплексы с ионами некоторых двухзарядных металлов. Применяют в медицине стрептоми-цина сульфат.

В слабокислой среде растворы стрептомицина устойчивы. Подобно другим гликозидам, он легко гидролизуется под действием сильных кислот с образованием стрептидина и стреп-тобиозамина. Стрептобиозамин затем распадается на N-метил-L-глюкозамин и L-стрептозу. Еще быстрее инактивируется стрепто-мицин в ще­лочной среде (на 50% в течение 3 ч под действием 0,1 М раствора гидроксида натрия). Однако при этом потеря активности обусловлена дегидратацией и изомеризацией L-стрептозы, которая превращается в мальтол (α-метил-β-окси-γ-пирон):

Подлинность. 1.ТСХ на силикагеле, содержащем поли-мер карбомер в сравнении с ГСО стрептомицина. Для сравне-ния используют растворы ГСО канамицина, ГСО неомицина.

2.Взаимодействие с хлоридом железа после щелочного гидролиза. В этом случае мальтол образуется значительно быстрее (в течение 4 мин), если стрептомицин нагревать с 0,5 М рас­твором гидроксида натрия на кипящей водяной бане. При взаимодействии с ионами железа (II!) в кислой среде мальтол превращается в соединение, имеющее фиолетовую окраску. Эту цветную реакцию используют для испытания подлинности стрептомицина. Она может быть применена и для его фотометрического определения. Мальтольная проба обусловлена наличием альдегидной группы в молекуле стрептомицина. Тест используется в Британской фармакопее (В).

3.Гуанидиновый фрагмент идентифицируется по реакции с альфа-нафтолом в присутствии гипобромида (или гипохлорита) натрия. В этом случае происходит окислительное бромирование (или хлорирование) и образуется соединение хиноидного типа, окрашенное в красно-фиолетовый цвет:

4. При кислотном гидролизе стрептомицина образуются агликон стрептидин и сахарная часть в виде биозы – стрептобиозамина:

Альдегидная группа проявляет восстановительные свойства, обуславливая тем самым взаимодействие с реактивом Несслера с образованием металлической ртути (бурый осадок) и реактивом Фелинга, с образованием красного осадка оксида меди (1).

5.При конденсации альдегидной группы с фенолами, после нагревания стрептомицина с минеральной кислотой с резорцином образуется вишнево-красное окрашивание, с альфа-нафтолом (Британская фармакопея) – желтое окрашивание.

6.Гуанидиновый фрагмент может быть обнаружен также при щелочном гидролизе. Стрептидин представляет собой двухосновное соединение; при действии щелочью он превращается сначала в производное моче­вины, а затем — в стрептамин:

При нагревании со щелочью выделяется аммиак.

7.Реакция по сульфат-иону.

8.По реакции образования пикрата стрептидина с т.пл. 283-284°C.

9.Для установления подлинности стандартного образца стрептомицина, используемого для биологического теста и  ТСХ используют ЯМР спектроскопию.

Примеси НД не нормируются.

Количественное определение. 1.Фотоколориметрический метод с хлорным железом по мальтолу.  Сравнивают оптическую плотность стандартного образца и высушенной субстанции.

2.Биологический метод определение активности методом диффузии в агар. Он должен быть не менее 730 МЕ/мг в пересчете на сухое вещество. 1 мкг химически чистого стрептомицина дол-жен соответствовать 1МЕ.

3.Трилонометрическим методом определяют количество сульфатов по связанному объему бария хлорида. Индикатор металлофталеин.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. Применяют, главным образом для лечения туберкулеза, редко бруцеллеза, чумы, сапа, мелиоидоза и др. Ототоксичен и нефротоксичен.

Форма выпуска. Стерильная рассыпка во флаконах по 250000, 500000, 1000000 МЕ для приготовления раствора для парентерального введения.

Хранение. В сухом помещении при температуре не выше 25°C.

Дигидрострептомицин, который вместо альдегидной группы в остатке L-стрептозы содержит оксиметильную группу, не образует мальтола, что отличает его от стрептомицина.

Антибиотики аминогликозиды.

Канамицина сульфат — kanamycini monosulfas

Группа антибиотиков – канамицинов, продуцируемых лучистым грибом – Streptomyces kanamiceticus, включает три близких по структуре препарата: Канамицин А, канамицин В, канамицин С. Наименьшую токсичность проявляет канамицин А, его содержание составляет 94%. В его структуру входит агликон мезо-1.3-диамино-4.5.6 триоксициклогексан и два остатка  сахаров: 6-амино-6-дезокси-D-глюкоза и 3-амино-3-дезокси- D-глюкоза.

Название. Kanamycin monosulphate это 6-O-(3-amino-3-deoxy-α-D-glucopyranosyl) -4-O-(6-amino-6-deoxy-α-D-glucopyranosyl)-2-deoxy-D-streptamine sulphate.

Свойства. Белый кристаллический порошок без запаха и вкуса. Устойчив к воздействию воздуха. Легко растворим в воде. Показатель оптического вращения плоскости поляризованного света от +112 до +123 (1% раствор в воде, не содержащей СО₂).

Получение. Биосинтез. Химочистка включает выделение антибиотика из культуральной жидкости с помощью ионообмен-ных смол, десорбцию, очистку углем и переосаждение метанолом из водного раствора.

Подлинность. 1.ТСХ в сравнении со стандартным образцом канамицина А.

2.рН раствора от 6.5 до 8,5.

3. Канамицина моносульфат как гликозид способен гидролизо-ваться в кислой среде; при кипячении с кислотами он подвергается гидролитическому расщеплению с полной потерей активности. В отличие от стрептомицина, канамицин устойчив в растворах ще­лочей. После кислотного гидролиза канамицин дает реакции на сахара (с реактивами Фелинга, Несслера, аммиачным раствором серебра нитрата).

4. При взаимодействии сахарных компонентов канамицина (на­пример, 6-глюкозамина) с концентрированной соляной кислотой образуется 5-аминофурфурол, который можно обнаружить с орцином в присутствии железа (III) хлорида. Предполагают, что реак­ция протекает следующим образом:

5.Испытания на токсичность. Данное испытание обусловлено высокой токсичностью примеси – канамицина В.

Примеси. Регламентируемыми примесями являются изомеры канамицина: канамицин В (не выше 5%) и канамицин  С. Определяют ТСХ в сравнении со стандартными образцами. Количественно определяют примеси по интенсивности пятна в сравнении со стандартом.

Количественное определение. 1.Микробиологический метод диффузии в агар.

2.Поляриметрический метод. Метод находит применение в процессе получения антибиотика, в том числе и в культуральной жидкости.

3.Фотоколориметрический по образованию окрашенного продукта с орцином или нафтолом.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. Применяется главным образом для лечения туберкулеза. Ототоксичен, действует на глазной нерв.

Форма выпуска. В форме моносульфата канамицин выпускается в виде таблеток 0,25 г. канамицин дисульфат порошок 0,5 и 1,0 г для приготовления раствора для парентерального введения или внутривенного капельного введения.

Хранение. Список Б.

Антибиотики аминогликозиды. Амикацина сульфат — Amicacini sulfas

Свойства. Аморфный порошок белого или белого с желто-ватым оттенком цвета. Легко растворим в воде. Гигроскопичен. Удельное вращение от + 76 до +84° (5% водный раствор).

Получение. Полусинтетический аминогликозидный анти-биотик. Получают из канамицина А. Первоначально защищают аминогруппу в положении 6 аминогликозидного фрагмента и затем вводят ацильный остаток в аминогруппу агликонового фрагмента. Восстановлением снимают защиту и получают амикацин.

Подлинность. 1.ИК спектроскопия в сравнении со стандартным образцом.

2.ТСХ в сравнении со стандартными образцами амикацина и канамицина.

3.ВЭЖХ.

Химические методы. 4.Амикацин, как гликозид подвергает-ся гидролитическому расщеплению с полной потерей активности. После кислотного гидролиза амикацин дает реакции на сахара ( с реактивами Фелинга, Несслера, аммиачным раствором серебра и др.).

5.При нагревании с концентрированными минеральными кислотами амикацин образует 5-аминометилфурфурол, который определяют по цветной реакции с антроном:

6.В отличие от канамицина, амикацин за счет амидной груп-пы образует окрашенные комплексы с солями тяжелый металлов. Для идентификации амикацина применяется реакция с кобальта нитратом после нейтрализации раствором натрия гидроксида (фио-летовое окрашивание).

Примеси. Нормируются 4 различных производных по аминогруппам агликона. Все они хорошо проявляются на ВЭЖХ при наличии стандартных образцов. Типичная хроматограмма приведена на рисунке (из ВР):

Общая формула для примесей приведена ниже. Все они являются побочными продуктами синтеза амикацина:

A. R1 = R3 = Н, R2 = acyl: 4-O-(3-amino-3-deoxy-α-D-glucopyra-nosyl)-6-O-(6-amino-6-deoxy-α-D-glucopyranosyl)-1-N-[(2S)-4-amino-2-hydroxybutanoyl]-2-deoxy-L-streptamine,

B. R1 = R2 = acyl, R3 = H: 4-O-(3-amino-3-deoxy-α-D-glucopyra-nosyl)-6-0-(6-amino-6-deoxy-α-D-glucopyranosyl)-1,3-N-bis[(2S)-4-amino-2-hydroxybutanoyl]-2-deoxy-L-streptamine,

C. R1 = R2 = H, R3 = acyl: 4-0-(6-amino-6-deoxy-α-D-glucopyra-nosyl)-6-O-[3-[[(2S)-4-amino-2-hydroxybutanoyl]amino]-3-deoxy-α-D-glucopyranosyl]-2-deoxy-D-streptamine,

D. R1 = R2 = R3 = H: kanamycin.

Количественное определение. 1. ВЭЖХ. 2.Биологитческий тест методом диффузии в агар.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. Тяжелые инфекции, вызванные как грамположительными , так и грамотрицательными микроорганизмами: остеомиелдит, менингит, сепсис, реже некоторые формы туберкулеза, активен в отношении псевдомонад.

Форма выпуска. Раствор для инъекций 100 мг в 2 мл и 500 мг в 2 мл.

Хранение. Список Б.

Антибиотики аминогликозиды. Генатмицина сульфат — Gentamycini sulfas

Комплекс антибиотиков, продуцируемых Micromonospora purpurea n. sp., —  Гентамицин С1, Гентамицин С2, Гентамицин С1А, Гентамици С2а и Гентамицин С2b (в виде сульфата):

Свойства. Белый порошок или пористая масса с кремоватым оттенком. Легко растворим в воде. Гигроскопичен. Удельное вращение от + 107 до + 121°.

Получение. Получают микробиологическим путем. Очистка через ионообменные смолы.

Подлинность. 1.ТСХ в сравнении со стандартным образцом. 2.ВЭЖХ

Примеси. ВЭЖХ нормируются в качестве примесей сизомицин, гарамин, гентамицин В1 и еще два продукта деструкции препарата.

Количественное определение. 1. ВЭЖХ.

2.Микробиологический метод диффузии в агар.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. Ототоксичен, нефротоксичен.

Форма выпуска. Раствор для инъекций 20 мг/ 2 мл; 40 мг/2 мл; 80 мг/2 мл; 120 мг/мл. Раствор для инъекций 0,3%; мазь для 0,1%.

Хранение. Список Б.

Антибиотики аминогликозиды. Тобрамицин

Свойства. Белый или почти белый кристаллический поро-шок. Легко растворим в воде, очень мало в спирте. РН от 9,0 до 11,0. Оптическое вращение от +138 до +148° 4% раствор в воде.

Получение. Биосинтез. Продуцент Streptomyces tenebrarius. Химочистка – ионообменные смолы.

Подлинность. 1. ЯМР в тяжелой воде. 2.ТСХ. 3.С нингидрином на водяной бане дает фиолетово-голубюое окрашивание.

Примеси. ВЭЖХ. Нормируются 3 примеси, в т.ч. канамицин В.

Количественное определение. 1. ВЭЖХ.

Применение. Высокоэффективный антибиотик резерва.

Форма выпуска. Раствор для инъекций 20мг/2 мл; 40 мг/2 мл; 80 мг/2 мл.

Хранение. Список Б.

Ансамицины. Ансамицины – группа антибиотиков, образуемых лучистым грибком Streptomyces mediterranei. Получают обычно с частичным изменением структуры синтезом как рифам-пицин, так и полусинтетический антибиотик рифабутин.

Антибиотики аминогликозиды. Рифампицин-Rifampicin

Название. Rifampicin is (2S,12Z,14E,16S,17S,18R,19R,20R, 21S,22R,23S,24Е)-5,6,9,17, 19-pentahydroxy-23-methoxy-2,4,12,16, 18,20,22-heptamethyl-8-[[(4-methylpiperazin-1 -yl) imino]methyl]-1,11 -dioxo-1,2-dihydro-2,7-(epoxypentadeca[1,11,13]trienimino)naphtho[2,1 —b] furan-21-yl acetate.

Свойства. Красно-коричневый или коричнево-красный крис-таллический порошок, мало растворим в воде, растворим в метаноле, мало растворим в ацетоне и спирте этиловом.

Получение. Полусинтетический антибиотик. Получают из природного кето-производного взаимодействием с 1-амино-4-метилпиперазином.

Подлинность. 1. ИК спектр. См. рисунок.

2.УФ спектрофотометрия. Раствор в метаноле дает 4 максиму-ма при 237 нм, 254 нм, 334 нм и 475 нм.

3.ТСХ и ВЭЖХ.

4.При перемешивании раствора рифампицина с персульфатом аамония происходит изменение окраски с оранжево-красной до красно-фиолетовой.

Примеси. Нормируется две основные примеси: рифампицина хинон (примесь А) и рифампицина N-оксид. Метод определения ВЭЖХ.

Количественное определение. 1.УФ спектрофотолметрия.

2.ВЭЖХ.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. Преимущественно используют для лечения туберкулеза. Активен в отношении грамотрицательных микроорганизмов, малочувстви-тельных к другим антибиотикам.

Форма выпуска. Капсулы по 150 и 300 мг. Оральная суспензия.

Хранение. Список Б.

Рифабутин

Свойства. Красно-фиолетовый аморфный порошок. Мало растворим в воде, растворим в метаноле, мало растворим в этаноле.

Получение. Полусинтетический антибиотик.

Подлинность. 1. ИК спектр.

2.ТСХ.

3. ВЭЖХ.

Химические методы не описаны.

Примеси. Контролируются ВЭЖХ 4 примеси.

Количественное определение. 1. УФ спектрофотометрия.

2.ВЭЖХ.

Применение. Антибиотик широкого спектра действия. В основном используется в лечении туберкулеза.

Форма выпуска. Капсулы по 150 мг.

Хранение. Список Б.

Гликопептидные антибиотики. Эта группа немногочислен-ных антибиотиков нового поколения – высокомолекулярные углеводсодержащие вещества.

Ванкомицин

Свойства. Белый или почти белый кристаллический поро-шок. Гигроскопичен. Легко расвторим в воде, мало – в этаноле.

Получение. Биосинтез. Продуцент Amycolatopsis orietalis.

Подлинность. 1.УФ спектрофотометрия. 2.ВЭЖХ.

Примеси. Нормируются 3 примеси. Метод ВЭЖХ.

Количественное определение. 1. Метод диффузии в агар.

Применение. Лечение тяжелых инфекций различной этиологии.

Форма выпуска. Порошок для инъекций 0.5 г и 1,0 г.

 

Антибиотики макролиды и азалиды.

Основу антибиотиков макролидов составляет макроциклическое лактонное кольцо с 12-17 атомами углерода в цикле. Из этой группы антибиотиков в медицинской практике применяют эритромицин, азитромицин, олеандомицин, кларитромицин, рокситромицин, спирамицин и некоторые другие. Особенностью строения эритромицина и азитромицина является наличие в цикле агликона Эритронолида, к которому присоединены аминосахар и нейтральнгый сахар.

Эритромицин-Erythromycin

Название. Смесь макролидных антибиотиков, преимущес-твенно содержится эритромицин А — (3R,4S,5S,6R,7R,QR, 11R, 12R, 13S, 14R)-4-[(2,6-dideoxy-3-C-methyl-3-O-methyl-α-l-ribo-hexopy-ranosyl)oxy]-14-ethyl-7,12,13-trihydroxy-3,5, 7,9,11,13-hexamethyl-6-[(3,4,6-trideoxy-3-dimethylamino-β-d-xylo-hexopyranosyl)-oxy] oxacyclotetradecane-2,10-dione (erythromycin A).

Химический состав эритромицинов.

Антибиотики	Агликон	Сахарная часть
		Аминосахар	Нейтральный сахар
Эритромицин А	Эритронолид А	Дезозамин	Кладиноза
Эритромицин В	Эритронолид В	Дезозамин	Кладиноза
Эритромицин С	Эритронолид С	Дезозамин	Микароза

Эритронолид по химическому строению представляет собой циклическую систему, состоящую из 13 углеродных атомов и включающие лактонные кольца:

Аминосахара в эритромицинах одинаковые – дезозамин:

ДЕЗОЗАМИН

Нейтральные сахара – кладиноза и микароза:

кладиноза микароза

Свойства. Кристаллы или порошок белого или белого с желтоватым оттенком цвета. Гигроскопичен. Содержание эритромицина В не более 5% и эритромицина С – не более 5%. Удельное вращение от –71 до -78° (2% раствор в этаноле ВР). Мало растворим в воде, растворимость уменьшается с увеличением температуры. Легко растворим в этаноле, растворим в метаноле.

Получение. Биосинтез. Продуцент Streptomyces erythreus. Химочистка включает экстракцию из культуральной жидкости с последующей очисткой.

Подлинность. 1. ИК спектр (см. рисунок) в сравнении со стандартным образцом эритромицина..

2.ТСХ

3.ВЭЖХ.

Химические реакции. 4.При нагревании на водяной бане с ксангидролом появляется красное окрашивание.

5.При растворении в ацетоне и концентрированной соляной кислоте раствор приобретает оранжевое окрашивание, переходящее в красное.

Примеси. Нормируется содержание основных примесей – эритромицина В и эритромицина С ( не более 5% каждой). Кроме того определяют ВЭЖХ минорные притмеси: эритромицин F, эритромицин Е, ангидроэритромицин А, и др. всего 6 примесей.
Количественное определение. 1. Диффузией в агар на культуре Bacillus cereus. 2.ВЭЖХ.
Применение. Антибиотик широкого спектра действия.
Форма выпуска. Капсулы и таблетки, в т.ч. покрытые кишенчнорастворимой оболочкой по 0,25 г. Эритромицин фосфат используется для внутривенного введения.
Хранение. Список б в защищенном от света месте.

Азитромицин — Azithromycin

Аглюкон азитромицина отличается наличием N-метильной группы в положении 10 лактонного макроцикла.

Свойства. Белый или почти белый кристаллический порошок. Практически нерастворим в воде, легко растворим в этаноле и метиленхлориде. Оптическое вращение от –45 до -49° (1% раствор в этаноле).

Получение. Полусинтетический антибиотик. Синтез описан в патентной литературе.

Подлинность. 1. ИК спектр в сравнении со стандартным образцом.

2.ТСХ и ВЭЖХ.

Примеси. Нормируется более 10 различных примесей.
Количественное определение. ВЭЖХ, биологический метод диффузии в агар.
Применение. Высокоэффективный антибиотик широкого спектра действия. Эффективен при урогенитальных инфекциях.
Форма выпуска. Таблетки и капсулы 125 мг, 500 мг, 250 мг. Порошок для приготовления оральных суспензий по 100 мг и 200 мг.
Хранение. Список Б.

 

Олеандомицин

Свойства. Белый или желтоватый кристаллический порошок.
Получение. Биосинтез. Продуцент Streptomyces antibioticus.
Подлинность. ИК спектр и хроматография.
Количественное определение. Метод диффузии в агар.
Форма выпуска. Таблетки, в т.ч. композитные – олететрин.