Улучшение биодоступности на примере производных дексаметазона. Получение и фармацевтический анализ

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПРИВОЛЖСКИЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра фармацевтической химии и фармакогнозии

Дисциплина Фармацевтическая химия

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: Улучшение биодоступности на примере производных дексаметазона. Получение и фармацевтический анализ

Выполнила:

студентка 471 группы

фармацевтического факультета

Соловьева Ксения Юрьевна

Руководитель: доцент кафедры

Малыгина Дарина Сергеевна.

Нижний Новгород, 2021 г.

Содержание

Введение

1. Общие сведения о дексаметазоне

1.1 Структура

1.2 Физические свойства

1.3 Химические свойства

1.4 Методы синтеза

2. Методы качественного анализа дексаметазона

2.1 Качественные реакции

2.2 Физико-химические методы определения качества дексаметазона

2.2.1 ИК-спектрометрия

2.2.2 Тонкослойная хроматография

3. Методы количественного определения дексаметазона

3.1 Метод ВЭЖХ

3.2 Абсорбционная спектрофотометрия в ультрафиолетовой области

Заключение

Список литературы

Введение

Глюкокортикоиды (ГК) - стероидые гормоны, оказывающие плейотропное воздействие на развитие, обмен веществ, когнитивные функции и другие физиологические функции.[15] ГК обладают мощным противовспалительным, иммуносупрессорным и противоаллергическим действием. Синтетические ГК чрезвычайно широко используются в клиничсекой практике, в том числе при лечении многих воспалительных и атопических заболеваний.[8]

Классификация глюкокортикоидов представлена на схеме 1.[11]

Схема №1.

Синтетические анбибиотики, как правило, более активны, чем природные глюкокортикоиды, действуют в меньших дозах. Действие синтетических стероидов сходно с действием природных кортикостероидов, но они обладают различным соотношением глюкокортикоидной и минералокортикоидной активности. Более благоприятным соотношением между глюкокортикоидной/противовоспалительной и минералокортикоидной активностью отличаются фторированные производные. Так, противовоспалительная активность дексаметазона (по сравнению с таковой гидрокортизона) выше в 30 раз, бетаметазона -- в 25-40 раз, триамцинолона -- в 5 раз, при этом влияние на водно-солевой обмен минимально. Фторированные производные отличаются не только высокой эффективностью, но и низкой абсорбцией при местном применении, т.е. меньшей вероятностью развития системных побочных эффектов.[11]

Целью моей работы является изучение главных свойств дексаметазон и методов его анализа.

Для достижения заданной цели мне необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить структуру, физико-химические свойства дексаметазона и способы его получения.

2. Рассмотреть методы количественного и количественного анализа дексаметазона.

3. Провести сравнительный анализ Российской и зарубежной Фармакопеи по статье “Дексаметазон”.

1. Общие сведения о соединении - дексаметазон

1.1 Структура

В основе структуры дексаметазона лежит циклопентанпергидрофенантреновое ядро. Структурная формула соеднинения изображена на рисунке 1.

Рисунок 1

Название по номенклатуре ИЮПАК - 11в,17б,21-Тригидрокси-16б-метил-9б-фторпрегна-1,4-диен-3,20-дион.[4]

1.2 Физические свойства

дексаметазон фармацевтический гормон

Дексаметазон представляет собой белый или почти белый кристаллический порошок.

Практически нерастворим в воде, умеренно растворим в этаноле, мало растворим в метиленхлориде.[4]

Как и другие кортикостероиды, дексаметазон являются правовращающими оптическими изомером. Он поглощает в УФ-спектре за счет хромофора в кольце А (лmax = 238-244 нм).[14]

1.3 Химические свойства

Для дексаметазона характерны следующие реакции:

1. Реакция на стероидный цикл.

Реакция проводится с концентрированной серной кислотой. В течении 5 минут должно образовываться бледное красно-коричневое окрашивание.[14]

2. Реакция на б-кетальная группировку (20-кето-21-гидрокси).

Благодаря этой группе дексаметазон обладает восстановительными свойствами.

Дексаметазон легко окисляется:

1. Под действием слабых окислителей образуется 17-кетоальдегид. В качестве окислителей могут быть использованы:

а) реактив Фелинга (до 17-кетоальдегида) (рисунок 2):

Рисунок 2

б) аммиачный раствор нитрата серебра (рисунок 3):



Рисунок 3

в) раствор хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия (специфичная ре­акция Герёга). Соль тетразолия восстанавливается до красного формазана и происходит раскрытие цикла. Данную реакцию используют все зарубежные фармакопеи для количественного определения кортикостероидов (ФЭК при I - 590 нм). Реакция представлена на рисунке 4:

Рисунок 4

2. Под действием сильных окислителей происходит образование 17-карбоновой кислоты или 17-кетостероида:

а) реакция с хромовым ангидридом (рисунок 5). В реакции выделяется формальдегид, который легко окисляется до муравьиной кислоты:



Рисунок 5

б) реакция с перйодатом калия (рисунок 6):

Рисунок 6

3. Реакция на карбонильную группу в 3 положении.

Это реакция присоединения с элиминированием воды приводит к образованию окрашенных продуктов, которые имеют определенную температуру плавления (рисунок 7).

Рисунок 7

4.Доказательство наличия ковалентно-связанного фтора.

Реакция проводится после минерализации (сжигание в колбе с кислородом) с цирконий-ализариновым комплексом (рисунок 8). В ходе реакции изменяется окраска раствора от красной к желтой.



Рисунок 8

1.4 Методы синтеза дексаметазона.

Наиболее перспективным источником стероидного сырья являются стерины. Стерины являются структурными предшественниками в производстве стероидных гормональных препаратов (гестагенов, андрогенов, эстрогенов, кортикоидов и др.). Фитостерин - стерин растительного происхождения - может быть получен из отходов переработки древесины или соевых бобов. Слово «фитостерин» обозначает стерины растительного происхождения (в-ситостерин, кампестерин, стигмастерин и др.) или их смеси. В последние годы в мире разработаны эффективные методы окислительной деградации боковой цепи стеринов с образованием андрост-4-ен-3,17-диона (АД), которая может сопровождаться одновременной или последовательной его функционализацией с образованием 1,2-дегидро- или 9б-гидрокси-производных АД. [9]



Рисунок 9

Синтез дексаметазона из фитостерина через 9-ОН-АД представляет собой многостадийную последовательность превращений, включающую следующие этапы функционализации:

- дегидратация 9б-гидроксигруппы с образованием ?9(11)-связи ;

- введение 17б-гидрокси-17в-прегнановой цепи ;

- введение гидроксильной группы в 21-положение 17б-гидрокси-С20-кетопрегнана с образованием кортикостероидной (диоксиацетоновой) цепи ;

- дегидратация 17б-гидроксигруппы с образованием ?16-3,20-дикетопрегнана;

- введение 1,2-двойной связи (химическим или микробиологическим способом);

- введение 16б-метил-17б-гидрокси- фрагмента по ?16 связи;

- введение 9б-фтор-11в-гидрокси- фрагмента по ?9(11)-связи.

Последовательность этапов синтеза представлена на рисунке 9.

2. Методы качественного анализа дексаметазона

2.1 Качественные реакции

В таблице 1 представлены методы качественного анализа дексаметазона из разных фармакопей (Российской и Белорусской). В Российской дано описание субстанции дексаметазон, а в Белорусской - дексаметазона натрия фосфата.

Таблица №1. Фармакопейные реакции на подлинность дексаметазона

№	Российская Фармакопея XIV издание	Беларусская Фармакопея
1.	Реакция с фенилгидразином в концентрированной серной кислоте. Оптическая плотность при 419 нм должна быть не менее 0,4. (рисунок 10)	Реакция с фенилгидразином в концентрированной серной кислоте. Оптическая плотность при 419 нм должна быть не менее 0,2. (рисунок 10).
	Реакция с концентрированной серной кислотой. Должно образовываться бледное красно-коричневое окрашивание.	Реакция с серной кислотой. В течение 5 мин появляется бледное желтовато-коричневое окрашивание.
2.		Реакция с раствором ализарина и раствором цирконила нитрата, предварительно необходимо испытуемый образец смешать с магния оксидом и прокалить, к высушенному остатку прибавляют воду, раствор фенолфталеина и разведенную хлористоводородную кислоту. Окраска испытуемого раствора должна быть желтая, параллельно проводят контрольный опыт, окраска этого раствора - красная (рисунок 8).
3.		Реакция на ионы натрия с калия пироантимонатом. Образуется плотный осадок белого цвета (рисунок 11).
4.		Реакция на фосфат-ионы с молибденованадиевым реактивом. Образуется желтое окрашивание (рисунок 12).



Рисунок 10.

Рисунок 11.

Рисунок 12

Из таблицы видно, что в разных фармакопеях описаны сходные реакции для качественного определения дексаметазона. Реакция, которая описана в Белорусской Фармакопее, но отсутствует в Российской - реакция обнаружения ионов фтора. Также в Белорусской Фармакопее присутствуют реакции для обнаружения ионов натрия и фосфат-ионов (ввиду того, что субстанция дексаметазона натрия фосфат).

2.2 Физико-химические методы определения качества дексаметазона

Несмотря на наличие качественных реакций на дексаметазон, основными методами определения являются физико-химические, такие как ИК-спектрометрия и ТСХ.

2.2.1 ИК-спектрометрия

Вследствие простоты получения спектров и технического совершенства приборов наибольшее распространение получил метод ИК спектроскопии.Существуют различные способы введения образца в ИК спектрометр: раствор веществ, тонкие пленки, пасты, твердые вещества.[1]

Наличие определенных характеристических полос в инфракрасном спектре является указанием на наличие в молекуле соединениях функциональных групп, которым это поглощение соответствует. Совокупность всех полос поглощения, образующая инфракрасный спектр поглощения данного вещества, однозначно определяет его индивидуальность при условии сохранения стандартных условий определения. Особое значение это имеет для стероидов, поскольку установление подлинности препарата другими методами значительно осложнено [2]

Это дает возможность по ИК-спектрам проводить качественный и количественный анализы вещества во всех агрегатных состояниях.[12]

ИК-спектрометрия проводится идентично и по Российской, и по Белорусской Фармакопее. Снимают ИК-спектры в диске с калия бромидом в области от 4000 до 400 см. Спектр по положению полос поглощения должен спектру стандартного образца дексаметазона (в ГФ) и дексаметазона натрия фосфата (в БФ).

На рисунке 13 представлен ИК-спектр дексаметазона натрия фосфата из Белорусской Фармакопеи.



Рисунок 13.

2.2.2 Тонкослойная хроматография

В таблице №2 представлены некоторые особенности проведения ТСХ по разным Фармакопеям.

Признак	Российская Фармакопея	Белорусская Фармакопея
Испытуемый раствор	10 мг субстанции растворяют в 10 мл смеси растворителей.	10 мг испытуемого образца растворяют в метаноле и доводят до объема 10 мл этим же растворителем.
Растворитель	Метанол - метиленхлорид - 1:9.	метанол
Пластинка	ТСХ пластинка со слоем селикагеля F///	ТСХ пластинка со слоем силикагеля F254
Подвижная фаза	Бутанол, насыщенный водой - толуол - эфир 5:10:85	Кислота уксусная ледяная - вода - бутанол 20:20:60
Раствор сравнения	А) 20 мг стандартного образца дексаметазона в 20 мл смеси растворителей	А) 20 мг стандартного образца дексаметазона натрия фосфата в 20 мл метанола
	Б) 10 мг стандартного раствора бетаметазона в 10 мл раствора сравнения А	Б) 10 мг стандартного образца дексаметазона натрия фосфата в 10 мл метанола
Наносимый объем пробы	5 мкл	5 мкл
Высушивание	на воздухе	на воздухе
Проявление	После высушивания анализируют в УФ-свете при 254 нм.	А) Просматривают в УФ-свете при 254 нм.
		Б) пластинку опрыскивают спиртовым раствором кислоты серной нагревают при температуре 120°С в течение 10 мин или до проявления пятен и охлаждают. Просматривают при дневном свете и в ультрафиолетовомсвете при длине волны 365 нм.

3. Методы количественного определения дексаметазона

Для количественного определения субстанции дексаметазона используют физико-химические методы.

3.1 Метод ВЭЖХ

Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии - наиболее перспективный аналитический вариант классической колоночной хроматографии в современном приборном исполнении. ВЭЖХ позволяет проводить одновременное разделение сложных проб на составляющие их компоненты, детектирование большинства компонентов, измерение концентрации одного или нескольких соединений (в зависимости от конкретных аналитических задач и наличия стандартных образцов). Метод ВЭЖХ широко применяется для целей количественного химического анализа в экологии, санитарно-гигиенических и ветеринарных исследованиях, при контроле качества и сертификации пищевой и сельскохозяйственной продукции, в медицине, фармацевтике, нефтехимии, криминалистике и пр. [10]

Одним из наиболее активно развивающихся методов анализа биологически активных веществ является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Основное преимущество метода ВЭЖХ- возможность анализа широкого класса соединений без их предварительной модификации. [3]

Количественное определение дексаметозона проводят методом ВЭЖХ.

Условия проведения анализа.

Растворы защищают от света и используют свежеприготовленными или хранят при температуре 4оС не более суток.

Подвижная фаза. Вода - ацетонитрил 70:30.

Испытуемый раствор. Около 30 мг (точная навеска) испытуемой субстанции помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в 4,0 мл метанола и доводят объем полученного раствора ПФ до метки.

Стандартный раствор. Около 30 мг (точная навеска) стандартного образца дексаметазона помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в 4,0 мл метанола и доводят объем раствора ПФ до метки.

Условия хроматографирования

Колонка	25 Ч 0,40 см, октилсилил силикагель 5 мкм
Температура колонки	25 оС
Скорость потока	2 мл/мин
Детектор	спектрофотометрический, 254 нм
Объём вводимой пробы	20 мкл

Хроматографируют раствор сравнения и испытуемый раствор.

Пригодность хроматографической системы. На хроматограмме раствора сравнения относительное стандартное отклонение площади пика дексаметазона должно быть не более 1,0 % (6 определений).

Содержание дексаметазона C22H29FO5 в субстанции в пересчёте на сухое вещество в процентах () вычисляют по формуле:

где: - площадь пика дексаметазона на хроматограмме испытуемого раствора;

- площадь пика дексаметазона на хроматограмме раствора сравнения;

- навеска субстанции, мг;

- навеска стандартного образца дексаметазона, мг;

-потеря в массе при высушивании в субстанции, %;

- содержание дексаметазона C22H29FO5 в стандартном образце, %.

3.2 Абсорбционная спектрофотометрия в ультрафиолетовой области

Спектроскопические методы анализа основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения анализируемым веществом и служат для исследования строения, идентификации и количественного определения светопоглощающих соединений (в том числе и дексаметазона).[4]

Ультрафиолетовая спектрофотометрия используется на всех этапах фармацевтического анализа (испытания на подлинность, чистоту, количественное определение) и является одним из основных общих методов анализа лекарственных веществ и их лекарственных форм.[2]

Методика проведения анализа.

0,100 г испытуемого образца растворяют в воде и доводят до объема 100,0 мл этим же растворителем. 10,0 мл полученного растворадоводят водой до объема 500,0 мл. Измеряют оптическую плотность полученного раствора при 241,5 нм.

Содержание дексаметазона натрия фосфата рассчитывают с учетом удельного показателя поглощения, равного 303.[7]

Заключение

Дексаметазон - синтетический глюкокортикоид, который широко используется в клинической практике в настоящее время. Он применяется в качестве противовоспалительного, противоаллергического, иммунодепрессивного и противошокового средства.

В ходе работы были проанализированны физико-химические свойства дексаметазона. Он обладает как окислительными, так и восстановительными свойствами.

Был представлен метод синтеза вещества. Дексаметазон может быть получен из фитостеринов через ряд химических превращений.

Также были описаны методы качественного и количественного анализа дексаметазона.

Список литературы

1. Анисимова Н.А. Идентификация органических соединений: учебное пособие (для студентов, обучающихся по специальности «химия»). - Горно- Алтайск: РИО ГАГУ, 2009. 95с

2. Арзамасцев А.П. Ултрафиолетовые и инфракрасные спектры лекарственных веществ: Атлас: Вып. I Стероиды.- М.: Медицина, 1975

3. Высоцкий В.И. Использование ВЭЖХ-МАСС-спектрометрии в анализе биологически активных веществ из морских источников // Журнал Известия ТИНРО (Тихоокеанского научно-исследовательского рыбохозяйственного центра).- 2011.- том 129

4. Государственная фармакопея РФ. - 14-е изд. - Ч. 1. - М.: Медицина, 2018

5. Государственная фармакопея РФ. - 14-е изд. - Ч. 3. - М.: Медицина, 2018

6. Глущенко Н.Н. Фармацевтическая химия: Учебник для студ. сред. проф. учеб. заведений / Н.Н. Глущенко, Т.В. Плетенева, В.А. Попков; Под ред. Т.В. Плетеневой. -- М.: Издательский центр «Академия», 2004. -- 384 с.

7. Государственная фармакопея Республики Беларусь. В 3 т. Т. 3. Контроль качества фармацевтических субстанций / УП «Центр экспертиз и испытаний вздравоохранении»; под общ. ред. А. А. Шерякова. - Минск: Минский государственныйПТК полиграфии им. В. Хоружей, 2009. - с. 251-254.

8. Информационный ресурс cyberleninka.ru [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/genomnye-i-negenomn..

9. Информационный ресурс FindPatent.ru [Электронный ресурс] URL: https://findpatent.ru/patent/253/2532902.html

10. Информационный ресурс lumex.ru [Электронный ресурс] URL: https://www.lumex.ru/methods/vezhh.php)

11. Информационный ресурс rlsnet.ru [Электронный ресурс] URL: https://www.rlsnet.ru/library/articles/dermatologiya/..

12. Лигостаев А.В. Спектрофотометрическое определение преднизолона и циклофосфана// Сибирский медицинский журнал.- 2013.- том 25.

13. Логинова Н.В., Полозов Г.И. Введение в фармацевтическую химию: Учеб. пособие - Мн.: БГУ, 2003.-250 с.

14. Фармацевтическая химия: Учебное пособие / Под ред. А.П. Арзамасцева. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004 - с. 221-226.

15. Jiang Ch.L., Liu L., Li Zh. et al. The novel strategy of glucocorticoiddrug development via targeting nongenomic mechanisms. Steroids 2015; 102: 27-31.

Размещено на Allbest.ru