Антибиотики. Общая характеристика антибиотиков.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
У с в стране создана особая отрасль производства – промышленность антибиотиков. Особенностью этой отрасли является сочетание биологических (ферментационных) и химических процессов.
Получают их на многих предприятиях , это: Московское медицинское предприятие им. Л.Я. Карпова, Львовский химический фармзавод, Красноярский завод антибиотиков, Казанское хим. фарм. предприятие, Пензенский завод мед. препаратов и многие другие.
Производственное получение антибиотиков осуществляется путем биосинтеза, где имеется много общих стадий:
1 стадия:
Подбирают высокопроизводительные штаммы микроорганизмов – антагонистов, которые образуют вещества бактериостатически действующие на болезнетворные микробы. Отобранные наиболее активные образцы подвергают селекции, воздействуя различными физическими факторами, рентгеновскими лучами, ультрафиолетовыми, быстрыми нйтронами или химическими веществами. Таким путем можно получить микроорганизм, который продуцирует в десятки и даже сотни раз больше антибиотика, чем исходный.
2 стадия:
Биосинтез выполняют в специальных аппаратах – ферментерах емкостью несколько десятков тысяч метров. Ферментацию осуществляют «глубинным способом», который заключается в том, что рост плесени и образование антибиотика происходит по всей толщине ферментной массы. Каждый из микроорганизмов требует специальных условий: температуры, подачи воздуха (аэрации), питательной среды, продолжительности процесса. Для обеспечения жизнедеятельности микроорганизма и максимального накопления антибиотика необходимы специальные питательные среды.
Регулируя качественный и количественный состав ингредиентов, можно существенно влиять на ход антибиотика.
3 стадия:
Выделение и очистка.
Выделяют антибиотики из культуральной жидкости с помощью адсорбционной или ионообменной хроматографии, экстракции различными органическими растворителями и при различных значениях рH среды, путем осаждения. Очистку антибиотика – сырца осуществляют хроматографическим методом или с помощью противоточной экстракции в специальных аппаратах с последующей перекристаллизацией. Выделяют кристаллический антибиотик, подвергают тщательному химическому и биологическому контролю.
Весь процесс получения антибиотиков осуществляется в строго соблюдаемых асептических условиях.
МЕТОДЫ АНАЛИЗА.
Для качественной идентификации антибиотиков, в отличие от ряда группы природных соединений не существует групповых реакций.
В основу качественной характеристики антибиотиков положены индивидуальность их химической структуры, характер функциональных групп в зависимости от которых антибиотики дают те или другие реакции преимущественно цветные.
Для идентификации антибиотиков применяют спектрометрические метода анализа.
Количественное определение:
Используются различные методы: биологические, химические, физико-химические.
Биологические методы основаны на непосредственном биологическом действии антибиотика на применяемый тест-организм чувствительный к данному антибиотику.
Наибольшее распространение получили из биологических методов: дифференционный метод (но требуется большое количество времени).
В последние годы получили распространение химический и физико-химический методы: наибольшее применение имеют фотоколориметрический методы и спектрофотометрический. Последние основаны на использовании определения свойств антибиотиков: цветные реакции, появление или исчезновение поля в УФ или ИК областях спектра.
Структурной основой лекарственных препаратов природных и полусинтетических пенициллинов является 6-аминопенициллиновая кислота
S CH3
H2N
B A CH3
O N COOH
которая включает тиазолидиновый (А) и β-лактамный (В) циклы. Общая формула природных и полусинтетических пенициллинов
S CH3
R C NH
B A CH3
O N
Из многочисленных известных в настоящее время природных пенициллинов медицинское применение имеют бензилпенициллин натриевая, калиевая и новокаиновая соли , феноксиметилпенициллин и бициллин . Полусинтетические пенициллины –метициллин , оксициллин , ампициллин , диклоксациллин ,карбенициллин .Все они характеризуются наличием в молекуле ароматического радикала
ФЕНОКСИМЕТИЛПЕНИЦИЛЛИН
Phenoxymethylpenicillinum
S CH3
H5C6 O H2C C NH
CH3
O O N COOH
Бензилпенициллина калиевая соль
Benzylpenicillinum kalium
S CH3
H5C6 O H2C C NH
CH3
O O N COOK
Бензилпенициллин натриевая соль
Benzylpenicillinum natrium
S CH3
H5C6 O H2C C NH
CH3
O O N COONa
Бензилпенициллинановокаиновая соль
Benzylpenicillinum Novocainum
+
C2H5
H
2N
- COO-CH2-CH2-N-C2H5
H
S CH3
H5C6 O H2C C NH
CH3
O O N COO-
Отобранные в результате селекции промышленные штаммы позволяют получить более 3мг.-мл. бензилпенициллина за 90-120ч. ферментации, что в сотни раз больше чем из природных штаммов.
В состав питательной среды обычно входит 1-4% кукурузного экстракта , 1-2% глюкозы , 0,2-0,5 % животного или растительного жира +хим. колюнет
Условия асептические
температура =24градуса: рН=6,0-6,5
Фенилуксусная кислота, если феноксиметилпенициллин –феноксиуксусная кислота .
Синтез предложил Дю-Винью 1946г. на выход 0,03-0,22 %.
Физические свойства:
По физическим свойствам препараты природных пенициллинов представляют собой белые кристаллические порошки без запаха, горького вкуса или кисловато – горького
(феноксиметилпенициллин)
Натриевая и калиевая соли слегка гигироскопичны.
Феноксиметилпенициллин не гигроскопичен.
Натриевая и калиевая соли бензилпенициллина легко растворимы в воде. Новокаиновая соль бензилпенициллина и феноксиметилпенициллина мало или очень мало растворимы в воде.
Натриевая и калиевая соли бензилпенициллина растворимы в этиловом спирте, метиловом спирте.
Важной константой является величина удельного вращения водных или спиртовых растворов препаратов. Все они вращают плоскость поляризованного луча вправо.
Испытание на подлиность:
На все препараты кроме метициллина ГФ Х рекомендуют цветную реакцию образования медной соли гидроксалиновой кислоты (осадок зеленого цвета )
Растворяют 0,03 препарата в 100мл воды и+100мл раствора гидроксиламина и 30мл NaОН. Перемещаем и оставляем стоять 3 мин. Затем добавляем 10мл разбавленной уксусной кислоты ,перемешиваем +10мл Cu (NO3 )2-осадок зеленого цвета
С хлоридом железа 111 образуется гидроксомат железа красно – фиолетового цвета, с солями меди – зеленого цвета.
0,03г препарата +200мл Н2О + раствор(10мл гидоксиламина +5млNaОН) на 3мин + 10мл разведенной СН3СООН +5мл хлорида железа 111
S CH3 NH2OH
* HCL
R C NH
CH3 NaOH
O O N COOR
S
CH3
Cu(NO3)2
R C NH
C
CH3
O O HN COONa
NHONa
S CH3 Cu(NO3)2
R C NH
C CH3
O O
HN COO
NHO