5.5.25. Производные 1.4-бензодиазепина
Группа производных 1,4-бензодиазепина представлена разнообразными по структуре соединениями, обладающими широким спектром фармакологической активности и высокой эффективностью. С токсикологической точки зрения эта группа соединений представляет большой интерес для экспертов в связи с широкой распространенностью случаев передозировки. В настоящее время группа производных 1,4-бензодиазепина насчитывает порядка 100 широко распространенных представителей, структура которых весьма разнообразна. Свойства представителей группы напрямую связаны со структурой и весьма различны. В связи со сравнительно небольшой стоимостью, довольно широким спектром действия, высокой эффективностью и менее серьёзными побочными эффектами по сравнению с другими группами транквилизаторов, седативных веществ, нейролептиков производные 1,4-бензодиазепина доступны многим. Число отравлений этой группой веществ, особенно феназепамом, достигает высоких значений, что стимулирует поиск оптимальных методов анализа данной группы лекарственных средств.
Структура
Таблица 7. Основные представители производных 1,4-бензодиазепина
|
Соединение |
R1 |
R2 |
R3 |
|
Диазепам (сибазон) |
-Cl |
-СH3 |
-H |
|
Нитразепам (эуноктин) |
-NO2 |
-H |
-H |
|
Оксазепам (нозепам) |
-Cl |
-H |
-OH |
|
Хлордиазепоксид (хлозепид) |
-Cl |
-NH3CH3 |
-H |
2. Физико-химические и химические свойства
Растворимость. Большинство 1,4-бенздиазепинов представляют собой бесцветные, хорошо кристаллизующиеся вещества. Практически нерастворимы в воде, растворимы в воде соли 1,4-бенздиазепинов, содержащих амино- (как у хлордиазепоксида) или карбоксильную группу в качестве заместителей. В органических растворителях растворимость зависит от структуры. Наиболее высокая растворимость наблюдается в диметилформамиде, диметилсульфоксиде.
Липофильность соединений определяется величиной коэффициента распределения (Кр) в системе вода - несмешивающийся в ней растворитель. Коэффициент распределения характеризует способность соединений проникать через биомембраны, а также определяет оптимальные условия экстракции соединений, из водной фазы в органический растворитель. Величины lg Кр производных 1,4-бенздиазепина в системе н-октан-фосфатный буфер (рН 7,4) следующие:
диазепам - 2,93
хлордиазепоксид -2,36
оксазепам - 2,24
нитразепам - 2,16
Ультрафиолетовые спектры
В электронных спектрах производных 1,4-бенздиазепина имеется 3 полосы поглощения с λmax в областях:
1. 200-215 нм
2. 220-240 нм
3. 290-330 нм
Две первые полосы соответствуют возбуждению ароматических хромофоров. Третью длинноволновую полосу относят к азометиновой связи, сопряженной с бензогруппой.
По характеру поглощения в УФ-области 1,4-бенздиазепины относятся к соединениям, абсорбция которых изменяется от величины значений рН:
- в кислой среде – за счет протонирования атома азота 1 (у хлордиазепоксида) и 4 (1,2-дигидропроизводных 1,4-бенздиазепина – нитразепам, оксазепам, диазепам);
- в щелочной среде в молекуле 1,2-дигидропроизводных 1,4-бенздиазепина наблюдается изменение хромофорной системы (увеличение сопряжения за счет лактим-лактамной таутомерии азометиновой связи в положения 1,2 - нитразепам, оксазепам).
Это свойство положено в основу идентификации соединений данной группы по электронным спектрам поглощения.
Кислотно-основные свойства
1,4-бензодиазепины являются слабыми основаниями. Основность соединений данного типа увеличивается при наличии основных заместителей. Так, хлордиазепоксид дает устойчивые соли с сильными кислотами, выступая в качестве однокислотного основания. При введении в ядро 1,4-бенздиазепинов нитро-, окси- и других групп основность соединений снижается.
1,2-дигидропроизводные 1,4-бенздиазепина (оксазепам, нитразепам) проявляют также слабокислые свойства за счет наличия в молекуле амидной группы.
В таблице представлены константы ионизации рКа1 и рКа2, характеризующие соответственно основность атома азота в четвертом положении и кислотность амидной группы (положение 1,2).
Таблица 8. Значение величин рКа производных 1,4-бенздиазепина:
|
соединения |
рКа1 |
рКа2 |
|
Диазепам (сибазон) Оксазепам (нозепам) Нитразепам (эуноктин) Хлордиазепоксид (хлозепид) |
4,76
3,6
1,6
2,93 |
-
-
11,1
10,94 |
Сопоставление величин рКа1 и рКа2 1,2-дигидропроизводных 1,4-бенздиазепина позволяет отметить передачу эффектов электронных смещений в молекуле. Электродонорные заместители, увеличивающие плотность электронов у атома азота в 4-ом положении, повышают основность, а электроноакцепторные заместители снижают ее. Введение заместителей в положения 3 и 1 снижает основность соединений, в основном, за счет стерического экранирования атома азота в 4-ом положении, затрудняющего его протонизацию. Кислотность амидной группы электроноакцепторные заместители увеличивают, а электронодонорные – уменьшают.
Гидролиз производных 1,4-бенздиазепина катализируется как кислотами, так и щелочами.
Кислотный гидролиз хлордиазепоксида (I), протекающий в мягких условиях, приводит к образованию 4-окси-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-онов (II). В более жестких условиях эти соединения гидролизуются до 2-аминобензофенонов (III), альфа-аминокислот (IV) и аминов (V).
Процесс кислотного гидролиза 1,2-дигидропроизводных 1,4-бензодиазепина протекает по следующей схеме:
Продуктами гидролиза являются аминобензофеноны (III) и аминохинолоны (IV), образующиеся из промежуточного соединения (II). В процессе щелочного гидролиза 1,2-дигидропроизводных 1,4-бензодиазепина образуются соли аминокислот, которые при взаимодействии с кислотами образуют бензофенон и производные глицина.
3. Фармакокинетика производных 1,4-бензодиазепина.
Механизм всасывания - простая диффузия. Попадая в кровь, они на 80-95% связываются с белками плазмы, поэтому скорость абсорбции достаточно высокая (градиент концентрации направлен в кровь). Максимальная концентрация в крови при введении через рот достигается через 2-5 часов после введения терапевтических доз и через 4-8 часов – токсических доз препаратов. Далее концентрация их в крови сохраняется в течение 2-х часов на одном уровне, после чего начинает медленно снижаться.
Распределение производных 1,4-бензодиазепина по органам происходит в три стадии:
1-ая характеризуется падением концентрации в крови и накоплением в паренхиматозных органах;
на 2-ой стадии идет накопление соединений во всех органах. Предел накопления соединений в тканях определяется кажущимся объемом распределения (Vр);
3-я стадия, самая продолжительная по времени – характеризуется накоплением соединений в органах выделения (печени, почках), с одновременным уменьшением в остальных тканях органов.
Наибольшее содержание 1,4-бензодиазепинов в ЖКТ, тканях печени, почек.
Метаболизм
Попадая в организм, производные 1,4-бензодиазепина подвергаются различным метаболическим превращениям, которые катализируются монооксигеназами печени, локализованными в микросомах.
Окисление
1.1. N-деметилирование
1. В молекуле диазепама у атома азота в 1 положении
В метиламинной группе хлордиазепоксида
1.2. Гидроксилирование
Восстановление нитрогруппы в молекуле нитразепама в седьмом положении углеродного атома (С7) до аминогруппы.
Синтез. Образование глюкуронидов 3-оксипроизводных 1,4-бенздиазепинов (оксазепам)
Метаболиты, образованные в результате процессов окисления и восстановления, фармакологически активны. Наибольшей активностью обладают метаболиты, полученные в процессе деалкилирования. Разрыв азепинового кольца при гидролизе 1,4-бенздиазепинов и образование глюкуронидов приводит к потере фармакологической активности. Наряду с основными соединениями продукты метаболизма обнаруживаются во всех тканях организма.
Выводятся производные 1,4-бенздиазепина, в основном, почками в виде основных соединений и метаболитов. Наличие в органах активных метаболитов производных 1,4-бенздиазепина снижает скорость элиминации. Время полувыведения (Т ½) при введении соединений через рот для:
хлордиазепоксида - 8-28 часов
диазепама - 20-42 часа
оксазепама - 10-14 часов
нитразепама - 7-10 часов
Интервал Т 1/2 зависит от принятой дозы LD > 500 мг.
3. Химико-токсикологическое исследование на производные 1,4-бензодиазепина.
Объектами исследования при интоксикации могут быть:
- лекарственные препараты и их остатки;
- биожидкости (кровь - содержит в основном неизмененное соединение, моча - содержит как основное соединение, так и метаболит);
- секционный материал (печень, желудочно-кишечный тракт, почки – содержат основное нативное соединение совместно с метаболитами).
В настоящее время можно выделить два направления в анализе производннх 1,4-бенздиазепина:
I направление - по продуктам гидролиза - 2-аминобензофенонам;
II направление - по содержанию в объектах исследования неизмененных соединений (нативных) совместно с метаболитами.
Основное преимущество исследования производных 1,4-бенздиазепина по продуктам гидролиза - 2-аминобензофенонам – особенно при их получении в процессе деструкции ткани, состоит в том, что данный способ позволяет суммарно определить нативные соединения и ряд метаболитов. При правильном проведении анализа ему придается отрицательное судебно-химическое значение.
При положительном результате необходимо продолжать исследование во втором направлении (по нативному соединению и метаболитам), что позволит более точно установить природу яда (особенно при наличии хлордиазепоксида, диазепама, оксазепама, которые имеют ряд обоих метаболитов и гидролизуются до 2-амино-5-хлор-бензофенона).
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ 1,4-БЕНЗОДИАЗЕПИНА