Экзаменационный билет №14

1. В кал поступило несколько серий лекарственного вещества следующей структуры:

При оценке качества лекарственного вещества в образцах одной серии показатели «Описание» и «Растворимость» не отвечали требованиям НД - порошок был отсыревшим и трудно растворялся в воде. Дайте обоснование причинам изменения его качества по данным показателям в соответствии со свойствами. Предложите испытания для характеристики качества.

Приведите русское, латинское и рациональное название препарата. Охарактеризуйте физико-химические свойства (внешний вид, растворимость, спектральные и оптические характеристики) и их использование для оценки качества.

В соответствии с химическими свойствами предложите реакции идентификации и методы количественного определения. Напиши­те уравнения реакций.

Ответ

Бензилпенициллина натриевая соль (Benzyllpenicillinum natrium)/

Физ. Свойства.: белый, мелкокрист порошок, горький, гигроскопичный. Разрушают кислоты, щелочи, нагревание. Очень легко р-рим в воде, р-рим в этиловом и метиловом спирте.

Функц. группы: β-лактамное и тиазолидиновое кольца, карбоксильная, карбамидная группы

Подлинность. ИК-спектр, УФ-спектр (два мах.: 257, 263 нм.)

Чистота. Продукты разрушения дают на УФ-спектре мах поглащения при 280 нм. Оптическая плотность 0,18% раствора при 280 нм должна составлять не более 0,18.

Качественные реакции:

1. Щелочной гидролиз.

2. Взаимодействие с щелочным раствором гидроксиламина.

+FeCl3 => фиолет. цвет р-ра

+Сu(NO3)2 => зеленый осадок

3. Кислотный гидролиз.

Избыток НCl растворяет осадок пенилловой кислоты:

Реакция с бензиллпенициллина с хромотроповой кислотой дает продукты реакции желтого цвета.

Количественное определение

1. Спектрофотометрия продуктов взаимодействия пеницилленовой кислоты с солями меди (II).

2. Иодометрический метод. А) Получение пинициллоиновой кислоты (щелочной гидролиз). Б) Превращение пенициллоиновой кислоты в пенальдиновую и пеницилламин (рН=4,5, в присутствии иода) В) Окисление иода пеницилламина и пенальдиновой кислоты до пеницилламиновой и дегидропенальдиновой кислоты соответственно. Г) Титрование избытка иода раствором натрия тиосульфата.

Содержание определяют по формуле

V – разность в объемах 0,01 н раствором между опытным и контрольным титрованием

Э – величина эквивалента 1 мл 0,01 м раствора иода в граммах стандартного образца натриевой соли бензилпенициллина

А –навеска препарата

2. При производстве пенициллина в начале ферментации было добавлено в питательную среду определенное количество фенилуксусной кислоты, что привело к снижению выхода целевого продукта.

• Какая ошибка была допущена в данном процессе?

Ответ

Пенициллины – группа антибиотиков, продуцируемых грибом Penicillium. Пенициллины – исторически значимые антибиотики, так как с их помощью удалось излечить серьезные инфекции (сифилис, инфекции, вызываемые стафилококками и стрептококками). По химическому строению пенициллины представляют собой –лактамы. Механизм действия пенициллинов заключается в ингибировании формирования пептидогликанов клеточной стенки бактерии.

Фенилуксусная кислота	Бензилпенициллин (Пенициллин G)

Для промышленного производства пенициллина используют культуру Penicillium chrysogenum и среду, содержащую кукурузный экcтракт, гидрол, лактозу и минеральные соли. Вместо кукурузного экстракта может быть применена арахисовая мука, жмыхи, мука из хлопковых семян и другие источники. Возможность широкого использования продуктов растительного происхождения обусловлена тем, что у Penicillium chysogenum имеются сильные протеолитические ферменты. В качестве углеводов часто используют сахарозу или смесь лактозы с глюкозой в соотношении 1:1. Глюкоза может снижать биосинтез антибиотика; на средах, содержащих лактозу или сахарозу (в условиях депрессии), биосинтез антибиотика идёт активнее.

Важную роль в процессе биосинтеза пенициллина играет сера, которая содержится в структуре антибиотика. В качестве источников серы используются натрия сульфат и натрия тиосульфат. Избыток ионов меди не влияет на рост гриба, но подавляет биосинтез пенициллина. Эффект торможения биосинтеза снимается добавлением в среду ионов железа.

Р. chrysogenum в качестве источника фосфора может использовать не только фосфаты, но и фитаты (соли инозитфосфорных кислот): этот продуцент содержит фермент, разрушающий фитин с освобождением неорганического фосфора.

Температура в период первой фазы должны быть 30 °С, во вторую фазу 20 °С, рН в период роста гриба - ниже 7,0, потребление углеводов должно быть медленным, что достигается использованием лактозы, либо дробным внесением глюкозы.

Синтез того или иного пенициллина зависит от наличия специфичного вещества в среде, иначе говоря, предшественника, который микроорганизм включает в молекулу антибиотика без предварительного расщепления. Следует отметить, что предшественники биосинтеза пенициллина (фенилуксусная кислота, фенилацетамид, феноксиуксусная кислота) при определённых концентрациях и рН среды оказывают токсическое влияние на продуцента. Фенилуксусная кислота наименее токсична. Добавление ее в среду в концентрации выше 500 мкг/мл угнетает рост мицелия, особенно в первые 24 ч его развития. Фенилуксусная кислота добавляется в концентрации от 100 до 500 мкг/мл через 24 ч развития Р. Chrysogenum. При таких условиях обеспечивается наибольший выход бензилпенициллина, который через 72 ч развития может достигать 500-1000 мкг/мл.

При развитии гриба без внесения предшественника образуется около 45% бензилпенициллина (пенициллин G) и около 53% пенициллина К (радикал - н-гептилпенициллин). При добавлении к среде фенилуксусной кислоты (С₆Н₅СН₂СООН) меняется соотношение образующихся компонентов в сторону резкого увеличения бензилпенициллина, количество которого в зависимости от возраста достигает 75-99% от смеси пенициллинов. В процессе культивирования Р. chrysogenum в среде, не содержащей фенилуксусной кислоты, в ней накапливаются серосодержащие соединения не -лактамного характера, близкие к цистеину и метионину. Добавление в cреду фенилуксусной кислоты способствует более интенсивному метаболизму серосодержащих компонентов в соединения -лактамного характера.

Таким образом, фенилуксусная кислота используется как предшественник бензилпенициллина. Но добавление ее в начале ферментации способствует замедлению роста мицелия.