Кортикостероиды и статины – спиролактон, бетаметазон и аторвастатин. Моделирование анализа бетаметазона

Введение

Спиронолактон и бетаметазон являются кортикостероидными средствами. Кортикостероиды — общее собирательное название подкласса стероидных гормонов, производимых корой надпочечников. Установлено более 40 соединений кортикостероидной структуры, но активными, применяемыми в медицине являются только 8. По химической природе кортикостероиды - производные тетрациклического углеводорода прегнана, содержащие D4-3-кето- и 20-кето-21-оксигруппировки, а также кислородные заместители при 11,17 и 18 атомах углерода.Спектр их применения в настоящее время настолько широк и разнообразен, что ни одна из других лекарственных групп не может сравниться с ними в этом отношении. Имеется два типа кортикостероидов. Минералокортикоиды, такие как спиронолактон, регулируют баланс жидкостей и и солей в организме. Глюкокортикоиды, например, бетаметазон, регулируют обмен углеводов, жиров и белков.
Статины — ингибиторы печеночного синтеза холестерина (ингибиторы редуктазы). Статины относятся к общей фармакогруппе, имитирующей мевалонат (производные мевалоновой кислоты), являющийся важным посредником в биосинтезе холестерина.

Мевалоновая кислота (3,5-дигидрокси-3-метилпентановая кислота)

Именно по этой причине статины преимущественно формулируются как фармакологически активные дигидроксикислоты. Статины имеют природное грибковое происхождение, но позднее были разработаны полусинтетические и синтетические статины. Дигидроксигруппа в химической структуре статинов обуславливает ингибирование фермента ГМГ-КоА редуктазы конкурентным, дозозависимым и обратимым путем. Аторвастатин является синтетическим аналогом ловастатина. В его химическую структуру была ввели метильную группировку, повышающую липофильность аторвастатина по сравнению с природным Ловастатином.

Цель работы:

Провести анализ лекарственных препаратов относящихся к группе стероидов: спиронолактона и бетаметазона, а также к группе статинов, формулирующихся как производные мевалоновой кислоты – аторвастатина.

Задачи:
1. Описать физико-химические свойства лекарственных препаратов;
2. Изучить способы получения веществ;
3. Изучить способы установления подлинности лекарственных препаратов;
4. Изучить применение лекарственных препаратов;
5. Описать количественное определение лекарственных препаратов;
6. Рассмотреть вопросы хранения и применения лекарственных препаратов;
7. На основе данных сформулировать и провести моделирование анализа бетаметазона в соответствии с требованиями ФС.

2. Обзор литературы

2.1. Спиронолактон

Spironolactonum (7альфа,17альфа)-7-(Ацетилтио)-17-гидрокси-3-оксопрегн-4-ен-21-карбоновой кислоты гамма-лактон)


2.1.1. Получение

Для получения спиронолактона используют стерины растительного или животного происхождения:

андростендион
или его производное (формула II) [1]


Андростендион (АД) получают микробиологическим окислением стеринов растительного или животного происхождения общей формулы (III), а его производное (II), - взаимодействием АД с ацетонциангидрином.
Далее их подвергают защите по 3- кетогруппе с образованием енолэфиров, или циклических кеталей, или енаминов (соединение общей формулы (IV).



Затем это соединение метиленируют по 17-кетогруппе действием диалкилсульфонийметилида, генерируемого in situ из триалкилсульфонийгалогенида в присутствии сильного основания и катализатора межфазового переноса (или без него) в апротонном растворителе.

Полученный с выходом 99% оксиран (V) превращают в спиролактон (VII) конденсацией его с диалкилмалонатом в присутствии алкоголята натрия с последующим декарбоалкоксилированием путем нагревания реакционного продукта в апротонном растворителе при температуре кипения в присутствии каталитических количеств насыщенных водных растворов солей сильных кислот и сильных оснований.
→
→
Селективную функционализацию 6-го положения осуществляют с помощью последовательных реакций бромирования - дегидробромирования, причем для направленного введения брома при C6 используют реагенты аллильного бромирования, такие как N-бромсукцинимид или N- бромацетамид, или дибромантин в апротонном растворителе.
→
Реакцию дегидробромирования проводят без выделения промежуточного продукта (VIII) в присутствии солей щелочных или щелочно-земельных металлов при температуре 60-80oC. Образующийся с выходом 95% спиродиен (IX) подвергают взаимодействию с тиоуксусной кислотой. Общий выход спиронолактона, соответствующего требованию фармакопеи, составляет 45 - 50%, считая на стерины, или 70,2%, считая на производные АД.
2.1.2. Физико-химические свойства (описание, растворимость)
От белого до желтовато-белого цвета кристаллический порошок.
Практически нерастворим в воде, растворим в этиловом спирте, легко растворим в бензоле и хлороформе. Молекулярная масса — 416,57.

Способы качественной идентификации
1. ИК-спектр. Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске с калия бромидом, в области от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать спектру стандартного образца спиронолактона.

2. УФ-спектр. Ультрафиолетовый спектр 0,001 % раствора субстанции, в метаноле в области длин волн от 220 до 350 нм должен иметь максимум поглощения при 238 нм. Определение основано на наличии ненасыщенных связей в стероидном ядре и радикалах, которые поглощают световую энергию.
3. Качественная реакция. К 0,01 г субстанции прибавляют 2 мл 50 % раствора серной кислоты и встряхивают. Образуется оранжевый раствор с интенсивной желтовато-зеленой флуоресценцией.

Осторожно нагревают раствор; цвет становится интенсивно красным и выделяется сероводород, вызывающий почернение свинцово-ацетатной бумаги.
H2S + Pb(CH3COO)2 → PbS↓ + 2 CH3COOH
Прибавляют 10 мл воды, образуется зелено-жёлтое окрашивание с флуоресценцией или выпадает осадок.

Количественное определение
Спектрофотометрия.
Метод основан на cпособности растворов спиронолактона в спирте метиловом поглощать УФ-излучение. [7]
Методика. Около 50 мг субстанции (точная навеска), растворяют в метаноле и доводят объём раствора тем же растворителем до 100,0 мл. 1,0 мл полученного раствора доводят метанолом до 50,0 мл.
Измеряют оптическую плотность полученного раствора на спектрофотометре в кювете с толщиной слоя 10 мм в максимуме поглощения при 238 нм.


Содержание спиронолактона C24H32O4S в процентах (Х) вычисляют по формуле:
X=A∙5 000 000A1см1%∙a∙(100-W)
где: A – оптическая плотность испытуемого раствора при 238 нм;
a – навеска субстанции, мг;
A1см1%– удельный показатель поглощения спиронолактона при 238 нм, равный 470;
W – потеря в массе при высушивании, %.
Cодержание должно быть не менее 98,0 % и не более 102,0 % спиронолактона C24H32O4S в пересчете на сухое вещество [3].
Применение, хранение
В защищенном от света месте при температуре не выше 25 °С.
Применяют как калийсберегающий диуретик при:
циррозе печени с асцитом и отёками;
злокачественном асците;
нефротическом синдроме;
диагностике и лечении первичного альдостеронизма.
застойной сердечной недостаточности.


Бетаметазон

Betamethasonum
(11бета,16бета)-9-Фтор-11,17,21-тригидрокси-16-метилпрегна-1,4-диен-3,20-дион (и в виде дипропионата, динатрия фосфата, валерата и др.)



2.2.1. Получение
Бетаметазон – это изомерное соединения дексаметазона (бета-изомер). Его получают микробиологической трансформацией интермедиатов – фитостеринов с помощью мутантных штаммов [10].
В настоящее время внедряется способ получения кортикостероидов из продуктов древесины [8].

2.2.2. Физико-химические свойства (описание, растворимость)
Бетаметазона валерат — белый или практически белый кристаллический порошок без запаха, практически нерастворим в воде, свободно растворим в ацетоне и хлороформе, растворим в этаноле, незначительно растворим в бензоле и эфире. Молекулярная масса 476,58.
Бетаметазона дипропионат — белый или кремово-белый кристаллический порошок без запаха, нерастворим в воде. Молекулярная масса 504,6.
Бетаметазона динатрия фосфат — белый или практически белый порошок без запаха, гигроскопичен, свободно растворим в воде и метаноле, практически нерастворим в ацетоне и хлороформе. Молекулярная масса 516,41.
Бетаметазона динатрия фосфат/дипропионат (комбинированное ЛС) — мелкокристаллическая суспензия; вводят в/м, внутрисуставно, периартикулярно (нельзя вводить в/в) [РЛС].

Способы качественной идентификации

1. ИК-спектр. Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске с калия бромидом, в области от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать спектру стандартного образца бетаметазона.

2. Тонкослойная хроматография.
Пластинка. ТСХ пластинка со слоем силикагеля 60 F254.
Подвижная фаза (ПФ). Бутанол, насыщенный водой – толуол – эфир 5:10:85.
Испытуемый раствор. 10 мг субстанции растворяют в 10,0 мл смеси метанол – метиленхлорид 1:9.
Раствор сравнения. 10 мг стандартного образца бетаметазона растворяют в 10,0 мл смеси метанол – метиленхлорид 1:9.
Контрольный раствор. 10 мг стандартного образца бетаметазона и 10 мг стандартного образца дексаметазона растворяют в 10,0 мл смеси метанол – метиленхлорид 1:9.
На линию старта пластинки наносят по 5 мкл испытуемого раствора, раствора сравнения и контрольного раствора. Пластинку с нанесёнными пробами сушат на воздухе, помещают в камеру с ПФ и хроматографируют восходящим способом. Когда фронт подвижной фазы пройдет около 80 – 90 % длины пластинки от линии старта, ее вынимают из камеры, сушат до удаления следов растворителей, и просматривают в ультрафиолетовом свете при 254 нм.
На хроматограмме испытуемого раствора должна наблюдаться зона адсорбции по положению, размеру и интенсивности поглощения соответствующая зоне адсорбции на хроматограмме раствора сравнения

. Результаты испытания считаются достоверными, если на хроматограмме контрольного раствора наблюдаются две зоны адсорбции, которые могут быть не полностью разделены.
Качественная реакция. К 2 мг субстанции прибавляют 2 мл серной кислоты концентрированной и перемешивают. В течение 5 мин должно появиться интенсивное красно-коричневое окрашивание.
+Н2SO4→


Раствор осторожно выливают при перемешивании в 10 мл воды. Окрашивание должно исчезнуть и должен остаться прозрачный раствор.

2.2.4.Количественное определение

1. Испытание проводят методом ВЭЖХ.
Испытуемый раствор. Около 50 мг (точная навеска) субстанции растворяют в 30 мл смеси ацетонитрил – метанол 1:1, доводят объем раствора ПФА до 100,0 мл и перемешивают.
Стандартный раствор. Около 50 мг (точная навеска) стандартного образца бетаметазона растворяют в 30 мл смеси ацетонитрил – метанол 1:1, доводят объем раствора ПФА до 100,0 мл и перемешивают.
В изократическом режиме при использовании ПФА не менее 5 раз хроматографируют стандартный и испытуемый растворы.
Время хроматографирования – не менее чем 1,5-кратное от времени удерживания основного пика.
Содержание бетаметазона C22H29FO5 в субстанции в пересчёте на сухое вещество в процентах (X) вычисляют по формуле:
X=S1∙a0∙P∙100S0∙a∙(100-W)
где: S1– площадь пика бетаметазона на хроматограмме испытуемого раствора;
S0 – площадь пика бетаметазона на хроматограмме стандартного раствора;
a – навеска субстанции, мг;
a0 – навеска стандартного образца бетаметазона, мг;
W –потеря в массе при высушивании субстанции, %;
P – содержание основного вещества в стандартном образце бетаметазона, %.


2.2.5.Применение, хранение
Гормональное средство (глюкокортикоид для системного и местного применения)
В медицинской практике применяют бетаметазона валерат, бетаметазона дипропионат, бетаметазона динатрия фосфат. Бетаметазона валерат и бетаметазона дипропионат являются действующим началом мазей и кремов, бетаметазона динатрия фосфат в виде раствора вводят в/в и субконъюнктивально.
Хранят по списку Б в прохладном месте.


2.3. Аторвастатин

Atorvastatinum [R(R*R*)]-2-(4-Фторфенил)-бета,дельта-дигидрокси-(1-метилэтил)-3-фенил-4- [(фениламино)карбонил]-пиррол-1-гептановая кислота (и в виде кальциевой соли)


Способы получения

Существует несколько способов получения аторвастатина. Например, из 2-[2-(4-фторфенил)-2-оксо-1-фенилэтил]-4-метил-3-оксопентан-анилида и трет-бутил-[6-(2-аминоэтил)-2,2-диметил- [1,3]диоксан-4-ил]ацетата (7). Анилид (5) получается в две стадии. В начале проводится реакция Киевагеля между изобутирилацетанилидом (1) и бензальдегидом (2) в кипящей смеси гексан-уксусной кислоты с добавлением β-анилина с дальнейшим кипячением в этиловом спирте (3) с 4-фторбензальдегидом (4). Амин (7) получают каталитическим гидрированием трет-бутил-(6-цианометил-2,2-диметил[1,3]диоксн-4-ил)ацетата (6) на никеле Ренея с добавлением молибдена при 50 атм. в системе метанол-аммиак [11].


В патенте индийских учёных из Ranbaxy Laboratories Ltd. описывается шестистадийный метод синтеза Аторвастатина, из которых первые три стадии аналогичны указанной схеме с использованием на каждой стадии хроматографической очистки продуктов. Последующий гидролиз бензил-1-[2-(6-трет-бутоксикарбонилметил-2,2-диметил-[1,3]диоксан-4-ил)этил]-5-(4-фторфенил)-2-изопропил-4-фенил-1Н-пиррол-3-карбоната каталитически на 10% Pd/С в системе диоксан-метанол при давлении водорода 3 атм.


Физико-химические свойства (описание, растворимость)

Белый или почти белый кристаллический порошок, мало растворим в воде, мало растворим в 96% этаноле, нерастворим в метиленхлориде. Молекулярная масса 1209,42.


Способы качественной идентификации

1. ИК-спектр. Инфракрасный спектр субстанции, снятый в диске с калия бромидом, в области от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать спектру стандартного образца аторвастатин кальция тригидрата. Если спектры различаются, испытуемую субстанцию и стандартный образец аторвастатина кальция растворяют в минимальном объёме метанола, выпаривают досуха на водяной бане и записывают спектры сухих остатков.


2. ВЭЖХ. Время удерживания основного пика на хроматограмме испытуемого раствора должно соответствовать времени удерживания основного пика на хроматограмме стандартного раствора аторвастатина кальция тригидрата.
3. Качественные реакции. Зольный остаток, полученный после сжигания 0,05 г субстанции (ОФС «Сульфатная зола»), растворяют в 5 мл 30 % раствора уксусной кислоты и при необходимости фильтруют. Раствор дает характерные реакции на кальций (ОФС «Общие реакции на подлинность»).
- Оксалат аммония дает на холоду или при нагревании в нейтральных или щелочных растворах белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция:
Ca+2 + (NH4)2C2O4 → 2NH4Cl + CaC2O4
(Сa2+ + C2O42- → CaC2O4) 
К нескольким каплям раствора прибавляют раствор аммиака до щелочной реакции и 1-2 капли раствора оксалата аммония. В присутствии кальция выделяется белый осадок. Оксалат кальция практически не растворим в воде и в уксусной кислоте, но растворим в минеральных кислотах.
- Ферроцианид калия образует с кальциевыми солями белый кристаллический осадок ферроцианида кальция и калия:
К4 [Fe (CN)o] + Cа+2 → К2Са [Fe (CN)C] + 2KC1.
К 1-2 каплям испытуемого раствора прибавляют немного раствора аммиака (до щелочной реакции) и хлорида аммония, нагревают до кипения и смешивают с равным объемом насыщенного раствора ферроцианида калия.
Количественное определение

Испытание проводят методом ВЭЖХ.
Испытуемый раствор. Около 40 мг (точная навеска) субстанции растворяют в диметилформамиде, доводят объем раствора диметилформамидом до 100,0 мл и перемешивают.
Стандартный раствор. Около 40 мг (точная навеска) стандартного образца аторвастатина кальция тригидрата растворяют в диметилформамиде, доводят объем раствора диметилформамидом до 100,0 мл и перемешивают.
Хроматографируют стандартный раствор не менее 5 раз. Хроматографическая система считается пригодной, если относительное стандартное отклонение площади пика аторвастатина не более 2,0 %.
Содержание аторвастатина кальция С66Н68СаF2N4О10 в субстанции в пересчёте на безводное и свободное от остаточных органических растворителей вещество в процентах (X) вычисляют по формуле:
X=S1∙a0∙P∙100S0∙a∙(100-W)
где: S1– площадь пика аторвастатина на хроматограмме испытуемого раствора;
S0 – площадь пика аторвастатина на хроматограмме стандартного раствора;
a – навеска субстанции, мг;
a0 – навеска стандартного образца аторвастатина кальция тригидрата, мг;
W – суммарное содержание воды и остаточных органических растворителей в субстанции, %;
P – содержание основного вещества в стандартном образце аторвастатина кальция тригидрата, %.

Применение, хранение

Препарат хранят в плотно укупоренной упаковке, в защищенном от света месте.
Применяют при первичной гиперхолестеринемии, комбинированной гиперлипидемии, гомозиготной наследственной гиперхолестеринемии, заболеваниях ССС.


Моделирование анализа лекарственного вещества (субстанция)
БЕТАМЕТАЗОН


Betamethasonum (11β,17α,21-Тригидрокси-16β-метил-9α-фторпрегна-1,4-диен-3,20-дион)
C22H29FO5
М.м. 392,47 г/моль
Анализ проводится в соответствии с требованиями ФС «Бетаметазон»
Описание.
Методика: в соответствии с требованиями ОФС.1.1.0001.15 «Правила пользования фармакопейными статьями»:
Кристаллический порошок должен иметь не менее 95% частиц порошка должно быть размером менее 0,4 мм и не более 40% – размером менее 0,2 мм;
Цвет твердых веществ следует определять на матово-белом фоне (белая плотная или фильтровальная бумага) при рассеянном дневном свете в условиях минимального проявления тени. Небольшое количество вещества (0,5-2,0 г) помещают на белую бумагу и без нажима равномерно распределяют по поверхности бумаги (осторожно разравнивают шпателем или другим приспособлением) так, чтобы поверхность оставалась плоской.
Результат испытания: белый или почти белый кристаллический порошок.
Заключение: соответствует требованиям ФС «Бетаметазон».

Растворимость.
Методика: в соответствии с требованиями ОФС.1.2.1.0005.15 «Растворимость».
Для растворения 1 г субстанции берется количество растворителя, соответствующее условному термину по ОФС:
очень легко растворим – требуется менее 1 мл растворителя,
легко растворим – требуется от 1 до 10 мл растворителя,
растворим – требуется от 10 до 30 мл растворителя,
практически нерастворим – требуется более 10000 мл растворителя.
Вещество считают растворившимся, если в растворе при наблюдении в
проходящем свете не обнаруживаются частицы вещества.
Результат испытания: 0,01 г субстанции не растворился в 100 мл воды,
0,01 г субстанции растворился в 100 мл метиленхлорида,
0,01 г субстанции растворился в 3 мл спирта 96%.
Заключение: соответствует требованиям ФС «Бетаметазон».
Подлинность.
Методика: в соответствии с требованиями ОФС.1.2.2.0001.15 «Общие реакции на подлинность», ОФС.1.2.1.1.0002.15 «Спектрометрия в инфракрасной области», ОФС.1.2.1.2.0003.15 «Тонкослойная хроматография» и ФС «Бетаметазон».
Результаты испытаний:
Открытие стероидного ядра бетаметазона
Используется реакция дегидратации молекулы с образованием окрашенного соединения.
Согласно методики, к 0,002 г препарата прибавляют 2 мл концентрированной серной кислоты и перемешивают. В течение 5 мин должно появиться интенсивное красно-коричневое окрашивание. Раствор осторожно выливают при перемешивании в 10 мл воды. Окрашивание должно исчезнуть и должен остаться прозрачный раствор.
+ Н2SO4 → Н

ИК-спектр.
Согласно методики ОФС, навеску препарата в количестве 1 – 3 мг растирают с 150 – 200 мг тщательно измельченного и высушенного калия бромида