Лекции по фармацевтической химии - часть 6

 

  Главная      Учебники - Разные     Лекции по фармацевтической химии

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  4  5  6  7   ..

 

 

Лекции по фармацевтической химии - часть 6

 

 

Цефалоспорины 

 

 

41

O

N

S

N

H

2

N

N

O

N

S

N

H

2

N

N

H

3

CO

OCH

3

R

R

H

H

Z-изомер
(старшие заместители расположены 
по одну сторону относительно 
плоскости связи)

E-изомер
(старшие заместители расположены 
по разные стороны относительно 
плоскости связи)

 

 

3. Способы получения

 

 
Цефалоспорины  являются  полусинтетическими  антибиотиками. 

Исходным веществом для их синтеза является 7-АЦК, которую в свою 
очередь, получают из цефалоспорина С, синтезируемого биотехнологи-
ческим  способом.  В  отличие  от 6-АПК 7-АЦК  сложно  получить  фер-
ментативным  гидролизом  природного  антибиотика,  поэтому  основным 
методом  получения 7-АЦК  является  химическое  дезацилирование  це-
фалоспорина  С.  Вначале  цефалоспорин  С  окисляют  до  иминолактона, 
который затем гидролизуют до 7-АЦК. 

N

S

O

COOH

N

H

O

O

CH

3

O

NH

2

HO

O

цефалоспорин С

NaClO/HCOOH

 

N

S

O

COOH

H

2

N

O

CH

3

O

N

S

O

COOH

N

O

CH

3

O

иминолактон

H

2

O

O

HOOC

O

-

7-АЦК

O

COOH

 

В  некоторых  странах  используется  ферментативная  биокаталити-

ческая  технология  получения 7-АЦК,  состоящая  из  двух  стадий.  На 
первой стадии под действием оксидазы D-аминокислот микроорганизма 
Trigonopsis variabilis цефалоспорин С превращается в глутарил-7-АЦК, 

 А.К. Лекции по фармацевтической химии 

 

 

42

который  на  второй  стадии  гидролизуется  глутарилацилазой  Pseudomo-
nas sp.
 до 7-АЦК. 

При дальнейшем получении различных цефалоспоринов проводят 

ацилирование 7-АЦК  по  аминогруппе  и  модификацию  ацетилоксиме-
тильной группы. Например, для получения цефазолина используют сле-
дующие реакции 

N

S

O

COOH

H

2

N

O

CH

3

O

N

O

N

N N

O

O

CH

3

CH

3

CH

3

+

ангидрид тетразолилуксусной
и триметилуксусной кислот

 

N

S

O

COOH

N

H

O

O

N

N

N N

O

CH

3

- (CH

3

)

3

COOH

N

N

S

H

3

C

SH

- CH

3

COOH

5-метил-1,3,4-тиадиазол-

2-меркаптан

 

N

S

O

COOH

N

H

O

S

N

N

N N

N

N

S

H

3

C

 

Для некоторых цефалоспоринов разработана технология биоката-

литического ацилирования. 

 

4. Физико-химические и химико-аналитические  

свойства 

 

4.1. Внешний вид и растворимость 
 
Большинство цефалоспоринов представляют собой натриевые со-

ли  соответствующих  кислот.  Данные  вещества  являются  белыми  или 
почти белыми порошками (некоторые могут быть желтоватыми), кото-
рые легко растворимы в воде (табл. 4). Некоторые цефалоспорины (осо-
бенно  цефазолина  натриевая  соль)  гигроскопичны.  Цефалексин  и  на-
триевые  соли  цефтриаксона  и  цефтазидима  являются  кристаллогидра-
тами.  

Цефалоспорины 

 

 

43

Таблица 4 

Физические свойства лекарственных веществ группы цефалоспоринов 

Растворимость 

Вещество 

Внешний  

вид  

вода 

этанол 

другие 

Цефазолина 
натриевая 
соль (ЦЗ) 

белый  или  почти 
белый  порошок, 
очень  гигроско-
пичен
,  обладает 
полиморфизмом 

легко 

очень  

мало 

 

Цефалотина 
натриевая 
соль (ЦТ) 

белый  или  почти 
белый порошок 
 

1:3,5 1:700 практически нерастворим в 

хлороформе и эфире 

Цефалексин 
(ЦЛ) 

белый  или  почти 
белый 

кристал-

лический 

поро-

шок 

1:100 

практи-

чески 

нерас-

творим 

1:30 в 0,2% HCl, растворим 
в растворах щелочей, прак-
тически  нерастворим  в 
хлороформе и эфире 

Цефоперазо-
на  натриевая 
соль (ЦП) 

белый  или  слегка 
желтоватый  по-
рошок, 

гигро-

скопичен,  обла-
дает 

полимор-

физмом 

легко 

мало 

растворим в метаноле 

Цефотаксима 
натриевая 
соль (ЦТМ) 

белый  или  слегка 
желтоватый  по-
рошок, 

гигро-

скопичен 

легко 

 

умеренно 

в 

метаноле, 

практически нерастворим в 
эфире 

Цефурокси-
ма  натриевая 
соль (ЦФМ) 

белый  или  почти 
белый  порошок, 
слегка 

гигро-

скопичен 

легко 

очень  

мало 

 

Цефуроксим 
аксетил 
(ЦФМА) 

белый  или  почти 
белый порошок 
 

мало 

мало 

растворим в ацетоне, этил-
ацетате и метаноле 

Цефтриаксо-
на  натриевая 
соль (ЦТА) 

почти  белый  или 
желтоватый  по-
рошок, 

слегка 

гигроскопичен 

легко 

очень  

мало 

умеренно в метаноле 

Цефтазидим 
(ЦТД) 

белый  или  почти 
белый 

кристал-

лический 

поро-

шок 

мало 

практи-

чески 

нерас-

творим 

мало  в  метаноле,  практи-
чески  нерастворим  в  аце-
тоне,  растворяется  в  рас-
творах кислот и щелочей 

 

 А.К. Лекции по фармацевтической химии 

 

 

44

Кислотные  формы  цефалоспоринов  (цефалексин,  цефтазидим)  и 

эфиры  (цефуроксима  аксетил)  мало  растворимы  в  воде.  В  этиловом 
спирте как солевые, так и кислотные формы антибиотиков данной груп-
пы растворяются хуже, чем в воде. Все формы цефалоспоринов практи-
чески нерастворимы в хлороформе и эфире. 

 
4.2. Спектральные свойства 
 

Поглощение  УФ-излучения.  Цефалос-

порины значительно лучше, чем пенициллины, 
поглощают 

электромагнитное 

излучение 

ближнего  УФ-диапазона,  что  обусловлено 
присутствием  в  молекулах  данных  веществ 
хромофора, состоящего из двойной связи C=C, 

сопряжённой с амидной группой. Максимум поглощения такого хромо-
фора находится в диапазоне 260 – 270 нм (величина молярного коэффи-
циента поглощения достигает 10000) 

На  рис. 1 показаны  спектры  поглощения  цефазолина  натриевой 

соли в кислой и щелочной среде, а в табл. 5 приведены значения макси-
мумов  поглощения  и  удельных  показателей  поглощения  при 

λ

макс

  для 

некоторых цефалоспоринов. 

1

2

0

5

10

230

250

270

290

310

λ, нм

ε*10

-3

 

Рис. 1. Спектры поглощения цефазолина натриевой соли  

в 0,1 М NaHCO

3

 (1) и 0,1 М HCl (2) 

N

S

O

COOH

R

2

N

H

R

1

O

Цефалоспорины 

 

 

45

Таблица 5 

Поглощение цефалоспоринов  в УФ-области 

Вещество 

Растворитель 

λ

макс, 

нм (

%

1

1см

A

ЦЗ 0,1 

М HCl 

266 (214) 

 

0,1 M NaHCO

3

 

272 (260 – 300) 

ЦТ 

вода 

237 (335), 265 (204) 

ЦЛ 

вода 

262 (220 – 245) 

ЦТМ 

вода 

235 (360 – 390) 

 
Поглощение  ИК-излучения.  
Как  и  у  пенициллинов  важнейшие 

полосы  поглощения  цефалоспоринов  в  ИК-спектре  находятся  в  диапа-
зоне 1800 – 1500 см

-1

.  Например,  в  ИК-спектре  цефалексина  имеются 

полосы  поглощения  при 1730 см

-1

 

(поглощение  лактамного  кольца), 

1670 см

-1

 – колебания карбоксильной группу, 1550 см

-1

 – валентные ко-

лебания связи C=C.  

Оптическая активность. В отличие от пенициллинов цефалоспо-

рины могут быть как правовращающими, так и левовращающими веще-
ствами  (табл. 6). Так  натриевые  соли  цефалотина,  цефотаксима,  цефу-
роксима,  а  также  цефалексин  вращают  плоскость  поляризации  плоско-
поляризованного  света  вправо,  в  то  время  как  натриевые  соли  цефазо-
лина и цефтриаксона – влево. Абсолютные величины удельного враще-
ния у цефалоспоринов меньше, чем у пенициллинов. 

Таблица 6 

Удельное вращение цефалоспоринов (согласно PH.EUR 4) 

Вещество 

Растворитель 

(концентрация, г/л) 

20

]

[

D

α

 

ЦЗ 

вода (50) 

от -15

° до -24° 

ЦТА 

вода (10) 

от -155

° до -170° 

ЦТ 

вода (50) 

от +124

° до +134° 

ЦЛ 

фталатный БР рН 4,4 (5) 

от +149

° до +158° 

ЦТМ 

вода (10) 

от +58

° до +64° 

ЦФМ 

ацетатный БР рН 4,6 (20)  от +59

° до +66° 

 

4.3. Химические свойства 
 
Цефалоспорины проявляют  примерно такие же химические свой-

ства, что и пенициллины. Они обладают кислотными свойствами за счёт 
карбоксильной группы, величина pK

a

 которой находится в диапазоне 2 

– 3 (табл. 6). В кислотно-основные свойства некоторых цефалоспоринов 
вносят вклад радикалы, находящиеся в 3-м (R

2

) и 7-м (R

1

) положениях 

цефемного  ядра.  Например,  в  ацильном  остатке  R

1

  у  цефалексина  со-

 А.К. Лекции по фармацевтической химии 

 

 

46

держится аминогруппа, поэтому в целом цефалексин является амофли-
том. У цефтазидима в ацильном остатке имеется карбоксильная группа 
–  у  данного  цефалоспорина  преобладают  кислотные  свойства  (карбок-
сильная  группа,  связанная  с  цефемным  ядром,  образует  внутреннюю 
соль с пиридиниевым ионом, находящимся в радикале R

2

). Цефтриаксон 

является динатриевой солью (кислотными свойствами обладает гетеро-
циклический остаток R

2

). 

Таблица 7 

Кислотно-основные свойства пенициллинов 

Вещество pK

a

 (COOH) 

Группы в ацильном остатке 

цефазолин 2,1 

цефалотин 2,5 

цефалексин 2,3 pK

BH

+ (-NH

2

) = 7,1 

цефоперазон 2,6  

цефотаксим 2,9  

цефуроксим 2,1  

цефтриаксон 3,2 pK

a

 (-OH) = 3,2 

цефтазидим 2,9 pK

a

 (-COOH) = 3,8 

 
Как и пенициллины цефалоспорины вступают в реакции S

N

 – гид-

ролиз, образование гидроксамовых кислот и т.д. В  кислой и щелочной 
средах  продукты  гидролиза  цефалоспоринов  (цефалоспороиновые  ки-
слоты) подвергаются изомеризации, декарбоксилированию ти и другим 
превращениям. 

За счёт дигидротиазинового фрагмента цефалоспорины проявляют 

восстановительные  свойства.  При  окислении  данных  веществ  образу-
ются окрашенные продукты, поэтому окислительно-восстановительные 
реакции могут быть использованы для идентификации цефалоспоринов. 
Так, при действии 1% раствором азотной кислоты в 80%-ной серной ки-
слоте  на  цефалексин  появляется  жёлтое  окрашивание,  не  цефалотина 
натриевую  соль – оливково-зелёное,  переходящее  в  красновато-
коричневое и т.д.  

Как и пенициллины цефалопорины образуют окрашенные продук-

ты при взаимодействии с реактивом Марки. Реакцию цефалопоринов с 
данным реактивом проводят следующим образом.  В пробирку длиной 
150 мм и диаметром 15 мм помещают 2 мг исследуемого вещества, сма-
чивают 0,05 мл воды и затем добавляют 2 мл раствора формальдегида в 
концентрированной  серной  кислоте.  Отмечают  окраску  сразу  и  после 
нагревания в течение 1 минуты на водяной бане (табл. 8). 

Цефалоспорины 

 

 

47

Таблица 8 

Аналитические эффекты реакции цефалоспоринов 

с реактивом Марки 

Окраска продукта реакции 

Вещество 

без нагревания 

нагревание 

ЦЗ 

бледно-жёлтая 

жёлтая 

ЦЛ 

бледно-жёлтая 

тёмно-жёлтая 

ЦТМ 

ярко-жёлтая 

коричневая 

ЦФМ 

бледно-коричневая 

красновато-коричневая 

ЦТА 

зеленовато-жёлтая 

жёлтая 

 

5. Фармакопейный контроль качества 

 

 

5.1. Идентификация 
 
Основными  методами  идентификации  цефалоспоринов,  согласно 

Ph.Eur. 4, являются ИК-спектроскопия и, в случае натриевых солей, про-
ба на присутствие катиона натрия.  

Идентификацию  некоторых  цефалоспоринов  в Ph.Eur. 4 (и  более 

широко  в BP 2001) проводят  методом  ТСХ.  В  качестве  неподвижной 
фазы  используется  силанизированный  силикагель,  содержащий  флуо-
ресцентный индикатор. Подвижная фаза – смесь органического раство-
рителя (ацетонитрил, ацетон, тетрагидрофуран, метилацетат) и водного 
раствора ацетата аммония (150 г/л), доведенного до рН 6,2 с помощью 5 
М CH

3

COOH (табл. 9). Обнаружение  пятен  веществ  проводят  с  помо-

щью УФ-лампы (254 нм).  

Таблица 9 

Подвижные фазы, используемые для идентификации  

цефалоспоринов методом ТСХ 

Вещества 

Органический растворитель и его соотношение 

(по объёму) с раствором ацетата аммония 

ЦЗ 

ацетонитрил (15:85) 

ЦЛ, ЦТМ 

ацетон (15:85) 

ЦФМ 

тетрагидрофуран (10:90) 

ЦТА 

метилацетат (10:90) 

 
При  идентификации  некоторых  цефалоспоринов  используются 

также реакция с реактивом Марки (см. табл. 8) и индивидуальные реак-
ции,  характерные  для  определённых  цефалоспоринов  (например,  при 
действии на цефалексин сульфатом меди (II) в щелочной среде образу-
ется комплексное соединение оливково-зелёного цвета). 

 А.К. Лекции по фармацевтической химии 

 

 

48

5.2. Испытания на чистоту 
 
При  испытаниях  на  чистоту  у  цефалоспоринов  определяются  та-

кие  же  показатели  (и  таким  же  образом),  как  и  у  пенициллинов:  про-
зрачность  и  цветность,  рН,  удельное  вращение,  оптическая  плотность, 
родственные  соединения,  содержание  остаточных  растворителей (N,N-
диметиланилин, 2-этилгексановая  кислота),  вода,  стерильность,  бакте-
риальные эндотоксины, сульфатная зола и тяжёлые металлы. В табл. 10 
показаны  допустимые  значения  некоторых  характеристик  цефалоспо-
ринов. Так, растворы большинства цефалоспоринов имеют слабокислую 
или нейтральную среду (наименьшее допустимое значение рН у цефта-
зидима  натриевой  соли,  в  структуре  которого  имеется  дополнительная 
карбоксильная  группа;  наибольшее – у  цефуроксима  натриевой  соли), 
содержание воды минимально у цефуроксима аксетила, максимально – 
цефтазидима натриевой соли. 

Таблица 10 

Величины рН растворов, содержание воды и действующего вещества  

в субстанциях цефалоспоринов (согласно Ph.Eur. 4) 

Характеристики

 

Вещество

 

рН 

(концентрация, г/л)

 

H

2

O (%)

 

основное вещество**, 

%

 

ЦЗ 

4,0 – 6,0 (100) 

до 6,0 

95,0 – 102,0 

ЦТ 

4,5 – 7,0 (100) 

≤ 1,5 

96,0 – 101,0 

ЦЛ 

4,0 – 5,5 (5) 

4,0 – 8,0 

95,0 – 102,0 

ЦП 

4,5 – 6,5 (100) 

≤ 5,0 

96,0 – 102,0 

ЦТМ 

4,5 – 6,5 (100) 

≤ 3,0* 

96,0 – 101,0 

ЦФМ 

5,5 – 8,5 (10) 

≤ 3,5 

96,0 – 102,0 

ЦФМА - 

≤ 1,1 

96,0 – 102,0 

ЦТА 

6,0 – 8,0 (120) 

8,0 – 11,0 

96,0 – 102,0 

ЦТД 

3,0 – 4,0 (5) 

13,0 – 15,0 

95,0 – 102,0 

Примечания: 

1) определение воды проводят методом К.Фишера 
2) * - потеря в массе при высушивании 
3) ** - в пересчёте на безводное вещество (для ЦТМ – на высушенное вещество; для 
ЦФМА – безводное и не содержащее ацетона) 

 
5.3. Количественное определение 
 
Как  и  в  случае  пенициллинов  главным  методом  количественного 

определения цефалоспоринов как в субстанции, так и в готовых лекар-
ственных средствах является ВЭЖХ (табл. 11). В качестве неподвижной 
фазы  при  определении  цефалоспоринов  данным  методом  используется 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  4  5  6  7   ..