Фармацевтическая химия барбитуратов

   В семидесятых множество людей умирало каждый год от отравления барбитуратами. Многие из этих людей умирали, просто приняв их, как снотворное. Обычно все происходит следующим образом. Немного выпиваете, чтобы заснуть. Затем принимаете пару капсул Нембутала (барбитурат) и наливаете себе еще в ожидании действия лекарства. Через некоторое время вы не помните, приняли вы капсулы или нет, так что лучше принять еще парочку, чтоб уж точно. С утра находят ваш труп. Даже если вы не захлебнулись собственной рвотой, ваше дыхание постепенно замедлялось, пока не прекратилось вовсе. Смерть наступает в результате паралича дыхательного центра и острого нарушения кровообращения.

   Возможность передозировки сильно возрастает, если барбитураты принимать внутривенно, а не перорально. Следует учитывать, что при слишком частом приеме барбитуратов их дозы суммируются, что создает серьёзную угрозу для здоровья даже при приёме относительно невысоких разовых доз.

   В основном барбитураты используют только те люди, у которых переключатели установлены в режим автоматического саморазрушения. Они всегда будут популярны среди людей, настолько ненавидящих себя и свою жизнь, что их поведение управляется необходимостью уничтожить саму возможность мысли и самооценки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фармацевтическая химия производных барбитуровой кислоты

1 Химическая характеристика  барбитуратов

   Производные барбитуровой кислоты, или циклические уреиды, в отличие от ациклических уреидов представляют собой продукты взаимодействия полного амида угольной кислоты (мочевины) с производными малоновой кислоты:

   Поскольку в результате конденсации образуется замкнутая циклическая система с двумя атомами азота (в положения 1 и 3), то барбитураты рассматривают как производные пиримидина.

   Снотворное действие барбитуратов впервые обнаружено в начале XX в. Э. Фишером и Ф. Мерингом. В 1904 г. Э. Фишером получен барбитал. В последующие годы было синтезировано большое число барбитуратов и установлен ряд закономерностей между их химической структурой и действием на организм.

   Структура молекул обусловливает особенности химических свойств барбитуратов. Производные барбитуровой кислоты способны проявлять лактим-лактамную таутомерию (за счет водородов имидных групп):

   Лактимная или аци-форма обусловливает кислотный характер производных барбитуровой кислоты. В присутствии гидроксид-ионов они диссоциируют как кислоты и образуют соли с металлами:

   Применяемые в медицинской практике производные барбитуровой кислоты можно разделить на две группы: барбитураты (лактамная форма) и натриевые соли барбитуратов (лактимная форма). Общие формулы могут быть представлены следующим образом:

   Указанная структура натриевых солей была подтверждена в результате исследований ИК-спектров этих соединений. Барбитураты - барбитал, фенобарбитал, бензобарбитал (бензонал) и натриевые соли - барбитал-натрий, гексобарбитал-натрий (гексенал), тиопентал-натрий различаются по характеру радикалов R1, R2 и R3:

2 Синтез барбитуратов

   Синтез производных барбитуровой кислоты состоит из двух этапов. Вначале получают соответствующий эфир малоновой кислоты. На втором этапе синтеза осуществляют его конденсацию с мочевиной (в присутствии алкоголята натрия в среде абсолютного спирта).

Барбитал получают по схеме:

   Для получения фенобарбитала в качестве исходного продукта берут бензилхлорид, из которого синтезируют диэтиловый эфир фенилэтилмалоновой кислоты. Последний затем конденсируют с мочевиной:

Из фенобарбитала получают бензобарбитал, действуя бензоилхлоридом:

   Бензобарбитал является показательным примером наличия зависимости биологической активности от изменения химической структуры. Довольно простое бензоилирование фенобарбитала приводит не просто к изменению уровня снотворной активности, а и к ее полному исчезновению. При этом слабое антиконвульсивное действие фенобарбитала развивается в мощный противосудорожный эффект у бензобарбитала.

   Для получения натриевых солей соответствующие барбитураты растворяют в эквивалентном количестве гидрокеида натрия (спиртовой раствор), а затем натриевую соль осаждают эфиром.

3 Свойства барбитуратов

По свойствам барбитураты и их натриевые соли отличаются между собой.

   Барбитураты представляют собой белые кристаллические порошки без запаха. Они практически нерастворимы или очень мало растворимы в воде (барбитал - мало растворим), растворимы или умеренно растворимы в этаноле и эфире (фенобарбитал - легко растворим в этаноле). Водные и спиртовые растворы барбитуратов имеют кислую реакцию (константа диссоциации барбитала 1,3*10-8, фенобарбитала 4,8*10-8). Барбитал - мало, фенобарбитал - умеренно, а бензобарбитал легко растворим в хлороформе. Барбитураты легко растворимы в растворах щелочей.

   Натриевые соли барбитуратов (гексобарбитала и тиопентала) представляют собой белые мелкокристаллические порошки или сухую пористую массу (тиопеитал-натрий желтоватого цвета со своеобразным запахом). Они гигроскопичны, легко растворимы или очень легко растворимы в воде и этаноле, практически нерастворимы в эфире. Водные растворы натриевых солей барбитуратов имеют щелочную реакцию (рН 9,0-11,0).

4 Определение подлинности  барбитуратов

   Подлинность барбитуратов можно установить по ИК-спектрам. ФС рекомендует этот метод для идентификации бензобарбитала, МФ - для фенобарбитала и тиопентала-натрия. ИК-спектры, снятые после прессования в таблетках с бромидом калия в области 4000-400 см-1, должны иметь полное совпадение полос поглощения с прилагаемым к ФС рисунком спектра или со спектром сравнения.

   УФ-спектры барбитуратов в области 220-280 нм имеют максимумы и минимумы поглощения, используемые для идентификации. Раствор фенобарбитала в этаноле после добавления буферного раствора с рН 10 имеет максимум поглощения при 240 нм и минимум - при 224 нм. Бензобарбитал (раствор в этаноле и 0,1 М растворе хлороводородной кислоты) в области 220-350 нм имеет максимум при 257 нм и минимум при 230 нм. Отношение оптических плотностей бензобарбитала в максимуме к минимуму составляет 2,2. Барбитал и его натриевая соль имеют максимум при 239-240 нм.

   Для испытания барбитуратов и их натриевых солей используют химические реакции, основанные на соле- и комплексообразовании с солями тяжелых металлов, сплавлении со щелочами, окислении, нейтрализации натриевых солей, обнаружении ионов натрия и функциональных групп.

   Производные барбитуровой кислоты образуют нерастворимые соли с ионами серебра, ртути (II), меди (II), кобальта (II). Эта реакция происходит только с ионизированной формой, поэтому кислотную форму барбитурата предварительно необходимо перевести в ионную. Однако при этом нельзя допускать избытка щелочи, так как он при последующем выполнении реакции приведет к образованию гидроксидов металлов. Поэтому более целесообразно выполнять эту реакцию в смеси растворов гидрокарбоната и карбоната натрия.

   Все барбитураты и их натриевые соли образуют с ионом кобальта комплексные соединения, окрашенные в сине-фиолетовый цвет (в присутствии хлорида кальция). Цветная реакция с раствором сульфата меди (II) позволяет отличать производные барбитуровой кислоты друг от друга.

   Для идентификации барбитуратов могут быть использованы реакции образования моно- и дизамещенных комплексов с солями меди (II) в присутствии пиридина. Комплексы имеют лиловую окраску.

   При взаимодействии с ионами серебра происходит образование однозамещенных (растворимых в воде) и двузамешенных (нерастворимых в воде) солей серебра. В присутствии карбоната натрия барбитураты образуют вначале натриевую соль, затем однозамещенную серебряную:

   Однозамещенная серебряная соль при добавлении избытка нитрата серебра превращается в нерастворимую двузамещенную серебряную соль:

   Гексобарбитал-натрий и бензобарбитал, содержащие заместители в положении 1, образуют только однозамещенные соли серебра.

   Барбитураты могут быть обнаружены с помощью общих цветных реакций на производные пиримидина, основанных на их окислении. При взаимодействии с концентрированной серной кислотой и 1-2 каплями раствора дихромата калия появляется стойкое зеленое окрашивание. Если вместо дихромата калия взять раствор ванадата аммония, то после нагревания на водяной бане раствор приобретает травянисто-зеленое окрашивание, переходящее в голубое. При сплавлении барбитурата с резорцином и концентрированной серной кислотой, последующем охлаждении и подщелачивании раствором гидроксида натрия возникает зеленая флуоресценция.

   Отличающиеся по окраске продукты конденсаций образуют барбитураты и их натриевые соли с альдегидами: формальдегидом в присутствии концентрированной серной кислоты; с раствором и-диметиламинобензальдегида в концентрированной серной кислоте. При использовании в качестве реактива ванилина в присутствии концентрированной серной кислоты после кипячения появляется вишневое окрашивание, переходящее в сине-фиолетовое:

   Барбитураты и их натриевые соли можно идентифицировать сплавлением с едкими щелочами, так как они при этом разрушаются с выделением аммиака:

   При последующем подкислении хлороводородной кислотой выделяется диоксид углерода и ощущается запах соответствующей жирной кислоты:

   Для натриевых солей барбитуратов выполняют испытание, основанное на нейтрализации растворов разведенной хлороводородной кислотой:

   Выпавший осадок барбитурата отфильтровывают, промывают водой, сушат и определяют температуру плавления. В гексобарбитале-натрии устанавливают наличие диметилциклогексилбарбитуровой кислоты (143-147°С), а в тиопентале-натрии - 5-(1-метилбутил-5-этил)-2-тиобарбитуровой кислоты (156-161°С).

Кроме того, обнаруживают ион натрия (по окраске пламени).

   Для отличия барбитуратов друг от друга могут быть использованы реакции на функциональные группы, имеющиеся в их молекулах в положениях 1 и 5. Так, фенильный радикал в фенобарбитале обнаруживают по образованию нитросоединений, окрашенных в желтый цвет. Реакция происходит после прибавления концентрированных азотной и серной кислот. Появление желтого окрашивания обусловлено образованием м-нитропроизводного фенобарбитала:

Эту реакцию дает также бензобарбитал.

   Подлинность фенобарбитала можно установить по образованию соли с ионом ртути (II) в щелочной среде. Образуется белый осадок, растворимый в избытке раствора аммиака. Фенобарбитал дает цветную реакцию с нитритом натрия в присутствии серной кислоты. При нагревании на водяной бане в течение 10 мин появляется оранжево-желтое с коричневым оттенком окрашивание.

   Специфичной для бензобарбитала является реакция с хлоридом железа (III). Предварительно его взбалтывают в течение 1-2 мин с 0,1 М раствором гидроксида натрия и фильтруют. Образующийся при гидролизе бензобарбитала бензоат-ион переходит в фильтрат. Он образует с ионом железа (III) розовато-желтый осадок.

   Тиопентал-натрий, содержащий атом серы в молекуле, при нагревании в присутствии гидроксида натрия и ацетата свинца образует черный осадок сульфида свинца:

5 Испытания на чистоту

   При испытании на чистоту барбитала обнаруживают примесь этилбарбитуровой кислоты, а в фенобарбитале - примесь фенилбарбитуровой кислоты. Поскольку обе эти кислоты проявляют более сильные кислотные свойства (К = 4*10-5). чем соответствующие барбитураты, их примесь легко обнаружить потенциометрически по значению рН суспензии барбитала с водой (5,0-6,0) или иным методом. Посторонние примеси (ФС) в бензобарбитале устанавливают методом ТСХ на пластинках Силуфол УФ-254 в системе растворителей хлороформ-ацетон. В УФ-свете должно появиться только одно пятно. Методом ТСХ выполняют испытание на наличие посторонних примесей в тиопентале-натрии (МФ). При испытание чистоты натриевых солей барбитуровой кислоты устанавливают предельное содержание примеси свободной щелочи, метилового спирта и др.

6 Количественное определение

   Барбитураты количественно определяют методом нейтрализации в среде неводных растворителей. Навески растворяют в нейтрализованном диметилформамиде или смеси диметилформамида и бензола (барбитал). Диметилформамид используют в качестве растворителя при титровании более сильных кислот (рКа 7,3-7,8), например барбитала, фенобарбитала. Титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия (в смеси метанола и бензола), используя индикатор тимоловый синий Диметилформамид, являясь основным растворителем, присоединяет протон, усиливая при этом кислотные свойства барбитуратов:

   При последующем титровании гидроксидом натрия выделяются диметилформамид, вода и ион натрия. Последний с анионом барбитурата образует натриевую соль:

При титровании очень слабых кислот титрантом служит 0,1 М раствор метилата натрия.

   Барбитураты можно также титровать в присутствии индикатора тимолфталеина в среде этанола или ацетона. Водно-спиртовые растворы усиливают кислую реакцию. Присутствие спирта (ацетона) улучшает растворимость и предотвращает гидролиз образующихся натриевых солей барбитуратов.

   Количественное определение бензобарбитала выполняют в спиртовом растворе, титруя его 0,1 М раствором гидроксида натрия до синего окрашивания (индикатор тимоловый синий).

   Реакцию взаимодействия производных барбитуровой кислоты с ионом ртути (II), в результате которой образуются нерастворимые в воде соединения, используют для меркуриметрического определения, сочетая его с комплексонометрией. Кислотные формы барбитуратов растворяют в этаноле, натриевые соли - в воде, добавляют 10%-ный раствор ацетата натрия и избыток 0,1 М раствора нитрата ртути (II). Осадок барбитурата ртути (II) отфильтровывают, а в фильтрате комплексонометрическим методом (титрант 0,05 М раствор трилона Б, индикатор ксиленоловый оранжевый) в присутствии гексаметилентетрамина оттитровывают избыток нитрата ртути (II).

   В основе меркуриметрического определения лежит реакция между барбитуратом и нитратом ртути (II):

   При комплексонометрическом титровании избытка нитрата ртути (II) раствором трилона Б (ЭДТА) образуется комплексное соединение ртути:

Точку эквивалентности устанавливают по изменению окраски индикатора.

   Количественное определение барбитуратов и их натриевых солей можно выполнить и аргентометрическим методом, основанным на образовании одно- и двузамешенных солей серебра.

   Натриевые соли барбитуратов имеют в водных растворах щелочную реакцию (рН 9-11). Их титруют в водной среде 0,1 М раствором хлороводородной кислоты (индикатор метиловый оранжевый). Процесс основан на гидролизе и нейтрализации образовавшегося гидроксида натрия: