Механизмы действия и биотрансформация. Кофеин как психистимулятор оказывает тонизирующее действие на ЦНС, повышает выносливость при физических и психических нагрузках

Кофеин как психистимулятор оказывает тонизирующее действие на ЦНС, повышает выносливость при физических и психических нагрузках.

Кофеин является антагонистом аденозина. При совместном применении кофеина и барбитуратов, примидона, противосудорожных ЛС (производные гидантоина) возможно усиление метаболизма и увеличение клиренса кофеина. Кофеин снижает всасывание препаратов Ca²+ в ЖКТ и эффект наркотических и снотворных ЛС; ускоряет всасывание и усиливает действие сердечных гликозидов. Совместное применение кофеина:

- с р-адреноблокаторами может приводить к взаимному подавлению терапевтических эффектов;

- адренергическими бронхорасширяющими ЛС - к дополнительной стимуляции ЦНС и другим аддитивным токсическим эффектам.

Кофеин может снижать клиренс теофиллина и, возможно, других ксантинов, увеличивая возможность аддитивных фармакодинамических и токсических эффектов.

Контроль качества

Определение подлинности. Контроль качества производных ксантина основан на реакциях окисления, комплексообразования, осаждения, разложения, электрофильного замещения.

Общей реакцией идентификации является образование мурексида - аммонийной соли пурпуровой кислоты.

В качестве примера рассмотрим методику идентификации теофиллина с использованием мурексидной пробы. Для этого к 0,01 г субстанции теофиллина добавляют 10 капель 30% Н₂О₂, 1 каплю разведенной HCl и выпаривают пробу на водяной бане досуха. Остаток имеет желто-красное окрашивание. При добавлении раствора аммиака (2-3 капли) появляется красно-фиолетовое окрашивание, которое исчезает при добавлении 2-3 капель раствора натрия гидроксида.

Образование мурексида протекает в несколько стадий (на примере мочевой кислоты):

Последующая конденсация продуктов приводит к образованию пурпуровой кислоты:

Добавление аммиака или аммонийной соли сопровождается образованием аммонийной соли пурпуровой кислоты (мурексида):

Окраска продукта реакции - мурексида - усиливается существованием мезомерных форм аниона:

Производные ксантина вступают в реакции с общеалкалоидными реактивами (см. приложение 5). С раствором танина образуют белый осадок, растворимый в избытке реактива. С реактивом Драгендорфа (тетрайодовисмутат(Ш) калия) образуется оранжевый осадок. Реакция основана на замещении лиганда во внутренней сфере комплексного иона на молекулу субстрата. Образуется малорастворимый электронейтральный комплекс:

Горячий, подкисленный раствором HCl, раствор кофеина при добавлении 0,1 моль/л раствора йода образует бурый осадок, также растворимый в избытке реактива:

Дифференцирующие реакции производных ксантина основаны на их кислотно-основных свойствах. Теобромин как слабая NH- или OH- кислота образует с ионами Co²+, Cu²+, Ag+ малорастворимые соли. Солеобразованию предшествует реакция растворения производных ксантина в щелочном растворе:

Взаимодействие аммонийной соли теобромина с ионами тяжелых металлов происходит при нагревании. Например, при добавлении раствора серебра нитрата образуется белый кристаллический осадок:

Взаимодействие теофиллина с ионами серебра, меди, кобальта протекает аналогично - путем замещения водорода в 7NHкислотном центре. В обоих случаях щелочность раствора не должна превышать значений рН образования гидроксидов Cu(OH)₂, Co(OH)₂ и оксида Ag₂O. В отличие от кристаллического теобромината теофиллинат серебра - студенистый осадок, растворимый при нагревании.

Реактивом, позволяющим отличить друг от друга теофиллин, теобромин и кофеин (не вступает в реакцию с солями тяжелых металлов), является раствор кобальта хлорида. Теофиллин образует белый с розовым оттенком осадок, теобромин - сероголубой:

В щелочной среде при нагревании ЛВ-производные ксантина подвергаются разложению, сопровождающемуся раскрытием пуринового цикла. Например, при нагревании щелочного раствора кофеина образуется кофеидин - антагонист кофеина:

Кофеидин вступает в реакцию с солью диазония, образуя азокраситель красного цвета:

Определение подлинности кофеин-бензоат натрия проводят, основываясь на реакциях, характерных для кофеина и бензоатнатрия. Бензоат-натрия дает характерные реакции на ион натрия и бензоаты (см. приложение 4):

Подлинность эуфиллина устанавливают реакцией осаждения теофиллина из водного раствора. Осадок, промытый и высушенный до постоянной массы, должен иметь температуру плавления 269-274 °С.

Экспресс-анализ эуфиллина проводят по этилендиамину реакцией комплексообразования. К раствору эуфиллина добавляют несколько капель раствора меди(Н) сульфата. Появляется фиолетовое окрашивание.

Испытания на чистоту. Определяют содержание допустимых примесей посторонних алкалоидов. При испытании кофеина примеси других пуриновых алкалоидов устанавливают с помощью реактива Майера (см. приложение 5), который не дает положительную реакцию с кофеином. В теобромине и теофиллине контролируют содержание кофеина и других родственных алкалоидов, применяя в том числе метод ТСХ:

• Испытуемый раствор. 0,2 г исследуемой субстанции растворяют в смеси из 4 частей метанола и 6 частей хлороформа, разводят до 10 мл смесью тех же растворителей.

• Раствор сравнения. 0,5 мл испытуемого раствора разводят до 100 мл смесью из 4 частей метанола и 6 частей хлороформа. На пластину, покрытую силикагелем, наносят 10 мкл каждого раствора. Пластину опускают в смесь из 10 объемов концентрированного аммиака, 30 объемов ацетона, 30 объемов хлороформа, 40 объемов бутанола. Прикрывают хроматографическую камеру покровным стеклом. После окончания хроматографирования оставляют на воздухе для высыхания и исследуют пятна в ультрафиолетовом свете при 254 нм. Пятна на хроматограмме, полученные с испытуемым раствором и раствором сравнения, должны быть равнозначны по размеру и расстоянию, пройденному от линии старта.

Количественное определение. Количественное определение производных ксантина основано на их кислотно-основных свойствах. Содержание действующих веществ в субстанциях кофеина и теофиллина определяют методом кислотно-основного титрования в неводной среде:

• точную навеску теофиллина (около 0,2 г) растворяют в 10 мл безводной уксусной кислоты, добавляют 75 мл этиленхлорида;

• титруют 0,1 моль/л раствором HClO₄, определяя точку эквивалентности потенциометрическим методом.

1 мл 0,1 моль/л HClO₄ эквивалентен 23,03 мг C₁₄H₁₈N₂O. В растворе титранта образуется ионная пара:

В растворе титруемого вещества также образуется ионная пара, в которую входит протонированный теофиллин:

При титровании происходит: 1) регенерация растворителя:

2) образование продукта реакции - соли:

Количественное определение теобромина проводят методом косвенного титрования:

• точную навеску теобромина (около 0,150 г) растворяют в 125 мл воды, нагревают до 60°С, добавляют 25 мл 0,1 моль/л серебра нитрата, 1 мл фенолфталеина;

• титруют 0,1 моль/л раствором NaOH до появления розового окрашивания раствора.

1 мл 0,1 моль/л NaOH эквивалентен 18,02 мг C₇H₈N₄O₂. Таким образом, при титровании щелочь взаимодействует с кислотой, выделившейся в реакции между теобромином и AgNO₃:

Количественные расчеты проводят как и в случае прямого титрования; титр соответствия рассчитывают по определяемому веществу - теобромину.

Количественное определение кофеин-бензоата натрия проводят по бензоату натрия методом нейтрализации 0,1 моль/л раствором HCl в водной среде с добавлением эфира (для извлечения образующейся бензойной кислоты) с индикатором метиловым оранжевым.

Содержание кофеин-бензоата натрия рассчитывают по условному титру кофеин-бензоата натрия:

Внутриаптечный анализ эуфиллина проводят ацидиметрически по этилендиамину; фактор эквивалентности f = 1/2:

Содержание эуфиллина рассчитывают аналогично кофеинбензоату натрия по условному титру, учитывая содержание этилендиамина в ЛВ.

Контрольные вопросы и задания

• Охарактеризуйте кислотно-основные свойства ЛВ-производных ксантина в зависимости от электронного строения молекул.

• Покажите возможные таутомерные равновесия в растворах пуриновых оснований.

• Какова взаимосвязь между химическим строением ЛВ группы пурина и их физико-химическими свойствами?

• Чем обусловлена способность эуфиллина и кофеин-бензоат натрия легко растворяться в воде?

• Каково значение реакций комплексообразования лекарственных веществ, производных ксантина, с солями тяжелых металлов?

• Какое значение имеет мурексидная реакция для производных пурина? Поясните механизм реакции.

• Каковы методы количественного анализа лекарственных веществ группы пурина? Перечислите условия, напишите уравнения реакций, проведите количественные расчеты.

• Проведен полный химический контроль качества лекарственного препарата, изготовленного по приведенной ниже прописи. Подлинность кофеин-бензоата натрия была подтверждена по образованию розовато-желтого осадка с раствором железа(Ш) хлорида. Количественное содержание действующего вещества определяли ацидиметрически (по бензоату натрия) 0,02 моль/л раствором HCl (К = 1,001). На титрование 2 мл раствора был израсходован объем рабочего раствора V = 1,20 мл.

Rp: Sol. Coffeini-natrii benzoatis 0,25% - 100 ml S. По 1 чайной ложке 3 раза в день.

■ Напишите уравнения химических реакций, лежащих в основе качественного и количественного анализа кофеинбензоата натрия.

■ Сделайте вывод о качестве лекарственного препарата, если содержание бензоата натрия в ЛВ составляет 62%. Мr (бензоата натрия) 144,1.

• При анализе 20% раствора натрия кофеин-бензоата рефрактометрическим методом определен показатель преломления анализируемого раствора n = 1,3697 (F = 0,00192). Сделайте вывод о качестве лекарственного препарата.