РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПИЦИЛЛИНА ПО РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С МЕДЬЮ (II) В ПРИСУТСТВИИ ОРГАНИЧЕСКОГО РЕАГЕНТА

В настоящее время обострилась проблема определения чистоты выпускаемых различными фирмами фармацевтических препаратов, биологическая активность которых зависит от их химического строения. Это связано с влиянием отдельных функциональных групп на проявление лекарственным веществом тех или иных свойств, в том числе кислотно-основных, окислительно-восстановительных и способности к комплексообразованию.

Именно на способности к комплексообразованию в аналитической и фармацевтической химии разрабатываются простые и селективные методики определения лекарственных средств, в чистом виде и фармацевтических препаратах.

Во многих областях химии, технологии и особенно в фармацевтической промышленности широко применяется способность гетероциклического амина - 1,10-фенантролина образовывать комплексные соединения с различными металлами. Применение этих комплексов в анализе обусловлено их специфическими химико-аналитическими свойствами. Сильные лигандные поля и образование обратных  - связей с металлами способствует высокой термической и термодинамической устойчивости комплексов железа, меди, никеля, кобальта и других металлов, а наличие системы сопряженных двойных связей в молекуле 1,10-фенантролина обуславливает глубокую окраску комплексных соединений, что позволяет использовать их в фотометрическом анализе. Однако, фенантролин является токсичным лекарственным средством, что не позволяет применять его в композициях с металлами, находящимися в высокой степени окисления. В связи с этим актуальной задачей является поиск систем, которые эффективно расщепляют ДНК в мягких условиях, снижая токсическое влияние фенантролина. Понижение токсических свойств фенантролина наблюдается при образовании комплекса Phen с металлами, находящимися в более низких степенях окисления. Например Cu(I), Fe(II) и другие. Для получения таких соединений необходимо исследование окислительно-восстановительной реакции с участием фенантролина и лекарственных препаратов.

В качестве объекта исследования нами был выбран антибиотик (ампициллин):

Рисунок 1. Структура ампициллина

Ампициллин – полусинтетический пенициллин, используемый для лечения различных инфекционных и бактериальных заболеваний. Он один из наиболее эффективных и часто применяемых антибиотиков группы пенициллина.

Методика определения ампициллина методом ВЭЖХ является нормативным документом, но также весьма привлекательны с точки зрения простоты выполнения, доступности оборудования электрохимические и фотометрические методы, которые могут быть применены в количественном анализе пенициллинов (β-лактамных) антибиотиков. Последние являются, с одной стороны, органическими кислотами, с другой – органическими биолигандами, т.к. в их структуру входят электронодонорные группы различной природы (С(О)ОН, С(О)NH, R-S-R, NH2) и, следовательно, эти реагенты потенциально способны к образованию донорно-акцепторных связей с катионами металлов, в частности с d-элементами, с ионами меди.

В данной бакалаврской работе представлен способ косвенного определения лекарственного препарата- ампициллина. Он основан на восстановлении меди (II) до одновалентного состояния, с последующим образованием окрашенного комплекса [Cu(Phen)₂]⁺ желто-коричневого цвета (λ=400нм). Из литературных данных известно, что структура образующегося комплекса одновалентной меди с фенантролином может быть представлен в следующем виде:

Рисунок 2. Структура образующегося комплекса одновалентной меди с фенантролином

Фенантролин относится к бидентатным лигандам, которые с центрально- координированным атомом металла образуют 5-членные циклы. Он образует комплексы с координационными связями за счет неподеленных электронных пар азота. Для системы медь(I)–1,10-фенантролин внутренняя координационная сфера металла имеет форму квадрата.

В литературных данных указывается способность лигандов типа Phen вызывать перенос электрона в результате наличия благоприятного пути для электрона через ненасыщенный лиганд или стабилизации более низкого валентного состояния центрального иона.

Было выяснено, что наилучшей средой для получения данного комплекса является рН=9. Оптимальное соотношение веществ, входящих в состав комплекса, остаётся неизменным в присутствии ампициллина и равным Cu⁺:Phen=1:2.

Медь-элемент побочной подгруппы I группы периодической системы. Особенностью этого элемента является завершенность (у изолированных ато­мов) электронного d- подуровня с главным квантовым, числом, равным номеру предыдущего периода. Такая завершенность электронного подуровня 3d¹⁰ у меди, достигается за счет «перескока» на (n-l)d- подуровень одного из двух электронов ns-подуровня, заполненного еще у элементов подгруппы кальция.[2]

Медь (II) является сильным комплексообразователем, известны ее ком­плексные соединения со многими сотнями различных лигандов. Обладая под­вижной электронной оболочкой, медь (II) в своих комплексных соединениях реализует разнообразные типы координации; в зависимости от природы лиганда связь Сu (II)-лиганд бывает в той или иной мере ионной или ковалентной.

Медь (II) образует аммиачные, хлоридные, тартратные комплексы, а так­же соединения с комплексоном (II).

В комплексных соединениях с преимущественно ионным типом связи, к которым относятся и комплексы меди, взаимное влияние лигандов обычно яв­ляется очень сильным, если при этом не возникают осложнения, связанные с возникновением - дативных связей. [1]

При добавлении ампициллина в четырёхкратном избытке относительно меди(II) происходит полный переход еѐ из одновалентного состояния в двухвалентное. Это подтверждается результатами, полученными в ходе сравнения светопоглощения комплекса [Cu(Phen)2]+, образованного путѐм восстановления меди(II) до меди(I) с помощью ампициллина, и того же комплекса, образованного путѐм прямого взаимодействия меди одновалентной и фенантролина (рис. 3).

Рисунок 3. Спектры систем: 1 - Phen-Cu(II)-капт, 2 - Phen-Cu(I), 3 - Phen-Cu(I) – амп. С_ф(Cu²⁺) =2·10^-4 моль/л; С_ф(Cu⁺) =2·10^-4 моль/л; С_ф(Phen) =4·10^-4 моль/л;Сф(Амп) =0,6·10^-4 моль/л; рН=9 (ацетато-аммонийный буферный раствор), l=0,5 см, ПЭ5400В, λ=400 нм.

Зависимость оптической плотности от концентрации ампициллина при сохранении оптимального соотношения между реагирующими компонентами позволило использовать данную реакцию для создания достаточно чувствительной методики определения данного лекарственного препарата.

Список литературы:

1. Graham D.R., Sigman D.S.  Zinc ion in Escherichia coli DNA polymerase: a reinvestigation. – Inorg. Chem., 1984, Vol.23 №25, с.4188-4191.
2. Korsun L. N., Uskova A. A. Calculation control standard for antibiotics determination in pharmaceuticals. - Pharmacology, 2011, Vol. №3, с.102-111.