Macrolid bán tổng hợp được tạo thành bằng cách biến đổi một vài chi tiết cấu trúc của macrolid thiên nhiên, để đạt được mục tiêu khắc phục những nhược điểm của chất kháng sinh mẹ. Amikacin là một aminoglycosid bán tổng hợp được tạo ra bởi sự thay đổi cấu trúc hóa học của kanamycin A. Sự phân lập kanamycin được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1957. Được đưa vào y học lâm sàng vào năm 1958, kanamycin đã được chứng minh là một tác nhân hóa trị liệu có giá trị trong điều trị nhiễm trùng gram âm và bệnh lao kháng streptomycin. Khi việc sử dụng kanamycin A và các aminosid khác trở nên phổ biến, các chủng vi khuẩn kháng thuốc bắt đầu xuất hiện.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI
BỘ MÔN HÓA DƯỢC
TIỂU LUẬN HÓA DƯỢC 2
Amikacin
Cao Quỳnh Anh - 1601005
Đỗ Thị Thu Hiệp - 1601257
Trương Quang Khánh - 1601389
Nhóm 2 – Tổ 4 – A1K71
Hà Nội 04 - 2019
Trang 2Trang
Mục lục: 1
A Đại cương về kháng sinh nhóm Macrolid 2
I Đặc điểm cấu tạo 2
II Phân loại 2
III Cơ chế và phổ tác dụng 2
IV Liên quan cấu trúc và tác dụng 3
V Tính chất vật lý, hóa học chung 5
B Phần thuốc cụ thể: Amikacin 6
I Lịch sử nghiên cứu phát triển 6
II Công thức cấu tạo 7
III Liên quan cấu trúc tác dụng 7
IV Tính chất lý, hóa 8
V Kiểm nghiệm 8
VI Bảo quản 11
VII Điều chế 11
VIII Phụ lục 11
Trang 3A, ĐẠI CƯƠNG VỀ KHÁNG SINH NHÓM MACROLID
I Đặc điểm cấu tạo
Cấu trúc: Các glycoside thân lipid (lipophile): “Genin – O – Ose”
- Phần Genin: Là vòng lacton lớn, với số nguyên tử từ 12 đến 17
Các nhóm thế trên vòng lacton là alkyl và –OH; nhóm thế aldehyde
đặc trưng cho macrolid 16 nguyên tử; nhóm thế ceton đặc trưng
cho macrolid 14 nguyên tử
- Phần đường (Ose): gồm đường trung tính và đường thế amin.
II Phân loại
Genin
(lacto
n lớn)
12 nguyên
tử
14 nguyên tử 15 nguyên
tử
16 nguyên
tử
17 nguyên tử
KS
thiên
nhiên
Methymyci
n
Picromycin Erythromycin Oleandomycin Lankacidin
Leucomycin Spiramycin Josamycin Midecamyci
n
Lankacidi
n
KS
bán
tổng
hợp
Roxithromycin Clarithcromyci n
Dirithromycin Flurithromycin
Azithromyci
n
Tylosin Rokitamycin Miocamycin
III Cơ chế và phổ tác dụng
Trang 4a Cơ chế
- Ức chế tổng hợp protein của VK bằng cách gắn vào tiểu phần 50S của ribosom
b Phổ tác dụng
- Vi khuẩn gram(+): Tụ cầu, phế cầu, liên cầu, trực khuẩn than, bạch hầu
- Vi khuẩn gram(-): Nelsseria gonorrhoeae, Haemophilus
influenzae,…
- Một số vi khuẩn yếm khí, Mycoplasma, Rickettsiae, Chlamydiae …
Không nhạy cảm với phần lớn vi khuẩn gram(-), do kháng sinh khó thâm
nhập vào nội bào vi khuẩn
Với phổ tác dụng trên, kết hợp đặc tính phân bố, macrolid chỉ uống điều
trị nhiễm vi khuẩn gram(+), vi khuẩn yếm khí ở các cơ quan sâu trong cơ thể
IV Sự liên quan giữa cấu trúc và tác dụng
Macrolid bán tổng hợp được tạo thành bằng cách biến đổi một vài chi tiết cấu trúc của macrolid thiên nhiên, để đạt được mục tiêu khắc phục những nhược điểm của chất kháng sinh mẹ Ví dụ từ erythromycin A, khi thay
Trang 5đổi một số nhóm thế tạo ra các chất bán tổng hợp bền hơn với pH dịch dạ dày, hiệu lực kháng khuẩn cao hơn, thời gian tác dụng dài hơn nên liều 24 giờ giảm nhiều:
- Thay nhóm ceton(10): bằng dẫn chất oxim được Roxithromycin
- Thay nhóm –OH (7) bằng nhóm –OCH3 (methoxy) được
clarithromycin
- Mở rộng vòng lacton ra 15 nguyên tử (có 1 N) được azithromycin
Trang 6- Thay -F vào (9) được flurithromycin bền với acid
V Tính chất vật lý, hoá học chung
a Tính chất vật lý
- Bột màu trắng, vị rất đắng
- Do vòng lacton lớn nên dạng base không than nước, tan trong một
số dung môi hữu cơ (thuận lợi cho chiết xuất từ môi trường nuôi cấy vi sinh) Dạng muối với acid tan trong H2O, dung dịch không bền
- Hấp thụ UV: thử tinh khiết, định lượng bằng phương pháp
HPLC( detector UV ở bước song ngắn: erythromycin 215nm; clarithromycin 205nm)
b Tính chất hoá học
- Nhóm chức lacton: dễ bị mở vòng trong môi trường kiềm
- Nhóm ceton: ngưng tụ với các acmin
- Nhóm dimethylamin (phần đường): tạo muối với các acid
- Các nhóm –OH(phần đường): ester hoá
- Các phản ứng màu: xanthydrol, anisaldehyd, HCl, H2SO4
Trang 7B PHẦN THUỐC CỤ THỂ: AMIKACIN
I, Lịch sử nghiên cứu phát triển
Amikacin là một aminoglycosid bán tổng hợp được tạo ra bởi sự thay đổi cấu trúc hóa học của kanamycin A
Sự phân lập kanamycin được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1957 Được đưa vào y học lâm sàng vào năm 1958, kanamycin đã được chứng minh
là một tác nhân hóa trị liệu có giá trị trong điều trị nhiễm trùng gram âm
và bệnh lao kháng streptomycin Khi việc sử dụng kanamycin A và các aminosid khác trở nên phổ biến, các chủng vi khuẩn kháng thuốc bắt đầu xuất hiện Việc tìm hiểu ra cơ chế enzyme làm các chủng kháng aminosid bất hoạt và sự hiểu biết về các đặc điểm liên quan đến hoạt động của vi sinh vật đã hình thành cơ sở để tổng hợp các aminoglycosid tốt hơn
● Cơ chế khử hoạt tính chính của các sinh vật kháng aminoglycosid được xác định là N-acetylation [4-9], O-phosphoryl hóa [10-15],
và O-adenylylation [16-18] Kiến thức về cơ chế kháng với
aminoglycosid cho thấy khả năng tổng hợp các dẫn xuất sẽ có hiệu quả chống lại các sinh vật kháng thuốc Do đó, các nhà hóa học kháng sinh được khuyến khích nghiên cứu sửa đổi cấu trúc cụ thể của kháng sinh aminoglycosid
● Một hướng để sửa đổi hóa học là loại bỏ nhóm chức có khả năng
bị tấn công bởi enzyme bất hoạt Nhóm 3’-hydroxyl của kháng sinh aminoglycosid đã được chứng minh là một mục tiêu quan trọng của enzyme phosphorylating
● Một hướng khác là cố gắng ức chế các enzyme bất hoạt ở vị trí gắn kết hoặc tại vị trí hoạt động đối với phân tử aminoglycosid Amikacin, một dẫn xuất bán tổng hợp của kanamycin, đã được phát triển trên cơ sở khái niệm này Vào năm 1972, tiến sĩ Hiroshi Kawaguchi tại Viện nghiên cứu Bristol-Banyu ở Tokyo đã mô tả việc phát hiện ra BB-K8 (amikacin) và chứng minh hiệu quả cải thiện của nó Amikacin là một dẫn xuất của kanamycin A, thu được thông qua acetyl hóa với chuỗi bên
L(-)-y-amino-a-hydroxybutyryl tại nhóm amino C-1 của nhóm deoxystreptamine Vào năm 1976, Amikacin được đưa vào sử dụng thương mại Kể
từ đó, nó đã được sử dụng trên toàn thế giới trong điều trị nhiễm trùng gram âm nghiêm trọng Các hình thức bán trên thị trường thông thường là 50 và 250 mg/ml dung dịch amikacin sulfate được chỉ định
Trang 8II Công thức cấu tạo Amikacin
C22H43N5013 P.t.l: 585,6
Tên IUPAC hệ thống:
D-Streptamine, O-3-amino-3-deoxy-α-D-glucopyranosyl-(1→6)- O-[6-amino-6-deoxy-α-D-glucopyranosyl(1→4)]-N1-(4-amino- 2-hydroxy-1-oxobutyl)-2-deoxy- O-3-Amino-3-deoxy-α-D-glucopyranosyl(1→4)-O-
[6-amino-6-α-D-glucopyranosyl(1→6)]-N3-(4-amino-L-2-hydroxybutyryl)-2-deoxy-L-streptamine
III, Liên quan cấu trúc - tác dụng sinh học (SAR)
● Vòng A rất cần thiết cho hoạt động kháng khuẩn phổ rộng
Trang 9● Vị trí 2’ gắn với nhóm –OH làm giảm hoạt tính của thuốc.
● Vòng B linh hoạt đối với những thay đổi Ở amikacin, vị trí 1-NH2
bị acyl hóa và hoạt tính kháng khuẩn gần như không thay đổi,
nhưng khả năng chống lại các enzyme khử hoạt tính tăng lên
● Các nhóm chức của vòng C ít nhạy cảm hơn đối với các sửa đổi
● 3”- NH2 có thể sơ cấp hoặc thứ cấp
● Liên kết 4”-OH có thể là liên kết axial hoặc equatorial, trước đây có khả năng chống lại các enzyme khử hoạt tính (ANT)
IV, Tính chất lý hóa
1 Tính chất vật lý
- Bột màu trắng hoặc gần như trắng
- Dạng base hơi tan trong nước, khó tan trong methanol, thực tế không tan trong aceton và ethanol 96%
- Dạng muối sulfat háo ẩm, dễ tan trong nước, không tan trong alcol, dung môi hữu cơ
- Dung dịch ở pH trung tính bền với nhiệt, thuỷ phân chậm trong môi trường Acid
- Phổ IR có dải đặc trưng
- Không có khả năng hấp thu UV
2 Tính chất hóa học
a Tính base
Sự hiện diện của những nhóm Amin làm cho các Amikacin có tính base: Cho phản ứng màu với các Thuốc thử chung của Alkaloid (Cho tủa vàng với acid picric; cho tủa trắng với TT Mayer)
b Tính chất của nhóm Amin bậc 1:
Do Amikacin có nhóm Amin bậc 1 nên sẽ tạo phức màu tím với thuốc thử Ninhydrin
c Tính chất của nhóm amid:
Thủy phân bằng acid, định tính phần amin và acid tạo thành:
+ Amin: tạo phức màu tím với thuốc thử Ninhydrin
+ Acid: tan trong dd kiềm hoặc tạo muối có màu, tủa với muối khác
d Tính chất của acid kết hợp:
- Cho phản ứng với dung dịch BaCl2 tạo tủa trắng
V, Kiểm nghiệm amikacin
1 Định tính
a Phổ hẩp thụ hồng ngoại của chế phẩm phải phù hợp với phổ hấp thụ hồng ngoại của amikacin sulfat chuẩn
b Phương pháp sắc kí lớp mỏng
Trang 10● Dung dịch đối chiếu (a): hòa tan 25mg amikacin sulfat chuẩn trong nước và pha loãng thành 10ml cùng với dung môi
● Dung dịch đối chiếu (b): hòa tan 5mg amikacin sulfat chuẩn trong 1ml dung dịch thử và pha loãng thành 10ml với nước
● Bản mỏng: Silicagel
● Dung môi khai triển: methylene chloride, ammonia, methanol (25:30:40 V/V/V)
● Cách tiến hành: Chấm riêng biệt lên bản mỏng 5µl các dung dịch thử, dung dịch đối chiếu (a) và dung dịch đối chiếu (b)
● Triển khai sắc ký đến khi dung môi đi được 3/4 tấm
● Sấy khô trong không khí
● Phát hiện bằng phun dung dịch Ninhydrin và sấy ở 110 C trong ⁰
5 phút
● Phép thử chỉ có giá trị khi trên sắc ký đồ của dung dịch đối chiếu (b) cho hai vết tách ra rõ ràng
● Vết chính trên sắc ký đồ của dung dịch thử phải tương ứng về vị trí và kích thước với vết chính trên sắc kí đồ của dung dịch đối chiếu (a)
c Định tính bằng phương pháp hóa học
⮚ Phản ứng với thuốc thử chung của alkaloid ( cho tủa vàng với acid picric, cho tủa trắng với thuốc thử Mayer)
⮚ Phản ứng với thuốc thử Ninhydrin tạo phức màu tím
⮚ Phản ứng với dung dịch BaCl2 tạo tủa trắng
d Góc quay cực riêng
+76 đến +84 (Tính theo chế phẩm khô).⁰ ⁰
Hòa tan 0,50 g chế phẩm trong nước và pha loãng thành 25,0 ml với cùng dung môi
Sau đó đem đi đo góc quay cực riêng
2 Thử tinh khiết
a Góc quay cực riêng ( như trên )
b Nước
- Không được quá 8,5%
- Dùng 0,2g chế phẩm
c Tro sulfat
- Không được quá 0,5%
- Dùng 1,0g chế phẩm
3 Định lượng
a Định lượng phần ion sulfat kết hợp (với dạng muối) 23.3 % đến 25.8 % (Tính theo chế phẩm khô)
Trang 11Hòa tan 0.250 g chế phẩm trong 100 mL nước và điều chỉnh cho pH=11 bằng amoniac Thêm 10.0 mL dung dịch bari clorua 0.1 M và khoảng 0.5 phthalein tím
Chuẩn độ bằng natri acetat 0.1 M , thêm 50 mL ethanol (96%) khi màu của dung dịch bắt đầu thay đổi và tiếp tục chuẩn độ đến khi màu xanh tím biến mất
1 mL dung dịch bari clorua 0.1 M tương đương với 9.606 mg sulfat
b Định lượng bằng phương pháp complexon
c Định lượng bằng phương pháp sắc ký lỏng
● Pha động: Dung dịch kali dihydrophosphat 0,27% đã được chỉnh đến
pH 6,5 bằng dung dịch kali hydroxyd 2,2%-methanol (30:70)
● Dung dịch thử 1: hòa tan 0,100g chế phẩm trong nước, pha loãng thành 10,0ml với cùng dung môi Lấy 0,2ml dung dịch thu được, cho vào một lọ có nút thủy tinh mài đã có sẵn 2,0ml dung dịch acid 2,4,6-trinitrobenzen sulphonic 1% Thêm 3,0ml pyridin, đậy nút thật chặt Lắc mạnh trong 30s, sau đó đun nóng trong cách thủy ở 75o C trong 45min Làm lạnh trong nước lạnh trong 2 min và thêm 2ml acid acetic băng, lắc mạnh trong 30s
● Dung dịch thử 2: Hòa tan 50,0mg chế phẩm trong nước và pha loãng thành 50,0ml với cùng dung môi Tiến hành xử lý giống như dung dịch thử 1, bắt đầu từ “Lấy 0,2ml dung dịch thu được”
● Dung dịch đối chiếu 1: Hòa tan 10,0mg tạp chất A chuẩn của
amikacin trong nước và pha loãng thành 100,0ml bằng nước Tiến hành xử lý giống như dung dịch thử 1, bắt đầu từ “ Lấy 0,2ml dung dịch thu được”
● Dung dịch đối chiếu 2: Hòa tan 50,0mg amikacin chuẩn trong nước
và pha loãng thành 50,0ml với nước Tiến hành xử lý giống như dung dịch thử 1, bắt đầu từ “Lấy 0,2ml dung dịch thu được”
● Dung dịch phân giải: Hòa tan 5mg amikacin chuẩn và 5mg tạp chất A chuẩn của amikacin trong nước,pha loãng thành 50ml với cùng dung môi Tiến hành xử lý giống như dung dịch thử 1, bắt đầu từ “Lấy 0,2ml dung dịch thu được”
● Dung dịch mẫu trắng: Tiến hành giống như dung dịch thử 1, dùng 0,2ml nước
Duy trì nhiệt độ của các dung dịch ở 10oC
Điều kiện sắc ký:
- Cột kích thước (25 cm x 4,6 mm) được nhồi pha tĩnh là
octadecylsilyl silicagel (5µm)
- Nhiệt độ cột 30o C
- Detector quang phổ tử ngoại đặt tại bước sóng 340nm
- Tốc độ dòng 1,0ml/min
Trang 12Cách tiến hành: Tiến hành sắc ký với dung dịch đối chiếu 2, điều chỉnh
độ nhạy sao cho chiều cao pic chính không được dưới 50% của thang đo Kiểm tra tính phù hợp của hệ thống: Độ lệch chuẩn tương đối của diện tích pic amikacin trên sắc ký đồ dung dịch đối chiếu 2 thu được từ 6 lần tiêm phải nhỏ hơn 2,0%
Tính hàm lượng của C22H43N5O13 từ diện tích pic amikacin thu được trên sắc ký đồ của dung dịch thử 2 và dung dịch đối chiếu 2
VI, Bảo quản
Bảo quản amikacin sulfat tiêm ở nhiệt độ dưới 40oC, tốt nhất ở
15-30oC, tránh đông lạnh
Bảo quản trong bao bì kín, tránh ánh sáng
VII, Pha chế
Các dạng bào chế:
- Dung dịch tiêm amikacin sulfat( có sulfit để bảo quản): 1ml chứa 50mg (dùng cho trẻ em) và 250mg amikacin base
- Ngoài ra, ở dạng muối sulfat háo ẩm, dễ tan trong nước, không tan trong alcol, dung môi hữu cơ nên có thể pha chế dưới dạng bột pha tiêm : Lọ 250mg hoặc 500mg bột (tính theo amikacin base) kèm theo tương ứng 2ml hoặc 4ml dung môi (nước để pha thuốc tiêm)
VIII, Phụ lục
1 Các đơn vị đo lường
Mét: m Giờ: h
Centimét: cm Phút: min
Milimét: mm Giây: s
Micromét: μm Độ Celsius: 0 C
Lít: L Phần trăm: %
Mililít: mL
Micrôlít: μL
Gam: g
Miligam: mg
2 Tài liệu tham khảo
⮚ Hóa dược 2, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội
⮚ Dược điển Việt Nam V, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội
⮚ Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội
⮚ Fischer, Janos; Ganellin, C Robin (2006) Analogue-based Drug Discovery
⮚ Discovery, Chemistry, and Activity of Amikacin Hiroshi Kawaguchi
⮚ Medicinal Chemistry of Antibiotic Prepared by Ganesh D.Mote, AGCOP, Satara
Trang 13PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
Cao Quỳnh Anh 1601005 Thuốc cụ thể: CTCT, SAR, định tính
Đỗ Thị Thu Hiệp 1601257 Đại cương Macrolid
Trương Quang Khánh 1601389 Thuốc cụ thể: Định lượng, bảo quản, bào chế