1

Analiza

chemioterapeutyków

Analiza antybiotyków

2

Podział antybiotyków

I. Antybiotyki β-laktamowe
1. pochodne penamu – penicyliny
a. penicyliny naturalne
b. penicyliny półsyntetyczne

- izoksazolowe

- karboksypenicyliny
- aminopenicyliny
- penicyliny amidynowe
2. pochodne cefalosporyny (I, II, III, IV generacja)
3. pochodne karbapenemu
4. monobaktamy

II. Antybiotyki hamujące biosyntezę białka
1. antybiotyki aminoglikozydowe
2. tetracykliny
3. chloramfenikol i jego pochodne
4. antybiotyki makrolidowe
5. linkozamidy

III. Antybiotyki peptydowe
1. cykliczne antybiotyki peptydowe
2. glikopeptydy

3

Antybiotyki β-laktamowe – pochodne penamu (penicyliny)

penam

4-Tia-1-azabicyklo[3.2.0]heptan-7-on

N

S

O

1

2

3

4

5

6

7

Acylowe i amidynowe pochodne
kwasu 6-aminopenicylanowego
(6-AC)

4

N

S

HOOC

CH

3

H

3

C

O

NHCOR

3

NH

S

HOOC

CH

3

H

3

C

O

NHCOR

3

NHOH

3 (NH

2

OH)Cl, 6 NaOH

3 NaCl, 6 H

2

O

+ FeCl

3

- NaCl

NH

S

HOOC

CH

3

H

3

C

O

NHCOR

NHO

3

Fe

3+

1. Reakcja penicylin z chlorowodorkiem hydroksyloaminy

Kwas hydroksyamowy

Reakcje tożsamościowe dla penicylin

5

N

S

COOH

CH

3

CH

3

O

ROCHN

NaOH

N

S

COO

CH

3

CH

3

O

ROCHN

Na

Reakcja penicylin z zasadami

6

Hydroliza penicylin pod wpływem kwasów mineralnych

Roztwór po hydrolizie daje reakcje charakterystyczne dla aldehydów i aminokwasów

N

S

HOOC

CH

3

H

3

C

O

NH

O

R

+ H

2

O/H

+

H

3

C

CH

3

SH

CH

2

COOH

NH

2

+

C

O

H

H

C

NH

CO

- CO

2

R

COOH

C

O

H

H

2

C

NH

CO

R

penicylamina

kwas penaldowy

aldehyd penilowy

7

Kondensacja penicylin z fenolami

W wyniku rozkładu penicylin powstaje aldehyd penilowy, który ulega reakcji
kondensacji z fenolami

2-naftol w reakcji z penicylinami daje zielone zabarwienie

OH

HO

+

O

H

CH

2

NH

O

R

CH

3

NH

O

R

2

H

+

/ [O]

- 3 H

2

O

O

HO

O

8

Próba na siarkę organicznie związaną

50 g substancji rozpuścić w 2 ml 15% roztworu NaOH, dodać 0,5 ml
10% roztworu
octanu ołowiu (II) i ogrzać; powstaje brunatne zabarwienie, a po
ochłodzeniu
brunatny osad.

S

2-

+ Pb(CH

3

COOH)

2

= PbS + 2 CH

3

COO

-

9

Penicylina G

Benzylopenicylina potasowa, sodowa

Benzylpenicillinum kalium, natrium

Zastosowanie: zapalenie opon mózgowych, choroby dróg oddechowych, ropne choroby jamy
ustnej, zapalenie wsierdzia, posocznica, choroba reumatyczna, różyca, kiła, rzeżączka

Działanie: przeciwbakteryjne (Gram-dodatnie, ziarenkowce Gram-ujemne, krętki)

Mechanizm działania: penicyliny blokują ostatni etap syntezy ściany komórkowej bakterii
(reakcja transpeptydowania)

10

Analiza jakościowa:

1. Reakcje charakterystyczne dla penicylin

2. Penicyliny dają charakterystyczne zabarwienie płomienia; żółty dla soli sodowej
i fiołkowy dla soli potasowej

3. Penicylina benzylowa tworzy sól z N-etylopiperydyną o temp. top. 152-154

0

C,

trudno rozpuszczalna w mieszaninie bezwodnego acetonu i bezwodnego
octanu amylu

11

Analiza ilościowa:

1. Metoda jodometryczna

N

S

C

CH

3

H

3

C

O

NH

O

CH

2

O

HO

C

6

H

5

KOH

HOH

NH

H

C

S

C

CH

3

H

3

C

NH

O

CH

2

O

HO

C

6

H

5

C

O

OH

HCl

2 HOH

HO

O

CH

NH

2

C

CH

3

SH

H

3

C

+

C

6

H

5

H

2

C

C

NH

O

CH

C

C

O

OH

O

H

+

2 KCl

kwas penicylonowy

penicylamina

kwas penaldowy

12

HO

O

CH

NH

2

C

CH

3

SH

H

3

C

+

C

6

H

5

H

2

C

C

NH

O

CH

C

C

O

OH

O

H

3 I

2

I

2

HO

O

CH

NH

2

C

CH

3

SO

3

H

H

3

C

C

6

H

5

H

2

C

C

NH

O

CH

C

C

O

OH

O

OH

+

kwas penicyloaminosulfonowy

kwas fenyloacetyloaminomalonowy

Gramorównoważnik = 1/8 gramocząsteczki

Przebieg reakcji zależy od pH środowiska, dlatego konieczny jest bufor

penicylamina

kwas penaldowy

13

Penicyliny nie utleniają się pod wpływem jodu.
W oznaczeniu wykonuje się równoległe oznaczenie jodometryczne próby hydro-
lizowanej i niehydrolizowanej (tzw. ślepa próba).
Umożliwia ona ustalenie, czy i jaka ilość penicyliny uległa hydrolizie w czasie
przechowywania.
Nadmiar jodu, który nie brał udziału w reakcji utleniania, oznacza się mianowanym
roztworem tiosiarczanu sodu

W obliczeniach uwzględnia się różnicę objętości Na

2

S

2

O

3

zużytą w analizie próbki

niehydrolizowanej i hydrolizowanej

I

2

+ 2 S

2

O

3

2-

= 2 I

-

+ S

4

O

6

2-

14

2. Metoda grawimetryczna

Penicylina benzylowa tworzy z N-etylopiperydyną sól trudno
rozpuszczalną
w mieszaninie bezwodnego acetonu i bezwodnego octanu
amylu.

1 g osadu odpowiada 0,8322 g benzylopenicyliny potasowej

1 g osadu odpowiada 0,7692 g benzylopenicyliny sodowej

15

Benzylopenicylina prokainowa

Benzylpenicillinum procainum

Sól prokainowa penicyliny G

Zastosowanie: paciorkowcowe zapalenie płuc

N

S

O

HN

O

CH

3

CH

3

COOH

H

2

N

O

O

(CH

2

)

2

N

C

2

H

5

C

2

H

5

*

16

Analiza jakościowa:

1. Reakcja z chlorowodorkiem hydroksyloaminy

2. Reakcja diazowania i sprzęgania prokainy z β-naftolem
ok. 0,2 g substancji rozpuścić w 25 ml wody, przesączyć. Do

przesączu

dodać 0,2 ml 10% HCl, następnie 1 ml 1% roztworu NaNO

2

, po

czym dodać

5 ml 15% NaOH i 5 ml alkalicznego roztworu β-naftolu; powstaje
szkarłatnoczerwony osad.

Analiza ilościowa:

1. Metoda jodometryczna
gramorównoważnik = 1/8 gramocząsteczki

benzylopenicylina prokainowa trudno rozpuszcza się w wodzie,

dlatego w metodzie jodometrycznej jako rozpuszczalnik stosujemy
wodę i metanol

2. Metoda grawimetryczna
1 g osadu odpowiada 1,315 g benzylopenicyliny

prokainowej

17

Ampicylina

Ampicillinum

D(-)-α-aminobenzylopenicylina

Syn. Binotal

Zastosowanie: w zakażeniach przewodu pokarmowego (pęcherzyka żółciowego i dróg
żółciowych), dróg moczowych i oddechowych, zakażenia skóry

18

Analiza jakościowa:

1. Ampicilina daje pozytywne reakcje opisane dla penicylin
2. Reakcja z ninhydryną – powstaje fioletowe zabarwienie

C

H

R

NH

2

[O]

ninhydryna

C

O

H

+

NH

3

O

OH

OH

O

+

NH

3

O

HO

H

O

+

- 3 H

2

O

OH

O

N

O

O

produkt o fioletowym zabarwieniu

forma zredukowana ninhydryny

ninhydryna

19

Antybiotyki β-laktamowe – pochodne cefemu
(cefalosporyny)

N

S

O

1

2

3

4

5

6

7

8

N

S

O

O

O

R

4

R

2

R

3

N

H

O

R

1

Δ2-cefem
4-tia-1-azabicyklo-[4.2.0]-oktan-8-on

Ogólny wzór pochodnych cefemu

S = C karbacefemy
S = O oksacefemy

R

1

= warunkuje aktywność przeciwbakteryjną

R

2

= wpływa na aktywność, farmakokinetykę

i trwałość metaboliczną

R

3

= chroni ugrupowanie β-laktamowe przed

działaniem β-laktamaz

R

4

= zwiększa lipofilność pochodnych, co

wpływa korzystnie na ich biodostępność

20

Cefaleksyna

Cefalexinum

Syn. Keflex

Cefalosporyna I generacji

Zastosowanie: w zakażeniach wywołanych pałeczką zapalenia płuc, w
zakażeniach
dróg moczowych, w przypadku uczuleń na penicyliny i w zakażeniach
opornych na penicyliny

Mechanizm działania: hamują biosyntezę ściany komórkowej

21

Analiza jakościowa:

1. Zmieszać 20 mg substancji z 0,25 ml kwasu octowego (10 g/l), dodać 0,1 ml
roztworu siarczanu miedzi (II) (10 g/l) i 0,05 ml roztworu NaOH (80 g/l);
powstaje jasnozielone zabarwienie.

2. Próba na siarkę organicznie związaną:
50 mg substancji rozpuścić w 2 ml 15% roztworu NaOH, dodać 0,5 ml 10%
roztworu octanu ołowiu (II); powstaje brunatne zabarwienie, a po upływie
1 min powstaje brunatny osad.

Analiza ilościowa:

1. Metoda jodometryczna

22

Antybiotyki hamujące biosyntezę białka

I. Antybiotyki aminoglikozydowe

II. Tetracykliny

III. Chloramfenikol i jego pochodne

IV. Antybiotyki makrolidowe

V. Linkozamidy

VI. Pochodne oksazolidynonu

VII. Inne antybiotyki

23

Streptomycyny siarczan

Streptomycinum sulfuricum

H

2

N

NH

2

NH

HO

OH

NH

O

OH

NH

2

NH

2

O

H

3

C

O

OH

CHO

O

CH

2

OH

OH

OH

H

2

N

CH

3

3 SO

4

2_

2

Antybiotyk aminoglikozydowy

Zastosowanie: jako lek tuberkulostatyczny, w zapaleniu płuc i opon mózgowych,
w zakażeniach dróg moczowych wywołanych bakteriami Gram-ujemnymi,
w enterokokowym zapaleniu wsierdzia

Działanie: bakteriobójcze (Gram-dodatnie, Gram-ujemne)

Mechanizm działania: zaburza prawidłową syntezę białek drobnoustrojów.
Streptomycyna łączy się z podjednostką 30S rybosomu, co powoduje zaburzenia
procesu translacji a w rezultacie niszczy kod genetyczny.

24

Analiza jakościowa:

1. Streptomycyna w wyniku hydrolizy alkalicznej rozpada się do streptozy,
która po zakwaszeniu przechodzi się w maltol (α-metylo-β-hydroksy-δ-piron).
Maltol w reakcji z 2% roztworem ałunu żelazowo-amonowego w 0,5 M kwasie
siarkowym daje ciemnofioletowe zabarwienie.

Maltol z chlorkiem żelaza (III) tworzy sól kompleksową o zabarwieniu czerwonym

maltol

3 cz. streptomycyny

6 cz.

O

O

OH

CH

3

Fe

3+

FeCl

3

- 3 HCl

O

O

OH

CH

3

25

2. Rozpuścić 3 mg substancji w 5 ml wody, dodać 1 ml roztworu NaOH (110 g/l)
i 1 ml etanolowego roztworu 1-naftolu i 0,15 ml roztworu podbrominu sodu OD;
powstaje czerwone zabarwienie.

3. Substancja daje reakcje na jony siarczanowe.

Analiza ilościowa:

1. Metoda kolorymetryczna – wykorzystuje się reakcję tworzenia maltolu, który z solami
Fe

3+

daje związek kompleksowy o barwie czerwonej

26

Tetracykliny

R = R

1

= H Tetracyclinum hydrochloricum

R = H; R

1

= OH Oxytetracyclinum hydrochloricum

R = Cl; R

1

= H Chlortetracyclinum hydrochloricum

Tetracykliny – grupa antybiotyków naturalnych i półsyntetycznych,
posiadających układ tetracenu (4 skondensowane pierścienie
benzenowe o różnym stopniu nasycenia)

Zastosowanie: zapalenie oskrzeli i płuc wywołane przez mykoplazmy,
dur plamisty, zakażenia chlamydiami przenoszone drogą płciową,
trądzik młodzieńczy

Działanie: bakteriostatyczne (bakterie Gram dodatnie, Gram-ujemne,
mykoplazmy, bedsonie i riketsje)

Mechanizm działania: ingerują w syntezę białka w układzie
chromosomalnym bakterii, co powoduje zahamowanie syntezy białka
bakteryjnego

R

OH

OH

R

1

O

OH

OH

O

CONH

2

OH

N

H

3

C

CH

3

H

3

C

27

Analiza jakościowa:

1. Tetracykliny rozpuszczone w stężonym kwasie siarkowym dają

zabarwienie od

fioletowego do czerwonego; po dodaniu wody przechodzące w

żółte

chlorowodorek tetracykliny - fioletowe (żółte)
chlorowodorek oksytetracykliny - czerwone (żółte)
chlorowodorek chlorotetracykliny - niebieskie lub ciemnooliwkowe
(złocisto-

brunatne)

2. W parowniczce porcelanowej, na łaźni wodnej, odparować 2 ml 50%

roztworu chlorku cynku. Następnie dodać szczyptę badanej
tetracykliny i ogrzewać dalej przez 1 min; powstają barwne
kompleksy:

chlorowodorek tetracykliny - żółte
chlorowodorek oksytetracykliny - fioletowe
chlorowodorek chlorotetracykliny - czerwone

3. tetracykliny dają reakcję na jon chlorkowy

4. tetracykliny po rozpuszczeniu w 2 ml 0,1 M HCl i zadaniu 1%

roztworem chlorku żelaza (III) dają czerwonobrunatne zabarwienie

28

Analiza ilościowa:

1. Metoda fluorymetryczna
zdolność do fluorescencji wykazują produkty degradacji (najczęściej

w środowisku alkalicznym) lub kompleksy tetracyklin z Zn

2+

, Fe

3+

2. Metoda kolorymetryczna
wykorzystuje zdolność tworzenia barwnych kompleksów tetracyklin

z metalami, np. Fe

3+

OH

O

OH

O

OH

O

OH

O

O

OH

Me

29

Chloramfenikol

Chloramphenicolum

D-(-)treo-1-(4-nitrofenylo)-2-(dichloroacetamido)propan-1,3-

diol

Syn. Detreomycyna, Chlorocid

Zastosowanie: w zakażeniach krętkami i riketsjami, w durze brzusznym i
osutkowym,
w biegunkach, w ropniach mózgu, w zakażeniach wewnątrz gałkowych,
krztuścu o ciężkim przebiegu

Działanie: bakteriostatyczne i bakteriobójcze

Mechanizm działania: hamuje syntezę białka bakteryjnego przez inhibicję
peptydylotransferazy, co uniemożliwia przenoszenie w cytoplazmie
aktywowanych aminokwasów z kwasu rybonukleinowego do rybosomów

30

Analiza jakościowa:

1. 10 mg substancji ogrzać z 2 ml 10 % roztworu NaOH; powstaje żółte zabarwienie.

sól disodowa kwasu

4,4’ -azobenzenokarboksylowego

NO

2

H

C

HO

CH

HN

CH

2

OH

COCHCl

2

2

+ 12 NaOH

- 2 H

2

NCH

2

OH

4 NaCl, 2 Na

2

CO

3

2 HCOONa

CHO

NO

2

CH

2

OH

NO

2

+

N

N

COONa

COONa

31

2

. 50 mg substancji rozpuścić w 3 ml etanolu, dodać 7 ml wody,

0,2 g pyłu cynkowego, ogrzać 10 min na łaźni wodnej i
przesączyć; przesącz daje reakcję na jony chlorkowe

Analiza ilościowa:

1. Oznaczenie acydymetryczne w środowisku niewodnym:

odważyć dokładnie ok. 0,3 g substancji, dodać 10 ml 25 % kwasu
solnego

i odparować do sucha.
Pozostałość rozpuścić lekko ogrzewając w 10 ml 100 % kwasu

octowego, dodać 10 ml roztworu octanu rtęci i miareczkować 0,1
M kwasem nadchlorowym wobec fioletu krystalicznego do zmiany
zabarwienia z fioletowego na niebieskie.

32

O

2

N

CH

2

OH

C

H

CH

2

OH

NH

CO

CHCl

2

+ 2 H

2

O, 2 HCl

- 2 Cl

2

CHCOOH

O

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH

3

2

Cl

-

+ (CH

3

COOH)

2

Hg

- HgCl

2

O

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH

3

2

CH

3

COO

2 (CH

3

COOH)ClO

4

4 CH

3

COOH

O

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH

3

2

ClO

4

chlorowodorek
1-(4-nitrofenylo)-amino-
1,3-propandiolu

33

2 . Metoda argentometryczna

W wyniku hydrolizy alkalicznej (ogrzewanie z 20 % NaOH) chlor organicznie
związany przechodzi w jony chlorkowe. Po ochłodzeniu roztwór zakwasza się
kwasem siarkowym lub azotowym i miareczkuje się roztworem azotanu srebra.
Koniec miareczkowania ustala się potencjometrycznie.

3. Metoda azotynowa

W reakcji z pyłem cynkowym w kwasie solnym grupa nitrowa w chloramfenikolu
ulega redukcji do pierwszorzędowej aromatycznej grupy aminowej, którą oznacza
się metodą azotynową.
Koniec miareczkowania oznacza się potencjometrycznie lub przy pomocy
papierka jodoskrobiowego.

34

O

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH CO CHCl

2

3 H

2

H

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH CO

CHCl

2

+

2 H

2

O

H

2

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH CO

CHCl

2

+

NaNO

2

+ 2 HCl

N

CH

OH

C

H

CH

2

OH

NH CO

CHCl

2

N

Cl

-

+

NaCl + 2 H

2

O

35

Erytromycyna

Erythromycin

Antybiotyk makrolidowy (niepolienowy)

Zastosowanie: zakażenia paciorkowcami (górny i dolny odcinek dróg
oddechowych)

Mechanizm działania: blokuje syntezę białka bakteryjnego

36

Analiza jakościowa wg FP VI:

1. Rozpuścić 5 mg substancji w ml acetonu, dodać 2 ml HCl (425
g/l);
powstaje pomarańczowe zabarwienie, zmieniające się na
czerwone.
Dodać 2 ml chloroformu i wytrząsnąć; warstwa chloroformowa
zabarwia się
na fioletowo.

2. Analiza widm absorpcyjnych w podczerwieni.

3. Badanie metodą chromatografii cienkowarstwowej.

Analiza ilościowa wg FP VI;

1. Miareczkowanie acydymetryczne kwasem nadchlorowym

wobec fioletu

krystalicznego.

2. Oznaczenie metodą cylinderkowo-płytkową wg monografii
„Oznaczenie aktywności antybiotyków metodami

mikrobiologicznymi.”

37

Spiromycyna - antybiotyk makrolidowy polienowy

38

Linkomycyny chlorowodorek

Lincomycini hydrochloride

Linkozamid, hamuje syntezę białka bakteryjnego.
Kwas trans-1-propylohygrynowy połączony jest wiązaniem amidowym
z aminosacharydem zawierającym grupę tiometylową

Zastosowanie: błonnica, posocznica gronkowcowa, zapalenie płuc i ucha
środkowego,

zakażenia oporne na działanie penicylin

39

Analiza jakościowa wg FP VI:

1. Substancja wykazuje reakcje na chlorki.

2. Rozpuścić 20 mg substancji w 2 ml wody, dodać 3 ml kwasu

siarkowego

(1,762 kg/l);
na granicy faz powstaje czerwonopomarańczowe zabarwienie.

3. Badanie metodą chromatografii cienkowarstwowej.

Analiza ilościowa wg FP VI:

1. Oznaczenie metodą cylinderkowo-płytkową wg monografii
„Oznaczenie aktywności antybiotyków metodami

mikrobiologicznymi.”

2. Badanie metodą chromatografii gazowej.

40

Bacytracyna

Bacitracinum

Zastosowanie: w zakażeniach skóry i błon śluzowych

Mechanizm działania: zakłóca biosyntezę ściany komórkowej
bakterii; uniemożliwia reakcję defosforylacji

Cykliczny antybiotyk peptydowy.
Mieszanina polipeptydów, której głównym składnikiem jest bacytracyna A
Bacytracyna A składa się z pierścieniowego heptapeptydu
I łańcucha bocznego, w którym w wyniku cyklizacji izoleucyny z cysteiną powstał pierścień
dihydrotiazolu

41

Analiza jakościowa wg FP VI:

1. Rozpuścić 5 mg substancji w 5 ml wody, dodać 5 ml roztworu NaOH (80 g/l).
Dodać 0,5 ml roztworu siarczanu miedzi (II), (10 g/l); powstaje fioletowe
zabarwienie.

2. Rozpuścić 20 mg substancji w 2 ml buforu fosforanowego o pH = 7, dodać
0,2 ml roztworu ninhydryny i ogrzewać na łaźni wodnej; powstaje fioletowo-
niebieskie zabarwienie.

3. Badanie metodą chromatografii cienkowarstwowej.

Analiza ilościowa wg FP VI:

1. Oznaczenie metodą cylinderkowo-płytkową wg monografii
„Oznaczenie aktywności antybiotyków metodami mikrobiologicznymi.”

42

Vankomycyny chlorowodorek

Vancomycini hydrochloride

Antybiotyk peptydowy - glikopeptyd wytwarzany przez Nocardia orientalis
Trójpeptydowy heptapeptyd

Zastosowanie: skutecznie zwalcza infekcje wywołane przez gronkowce

Mechanizm działania: zakłóca biosyntezę ściany komórkowej

43

Analiza jakościowa wg FP VI:

1. Substancja wykazuje reakcje na chlorki.

2. Rozpuścić 10 mg substancji w 3 ml wody, zmieszać z 7 ml

roztworu

β-naftolu w kwasie siarkowym i ogrzewać 25 min na łaźni

wodnej;

powstaje różowofioletowe zabarwienie.

3. Badanie metodą chromatografii cienkowarstwowej.

Analiza ilościowa wg FP VI:

1. Oznaczenie metodą cylinderkowo-płytkową wg monografii
„Oznaczenie aktywności antybiotyków metodami
mikrobiologicznymi.”