Кортикостероиды и их полусинтетические аналоги

Гормоны коркового слоя надпочечных желез (кортикостероиды) являются производными кортикостерона, структура которого включает углеводород прегнан:

По действию на организм кортикостероиды условно делят на две группы: минералокортикостероиды и глюкокортикостероиды. Первая из них активно регулирует минеральный обмен и слабо влияет на углеводный и белковый обмен. Вторая группа, наоборот, активно регулирует углеводный и белковый обмен и слабо влияет на минеральный. Из минералокортикостероидов наиболее широко применяют дезоксикортона ацетат, а из глюкокортикостероидов — кортизона ацетат, гидрокортизона ацетат, его полусинтетический аналог — преднизолон, а также галогенопроизводные преднизолона.

Источниками получения более 40 кортикостероидов служат надпочечные железы убойного скота. Исходными продуктами их синтеза могут быть природные вещества стероидной структуры (диосгенин, стигмастерин), а также холестерин, который считают предшественником кортикостероидов в организме.

Кортизон был выделен в 1936 г. из коры надпочечников одновременно Кендаллом и Винтерштейнером в США и Рейхштейном в Швейцарии. Трудность его синтеза состоит в том, что в природе отсутствуют доступные стероидные соединения, содержащие кетогруппу в положении 11. Ввести такую группу можно биохимическим окислением (с помощью грибков, дрожжей, актиномицетов и различных бактерий). Этот процесс позволяет вводить гидроксил в положения 9, 11, 14, 15, 16, 17, 21, причем в a- или b-конфигурации. Полный синтез кортизона был осуществлен в 1951 г. Вудвордом (США). Он включает около 30 стадий и ввиду сложности представляет только теоретический интерес.

В 1956 г. Н. Н. Суворовым с сотр. (ВНИХФИ) была показана возможность использования соласодина — аглюкона глюкоалкалоида из паслена птичьего (Solanum aviculare), сем. Пасленовых (Solanaceae) в качестве исходного продукта промышленного получения кортизона. Схема его состоит из нескольких этапов: выделения соласодина из растительного сырья; получения из него прегненолона, а затем прогестерона; микробиологического гидроксилирования прогестерона до 11a-оксипрогестерона; последовательного биохимического окисления 11a-оксипрогестерона и микробиологического гидроксилирования 11-дегидрокортикостерона до образования кортизона.

Схема синтеза кортизона из соласодина:

Лекарственные вещества гормонов коры надпочечников и их синтетических аналогов представляют собой белые кристаллы, имеющие желтоватый или кремоватый оттенок. Они практически нерастворимы в воде. Дезоксикортона ацетат и преднизолон умеренно растворимы в этаноле, а кортизона и гидрокортизона ацетаты очень мало в нём растворимы. Гидрокортизона ацетат мало растворим, а преднизолон очень мало растворим в хлороформе. Дезоксикортона ацетат и кортизона ацетат легко растворимы в хлороформе. Кортикостероиды и их аналоги являются правовращающими оптическими изомерами (табл. 47.2).

47.2. Свойства кортикостероидов и их полусинтетических аналогов

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание
Desoxycortone Acetate— дезоксикортона ацетат	21-ацетоксипрегн-4-ен-3,20-дион	Белый или белый со слабым кремовым оттенком кристаллический порошок без запаха. Т. пл. 155–160°C. Удельное вращение от +179 до +185° (1%-ный раствор в хлороформе)
Cortisone Acetate— кортизона ацетат	17a,21-дигидроксипрегн-4-ен-3,11,20-триона 21-ацетат	Белый или белый со слабым желтоватым оттенком кристаллический порошок. Т. пл. 238–243°C (с разложением). Удельное вращение от +178 до +194° (0,5%-ный раствор в ацетоне)
Hydrocortisone Acetate— гидрокортизона ацетат	11b,17a,21-тригидроксипрегн-4-ен-3,20-диона 21-ацетат	Белый или белый со слегка желтоватым оттенком кристаллический порошок. Т. пл. 218–222°C. Удельное вращение от +158 до +167° (1%-ный раствор в диоксане)
Prednisolone— преднизолон	11b,17a,21- тригидроксипрегна-1,4-диен-3,20-дион	Белый или белый со слабым желтоватым оттенком кристаллический порошок. Т. пл. 227–232°C (с разложением). Удельное вращение от +96 до +104° (1%-ный раствор в диоксане) или от +112 до +120° (1%-ный раствор в этаноле)

Химические свойства кортикостероидов определяются наличием a,b-ненасыщенной кетонной группировки в кольце А и a-кетольной группировки в боковой цепи кольца D. Кетогруппа и гидроксил в положении 11 из-за стерических препятствий довольно инертны (не образуют гидразонов, семикарбазонов, не ацилируются).

В испытаниях, рекомендуемых для оценки качества кортикостероидов и их аналогов, много общего. При нагревании на водяной бане смеси спиртового раствора кортикостероида и реактива Фелинга выпадает красно-оранжевый осадок. Реакция обусловлена восстановительными свойствами a-кетольной группировки, которая легко окисляется до карбоксильной:

В присутствии реактива Фелинга:

Восстанавливающие свойства a-кетольной группы лежат в основе реакции «серебряного зеркала», которое образуют ряд кортикостероидов (кортизона ацетат, гидрокортизон, преднизолон):

Кортикостероиды, содержащие a-кетольную группу (кортизон и его аналоги), дают цветную реакцию, основанную на окислении 0,5%-ным раствором хлорида трифенилтетразолия в этаноле в присутствии 10%-ного раствора гидроксида тетраметиламмония. Появляется красная окраска, обусловленная образованием формазана:

Реакцию используют для фотоколориметрического определения при длине волны 525 нм.

Кортикостероиды можно отличить друг от друга по реакции с концентрированной серной кислотой (табл. 47.3).

47.3. Результаты взаимодействия кортикостероидов

с концентрированной серной кислотой

Известны и другие испытания на отдельные кортикостероиды. Раствор кортизона ацетата в этаноле, выпаренный досуха в вакууме, после нагревания до 70°C в течение 30 мин, с 1 М раствором гидроксида натрия приобретает желтое окрашивание, имеющее интенсивное поглощение при 370 нм (в отличие от преднизолона, который в тех же условиях приобретает лишь слабо-желтое окрашивание).

Кортикостероиды можно отличать друг от друга с помощью реакций на те или иные функциональные группы.

При нагревании на водяной бане спиртовых растворов лекарственных веществ с раствором фенилгидразина появляется желтое окрашивание. Реакция обусловлена образованием фенилгидразона (с кетонной группой в положении 3) и на примере кортизона ацетата происходит по схеме

Для идентификации лекарственных веществ, представляющих собой сложные эфиры, использована реакция получения ацетогидроксамовой кислоты, которая затем с солями железа (III) образует соединения, окрашенные в темно-вишневый (кортизона ацетат) или красно-коричневый (дезоксикортона ацетат) цвет:

Ацетильную группу можно обнаруживать после гидролиза кортизона и гидрокортизона ацетатов в спиртовом растворе гидроксида калия. Последующее прибавление концентрированной серной кислоты приводит к образованию этилацетата, имеющего характерный запах. Эта реакция рекомендована ФС для испытания на подлинность гидрокортизона ацетата:

2CH₃COOK + H₂SO₄ + 2C₂H₅OH ¾® 2CH₃COOC₂H₅ + K₂SO₄ + 2H₂O

Для качественного и количественного анализа кортикостероидов и их аналогов используют спектрофотометрию в УФ-области. Расчёт содержания лекарственного вещества выполняют по удельному показателю поглощения или (преднизолон) по оптической плотности ГСО. В табл. 47.4 приведены условия, в которых ФС рекомендуют выполнять испытания на подлинность и спектрофотометрическое определение лекарственных веществ, производных кортикостероидов.

47.4. Условия спектрофотометрического определения кортикостероидов

Для установления подлинности и проведения испытаний на посторонние примеси ФС рекомендована также ИК-спектроскопия и метод ТСХ. Так, для испытания подлинности преднизолона рекомендовано снимать ИК-спектр в вазелиновом масле в области от 3 700 до 400 см^–1 и сравнивать его с прилагаемым к ФС рисунком спектра.

Методом ТСХ на пластинках Силуфол УФ-254 или Сорбфил устанавливают во всех лекарственных веществах наличие примесей посторонних стероидов. На пластинку помимо испытуемого раствора наносят стандартные образцы различных количеств стероидов, примеси которых обнаруживают. В состав подвижной фазы входят метиленхлорид, метанол, хлороформ, вода в различных соотношениях. Обнаружение пятен проводят в УФ-свете с длиной волны 254 и 365 нм. Проявителем может также служить фосфорномолибденовая кислота. Суммарное содержание примесей не должно превышать 2-4%.

Идентифицировать и определить содержание дезоксикортона ацетата спектрофотометрическим методом можно с помощью реакции, основанной на взаимодействии с гидразином изатина. Оптическую плотность образовавшегося гидразона измеряют в среде диоксана при длине волны 445 нм.

Методики фотоколориметрического определения гидрокортизона ацетата и других 3-кетостероидов основаны на использовании в качестве реактивов на кетогруппу при C-3 стероидного цикла: фенилгидразина, 4-аминоантипирина, изониазида, боргидрида натрия.

Микроколоночную ВЭЖХ применяют для идентификации и испытаний на чистоту ряда кортикостероидов: дезоксикортона ацетата, кортизона ацетата, преднизона ацетата и преднизолона. Для анализа используют отечественный прибор "Миллихром" с УФ-детектором при 238 нм. Количественное содержание примесей устанавливают методом внутренней нормализации. Метод ВЭЖХ в прямофазном и обращённофазном вариантах использован для количественного определения гидрокортизона ацетата и преднизолона в мазях. Для анализа на прямой фазе используют смесь хлороформ-метанол (93:3), на обратной — метанол.

Лекарственные препараты кортикостероидов хранят по списку Б, в хорошо укупоренной таре, предохраняя от действия света.

Дезоксикортона ацетат, являющийся минералокортикостероидом, применяют при болезни Аддисона, миастении, астении, общей мышечной слабости и других заболеваниях. Вводят внутримышечно в виде масляных растворов от 0,005 г 3 раза в неделю до 0,01 г ежедневно. Лекарственные препараты глюкокортикостероидов оказывают противовоспалительное, десенсибилизирующее, антиаллергическое и антитоксическое действие. Их применяют для лечения ревматизма, различных форм полиартрита, бронхиальной астмы, кожных и различных аллергических заболеваний. Кортизона ацетат назначают внутрь по 0,1–0,2 г в сутки, гидрокортизон — в виде 25%-ной суспензии в полость суставов. Преднизолон по характеру действия аналогичен кортизону, но более активен. Поэтому его высшие дозы: разовая 0,015 г, суточная 0,1 г (внутрь). Для местного применения при глазных и кожных заболеваниях выпускают 0,5–1%-ные гидрокортизоновую и 0,5%-ную преднизолоновую мазь.

В результате исследования влияния галогенов, введенных в молекулу кортикостероидов, на их фармакологическую активность были синтезированы моно- и дифторпроизводные преднизолона. Они содержат в положении 9 один атом фтора — дексаметазон (Dexamethasone), триамцинолон (Triamcinolone) или в положениях 6 и 9 два атома фтора — флюметазона пивалат (Flumethasone Pivalate) и флюоцинолона ацетонид (Fluocinolone Acetonide):

Введение атома фтора в положение 9a осуществляют действием фтороводорода, а образование двойной связи в положения 1-2 — микробиологическим путём.

По физическим свойствам указанные лекарственные вещества сходны с рассмотренными кортикостероидами. В основе способов их испытаний на подлинность, чистоту и количественного определения лежат методы ИК- и УФ-спектрофотометрии, ТСХ, ВЭЖХ. Широкие исследования в области стандартизации и создания новых лекарственных форм синафлана, других кортикостероидов проведены на кафедре фармхимии Пятигорской фармацевтической академии (М. В. Гаврилин).

Фторпроизводные отличаются более активным, чем у преднизолона, противовоспалительным, антиаллергическим действием. Они высокоэффективны при местном применении. Дексаметазон в 35 раз активнее кортизона. Дексаметазон назначают внутрь до 0,002–0,003 г, а триамцинолон до 0,01–0,02 г в сутки. Флюметазона пивалат и флюоцинолона ацетонид применяют в виде 0,02–0,025%-ных мазей, кремов, эмульсий.