Производные пирмидинтиазиола

Витамины группы B
Растворимы в воде.
Совместно витамины группы B решают свою главную функцию — участие в тканевом дыхании и выработке энергии, играют важную роль в поддержании как ментального, так и эмоционального здоровья.
Витамины группы B, за исключением цианокобаламина, нельзя накопить в организме, поэтому их следует пополнять ежедневно.
В1 - тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота, пиридоксин,… фолиевая кислота,…В12 - цианокобаламин

1. Основа химической структуры – два гетероцикла:
Они связаны между собой в молекуле метиленовой группой, поэтому ЛС относят к пиримидинотиазоловым или пиримидилметилтиазолиевым витаминам.

ТИАМИН –биологически активное соединение
пиримидин тиазол тиаминпирофосфат (тиаминдифосфат, кокарбоксилаза)
Атом азота в тиазоловом ядре имеет положительный заряд (ониевый ион) и легко присоединяет анионы, например галогениды - хлориды или бромиды.
Атомы азота N1, N3 и азот аминогруппы у С4 пиримидинового кольца придают молекуле тиамина оснóвные свойства.
Тиамина хлорид, как и тиамина бромид, представляет собой двойные соли, образование которых обусловлено основными свойствами пиримидинового кольца и присутствием четвертичного азота в тиазоловом кольца.
В положении С5 тиазоловое кольцо содержит гидроксиэтильную группу, способную образовывать сложные эфиры с карбоновыми и неорганическими кислотами.
3-[(4-амино-2-метил-5-пиримидил) метил]-5-(2-гидроксиэтил)-4-метил-тиазол

Изменения в структуре тиамина приводит к изменению витаминной активности (QSAR-ККСА):
Замена –NH2-группы в пиримидиновом ядре на –ОН –группу потеря витаминной активности;
Замена –СН3-группы в положении С2 на –С2Н5 активность повышается, но дальнейшее увеличение длины цепи - снижение активности;
Замена –Н в положении С2 тиазолия на различные радикалы потеря витаминной активности;
Замена –С2Н5ОН – группы на алкильный радикал потеря витаминной активности:

Источники витамина В1
Тиамин содержится в дрожжах, зародышах и оболочках семян злаковых культур (пшеницы, овса, гречихи, кукурузы), а также в орехах, арахисе. Эти продукты могут служить источниками получения тиамина. Однако процесс извлечения сложен, а выход очень мал. Так, из 1 т дрожжей можно получить только около 0,25 г тиамина.
В тиамине нуждаются все животные за исключением жвачных, так как бактерии в их кишечнике синтезируют достаточное количество витамина.
?

Тиаминтрифосфат, обнаружен у бактерий, грибов, растений и животных[1], у E. coli играет роль сигнальной молекулы при ответе на аминокислотное голодание[2].
Аденозинтиаминдифосфат — накапливается у E. coli в результате углеродного голодания[3].
Аденозинтиаминтрифосфат — присутствует в небольших количествах в печени позвоночных, функция его неизвестна[4].

В медицинской практике применяют тиамин в виде солей:
тиамина бромид (хлорид). Первый из них представляет собой 4 – метил – 5 - β – оксиэтил – N – (2' –метил – 4' – амино - 5' - метилпиримидил) – тиазолий бромида гидробромид:

2. Открытие витаминов
Николай Иванович Лунин (1853-1937) –
российский врач-педиатр
В 1880 г. при выподлнении диссертационной работы в Дерптском (ныне Тартуском, Эстония) университете обнаружил:
мыши не могут выжить, питаясь искусственной смесью из белка, жира, сахара и минеральных солей.
Впервые был сделан вывод о существовании неизвестных веществ, абсолютно необходимых для жизни.
В 1911 г. появился новый научный термин "витамины" (vitamine): от латинского vita – жизнь и "амин" (amine).
Один из первых открытых витамином (1912 г) − витамин В1 − витамин аневрин (старое название);

История
Христиа́н Э́йкманХристиа́н Э́йкман предположил существование паралитического яда в эндосперме риса и полезных для организма веществ, излечивающих болезнь бери-бери в рисовых отрубях.
За исследования, которые привели к открытию витаминов, Эйкман получил в 1929 году Нобелевскую премию в области медицины.
В чистом виде впервые выделен
Б. Янсеном Б. Янсеном в 1926 году.

Тиамин – витамин группы В1
Вещество, содержащееся в шелухе рисовых зерен, излечивало кур и голубей от паралича.
После установления в структуре этого вещества атома серы оно было названо тиамином (греч. тео – сера) или антиневритным витамином.
Потребность в тиамине связана с тем, что он входит в структуру кофермента кокарбоксилазы, принимающего участие в декарбоксилировании α-кетокислот, в частности, пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот, в синтезе ацетилкофермента А.
Накопление α-кетокислот в плазме (выше 0,01 г/л) приводит к нарушению функции нервной системы и вызывает энцефалопатию Вернике (острое поражение среднего мозга) или полиневрит — заболевание «бéри-бéри».

«Бéри-бéри» (в переводе с японского означает «кожные оковы») - проявляется в виде поражения двигательных нервов преимущественно нижних конечностей.

Тиаминпирофосфат (тиаминдифосфат, кокарбоксилаза – кофермент карбоксилазы) — в соединении с белком и ионами Mg2+ входит в состав фермента карбоксилазы, катализирующей карбоксилирование и
декарбоксилирование a-кетокислот (например, в превращении пировиноградной кислоты в ацетилкофермент А). Во всех случаях происходит разрыв С—С связи, смежной с кетогруппой субстрата.
Пировиноградная или
2-оксопропановая или
α-кетопропионовая
кислота
RMgX + СО2 -> RCOOMgX -> RCOOH
декарбоксилирование α-кетокислот
карбоксилирование

Кофермент А (КоА) — кофермент ацетилирования; принимает участие в реакциях переноса ацильных групп.
Тиамин принимает участие в синтезе Кофермента А

Реакционная способность тиамина в средах с различным рН
пиримидиний-ион амидиний-ион
Протонирование (рН<7) по N1 сопровождается образованием
амидиновой структуры тиамина
(не происходит разрушение и инактивация молекулы,
биологическая активность сохраняется):

В щелочной среде
реакционный центр – С2 тиазолия;
в результате присоединения –ОН-группы тиазоловый цикл раскрывается
с образованием тиольной формы (с потерей биологической активности);
реакция лежит в основе образования тиохрома (см. ниже).

2. Контроль качества тиамина хлорида
Тиамина хлорид/ Thiamini chloridum/ Витамин В1
3-[(4-амино-2-метил-5-пиримидинил)-метил]-5-(2-гидроксиэтил)-4-метил-тиазолия хлорид гидрохлорид (или бромид гидробомид)
В связи с идентичностью химической структуры тиамина хлорид и тиамина бромид мало отличаются между собой по свойствам.
Описание: белые (почти белые) или с желтоватым оттенком (тиамина бромид) кристаллические порошки; легко растворимы в воде, растворимы в глицерине, мало растворимы в спирте.
PhEur

2.1. Определение подлинности
ИК- спектроскопия: - ИК-спектр тестируемого образца сравнивают со спектром стандартного образца тиамина (перед определением образцы высушивают при температуре 105°С в течение 2 ч.)
- валентные колебания (ν) связи N-H в интервале частот 3070-3350 см-1 ;
- деформационные колебания (δ) связей N-Н в интервале частот 1600-1650 см-1 ;
- валентные колебания связей С-ОH (простые спирты) 1050 см-1 ;
- валентные колебания (ν),обусловленными присутствием галогенов - 760 см-1

УФ−спектроскопия
Спектральные характеристики???
(область, аналитические длины волн, величины поглощения)

Определение подлинности тиамина основано также на реакциях :
с общеалкалоидными реактивами;
определения хлорид- и бромид –ионов;
атом серы можно обнаружить по выделяющемуся SO2 при окислительной ! термической деструкции лекарственного вещества ;
образования окрашенных продуктов окисления.

Тиамин можно обнаружить по образованию:
красно – коричневого осадка с 0,02 М раствором иода,
желтого осадка пикрата (температура плавления 206-2080С) с насыщенным раствором пикриновой кислоты.

Среди окислительно-восстановительных особенно известна реакция образования тиохрома, протекающая в щелочном растворе.

Методика (Рh.Eur):
около 20 мг ЛВ растворить в 10 мл воды, 1,6 мл 1 моль/л раствора натрия гидроксида;
раствор нагреть на водяной бане в течение 30 минут и оставить охлаждаться;
затем добавить 5 мл 2 моль/л раствора натрия гидроксида, 10 мл 5 % раствора железа феррицианида и 10 мл бутанола;
перемешать содержимое колбы
Спиртовой слой имеет интенсивную сине-фиолетовую флуоресценцию при облучении УФ-светом (λ=365 нм).

Образование тиохрома
Тиохром из водных растворов извлекают бутиловым или изоамиловым спиртом. Полученные спиртовые растворы при ультрафиолетовом облучении (363 нм) имеют характерную синюю флуоресценцию, исчезающую при подкислении и вновь возникающую при подщелащивании. Реакцию образования тиохрома используют для количественного флуориметрического определения тиамина.

2.2. Оценка чистоты
Прозрачность и цветность. Раствор тиамина (5 %), приготовленный на дистиллированной воде, свободной от углекислого газа, должен быть прозрачным и по цветности не превышать стандартный раствор. Цветность раствора тиамина хлорида определяют также методом спектрофотометрически.
Определение нитратов к 0,4 мл раствора (1:10) добавляют 2 мл серной кислоты и охлаждают. Затем осторожно добавляют 2 мл 80 г/л раствора FeSO4. Не должно появляться коричневое кольцо:
FeSO4 + NO + 5H2O [Fe (NO)(H2O)5]SO4
Методом газовой хроматографии определяют присутствие летучих органических веществ. Хроматографическую чистоту препарата оценивают, сравнивая хроматограммы исследуемой пробы и стандартного образца.
Содержание тяжелых металлов не должно превышать
20 ррm.
Содержание сульфатов не должно превышать 300 ррm.

2.3. Количественное определение
кислотно-основное титрования в неводной и водной средах;
аргентометрия;
методы алкалиметрического и аргентометрического титрования могут быть использованы в качестве экспресс-методов количественного определения тиамина в лекарственных средствах.
возможно также количественное осаждение тиамина кремневольфрамовой, фосфорно-вольфрамовой кислотами и другими осадительными реактивами с последующим гравиметрическим или нефелометрическим определением тиамина.

Методика (ЕРh) алкалиметрического титрования:
растворить 0,150 г субстанции в смеси из 5,0 мл 0,01 моль/л раствора HCl и 50 мл спирта этилового;
проводят потенциометрическое титрование 0,1 моль/л раствором NaOH.
1 мл 0,1 моль/л раствора NaOH соответствует 16,86 г C12H18Cl2N4OS.
В соответствии с Рh.Eur содержание тиамина хлорида в лекарственной субстанции должно быть не менее 98,5 % и не более 101,5 %.

Аргентометрическое титрование

Неводное титрование

Основание тиамина из растворов количественно осаждается
некоторыми осадительными (общеалкалоидными реактивами):
Фосфорновольфрамовая кислота осаждает тиамин из растворов солей. В образовавшемся фосфорновольфрамате затем обнаруживают наличиеприсутствие серы и галогена.
Реакция осаждения кремневовольфрамовой кислотой рекомендуется для гравиметрического и фотонефелометрического определения солей тиамина. Кремневольфрамат тиамина имеет состав: 2[С12Н17 BrN4OS]SiO2 · 12WO3.

Гравиметрическое определения тиамина бромида
Нагревание смеси водного раствора точной навески тиамина бромида, концентрированной HCl и 10% раствора кремневовольфрамовой кислоты.
Образовавшийся осадок отделяют, промывают на фильтре горячей разбавленной HCl, затем водой и ацетоном.
Все операции выполняют на предварительно высушенной до постоянной массы воронке, которую вместе с осадком сушат, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Масса осадка, умноженная на коэффициент 0,25, соответствует количеству тиамина бромида.
ПРОВЕРИТЬ !

Биотрансформация тиамина
При участии специфического АТФ-зависимого фермента – тиаминпирофосфокиназы (в печени, в тканях мозга) – витамин В1 превращается в активную форму – тиаминдифосфат (ТДФ) - кокарбоксилаза.

Дозы
Соли тиамина назначают при нарушениях функции нервной ситемы. Вводят внутрь по 0,005 -0,01-0,02г или внутримышечно по 0,5-1,0 мл 2,5% или 5% -ного раствора тиамина хлорида (3% -ные или 6%- ные растворы тиамина бромида).

Хранение
Соли тиамина хранят в герметически закрытой таре, предохраняющей от действия света, без контакта с металлами. Недопустимость такого контакта обусловлена возможностью постепенного разложения тиамина до дигидротиамина:

Вспомогательные вещества
Тиамин
сульфокислота метил- 4-метил-5гидроксиэтилтиазол
амино-пиримидин

4. Фосфорные эфиры тиамина
В медицине применяются:
Кокарбоксилаза (в виде соли)
Фосфотиамин
Бенфотиамин

4.1. Кокарбоксилазы гидрохлорид Cocarboxylase Hydrochloride
3-[(4-амино-2-метил-5-пиримидинил)-метил]-5-(2-гидроксиэтил)4-метил-
тиазолио -О- дифосфоната гидрохлорид
Описание: лиофилизированная сухая пористая, гигроскопичная масса
белого цвета со слабым специфическим запахом, легко растворима в воде.
С12Н14ClN2O2P2S

- коферментное, В1 – витаминоподобное ЛВ;
- катализирует декарбоксилирование α-кетокислот;
Показания:
невриты
интоксикации
почечная, печеночная, сердечная недостаточности
ацидозы

4.2. Фосфотиамин Phosphothiaminum
Monophosphothiamine (МНН)
Монофосфорный эфир- 4-метил-5b-оксиэтил-N-(2-метил-4-амино-5-метил-пиримидинил)-тиазолия фосфата
Описание: Белый кристаллический порошок кислого вкуса со слабым характерным запахом. Легко растворим в воде, практически нерастворим в спирте.

больше депонируется в тканях организма (по сравнению с тиаминами);
в меньшей степени разрушается ферментом тиаминазой;
легче переходит в активную форму – кокарбоксилазу;
менее токсичен
Показания
невриты
полиневриты (в том числе не связанных с В 1 -витаминной недостаточностью),
при астенических состояниях,
в качестве дополнительного средства при хронической недостаточности кровообращения,
при хронических гастритах, сопровождающихся нарушениями двигательной и секреторной функций желудка
форма выпуска: таблетки по 0,01 и 0,03 г в банках по 20; 50 или 100 штук
Применение в медицине

4.3. Бенфотиамин Benfotiaminum
N-[(4-амино-2-метил-5-пиримидинил)-метил]-N-(2-гидрокси-2-меркапто-1-метил)-S-бензоат-О-фосфат
Описание: белый кристаллический порошок со слабым характерным запахом. Практически нерастворим в воде и спирте.

является синтетическим соединением, близким по строению и действию к тиамину и кокарбоксилазе;
обладает В1-витаминной активностью, хорошо всасывается при приеме внутрь.
Показания
при гиповитаминозе и авитаминозе В1 и при других показаниях к применению витамина В1, а также кокарбоксилазы (дерматозы, хронический гепатит, функциональные расстройства нервной системы и др.).
Форма выпуска: таблетки по 0,005 и 0,025 г в банках оранжевого стекла по 50 или 100 штук.
Применение в медицине

4.4. Идентификация фосфорных эфиров тиамина
Общие методы:
образование тиохрома, бенфотиамин – после нагревания на водяной бане;
обнаружение органически связанного фосфора после гидролиза в HNO3 конц. с образованием ионов PО4-3 :
ИК-спектроскопия: характерные полосы поглощения в области 3500-2500 см-1;
УФ-спектроскопия
желтый кристаллический осадок

Дифференцирующие реакции -
Основаны на различии анионов фософотиамина, кокарбоксилазы гидрохлорида – Н3РО4 и НСl;
Идентификация бенфотиамина по остатку бензойной кислоты после предварительного отщепления.

Количественное определение – алкалиметрия кокарбоксилазы гидрохлорида:
f=1/3