71.4. Производные бензодиазепина

Бензодиазепин — гетероциклическая система, включающая ядро бензола и семичленный гетероцикл — 1,4-диазепин, содержащий два атома азота (в положении 1 и 4):

Высокая транквилизирующая активность производных этого ряда была установлена в 60-х годах, когда впервые был получен хлордиазепоксид (1962 г).

В последующие годы осуществлен синтез целого ряда производных бензодиазепина, имеющих в основе химической структуры общую формулу I или II

R₁ — Cl, Br, NO₂; R₂ — Cl; R₃ — H, OH и др.

К имеющим структуру I можно отнести хлордиазепоксид (хлозепид) и медазепам (мезапам). Соединения с общей формулой II являются производными бензодиазепинона, т.к. имеют в положении 2 кетогруппу. Хлордиазепоксид является производным 3H-1,4-бензодиазепина, остальные — 1H- или 2H-производными. Из многочисленных производных бензодиазепинона будут рассмотрены оксазепам (нозепам), феназепам, нитразепам, диазепам (сибазон) (табл. 71.3).

В Новокузнецком НИХФИ осуществлен синтез оксазепама (нозепама), а в Институте физической и органической химии Украины получено оригинальное лекарственное вещество феназепам. Промышленный синтез оксазепама осуществляют по схеме:

Синтез феназепама основан на реакции C-ацилирования п-броманилина бензоилхлоридом и N-ацилирования хлорангидридом аминоуксусной кислоты. Завершающей стадией синтеза является внутримолекулярная термическая циклоконденсация диарилкетона:

Синтез хлордиазепоксида несколько отличается от других производных бензодиазепина. Используя те же исходные продукты, его осуществляют, последовательно получая вначале производное хиназолина, а затем из него хлордиазепоксид:

71.3. Свойства производных бензодиазепина

Лекарственное вещество	Химическая структура	Описание
Oxazepam — оксазепам (Нозепам)	7-хлор-1,3-дигидро-3-окси-5-фенил-2H-1,4-бензодиазепинон-2	Белый или белый со слегка желтоватым оттенком мелкокристаллический порошок без запаха
Phenazepam — феназепам	7-бром-1,3-дигидро-5-(о-хлор)-фенил-2H-1,4-бензодиазепинон-2	Белый кристаллический порошок. Т. пл. 225–230C
Nitrazepam — нитразепам	7-нитро-1,3-дигидро-5-фенил-2H-1,4-бензодиазепинон-2	Светло-желтый или светло-желтый с зеленоватым оттенком кристаллический порошок без запаха. Т. пл. 226–230C
Diazepam — диазепам (Сибазон)	7-хлор-1,3-дигидро-1-метил-5-фенил-2H-1,4-бензодиазепинон-2	Белый или белый со слегка желтоватым оттенком мелкокристаллический порошок без запаха
Medazepam — медазепам (Мезапам)	7-хлор-2,3-дигидро-1-метил-5-фенил-1H-1,4-бензодиазепин	Белый с зеленовато-желтым оттенком мелкокристаллический порошок
Chlordiazepoxide — хлордиазепоксид (Хлозепид)	7-хлор-2-метиламино-5-фенил-3H-1,4-бензодиазепина-4-оксид	Белый или светло-желтый мелкокристаллический порошок без запаха. Т.пл. 239-243C

В физических свойствах и способах испытаний производных бензодиазепина много общего. Оксазепам, диазепам, медазепам, феназепам — белые кристаллические вещества. Допускается наличие желтоватого, зеленовато-желтого или кремоватого оттенков. Нитразепам, отличающийся наличием в молекуле нитрогруппы, имеет светло-желтую окраску с зеленоватым оттенком (табл. 71.3).

Производные бензодиазепина практически нерастворимы в воде, мало или умеренно растворимы в этаноле. Медазепам легко растворим в этаноле. Они различаются по растворимости в других органических растворителях — легко (диазепам), мало (оксазепам) или умеренно (нитразепам, феназепам) растворимы в хлороформе, практически нерастворимы (феназепам) или очень мало растворимы в эфире. Диазепам умеренно растворим в эфире, оксазепам растворим в диметилформамиде.

Производные бензодиазепина являются амфотерными соединениями. Слабые основные свойства они проявляют за счет гетероатома азота в положении 4, а слабые кислотные — за счет лактамной связи в положении 1–2. При нагревании в растворах минеральных кислот гидролизуются.

Для испытаний на подлинность и количественного определения используют электронные спектры поглощения. Производные бензодиазепина имеют, как правило, три полосы поглощения. Две из них (при 200-215 нм и 220-260 нм) соответствуют возбуждению ароматических хромофоров, а третья (280-360 нм) относится к азометиновой связи (>C=N-), сопряженной с бензольным ядром.

Подлинность производных бензодиазепина устанавливают по характерным особенностям УФ-спектров поглощения. Растворы (0,005 и 0,0005%-ные) в этаноле имеют максимумы поглощения у оксазепама при 229 и 318 нм, у феназепама — при 231 и 320 нм. УФ-спектр поглощения 0,0005%-ного раствора хлордиазепоксида в 0,1 М растворе хлороводородной кислоты должен иметь максимумы поглощения при 246 и 308 нм и минимум — при 290 нм.

УФ-спектр той же концентрации раствора нитразепама в смеси 1 М раствора хлороводородной кислоты и метанола (1:9) имеет максимум поглощения при 280 нм, минимум поглощения при 240 нм и плечо в области 343–347 нм. В УФ-спектре диазепама три максимума поглощения — при 240, 284 и 360 нм и минимумы поглощения при 262 и 330 нм (растворитель смесь этанола и 0,1 М раствора хлороводородной кислоты). У медазепама максимум поглощения при 254 нм. Указанные различия в УФ-спектрах поглощения позволяют отличать производные бензодиазепина друг от друга. Для отличия феназепама, оксазепама и диазепама можно использовать также значения отношений оптических плотностей в максимумах и минимумах спектров поглощения.

Подлинность хлордиазепоксида, оксазепама и нитразепама можно подтвердить методом ИК-спектроскопии по совпадению полос поглощения с прилагаемым к ФС рисунком спектра. В ИК-спектре оксазепама, снятом в диске из калия бромида проявляются интенсивные полосы поглощения при 3278 и 3125 см^–1 (валентные колебания OH-, NH-групп), 1727 и 1706 см^–1 (C–O-группы), 1575 и 1490 см^–1 (C–C-группы). Характерные ИК-спектры имеют и другие производные бензодиазепина.

Другие испытания на подлинность производных бензодиазепина основаны на использовании химических реакций гидролиза, обнаружения третичного азота, деструкции молекул, обнаружения галогенов.

Общей на производные бензодиазепина, в т.ч. хлордиазепоксид, является реакция диазотирования и азосочетания первичной ароматической аминогруппы, образующейся после предварительного гидролиза при кипячении в растворе хлороводородной кислоты. При этом в результате кислотного гидролиза, например оксазепама, образуется 2-амино-5-хлорбензофенон, который затем диазотируют:

Реакция диазотирования лежит в основе нитритометрического определения производных бензодиазепина.

В качестве азосоставляющих при получении азокрасителей используют -нафтол (оксазепам), резорцин (феназепам), N-(1-нафтил)-этилендиаминдигидрохлорид, N-фенил-1-нафтиламин (оксазепам, феназепам). При использовании -нафтола реакция идет по схеме:

Реакцию диазотирования и азосочетания после гидролиза дают только производные бензодиазепина, не содержащие заместителей в положении 1 (оксазепам, нитразепам, феназепам). Имеющие заместитель в этом положении (диазепам), после гидролиза превращаются в окрашенные производные бензофенона. Диазепам образует 2-метиламино-5-хлорбензофенон, имеющий желтую окраску:

Гидролиз хлордиазепоксида при нагревании до кипения в хлороводородной кислоте протекает несколько иначе. Вначале происходит присоединение молекулы воды по двойной связи 1-2, затем отщепляется метиламин и образуется амидная связь. Последняя гидролизуется с выделением 2-амино-5-хлорбензофенона:

После охлаждения раствора выполняют реакцию диазотирования и азосочетания. При использовании в качестве реактива дигидрохлорида -нафтилэтилендиамина возникает интенсивное красно-фиолетовое окрашивание (максимум поглощения при 514 нм).

Идентифицировать производные бензодиазепина можно с помощью реакции пиролиза. При нагревании около 0,01 г лекарственного вещества в сухой пробирке над пламенем горелки образуются окрашенные в зеленый цвет плавы, сохраняющие окраску после добавления этанола вне зависимости от рH среды. Исключение представляет феназепам, образующий плав фиолетового или красно-фиолетового цвета, который меняется в зависимости от pH среды. После добавления этанола и раствора гидроксида натрия плав приобретает сине-фиолетовую окраску, а при добавлении разведенной серной кислоты — сине-зеленую, переходящую в желтую. Это позволяет отличать феназепам от других производных бензодиазепина.

Воздействие щелочами в жестких условиях (сплавление с гидроксидом натрия) приводит к деструкции молекул производных бензодиазепина и выделению из амидной группы аммиака или метиламина (диазепам), обнаруживаемых с помощью лакмусовой бумаги. Оксазепам в этих условиях образует на стенках пробирки налет изумрудно-зеленого цвета.

Органически связанные атомы хлора (оксазепам, диазепам) и брома (феназепам) обнаруживают с помощью пробы Бейльштейна. Сущность этой пробы заключается в том, что крупинка вещества, внесенная на медной проволоке в бесцветное пламя горелки, окрашивает его в зеленый цвет. Окраска обусловлена образованием летучих галогенидов меди.

Атомы галогенов можно обнаруживать также путем сжигания в колбе с кислородом, используя в качестве поглощающей жидкости раствор гидроксида натрия. Затем подкисляют полученный раствор серной кислотой и выполняют реакцию на хлориды или бромиды.

Идентифицировать производные бензодиазепина можно по образованию окрашенных флуоресцирующих продуктов в результате воздействия хлорной, серной и другими кислотами. Так, феназепам можно обнаружить по зеленовато-желтой окраске и флуоресценции в УФ-свете (при длине волны 254 нм) его раствора в смеси хлороформа, этанола и 2-х капель раствора хлорной кислоты.

Ввиду наличия в молекулах третичных атомов азота производные бензодиазепина дают положительные реакции с осадительными (общеалкалоидными) реактивами (Драгендорфа, Бушарда, пикриновой кислотой), а также с солью Рейнеке. Так, например, из раствора диазепама в разведенной хлороводородной кислоте при добавлении рейнеката аммония выпадает розовый осадок, растворимый в ацетоне.

Для идентификации оксазепама выполняют реакцию на амидокарбинольную часть молекулы. После нагревания спиртового раствора оксазепама с концентрированной фосфорной кислотой и добавления фуксинсернистой кислоты появляется фиолетовое окрашивание. Реакция основана на гидролизе амидокарбинольной группы с образованием формальдегида, который связывается фуксинсернистой кислотой, восстанавливая при этом хиноидную структуру красителя (в присутствии сернистой кислоты):

При кипячении феназепама в растворе гидроксида натрия выделяется аммиак, который обнаруживают по посинению влажной красной лакмусовой бумаги, а раствор после подкисления хлороводородной кислотой и фильтрования дает положительную реакцию на бромиды.

Насыщенный раствор нитразепама в метаноле после добавления раствора гидроксида натрия и нагревания приобретает интенсивное желтое окрашивание. Нитрогруппу в нитразепаме можно обнаружить по реакции его спиртового раствора с раствором гидроксида натрия. Появляется желтое окрашивание, вызванное образованием ацисоли (см). Нитразепам можно также гидрировать цинковой пылью в присутствии хлороводородной кислоты. Происходит гидролиз и гидрирование ароматической нитрогруппы до аминогруппы с образованием 2,5-диаминобензофенона:

Обе аминогруппы с диазореактивом образуют бис-азосоединение (темно-красное окрашивание).

Подлинность диазепама можно установить по цветной реакции с нингидрином. При кипячении смеси этого реактива с диазепамом и этанолом появляется светло-синее окрашивание, переходящее в красное или оранжево-красное после добавления раствора сульфата меди. Хлордиазепоксид в этих условиях дает коричневую, а нитразепам — желто-коричневую окраску.

Наличие посторонних примесей (производных 2-аминобензофенона) устанавливают методом ТСХ на пластинках Силуфол УФ-254. Хроматографируют восходящим методом вместе со свидетелем в различных системах растворителей. Содержание примесей оценивают по величине и интенсивности окраски пятен, сравнивая со свидетелями в УФ-свете при длине волны 254 нм. Этот метод используют для испытания подлинности медазепама в таблетках. Методом ГЖХ определяют в диазепаме содержание остаточных растворителей (изопропилового спирта — не более 0,2%), используя раствор внутреннего стандарта (бутанола-2).

Титрование производных бензодиазепина ацидиметрическим методом в водных или спиртовых растворах невозможно, так как основность атома азота в положении 4 сильно понижена за счет сопряжения с ароматическим ядром:

Количественное определение производных бензодиазепина выполняют методом неводного титрования, используя в качестве растворителей муравьиную кислоту (феназепам и оксазепам) в сочетании с уксусным ангидридом. Нитразепам и диазепам растворяют в уксусном ангидриде, а хлордиазепоксид — в ледяной уксусной кислоте. Титрантом во всех случаях служит 0,1 М раствор хлорной кислоты. Эквивалентную точку устанавливают с помощью индикатора кристаллического фиолетового или потенциометрическим методом.

Количественное содержание производных бензодиазепина в лекарственных формах можно определить спектрофотометрическим методом по собственному поглощению растворов в указанных максимумах поглощения (медазепам, феназепам, оксазепам и др.), а также фотоколориметрическим методом с использованием реакции азосочетания (после предварительного гидролиза и диазотирования) или других цветных реакций.

Фармакопея США для количественного определения хлордиазепоксида рекомендует метод ВЭЖХ со стандартным образцом в подвижной фазе, включающей метанол и воду (60:40).

Для аналитических целей может быть использована способность феназепама восстанавливаться:

Этот процесс лежит в основе полярографического анализа феназепама.

Хранят лекарственные вещества по списку Б, в сухом, защищенном от света месте. Они постепенно гидролизуются до аминобензофенона.

Производные бензодиазепина применяют в качестве транквилизаторов в виде таблеток, содержащих по 0,005–0,010 г. Феназепам более активен, поэтому его назначают в меньших дозах — по 0,0005–0,0025 г. Медазепам используют как «дневной» транквилизатор.