Metaalcomplexen van enige geneeesmiddelen; een methode ter bepaling van samenstelling en stabiliteit van metaalcomplexen

SAMENVATTING Dit proefschrift is gewijd aan de ontwikkeling van een nauwkeurige potemiometrische methode ter bepaling van stabiliteitsconstamen van protoncomplexen en metaalcomplexen van enige fysiologisch voorkomende metalen met organische liganden en de toepassing van deze methode op enkele geneesmiddelen: D-penicillamine, N-acetyl-D-penicillamine en de biguaniden metformine, buformine, moroxydine, chlorguanide en chlorproguanil. De reden hiertoe is de volgende: Van een aantal in het levend organisme voorkomende metalen is bekend, dat hun fysiologische functie samenhangt met complexvorming van deze metalen met in de cel voorkomende liganden, bijv. enzymen. Bovendien is bekend, dat een groot aantal geneesmiddelen in staat is tot complexvorming met metalen. Het is verleidelijk, en in de literatuur ziet men er meerdere voorbeelden van, hypotheses op te stellen over een mogelijk verband tussen complexvorming en geneesmiddelwerking. Voor het opstellen en de toetsing van dergelijke hypotheses zijn kwantitatieve gegevens betreffende de stabiliteit -in het bijzonder de conditionele stabiliteit van de metaalcomplexen van geneesmiddelen, respectievelijk natuurlijk voorkomende liganden, onmisbaar. Voor de geneesmiddelen ontbreken deze gegevens in de meeste gevallen. Voor zover zij weI bekend zijn, zijn zij dikwijls niet voldoende nauwkeurig bepaald of zijn de omstandigheden waaronder de proeven zijn uitgevoerd niet beschreven. In hoofdstuk 2 zijn algemene aspecten van de complexvorming besproken. Nadat was nagegaan welke geneesmiddelen voor complexvorming in aanmerking komen, werd de keuze der geneesmiddelen die in onderzoek zijn genomen voor dit proefschrift beperkt tot de bovengenoemde. In hoofdstuk 3 zijn de begrippen "microconstante" en "conditionele stabiliteitsconstante" ingevoerd. In de hoofdstukken 4 en 5 volgt de ontwikkeling van de potentiometrische methode. De pH-bepaling, waarbij het elektroden systeem wordt geijkt op buffers, kan geen absolute nauwkeurigheid geven die beter is dan 0.01 pH. Met de in dit proefschrift beschreven methode kan onder gedefinieerde proefomstandigheden een nauwkeurigheid van 0.002 pH worden bereikt. Het gekozen elektrodensysteem bestond uit glaselektrode, zilverelektrode en zoutbrug met natriumperchloraat van de gewenste sterkte. De ionensterkte werd tijdens de proeven (titraties) constant gehouden, evenals de temperatuur. De opstelling van het elektrodensysteem is afgebeeld in fig. 7.1. en fig. 7.2 . Met behulp van de waterstofelektrode werden de elektromotorische efficientie Be en de natriumfout ^mV van de glaselektrode bepaald. De ijking van het elektrodensysteem werd uitgevoera door een titratie van perchloorzuur met natrillmhydroxide. In een aantal punten werd de potentiaal E gemeten. In het gekozen concentratiegebied kon met vergelijking V.4.10. uit een (lineaire) grafiek Eo' worden afgelezen. De diffusiepotentiaal Er bleek recht evenredig te zijn met [H]; de evenredigheidsfactor WH werd uit de grafiek afgelezen (4.4.2.). Werd de ijkoplossing vervangen door een oplossing met onbekende pH ( 7) de waarde -log [H] kan worden vastgesteld. Voor de bepaling van de zuur-stabiliteitsconstanten werden titraties uitgevoerd van het ligand met natriumhydroxide waarbij in een groot aantal punten -log [H] op de beschreven wijze werd berekend. Daaruit werd de protoneringsgraad p berekend (V.5.6.). De aldus gevonden vormingscurven werden getekend en daarna werden volgens de methode der kleinste kwadraten de zllur-stabiliteitsconstanten berekend uit V.S.3 .. Voor de berekeningen werd gebruik gemaakt van een digitale elektronische rekenmachine (Telefunken TR4, programma's in Algol). Voor de bepaling van de stabiliteitsconstanten van metaalcomplexen werden titraties uitgevoerd van het ligand met natriumhydroxide in aanwezigheid van metaalionen, waarbij in een groot aantal punten -log [H] werd berekend. Daaruit werden de vrije ligandconcentratie (V.5.11.) en de complexeringsgraad n (V.5.15.) berekend. De aldus gevonden vormingscurven werden getekend en daarna werden vol gens de methode der kleinste kwadraten de complex-stabiliteitsconstanten berekend met V.5.13 .. Ook voor deze berekeningen werd gebruik gemaakt van de Telefunken TR4; voor de berekening van de zuuur-stabiliteitsconstanten en de complex-stabiliteitsconstanten werd hetzelfde programma gebruikt. Bij L-cysteine en D-penicillamine spelen behalve de reeds genoemde zuur-stabiliteitsconstanten ook de zogenaamde microconstanten -de individuele zuur-stabiliteitsconstanten van de SH-en de NH3+-groep -een ro1. Door variatie van -log [H] en meting van de bijbehorende U.V.-absorptie werd het verband tussen deze twee grootheden bepaald. Volgens de methode der ldeinste kwadraten werden m.b.v. de Telefunken TR4 de microconstanten berekend. De berekende zuur-stabiliteitsconstanten van L-cysteine, D-penicillamine en N-acetyl-D-penicillamine zijn vermeld in de tabellen 9.6., 9.7. en 9.8., de complex-stabiliteitsconstanten in de tabellen 9.12., 9.13. en 9.14 .. De micro-zuur-stabiliteitsconstanten van L-cysteine en D-penicillamine zijn opgenomen in tabel 9.9 .. Een samenvatting van de resultaten v~~r de genoemde drie stoffen is vermeld in 9.2.3.3 . Voor een vergelijking van de mate van complexvorming van verschillende liganden bij een bepaalde pH zijn de complex-stabiliteitsconstanten niet zonder meer bruikbaar, daar het aanbod van vrij ligand mede wordt bepaald door de zuur-stabiliteitsconstanten. Daarom werden de begrippen "conditionele stabiliteitsconstante" en "nevenreactie-coefficient" besproken (3.1.6., S .1.4.). De nevenreactiecoefficienten voor de reacties van L-cysteine, D-penicillamine en Nacetyl-D-penicillamine met protonen werden berekend (9.4., tabel 9.20 .) fig. 9.24). Uit de voor deze drie liganden gevonden complex stabiliteitsconstanten en nevenreactie-coefficientcn kunnen bij alle gewenste pH's de conditionele stabiliteitsconstanten worden berekend; een voorbeeld van een dergelijke berekening is in 9.4. gegeven. Bij de titraties van de bigllanide-hydrochloriden werd geconstateerd dat in Zuur milieu nog een proton kon worden gebonden. Bij metformine-HCl en buformine-HCl kon uit de vormingscllrven worden afgeleid, dat bij hoge pH twee protonen ongeveer gelijktijdig werden afgesplitst. Bij moroxydine-HCl kon wat dit betreft geen conclusie worden getrokken, terwijl bij chlorguanide-HCl en chlorproguanil-HCl in het onderzochte pH-gebied slechts een proton werd afgesplitst. De berekende zuur-stabiliteitsconstanten zijn vermeld in de tabellen 9.15. tim 9.19.. De biguanide-hydrochloriden bleken zeer zwak zure eigenschappen te hebben. Slechts bij enkele metalen kon complexvorming worden geconstateerd; bij de meeste metalen trad hydrolyse van het metaalion op. Waar metaalcomplexen werden gevonnd, waren deze slecht oplosbaar. De stabiliteitsconstanten van de metaal-complexen konden niet door potentiometrische titratie worden bepaald. Door bereiding en isolering van de metaalcomplexen en daaropvolgende elementanalyse kon echter worden aangetoond, dat bij alle onderzochte biguanide-hydrochloriden twee protonen konden worden afgesplitst, waarvan een direct bij de vorming van het complex. In het algemeen zullen dus geprotoneerde biguanide-complexen kunnen bestaan. Gezien het zeer zwak zure karakter van de biguanide-hydrochloriden zal bij fysiologische pH's slechts een zeer kleine fractie in de vorm van het vrij ligand voorkomen. Het is daarom twijfelachtig of van deze stoffen de werking verband zou kunnen houden met complexvorming; voortgezet onderzoek op dit terrein is wenselijk