Ertapenem-Natrium (33-13-7) Physikalische und chemische Eigenschaften
Ertapenem-Natrium
Mononatriumsalz von Ertapenem, einem Breitband-Carbapenem-Antibiotikum; typischerweise geliefert als kristallines Pulver zur Wirkstoffversorgung, Formulierungs- und Analytikzwecken in der parenteralen Produktentwicklung.
| CAS-Nummer | 33-13-7 |
| Familie | Carbapeneme (Natriumsalz) |
| Typische Form | Pulver oder kristalliner Feststoff |
| Übliche Qualitäten | BP, EP |
Ertapenem-Natrium ist das Mononatriumsalz des Carbapenem-Antibiotikums Ertapenem und gehört zur strukturellen Klasse der 1-Beta-Methyl-Carbapeneme. Die empirische Zusammensetzung des Salzes ist \(\ce{C22H24N3NaO7S}\); die chemische Struktur enthält einen bicyclischen Beta-Lactam-/Azabicyclischen Kern, der an ein substituiertes Pyrrolidin und eine para-Carboxamidobenzoyl-Seitenkette gebunden ist, welche über einen Thioether verknüpft sind. Wichtige polare Funktionalitäten umfassen ein Carboxylat (als Natriumcarboxylat im Salz vorhanden), mehrere Carbonylgruppen (Amid und Ketone), einen sekundären Alkohol sowie mehrere Wasserstoffbrückendonoren und -akzeptoren, die mit den Amidgruppen und heterocyclischen Strukturen assoziiert sind. Das Molekül besitzt mehrere definierte Stereozentren (sechs), die für seine biologische Aktivität entscheidend sind.
Als Natriumsalz eines Beta-Lactam-Antibiotikums ist Ertapenem-Natrium stark polar und ionisiert in wässrigen Medien leicht zu der anionischen Ertapenem-Spezies und einem Natrium-Gegenion; diese Ionisierung erhöht die wässrige Löslichkeit deutlich im Vergleich zur freien Säure. Die hohe topologische polare Oberfläche (TPSA) und die Anzahl der Wasserstoffbrückendonoren und -akzeptoren deuten auf eine geringe passive Membranpermeabilität und niedrige intrinsische Lipophilie im Vergleich zu neutralen kleinen Molekülen ähnlicher Molekularmasse hin. Chemisch gesehen ist der Beta-Lactam-Ring das primäre reaktive Motiv: Er ist anfällig für nukleophile Angriffe (Hydrolyse) und enzymatischen Abbau durch Beta-Lactamasen, wobei Ertapenem Resistenz gegen den hydrolytischen Abbau durch eine breite Subgruppe von Beta-Lactamasen zeigt, einschließlich vieler Extended-Spectrum-Enzyme. Beta-Lactame sind generell hydrolytisch instabil unter stark sauren oder basischen Bedingungen und können Ringöffnung und anschließende Zersetzung erfahren.
Ertapenem-Natrium ist ein etabliertes parenterales antibakterielles Mittel, das klinisch als Natriumsalz für intravenöse und intramuskuläre Verabreichung verwendet wird; die Salzform wird ausgewählt, um die Stabilität der Lösung und das Handling in pharmazeutischen Formulierungen zu optimieren. Übliche kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff sind: BP, EP.
Grundlegende physikalische Eigenschaften
Die Natriumsalzform zeigt in Lösung ein zwitterionisches/ionenpaarverhalten: Das zugeführte Molekül enthält ein Natrium-Gegenion, das mit dem Carboxylatanion assoziiert ist. Physikochemische Parameter, die Formulierungs- und analytische Arbeiten informieren, umfassen folgende berechnete Deskriptoren und Anzahlen (Werte exakt wie bestimmt angegeben):
- Molekulargewicht: \(497.5\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
- Exakte Masse / Monoisotopische Masse: \(497.12326557\ \mathrm{Da}\).
- Topologische polare Oberfläche (TPSA): \(184\ \text{\AA}^2\).
- Anzahl schwerer Atome: 34.
- Formelle (Netto-)Ladung: 0 (neutrale Gesamtsalzform).
- Definierte Stereozentrumanzahl: 6.
- Komplexität: 900.
- Anzahl Wasserstoffbrückendonoren: 4.
- Anzahl Wasserstoffbrückenakzeptoren: 9.
- Anzahl drehbarer Bindungen: 7.
Diese Werte deuten auf ein großes, hochpolares Antibiotikamolekül mit mehreren polaren Funktionalitäten und niedriger intrinsischer Lipophilie hin; solche Parameter sind konsistent mit parenteraler Verabreichung und einer überwiegend auf extrazelluläre Flüssigkeiten beschränkten Verteilung.
Löslichkeit und Hydratation
Ertapenem-Natrium ist die wasserlösliche Salzform von Ertapenem und dissoziiert in wässrigen Medien in das anionische Arzneimittel und Natriumion. Das Natriumcarboxylat erhöht die wässrige Löslichkeit im Vergleich zur protonierten Säure dramatisch. Praktisch wird diese Salzform verwendet, um wässrige Injektionslösungen und rekonstituierte Lösungen für die parenterale Dosierung herzustellen; die Löslichkeit hängt vom pH-Wert, der Ionenstärke und dem Gehalt an Gegenionen der Formulierung ab. Es liegen derzeit keine spezifischen, experimentell ermittelten numerischen Werte zur Löslichkeit oder zum Hydratationszustand vor.
Thermische Stabilität und Zersetzung
Es liegen keine experimentell ermittelten Werte zum thermischen Zersetzungsbeginn oder explizite Schmelz-/Siedetemperaturen im aktuellen Datenkontext vor. Wie bei verwandten Beta-Lactam-Antibiotika umfassen praktisch relevante Abbauwege die hydrolytische Öffnung des Beta-Lactam-Rings, Decarboxylierung unter extremen Bedingungen sowie oxidative oder thermisch bedingte Seitenkettenzerstörung; Formulierung und Lagerung sind typischerweise darauf ausgelegt, Hitze- und Feuchtigkeitseinwirkung zu minimieren, um die Wirksamkeit zu erhalten.
Chemische Eigenschaften
Komplexbildung und Koordination
Das Salz enthält mehrere lewis-basische Sauerstoffatome (Carbonyle, Carboxylat) und einen Thioether-Schwefel; das anionische Carboxylat und nahegelegene Carbonylgruppen können in Lösung an Metallkationen koordinieren. In formulierten wässrigen Systemen ist das Natrium-Gegenion der primäre koordinierende Kation, aber Chelatbildung oder nicht-kovalente Assoziationen mit zweiwertigen Übergangsmetallen können auftreten und möglicherweise die Zersetzung beschleunigen (z. B. metallkatalysierte Hydrolyse oder Oxidation). Aus formulierungstechnischer Sicht reduziert die Kontrolle von Metallkontaminationen und die Auswahl kompatibler Hilfsstoffe potenzielle metallvermittelte Reaktivität.
Reaktivität und Stabilität
Ertapenem-Natrium bewahrt die reaktive Beta-Lactam-Funktionalität, die seine antibakterielle Wirkung vermittelt und auch einen Großteil seiner chemischen Reaktivität steuert. Die dokumentierte pharmakologische Beschreibung gibt an, dass Ertapenem gegen Hydrolyse durch verschiedene Beta-Lactamasen resistent ist, einschließlich Penicillinase, Cephalosporinase und einiger Extended-Spectrum-Beta-Lactamasen; diese Resistenz ist eine strukturelle Eigenschaft des Carbapenem-Kerns und der Seitenkettensubstitution. Chemisch ist das Molekül anfällig für nukleophile Angriffe am Beta-Lactam-Carbonyl (Hydrolyse unter stark sauren oder basischen Bedingungen) und für Abbauwege, die typisch sind für komplexe Beta-Lactame (Ringöffnung, Epimerisierung an Stereozentren unter stark erzwingenden Bedingungen sowie Oxidation empfindlicher Seitenketten). Kontrollierter pH-Wert, Vermeidung von nukleophilen Verunreinigungen und Lagerung bei niedrigen Temperaturen sind Standardmaßnahmen zur Verbesserung der Haltbarkeit.
Molekulare Parameter
Molekulargewicht und Zusammensetzung
- Molekularformel: \(\ce{C22H24N3NaO7S}\).
- Molekulargewicht: \(497.5\ \mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\).
- Exakte Masse (monoisotopisch): \(497.12326557\ \mathrm{Da}\).
- Anzahl schwerer Atome: 34.
- Definierte Stereozentren: 6.
Diese Parameter spiegeln ein relativ großes, hochfunktionalisiertes Antibiotikamolekül wider, dessen Formulierungsüberlegungen von Polarität und stereochemischer Integrität dominiert werden.
LogP und Ionisationszustand
Es liegen keine experimentell ermittelten Werte für den Verteilungskoeffizienten (logP oder logD) im aktuellen Datenkontext vor. Qualitativ betrachtet ist das Natriumsalz hoch polar und weist einen niedrigen logP-Wert auf; in wässriger Lösung liegt die vorherrschende Form als ionisiertes Carboxylat vor, das mit \(\ce{Na+}\) assoziiert ist, was eine hohe Wasserlöslichkeit und eine geringe passive Membranpermeabilität im Vergleich zu neutralen kleinen Molekülen bewirkt.
Identifikatoren und Synonyme
Registrierungsnummern und Codes
- CAS-Nummer: 33-13-7
- Europäische Gemeinschaft (EG) Nummer: 836-232-1
- KEGG-ID: D04049
- NCI Thesaurus Code: C61753
- RXCUI: 353107
- InChI:
InChI=1S/C22H25N3O7S.Na/c1-9-16-15(10(2)26)20(28)25(16)17(22(31)32)18(9)33-13-7-14(23-8-13)19(27)24-12-5-3-4-11(6-12)21(29)30;/h3-6,9-10,13-16,23,26H,7-8H2,1-2H3,(H,24,27)(H,29,30)(H,31,32);/q;+1/p-1/t9-,10-,13+,14+,15-,16-;/m1./s1 - InChIKey:
ZXNAQFZBWUNWJM-HRXMHBOMSA-M - SMILES:
C[C@@H]1[C@@H]2[C@H](C(=O)N2C(=C1S[C@H]3C[C@H](NC3)C(=O)NC4=CC=CC(=C4)C(=O)[O-])C(=O)O)[C@@H](C)O.[Na+]
(Identifikatoren werden exakt wie aufgezeichnet dargestellt; strukturelle Identifikatoren sind als Inline-Codes angegeben.)
Synonyme und Strukturbezeichnungen
Gängige Synonyme und vom Einreicher gelieferte Bezeichnungen umfassen: Ertapenem-Natrium; MK-0826; Ertapenem-Natriumsalz; L-749345; Invanz; Ertapenem-Natrium (USAN). Der berechnete IUPAC-Name lautet: sodium 3-[[(2S,4S)-4-[[(4R,5S,6S)-2-carboxy-6-[(1R)-1-hydroxyethyl]-4-methyl-7-oxo-1-azabicyclo[3.2.0]hept-2-en-3-yl]sulfanyl]pyrrolidine-2-carbonyl]amino]benzoate.
Beziehung zu Mutter- und Komponenten: Der Wirksubstanzanteil ist Ertapenem (Mutterstoff), wobei Natrium als Gegenion in der Salzform vorliegt.
Industrielle und kommerzielle Anwendungen
Verwendung als Salzform oder Hilfsstoff
Das Natriumsalz ist die pharmazeutische Form, die zur Herstellung parenteraler Darreichungsformen verwendet wird: Das Gegenion erhöht die Wasserlöslichkeit und erleichtert die Herstellung steriler Injektionslösungen oder lyophilisierter Produkte zur Rekonstitution. Die Salzform beeinflusst zudem den pH-Wert rekonstituierter Lösungen und kann die Verträglichkeit mit gängigen parenteralen Hilfsstoffen und Verdünnungsmitteln beeinflussen. Bei der Formulierungsentwicklung wird das Natriumsalz ausgewählt, um ein Gleichgewicht zwischen Löslichkeit, Stabilität und Verträglichkeit bei Injektion zu erreichen.
Repräsentative Anwendungsfälle
Ertapenem-Natrium wird therapeutisch als systemisch wirkendes antibakterielles Mittel zur parenteralen Behandlung von intraabdominalen Infektionen, ambulant erworbener Pneumonie, akuten gynäkologischen Infektionen, diabetischen Fußinfektionen der Haut und des Weichgewebes sowie zur Prophylaxe von Operationsstelleninfektionen nach elektiven kolorektalen Eingriffen bei entsprechender Indikation eingesetzt. Seine breit wirksame bakterizide Aktivität und relative Resistenz gegenüber vielen Beta-Laktamasen machen es nützlich in Krankenhaus- und klinischen Umgebungen, in denen eine intravenöse Therapie erforderlich ist.
Falls eine kurze Anwendungsübersicht über diese klinischen Indikationen hinaus für die nicht-klinische industrielle Auswahl benötigt wird, sind im aktuellen Datenkontext keine weiteren spezifischen kommerziellen Anwendungen verfügbar; in der Praxis erfolgt die Auswahl für Formulierung und Beschaffung anhand der oben beschriebenen Anforderungen an Löslichkeit, Stabilität und Pharmakokinetik.
Sicherheits- und Handhabungsübersicht
Toxikologische Aspekte
Ertapenem-Natrium ist ein antibakterieller Wirkstoff mit dokumentierter Pharmakologie und klinischer Toxikologie. Sensibilisierung und Atemwegsallergien sind hervorgehobene Gefahren bei beruflicher Exposition: Derstoff ist mit einem Risiko für Atemwegssensibilisierung assoziiert (GHS-Code H334: Kann allergische Atemwegssymptome oder Asthmaanfälle verursachen, bei Einatmen). Umwelttoxikologische Codes weisen auf eine hohe akute Toxizität gegenüber aquatischen Organismen (H400) sowie langfristige Gefahren für die aquatische Umwelt (H411) hin. Weitere klinische Erwägungen beinhalten das Potenzial zur Beeinflussung der Normalflora und seltene Überempfindlichkeitsreaktionen, typisch für Beta-Laktame; begrenzte Daten deuten auf eine geringe Übertritt in die Muttermilch hin, in Konzentrationen, die bei den meisten gestillten Säuglingen nicht mit unerwünschten Wirkungen zu rechnen ist.
Die mit Gefahrenhinweisen verbundene Vorsorgeempfehlung rät zur Minimierung der Inhalation und Umweltfreisetzung, zur Verwendung geeigneter Atemschutzmaßnahmen bei Staub- und Aerosolexposition sowie zur Vermeidung einer Kontamination aquatischer Lebensräume. Für ausführliche toxikologische Endpunkte, dosisabhängige Effekte und klinische Kontraindikationen konsultieren Sie bitte produktspezifische toxikologische Dokumentationen oder behördliche Fachinformationen.
Lagervorgaben und Handhabungsempfehlungen
Allgemeine Vorsichtsmaßnahmen für den Umgang mit potenten Antibiotikapulvern und Salzen sind zu beachten: Staubentwicklung minimieren, Inhalation und Hautkontakt vermeiden, geeignete technische Schutzmaßnahmen einsetzen (z. B. Absaugung am Arbeitsplatz, Abschirmung bei Pulvern) und persönliche Schutzausrüstung verwenden (Handschuhe, Augenschutz, Atemschutz bei möglichem Staubaufkommen). Aufgrund der Gefahr einer Atemwegssensibilisierung sollten Personen mit bekannter Beta-Laktam-Allergie den Umgang vermeiden.
Das Material ist in einer kontrollierten Umgebung zu lagern, um die Exposition gegenüber Feuchtigkeit, extremen Temperaturen und pH-Werten zu begrenzen, die den Beta-Laktam-Abbau beschleunigen; die Verpackung sollte das Eindringen von Wasser sowie eine Kontamination durch Metallionen oder Nukleophile verhindern. Für detaillierte Gefahren-, Transport- und regulatorische Informationen sollten Anwender das produktspezifische Sicherheitsdatenblatt (SDS) und die örtlichen Vorschriften zu Rate ziehen.
