Анализ органических лекарственных средств. Зависимость физико-химических свойств лекарственных веществ

План лекции :
Зависимость физико-химических свойств и фармакологического действия лекарственных средств от строения молекул.
Особенности анализа органических соединений. Качественные реакции на функциональные группы.

Связь между химической структурой органических соединений и биологической активностью была установлена в 1869 г.
Сведения, накопленные эмпирическим путём, показывают какие изменения происходят при введении в молекулу функциональных групп.
Ненасыщенные соединения более фармакологически активны, чем насыщенные
Введение галогена усиливает фармакологическую активность - хлор и бром производные оказывают наркотическое действие, снижают кровяное давление, имеют выраженное антисептическое действие. Активность и токсичность зависит от числа атомов галогенов.
Влияние кислорода зависит от функциональной группы в состав которой он входит: введение в молекулу спиртового гидроксила повышает фармакологический эффект , причём активность растёт от первичных к третичным спиртам.
У ароматических соединений введение гидроксильных групп усиливает активность.

4) Введение альдегидной или кетонной групп усиливает фармакологический эффект, что связано с их высокой реакционной способностью.
а) альдегидная группа придаёт веществам наркотические, антисептические свойства. Введение галогена в молекулу альдегидов повышает наркотическое действие.
б) альдегидная группа усиливает токсичность. Она может быть снижена образованием гидратной формы
Хлораль Хлоралгидрат

5) Карбоксильная группа снижаетактивность и токсичность, улучшает растворимость, смягчает фармакологическое действие.
6)Введение нитрогруппы приводит к усилению влияния на продолговатый мозг.
7) Алифатические сложные эфиры азотной кислоты и нитропроизводные оказывают сосудорасширяющее действие.
8) Введение аминогруппы повышает токсичность.
9) Ведение алифатических радикалов, разветвление цепи приводит к изменению действия на организм. Нарастание эффекта происходит при удлинении цепи до 6 углеродных атомов.

10) Бензол возбуждает двигательные центры, что приводит к отравлению и смерти.
а) введение алкильного радикала усиливает действие, с удлинением радикала токсичность возрастает.
б) присутствие двух радикалов в о- и п-положении снижает токсичность.
в) введение нитрогруппы не снижает токсичность.
г) введение галогена усиливает токсичность
- галогенопроизводные бензола проявляют антисептические свойства
д) гидроксильные группы придают антисептические свойства.
е) карбоксильные группы снижают токсичность (фенол применяется наружно, бензоат натрия - внутрь)

11) Анилин обладает токсическим действием на ЦНС и сосудистую систему, но проявляет жаропонижающее и анальгезирующее действия.
а) введением фенольного гидроксила, карбоксильной группы, токсичность снижается.
Установлена связь между фармакологической активностью и стереохимией молекулы. Фармакологический эффект зависит от расположения различных заместителей в пространстве, от замены атома углерода на гетероатом, от удлинения цепи, разветвления.
Оптические изомеры обладают одинаковым химическим составом. Более высокой биологической активностью обладают левовращающиеся изомеры, напримерадреналин в 17 раз активнее другого изомера, у антибиотиков наоборот.

Лекарственное вещество должно обладать комплексом физических и химических свойств, обеспечивающих распределение вещества в организме. Биологический ответ организма на лекарственное вещество зависит от растворимости.
Растворимость оказывает влияние на проникновение лекарственного вещества из кишечника в кровь, на процессы всасывания, фильтрации, диффузии и т.д. Сродство к воде уменьшается при введении радикалов и функциональных групп в такой последовательности:
Карбоксильная → Гидроксильная → Альдегидная → Кетогруппа → Аминогруппа → Имидная → Амидогруппа → Имидогруппа → Метил → Метилен → Этил → Пропил → Фенил

Скорость всасывания лекарственного вещества зависит также от рН-среды. Ионы водорода и гидроксила практически не могут проникать в клетку.
Препятствием служит их реакционная способность, взаимодействием с концевыми химическими группами, локализованными на поверхности клетки. Изменяя рН-среды можно увеличить или уменьшить число недиссоциированных молекул, тем самым усиливать или ослаблять процесс проникновения в клетку. Молекулярная масса является одним из факторов, влияющих на фармакологическое действие. По мере увеличения молекулярной массы снижается активность и токсичность.

Каждый из рассмотренных факторов не является определяющим в фармакологическом действии лекарств. Они находятся во взаимосвязи между собой и в зависимости от химической структуры.
В каждой группе существует определенная взаимосвязь между химическим строением, свойствами и фармакологическим действием.

Методы анализа органических веществ отличаются от неорганических и имеют свои особенности. Органические вещества не являются электролитами, для них не применимы реакции ионного типа (исключение органические кислоты и их соли). У органических веществ реакции идут медленно, образуется много промежуточных продуктов.
В состав молекулы органического вещества могут входить кроме углерода и водорода другие неорганические элементы, часто галогены Cl, F, Br, I. Такие соединения не диссоциируют на ионы. Галоген связан прочной ковалентной связью с углеродом, поэтому для доказательства наличия галогена необходимо провести минерализацию, т.е. перевод в ионное состояние.
Особенности анализа органических веществ.

Минерализацию проводят различными путями сжигания, окисления, сплавления с щелочными металлами, нагревание с минеральными кислотами и растворами щелочей. В результате минерализации образуются простые неорганические вещества, которые диссоциируют и могут быть обнаружены обычными аналитическими реакциями.
При анализе органических лекарственных веществ большое значение имеет определение констант:
t пл. для твердых веществ
t кип. для жидких веществ
Ρ плотность
показатель преломления
показатель удельного вращения
Однако определение этих показателей недостаточно. Для достоверности анализа необходимо наряду с определением физических и химических показателей проводить химический анализ.

Анализ концентрированных растворов.
Для количественного анализа концентрированных растворов используют метод рефрактометрии.
В основе метода лежит изменение преломления света на границе двух сред :
жидкость-воздух.

Показатель преломления

Рефрактометры

Анализ органических соединений по функциональным группам.
Функциональные группы - это группы атомов, которые отличаются специфической
реакционной способностью и легко взаимодействуют с различными реактивами с заметным (специфическим) аналитическим эффектом (цвет, запах, осадок выделение газа и т.д.)
Структурный фрагмент - это часть молекулы лекарственного вещества, которая взаимодействует с реактивом с аналитическим эффектом.

Типы функциональных групп.
Существует несколько типов функциональных групп:
Содержащие кислород;
Содержащие азот;
Содержащие серу;
Содержащие галогены;
Структурные фрагменты : двойная связь, тройная связь;
Анионы органических кислот : ацетат, бензоат, салицилат, цитрат, тартрат и т.д.

Анализ органических соединений по функциональным группам.