Mg: макроелемент.

У природі Mg відомий лише у вигляді сполук. Входить до складу понад 100 мінералів: брусит (Mg(ОН)₂ , магнезит (MgСО₃ ), доломіт (MgСО₃ ∙СаСО₃ ), тальк 3MgO ∙4SiO₂ ∙Н₂О.

У воді річок, озер, морів та океанів існує у вигляді iонів Mg²⁺ , які потрапляють у рослинні й тваринні організми.

Mg є складовим хлорофілу рослин, без якого неможливий фотосинтез. У процесі фотосинтезу в рослинах утворюються вуглеводи – сполуки, необхідні для росту, розвитку й життєдіяльності гетеротрофних організмів і, зокрема людини. Отже, роль Mg для людського організму незамінна. Mg – є причиною виникнення спазмів кровоносних судин.

Відомо, що інфаркт міокарда трапляється в міських жителів частіше, бо вони споживають річкову воду, а в селян менше, бо вони використовують колодязну воду з нормальним вмістом магнію.

В організм людини магній потрапляє з питною водою та продуктами харчування, які дають можливість задовольнити добову потребу в цьому макроелементі. У тілі людини 70 кг міститься 20г (0,028%) Mg²⁺ , половина якої концентрується в скелеті. На добу дорослим чоловікам потрібно 0,25 – 0,35г; жінкам – 0,2 – 0,3г; у стані сильного стресу -0,5 -0,7г. Виводиться нирками та кишечником. В хлібопродуктах – 14 – 62мг магнію.

Са (макроелемент) – займає п’яте місце за поширеністю у земній корі. Утворює близько 385 мінералів. Кальцій утворює поклади СаСО ₃ у вигляді крейди, вапняку. Мармуру та інших мінералів: ангідрид (СаSO₄), гіпсу (СaSO₄ ∙ 2H₂O), флюорит (СаF ₂),апатит (3Са(РО ₄) ₂, Са(FСl)), доломіту (MgСО₃ ∙ СаСО ₃) та ін.

У живій природі з елементів металів кальцій є головним біоелементом. Його шкідливий вплив виявляється лише в разі потрапляння до організму в дуже великих дозах. Це призводить до збільшення вмісту кальцію в крові, кальцинурія, посилення кальцинації, послаблення процесів регенерації.

Са – є будівельним матеріалом кісткової тканини. У кістковій тканині організму людини близько 1683г (99%) кальцію у вигляді Са₃(РО₄) ₂ ;СаF, CaCl₂, CaCO ₃ .

У раціоні майбутніх мам має бути їжа, багата на кальцій, тому що з нього формується скелет дитини. Відомо, що в дорослих з кісткової тканини протягом доби виводиться близько 700мг кальцію і стільки ж відкладається.

На фосфорно – кальцієвий обмін в організмі впливає наявність вітаміну Д. При рахіті у кістках міститься 15 – 27% солей Са²⁺ (у нормі 56%), а в колагені (органічна речовина) 60 – 72% (у нормі 33%).

Це призводить до розм’якшення кісток і згодом, до їх викривлення. Перетворення хімічної енергії у м’язи відбувається під впливом Са²⁺ , далі відбувається скорочення м’язів.

В організмі людини масою 70кг міститься 1,700г (2,428%) кальцію

Ва: у природі існує лише у вигляді сполук зокрема мінералів бариту(ВаSO₄ )та вітриту (ВаСО₃ ).

Біологічна роль не з’ясована. Загальний вплив на теплокровних виявляється через розчинні сполуки, зокрема ВаСl ₂ та Ва(NO₃)₂ , й нерозчинні, що є сильними отрутами. Під час отруєння Ва²⁺ вражається міокард серця, нервова система, кровоносні судини й кісткова тканина. Він витісняє з кісткової тканини кальцій і фосфор, а тому кістки стають крихкими. Під впливом Ва²⁺, подібно до ціанідів, зменшується клітинне дихання, вони пагубно впливають на печінку та статеві клітини. В організм людини Барій потрапляє з питною водою та продуктами харчування.

У тілі людини, масою 70кг – близько 16мг Барію (нирки, стінки шлунку, міокард, кора головного мозку, кістки). Виявлено Барій в сітківці ока, зокрема в пігментній оболонці.

У продуктах харчування незначну кількість його виявлено в м’ясі, меді.

Zn – у природі існує лише у вигляді сполук, утворюючи 64 мінерали: сфалерит або цинкова обманка ZnS, цинкіт ZnO, смітсоніт ZnCO₃ .

Найпоширеніший токсичний компонент забруднення Світового Океану.

В основі багатьох проявів цинкової інтоксикації лежать конкурентні відношення цинку з іншими металами. Цинк зменшує вміст кальцію і фосфору в крові та кістках, це призводить до виникнення остеохондрозу (ламкість кісток). Токсичний вплив має цинковий пил та сполуки цинку, зокрема ZnO, ZnСl₂ , ZnS,

Zn ₃ Р ₂ та ін.

Zn входить до складу активних центрів понад 100 ферментів, алкогольдегідрогенази без яких неможливий нормальний обмін речовин. В еритроцитах крові міститься фермент карбоанідраза. До складу якого входить Zn, а тому роль цього елементу в газообміні є незамінною. Цинк входить до складу гідролізних ферментів, які розкладають білки нервових клітин і мозку. Такі ферменти містяться в отруті кобри, і чим більше в них цинку, тим більш небезпечними стають кобри для людини.

Великий вміст цинку в статевих клітинах свідчить про позитивний вплив цього мікроелемента на процеси розмноження. Нестача цинку в організмі дітей призводить до затримки росту та її статевого дозрівання. Цинк входить до складу гормону інсуліну, який регулює вуглеводневий обмін в організмі людини.

В організм людини цинк потрапляє з питною водою та продуктами харчування.

В тілі людини масою 70кг міститься 1-2,5г. В організмі людини цинк розподіляється таким чином (надниркова залоза, кістки, ШКТ, серце, нирки, мозок, печінка, лімфовузли, м’язи, яєчник, передміхурова залоза, шкіра, сперма, волосся). Добова потреба – 15мг для людини. Ця доза потрапляє в організм людини з питною водою та продуктами харчування. У продуктах рослинного походження цинку значно менше, ніж у продуктах тваринного походження.

Hg у природі цей розсіяний мікроелемент існує в сполуках кіновар (HgS),

(HgСl), сулема (HgСl ₂ ), та в невеликій кількості у вільному стані.

Негативно впливає на діяльність організму під впливом парів ртуті порушується робота головного мозку, серця, нирок.

У випадку потрапляння в організм іонів Hg²⁺ відбувається блокування біологічно активних груп білкових молекул (сульфгідрильних, карбоксильних) і низькомолекулярних сполук. Іони меркурію Hg²⁺ включаються в молекулу транспортної РНК, яка відіграє центральну роль у біосинтезі білка. Таким чином Hg²⁺ порушує окисне фосфолювання в печінці й нирках, вуглеводневий обмін, знижується рівень фібриногену в крові, зазнають впливу ембріони. Незначні дози сприяють активізації синтезу гормонів надниркових залоз та їх надходження в організм. В організм людини ртуть потрапляє з повітря. Металеву ртуть, випадково розлиту в кімнаті, необхідно засипати порошком сірки, або залити розчином феруму (ІІІ) хлориду.

ЛР – магнію: Magnesii oxydum Leve ( ponderosum), MgО – білий , мілкий порошок без запаху, легкий, практично нерозчинний у воді (у воді виявляє лужну реакцію) і в спирті, але розчинний в розведених кислотах. На повітрі поступово перетворюється в магнію карбонат.

Отримання:

Mg Сl ₂ + Са(ОН) ₂ →СаСl ₂ + Mg(ОН) ₂ ↓ Mg(ОН) ₂ →MgО + Н ₂ О

Або прожарювання магнію карбонату основного

3 MgСО ₃ Mg (ОН) ₂ 3Н ₂О→4 MgО + 3 СО ₂ ↑ + 4Н ₂О.

Тотожність: проводять після розчинення в НСl

MgО + 2НСl →MgСl ₂ + Н ₂О

На іон Mg²⁺

Mg Сl ₂ + Nа₂НРО ₄ + NН₄ ОН→Mg NН₄ РО ₄ + 2 NаСl +Н ₂О

білий кристалічний осад

Реакція з 8 – оксихіноліном: в середовищі аміачного буферного розчину утворюється жовто-зелений кристалічний осад.

Кількісне визначення: Комплексонометрія, пряме титрування після добавляння аміачного буферу (Ind = кислотний хром чорний спеціальний)

Визначення солей магнію. Умови визначення: стандартний розчин ВИЛОну Б, індикатор - еріохром чорний Т; аміачний буферний розчин, рН І і 10,0. До наважки препарату, розчиненої у воді, додають аміачний буферний розчин і індикатор. Біля 1% іонів магнію зв'язується з Індикатором, утворюючи комплекс червоного кольору:

І Іотїм одержаний розчин титрують стандартним розчином ЕДТА:

Коли всі іони Mg²⁺ відтитровані, під дією трилону Б починає руйнуватися менш стійкий комплекс металу з індикатором. Поява іабарвлення вільного індикатора (синьої при даному значенні рН покаже кінець титрування.

Кислотно – основне титрування. Наважку MgО розчиняють у надлишку 1М розчину НСl, який потім відтитровують 1М розчином NaOH в присутності метилового оранжевого Є = 1/2Мм.

Mg О + 2НСl → NаСl + Н ₂О

Зберігання: у добре закупореній тарі, оскільки MgО взаємодіє з СО₂ та Н ₂О, які містяться в повітрі

MgО + СО₂ → MgСО₃

MgО + Н ₂О → Mg (ОН) ₂

Застосування: Антацидний засіб при підвищеній кислотності шлункового соку ( при гастритах, виразковій хворобі шлунку та дванадцятипалої кишки). Нейтралізуючи НСl шлункового соку, перетворюється в MgСl₂ , який має проносний ефект. Застосовується при отруєнні кислотами.

Mg О є однією із складових частин препарату альмагель, та антидот при отруєнні Арсеном.

Магнію сульфат:

Mg SO ₄ х 7Н ₂О:

Гірка сіль вперше була отримана в 1695р. ботаніком Н Грю в Лондоні. В 1710р. в Англії її стали отримувати із морської води.

Безбарвні, призматичні кристали, які вивітрюються на повітрі, гірко – солоні на смак. Розчинні в 1ч. води, 0,3 ч киплячої води, практично нерозчинні в спирті.

Добування:

Mg СО₃ + Н ₂SO₄ → MgSO₄ + СО₂ ↑+ Н₂О

Р-н фільтрують і концентрують при випаровуванні до кристалізації. Н₂SO₄ береться у надлишку, щоб запобігти гідролізу MgSO₄ з утворенням основної солі.

Тотожність:

на Mg²⁺

р-ція на SO₄^2-

MgSO₄ + ВаСl ₂ → ВаSO₄ ↓+ MgСl ₂

кількісне визначення: комплексонометрія, пряме титрування: Ind – кислотний хром чорний спеціальний у присутності амоніачного буферу.

Рефрактометричний метод (р-н 25%).

Зберігання: у добре закупореній тарі (щоб запобігти вивітрюванню.

Застосування: заспокійливий, спазмолітичний, проносний засіб.

При отруєнні магнію сульфатом як антидот використовують солі кальцію.

В медицині також застосовують магнію карбонат легкий Magnesii subcarbonas

Levis.

Кальцію хлорид:

СаСl ₂ х 6Н₂О

Перші відомості про хлорид кальцію зустрічаються в ХІVст.

Безбарвні кристали без запаху, гірко – солоні на смак, дуже гігроскопічні, на повітрі розпливаються. Легко розчинні у воді, викликаючи при цьому сильне охолодження розчину, легкорозчинні в 95% спирті, плавляться близько 34◦С у своїй кристалізаційній воді.

Добування: обробка крейди або мармуру в НСl:

СаСО₃ + 2НСl → СаСl ₂ + Н₂О +СО ₂ ↑

Долі очищають, концентрують.

Домішки, що містяться в природних мінералах Mg і Fe (після окислення до

Fe³⁺ ) осаджують Са(ОН) ₂ :

2 FeСl ₃ +3Са(ОН) ₂ →2(Fe(ОН) ₃ ↓ +3СаСl ₂

Осад відфільтровують, а надлишок Са(ОН) ₂ перетворюють в СаСl _2, діючи НСl.

В медичній практиці застосовують кальцію хлорид, який при розчиненні у воді створює нейтральне середовище.

Тотожність:

На Са²⁺ :

А) забарвлення безбарвного полум’я пальника в червоно – цегляний колір;

Б) з розчином гліоксальгідроксіанілу в присутності натрію гідрокси­ду, натрію карбонату і хлороформу - при струшуванні хлороформний шар набуває червоного забарвлення:

В) з розчином калію фероціаніду в середовищі кислоти оцтової у присутності амонію хлориду утворюється білий кристалічний осад:

Г) з розчином амонію оксалату утворюється білий осад, не розчин­ний у кислоті оцтовій розведеній і розчині амоніаку, розчинний у розве­дених мінеральних кислотах:

Осад, розчинений у розведених мінеральних кислотах і нерозчинний в оцтовій кислоті

Реакції на іони Сl^-

Кількісне визначення: Комплексонометрія, пряме титрування в присутності амоніачного буфера, Ind – кальконкарбонова кислота (кислотний хром темно – синій); Є = М х м;

Титрують натрію едетатом до переходу фіолетового забарвлення в синє:

Аргентометрично по аніону: метод Фольгарда.

М-д рефрактометрії;

Зберігання: у щільно закупореній тарі із за парафінованими пробками в сухому місці.

Застосування: при нестачі СаСl₂, алергії, як кровоспинний засіб, як засіб, що зменшує проникність судин, антидот при отруєнні солями Mg²⁺.

Із солей барію в медицині застосовують лише ВаSO₄ , який не розчиняється у воді, кислотах, лугах, тому не отруйний на відміну від розчинних солей барію, що мають високу токсичність.

Barii sulfas

ВаSO₄ :

Білий, пухкий порошок без запаху та смаку, нерозчинний у воді, кислотах, лугах.

Добування:

Щоб барію сульфат був дрібнодисперсним, розчини повинні бути розбавленими. При цьому необхідно додавати будь – який слизистий відвар, який відіграє роль захисного калоїду. (льоновий слиз).

Тотожність:

ЛР кип’ятять з Na₂CO₃

Суміш фільтрують – на фільтрат діють BaCl₂ в присутності НСІ:

Осад барію карбонату на фільтрі розчиняють у НСІ і + Н₂SO₄ - ВаSO₄

Специфічні домішки: Оскільки ВаSO₄ застосовують внутрішньо у великих дозах (50 – 100г на прийом), ДФ висуває високі вимоги щодо чистоти п-ту.

Він не повинен містити домішок розчинних у воді та кислотах солей барію(BaCl₂ , ВаS, ВаСO₃ ).

Для підвищення доброякісності ЛР визначають ступінь її дисперсності. Ця перевірка базується на швидкості осідання зависі, що складається з 5г п-ту і 50мл води в мірному циліндрі певного об’єму.

Важливим показником якості адсорба є ступінь адсорбції, який встановлюється за допомогою забарвника хризофеніну:

Суть дослідження: 0,1г адсорбу перемішують на протязі 3год. На апараті для страхування, з 10мл 0,002% р-ну хризофеніну. Далі колбу із сумішшю ставлять в холодильник, витримують при температурі 2-5◦С на протязі 3-4год і після відстоювання (1,5-2год) центрифугують на протязі 1год. Р-н декантують в кювету для калориметрування.

Оптичну густину визначають на спектрофотометрі або на ФЄК при λ= 400нм. В якості р-ну для порівняння застосовують 10мл барвника того ж значення адсорбції: не менше 1,3мг/г

Кількісне визначення не проводять.

Зберігання: у щільно закупореному подвійному паперовому пакеті (внутрішній пакет з пергаментного паперу.

Застосування: рентгеноконтрастний засіб при рентгеноскопії шлунку та кишечника.

Цинку оксид: ZnO:

Лікарські речовини, які містять цинк

Цинк розповсюджений у природі у вигляді мінералів: цинкової об­манки ZnS; цинкового шпату ZnC0₃; каламіну Zn₄(Si₂0₇)(OH)₂ - Н₂0.

Цинк міститься в рослинних і тваринних організмах.

Застосування сполук цинку в медицині базується на тому, що цинк утворює з білками альбумінати. Розчинні альбумінати мають в'яжучу і припікаючу дії, а нерозчинні, утворюючи плівку на поверхні рани, сприя­ють її загоюванню.

Установлено, що цинк є синергетиком вітамінів, тобто сприяє про­яву їх дії.

Цинку оксид (Zinci oxydum*) (ДФУ) ZnO

Добування:

1. Прожарюванням цинкового шпату:

2. Прожарюванням при 250 °С свіжоосадженого основного цинку карбонату, який добувають із цинку сульфату за реакцією:

Властивості. М'який аморфний порошок білого або злегка жов­тувато-білого кольору, вільний від піщаних часток. Практично не роз чинний у воді і 96 % спирті. Розчиняється в розведених мінеральних кислотах.

Ідентифікація:

Субстанція жовтіє при сильному нагріванні; жовте забарвлення зникає при охолоджуванні.

Субстанцію розчиняють у кислоті хлористоводневій:

Одержаний розчин розбавляють водою і проводять реакції на цинк.

3. Нефармакопейна реакція - при прожарюванні цинку оксиду з ко­бальту (II) нітратом утворюється характерне зелене забарвлення (зе­лень Рінмана):

Кількісне визначення. Комплексонометрія, пряме титрування після розчинення субстанції в кислоті оцтовій розведеній у присутності гексаметилентетраміну, індикатор - ксиленоловий оранжевий, s = 1:

Титрують натрію едетатом до переходу фіолетового рожевого за­барвлення у жовте:

Зберігання. У добре закупореній тарі.

Застосування. Зовнішньо у вигляді присипок, мазей, паст, як в'яжу­чий, підсушуючий та дезінфікуючий засіб при шкірних захворюваннях.

Є відомості, що лікарські засоби цинку ефективні при лікуванні гніздо­вого облисіння у дітей. У цьому випадку призначають цинку оксид внут­рішньо по 0,02-0,05 г 2-3 рази на добу (після їжі) та 2 % цинкову мазь зовнішньо.

Цинку сульфат гептагідрат (Zinci sulfas heptahydricus) (ДФУ)

ZnSО₄ • 7Н₂0

Добування. Дією кислоти сульфатної розведеної на металічний цинк або цинку оксид:

Властивості. Кристалічний порошок білого кольору або безбарвні прозорі кристали. Вивітрюються на повітрі. Дуже легко розчинний у воді, практично не розчинний у 96 % спирті. Водний розчин має кислу реак­цію середовища.

Ідентифікація: Субстанція дає реакції на цинк і сульфати.

Кількісне визначення. Комплексонометрія, пряме титрування після розчинення субстанції в кислоті оцтовій розведеній у присутності гексаметилентетраміну, індикатор - ксиленоловий оранжевий, s = 1 (див. цинку оксид).

Зберігання. У добре закупореній тарі.

Застосування. Антисептичний та в'яжучий засіб при кон'юнктиві­тах (очні краплі 0,1; 0,25; 0,5 %), хронічному катаральному ларингіті, для спринцювань при уретритах та вагінітах (0,1 -0,5 %).

У деяких випадках при отруєнні цинку сульфат призначають внутрі­шньо як блювотне (0,1-0,3 г на прийом).

ТЕМА Загальна характеристика органічних препаратів.

Джерела добування органічних препаратів.

Залежність фізичних і хімічних властивостей речовин та їх фізіологічної дії від складу та будови молекули.

Особливості аналізу органічних сполук.

Реакції на функціональні групи органічних сполук.

Основною особливістю органічних сполук є те, що до їх складу обов'язково входить карбон. Органічна хімія - це хімія сполук карбону. Карбон з'єднаний з гідрогеном і деякими іншими елементами-органогенами: оксигеном, нітрогеном, сульфуром, фосфором і галогенами. Сполуки вуглецю з гідрогеном називаються вуглеводнями, а сполуки, які містять інші елементи розглядають як похідні вуглеводнів.

В основі класифікації органічних сполук лежить будова їх вуглецевого скелету. У відповідності до цього всі органічні сполуки поділяються на три Великих класи:

Ациклічні сполуки, молекули яких складаються з відкритого, прямого або розгалуженого ланцюга атомів карбону.

Карбоциклічні сполуки, в молекулі яких міститься один або декілька зімкнутих циклів атомів карбону.

Гетероциклічні сполуки, в молекулі яких в цикл входять не тільки атоми Карбону, але й інших елементів (наприклад, сульфуру, нітрогену, оксигену).

Кожний з цих великих класів включає групи сполук об'єднаних за принципом спільності функціональних груп і хімічних властивостей. Наприклад, ациклічні сполуки включають:

вуглеводні (насичені і ненасичені);

галогенопохідні вуглеводнів; 3

спирти і їх галогенопохідні;

альдегіди і кетони;

5) карбонові кислоти та їх похідні;

6) ефіри прості (етери) і складні (естери);

7) амідовані похідні вугільної кислоти.

Карбоциклічні сполуки діляться на дві основні групи: 1)ароматичні сполуки (похідні бензолу);

2)ациклічні сполуки (поліметинові вуглеводні та їх похідні, наприклад, циклопропан), гідроароматичні сполуки (наприклад, терпеноїди). Кожна з цих груп має підгрупи. Наприклад, ароматичні сполуки включають підгрупи фенолів, кислот та їх ефірів, амінопохідних, сульфокислот і т.д.

В окрему групу сполук виділені біологічно активні природні сполуки: алкалоїди, глікозиди, вітаміни, гормони, антибіотики.

Для отримання синтетичних органічних ЛР застосовують продукти сухої перегонки кам’яного вугілля, дерева, горючих сланців, а також різні фракції нафти.

Кам’яновугільна смола – складна суміш, що включає більш 400 різних ароматичних і гетероциклічних сполук. За допомогою ректифікаційних колонок кам’яновугільна смола підлягає розділенню на фракції. Далі кожну фракцію переганяють в більш вузькому діапазоні температурному, виділяючи індивідуальні речовини. Для їх очищення використовують обробку сірчаною кислотою, лугами. Виділені індивідуальні речовини служать вихідними продуктами для синтезу різних органічних речовин, в тому числі ЛП.

Деревина при сухій перегонці утворює деревне вугілля і дві фракції рідин. Одна із них містить метиловий спирт, ацетон, оцтову кислоту, а інша – феноли і деякі органічні речовини.

Деревина є джерелом отримання фурфурола. Також, в якості вихідних речовин для синтезу ЛЗ застосовують продукти переробки нафти, які являють собою суміш вуглеводів різних класів.

Рослинна сировина являється джерелом отримання природних БАР: алкалоїди, терпени, глікозиди, вітаміни. Виділені у вигляді індивідуальних речовин вони є ЛР.

Із тваринної сировини отримують індивідуальні речовини – гормональні препарати.

Отримання органічної ЛР – це складний процес, нерідко складається із 10-20 і більше стадій. Він включає багато технологічних операцій, основаних на хімічних, фізико-хімічних методах.

Хімічні реакції, що застосовуються для синтезу органічних ЛР, можна класифікувати на три основні групи: реакції заміщення, реакції перетворення замісників і реакції окислення – відновлення.

Встановлення залежності між хімічною будовою і дією речовини на організм має важливе значення не лише в біологічному плані, але і являє собою цікавість для філософії. Рішення цієї проблеми привело б до того, що можна було б здійснювати ціленаправлений синтез ЛР, володіючих заданими фармакологічними діями. Ідея про наявність зв’язку між хімічною структурою органічних сполук і їх біологічною активністю вперше була висловлена в 1869 році. Але, не дивлячись на більш ніж столітню працю вчених багатьох поколінь в даний час вдалося встановити небагато закономірностей.

Приведені нижче дані накопичені емпіричним шляхом при вивченні зв’язку між фармакологічною активністю і хімічною структурою цілого ряду аліфатичних і ароматичних сполук .

Вони дають також орієнтовні уявлення про те, які зміни може мати дія речовин на організм при введенні в його молекулу тієї або іншої функціональної групи.

На багатьох прикладах доведено, що ненасичені сполуки більш активні, ніж насичені. Це пов’язано з реакційною здатністю, яка значно вище у ненасичених сполуках.

Введення галогенів підсилює фармакологічну активність аліфатичних і ароматичних сполук. Причому як токсичність, так і активність залежить від атомів галогену.

Галогени, введені в ароматичний цикл підвищують токсичність. Хлор і бром похідні мають наркотичну дію і знижують кров’яний тиск. Йод – похідні менш активні, але мають більш виражені антисептичні властивості.

Вплив оксигену находиться в залежності від функціональної групи, до складу якої він входить. Введення в молекулу спиртового гідроксилу підвищує фармакологічну дію. При чому активність росте від первинних до третинних спиртів, а накопичення гідроксильних груп знижує наркотичну дію аліфатичних спиртів.

У ароматичних сполук введення гідроксильних груп підсилює як активність, так і токсичність. Існує точка зору, що ця група виконує функцію приєднання молекули до біологічного субстрату.

Видно тому феноли проявляють антисептичну дію, активність якого росте в залежності від числа гідроксильних груп.

Введення альдегідної або кетогрупи підсилює фармакологічну дію. Дія альдегідів тісно пов’язана з їх високою реакційною здатністю. Карбоксильна група, завдяки наявності двох атомів кисню, навпаки, знижує активність і токсичність, покращує розчинність. Це відноситься як до аліфатичних, так і до ароматичних сполук. Великий вплив на активність і токсичність органічних сполук дає процес ацилювання. Він може привести до повної зміни фармакологічної активності і токсичності вихідних спиртів, амінів, фенолів.

Функціональні групи, що містять Нітроген, підсилюють дію речовин на різні відділи нервової системи. Введення NO₂ – групи в молекулу приводить до підсилення на продовгуватий мозок. Аліфатичні складні ефіри нітратної кислоти і нітропохідні володіють судинорозширюючою дією.

Наявність в молекулі аміногрупи різко збільшує токсичність. Первинні аміни схожі по дії до аміаку (подразнює нервові центри і гладку мускулатуру, викликає спазм, судоми). Вторинні аміни активніші, ніж третинні, але менш активні, ніж первинні.

Перехід третинних амінів в четвертинні амонієві основи міняють фармакологічну дію – із судорожних отрут речовини перетворюються гангліоблокуючі.

Приєднання метальних груп до атому N дає різні ефекти. При введенні їх в молекулу аміаку або при алкілуванні атомів гідрогену в аміногрупі, гідроксильної, карбоксильної групи, відбувається майже завжди зниження фізіологічної активності або виражена її зміна. Це є наслідком того, що алкілування створює нову функціональну групу в молекулі. Тому молекула може набути здатності взаємодіяти з біологічним субстратом. Існує значна відмінність у впливі етильної і метильної групи, введених в молекулу. Етильний радикал має схожість до речовин, що впливають на ЦНС.

Барвники, що містять диетиламіногрупу, фіксуються нервовими волокнами, а диметиламінну – ні.

Дуже реакційні – SH групи. Вони легко окислюються, взаємодіють із важкими Ме і сполуками, що містять подвійні зв’язки. Ці властивості використовують для виготовлення ЛР – антидотів, протипухлинних.

Бензол, попадаючи в організм – збуджує рухові центри і приводить до отруєння із смертельним наслідком. Введення одного алкільного радикалу в молекулу бензолу підсилює його токсичну дію на організм. Причому з подовженням алкільного радикалу токсичність росте. Присутність двох радикалів, особливо в орто – та пара – положенні один до одного знижує токсичність.

NO₂ - в молекулі бензолу не знижує токсичність. Нітробензол порушує функцію ЦНС. Галоген, введений в молекулу бензолу – підсилює токсичність. Галагенопохідні бензолу проявляють антисептичну дію. Таку дію надають бензолу і гідроксильні групи. Карбоксильна група в бензолі знижує токсичність. Введення - NO₂ групи в бензол - він токсично впливає на ЦНС і судинну систему; але одночасно проявляє жарознижувальну та анальгезивну дію. Нерідко переміщення функціональної групи із одного положення в інше приводить до різкої зміни фізіологічної активності, майже до зникнення.

Це можна спостерігати на прикладі нікотинової к-ти, що є вітаміном РР, і ізонікотинової кислоти, що не проявляє вітамінної активності.

Разом з тим гідразид ізонікотинової кислоти і його похідні мають високу протитуберкульозну активність, а гідразид нікотинової кислоти – не мають цієї дії.

Нікотинова кислота

(3-піридинсарбонова к-та) ізонікотинова к-та

(4-піридинкарбонова к-та)

на прикладі ряду гетероциклічних сполук встановлено, що фармакологічний ефект залежить як від самої гетероциклічної системи, так і від відносної орієнтації в ній різних замісників. Заміна атома карбону в ароматичній або гетероциклічній сполуці на гетероатоми, збільшення числа ланок циклу, подовження або розгалуження аліфатичного ланцюга, приєднання до гетероциклічної системи викликає стереохімічні зміни в молекулі. Останнє може привести до появи геометричних, оптичних та інших ізомерів, які в свою чергу викликають зміну фармакологічної дії.

Хімічна структура молекули є далеко не єдиним фактом, що впливає на фармакологічну активність ЛР. Навіть, якщо вибрана оптимальна хімічна структура, важливо, щоб ЛР могла бути перенесена до місця дії і поставлена в умови, необхідні для взаємодії з біологічним субстратом. Для цього потрібно , щоб ЛР володіла комплексом фізичних і хімічних властивостей, що забезпечують розподіл речовин в організмі.

Біологічна активність ЛР залежить від суми великого числа факторів: проникання р-ни через ліпідний шар, транспорту, процесів адсорбції, іонізації, комплексоутворення, метаболізму і др.

Біологічна відповідь організму на ЛР перш за все залежить від такої фізичної властивості, як розчинність. Розчинність зумовлює розподіл речовини в організмі. Для врахування впливу розчинності встановлюють закономірність впливу тих чи інших радикалів на гідрофільність і гідрофобність. Процес всмоктування ЛП залежить від рН середовища. Іони гідрогену і гідроксилу практично не можуть проникати в клітини. Перепоною служить їх висока реакційна здатність, взаємодія з кінцевими хімічними групами, локалізованими на поверхні клітин, а також взаємодія зарядів іона з парами, через які вони проникають. Виходячи з цього, змінюючи рН середовища при пероральному веденні ліків, можна збільшити число недисоційованих молекул і таким чином підсилювати або послаблювати процес проникнення ЛП в клітину. В медичній практиці застосовують велику кількість ЛП – амфолітів – хімічних сполук, в молекулах яких одночасно присутні основні і кислотні групи, які в певних умовах взаємодіють між собою з утворенням нейтральної або іонної форми молекули.

Молекулярна маса – фактор, що впливає на фармакологічну активність. Аліфатичні вуглеводи і спирти по мірі збільшення молекулярної маси знижують свою активність і токсичність. Полімери в залежності від М.в. нерідко настільки міняють свою фармакологічну дію, що воно стає протилежним дії вихідних мономерів.

В ряді біологічних процесів значення має також поверхневий натяг.

Всі ці фактори знаходяться у взаємозв’язку між собою і в залежності від хімічної структури.

Після розділення та очищення встановлюються фізичні властивості індивідуальних речовин:

Температура плавлення; кипіння, густина, в’язкість і т.д.

Характеристикою індивідуальних речовин є такі константи, як показник заломлення, питоме обертання, УФ і 7К – спектр.

Для встановлення емпіричної формули проводять елементарний аналіз, оснований на виявленні і кількісному визначенні С, Н, О, N та інших елементів. Хімічні методи не втратили свого значення для встановлення хімічної структури органічних речовин. Негативна оцінка результату хімічних реакцій підтверджує відсутність тих чи інших функціональних груп

елементарний аналіз дозволяє визначити елементи, що входять до складу речовин. Відкриття ґрунтується на попередній мінералізації – руйнуванні органічних сполук з утворенням простих неорганічних речовин.

Визначення карбону та гідрогену: карбон утворює СО₂ при нагріванні після змішування з прожареним купрумом (ІІ), та при взаємодії СО₂ + Ва(ОН)₂ →ВаСО₃ ↓+ Н₂ О.

Наявність гідрогену виявляють по утворенню води, яку виявляють у вигляді крапель у верхній частині пробірки і підтверджують за забарвленням у синій колір безбарвних кристалів прожареного купруму сульфату:

CuSO₄ x Н₂ О + 4 Н₂ О→ CuSO₄ x 5 Н₂ О

Визначення нітрогену:

За запахом рогу при спалюванні речовин

За методом Кала – сплавлення речовини з сумішшю Na₂ S₂ O₃

і Na₂ СО₃ . Роданід – іон, що утворився відкривають з Fe(ІІІ) –

з’являється червоне забарвлення 3SCN + Fe³⁺ → Fe(SCN)₃

Cульфур відкривають після нагрівання з металічним Na – при цьому органічно пов’язаний сульфур перетвориться в натрію сульфід, і при взаємодії з Na нітропрусидом утворюється червоно-фіолетове забарвлення:

Na₂ S+ Na₂ [Fe(CN) ₅ NO] →[Fe(CN) ₅ NOS]

визначення Hal - проба Бейльштейна, яка базується на здатності

купруму оксиду розкладати при високій температурі Hal вмісних речовин з утворенням Cu Hal.

Досліджувану речовину на прожареному мідному дротику вносять у безбарвне полум’я, при цьому воно забарвлюється в синьо-зелений (Cl ^– ,Br-) або зелений (І ^-) колір.

У випадку позитивної проби Бейльштейна з’ясовують тип зв’язку галогену в речовині – іонний чи ковалентний (за реакцією з AgNO₃)

Далі галогеніди ідентифікують аналітичними реакціями. Якщо галоген ковалентно пов’язаний, речовину попередньо мінералізують.

Визначення функціональних груп

Функціональні групи - реакційноздатні атоми або групи атомів, які зумовлюють властивості речовин.

Спиртовий гідроксил

2. Реакція окиснення:

1. Реакція естерифікації. При взаємодії спирту з карбоновою кисло­тою в присутності каталізатора (найчастіше кислоти сульфатної кон­центрованої) утворюється складний ефір, який ідентифікують за запа­хом або температурою плавлення:

Продукти окиснення визначають за запахом, фізичними константа­ми або продуктами подальших перетворень.

Фенольний гідроксил

Утворення комплексних сполук із солями важких металів (зазви­чай із солями заліза (III)). Будова та забарвлення комплексів різні і за­лежать від кількості і положення в молекулі фенольних гідроксилів та інших функціональних груп.

Реакція естерифікації. Продукти реакції визначають за фізични­ми константами.

Реакції заміщення в бензольному кільці:

а) бромування - при взаємодії з бромною водою утворюється бі­лий осад:

б) нітрування - при взаємодії з нітруючими агентами утворюються забарвлені продукти (суміш о- і и-похідних):

Індофенолова проба - реакція утворення шдофенолового оарвни-ка синьо-фіолетового кольору при взаємодії фенолів з окисниками та де­якими нітрогенвмісними речовинами (NH₃, NaN0₂ та ін.):

5. Реакція азосполучення - при взаємодії фенолів із солями діазошю утворюються азобарвники:

Альдегідна група

Альдегіди характеризуються дуже високою реакційною здатністю. Для них характерні реакції приєднання, заміщення, окиснення та полімеризації. 1. Реакції заміщення оксигену:

а) з первинними ароматичними амінами - утворюються забарвлені

основи Шиффа:

б) з гідразинами утворюються гідразони, які ідентифікують за тем­ пературою плавлення або забарвленням:

2. Реакції окиснення:

а) з аміачним розчином аргентуму нітрату (реактивом Толленса) -реакція "срібного дзеркала":

Утворюється сірий осад або наліт металічного аргентуму на стінках пробірки. Реакцію дають усі альдегіди;

б) з мідно - тартратним реактивом (реактивом Фелінга). Реакцію дають аліфатичні альдегіди:

При нагріванні утворюється червоний осад. Реакція часто викорис­товується в аналізі вуглеводів;

г) з реактивом Несслера утворюється темний осад:

Реакція дуже чутлива і часто використовується для виявлення до­мішки альдегідів.

Карбоксильна група Реакції з солями важких металів (CuS0₄, CoCl₂, FeCl₃ та ін.) -утворюються забарвлені солі. Реакції естерифікації (див. спиртовий гідроксил). При взаємодії з розчином натрію гідрокарбонату (на відміну від спиртів і фенолів) виділяється карбону (IV) оксид:

Складноефірна група

1. Гідроліз у лужному або кислому середовищі:

Продукти реакції визначають хімічними методами або за запахом чи фізичними константами.

2. Гідроксамова реакція (ДФУ) - при взаємодії з гідроксиламіну гідрохлоридом утворюються безбарвні гідроксамові кислоти, які з со­лями феруму (III) або купруму (II) дають забарвлені комплекси (див. ідентифікація).

Амідна група

1. За продуктами гідролізу (зазвичай лужного):

Аміни, які виділяються, виявляють за запахом або відповідними хімічними реакціями.

2. За гідроксамовою реакцією (використовується для ідентифікації, наприклад, лактамів).

Первинна ароматична аміногрупа

Реакція діазотування та азосполучення (утворення азобарвни­ка) (див. ідентифікація).

Утворення основ Шиффа:

Різновидом цієї реакції є "лігнінова проба".

При виборі реакцій для функціонального аналізу необхідно врахову­вати хімічні властивості всіх складових частин молекули.

Детальніше ці та інші реакції будуть розглянуті на конкретних при­кладах.

Тема: Органічні фармацевтичні препарати. Спирти і альдегіди.

Загальна характеристика спиртів.

Спирт етиловий. Добування. Аналіз спирту етилового на якість. Застосування в медицині.

Гліцерин. Добування. Аналіз гліцерину на якість. Застосування в медицині.

Загальна характеристика альдегідів.

Розчин формальдегіду. Добування. Аналіз розчину формальдегіду на якість. Застосування в медицині.

Гексаметилентетрамін. Добування. Аналіз на якість. Застосування в медицині.

Спирти являються похідними аліфатичних або аліциклічних вуглеводнів із загальною формулою R – OH. В залежності від числа гідроксильних груп розрізняють одноатомні спирти, двохатомні( гліколі), трьохатомні (гліцерини) та інші спирти.

Введення гідроксилу в молекулу вуглеводню впливає на фізичні, хімічні, фармакологічні властивості речовини.

Наявність гідроксилу підвищує розчинність речовин. Так, низькомолекулярні одноатомні спирти дуже легко розчиняються у воді. При продовженні вуглеводневого ланцюга їх розчинність зменшується. На консистенцію спиртів впливає число гідроксильних груп. Низькомолекулярні одноатомні спирти (етанол) являють собою легко киплячі рідини, трьохатомні (гліцерин) – в’язкі рідини, шестиатомні спирти (манніт) – тверді речовини. Розчинність у вторинних спиртів, як правило, покращується в порівнянні з первинними, а у третинних вона краща, чим у вторинних. В тій же послідовності знижується температура кипіння спиртів.

Введення гідроксилу в молекулу послаблює токсичність любої фармакологічно активної сполуки. Наприклад, наявність спиртового гідроксилу в молекулі низькомолекулярних ненасичених вуглеводів знижує їх токсичність і підсилює наркотичну дію.

Токсичність одноатомних спиртів залежить від числа атомів карбону в молекулі. Дуже токсичний метиловий спирт.

Збільшення числа гідроксильних груп у багатоатомних спиртах знижує токсичність, зникає наркотична дія, наприклад в ряду: метанол – гліцерин – манніт.

Загалом на фізіологічну активність спиртів впливають такі фактори:

- довжина вуглеводневого ланцюга. Встановлено, що фізіологічна дія і токсичність нормальних первинних спиртів зростає з подовженням вуглеводневого ланцюга до 6-8 атомів, а далі зменшується.

Високомолекулярні спирти (більше 16 атомів карбону) практично не впливають на організм.

- розгалуження вуглеводневого ланцюга. Фізіологічна активність спиртів збільшується із розгалуженням вуглеводневого ланцюга. Так, ізобутиловий спирт більш активний, ніж бутиловий.

- розташування гідроксилу в молекулі. Вторинні спирти володіють більш сильнішою наркотичною дією, чим первинні, а третинні більш активні, чим вторинні. Так, ізопропіловий спирт майже в 2 рази активніший за нормальний пропіловий спирт.

- наявність кратного зв’язку в молекулі. Спирти, що мають кратний зв’язок, володіють більш сильними наркотичними властивостями, при цьому зростає і токсичність.

- введення галогену в молекулу спирту. Фізіологічна дія спиртів, що містять в своєму складі галогени підсилюється. Наприклад, триброметиловий спирт набагато активніший за етиловий.

У хімічному відношенні спирти досить інертні. Вони характеризуються слабко-кислими властивостями, схильні до окислення і вступають в реакції заміщення, наприклад етерифікації.

Тобто, з хімічної точки зору для спиртів характерно:

Вони мають нейтральну реакцію, реагують з металами з виділенням водню:

Утворюють з кислотами складні ефіри:

Первинні і вторинні спирти легко окислюються, причому при окислені первинних утворюються альдегіди, при окислені вторинних – кетони:

Третинні спирти важко піддаються окисленню.

Гідроксил надає молекулі вуглеводню солодкий смак. Ця властивість практично не проявляється у одноатомних спиртів, а при збільшенні гідроксильних груп воно проявляється більш різко. Наприклад, етиловий спирт не має солодкого смаку, а трьохатомний гліцерин має чітко виражений солодкий смак. Манніт – шестиатомний спирт близький до цукрів. Всі цукри являють собою альдегідоспирти або кетоноспирти.

Основний спектр фармакологічної дії нижчих спиртів – вплив на ЦНС.

В медичній і фармацевтичній практиці важливе значення мають одноатомний спирт – етиловий і трьохатомний спирт – гліцерин.

Термін «спирт» виник ще в середні віка. Спиртами алхіміки називали всі леткі речовини (spiritus – дух).

Ethanolum

СН₃СН₂ОН

Гідроксіетан

Спирт етиловий був відомий в ХІІІ ст., як продукт, що утворюється в результаті бродіння виноградного соку, але його склад та формула були визначені лише в ХІХ ст..

Джерелом одержання спирту служить рослинна сировина, в якій міститься цукор або крохмаль.

При отриманні спирту із сировини, що містить крохмаль, спочатку сировину подрібнюють і запарюють перегрітим паром при температурі 140 – 150⁰С

до утворення густої маси у вигляді клейстеру. До охолодженої маси додають солод – подрібнені пророслі зерна ячменю, що містить фермент амілазу.

Амілаза каталізує процес утворення мальтози із крохмалю:

Додавання дріжджів, що містять фермент мальтозу, приводить до утворення глюкози:

Бродіння завершується при 30 - 35⁰С за участю ферменту зимази, також , що знаходиться в дріжджах.

Для сировини, що містить цукор достатньо лише дві стадії отримання спирту за участю ферментів мальтози і зимази. Закінчення цього процесу встановлюють по закінченню виділення вуглекислого газу.

В результаті бродіння отримують бражку, в якій містить 14-18% спирту. Її ректифукують до утворення спочатку 70%, а далі 96% спирту. Він містить домішки побічних речовин; які утворюються при бродінні:

Метилгліоксаль

Піровиноградну кислоту

Оцтовий альдегід

Гліцерин, сивушні масла.

Очищення від домішок проводять за допомогою перегонки спирту.

Наявні слідуючі сорти спирту: 1) сирець 93-95% міцності, недостатньо очищений від сивушних масел і альдегідів; 2) ректифікований 95-96%, майже без домішок; 3) абсолютний – практично безводний; 4) денатурований – спирт-сирець, до якого додані піридинові основи, метиловий спирт або сивушні масла. Він має неприємний запах, його зафарбовують, щоб не сплутати з винним спиртом, застосовується для технічних потреб.

Спирт абсолютний отримують нагріваючи 95% спирт з негашеним вапном або із додаванням безводного сульфату купруму. Таким чином отримують 99,8% спирт – 0,2% останньої води відняти дуже важко.

Спирт етиловий – прозора, безбарвна , рухлива, летка рідина з характерним запахом та пекучим смаком. Кипить при 78⁰С.

Легко запалюється, горить неяскравим синюватим, бездимним полум’ям. Змішується у всіх співвідношеннях з водою, ефіром, хлороформом, ацетоном і гліцерином.

Тотожність:

температура кипіння; ρ – встановлення фізичних констант.

За хімічними рівняннями реакцій: утворення етилацетату (характерний запах)

Йодоформна проба:

Утворюється жовтий осад з характерним запахом. Дану реакцію не можна важати суворо специфічною для спирту етилового, так як її можуть давати сполуки, що містять етоксигрупи (кетони, оксикислоти).

При окисленні спирту етилового KMnO₄ або K₂ Cr₂ O₇ у присутності Н₂ SО₄ утворюється ацетальдегід, який має характерний запах. Якщо пробірку з реакційною сумішшю накрити фільтрувальним папером, змоченим розчином натрію нітропрусиду і піпередином чи піперазином, на папері з’явиться синя пляма (реакція на ацетальдегід).

Специфічні домішки:

Сивушні масла та інші органічні сполуки (первинні гомологічні спирти від

С₃Н₇ОН -С₅Н₁₁ОН – мають неприємний запах) визначають за допомогою конц. Н₂ SО₄ – рідина має залишатися безбарвною.

Домішку метилового спирту відкривають після його окислення до формальдегіду KMnO₄ у середовищі фосфатної кислоти:

Надлишок KMnO₄ розкладають додаванням натрію гідросульфіту до знебарвлення розчину. Формальдегід відкривають взаємодією з динатрієвою сіллю хромотропової кислоти в присутності конц. Н₂ SО₄

Ауриновий барвник фіолетового кольору.

Домішку альдегідів виявляють реактивом Толленса (амоніачний розчин аргентуму нітрату):

Фурфурол виявляють за реакцією з аніліном:

Рожеве забарвлення.

Кількісне визначення: за густиною(ареометр, пікнометр).

Хімічний метод: дикроматометрія. € = ¼ Мм.

конц. спирту ДФ рекомендує визначати за ρ або температурою кипіння.

Зберігання: у добре закупореній тарі, у прохолодному місці.

Застосування: зовнішньо як антисептик і подразник для розтирань і компресів, для виготовлення настоїв, екстрактів та розчинів. 30% - 50мл (знебол. при пологах – токолітик), при виснаженні, після операції. Спирт є основною сировиною ряду хімічних виробництв, так, як із спирту отримують різні речовини – ефіри, хлороформ, йодоформ та інші.

Спирт етиловий – один з найбільш широко вживаних органічних розчинників для отримання настоїв, екстрактів, лікарських форм для зовнішнього вживання.