Органические лекарственные вещества как объект химического эксперимента

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 66

г. Нижнего Новгорода

Научное общество учащихся

Органические   лекарственные

вещества

как объект химического эксперимента

                Выполнила :     Моряхова Алёна

                                                      учащаяся 10 Б класса

                                 Руководитель:     Шеронова С.М.                                                                                            учитель химии

2013 г.

Содержание

Введение……………………………………………………………………2

Глава 1 Лекарственные средства…………………………………….......5

1.1 История развития фармакологии………………………………….. 5

1.2 Источники и пути получения лекарственных веществ………….  .10

1.3 Механизм действия………………………………………….……… 11

Глава 2  Анализ органических лекарственных веществ

по функциональным группам……………………………………………13

2.1 Фармацевтический анализ…………………………………………   13

2.2 Функциональные группы…………………………………………….. 14

2.2.1 Содержащие кислород…………………………………………..…..14

2.2.2Содержащие азот……………………………………………………..14

2.2.3 Содержащие серу…………………………………………………….15

2.2.4 Содержащие галоген………………………………………………...15

            2.3  Структурные фрагменты………………………….…………………..15

            2.4 Анионы органических кислот……………………………..…………..15

2.5 Идентификация функциональных групп и структурных фрагментов

2.5.1  Идентификация спиртового гидроксила……………………..……16

2.5.2  Идентификация фенольного гидроксила………………………….17

2.5.3  Идентификация альдегидной группы…………………………..….19

2.5.4 Идентификация сложноэфирной группы…………………………..19

2.5.5 Идентификация карбоксильной группы……………………..……..20

2.5.6 Идентификация простой эфирной группы………………………....21

2.5.7 Идентификация первичной ароматической аминогруппы………………………………………………………………..21

2.5.8 Идентификация вторичной аминогруппы…………………….……22

2.5.9 Идентификация третичной аминогруппы………………………….23

2.5.10 Идентификация амидной группы……………………………..….. 23

2.5.11 Идентификация сульфгидрильной группы……………………….24

2.5.12 Идентификация сульфамидной группы…………………………..24

2.5.13 Идентификация анионов органических кислот…………………..25

Глава 3 Практическая часть

Лекарства как объект  химического эксперимента…………………….28  

Заключение………………………………………………………………..38

Источники…………………………………………………………………39

Приложения……………………………………………………………….40                                                        

Введение

                Лекарственные вещества известны с древних времен. Наука о лекарствах - фармакология (от греческого фармакон – лекарство и логос – слово учение),   о действии лекарственных веществ на живые организмы   и о путях изыскания новых лекарственных средств возникла сравнительно недавно – в середине прошлого века.  

            В настоящее время развитие фармакологии идет очень высокими темпами. Химики синтезируют большое количество лекарственных препаратов, ежегодно в клиническую практику входят новые лекарства, обладающие высокой эффективностью и незначительными побочными свойствами, исключаются старые. Благодаря применению новых лекарственных средств значительно повысилась эффективность лечения многих заболеваний.  В настоящее время в мире насчитывается более 30 тыс. лекарственных препаратов.

           Одну из ведущих ролей для создания новых лекарственных средств, установления их механизмов действия, повышения эффективности  и устранению побочных реакций медикаментов сыграла фармацевтическая химия - наука, которая основывается на общих химических законах, изучает многообразный круг вопросов, связанных с лекарственными веществами: их получение, химическую природу, состав и строение, влияние особенностей строения их молекул на характер действия на организм, физические и химические свойства лекарственных веществ и методы контроля их качества, условия хранения лекарств. В наши дни   вводятся более совершенные методы  анализа, позволяющие достаточно точно определить качество (подлинность) лекарств, содержание в них допустимых и недопустимых примесей.

            Методы исследования лекарственных веществ подразделяются на физические, химические, физико-химические, биологические. Большинство лекарственных веществ являются полифункциональными соединениями, поэтому  качественный и количественный анализ органических лекарственных веществ, как правило, проводят по характеру функциональных групп в их молекулах. Для целей идентификации, т. е. для  подтверждения принадлежности лекарственного препарата к  какой- либо химической группе,  лекарственных веществ используют только такие реакции, которые сопровождаются наглядным внешним эффектом, например изменением окраски раствора, выделением газов, выпадением или растворением осадков и т. п. Их называют реакциями идентификации или реакциями на подлинность. С их помощью обнаруживают присутствие  определённых функциональных групп (например, спиртовый или фенольный гидроксил, первичная ароматическая  и т.д.).

            Перечисленного выше достаточно для того, чтобы заинтересоваться фармацевтической химией. Необходимо познакомиться с миром лекарств, ещё и  потому что они сопутствуют человеку в течение всей его жизни: от рождения до смерти. Человек принимает самые разнообразные лекарственные вещества, зачастую даже по несколько раз в день. Первое лекарство закапывают новорожденному в глаза, чтобы предупредить их инфицирование. А в дальнейшей жизни на каждого человека в среднем приходится не менее сотни таблеток и ампул в год. Кроме того, существуют  вакцины, витамины, которые назначают здоровому человеку. О лекарствах нужно знать так же, как о воздухе, которым мы дышим, и о хлебе, который мы едим.

           Таким образом, исследование лекарственных препаратов - одна из   интереснейших тем.  

     Объект исследования: лекарственные средства органической природы.

    Предмет исследования: химический состав лекарств и их идентификация.

    Гипотеза: все лекарственные препараты имеют определённый химический состав и могут быть использованы в качестве объекта для химического эксперимента.

             Цель работы: изучение лекарственных средств.

             Задачи:

          1.Проанализировать научную и научно- популярную литературу по проблеме  лекарственных средств.

         2.Систематизировать сведения об истории развития фармакологии, источниках  получения лекарств, механизме действия лекарств.

         3.Изучить методику исследования лекарственных веществ.

         4. Исследовать органические лекарственные вещества на  наличие различных функциональных групп и фрагментов.

                 В процессе работы мы использовали следующие методы:

                1.Изучение и анализ литературы.

                2.Эксперимент.

Структура работы

              Данная работа состоит из титульного листа, содержания, введения, основной   части, практической части, заключения и списка использованной литературы.

               Во введении раскрыта актуальность выбранной темы, определены цель, задачи и   методы  работы. В основной части раскрыты вопросы об истории развития фармакологии,  источниках получения лекарств, механизме  действия некоторых лекарств, рассмотрены реакции идентификации лекарственных веществ по функциональным группам. В практической части описаны проделанные опыты  по обнаружению органических фрагментов и функциональных групп в  лекарственных препаратах и занимательные опыты с лекарствами. В заключении сделаны выводы  и приведён список использованной литературы.

Глава 1

Лекарственные средства

1.1  История развития фармакологии

              История развития фармакологии тесно связана с историей человечества. Вероятно, первые лечебные средства появились во время отделения человека от человекообразных обезьян, примерно 800 тысяч лет назад. Откуда же брались эти первые лекарства? В первобытное время люди искали в окружающей среде растения, которые могли облегчить страдания при болезнях и травмах.  Собирая и пробуя растения,  человек познакомился с такими, которые способны вызвать явные, видимые изменения функции организма: вызывали рвоту, делали человека веселым или погружали в сон. Были замечены растения ядовитые, от которых человек сначала бился в судорогах, а затем погибал.

              Позже, с появлением религии, применение лекарственных веществ стало носить мистический характер, лечением стали заниматься служители культа, и действие лекарств объявляли, даром Бога.

             Кроме явно действующих трав, колдуны, шаманы и знахари, в руках которых сосредотачивалось искусство врачевания, применяли  минералы и  органы, железы, ткани самых разных животных.  

             Известны факты развития лекарственной терапии в Китае, Индии и других странах Востока.

             Сначала накопленные впечатления передавались устно от учителей к ученикам, а появлением письменности, с этой целью стали создаваться всякого рода «травники», «лечебники» и справочники. 

              Первые упоминания о лекарствах содержатся в египетских иероглифах, на статуе бога Тота; систематизированные сведения о лекарствах приведены в папирусе Эберса ( 17 в. до н. э.).

              За несколько веков до н.э. в Китае был составлен трактат « Шэнь – нуна » о травах и корнях, в него входит 365 лекарственных растений.  Отец медицины, греческий врач Гиппократ, живший за 400 лет до н.э., описал 200 лекарств, Диаскорид (1 век до н.э.) - 400, Гален (2 века до н.э.)- 500, Абу Али Ибн Сина, более известный под именем Авиценны (10 век н.э.) – 800. Период греческой культуры связан с дальнейшим развитием медицины и лекарствоведения. «Отец медицины», гениальный врач того времени Гиппократ (460—377 гг. до н. э.) считал болезнь сочетанием гуморально-патологических расстройств организма. В зависимости от расстройств Гиппократ рекомендовал и медикаментозное лечение, рассматривая его как помощь «природной силе», а не как самодовлеющую силу.

                В римский период учение Гиппократа наиболее полно развил Клавдий Гален (131—201). Лечение по Галену сводилось к применению средств, действующих противоположно симптомам болезни. Лекарственные вещества Гален делил на простые — действующие холодом, теплом, влажностью, сухостью и т. п., сложные, действующие как кислые, горькие, сладкие, пряные и т. п., и специфические — противовоспалительные, слабительные, закрепляющие и т. п. Особенно велика заслуга Галена в том, что он впервые и весьма глубоко изучил лекарственные растения и показал, что кроме лечебных они содержат также балластные вещества. Поэтому до применения их необходимо подвергать обработке в целях извлечения действующих и удаления балластных веществ.

                Плодотворное влияние восточной культуры на развитие лекарствоведения ярко выражено в трудах Авиценны (Абу Али Ибн-Сина, 980—1037). Исключительное место в истории медицины вообще и лекарствоведения в частности имеет его сочинение «Канон врачебной науки» — капитальный труд в пяти томах. В «Каноне» приводятся данные о 764 лекарственных средствах. Подробно описываются их свойства, признаки доброкачественности, токсичность, показания и противопоказания к применению.

                Алхимия в эпоху средневековья негативно повлияла на лекарственную терапию. Медицина была в руках монахов, проповедовавших религиозно-идеалистическую философию средневековья ( так называемая схоластика). Развитие астрологии так же отрицательно повлияло на развитие лекарственной терапии, т.к. считалось, что  действие лекарств зависит от расположения созвездий и планет.

               Во время феодального строя происходил упадок культуры и науки, развитие медицины и лекарствоведения приостановилось.

              Возникновение фармацевтической химии как науки относится к началу XVI столетия, когда алхимия уступила место лечебной химии (ятрохимии), создателем которой явился Теофраст Парацельс (1493-1541). «Не добыванию золота, а защите здоровья должна служить химия», - провозгласил Парацельс.                         Парацельс  положил начало глубокому анализу состава лекарственных веществ и химического состава организма. Парацельс испытал лечебное действие многих химических препаратов и стремился выделить действующие начала из растений.

                Основным  в учении Парацельса было объяснение жизненных процессов с точки зрения химических превращений. Этот период отличается широким применением в качестве лекарств химических препаратов: минеральные воды, соединения ртути, свинца, меди, железа, сурьмы, мышьяка и других металлов. 

               Прошло время, врачи и фармацевты поняли, что необходима проверка лекарств. Иногда это делали сами их изготовители. Вошел в историю медицины Фридрих Сертюрнер, который в 1806 г. попробовал выделенный им из опия морфин и погиб из-за передозировки.

              Вторая половина XVIII века характеризуется значительным ростом и успехами органической химии. Фармацевты этого периода ( Карл Шееле, Луи Воклен, Бернар  Куртуа, Фридрих Сертюрнер, Пьер Пельтье и Жозеф Каванту, Карл Мор) сделали ряд важнейших открытий, сыгравших большую роль в дальнейшем развитии фармацевтической химии.Таким образом, аптеки сыграли большую роль в зарождении и развитии фармацевтической химии.

               В России аптеки появились гораздо позже, но роль их была той же - они выполняли функцию химических лабораторий, где наряду с аптекарями работали алхимисты, так называемые аптекарские химики, занимавшиеся изготовлением и анализом химических препаратов.

              Первый русский алхимист Тихон Ананьин занимался приготовлением фармацевтических препаратов, пользуясь иностранными книгами и русскими «травниками». 

               К концу XVIII века химическая наука в России находилась уже на довольно высоком уровне. Ее развитие связано с именем гениального русского ученого М. В. Ломоносова, который внес большой вклад в русскую науку. Деятельность М. В. Ломоносова связана также и с развитием отечественной медицины, химии и фармации. В своей работе  «Слово о пользе химии»    М. В. Ломоносов проводит мысль о ведущей роли химии для развития медицины и фармации.  Академик В. М. Севергин (1765-1826) провел большую работу по созданию методик качественного и количественного анализа лекарств. Он впервые опубликовал на русском языке книгу по фармацевтическому анализу «Способ испытать чистоту и неподложность химических произведений лекарственных».    Этот труд   явился первым отечественным руководством по фармацевтической химии. Он опубликовал также ряд других сочинений, сыгравших большую роль в дальнейшем развитии фармацевтического анализа.

               Фармакология в современном ее понимании возникла и развивалась одновременно с возникновением и развитием научного естествознания, главным образом физиологии и химии. Таким образом, зарождение научной фармакологии нужно отнести к первой половине XIX века (в России — А. П. Нелюбин, А. А. Иовский). 

              Выдающимся деятелем отечественной фармации явился профессор А. А. Иовский (1796-1857), который много сделал для развития химической и фармацевтической науки и практики. Один из его многочисленных трудов - «Химические уравнения с описанием различных способов определять количественное содержание химических веществ» - положил начало развитию научных основ количественного анализа фармацевтических препаратов.

                Большую роль в развитии русской школы научной и практической фармации сыграл выдающийся ученый и общественный деятель А. П. Нелюбин (1785-1858). Ему принадлежит создание множества различных лекарственных средств, разработка новых и усовершенствование имевшихся способов приготовления лекарств. Его труд «Фармакография» в четырех томах представляет первое отечественное энциклопедическое руководство по лекарствоведению. В нем были описаны все известные в то время лекарственные средства. Один из его многочисленных учеников Ю. К. Трапп написал книгу «Фармацевтическая химия» (1885).

                Со второй половины XVIII в. интенсивно стала развиваться экспериментальная фармакология, направленная на изучение механизма действия лекарственных веществ и выяснение условий наиболее эффективного их применения. Годом рождения экспериментальной фармакологии считают 1867-й, когда Рудольф Бухгейм — профессор университета в г. Дерпте (ныне г. Тарту, Эстония) приступил к систематическим испытаниям существовавших тогда лекарств на животных. Его ученик Освальд Шмидеберг  явился родоначальником научной фармакологии в Германии. Во Франции начало экспериментально-фармакологическим исследованиям положил физиолог Клод Бернар.   Развитию экспериментальной фармакологии способствовали так же  Г. Мейер, В. Штрауб, П. Тренделенбург, К. Шмидт (Германия), А. Кешни, А. Кларк (Великобритания), Д. Бове (Франция), К. Гейманс (Бельгия), О. Леви (Австрия) и др.

               В России экспериментальная фармакология развивалась в Московском университете, где профессор А. А. Соколовский (1822—1891) создал Институт фармакологии; в Киевском университете ( профессор В. И. Дыбковский ); в Петербургской медико-хирургической академии  (профессора О. В. Забелин,  Е. В. Пеликан); в Казанском университете ( профессор И. М. Догель); в Томском университете ( профессор А. А. Кулябко) .

                Большой вклад в развитие разных областей фармакологии внес И. П. Павлов, проводивший фармакологические исследования сначала в экспериментальной лаборатории при клинике С. П. Боткина (1879— 1891), а затем с 1891 по 1895 г. возглавлявший кафедру фармакологии в Военно-медицинской академии. Несколько позднее кафедру фармакологии Военно-медицинской академии занял знаменитый русский фармаколог Н. П. Кравков, создавший крупнейшую в Советском Союзе школу фармакологов. Н. П. Кравков разработал много новых методов фармакологического исследования, выполнил совместно со своими учениками много блестящих экспериментальных работ по фармакологии, написал очень ценный по своим качествам учебник «Основы фармакологии», выдержавший 14 изданий, и воспитал большую плеяду крупных ученых-фармакологов: А. И. Кузнецов, М. И. Граменицкий, Г. Л. Шкавера, М. П. Николаев, Б. С. Сентюрин, С. В. Аничков, В. В. Закусов и др.( Смотри Приложение 2  «Открытия в области фармакологии и их внедрение в медицинскую практику  отечественными учеными» ).

              В настоящее время научные исследования по фармакологии ведутся в институте фармакологии АМН и Украинском национальном фармацевтическом университете, в московском научно-исследовательском химико-фармацевтическом институте им. С. Орджоникидзе  и др., на кафедрах медицинских и фармацевтических вузов.  

              Основными научными зарубежными центрами  фармакологии являются институты фармакологии в Кракове, Праге, Берлине; фармакологические лаборатории медицинского центра в Бетесде (Мэриленде,США), в институте Милл Хилл (Лондон), в Высшем институте санитарии (Рим), институте Макса Планка (Франкфурт-на-Майне), Каролинском институте (Стокгольм). Преподавание фармакологии осуществляется на соответствующих кафедрах медицинских факультетов университетов.

              В последнее время получила развитие область знания, происшедшая из объединения фармакологии и эпидемиологии — фармакоэпидемиология. Последняя наука является теоретической и методологической основой фармаконадзора , проводимого в РФ, в ЕС и США, а также по всему миру. Бурное развитие получает  биофармакология.

              Без преувеличения можно сказать, что успехи современной медицины, даже такие, как операции пересадки сердца, обеспечены бурным развитием фармакологии. Те 20 новых лекарств, которые появляются ежегодно, скоро совершенно преобразят медицину, а вместе с ней и всю нашу жизнь. Человек должен жить не менее 100 лет, и он будет жить столько, сколько ему положено!

1.2  Источники получения лекарственных веществ

Существуют различные источники получения лекарственных веществ:

                 С середины XIX века лекарственные вещества стали получать химическим путём. Большинство современных лекарственных веществ являются продуктами химического синтеза.

1.3 Механизм действия лекарственных веществ

                    Любое действие лекарственных веществ на организм, как и все их свойства, рассматривают в зависимости от их химической формулы. Взаимодействие между лекарством и организмом или его частями имеет характер биохимического или осмотического, оптического, электрофизиологического и т. п. процесса. 

               Под механизмом действия лекарственного вещества понимается способ взаимодействия его с клетками и тканями, обусловливающий характерную для данного вещества картину действия. Вопрос о механизме действия вещества является наиболее трудным из всех вопросов, связанных с его фармакологическим изучением. Механизм действия многих веществ до сих пор еще не выяснены.

                В основе действия большинства лекарственных средств лежит процесс воздействия на физиологические системы организма, выражающиеся изменением скорости протекания естественных процессов. Возможны следующие механизмы действия лекарственных веществ.

              Физические и физико-химические механизмы. Речь идет об изменении проницаемости и других качеств клеточных оболочек вследствие растворения в них лекарственного вещества или адсорбции его на поверхности клетки; об изменении коллоидного состояния белков и т. п.

              Химические механизмы. Лекарственное вещество вступает в химическую реакцию с составными частями тканей или жидкостей организма, при этом они воздействуют на специфические рецепторы, ферменты, мембраны клеток или прямо взаимодействуют с веществами клеток.

              Действие на специфические рецепторы основано прежде всего на том, что макромолекулярные структуры избирательно чувствительны к определенным химическим соединениям. Лекарственные средства, повышающие функциональную активность рецепторов, называются агонистами, а препараты, препятствующие действию специфических агонистов, – антагонистами. Различают антагонизм конкурентный и неконкурентный. В первом случае лекарственное вещество конкурирует с естественным медиатором за места соединения в специфических рецепторах. Блокада рецептора, вызванная конкурентным антагонистом, может быть восстановлена большими дозами агониста или естественного медиатора.

                 Влияние на активность ферментов связано с тем, что некоторые лекарственные вещества способны повышать и угнетать активность специфических ферментов.

               Физико-химическое действие на мембраны клеток (нервной и мышечной) связано с потоком ионов, определяющих трансмембранный электрический потенциал. Некоторые лекарственные препараты способны изменять транспорт ионов (антиаритмические, противосудорожные препараты, средства для общего наркоза).

              Прямое химическое взаимодействие лекарств возможно с небольшими молекулами или ионами внутри клеток. Принцип прямого химического взаимодействия составляет основу антидотной терапии при отравлении химическими веществами.

               Очевидно, что лекарственное вещество как физико-химический агент, попадая в организм - сложную белково-коллоидную химическую и электродинамическую структуру, может действовать не только в определенных зонах, но и принимать участие в обменных или рефлекторных процессах непосредственно на месте введения или за пределами сферы своего целенаправленного применения. Так, всасываясь и попадая в кровоток, оно соприкасается со всеми органами и тканями и действует резорбтивно или иммунно. При этом лекарственный препарат может включаться в процессы обмена практически любого органа.

                 Но только вполне определённые химические группы молекулы и их взаимное расположение действительно имеют значение для того, чтобы вещество обладало биологическим эффектом. Другие звенья молекулы можно было менять без особого ущерба для биоактивности. Обычно лекарства производят нужный эффект только тогда, когда достигают непосредственно зоны действия — а именно рецепторов на поверхности клеток-мишеней. Для этого они должны попасть к месту назначения, преодолев всевозможные барьеры, создаваемые тканями и стенками кровеносных сосудов.

                Структуры, преграждающие путь молекулам лекарства полупроницаемы, то есть некоторые вещества проходят сквозь них свободно, другие с трудом, а для третьих они почти полностью непреодолимы. Это создаёт дополнительную проблему для фармакологии — ведь проходить через биологические барьеры способны только молекулы с подходящей конфигурацией.

               Глава 2 Анализ органических лекарственых веществ по  функциональным группам

              2.1 Фармацевтический анализ лекарственных веществ осуществляют различными методами: физическими, химическими, физико-химическими, биологическими. Физические методы анализа предусматривают изучение физических свойств лекарственного вещества, не прибегая к химическим реакциям. К ним относятся: определение растворимости, прозрачности или степени мутности, цветности; определение плотности (для жидких веществ), влажности, температуры плавления, затвердевания, кипения. Химические методы исследования основаны на химических реакциях. К ним относятся: определение  реакции среды (рН), характерных числовых показателей масел и жиров (кислотное число, йодное число, число омыления и т. д.), а  также весовые и объемные методы количественного анализа, принятые в аналитической химии (метод нейтрализации, осаждения, редокс-методы, титрование неводных средах, комплексометрия и др.).

               Качественный и количественный анализ органических лекарственных веществ, как правило, проводят по характеру функциональных групп в их молекулах. Для целей идентификации лекарственных веществ используют только такие реакции, которые сопровождаются наглядным внешним эффектом, например изменением окраски раствора, выделением газов, выпадением или растворением осадков и т. п.

                С помощью физико-химических методов изучают физические явления, которые происходят в результате химических реакций. Например, в колориметрическом методе измеряют интенсивность окраски в зависимости от концентрации вещества, в кон-дуктометрическом анализе - измерение электропроводности растворов и т. д. К физико-химическим методам относятся: оптические (рефрактометрия, поляриметрия, эмиссионный и флюоресцентный методы анализа, фотометрия, включающая фотоколориметрию и спектрофотометрию, нефелометрия, турбодиметрия), электрохимические (потенциометрический и полярографический методы), хроматографические методы.

                Функциональная группа – это группа атомов, которая отличается высокой реакционной способностью и легко взаимодействует с различными реактивами с заметным специфическим аналитическим эффектом (изменение цвета, появление запаха, выделение газа или осадка и т.д.).

                 Возможна идентификация препаратов и по структурным фрагментам.

               Структурный фрагмент – это часть молекулы лекарственного вещества, которая взаимодействует с реактивом с заметным аналитическим эффектом (например, анионы органических кислот, кратные связи и т.д.).

2.2 Функциональные группы

  Функциональные группы можно разделить на несколько типов:

        2.2.1 Содержащие кислород

                                           2.2.2 Содержащие азот:

2.2.3 Содержащие серу

                                          2.2.4 Содержащие галоген

                                         2.3  Структурные фрагменты:

    2.4 Анионы органических кислот:

2.5 Идентификация функциональных групп и структурных            фрагментов

               Рассмотрим теоретические основы качественного анализа функциональных групп и структурных элементов ( реакции идентификации, которые можно осуществить в школьной лаборатории).

2.5.1  Идентификация спиртового гидроксила

              Лекарственные вещества ( действующие вещества ), содержащие спиртовый гидроксил: спирт этиловый            

           метилтестостерон, ментол и др.  Препараты и формулы смотри  Приложение 3.

А) Реакция образования сложных эфиров

               Спирты в присутствии концентрированной серной кислоты образуют с органическими кислотами сложные эфиры. Низкомолекулярные эфиры имеют характерный запах, высокомолекулярные – определённую температуру плавления:

              Спирт                                              этилацетат

            этиловый                                      (характерный запах)

Б) Реакции окисления

Спирты окисляются до альдегидов при добавлении окислителей (дихромата калия, йода).

Суммарное уравнение реакции:

                                                                                                                                 Иодоформ                              (жёлтый осадок)

В)  Реакции образования хелатных соединений (многоатомные спирты)

Многоатомные спирты (глицерин и др.) образуют с раствором сульфата меди а в щелочной среде хелатные соединения синего цвета:

          глицерин      голубой                                      интенсивно-синяя

                                осадок                                         окраска раствора

2.5.2. Идентификация фенольного гидроксила

Лекарственные препараты, содержащие фенольный гидроксил: фенол, резорцин,    синестрол,      

         кислота салициловая                                         парацетамол

                       и др.   Препараты и формулы смотри  Приложение 4

А) Реакция с хлоридом железа (III)

                Фенолы в нейтральной среде в водных или спиртовых растворах образуют соли с железа (III) хлоридом, окрашенные в сине-фиолетовый (одноатомные), синий (резорцин), зелёный (пирокатехин) и красный (флороглюцин). Это объясняется образованием катионов С6Н5OFe 2+, С6Н4O2Fe+ и др.

Б)  Реакция окисления - Нитрозореакция Либермана

Окрашенный продукт (красный, зелёный, красно-коричневый) образуют фенолы, у которых в орто- и пара-положениях нет заместителей.

в) Реакции замещения - с бромной водой и азотной кислотой

Реакции основаны на способности фенолов бромироваться и нитроваться за счёт замещения подвижного атома водорода в орто- и пара-положениях.  Бромпроизводные выпадают в виде осадка белого цвета, а нитропроизводные окрашены в жёлтый цвет.

резорцин                                белый осадок

                                                                              жёлтое окрашивание

2.5.3 Идентификация альдегидной группы

Лекарственные вещества, содержащие альдегидную группу (Приложение 5.):

 формальдегид                           глюкоза

А) Окислительно-восстановительные реакции

   Альдегиды легко окисляются до кислот и их солей (если реакции протекают в щелочной среде). Если в качестве окислителей используются комплексные соли тяжёлых металлов (Ag, Cu, Hg), то в результате  реакции выпадает осадок металла (серебра, ртути) или оксида металла (оксид меди (I)).

             реакция с аммиачным раствором нитрата серебра

2.5.4 Идентификация сложноэфирной группы

Лекарственные вещества, содержащие сложноэфирную группу:

 Кислота ацетилсалициловая                         Новокаин

 Анестезин                                           Кортизона ацетат

Препараты, содержащие сложноэфирную группу см. Приложение 6.

А) Реакции кислотного или щелочного гидролиза

Лекарственные вещества, содержащие в своей структуре сложноэфирную группу, подвергают кислотному или щелочному гидролизу с последующей идентификацией кислот (или солей) и спиртов:

кислота ацетилсалициловая

                                                         кислота уксусная

                                         кислота салициловая

                                            (белый осадок)

                                               фиолетовое окрашивание

2.5.5 Идентификация карбоксильной группы

      Лекарственные вещества, содержащие карбоксильную группу:

 Кислота бензойная          Кислота салициловая

 Кислота никотиновая

             Приложение 7

Карбоксильная группа легко вступает в реакции благодаря подвижному атому водорода. В основном это два типа реакций:

А) образование сложных эфиров со спиртами (см. раздел 2.5.1);

Б) образование комплексных солей ионами тяжёлых металлов

(Fe, Ag, Cu, Co, Hg и др.). При этом образуются: соли серебра белого цвета,  соли ртути серого цвета, соли железа (III) розовато-жёлтого цвета, соли меди (II) голубого или синего цвета, соли кобальта сиреневого или розового цвета.

Ниже приводится уравнение реакции с ацетатом меди (II):

кислота никотиновая                       осадок синего цвета

2.5.6 Идентификация простой эфирной группы

 Лекарственные вещества, содержащие простую эфирную группу:

        Димедрол                                        Диэтиловый эфир

             Препараты и формулы смотри  Приложение 8

  Простые эфиры обладают способностью образовывать оксониевые соли с кислотой серной концентрированной, которые окрашены в оранжевый цвет.

2.5.7 Идентификация первичной ароматической аминогруппы

 Лекарственные вещества, содержащие первичную ароматическую аминогруппу:

Анестезин                                        Новокаин

Ароматические амины являются слабыми основаниями, так как неподелённая электронная пара азота смещена в сторону бензольного ядра. В результате способность атома азота присоединять протон уменьшается.

            Препараты и формулы смотри  Приложение 9

А) Реакции окисления

    Первичные ароматические амины легко окисляются даже кислородом воздуха, образуя окрашенные продукты окисления. В качестве окислителей используются также хлорная известь, хлорамин, перекись водорода, железа (III) хлорид, калия дихромат и т.д.

Б) Лигниновая проба

  Это разновидность реакции конденсации  первичной ароматической аминогруппы с альдегидами в кислой среде. Она выполняется на древесине или газетной бумаге.

Ароматические альдегиды, содержащиеся в лигнине (п-окси-безальдегид, сиреневый альдегид, ванилин – в зависимости от вида лигнина) взаимодействуют с первичными ароматическими аминами, образуя основания Шиффа.

2.5.8  Идентификация вторичной аминогруппы

 Лекарственные вещества, содержащие вторичную аминогруппу:

       Дикаин                                                          Пиперазин

Лекарственные вещества, содержащие вторичную аминогруппу, образуют осадки белого, зеленовато-бурого цветов в результате реакции с нитритом натрия в кислой среде:

                                                                                                    Нитрозоамин

                  Препараты и формулы смотри  Приложение 10

    2.5.9 Идентификация третичной аминогруппы

Лекарственные вещества, содержащие третичную аминогруппу: Новокаин  

 Димедрол            

Лекарственные вещества, имеющие в своей структуре третичную аминогруппу, обладают основными свойствами, а также проявляют сильные восстановительные свойства. Поэтому они легко окисляются с образованием окрашенных продуктов. Для этого используют следующие реактивы: кислота азотная концентрированная; кислота серная концентрированная; реактив Эрдмана (смесь концентрированных кислот – серной и азотной и др.

             Препараты и формулы смотри  Приложение 10

2.5.10  Идентификация амидной группы

Лекарственные вещества, содержащие амидную и замещённую амидную группу:  Никотинамид                    Диэтиламид   никотиновой кислоты

А) Щелочной гидролиз

Лекарственные вещества, содержащие амидную (никотинамид) и замещённую амидную группу (фтивазид, фталазол, пуриновые алкалоиды, диэтиламид никотиновой кислоты), при нагревании в щелочной среде гидролизуются с образованием аммиака или аминов и солей кислот:

          Препараты и формулы смотри  Приложение 10

2.5.11        Идентификация сульфгидрильной группы

Лекарственные вещества, содержащие сульфгидрильную группу:

 Цистеин                                    Мерказолил

Органические лекарственные вещества, содержащие сульфгидрильную (-SH) группу, (цистеин, мерказолил, меркаптопурил и др.) образуют осадки с солями тяжёлых металлов(Ag, Hg, Co, Cu) – меркаптиды (серого, белого, зелёного и др. цветов). Это происходит ввиду наличия подвижного атома водорода:

            Препараты и формулы смотри  Приложение 11

2.5.12  Идентификация сульфамидной группы

Лекарственные вещества, содержащие сульфамидную группу:

 Сульфацил-натрий                                             Сульфадиметоксин

           Препараты и формулы смотри  Приложение 11

 Фталазол

А) Реакция образования солей с тяжёлыми металлами

Большая группа лекарственных веществ, имеющих в молекуле сульфамидную группу, проявляет кислотные свойства. В слабощелочной среде эти вещества образуют различного цвета осадки с солями железа (III), меди (II) и кобальта:

           норсульфазол

Б) Реакция минерализации

  Вещества, имеющие сульфамидную группу, минерализуются кипячением в кислоте азотной концентрированной до кислоты серной, которую обнаруживают по выпадению белого осадка после добавления раствора хлорида бария:

2.5.13 Идентификация анионов органических кислот

              Препараты и формулы смотри  Приложение 12

• Лекарственные вещества, содержащие ацетат-ион:

Калия  ацетат                                              Ретинола ацетат

 Токоферола ацетат                      

 Кортизона ацетат

Лекарственные вещества, представляющие собой сложные эфиры спиртов и уксусной кислоты (ретинола ацетат, токоферола ацетат, кортизона ацетат и др.) при нагревании в щелочной или кислой среде гидролизуются с образованием спирта и уксусной кислоты или ацетата натрия:

А) Реакция образования уксусноэтилового эфира

  Ацетаты и уксусная кислота взаимодействуют с 95 % спиртом этиловым в присутствии кислоты серной концентрированной с образованием этилацетата:

Б) Реакция образования комплексной соли железа (III)

  Ацетаты в нейтральной среде взаимодействуют с раствором железа (III) хлорида с образованием комплексной соли красного цвета.

• Лекарственные вещества, содержащие бензоат-ион:

  Кислота бензойная                    Натрия бензоат

                Препараты и формулы смотри  Приложение 12

А) Реакция образования комплексной соли железа (III)

    Лекарственные вещества, содержащие бензоат-ион, бензойную кислоту образуют комплексную соль с раствором хлорида железа (III):

Заключение

     Мы изучили некоторые лекарственные препараты, использовали их в      качестве объекта химического эксперимента и выяснили, что

• главным, наиболее доступным  оружием медицины является лекарство;
• человека по жизни  сопровождают синтезированные химиками и проверенные фармацевтами лекарства;
• существует много способов анализа лекарственных средств, один из них – реакции на подлинность;
• можно проводить множество простых и интересных опытов с   различными лекарственными  препаратами, зная их химический состав;

• чем проще формула и чем меньше вспомогательных веществ в препарате, тем ближе качественная реакция к контрольной   пробе; тем дешевле препарат;
• многие лекарства являются полифункциональными соединениями, поэтому можно использовать один и тот же  лекарственный препарат для проведения нескольких качественных реакций ( парацетамол, анальгин, цитрамон, дротаверин, никотиновая кислота, ампициллин, аспирин и др.);
• вспомогательные вещества в составе лекарственных препаратов могут мешать идентификации функциональных групп.

Источники

1. Алексинский В.Н. Занимательная химия. М.: Просвещение, 1995 г., 96 с.
2. Прозоровский В.Б. Рассказы о лекарствах. М.: Просвещение, 1985 г.,128 с.
3. Регистр лекарственных средств России. РЛС – Доктор, 2001 г.
4. Сопова А.С. Химия и лекарственные вещества. Ленинград, 1982 г.
5. Шульпин Г.Б. Эта увлекательная химия. М.: Химия, 1984 г., 184 с.
6. Анализ органических лекарственных веществ. Учебное пособие к лабораторным занятиям по фармацевтической химии для студентов  специализации   «Фармация» факультета ветеринарной медицины, кафедра органической и физколлоидной химии, Краснодар,  2010

kubsau.ru/chairs/chem-organic/public/7_20110215_135801.doc

7. Контроль качества лекарственных средств, задачи и проблемы. Организация контроля качества в Pеспублике Молдова
   Методическое указание для студентов V курса Государственного Университета медицины и фармации, фапмацевтический факультет, кафедра фармацевтической и токсикологической химии. Кишинёв, 2009 г

control5.ucoz.com/InControl/8.podlinnost_sait_2009.doc

8.   Методическое пособие к малому практикуму для студентов биологического факультета Белорусского государственного университета, кафедра органической химии. Составители: Н.А. Ильина, Т.А. Шевчук, Д.Г. Чуриков,  В.Е. Исаков, Д.Г. Шклярук. Минск.: 2012 http://www.bsu.by/Cache/pdf/422373.pdf
9. Першин Г.Н., Гвоздева Е.И. 'Учебник фармакологии' – Москва.: Медгиз  1961 - с.405

( http://pharmacologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000000/st002.shtml  история развития фармакологии)

10. Практикум по фармацевтической химии. Методическое пособие по специальности  «Фармация», Воронеж,  Воронежский государственный университет,   2006 http://www.pharm.vsu.ru/sources/practicumphch.pdf 
11.    В.А. Смирнов Анализ лекарственных средств. Учебное пособие. Самара., Самарский государственный университет, 2008

             http://window.edu.ru/resource/008/77008/files/Medicine-Analysis-1.pdf

      12. Энциклопедия лекарств и товаров аптечного ассортимента. Справочник лекарств РЛС( регистр Лекарственных Средств) http://www.rlsnet.ru/