Гетероциклические соединения, характеристика, классификация. Значение их как лекарственных веществ
К числу гетероциклических относят органические соединения, циклы которых включают, кроме атомов углерода, один или несколько других элементов. В образовании циклов могут принимать участие различные гетероатомы, но чаще всего — кислород, азот и сера.
Гетероциклические соединения широко распространены в природе. На их долю приходится около 50% природных веществ, в том числе отличающихся высокой биологической активностью (алкалоиды, витамины, ферменты, антибиотики). Многие из этих биологически активных веществ применяют в качестве лекарственных средств или исходных продуктов для их синтеза. Источниками биологически активных природных веществ, имеющих гетероциклическую структуру, служат продукты растительного и животного происхождения.
За счет гетероциклических соединений непрерывно пополняется число синтетических лекарственных веществ. Предпосылкой для этого является «родство» их строения с природными биологически активными веществами организма человека. Поэтому в настоящее время на долю гетероциклических соединений приходится более половины применяемых в медицине лекарственных веществ.
По химическому строению гетероциклические соединения очень разнообразны. Они различаются общим числом атомов в цикле, природой гетероатомов и их количеством в цикле.
По числу всех атомов в циклах гетероциклические соединения делят на трех-, четырех-, пяти-, шести- и семичленные, а по характеру гетероатомов — на азот-, кислород-, серосодержащие. Число этих гетероатомов может быть от одного до четырёх.
Классифицируют гетероциклические соединения на следующие группы.
Трехчленные гетероциклы с одним гетероатомом:
Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом:
Пятичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами:
Шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом:
Шестичленные гетероциклы с несколькими гетероатомами:
Семичленные гетероциклы с одним и двумя гетероатомами:
Молекулы гетероциклов могут содержать различные заместители. Известно также большое число систем, в которых гетероциклы конденсированы между собой и с другими ароматическими или гидроароматическими циклами. Конденсированные гетероциклические системы составляют структурную основу многих природных и синтетических лекарственных веществ.
Наличие гетероатомов в молекулах гетероциклических соединений обусловливает значительную лабильность их молекул по сравнению с другими органическими соединениями. Это особенно проявляется у гетероциклов с несколькими гетероатомами и при наличии различных заместителей в молекуле. Такие производные имеют наибольшую тенденцию к раскрытию цикла и рециклизации, а также к различного рода таутомерным превращениям.
Перечисленные особенности химической структуры имеют важное значение для синтеза и анализа гетероциклических соединений. Кроме того, есть все основания предполагать, что одной из основных причин высокой биологической активности многих гетероциклических соединений является особенность их химической структуры, обеспечивающая в широких пределах возможность перемещения электронов.
Лекарственные средства, имеющие гетероциклическую структуру, можно получить из природного сырья или синтетическим путем. Некоторые гетероциклические соединения выделяют из продуктов переработки каменноугольной смолы, содержащей пиридин и его гомологи, хинолин, изохинолин, акридин, индол и др. Древесная смола содержит метилфуран, фурфурол. Более сложные по химической структуре гетероциклические соединения представляют собой многие алкалоиды, витамины, ферменты, содержащиеся в растениях.
Способы синтеза гетероциклических соединений разнообразны. Их синтезируют из ряда алифатических производных путем замыкания цикла, превращения гетероциклов друг в друга (рециклизация), гидрирования ненасыщенных гетероциклических соединений до насыщенных, введения различных радикалов в простые по структуре гетероциклы или получения из них конденсированных систем.
Большинство методов синтеза основано на так называемой гетероциклизации, т.е. на образовании гетероцикла в результате замыкания в цикл одного или двух алифатических соединений. Такие реакции основаны главным образом на конденсации дикарбонильных соединений (альдегидов, карбоновых кислот) с аммиаком или алифатическими и ароматическими соединениями, содержащими в молекуле первичную ароматическую аминогруппу. Этот общий принцип использован для получения различных азотсодержащих гетероциклов, составляющих структурную основу многих синтетических и природных лекарственных веществ. Гетероциклические системы получают также из ароматических и гетероциклических соединений, содержащих в молекулах аминогруппы, путем конденсации их с карбонильными соединениями (альдегидами, кетонами).
ПРИМЕНЕНИЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.
Диоксан (рис. 2) и тетрагидрофуран (рис. 8) широко используют в качестве высокополярных растворителей в органическом синтезе.
Фурфурол (рис. 8) является исходным продуктом для получения фурана (рис. 8), тетрагидрофурана, а также для синтеза некоторых лекарственных препаратов (фурацилин).
При конденсации фурфурола в кислой среде образуются полимерные продукты (фурановые смолы), по строению напоминающие фенольные смолы, метиленовые группы СН2, соединяющие гетероциклы (рис. 12А). При нагревании таких смол в присутствии кислотных катализаторов (например, толуолсульфокислота) двойные связи раскрываются с образованием поперечных сшивок, в результате полимер переходит в нерастворимое состояние, что позволяет его использовать в качестве связующего при изготовлении различных наполненных прессматериалов: стекло- и углепластиков, древесноволокнистых плит и т.п. В твердом состоянии фурановые полимеры представляют собой химически стойкие вещества (до 300° С), это позволяет применять их и как коррозийноностойкие и огнеустойчивые герметики и мастики.
При конденсации ароматических тетраминов (4 амино-группы) с эфирами ароматических дикарбоновых кислот (см. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ) образуются полимеры, в структуре которых в процессе синтеза возникают фрагменты бензимидазола (рис. 12Б). Такие полимеры, получившие название полибензимидазолы, обладают высокой прочностью и термостойкостью (до 500° С), из них изготавливают пленки, волокна (торговое название АРМОС и РУСАР), армированные пластики.
Рис. 12. ПОЛИМЕРЫ, СОДЕРЖАЩИЕ В ЦЕПИ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ ФРАГМЕНТЫ: фурановый полимер (А), полибензимидазол (Б).
Производные бензимидазола входят в состав лекарственных препаратов (дибазол).
Индол (рис. 2) применяют как фиксатор запахов в парфюмерной промышленности и при изготовлении некоторых лекарств (индометацин).
13. Производные фурана и 5-нитрофурана – фурацилин, фурадонин, фуразолидон, фурагин. Методы анализа, хранение, применение
Источник
Гетероциклические лекарства
Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов
Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте
откроется в новом окне
Выдаем Удостоверение установленного образца:
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Гетероциклические лекарственные средства
Производные фурана
Производные
пиразола
Производные
имидазола
Производные
пиридина
Производные
пиримидина
Производные
тропана
Производные
хинолина
Производные
изохинолина
Производные
пурина
Производные
изоаллоксазина
Описание слайда:
Гетероциклические лекарственные средства
Производные фурана
Нитрофурал
(Фурацилин –
Furacillinum) –
Nitrofural –
Nitrofuralm
C6H6N4O4
Нитрофурантоин
(фурадонин –
Furadononum) –
Nitrofurantoin –
Nitrofurantoinum
C8H6N4O5
Фуразолидон –
Furazolidone –
Furazolidonum
C8H7N3O5
Фуразидин
(Фурагин –
Furaginum) –
Furazidin –
Furazidinum
C10H8N4O5
Основу химической структуры лекарственных средств, производных фурана, составляет пятичленный кислородосодержащий гетероцикл. В медицинской практике используют ЛС производные 5-нитрофурфурола (фурфурола, 2-фуранкарбальдегида):
Описание слайда:
Производные пиразола
Феназон
(антипирин –
Antipyrinum) –
Phenazone –
Fenazonum
C11H12N2O
Аминофеназон
(Амидопирин –
Amidopyrinum) –
Aminophenazone –
Amunophenazonum
C13H17N3O
Метамизол натрия
(Анальгин — Analginum) –
Metamizole Sodium –
Sodium Metamizolum
C13H16N3O4NaS
Фенилбутазон
(бутадион –
Butadionum) –
Phenylbutazone
C19H20N2O2
Пиразол представляет собой пятичленный ароматический гетероцикл с двумя атомами азота:
Один из атомов азота относится к пиррольному типу (кислотный центр), другой – к пиридиновому типу (основной центр)
Описание слайда:
Производные имидазола
Пилокарпин –
Pilocarpine –
Pilocarpinum
C11H16N2O2
Бендазол
(Дибазол –
Dibazolum) –
Bendazol –
Bendazolum
C14H12N2
Метронидазол
(Трихопол) –
Metronidazolum —
Metronidazole
C6H9N3O3
Клонидин гидрохлорид
(клофелин — Clophelinum) –
Clonidine Hydrochloride –
Clonidini Hydrochloridum
C9H9Cl2N3 · HCl
Нафазолин
(нафтизин) –
Naphazoline –
Naphazolinum
C14H14N2
Имидазол представляет собой пятичленный гетероцикл с двумя атомами азота в положении 1 и 3, неравноценные по своей природе, а следовательно и свойствам. Имидазол обладает способностью к межмолекулярной ассоциации за счет образования водородных связей между атомом пиридинового центра и водородом пиррольного центра.
При гидрировании имидазола образуется имидазолин и имидазолидин.
Описание слайда:
Производные пиридина и пиперидина.
Изониазид –
Isoniazide –
Izoniazidum
C6H7N3O
Фтивазид –
Phthivazide –
Phtivazidum
C14H13N3O3
Ниаламид –
Nialamide –
Nialomidum
C16H19N4O2
Никотиновая кислота
(витамин РР) –
Nicotinic acid –
Acidum Nicotinicum
C6H5NO2
Никотинамид –
Nicotinamide –
Nicotinamidum
C6H6NO2
Никетамид
(Кордиамин –
Cordiaminum) –
Nikethamide –
Nicetamidum
C10H14N2O
Пиридоксин
(витамин В6) –
Pyridoxine –
Pyridoxinum
C8H11NO3
Пиридоксальфосфат –
Pyrodoxalphosphate –
Pyrodoxalphosphas
C8H12NO6P
Нифедипин –
Nifedipine –
Nifedipinum
C17H18N2O6
Пиридин – это шестичленный гетероцикл с одним атомом азота, который участвует в образовании единой замкнутой системы из 6 -электронов. По химическому строению ЛВ рассматриваемой группы можно разделить на следующие группы:
Производные пиридин-3-карбоновой (никотиновой) кислоты
Производные пиридин-4-карбоновой (изоникотиновой) кислоты
Производные пиридинметанола
Производные дигидропиридина.
Описание слайда:
Производные пиримидина
Тиамин
(Тиамина гидрохлорид) –
Thiamine – Thiaminum
C12H17CIN4OS · HCl
Барбитал –
Barbital –
Barbitalum
C8H12N2O3
Барбитал натрий –
Barbital sodium –
Barbitalum natrium
C8H11N2NaO3
Фенобарбитал
(Люминал) –
Phenobarbital –
Phenobarbitalum
C12H12N2O3
Тиопентал натрия –
Thiopental sodium –
Thiopentalum natricum
C11H17N2O2SNa
Бензобарбитал
(Бензонал) –
Benzobarbital –
Benzobarbitalum
C19H16N2O4
Гексобарбитал
(Гексенал) –
Hexobarbital –
Hexobarbitalum
C12H16N2O3
Примидон
(Гексамидин) –
Primidone –
Primidonum
C12H14N2O2
Метилурацил –
Methyluracil –
Methyluracilum
C5H6N2O2
Флуороурацил
(Фторурацил) –
Methyluracil –
Methyluracilum
C4H3FN2O2
Тегафур
(Фторафур) –
Tegafur –
Tegafurum
C8H9FN2O3
Зидовудин
(Тимазид) –
Zidovudine –
Zidovudinum
C10H13N5O4
Зерит
(Ставудин) –
Zerit –
Zeritum
C10H12N2O4
Ламивудин –
Lamivudine –
Lamivudinum
C8H11N3O3S
Пиримидин – один из изомерных диазинов – представляет собой шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота.
Для соединений и ЛВ этой группы характерна лактим – лактамная таутомерия:
Описание слайда:
Производные тропана
Атропин –
Atropine –
Atropinum
C17H23NO3
Скополамин –
Scopolamine –
Scopolaminum
C17H21NO4
Гоматропина гидробромид –
Homatropine hydrobromide –
Homatropini hydrobromidum
C16H21NO3 · HBr
Троподифен –
Tropodifene –
Tropodifenum
C24H29NO4
Кокаин гидрохлорид –
Cocaine hydrochloride –
Cocaini hydrochloridum
C17H21NO4
Тропан – бициклическое основание, содержащее два конденсированных цикла : пятичленный пирролидин и шестичленный пиперидин.
ЛС на основе тропана могут быть разделены на две группы: производные спирта тропина (группа атропина) и производные оксикарбоновой кислоты экгонина (группа кокаина)
Описание слайда:
Производные хинолина
Хинина гидрохлорид –
Quinine hydrochloride –
Chinini hydrochloridum
[C20H24N2O2] · HCl · 2H2O
Хинина дигидрохлорид –
Quinine dihydrochloride –
Chinini dihydrochloridum
[C20H24N2O2] · 2HCl
Хинина сульфат –
Quinine sulfate –
Chinini sulfas
[C20H24N2O2]2 · H2SO4 · 2H2O
Хинолин (бензопиридин) – конденсированная система, образованная ароматическим бензольным ядром и пиридиновым циклом:
Наибольшее значение имеют 4 алкалоида, выделенные из хинной корки, — хинин, хинидин, цинхонин и цинхонидин. Их структурной основой служат две гетероциклические системы: хинолин и хинуклидин (конденсированная система, состоящая из двух пиперидиновых циклов):
Описание слайда:
Производные изохинолина
Папаверина гидрохлорид –
Papaverine hydrochloride –
Papaverini hydrochloridum
C20H21NO4HCl
Дротаверин
(Но-шпа) –
Drotaverine –
Drotaverinum
C24H31NO4
Изохинолин – изомер хинолина:
Ядро изохинолина входит в состав изохинолиновых алкалоидов.
Производные изоаллоксазина
Рибофлавин
(витамин В2) –
Riboflavine –
Riboflavinum
C17H20N4O6
Аллоксазин – сопряженная гетероциклическая система, включающая ядро диоксоптеридина и бензольного цикла. В отличие от аллоксазина изоаллоксазин содержит не полностью гидрированный цикл диоксопиримидина и только одну имидную группу:
Описание слайда:
Производные пурина
Кофеин –
Coffein –
Coffeinum
C8H10N4O2
Кофеин-бензоат натрия –
Coffein natrii benzoas –
Coffeinum natrii benzoas
Теобромин –
Theobromine –
Theobrominum
C7H8N4O2
Теофиллин –
Theophylline –
Theophyllinum
C7H8N4O2
Дипрофиллин –
Diprophylline –
Diprophyllinum
C10H14N4O4
Инозин
(Рибоксин) –
Inosine –
Inosinum
C10H12N4O5
Аденозина фосфат –
Adenosinephosphate –
Adenosini phosphas
C10H14N5O7P
Аллопуринол –
Allopurinol –
Allopurinolum
C5H4N4O
Пурин – гетероароматическая дициклическая конденсированная система, включающая ядро имидазола и пиримидина.
Среди ЛС – производных пурина, большую группу составляют производные ксантина (2,6-пуриндиона)
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Источник
