Органические лекарственные вещества как объект химического эксперимента
В работе 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.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Работа научного общества учащихся | 599.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное образовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 66
г. Нижнего Новгорода
Научное общество учащихся
как объект химического эксперимента
Выполнила : Моряхова Алёна
учащаяся 10 Б класса
Руководитель: Шеронова С.М. учитель химии
Глава 1 Лекарственные средства……………………………………. 5
1.1 История развития фармакологии………………………………….. 5
1.2 Источники и пути получения лекарственных веществ…………. .10
Глава 2 Анализ органических лекарственных веществ
по функциональным группам……………………………………………13
2.1 Фармацевтический анализ………………………………………… 13
2.2 Функциональные группы…………………………………………….. 14
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
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. Х имики синтезируют большое количество лекарственных препаратов, е жегодно 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 ф армацевтическая 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. Ч еловек 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.
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.
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.
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:
Источник
