FARMACEUTSKI FAKULTET SARAJEVO
Davorka Završnik
Samija Muratović
Selma Špirtović-Halilović
Elma Veljović
Amar Osmanović
PRAKTIKUM FARMACEUTSKE KEMIJE
ZA INTERNU UPOTREBU
Sarajevo 2013
SADRŽAJ:
PREDGOVOR
1. FARMACEUTSKA KEMIJA...............................................................................................2
1.1. Podjela farmaceutske kemije…………………………………………………..................2
1.1.1. Lijek...............................................................................................................................2
1.1.2. Nazivi lijekova...............................................................................................................3
2. FARMAKOPEJA (Pharmacopoeia)...............................................................................4
2.1. Kratice i znakovi……………………………………………………………….................5
2.2. Iskazivanje sastava..............................................................................................................6
2.3. Reagensi..............................................................................................................................7
2.4. Materia medica...................................................................................................................8
3. STEREOSELEKTIVNOST LIJEKOVA.....................................................10
4. MODELIRANJE LIJEKOVA - LIPOFILNOST.................................................................14
5. TEORIJA GRAFOVA........................................................................................................30
6. KLASIFIKACIJA FUNKCIONALNIH GRUPA................................................................32
6.1. ALKANI............................................................................................…............................34
6.2. ALKENI............................................…............................................................................35
6.3. ALKINI............................................….............................................................................35
6.4. ALKOHOLI......................................................................................................................35
6.4.1. Reakcije na alkoholnu OH grupu...................................................................................37
6.4.1.1. Reakcije pucanja O-H veze.........................................................................................37
6.4.1.2. Reakcije pucanja C-OH veze......................................................................................40
6.5. FENOLI.............................................................................................................................40
6.5.1. Osobine fenola...............................................................................................................41
6.5.2. Reakcije stvaranja obojenih kompleksa s željezo (III) kloridom, FeCl3........................42
6.5.3. Halogeniranje fenola…………………………………………………………..……....43
6.5.4. Reakcije na jezgri – oksidacija…….......................................................................……44
6.6. ETERI…………………………………..............................................................………..46
6.7. ALDEHIDI I KETONI......................................................................................................47
6.7.1. Reakcije na aldehidnu i keto grupu................................................................................47
6.8. KARBOKSILNE KISELINE............................................................................................50
6.9. DERIVATI KARBOKSILNIH KISELINA.....................................................................52
6.9.1. ESTERI..........................................................................................................................52
6.9.2. AMIDI............................................................................................................................52
6.10. AMINI.............................................................................................................................53
6.10.1. AROMATSKI AMINI.................................................................................................53
6.10.2. ALIFATSKI AMINI...................................................................................................56
7. METIL DERIVATI
KSANTINA ........................................................................................57
8. SINTEZA PROLIJEKOVA.................................................................................................59
8.1. Nosač vezani prolijekovi………………………….............................................………..60
8.2. Prolijekovi - oblici tipa bioprekursora……………………….…………………………..65
9. IDENTIFIKACIJA NEORGANSKIH, ORGANSKIH I ORGANSKO NEORGANSKIH
PREPARATA..........................................................................................................................68
9.1. Kvalitativna analiza..........................................................................................................68
9.2. Prethodna ispitivanja.........................................................................................................68
9.3. IDENTIFIKACIJA NEORGANSKIH SPOJEVA...........................................................71
9.4. IDENTIFIKACIJA ORGANSKIH I ORGANSKO NEORGANSKIH SPOJEVA.........75
9.4.1. Termijske reakcije..........................................................................................................76
9.4.2. Ispitivanje elementarnog sastava………………………………………..............…….77
9.4.3. Ispitivanje topivosti........................................................................................................80
10. IDENTIFIKACIJA TEČNIH FARMACEUTSKIH PREPARATA..................................86
11. SINTEZE LJEKOVITIH SUPSTANCI.............................................................................94
11.1. METODE PREČIŠĆAVANJA LJEKOVITIH SUPSTANCI......................................100
11.2. ISPITIVANJE ČISTOĆE SUPSTANCI.......................................................................106
11.3. ODREĐIVANJE TAČKE TOPLJENJA.......................................................................107
11.4. ELEMENTARNA ANALIZA......................................................................................109
11.5. SINTEZA NEORGANSKIH SPOJEVA………………………….....................….....112
11. 6. SINTEZA NEORGANSKO ORGANSKIH SPOJEVA..............................................114
11.7. SINTEZA ORGANSKIH.SPOJEVA............................................................................119
DNEVNIK
RADA..................................................................................................................137
MJERE OPREZA I ZAŠTITE PRI RADU U LABORATORIJU ZA
FARMACEUTSKU KEMIJU
Rad s hemikalijama
Ne izlagati se nepotrebno kontaktu s hemikalijama, a svaki dodir bilo kojim putem svesti
na minimum. Svaku nepoznatu hemikaliju smatrati potencijalno toksičnom, a dodir svesti
na minimum. Prije početka rada informirati se o svakoj hemikaliji s kojom se dolazi u
dodir o njezinim fizičko-hemijskim osobinama i toksičnosti.
Osim ako nije dio protokola ne mirisati niti kušati hemikalije. Voditi računa o radu s
hemikalijama i izbjegavati kontakt s kožom.
Sve hemikalije moraju biti propisno signirane, a hemikalije bez ili s oštećenom
signaturom ne uzimati. Držati se uputa o radu s toksičnim, lakozapaljivim i korozivnim
supstancama. Nakon uzimanja hemikalija, uredno očistiti i vratiti na mjesto, a po
završetku rada složiti hemikalije, provjeriti da li su propisno signirane, da li su signature
na svome mjestu, da li su oštećene, uprskane ili prljave, dobro zatvorene i sl.
Ukoliko aparati u laboratoriji ispuštaju štetne gasove, potrebno je prostoriju propisno
ventilirati. Smanjiti na najmanju mjeru oslobađanje toksičnih i lako hlapljivih supstanci u
hladnim ili toplim sobama, ako nemaju cirkulirajuću atmosferu.
Osigurati odstranjivanje toksičnih tvari u biološkim kabinetima kroz specijalne filtere.
Stakleno posuđe koje je oštećeno odstraniti. Voditi računa o pranju posuđa koji imaju
uvrnute i spiralne cijevi.
Ne prosipati zapaljive, korozivne materije, kiseline i baze (pH 6-10), toksične i
nadražujuće materije u kanalizacione odvode, jer mogu interferirati s biološki aktivnim
tvarima u otpadnim vodama i izazvati požar, oštećenje ili koroziju cijevi.
Procedura s lakozapaljivim hemikalijama
Tekućine koje imaju tačku ključanja ispod 37,8oC označavaju se kao lako zapaljive. One
se u laboratoriji čuvaju u minimalnim količinama, daleko od izvora vatre ili toplote.
Takve supstance se skladište u posebno namjenski izgrađenim bunkerima. Rad s lako
4
zapaljivim materijama se izvodi u digestorima ili drugim mjestima s dobrom
ventilacijom.
Lako zapaljive tekućine ne čuvaju se u frižiderima, moraju se držati odvojeno od jakih
oksidirajućih sredstava.
Procedura s reaktivnim supstancama
Reaktivne supstance su one tvari koje mogu lako reagirati, izazivajući eksplozije, burne
reakcije, oslobađanje topline ili toksičnih gasova. Ove rakcije nastaju najčešće radi
oštećenja boce ili nepažljivog rukovanja. Reaktivne supstance se obično svrstavaju u
dvije grupe: prva su nestabilne supstance, eksplozivi, monomeri kao što je etilen, a u
drugoj grupi su nestabilne mješavine, s vodom reagirajuće supstance i mješavine
supstanci s oksidirajućim i reducirajućim osobinama. Ovakve supstance na signaturi
trebaju biti propisno signirane i imati odgovarajuće oznake.
Ovakve supstance trebaju se čuvati odvojeno od drugih hemikalija. Nitratna kiselina je
oksidans i treba se čuvati odvojeno od lako zapaljivih hemikalija.
Posebno se trebaju čuvati hemikalije koje su reaktivne s vodom, te se moraju skladištiti i
čuvati na suhom mjestu, zaštićeni od vlage.
Procedura s korozivnim i opasnim hemikalijama
Korozivne materije su supstance koje direktnim hemijskim djelovanjem oštećuju tkivo ili
metal. Od djelovanja korozivnih tvari štiti se izbjegavanjem direktnog kontakta, a pri
radu koristiti sve vidove zaštitne odjeće, rukavice, maske, naočale i sl.
Ovdje spadaju: anorganske kiseline, organske kiseline, kaustične tekućine kao amonijev i
natrijev hidroksid, brom, fosforoksiklorid, anhidrid octene kiseline, fenol, 2-aminoetanol
i dr.
Osobna higijena
Osobna higijena je od velikog značaja.
5
Poželjno je nositi obuću s gumenim đonom, što štiti od korozivnih tvari i klizanja. Nositi
zaštitne rukavice, svugdje gdje se radi s kaustičnim i toksičnim materijalom. Rukavice
odabirati u ovisnosti od materije i količine s kojom će se raditi. Prije upotrebe provjeriti
ispravnost rukavica. Nakon skidanja rukavica ruke dobro oprati vodom i sapunom.
Rukavicama ne doticati osobne stvari, telefon i sl. Upotrebljavati zaštitne naočale uvijek
kada postoji opasnost od špricanja u oko. Ako se radi s jako korozivnim tvarima zaštiti
lice.
Ne koristiti usta za pipetiranje, upotrebljavati propipete.
Ne piti, ne jesti u laboratorijskim zonama.
Ne ostavljati hranu u prostorijama gdje su uskladištene hemikalije i prljavo
laboratorijsko suđe.
Ne ostavljati hranu i piće u frižidere gdje se čuvaju hemikalije.
Izbjegavati razgovor, šale, koje mogu ometati rad i dekoncentrisati. Nakon završetka rada
s hemikalijama dobro oprati ruke, ili kod većeg izlaganja hemikalijama istuširati se.
Prva pomoć
Potrebno je znati što uraditi da se spriječi nesreća i što činiti da do nje ne dođe. Na
vidnom mjestu u laboratoriji istaknuti plan zaštitnih radnji za sprečavanje nesreće, i
savjete za slučaj opasnosti. Označiti mjesta gdje je pristup hladnoj vodi, gdje se pali
ventilacija itd. Ostaviti brojeve telefona i osobe kojima se može obratiti u slučaju nesreće.
Kod opeklina povrijeđeno mjesto isprati vodom, premazati borvazelinom ili staviti
vazelinsku gazu, a zatim ranu previti sterilnim zavojem.
Kod povreda prouzrokovanih kiselinama ili bazama, odstraniti višak kiseline ili baze
upijajućim materijalom (vata, gaza, filter papir), a zatim povrijeđeno mjesto isprati obilno
s 10% otopinom natrij hidrogenkarbonta, odnosno 3-5 % otopinom octene kiseline.
Kod trovanja toksičnim gasovima otrovanog iznijeti na svjež zrak, i trasportovati do
najbliže zdravstvene ustanove.
Web adrese za dobivanje detaljnih informacija o fizičko-kemijskim svojstvima,
toksičnosti, toksičnim dozama, mjerama opreza itd.
6
Chemical Safety Information (physchem.ox.ac.uk/MSDS/)
Chemistry Library , LSU Libraries (www.lib.lsu.edu/sci/chem/guides/srs103.html )
CHEMTECH Chemical Health and Safety Information
pubs.acs.org/hotartcl/chemtech/99/nov/DeAngelo.html
7
PREDGOVOR
PRAKTIKUM IZ FARMACEUTSKE KEMIJE je skripta namjenjena studentima
Farmaceutskog fakulteta za vježbe iz Farmaceutske kemije.
Farmacutska kemija je temeljni stručni predmet u studiju farmacije, čiji je primarni
zadatak sinteza ljekovitih supstanci. Svaka ljekovita supstanca koja se koristi mora imati
određene osobine i propisanu čistoću. Kemijski čiste aktivne supstance se upotrebljavaju
za izradu lijekova. U njima nema nečistoća, štetnih sastojaka, koji mogu nepovoljno
utjecati na kvalitet lijeka ili otežati kvalitativnu i kvantitativnu analizu.
Zbog toga su uz vježbe sinteze uvrštene i vježbe čija je namjena prečišćavanja ljekovitih
supstanci i ispitivanja stupnja čistoće.
Praktikum je podijeljen u dva dijela. U prvom dijelu praktikuma su definirani opći
pojmovi a odnose se na Farmaceutsku kemiju, Farmakopeju i lijek. Ovdje su opisani i
postupci analize supstanci koje služe za izradu lijekova ili se koriste kao lijek. Opisani su
i postupci identifikacije neorganskih i organskih supstanci, ispitivanje onečišćenja,
postupci prečišćavanja supstanci, te reakcije na pojedine funkcionalne grupe koje
determiniraju fizička i kemijska svojstva ljekovite supstance, te metode utvrđivanja
elementaranog sastava i tačke tropljenja.
Drugi dio praktikuma posvećen je sintezi ljekovitih supstanci koje imaju primjenu u
suvremenoj terapiji.
Pri odabiru vježbi nastojali smo da odabrane vježbe budu edukativne, da posluže kao
primjeri za sintezu cijele skupine sličnih supstanci koje imaju ljekovito djelovanje.
Svaka vježba obuhvaća naziv, strukturnu formulu, fizičko-kemijska svojstva, sintezu ili
način prečišćavanja, terapijsku primjenu, popratna djelovanja i nuspojave, doze,
apsorpciju i metabolizam.
U prilogu je dat riječnik pojmova u farmaceutskoj kemiji, strukture najvažnijih
heterocikličkih i aromatskih prstenova, te infracrveni (IR) spektri paracetamola i
acetilsalicilne kiseline.
8
Svjesni smo da skripta nisu savršena ali “da smo čekali savršenstvo, ova skripta nikad ne
bi bila dovršena” (Tai Tung, Šest knjiga: načela kineskog pisanja).
1. FARMACEUTSKA KEMIJA
Farmaceutska kemija je temeljni predmet u studiju farmacije. To je disciplina koja se
bavi proučavanjem načina dobivanja i fizičko kemijskim osobinama ljekovitih supstanci
unesenih u organizam. Predmet proučavanja farmaceutske kemije odnosi se na izolaciju
ljekovitih supstanci iz prirodnog materijala ili sintezu ljekovitih supstanci, određivanje
njihovih fizičko-kemijskih osobina, određivanje strukture, farmakoloških učinaka i
posljedica primjene lijeka na organizam. Područje farmaceutske kemije je veoma široko,
ulazi u mnoga polja kemije, biologije, fiziologije, patofiziologije, farmakologije,
medicine i dr.
Internacionalni nazivi za farmaceutsku kemiju su:
Pharmaceutical Chemistry (UK)
Medical Chemistry (USA), Pharmaceutical Chemistry + Drug Metabolism
Pharmazeutische Chemie (Deutschland)
1.2. PODJELA FARMACEUTSKE KEMIJE
Prva podjela farmaceutske kemije bila je na anorgansku i organsku kemiju ali ovakva
podjela nije više aktuelna.
Kasnije se koristila podjela prema strukturi na primjer: akloholi, fenoli, amini, amidi,
aldehidi.itd.
Alkoholi - antiseptici i dezinficijensi (pokazalo se da su i mnogi hipnotici,
analgetici i antibiotici po svojoj strukturi alkoholi).
Amini - analgetici, antihistaminici, bakteriostatici, antimalarici, lokalni anastetici
itd.
Fenoli - antiseptici, vitamini, hormoni (teško ostvariva podjela) itd.
Danas se koristi podjela prema djelovanju i upotrebi određene ljekovite supstance.
9
1.1.1. Lijek
Prema definiciji Svjetske zdravstvene organizacije (engl. World Health Organization,
WHO) lijek je svaka tvar ili proizvod, koji se primjenjuje ili namjerava primjeniti sa
svrhom modificiranja ili istraživanja fizioloških sustava ili patoloških stanja.
Lijek je dakle tvar, dobivena sintezom (kemijskim putem) ili izolirana iz prirodnog
materijala (droge biljnog, životinjskog i mineralnog porijekla, produkta bakterija, gljivica
i plijesni), a primjenjena na ljudski ili životinjski organizam, ispoljava ljekovito,
preventivno ili dijagnostičko djelovanje.
Lijekovi s obzirom na porijeklo mogu biti:
humanog porijekla (ljudska krv, krvni pripravci i slično),
životinjskog porijekla (mikroorganizmi, cijele životinje, dijelovi organa,
izlučevine, toksini),
biljnog porijekla (biljke, dijelovi biljki i slično),
kemijskog porijekla (kemijski elementi, spojevi, kemijske materije
prirodnog porijekla, kemijski proizvodi dobijeni kemijskom promjenom ili
sintezom).
1.1.2. Nazivi lijekova
Međunarodni nezaštićeni naziv lijeka (engl. International Nonproprietary Name, INN)
identificira farmaceutske spojeve ili aktivne farmaceutske sastojke. Svaki nezaštićeni
naziv lijeka, poznat i kao generički naziv, odnosno INN, jedinstven je naziv, opće
prepoznatljiv. Svrha nezaštićenog naziva lijeka je da ponudi zdravstvenim djelatnicima
jedinstven naziv koje identificira svaku farmaceutsku supstancu.
Generički naziv lijeka je skraćeni naziv na osnovu strukture i primjene i koristi se za
identificiranje lijeka za vrijeme njegove upotrebe.
Kemijski naziv lijeka je naziv temeljen na kemijskoj strukturi i gotovo nikad se ne koristi
za identifikaciju lijeka u kliničkim ili marketinškim situacijama. Formiran je prema
prijedlogu IUPAC-a.
10
Zaštićeni naziv (engl. Brand name, Trade name) je komercijaln naziv lijeka, naziv kojim
se proizvođač zaštićuje od lijekova istog sastava, drugog proizvođača.
Primjer 1:
Nezaštićeni naziv (INN): Acetilsalicilna kiselina,
Acidum acetylsalicylicum
Kemijski naziv: 2-(acetoksi)benzojeva kiselina
Zaštićeni naziv: Aspirin, Bospyrin, Nibol, Andol
COOH
OCOCH3
Primjer 2:
Nezaštićeni naziv (INN): Paracetamol, Paracetamolum
Kemijski naziv: N-(4-hidroksifenil)acetamid
Zaštićeni naziv: Paracetamol, Plicet, Lekadol, Panadol,
NHCOCH3
OH
Primjer 3:
Nezaštićeni naziv (INN): Klotrimazol, Clotrimasole
Kemijski naziv: N-1(2-hlorofenil)difenil metil-1H-
imidazol
Zaštićeni naziv: Kanesten, Plimikol
C N N
2. FARMAKOPEJA (Pharmacopoeia)
Da bi neka ljekovita supstanca mogla biti prikladna za izradu odgovarajućeg ljekovitog
oblika mora odgovarati propisima Farmakopeje. Farmakopejom se određuju propisi za
izradu lijekova, potvrdu identiteta, ispitivanje kvaliteta lijekova, te propisi za njihovo
doziranje i čuvanje. Naziv potiče od grčkih riječi “pharmacon” i “poeo”, što znači “lijek”
11
i “praviti”. Farmakopeja daje standarde za sve oficinalne ljekovite supstance i ljekovite
preparate. Europska farmakopeja (European Pharamacopoeia, Ph.Eur.) je zvanični
dokument zemalja potpisnica konvencije o Europskoj farmakopeji. Mnoge zemlje,
posebno u Europi imaju i nacionalne farmakopeje (Britanska, Mađarska itd.), a postoje i
farmakopeje vezane isključivo za herbalne materijale (Britanska i Ruska). Kako je
farmakopeja Bosne i Hercegovine tek u fazi izrade, u radu se koristi Europska
farmakopeja i nacionalne farmakopeje drugih zemalja.
Europska farmakopeja obuhvata slijedeća poglavlja:
1. POGLAVLJE Uvod, Opća uputstva
2. POGLAVLJE Metode analize
3. POGLAVLJE Primarni pakovni materijal
4. POGLAVLJE Reagensi
5. POGLAVLJE Opće odredbe
6. POGLAVLJE Materia medica
7. POGLAVLJE Ljekoviti pripravci
U praktičnom radu često se koriste pojmovi iz poglavlja 1, 2, 4, pa će u ovom dijelu
kratko biti opisani neki opći pojmovi.
2.1. Kratice i znakovi
INN* International Nonproprietary Name (WHO);
12
Internacionalni nezaštićeni naziv
IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry
Internacionalna unija za čistu i primjenjenu kemiju
WHO World Helth Organisation; Svjetska zdravstvena organizacija
IND Investigational New Drugs; Novi lijek u fazi ispitivanja
FDA Food and Drug Administration; Agencija za hranu i lijekove
NDA New drug application; Prijava novog lijeka
α alfa, oznaka geometrijske izomerije (“trans” položaj)
β beta, oznaka geometrijske izomerije (“cis” položaj)
(i) indikator za titraciju u vodenoj sredini
(I) indikator za titraciju u nevodenoj sredini
i.m. intramuskularno
i.v. intravenozno
sc. subkutano
o- orto položaj (1,2- ili 1,6-) u šestočlanoj jezgri
m- meta položaj (1,3- ili 1,5-) u šestočlanoj jezgri
p- para položaj (1,4-) u šestočlanoj jezgri
p.a. pro analysi
p.p.a. purissimum pro analysi
(p.o.) poredbena otopina
(r) reagens
(r.o.) reagens otopina
Znakovi:
†* Znak za lijekove jakog djelovanja; “Remedia separanda”
††** Znak za lijekove vrlo jakog djelovanja; “Remedia claudenda”, “®”
§
(paragraf)
Lijekovi paragrafici (opojne droge) čuvaju se pod ključem bez obzira da li su
jakog ili vrlo jakog djelovanja.
Radioaktivni preparati označeni su crvenim segmentom na žutom polju.
(+) Desno optički aktivan
13
(-) Lijevo optički aktivan
(±) Racemičan
*Lijekovi sa jednim križićem, Remedia separanda označavaju se na signaturi crvenim slovima na
bijeloj podlozi.
**Lijekovi sa dva križića, Remedia claudenda, označavaju se bijelim slovima na crnoj podlozi.
Ovi
lijekovi čuvaju se odvojeno i pod ključem.
2.2. Iskazivanje sastava
Maseni udio omjer je mase sastojaka i mase uzorka, a iskazan je postotkom (%). Maseni
udio u postocima jednak je broju grama supstancije u 100 grama uzorka (otopine ili
smjese). Maseni udio naziva se težinski procenat i označava se tež % ili samo %.
Volumna koncentracija omjer je volumena sastojka i volumena uzorka, a iskazana je
procentima.Volumna koncentracija u procentima jednaka je broju mililitara sastojka u
100 ml uzorka. U Farmakopeji volumna koncentracija naziva se volumni procenat i
označava s vol %*.
Masena koncentracija omjer je mase sastojaka i volumena uzorka. Iskazuje se sa g/l,
mg/ml ili mg/ml.
Masena koncentracija (grami otopljene tvari u 100 ml otopine) naziva se težinsko
volumni postotak i označava se tež/vol %.
Množinska koncentracija omjer je množine tvari sastojaka i volumena uzorka, a iskazuje
se jedinicom mol/l ili mol/m3 . Množinska koncantracija nazivala se prije molaritet, a
jedinica mol/l označava se sa M.
Dio se u Farmakopeji upotrebljava u smislu dio mase.
Masena koncentracija se iskazuje i omjerom mase sastojaka u gramima i volumena
uzorka otopine u mililitrima. Npr. 1:10, označava masenu koncentraciju 1 grama u 10
mililitara rastvora (do 10 otapala).
Maseni omjer se iskazuje zbirom mase sastojaka u gramima i mase otapala u gramima.
Npr. 1+9, označava da je 1 gram spojevi otopljen u 9 grama otapala.
* za etanol, ako nije drugačije propisano, % označavaju vol %
2.3. Reagensi
14
Reagensi i supstance koje se koriste za pripremu indikatora, poredbenih otopina,
titrimetrijskih otopina i sl. označeni su u Farmakopeji s (r. ili R), a otopine reagensa s
(r.o. ili R1). Otapala označena sa (r.) koja se koriste u spektrofotometriji ili
hromatografiji moraju odgovarati čistoći za “spektrofotometriju” odnosno
“kromatografiju”. Reagensi štampani kurzivom moraju odgovarati zahtjevima koji su
navedeni za odgovarajući oficinalni preparat. U svrhu kontrole čistoće reagens se
prethodno mora ispitati na ono onečišćenje na koje se s odnosnim reagensom ispituje
oficinalni preparat. Reakcija izvedena kao slijepi pokus mora biti negativna.
Kada otapalo nije posebno navedeno otopina označava vodenu otopinu.
Otopine reagensa pripremaju se pri sobnoj temperaturi, ako nije drugačije
propisano (a.n.d.p.)
Reagensi označeni s dvije zvjezdice (**) moraju se pripremiti neposredno prije
upotrebe (ex tempore).
Reagensi označeni s jednom zvjezdicom (*) moraju se upotrijebiti u roku od 10
dana.
Reagensi se moraju čuvati u bocama od neutralnog stakla.
Boce moraju biti zatvorene brušenim čepom, a.n.d.p.
Reagensi označeni s kvadratićem ( �) moraju se čuvati zaštićeno od svjetlosti.
2.4. Materia medica
Materia medica obuhvaća abecednim redom pojedine monografije ljekovitih supstanci
koje služe za izradu lijekova, pomoćne materije, droge biljnog životinjskog i mineralnog
porijekla, farmaceutske pripravke, imunobiološke i dijagnostičke preparate i zavojni
materijal.
Pojedine monografije sadrže slijedeće odlomke:
15
N a s l o v monografije materia medika je generički naziv, a potom slijedi latinski naziv.
Naslov kemijske supstance materije medike je u pravilu latinska varijanta
Internacionalnog nezaštićenog naziva (INN) prema preporuci Svjetske zdravstvene
organizacije (WHO).
U naslovu ljekovitih pripravaka može na prvom mjestu dolaziti latinski naziv glavne
aktivne komponente, a zatim slijedi generički naziv ljekovitog oblika.
Podnaslov obuhvata fonetski pisan latinski naziv i neke narodne nazive.
N a s l o v monografije materia medika Europske farmakopeje je engleski naziv, a potom
slijedi latinski naziv.
O p i s p r e p a r a t a
Obuhvata opis najvažnijih osobina preparata i njegove najvažnije oznake. Kemijski
spojevi iz skupine neorganskih spojeva označeni su simbolom, formulom, relativnom
atomskom ili molekulskom masom. Organski spojevi označeni su bruto formulom,
strukturnom formulom i kemijskim nazivom formule prema prijedlogu Internacionalne
unije za čistu i primjenjenu kemiju (IUPAC), u fonetskoj transkripciji. Označene su i
relativne molekulske mase.
T e k s t m o n o g r a f i j e
Podjeljen je u odlomke s naslovom koji se prema specifičnosti monografije odnosi na:
osobine, izradu, mikroskopiju, makroskopiju, identifikaciju, konstante, ispitivanje
stupnja čistoće, mehaničko tehnološko ispitivanje, doze, djelovanje i upotreba,
sterilizacija, inkopatibilnost, čuvanje, sinonimi, kratice i napomena.
I z r a d a
Kada je izrada preparata propisana, navodi se količina sastavnih komponenata iz kojih se
preparat izrađuje i način izrade.
O s o b i n e
Obuhvataju najvažnije vanjske osobine preparata kao što su oblik, boja, miris, okus, te
informativni podaci o topivosti preparata.
16
I d e n t i f i k a c i j a
Ako u pojedinačnoj monografiji nije drugačije propisano, ispitivanje se izvode prema
propisima koji su navedeni u poglavlju 2 “Metode analize”, (Ph. Eur. 2.3. Identifikacija).
Kada je u monografiji navedeno “daje reakcije klorida“, znači da je postupak u cijelosti
opisan u poglavlju “Reakcije za identifikaciju”.
K o n s t a n t e
Fizičke i kemijske konstante određuju se na način opisan u odgovarajućem poglavlju 2
“Metode analize”, (Ph.Eur. 2.2. Fizičke i fizičko-kemijske metode)
I s p i t i v a nj e s t u p nj a č i s t o ć e
U pojedinim monografijama Europske farmakopeje dati su propisi za ispitivanje stupnja
čistoće, a ispituje se prema propisima datim u poglavlju 2. Kada je u monografiji
navedeno npr “sulfati”, to znači da se postupak ispitivanja preparata na ovo onečišćenje
provodi po propisu iz poglavlja Ph Eur. 2.4 “Limit testovi”, za sulfate Ph. Eur. 2.4.13.
O d r e đ i v a nj e
Naveden je postupak određivanja kao i propisane granice sadržaja aktivne komponente u
preparatu.
Č u v a nj e
Navedeni su uslovi čuvanja preparata.
U nekim nacionalnim farmakopejama navedena su i:
O p ć a i s p i t i v a nj a
Uključuju ispitivanja koja su zajednička jednoj skupini ljekovitih pripremaka, kao što su
tablete, injekcije, eterska i masna ulja.
D j e l o v a nj e i u p o t r e b a
Navedena je farmakoterapijska skupina kojoj pripada ljekoviti preparat ili je navedena
njegova primjena kao pomoćnog sredstva.
17
S i n o n i m i
Obuhvata najvažnije paralelne nazive koji nisu obuhvaćeni naslovom i podnaslovom.
N a p o m e n a
Napomenom se skreće pažnja na promjenjivost preparata, opasnost pri rukovanju, na
propise o izdavanju preparata itd.
3. STEREOSELEKTIVNOST LIJEKOVA
Interakcija mnogih lijekova sa biološkim receptorima je stereoselektivna, lijekovi
pokazuju aktivnost samo ako ispoljavaju apsolutnu geometrijsku podudarnost sa
receptorom. Hiralnost je jedan od razloga stereoselektivnosti makromolekula kao što su
endogene supstance, lijekovi itd. Približno 75% lijekova u terapijskoj primjeni imaju
hiralni centar i pokazuju stereoizomerizam. Različite farmakološke aktivnosti
enantiomera dovele su do porasta broja farmakoloških i toksikoloških studija sa
pojedinim enantiomerima.
Hiralni lijekovi i enantiomeri
Fenomen kada jedna molekulska formula može predstavljati više od jedne supstance zove
se izomerizam. Izomerizam se može podjeliti na konstitucionalni izomerizam,
stereoizomerizam i konformacionalni izomerizam.
Stereoizomerizam je prisutan kod molekula sa istom strukturom, kod kojih su atomske
grupe različito vezane u prostoru. Ovaj fenomen može se podjeliti u dvije kategorije,
enantiomerizam i diastereoizomerizam.
Hiralnost ili asimetrija može se manifestovati na nekoliko načina u molekuli, a najčešći je
prisustvo hiralnog ili asimetričnog karbona u molekuli. Hiralni karbonov atom je onaj
atom karbona za koga su vezana četiri različita atoma ili grupe.
Figura 1. Enantiomeri 2- butanola
18
Hiralna molekula je optički aktivna, ima svojstvo da okreće ravan polarizovane svjetlosti.
Ako molekula okreće ravan polarizovane svjetlosti u desno zove se dekstrogira
(+enantiomer ili R enantiomer) ili levogira, ako okreće ravan u lijevo (-enantiomer ili L
enantiomer). Vrijednost za rotaciju, (specifična rotacija, α), može se odrediti
eksperimentalno, polarimetrom pod određenim uslovima (pH, temperatura, otapalo,
koncentracija). Smjesa 1:1 R i S enantiomera ne pokazuje optičku aktivnost i zove se
racemat. Ova smjesa može se označiti sa ± ili R,S.
Mnogi lijekovi su enantiomerni (hiralni). Hiralni lijekovi koji imaju prirodno porjeklo su
enantiomerno čisti, sadrže samo jedan enantiomer, dok se sintetički hiralni lijekovi često
apliciraju kao jednake smjese enantiomera (racemat).
Enantiomeri nekog lijeka često imaju različitu farmakološku aktivnost, dok je jedan
enantiomer aktivan, drugi može biti manje aktivan, ili neaktivan za isti farmakološki
efekat. Ovaj slučaj imamo kod antikoagulanasa fenoprokumona i varfarina. S-
fenoprokumon i S-varfarin su 2-5 puta aktivniji kao antikoagulansi nego njihovi R-
enantiomeri, ali S-varfarin, u odnosu na R enantiomer, mnogo češće stupa u interakcije sa
drugim lijekovima (metronidazol, trimetoprim, sulfametazol). Zbog svega navedenog u
budućnosti će se vjerovatno ipak prednost dati manje aktivnom, ali i manje podložnom
interakcijama, R-enantiomeru, u zamjenu za racemat.
Enantiomer sa terapeutskom aktivnošću često je odgovoran i za toksičnost. Talidomid je
povučen sa tržišta zbog fokomegalije kod novorođenčadi majki koji su tretirane
racematom ovog lijeka u prvom trisemestru trudnoće. Studije su pokazale da su oba
enantiomera podjednako efikasna kao hipnosedativi, ali u metabolizamu S-enantiomera
dolazi do formiranja primarnih toksina, 1-ftaloilglutamina i 1-ftaloilglutamične kiseline
19
koji su odgovorni za toksičnost. Danas je R,S-talidomid na kliničkim ispitivanjima zbog
njegove moguće primjene kod reumatoidnog artritisa.
Dva su razloga zašto se danas racemati još uvijek koriste kao lijekovi:
1. Hiralne sinteze, ili separacije enantiomera iz smjese nakon sinteze su jako skupe.
2. Većina analiza lijekova opisana je samo za racematne forme, jer su analitička
ispitivanja za pojedine enantiomere tehnički mnogo zahtjevnija .
Uprkos ovome danas se preferira razvoj samo jedne enantiomerne forme lijeka, a ne
racemata. Enantiomerno čisti lijekovi dobijaju se iz racemične smjese procesima:
diastereomerne rezolucije, enzimatske rezolucije, genetičkog inženjeringa, hiralne
hromatografije ili stereoselektivnom sintezom.
Danas je u porastu broj hiralnih lijekova i propisa za analitička ispitivanja pojedinih
enantiomera. Za neke od lijekova farmakološki bolji efekti se postižu apliciranjem
pojedinih enantiomernih formi lijeka, dok je za druge povoljnije aplicirati smjese
enantiomera (ali u nejednakim omjerima). Indakrinon je dobar primjer upotrebe
neracemične smjese enantiomera. Ovaj lijek prouzrokuje hiperurikemiju i natrijuretično
djelovanje. Oba djelovanja su prvenstveno vezana za R-enantiomer i njegov metabolit,
dok S-enantiomer ima urikozoično djelo. Predpostavlja se da se aktivnost ovog lijeka
može poboljšati mjenjanjem udjela pojedinih enantiomera u smjesi.
Tabla 1. Primjeri lijekova koji se apliciraju u obliku aktivnog enantiomera
Antikoagulansi heparin
Anti-inflamatorici naproksen, penicilamin
Analgetici petidin, dekstropropoksifen, kodein
Kardiaci timolol
Antibiotici amoksicilin, ampicilin, cefalotin, tetraciklin, gentamicin
Nesteroidni antiinflamatorni lijekovi jednu od najvećih grupa lijekova koji imaju hiralni
C atom.
20
Enantiomeri nesteroidnih antiinflamatornih lijekova
Nesteroidni antiinflamatorni lijekovi (NSAIDs) se zbog svojih antiinflamatornih i
analgetskih osobina često koriste u terapiji. NSAID su indicirani kod reumatskih
oboljenja i različitih vrsta bolova, kao što su bol kod kancera i bilijarnih kolika.
Uprkos njihovim brojnim farmakološkim djelovanjima problem predstavljaju njihovi
sporedni efekti. Veliki je broj studija koje govore o gastroduodenalnim oštećenima
prouzrokovanim terapijom sa NSAID. Potvrđeno je da ovi lijekovi često prouzrokuju
intestinalne upale, hemoragije i perforacije koje prate krvarenja i gubitak proteina.
Dobro je poznato da enantiomeri nesteroidnih antiinflamatornih lijekova, kao što su
ketoprofen, ibuprofen, flurbiprofen, pokazuju različite farmakološke i toksikološke
osobine. Često je jedan enantiomer odgovoran za većinu neželjenih efekata. Terapeutska
aktivnost ovih lijekova prepisuje se uglavnom (S)-izomeru.
Ibuprofen je efektivni nesteroidni lijek koji se dobro toleriše, a na tržištu je dostupan kao
racemična smjesa R(-) i S(+) enantiomera.
Poznato je da je farmakološka aktivnost vezana gotovo isključivo za (S)-(+)-enantiomer,
S-ibuprofen ima približno 160 puta veću antiinflamatornu activnost od R-ibuprofena. U
ljudskom organizmu dešava se inverzija R- ibuprofena u njegov S-enantiomer. Ova
inverzija dešava se presistematski u gastrointestinalnom traktu i u sistematskoj cirkulaciji.
Inverzija uključuje:
Stereospecifično formiranje koenzim A (CoA) tioester R-ibuprofen
1. Racemizaciju aktiviranih specija
2. Hidrolizu u kojoj se oslobađaju enantiomeri
3. Stereoselektivnost CoA sintetaze odrediće stereoselektivnu inverziju.
Figura 2. Predloženi mehanizam inverzije inaktivnog R-ibuprofena u aktivni S- ibuprofen
21
Flurbiprofen, derivat 2-arilpropionske kiseline, je drugi hiralni antiinflamatorni i
analgetski lijek. Antiinflamatorna aktivnost nastaje usljed inhibicije sinteze
prostoglandina. S-enantiomer flurbiprofena posjeduje veći dio njegove antiinflammatorne
aktivnosti, dok je R-enantiomer odgovoran za toksičnost. Ispitivanja na zečevima su
pokazala da (R)-flurbiprofen prouzrokuje samo malu toksičnost, u poređenju sa
enantiomernom smjesom, tako da bi se veći dio sporednih efekata na gastrointestinalnom
traktu, koji prate terapiju bola, mogao ukloniti apliciranjem (R) –flurbiprofena.
Ketoprofen se na tržištu lijekova uglavnom javlja kao ekvimolarna smjesa dva
enantiomera. Studije indiciraju da nema stereoselectivnog afiniteta enantiomera
ketoprofena prema artikularnim tkivima, ali se u nekim zemljama, za tretman upala,
koristi S(+)-ketoprofen, jer ispitivanja sugerišu da R(-)-enantiomer može potencirati
ulcerogene promjene.
Kada je riječ o gastričnoj toksičnosti, ispitivanja su pokazala da pojedinačno apliciranje
enantiomera prouzrokuje manju gastričnu toksičnost nego apliciranje racemata. U tom
slučaju R (-)-enantiomer mjenja toksičnost S(+)-enantiomera kada se koriste u
racematnoj smjesi.
22
Može se zaključiti da je stereohemija lijekova je uvijek ključni aspekt
odgovoran za spektar biološke aktivnosti. Danas je većina hiralnih
lijekova prisutna u obliku racemične smjese, ali se sve više preferira
razvoj i aplikacija jedne enantiomerne forme lijeka.
4. MODELIRANJE LIJEKOVA - LIPOFILNOST
Idealan lijek trebalo bi da posjeduje savršeno selektivno biološko djelovanje, bez
nusdjelovanja i toksičnosti. Kako takav lijek ne postoji, pri modifikaciji postojećih i
razvoju svakog novog lijeka teži se ka dobivanju lijeka pomenutih osobina. Put od prve
sinteze nekog lijeka do njegove primjene u terapiji prilično je dug i komplikovan. Ovaj
proces može trajati godinama, ponekad zahtjeva ispitivanje hiljade spojeva s ogromnim
utroškom materijalnih sredstava. Statistički podaci govore da se od 10 000 potencijalnih
novih lijekova samo jedan uvodi u terapiju. Pitanje kako racionalizirati utrošeno vrijeme i
novac pri istraživanju i sintezi novih lijekova navelo je naučnike da pokušaju razviti
racionalniji pristup u istraživanju i sintezi novih lijekova.
1867 godine Crum-Brown i Frazer iznjeli su zapažanje da je fiziološka aktivnost
molekule (Φ) funkcija hemijske građe (c), što se može matematički prikazati:
Φ = f (c)
Oni su pokazali da postupnim modifikacijama u kemijskoj strukturi molekule, u
odgovarajućoj poziciji, može doći do važnih razlika u njenom djelovanju. Tako započinje
studiranje odnosa strukture i djelovanja, da bi se na temelju dobivenih rezultata pokušalo
dizajnirati tj. oblikovati molekulu lijeka s ciljem postizanja što pogodnijeg biološkog
efekta. Ovakav pristup racionalnog istraživanja lijekova zahtjeva poznavanje odnosa
između kemijske strukture i biološke aktivnosti.
QSAR (Quantitave structure-activity relationship) i QSPR (Quantitave structure-property
relationship) su metode koje omogućavaju ispitivanje korelacija između kemijske
strukture i biološke aktivnosti, kao i kemijske strukture i svojstava potencionalnih
lijekova.
23
Ciljevi QSAR razmatranja u dizajniranju novih i modifikaciji postojećih lijekova su:
Na osnovu postojećih lijekova predviditi biološku aktivnost nesintetiziranih i
neispitivanih jedinjenja;
definisati srukturne osobine lijeka koje su potrebne za dobru vezu između
molekule lijeka i receptora;
dizajnirati niz test supstanci u cilju da se poveća količina informacija, u pogledu
strukturnih zahtjeva za aktivnost, iz malog broja ispitanih supstanci;
modifikacijom postojeće strukture promjeniti biološke karakteristike lijeka
(eliminisati neželjene efekte, povećati biološku aktivnost);
razviti zamjene za poznate biološki aktivne spojeve.
Pronađeno je da biološki odgovor lijeka može biti predviđen na osnovu njegovih fizičko-
kemijskih karakteristika kao što su: pritisak para, topivost u vodi, elektronički parametri,
sterički deskriptori i particioni kojeficijent. Danas je particioni kojeficijent najvažnija
fizičko-hemijska mjera za QSAR studije.
Particioni koeficijent (logP)
Fizičko-kemijske osobine lijeka su važan temelj za predviđanje razdjeljenja lijeka u tjelu,
a samim tim i njegovog dolaska do mjesta djelovanja. Topivost lijeka u vodenoj ili
lipidnoj fazi u organizmu je osobina koja utiče na njegove farmakokemijske parametre a
samim tim i na učinkovitost. Razdjeljivanje lijeka između lipofilne i hidrofilne faze u
organizmu opisuje koeficijent raspodjele “logP” (particioni koeficijent) koji je važna
konstanta svake supstance, samim tim i lijeka.
Koeficijent raspodjele (logP) je odnos ravnotežnih koncentracija neke supstance u
dvofaznom sistemu: organsko otapalo-voda. Taj odnos je pri stalnoj temperaturi, tlaku,
pH vrijednosti vodene faze konstantan i može se prikazati izrazom:
P=Co/Cv
Co- koncentracija otopljene supstance u organskoj fazi
24
Cv- koncentracija otopljene supstance u vodenoj fazi
Da bi se mogao objasniti značaj određivanja log P za potencijalni lijek, potrebno je
poznavati put lijeka u organizmu i strukture kroz koje prolazi da bi došao do mjesta
djelovanja i prouzrokovao željeni farmakološki odgovor.
Lijek će, nakon ulaska u organizam, proći kroz nekoliko faza:
a) napustiti ekstracelularni vodeni prostor;
b) proći kroz lipidne membrane;
c) ući u druge vodene sredine (inerstanična tekućina) prije nego dođe do receptora.
Važna stepenica u kretanju lijeka do mjesta djelovanja jeste prolaz kroz stanične
membrane u ljudskom organizmu. Kako bi mogli pratiti put lijeka kroz staničnu
membranu potrebno je poznavati kemijsku građu stanične membrane. Membrane u
ljudskom organizmu nisu čisto lipidne strukture, mogu se posmatrati kao lipidni dvosloj
u kome je svaki sloj građen od polarne glave i velikog hidrofobnog repa. Fosfogliceridi
su vodeće komponente membrane. Ostale grupe uključuju sfingomijeline,
galaktocerebrozide, proteine itd. Hidrofobna komponenta se sastoji većinom od
nezasićenih masnih kiselina većinom sa cis dvostrukim vezama. Lipidna membrana
sadrži i estre holesterola, proteine i mukopolisaharide. Finalni rezultat je da su ove
membrane organizovane strukture koje u sebi sadrže kanale (proteinske građe) za
transport važnih molekula kao što su metaboliti, hormoni, aminokiseline, glukoza i masne
kiseline u i van stanice. Stanične membrane su dinamične, one nikad apsolutno ne miruju
i mogu se posmatrati kao tečni mozaik.
Kako je neposredno mjerenje koeficijenta raspodjele u ljudskom organizmu praktično
nemoguće, koriste se različite posredne metode. Eksperimenti su pokazali da je među
različitim sistemima organsko otapalo/voda sistem n-oktanol/pufer najbliže lipofilno-
hidrofilnim odnosima u ljudskom organizmu.
Kao organsko otapalo oktanol ima niz osobina zbog kojih se koristi kao nepolarna
komponenta referentnog sistema u QSAR istraživanjima:
relativno jeftin
25
-hemijski relativno stabilan
-prisutnost OH skupine u kombinaciji sa priličnom topivošću vode u oktanolu
osigurava mu relativno dobre osobine kao otapala za veliki broj lijekova
Utvrđeno je da n-oktanol nije toliko nepolaran kao što se na početku predpostavljalo,
voda zasićuje organsku fazu (n-oktanol). Voda u fazi n-oktanola može se aproksimirati sa
stvarnom interakcijom ćelijske membrane i ekstracelularne/intracelularne tečnosti.
Za razliku od toga sistem kao što je heksan/voda i hloroform/voda sadrži jako malo vode
u organskoj fazi i ono su slabi modeli za sistem lipid/voda u tjelu.
Osim ovih osobina oktanola dodatne su mu prednosti:
niska toksičnost, nehlapljivost
niska apsorbancija u UV području što ima analitičku važnost
Vodena faza je puferovana sa fosfatnim puferom (pH 7) da bi se imitirao pH fizioloških
tečnosti.
Danas rutinski određujemo kojeficijent raspodjele u sistemu n-oktanol/pufer. Najčešća
metoda koja se u praksi koristi za određivanje kojeficijenta razdiobe je metoda
izmućkivanja (engl. shake-flask methode).
Metoda izmućkivanja
Princip izvođenja je jednostavan, ali zahtjeva dosta vremena, strogo utvrđene uvjete, a i
ne može se primjeniti za nesintetizirane spojeve. Pri izvođenju metode potrebno je
ispuniti nekoliko uvjeta, između ostalog, potrebna je visoka čistoća ispitivane supstance,
potencijalnog ljeka, jer i najmanja onečišćenja mogu poremetiti cjeli tok eksperimenta.
Temperatura sistema i pH vrijednost vodene faze (pufera) značajno utječu na tačnost
rezultata, pa Nernstov zakon razdiobe neće važiti ukoliko temperatura sustava tokom
ispitivanja nije konstantna. Kako su mnogi lijekovi slabe baze ili slabe kiseline njihov
stupanj jonizacije ovisiće od pH sredine u kojoj se nalaze. Polazeći od bazičnog pravila -
slično se u sličnom otapa, jonizirani (polarni) oblik lijeka imaće manji afinitet otapanja u
lipofilnoj ćelijskoj membrani (oktanolu) u odnosu na nejonizirani (nepolarni) oblik. Iz
ovoga slijedi da pH vrijednost, odnosno stupanj disocijacije uticu na raspodjelu lijeka
izmedju faza, a samim tim i na vrijednost logP. Najpovoljnija pH vrijednost sistema za
26
izvođenje izmućkivanja je ona kod koje je 99,9% ispitivane supstance u nejoniziranom
obliku.
Kad se ispune svi uslovi neophodni za izvođenje metode izmućkivanje (mehaničko ili
ručno) se provodi u dobro zatvorenim posudama, pola sata (ili duže) i to polagano.
Odvojeni slojevi se centrifugiraju na 2000 o/min, jedan sat ili duže.
Koncentracija tvari nakon razdjeljenja može se odrediti:
spektrofotometrijski
fluorimetrijski
kromatografski
titrimetrijski
Razlika između modela razdjeljenja i onog što se stvarno događa prilikom razdjeljivanja
lijeka u tjelu je to da razdvajanje u lijevku dostići ekvilibrijum kada brzina kojom lijek
napušta vodenu fazu i ulazi u organsku fazu bude ekvivalentna brzini kretanja lijeka iz
organske u vodenu fazu. Za razliku od razdjeljivanja u ljevku, u ljudskom organizmu ljek
je izložen malo složenijim procesima i na njegovo kretanje utiču dodatni faktori.
Okruženje lijeka u ljudskom organizmu nije konstantno, lijek je stalno izložen
dinamičkim promjenama: veže se za serumske albumine, veže se za receptore, metaboliše
se, eliminiše se iz tjela. Lijek će biti potisnut kroz ćelijsku membranu zbog veće
koncentracije lijeka u ekstracelularnoj tečnosti u odnosu na intracelularnu tečnost.
Uspostaviće se protok lijeka iz sistemske cirkulacije, kroz ćelijske membrane ka
receptorima. Kad je lijek većim djelom metaboliziran i eliminisan iz tjela on će biti
povučen kroz membrane i koncentracija lijeka na receptorima će se smanjiti.
Vrijednost logP je ovisna od više različitih faktora, pa je izračunavanje za svaki lijek
problem za sebe. Neke supstance su nestabilne i razgrađuju se tokom procedure, što je
jedan od razloga zašto se često aproksimira vrijednost kojeficijenta raspodjele.
Da bi se izbjegle nepotrebne komplikacije i dodatni troškovi pokušao se pronaći i pristup
za teorijsko izračunavanje kojeficijenta raspodjele za spojeve sa izrazito velikim ili malim
vrijednostima P i za spojeve koji još uvijek nisu sintetisani, a potrebno im je odrediti
logP.
27
Računske metode određivanja logP
Računske metode određivanja lipofilnosti spojeva nekada su imale veliki značaj, ali ih
danas sve više potiskuju brže, matematički sofisticiranije kompjuterske metode. Zbog
njihove istorijske važnosti i činjenice da je veliki broj kompjuterskim programa za
određivanje lipofilnosti baziran na računskim metodama važno je poznavati principe
računskog određivanja lipofilnosti. U literaturi su opisane različite računske metode
određivanja log P. Najbolji naučni sistem su razvili Hansch-Fujita, Leo-Hansch i Rekker.
a) Računanje log P po Hansch-u
Izračunavanje logP po Hanch-u temelji se na predpostavci da je logP nekog derivata (R-
X) jednak zbiru logP ishodnog spoja (R-H) i π vrijednosti za supstituent (X), a autor ga
označava sa π(x):
logP(R-X)= logP(R-H)+ π (x)
logP nije suma π vrijednosti, već se π vrijednost supstituenata sabira sa log P osnovne
strukture.
Primjer:Odrediti log P Hansch-ovom metodom za toluen.
logP(R-X) = logP(R-H)+ π (x)
logP(toluen) = logP(C6H6) + π (CH3)
Aditivni karakter kojeficijenta razdiobe omogućuje zamjenu više vodikovih atoma u
strukturi sa supstituentom, pa se predhodna jednadžba može uopštiti:
logP(R-X1, R-X2,…….)= logP(R-X)+ (Xn)
Primjer:
Odrediti log P za diklorbenzen.logP (R-X1, R-X2,…….)= logP(R-X)+ (Xn)
logP (C6Cl5OH) = logP(C6H4) + 2 π (Cl)
28
Vrijednosti π za različite substituente X Hansch je odredio matematički, nakon što je
eksperimentalnim putem, u sistemu n-oktanol/voda, odredio logP za veliki broj spojeva.
Član π čini razliku u vrijednosti logP između osnovne strukture (R-H) i strukture gdje je
vodikov atom zamjenjen nekim supstituentom (R-X). Ova tvrdnja može se prestaviti
matematički:
π (x) = logP(R-X) - logP(R-H)
π (x) predstavlja doprinos supstituenta X ukupnoj lipofilnosti
P(R-X) predstavlja kojeficijent razdiobe strukture R-X
P(R-H) predstavlja kojeficijent razdiobe strukture R-H.
Struktura R-X je izvedena iz strukture R-H zamjenom jednog vodikovog atoma
supstituentom X. Način dobijanja može se ilustrirati na primjeru benzen-klorbenzen.
Primjer:
logP za benzen je 2,13 a za klorbenzen 2,84.
Vrijednost π za supstituent klora je dobivena oduzimanjem vrijednosti logP za benzen od
vrjednosti logP za klorbenzen.
πCl= logP klorbenzen- logP benzen
πCl= 2,84-2,13
πCl= 0,71
Iz prikazane jednadžbe proizilazi da je, po definiciji, π (H)=0,00, tj, da je doprinos atoma
vodika ukupnoj lipofilnosti molekule nula što se u daljim istraživanjima pokazalo kao
pogrešno. Osim ove, ovom načinu izračunavanja našlo se jos nekoliko zamjerki.
Vrijednosti logP, dobivene po Hansch-u, često značajno odstupaju od eksperimentalno
dobijenih vrijednosti logP. U istraživanjima koja slijede dokazano je da: sterički efekti,
konjugacija u ispruženim lancima, elektronegativni uticaj dužine alkilnog lanca i drugi
faktori značajno utiču na vrijednost logP i da u izračunavanjima ne smiju biti zanemareni.
29
b) Računanje log P po Rekker-u
Rekker-ov način računanja logP temelji se na predpostavci da organski spoj
predstavljamo kao strukturu sastavljenu iz fragmenata, gdje svaki fragmenat
(funkcionalna grupa) u molekuli doprinosi lipofilnosti. Na osnovu eksperimentalno
određenih vrijednosti logP za veliki broj različitih spojeva Rekker i suradnici su odredili
vrijednosti za doprinose pojedinih fragmenata. Te konstante se zovu hidrofobne
fragmentarne konstante (f) i navedene su za pojedine fragmente u tablici. Ovaj metod ima
ograničenja kada je prisutno više različitih supstituenata, a dobar je za serije supstanci
koje imaju sličnu strukturu.
Fragmenti vezani za aromatski ostatak imaju veći doprinos za lipofilnost nego isti koji su
vezani za alifatski ostatak. U praktičnom računanju problem je rješen tako da su u tabeli
navedene vrijednosti hidrofobnih fragmentarnih konstanti za fragmente kad su oni vezani
za alifatski ili aromatski ostatak. Dovoljno je samo pravilno očitati vrijednost za fragment
u tabeli (tabela data u prilogu).
Po Rekker-u logP izračunavamo po jednadžbi:
logP = aifi+kcM
fi – hidrofobna fragmentarna konstanta za fragment i
ai- broj javljanja fragmenta i u molekuli
kcM- član za ispravku (cM je magična konstanta, a k je množilac te konstante)
Član za ispravku, magična konstanta, uvedena je jer su primjećena nekad značajna
odstupanja između eksperimentalno i računski dobijenih vrijednost logP. Rekker i
suradnici su izračunali njenu vrijednost cM =0,289.
Odstupanja su primjećena kod molekula koje u strukturi imaju elektronegativne skupine.
Ove molekule imaju računski izračunan logP vidno manji od eksperimentalne vrijednosti
zbog induktivnog uticaja preko σ veze. U elektronegativne skupine ubrajamo H, -O-, -
COOH, COOR, -CN, -SH, -S-, -NO2, halogene itd.
30
Kod spojeva koji u svojoj molekuli nemaju elektronegativne skupine izračunavanje je
pojednostavljeno.
Primjer:Računanje log P za toluen
CH3
logP = f (CH3)+ f (C6H5)=O,724+1,902=2,626
Pregled i primjena korekcionih faktora
U razvoju svog modela Rekker i Nys su primjetii da se po učestalosti poslije C i H
fragmenata najčešće pojavljuje brojčana vrijednost 0,289. Ovu vrijednost nazivaju
„magični broj“ ili „magična konstanta“ (CM). Ona predstavlja vrijednost koja eventualno
poništava razlike između eksperimentalno određenih logP vrijednosti i onih dobivenih
računskim putem. Postoje dokazi da je CM mjera stupnja hidratacije funkcionalnih grupa
unutar molekule.
Najčešće situacije u kojima koristimo „magičnu konstantu“ su:
1. Efekat blizine
2. Vezivanje vodika na elektronegativnu grupu
3. Kondenzacije aromatskih ciklusa
4. Aril-aril konjugacije
5. Unakrsne konjugacije
6. Konjugacije u ispruženim lancima
7. Sterički efekti
1. Efekat blizine
31
Ako spojevi sadrže elektonegativne grupe (-O-, OH, COOH, CN, -NH2, -NH, -N=, SH, -
S-) koje su razdvojene sa jednim ili dva zasićena ugljukova atoma, ukupna lipofilnost će
biti veća nego što bi dobili zbrajanjem fragmentarnih konstanti. Što su elektronegativne
grupe međusobne bliže, veći je i porast lipofilnosti. Upravo iz tih razloga neophodno je
uvođenje korekcijskih faktora koji će eliminirati utjecaj elektronegativnih grupa na
ukupnu vrijednost logP.
Za elektronegativne grupe razdvojene sa jednim ili 2 ugljikova atoma, izračunatoj logP
vrijednosti dodaje se korekcija od 3CM odnosno 2CM. ukoliko su elektronegativne grupe
razdvojene sa tri ili više zasićenih ugljikovih atoma, korekcijski faktori nisu potrebni.
Primjer:
Izračunavanje logP za spoj koji u svojoj strukturi sadrži dvije elektronegativne skupine
(X i Y) vezane za isti atom.
X
CH Y3logP= f(CH3)+ f(CH) + f(X) + f(Y)+3CM
Ako su u spoju elektronegativne skupine u spoju odvojene sa dva C atoma član za
ispravku uvodi se dva puta:
CHY
X
3logP = f (CH3)+ f (CH2) + f (CH) + f (CH) + f (X) + f (Y) + 2cM
Primjer:
C l C H2 C H
C l
C H2C l
1,2,3-triklorpropan
logP= 2f(CH2) + f(CH) + 3f(Cl) + 4CM
logP= 2x 0,519 + 0,314 + 3x 0,057 + 4x 0,289
logP= 2,68
Klorovi atomi su razdvojeni sa po dva ugljikova atoma, tako da njihova međusobna
blizina uzrokuje ukupni porast lipofilnosti za 4CM.
32
2. Vezivanje vodika na elektronegativnu grupu
Ukoliko je vodikov atom vezan za elektronegativnu grupu (-C=O, -COOH, -C(=O)NH2)
pokazuje povećanu lipofilnost 0,270. U takvim slučajevima potrebno je za svaki atom
tako vezanog vodika dodati korekciju od 1CM.
Primjer:
f(-C(=O)NH)= f(-C(=O)N=) + f(H) + 1CM
3. Kondenzacije aromatskih ciklusa
Kod kondenziranih aromatskih struktura, svaki zajednički par C atoma koji je spojno
mjesto između dva aromatska prstena, zahtjeva korekciju od 1CM.
Primjer:
Fenantren
logP= 10f(CH) + 4f(C) + 2CM
logP= 10x0,314 + 4x0,110 + 2x0,289
logP= 4,16
Tri benzenova prstena kondenzirana su preko dva para ugljikovih atoma, gdje svaki par
atoma zahtjeva korekciju od 1CM. ukupna korekcija je 2CM.
4. Aril-aril konjugacije
Svaka konjugacija dva aromatska ciklusa zahtjeva korekciju od 1CM.
Primjer:
33
BifenillogP= 2f(C6H5) + 1CM
logP= 2x1,902 + 0,289
logP= 4,09
5. Unakrsne konjugacije
Ako se između dva aromatska ciklusa nalazi funkcionalna grupa sa pogodnom
dvostrukom vezom (C=O) ili slobodnim elektronskim parom (-C(=O)NH-, -O-, -S-),
dolazi do porasta lipofilnosti i uvodi se korekcija od 1CM.
Primjer:
C
O
Benzofenon
logP= 2f (C6H5) + f(C=O) + 1CM
logP= 2x0,314 +(-0,942) + 0,289
logP= 2,17
6. Konjugacije u ispruženim lancima
Svaki par nezasićenih veza između kojih postoji konjugacija unutar spoja povećava
lipofilnost za 1CM.
Primjer:
OH
O
Cimetna kiselina
logP= f(C6H5) + 2f(CH) + f(COOH) + 2CM
logP= 1,902 + 2x0,314 +(-0,942) + 2x0,289
34
logP= 2,17
Nezasićena veza alifatskog lanca konugirana je sa lijeve strane sa aromatskim prstenom,
a sa desne strane sa funkcionalnom grupom sa rezonantnom strukturom.
7. Sterički efekti
Ukoliko se nalazi veliki supstituent u orto položaju u odnosu na funkcionalnu grupu sa
rezonantnom strukturom (npr.COOH) uvodi se korekcija od 1CM.
c) Leo-Hanch-ova fragmentarna metoda
Leo i Hansch u svojoj metodi polaze od svega tri eksperimentalne logP vrijednosti: za
vodik, metan i etan. Pomoću njih je izračunato pet osnovnih alifatskih fragmentarnih
konstanti: f (H), f (C), f (CH), f (CH2) i f (CH3), koji će poslužiti za izračunavanje drugih
fragmentarnih konstanti.
Pet osnovnih fragmentarnih konstanti je izračunato na sljedeći način:
f (H) = ½ logP (H2);
f (CH3) = logP (CH4) – f (H);
f (CH2) = f (CH3) – f (H);
f (CH) = f (CH2) – f (H);
f (C) = f (CH) – f (H).
Leo-Hansch-ov izraz (19.0.) za izračunavanje logP vrijednosti ima sljedeći, opšti oblik:
logP = nifi+bmFm
ni – broj pojavljivanja fi fragmenta u molekuli;
fi – vrsta fragmenta u molekuli;
bm – broj pojavljivanja faktora Fm;
Fm – vrsta korekcijskog faktora.
35
Izraz ∑bmFm u Leo-Hansch-ovom izrazu ima istu funkciju kao izraz ∑kmCM u Rekker-
ovom izrazu, i služi za korekciju eventualnih nejednakosti između eksperimentalno
određenih log P vrijednosti i onih dobijenih zbrajanjem fragmentarnih konstanti.
Primjer:
Računanje log P za acetilsalicilnu kiselinu
logP = 4 x f(CH)ar + 2 x f(C)ar + FФH/HC2 x fФ(COOH) + FФ
H/HC2 x fФ(-OOC) + f(CH3)al + 3 x
Fb
logP = 4 x 0,35 + 2 x 0,13 + 0,92 x (-0,03) + 0,92 x (-0,56) + 0,885 + 3 x (-0,55)
logP = 0,87
Kompjuterske metode odre đ ivanja koeficijenta raspodjele
Na eksperimentu bazirane računske metode predstavljale su odličnu osnovu za izgradnju
softverskih paketa za izračunavanja vrijednosti logP. Razvojem informacione tehnologije
danas je moguće primjeniti softverske pakete za izračunavanje koeficijenta raspodjele.
Većina ovih programa kao input koriste samo hemijsku strukturu spoja, međutim postoje
i oni koji omogućavaju 3D izračunavanje logP vrijednosti. Kompjuterski programi
zamjenjuju dugotrajne eksperimentalne metode. Za razliku od eksperimentalnih metoda,
kompjuterski programi omogućuju izračunavanje logP za ekstremno lipofilne i hidrofilne
spojeve. Činjenica da se mogu koristiti za izračunavanja logP nesintetiziranih spojeva
daje ovim programima veliki značaj u QSAR ispitivanjima. Postoje veliki broj
provjerenih programa koji se koriste za izračunavanje log P, a često se koriste: ALOGPs,
CLOGP, LogKow, XLOGP, HyperChem, IA LogP itd.
U primjeru koji je naveden date su, pored eksperimentalno dobivene vrijednosti za log P i
izračunata vrijednost logP pomoću programa Hyperchem (vrijednost je označena”HCI
log P”) kao i vrijednost dobivena Rekker-ovom računskom metodom:
Primjer:
36
ON
H1 antagonist difenhidramin
logP= 2 f (C6H5)+ f (CH) +2 f(CH2)+ f (CH3)+f(al-O)+f(al-N)+2cM=3,56
Eksperimentalno određena vrijednost log P= 3,27
Hyperchem log P=3,62
Pokušavaju se usavršiti postojeći i pronaći novi kompjuterski programi koji bi svojom
tačnošću potpuno zamjenili računske i eksperimentalne metode računanja log P koje su
dugotrajne, komplikovane, a često i zahtijevaju rad sa otrovnim supstancama
(eksperimentalne metode).
37
HIDROFOBNE FRAGMENTARNE KONSTANTE (f)
1) Konstante čije vrijednosti nisu ovisne o mjestu gdje je vezan fragment
Skupina ffenil C6H5 1,902fenilen C6H4 1,697
C6H3 1,493C6H2 1,288C6H1 1,084
fenilni prsten C6 0,880metil CH3 0,724metilen
CH2 0,519
CHugljik C 0,110vodik H 0,204vodik na el.neg. skupini H* 0,424vinil CH2=CH 0,834naftil C10H7 3,190kinolin C6H3O2 -0,020naftokinolin C10H5O2 1,486imidazolil C3H3N2 -0,046pirolil C4H4N 0,615piridil C5H4N 0,534barbituril C4H3N2O3 -1,500furil C4H3O 1,086tienil C4H3S 1,613fenotiazinil C12H8NS 3,665feniloksifenil C6H5-O-C6H4 4,026antrakinonil C14H7O2 3,211
2) Konstante čije su vrijednosti ovisne o mjestu gdje je vezan fragment
alkil-f skupina aril-f-0,942 -COOH -0,066-1,200 -COO -0,543-4,967 -COO- -4,091-1,633 -CO -0,976-0,990 -COH -0,333
38
-2,11 -CONH2 -1,135-2,435 -CONH -1,559-2,859 -CON -1,983-3,348 -CONHNH -2,253-1,602 -CONHCONH2 …….……. -CH=CH-COO -0,132……. -0,141……. -0,565-1,448 -OH -0,353-1,545 -O -0,450-0,821 -OCH3 0,274…… -OOC -0,981-1,044 -OCH2COOH -0,606-1,405 -OOCNH2 -0,967-1,829 -OOCNH -1,931-1,340 -NH2 -0,902-1,814 -NH -0,938-2,074 -N -0,979……. -NHCO -1,340-1,860 -NHCONH2 -0,984-2,284 -NHCONH -1,408-2,708 =NCONH2 …….-3,132 =NCONH …….-2,85 -NHNHCONH2 …….-2,063 -NNO …….-0,915 -NO2 -0,039……. -NHCOO -0,734-0,046 -SH 0,611-0,558 -S 0,0990,32 -S-S …….0,166 -SCH3 0,823-2,79 -SO -2,13-2,83 -SO2 -2,07……. -SO2NH2 -1,440……. -SO2NH -1,864……. -NHSO2 -1,645-1,409 -NHCSNH2 -1,190-1,833 -NHCSNH -1,6140,258 -Br 1,1342,417 -CBr3 …….0,057 -Cl 0,9331,814 -CCl3 …….-0,213 -F 0,4440,347 -CF3 1,223-1,031 -CN 0,155
39
0,570 -J 1,446
40
5. TEORIJA GRAFOVA
Teorija grafova je grana matematike koja izučava načine povezanosti elemenata u
sistemu kao i posljedice te povezanosti. Ova teorija pogodna je za primjenu u hemiji
i farmaciji jer se strukturne formule spojeva mogu prikazati kao grafovi, ako se
uzima u obzir samo njihova unutrašnja povezanost. Dio teorijske hemije u kojoj se
kao osnovni matematički aparat primjenjuje teorija grafova danas se naziva
hemijska teorija grafova. Teorija grafova daje jednostavna pravila pomoću kojih se
provode kvalitativna predviđanja između strukture i reaktivnosti spojeva. Graf se
označava sa G i definira se kao uređeni par koji se sastoji od dva skupa V=V(G) i
R=(G). Skup V(G) sadrži elemente grafa, a skup R(G) njihove međusobne relacije.
Molekularni grafovi
Strukturne formule molekula uvedene su u hemiju šezdesetih godina 19. vijeka. Vrlo
brzo posle toga engleski matematičar Cayley shvatio je da su strukturne formule u
organskoj hemiji ništa drugo nego stilizovani crteži grafova. Graf koji odgovara
strukturnoj formuli neke molekule naziva se molekularni graf. Postoje dvije osnovne
vrste molekularnih grafova, za koje je Cayley uveo nazive plerogram i kenogram.
Kod plerograma se svaki atom prikazuje čvorom, dok se kod kenograma prikazuju
svi atomi osim vodonikovih. Kenogrami se zovu i vodik suprimirani grafovi ili
kostur grafovi jer sadrže samo molekularni kostur bez vodikovih atoma i njihovih
veza. Istraživanja u savremenoj hemijskoj teoriji grafova i farmaciji gotovo
isključivo se vrše na vodik suprimiranim grafovima. Iako molekularni grafovi
predstavljaju samo primarnu strukturu molekule, zanemarujući geometriju,
stereohemiju, hiralnost njihova primjena je korisna za predviđanje fizičkih i
hemijskih svojstava molekule.
Graf-teorijske matrice
Grafovi mogu biti povezani sa dvije vrste matrica:
41
Matrica susjedstva (eng. adjacency matrix);
Matrica udaljenosti (eng. distance matrix).
Ove matrice se upotrebljavaju za identifikaciju određenih svojstava grafova koja se
inače teško uočavaju.
a) Matrica susjedstva
Matrica susjedstva A=A(G) grafa G je kvadratna matrica reda n, čiji element A ij na
presjeku i-te vrste i j-te kolone je određen na sljedeći način:
1 ako su vrhovi vi i vj susjedni; i ≠ j
Aij = 0 ako vrhovi vi i vj nisu susjedni; i ≠ j
0 ako je i = j
b) Matrica udaljenosti
U posljednjih dvadesetak godina matrica udaljenosti se sve više koristi u hemiji,
fizici, ali i u geografiji, geologiji i psihologiji.
Matrica udaljenosti D= D(G) grafa G je kvadratna matrica reda n, čiji element na
presjeku i-te vrste i j-te kolone jeste rastojanje između vrhova vi i vj:
1 ako je i ≠ j
(D)ij = 0 ako je i = j
lij je dužina (eng. length) najkraćeg puta (staze) ili minimalan broj bridova između
vrhova vi do vj. Ova vrijednost naziva se i udaljenost između vrhova vi do vj.
Topologijski indeksi
Traganje za vezama između molekulske strukture, kao nenumeričkog pojma i
fizičko-hemijskih osobina i biološke aktivnosti spoja, vrijednosti koje se mogu
izraziti brojem, jeste jedan od osnovnih ciljeva u modeliranju lijekova i hemiji
uopšte. Uvođenjem topoloških indeksa hemijskoj strukturi se pridružuju brojevi koji
je opisuju. Topologijski indeks je numerička vrijednost, povezana sa hemijskom
42
konstitucijom, a koristi se za korelaciju hemijske strukture sa vrijednostima fizičkih
svojstava, hemijske reaktivnosti ili biološke aktivnosti. Oni sadrže numeričku
informaciju o molekulskoj veličini, obliku, grananju, prisutnosti heteroatoma i
višestrukih veza. Mogu se upotrijebiti i kao mjera strukturne sličnosti ili različitosti.
Kao neempirijski strukturni parametri, topologijski indeksi su konvencionalan način
za formulisanje direktne veze između hemijske strukture i fizičkih, hemijskih,
bioloških svojstava molekule. Postoji veliki broj topologijskih indeksa, a u
savremenim radovima se obično koristi desetak (76) . Razlikuju se topologijski
indeksi temeljeni na matrici susjedstva A(G) i topologijski indeksi temeljeni na
matrici udaljenosti D(G). Topologijski indeksi temeljeni na matrici susjedstva,
A(G), oslanjaju se na atom-atom povezanosti u molekularnom grafu, dok se
topologijski indeksi temeljeni na matrici udaljenosti, D(G), oslanjaju na
topologijsku udaljenost između parova atoma. Među najčešće korištenim topološkim
indeksima su: Wienerov indeks, W(G); Randićev indeks povezanosti, c(G);
Balabanov indeks, J(G), Modificirani Balabanov (Trinajstićev) indeks, Zagrebački
indeksi itd. Nedostatak većine topologijskih indeksa je nemogućnost razlikovanja
enantiomera, pa dva ili više enantiomera mogu imati istu vrjednost topologijskog
indeksa. Drugi veliki nedostatak topoloških indeksa proističe iz činjenice da se
trodimenzionalna molekula opisuje jednodimenzionalnim topologijskim indeksom,
što dovodi do gubitka dijela informacija o strukturnim karakteristikama molekule.
6. KLASIFIKACIJA FUNKCIONALNIH GRUPA
Ovo poglavlje ima za cilj da prikaže neke od najčešće korištenih reakcija za identifikaciju
kao i njhove kemijske mehanizme, koje se koriste za identifikaciju farmakološki aktivnih
supstanci.
Funkcionalne grupe su atomi ili male grupe atoma (obično dva ili četiri) koji
predstavljaju centar reaktivnosti i određuje kemijsko ponašanje cijele molekule.
Funkcionalne grupe ispoljavaju svoje karakteristično kemijsko ponašanje bez obzira na
ostali dio molekule. Funkcionalne grupe istog tipa pokazuju iste osobine bez obzira na
43
ostatak molekule. Na osnovu funkcionalnih grupa spojevi dobivaju nazive, tako na
primjer svi alkoholi imaju sufiks -ol (etanol, oktanol...).
Većina farmaceutskih preparata u svojoj strukturi sadrži jednu ili više karakterističnih
funkcionalnih grupa, a tokom identifikacije spojevi se mogu prevesti u spojeve s
karakterističnim funkcionalnim grupama koji će dati određene karakteristične reakcije.
Tabela1. Funkcionalne grupe
44
Klasa jedinjenja Opća formula Funkcionalna grupa Primjer
Alkani R H CH3CH2CH2CH3
butan
Halogenalkani R X (X=F,Cl,Br,I) X CH3CH2Br
brometan
Alkeni C CR
R
R
R
C C C CH2H3C
H3C
metilpropen2 -
Alkini C CR R C C C CH3C CH3
butin2-
Alkoholi R OH OH (CH3)2CHOHpropanol2 -
Tioli R SH SH CH3CH2SHetantiol
Eteri R O R' O CH3CH2OCH3metoksietan
Aldehidi C
O
HR C
O
H CH3CH2C
O
Hpropanal
Ketoni R C
O
R' C
O
CH3CH2CCH2CH3
O
pentanon3 -
Karboksilnekiseline
R C
O
OH C
O
OH CH3CH2C OH
O
propanska kiselina
Anhidridi R C O C R'
O O
C O C
OO
C O CCH3CH2 CH2CH3
OO
propan anhidrid
Esteri R C
O
OR' C
O
O C
O
OCH3CH2 CH3
metilpropanoat
Amidi R C
O
N
R'
R C
O
N CH3CH2CH2C
O
NH2
butanamid
Amini R N
R'
R" N (CH3)3N
45
Nitrili R C N C N C NCH3
acetonitril
Tioetri R S R' S CH3 S CH3
dimetiltioeter
Disulfidi R S S R' S S CH3 S S CH3
dimetildisulfid
Sulfoksidi R S
O
R' S
O
S
O
CH3CH3
dimetilsulfoksid
Sulfoni R S
O
O
R' S
O
O
CH3 S
O
O
CH3
dimetilsulfon
Sulfinske kiseline
R S
O
OH S
O
OH CH3 S
O
OH
metansulfinskakiselina
Sulfonskekiseline
R S
O
O
OH S
O
OH
OS
O
OH
O
CH3
metansulfonskakiselina
6.1.ALKANI
To su ugljikovodici koji se sastoje samo od ugljika i vodika povezanih jednostrukim
vezama. Kako su jednostruke C-C i C-H veze uvijek prisutne u organskim spojevima,
smatra se da su alkani spojevi bez prisutnih funkcionalnih grupa, te su stoga slabo
reaktivni spojevi. Oni nemaju elektronegativnih grupa i ne grade vodikove veze
(odsustvo dipolnog momenta), jonske veze, kao ni jon-dipol veze. Jedina moguća
intermolekularna vezivanja su slaba Van der Waalsova privlačenja. Alkani su spojevi
netopivi u vodi i kemijski stabilni prema djelovanju svjetlosti, toplote, zraka, otopina
kiselina, baza.
46
6.2. ALKENI
Funkcionalna grupa alkena je dvostruka ugljik-ugljik veza (C=C), koja je izvor
reaktivnosti alkena. Kako alkeni podliježu adicionim reakcijama, za njih se kaže da su
nezasićeni spojevi. Alkeni, kao i alkani, nemaju elektronegativnih grupa, pa ne grade
vodikove veze i netopivi su u vodi. Međutim, za razliku od alkana, oni su reaktivni
spojevi zbog povećane koncentracije elektrona na dvostrukoj vezi. Zbog prisutne
dvostruke veze, alkeni mogu pokazivati geometrijsku izomeriju (cis i trans).
6.3. ALKINI
Alkini su ugljikovodici kod kojih je prisutna trostruka ugljik-ugljik veza (CC). Zbog
jakog dipola, terminalni vodikovi atomi kod alkina su kiseli u jako baznoj sredini. Kako
nemaju elektronegativnih grupa ne grade vodikove i jonske veze, pa su netopivi u vodi
pri fiziološkim pH vrijednostima.
6.4. ALKOHOLI
Atomska grupa -OH
Sufiks -ol
Prefiks hidroksi
Pozicija u lancuna bilo kojem
mjestu
Opća formula CnH2nOH
Zajednički naziv alkohol
47
Organski spojevi koji sadrže hidroksilnu funkcionalnu grupu (-OH) direktno vezanu na
ugljikov atom, zovu se alkoholi.
Alkoholi su organski spojevi s općom formulom ROH, gdje je R neki alkil ili
supstituirana alkil grupa. Te grupe mogu biti primarne, sekundarne ili tercijarne;
otvorenog lanca ili ciklične; mogu sadržavati dvostruku vezu, atome halogena ili
aromatski prsten.
Klasificiraju se prema broju hidroksilnih grupa koje alkoholi sadrže u svojim molekulama
na: jednohidroksilne (monohidroksilne) i polihidroksilne (dvohidroksilne,
trohidroksilne, itd.), i prema broju ugljikovih atoma vezanih za ugljik supstituiran
hidroksilnom grupom na: primarne (1o), sekundarne (2o) i tercijarne (3o).
R C
H
OH
H R
C
H
R
OHR C
R
Primarni
OHR
Sekundarni Tercijarni
Polarna priroda O-H veze rezultira formiranjem vodikove veze s drugim alkoholima ili
drugim vodikovom vezom povezanih sistema (na primjer. vode). Obzirom na polarnost
alkoholne grupe, ne iznenađuje činjenica da su spojevi poput etanola i metanola odlično
topivi u vodi (“slično se otapa u sličnom”).
Molekule alkohola imaju osobinu da se međusobno povezuju pomoću vodikovih veza. U
alkoholima vodikove veze nastaju zbog privlačnog djelovanja između vodikovog atoma
hidroksilne grupe i kisikovog atoma druge hidroksilne grupe i radi se zapravo o slabom
kiselo-baznom međudjelovanju.
R OH + +H2O (H3O)+ R O)( -
Alkoholi su slabe kiseline i vrlo slabe baze, isto kao i voda; njihova disocijacija je
neznatna (konstanta disocijacije npr. etanola je 1x10-18 a metanola 1 x 10-17), dakle manja
je od vode.
48
Kiselost alkohola potječe od prisutnog kisikovog atoma (O-) koji je relativno jako
elektronegativan, a vezan je za proton u OH grupi.
Redoslijed kiselosti alkohola: 1o > 2o > 3o, pa je npr. tercijarni butil alkohol znatno manje
kiseo od etanola. Poređenjem alkohola s vodom, oni su jače baze od nje i mogu, više ili
manje, da grade stabilne soli s jakim kiselinama. Njihova bazičnost potječe od dva
slobodna elektronska para na atomu kisika.
Vodikove veze utječu na tačku topljenja, topivost i na mnoge druge karakteristike
molekula alkohola (imaju relativno niske tačke topljenja i ključanja, tabela 1).
6.4.1. Reakcije na alkoholnu OH grupu
Alkoholi su komercijalno važni, koriste se kao lijekovi, otapala i dezinficijensi. Prema
propisima reakcije na alkoholnu OH grupu daju slijedeći spojevi: Etanbutol-klorid,
Etanolum koncentratum, Etinilestradiol, Alopurinol, Kloralhidrat, Kloramfenikol,
Klorbutanol, Klortalidon, Digitoksin, Dietanolamin, Dihidrotahisterol, Dimerkaprol,
Efedrin klorid, Fruktoza, Glukoza, Laktoza, Manitol, Mentol, Trietanolamin, itd.
Reakcije na alkohol uglavnom su određene OH grupom, a njena reaktivnost ovisi od
prirode C atoma (primarni, sekundarni ili tercijarni).
Većina reakcija na alkohole se odvija pucanjem jedne od dviju veza u molekuli:
C-OH veze (supstitucija –OH grupe odgovarajućim supstituentom) ili
O-H veze (supstitucija –H odgovarajućim supstituentom).
Na molekuli alkohola se može provesti i proces eliminacije, u kojem se formira dvostruka
veza.
6.4.1.1. Reakcije pucanja O-H veze
Reakcije oksidacije
49
Primarni, sekundarni i tercijarni alkoholi se različito ponašaju pri oksidaciji. Oksidacijom
primarnih alkohola sa suviškom jakog oksidansa kao što su: Na2Cr2O7 i H2SO4; KMnO4 ili
HNO3 nastaju aldehidi, a daljom oksidacijom ugljične kiseline bez gubitka ugljika.
a)
+ H2SO4K2Cr2O7R CH2OH + 4
++ K2SO4Cr2(SO4)3COOHR
CH3CH2OH K2Cr2O7 +
+ H2SO4 CH3COOH Cr2(SO4)3 K 2SO4 H 2O3 2 8 3 2 2 11+++
b)
KMnO4 H2SO4 R CHO MnO2 K2SO4 H2O+ + + +3 2 + 3 2 4R CH2OH
Sekundarni alkoholi oksidacijom grade ketone s istim brojem C-atoma, ali se oni daljom
oksidacijom raspadaju na kiseline s manjim brojem C-atoma.
Primjer:
CrO3, HOAc
HO
R
3-HOLESTAN
33
R
O
3-HOLESTANON
Tercijarni alkoholi su otporni prema oksidaciji u neutralnoj i slabo kiseloj sredini. U vrlo
kiseloj sredini oksiduiraju se u ketone, s udaljavanjem jedne alkil grupe.
Primjer:
C
CH3
OHCH3
CH3
H2SO4
H2OCH3C
CH2
CH3Na2Cr2O7
H2SO4CH3 C CH3
O
+ H2O
terc.butil alkohol izobuten dimetilketon
Esterifikacija
50
Reakcijom alkohola s organskim kiselinama nastaju esteri, odvajanjem molekule vode.
Kisik u molekuli vode potječe od kiseline, a dokazi za to su esterifikacija karbonskih
kiselina s merkaptanima, i upotreba izotopa O18 u alkoholu.
Reaktivnost ROH: 10 > 20 > 30
R COH
O
O18
R' R C
O
'R18
OH+
+ H2O
kiselina alkohol ester
Primjer:
CH3 COH
O
O C2H5 CH3 C
O
O C2H5H+ + H2O
kiselinasirćetna etanol etil- acetat
Mehanizam reakcije:
djelovanjem kiselog katalizatora protonira se kisik karbonilne grupe
zatim se adira alkohol i dehidratacijom uz izdvajanje protona oslobađa se ester
i regenerira katalizator
Hidroliza estera je obrnut proces nastajanju estera iz alkohola i kiseline. Esteri sporo
reagiraju s vodom. Da bi se postigla pogodna brzina reakcije, mora se gotovo uvijek
dodati kiselina ili baza. Bazom katalizirna hidroliza estera se naziva i saponifikacija (ime
potječe od stare metode pripreme sapuna).
RCOOR + HO-
RCOO-
+ ROHH2O
Jodoform reakcija
Reakcijom vodene otopine sekundarnih alkohola, i etanola (od primarnih alkohola), i
otopine joda dobivamo jodoform (žuti talog mirisa na šafran). Dobivanje jodoforma
51
predstavlja značajnu reakciju pomoću koje se etanol razlikuje od ostalih primarnih
alkohola, a posebno od metanola.
Vrlo je važno da alkohol posjeduje najmanje jedan vodikov atom na hidroksil
supstituiranom ugljiku. Stoga tercijerni alkoholi neće dati pozitivan test. Ako alkohol nije
topiv u vodi, otopi se u 1,2-dimetoksietanu (DME).
Mehanizam reakcije:
Alkohol je u početnoj fazi oksidiran hipojodidnom formom u baznoj otopini.
Formirani međuprodukt, metilketon, zatim reaguje s viškom baze.
Izdvaja se žuti talog jodoforma i so odgovarajuće kiseline
+ + 2 22I2 KOH CH3 CH
+ +KI H2OCH3 CH2OH
O
O
HCCH3 + + + +3 3 3 3I2 KOH CJ3 C
O
HKI H2O
H
O
CCJ3 + +KOH CHJ3 HCOOK
6.4.1.2. Reakcije pucanja C-OH veze
Reakcije s hidrogen halidima
R OH + HX RX + H2O
Reaktivnost ROH: alil, benzil >1o > 2o > 3o
Lukasov test
Lukasov test se koristi za razlikovanje primarnih, sekundarnih i tercijarnih alkohola.
Lukasov reagens je otopina ZnCl2 u koncentriranoj HCl i koristi se za prevođenje
alkohola u alkil kloride. Formirani alkil klorid je netopiv pa se otopina zamuti. Prisutni
ZnCl2, Luisova baza, djeluje kao katalizator, povećavajući reaktivnost alkohola prema
52
HCl. Tercijarni alkoholi će reagovati najbrže, gotovo trenutno, zatim slijede sekundarni, a
primarni alkoholi neće dati ovu reakciju. Nedostatak ovog testa je što se mogu ispitivati
samo u vodi topivi alkoholi.
R OH + HClZnCl2
R Cl + H2O
3o- trenutno zamućenje, brza reakcija
2o-zamućenje nakon 2-5minuta, spora reakcija
1o-otopina ostaje bistra, nema reakcije
Primjer:
H2O+(CH3)2C ClOHZnCl2
HCl(CH3)2C
Izopropil alkohol Izopropil klorid
Mehanizam reakcije: nukleofilna supstitucija (SN1).
6.5. FENOLI
Fenoli su aromatski spojevi koji imaju hidroksilnu grupu vezanu direktno na C-atom
aromatske jezgre (za razliku od aromatskih alkohola). Fenolima najviše odgovaraju
tercijarni alkoholi. To su spojevi s općom formulom ArOH, gdje je Ar- fenil,
supstituirani fenil ,ili jedna od drugih aril grupa. U ovisnosti od broja OH grupa razlikuju
se: jednohidroksilni fenoli, dvohidroksilni, trohidroksilni, itd.
6.5.1. Osobine fenola
Jednostavni fenoli su bezbojne tečne ili čvrste tvari koje se polako oksidiraju na zraku i
pri tome prelaze u žuto ili crveno obojene spojeve. Sam fenol je djelomično topiv u vodi,
prvenstveno zbog stvaranja vodikovih veza s vodom, mnogi drugi fenoli su netopivi u
vodi.
S porastom broja OH grupa u molekuli fenola, topivost u vodi se povećava.
Zbog vodikovih veza imaju vrlo nisku tačku topljenja (fenol: 40,8o C), a visoku tačku
ključanja (fenol: 178-182 oC ).
53
Kiselost fenola
Fenoli su jače kiseline od alkohola ali slabije kiseline od karboksilnih kiselina.Veća
kiselost fenolne OH grupe je posljedica njene jače polarizacije od alkoholne OH grupe,
pa vodik lakše odlazi kao proton. Na kiselost fenolnih spojeva utječu i supstituenti vezani
za fenol.
Tako npr. elektron-donorski supstituenti smanjuju kiselost, dok elektron-akceptorski
supstituenti povećavaju kiselost.
OH
CH3
OH
NO2
OH
NO2
NO2NO2
OH
Fenol 4-metilfenol 4-nitrofenol 2,4,6-trinitrofenol
pKa=10 pKa=10,26 pKa=7,15 pKa=0,25
Fenoli s alkalnim hidroksidima grade soli (fenolate). S otopinama mineralnih kiselina
(karboksilnih ili karbonatnih) nastale soli (fenolati) ponovno prelaze u slobodne fenole.
S bikarbonatima fenoli ne grade soli. Fenoli u vodenom mediju jače disociraju od
alkohola.
C6H5 OH + NaOH H3O( ) ++ C6H5O-
6.5.2. Reakcije stvaranja obojenih kompleksa s željezo (III) kloridom, FeCl3
54
Spojevi koji u svojoj strukturi imaju fenolnu OH grupu (fenol, rezorcinol, salicilna
kiselina, acetilsalicilna, metil salicilat, adrenalin, noradrenalin (steroidi), epinefrin,
nalorfin klorid, morfin klorid, klorokrezol, kodein fosfat, izoprenalin sulfat, naftol,
tubokurarin klorid, paracetamol, pirogalol, piridoksin klorid, vanilin i drugi) daju reakciju
s željezo (III) kloridom, FeCl3.
Fenoli reagiraju s željezo (III) kloridom i daju obojene, u vodi topive komplekse. Priroda
ovih obojenih spojeva nije egzaktno utvrđena, ali se smatra da nastaju koordinacioni
spojevi s heksakovalentnim željezom. Boja nastalih spojeva varira u ovisnosti od broja i
položaja OH grupa u molekuli:
fenol – ljubičasta
rezorcinol – tamno ljubičasta
krezol – plava
boje; gvajakol – plavozelena
paracetamol – plavoljubičasta
adrenalin – zelena itd.
Salicilna i acetilsalicilna kiselina (nakon hidrolize esterske funkcionalne grupe) sa
željezo (III) kloridom, daju stabilan spoj crvenoljubičaste boje. Boja nestaje
dodatkom HCl.
Reakcija se odvija po slijedećoj Shemi:
OH
COOH
FeCl3
COO
O O
CHOO
Fe+ 3Cl
-
FeCl3
u višku
+3x Fe
-O
COO
OO
O
CFe
Disalicilatna feri kiselina
Feri so disalicilatoferi kiseline3
55
Nakon hidrolize esterske veze acetilsalicilne kiseline izdvaja se salicilna kiselina, koja se
potom identificira u reakciji građenja obojenog kompleksa s željezo(III)kloridom.
COOH
OC
CH3
O
+ H2O
COOH
OH
+ CH3COOH
Acetilsalicilna kiselina Salicilna kiselina
6.5.3. Halogeniranje fenola
Uslijed velike reaktivnosti fenola, djelovanjem s vodenom otopinim broma dolazi do
premještana svakog vodonika u orto i para položaju od -OH grupe.
OH
+ Br23
OH
BrBr
Br
+ HBr3
2,4,6- tribrom fenolFenol
Halogeniranjem u kontroliranim uvjetima u bezvodnom mediju s otapalom male
polarnosti (kao što su kloroform, CHCl3, ugljik tetrahlorid, CCl4, i ugljik disulfide, CS2),
moguće je prirediti monohalogene derivate fenola sa zadovoljavajućim iskorištenjem.
OH OH
Br
OH
BrBr2
CS2
+ + HBr
bromfenol bromfenolp o- -
Salicilna kiselina se ponaša kao kiselina i kao fenol. Ona spada u najvažnije fenolne
kiseline.
56
S bromnom vodom gradi takođe 2,4,6-tribrom-fenol. Zbog visoke reaktivnosti fenola,
kao rezultat djelovanja s bromnom vodom dolazi do zamjene svakog H atoma u orto i
para položaju s OH grupom (proces elektrofilne supstitucije).
Dodatkom bromne vode vodenoj otopini fenola nastaje talog kinoidnog tetra-brom
derivata, koji s natrijevim bisulfitom prelazi u 2,4,6-tribromfenol.
OH
COOH
+ 3 Br2
O
Br Br
Br COOH
+ 3 HBr
NaHSO32
Br COOH
OH
Br
+ NaBr + NaHSO4 + SO2
Salicilna kiselina
4,6-Dibrom fenol
Bromna voda je smeđe boje, u reakciji s vodenom otopinom fenola se obezboji.
OH
OH
+ Br2
OH
Br
OH
Br
Br
+ HBr33
rezorcinol 2,4,6 tribromrezorcinol-
6.5.4. Reakcije na jezgri - oksidacija
Kao i amino grupa kod aromatskih amina, tako i hidroksilna grupa kod fenola daje
elektrone jezgri i tako omogućava laganu oksidaciju.
57
OH
+ O2
O
O
+ H2O
Kinon
O
O
+ 2
OH O
O
OH
.
Fenokinon
OH
OH
H+-
O
OH
-
- +H
O
O
-O
O
kinon
-
hidrokinon
H2
Pri oksidaciji s kisikom iz vazduha ili drugim oksidacijskim sredstvima, nastaje smjesa
oksidiranih produkata. Jedan od oksidacijskih produkata fenola s zrakom je kinon, koji
daje s fenolom adicioni spoj briljantno crvene boje, poznat pod nazivom fenokinon.
Kristalografskim ispitivanjem utvrđeno je da su molekule kinona uklopljene među
molekule fenola, te da su benzenske jezgre paralelne. Sile koje spajaju molekule u
takvom kompleksu analogne su silama pomoću kojih nastaju kompleksi polinitro-
spojeva.
Oksidacijom katehola (o-dihidroksibenzen) nastaje spoji crvene boje, o-kinon. Kinoni se
odvode od dvohiroksilnih fenola, odvajanjem dva atoma vodonika, a mogu se definirati
kao nezasićeni, ciklični diketoni.
58
OH
OHH
+-
O
OH
-
- +H
O
O-
- O
O
o-kinon
S anhidridom ftalne kiseline dobija se crveno obojeni spoj, fenolftalein, s maksimumom
apsorpcije na c = 438,6 nm.
6.6. ETERI
Eteri su derivati alkohola u kojima je vodikov atom zamjenjen alkil grupom. Prema
IUPAC-u ovi spojevi se nazivaju alkoksialkani Opća strukturna formula ovih spojeva je
R-O-R. Kod ovih spojeva R-radikali mogu biti identični (simetrični eteri) ili različiti
(asimetrični eteri).
Funkcionalna grupa etera je:
C O C....
Zbog elektronskih parova na kisikovom atomu, eteri pokazuju bazne osobine (Lewisove
baze).
Iako su kemijski inertni spojevi i uglavnom se koriste kao otapala u organskim
reakcijama, mogu sporo da reaguju sa kisikom iz zraka pri čemu se formiraju
hidroperoksidi koji se mogu eksplozivno razlagati.
Najznačajniji eteri su:
O
O
O
59
oksaciklopentan 1,4-dioksacikloheksan
(tetrahidrofuran) (1,4-dioksan)
Ciklični eteri s tročlanim prstenom nazivaju se EPOKSIDI. Najjednostavniji je
etilenoksid.
..
..
CCO
IUPAC: oksiran
Pod dejstvom vode u prisustvu kiselina ili baza oksaciklopropanski prsten se otvara, pri
čemu nastaju vicinalni dioli. U pogledu kiselo-baznih osobina epoksidi su neutralni.
6.7. ALDEHIDI I KETONI
Karbonilna funkcionalna grupa koja se nalazi u aldehidima i ketonima, ulazi u sastav
molekula ugljikohidrata i brojnih drugih biološki važnih spojeva. Aldehidi spadaju u vrlo
reaktivne spojeve, te su zbog toga našli primjenu u brojnim sintezama. Reaktivnost
aldehida potječe od njihovog nezasićenog karaktera, tj. prisustva dvostruke veze između
kisika i ugljika karbonilne grupe. Aldehidna grupa je reaktivnija od keto jer posjeduju
jedan H atom na karbonilnoj grupi i ima svojstvo ketoenolne tautomerije.
Proces u kojem se H atom vezan za -C atom karbonilnog spoja kreće prema
karbonilnom kisikovom atomu, naziva se enolacijom ili keto-enolnom tautomerijom.
Izomerne karbonilne i enolne strukture su tautomeri.
Ketoni spadaju u red važnih spojeva, mnogi prirodni proizvodi su po svom sastavu
ketoni. Oni sadrže karakterističnu karbonilnu grupu (C=O) koja se odlikuje izuzetnom
osobinom izgradnje ugljikovog skeleta s bočnim nizovima. Od aldehida se razlikuju
svojom velikom postojanošću prema oksidacionim sredstvima. Ketoni ne djeluju
60
reducirajuće, kao aldehidi i ketoni se kondenziraju a ne polimeriziraju itd. Prema tome
prisustvo H atoma u aldehidima uslovljava izvjesne razlike u osobinama između ove
dvije vrste spojeva.
C OCH3
CH3
keton
CH3OC
H
aldehid
O
CH3CCH3
OH
CCH3CH2
keto enolni oblik
6.7.1. Reakcije na aldehidnu i keto grupu
Centi reaktivnosti aldehida i ketona su:
kisik karbonilne grupe (Lewisova baza);
karbonilni ugljik i
α-C atom
..
..
C
R
CO
H
kiseonapadnukleofila
napadelektrofila
Reakcije oksidoredukcije
Oksidacija i redukcija u organskoj kemiji nemaju isto značenje kao u neorganskoj. U
organskoj kemiji se pod oksidacijom podrazumjeva udaljavanje vodika uz čestu
istovremenu adiciju kisika, ili nekog drugog elektronegativnog elementa.
Pri oksidaciji dolazi do stvaranja veza s atomima elemenata veće elektronegativnosti.
U procesu redukcije, obrnuto, dolazi do adicije vodika na nezasićene grupe, alkenske i
alkinske veze, karbonilne grupe, koja je često praćena udaljavanjem nekog drugog
elementa, npr. kisika. Pri redukciji dolazi do stvaranja veze s atomima elemenata manje
elektronegativnosti.
Reakcija stvaranja poluacetala
61
Aldehidi mogu da reagiraju s jednim ili dva molekula alkohola, pri čemu prvo nastaju
poluacetali (adicija), a zatim acetali. Reakcija se vrši u prisustvu vodonikovog iona,
dodatkom nešto kiseline, a može se vršiti i u prisustvu baza. Poluacetali su jako
nestabilni. Većina prostih šećera uglavnom postoji u obliku poluacetala. Ako se u
molekuli aldehida nalazi neki jako elektronegativni elemenat, onda takvi supstituirani
aldehidi mogu da grade stabilne poluacetale.
Primjer:
CCl3 CHO + C2H5OH CCl3 C
H
OH
OC2H5
trikloracetaldehid poluacetal
Reakcija srebrenog ogledala
Daju je aldehidi, a od ketona samo -hidroksiketoni i -diketoni. Prema propisu reakcija
se izvodi tako da se u 5 ml amonijakalnog srebro nitrata (r.o.) doda 1 ml otopine
preparata i umjereno grije bez mućkanja, na zidu epruvete se postepeno
izluči tanak sloj srebra. Reakcija se odvija po slijedećoj shemi:
AgNO3 + NH4NO3 Ag(NH3)2NO3 + H2O2 2
RCHO + 2Ag(NH3)2NO3 + H2O RCOONH4 + 2Ag + NH3 + 2NH4NO3
Mehanizam reakcije:
U reakciji dolazi do oksidacije aldehida u kiselinu, a srebro ion (Ag+) se reduira do
elementarnog srebra (Ago ), koje se izdvoji u obliku srebrnog ogledala.
62
Napomena: Priprema reagens otopine amonijakalnog srebro nitrata, se mora vršiti
ex tempore (jer stajanjem mogu nastati eksplozivni Ag2NH, AgNH2,
Ag3N)
Napomena: Priprema reagens otopine amonijakalnog srebro nitrata, se mora vršiti
ex tempore (jer stajanjem mogu nastati eksplozivni Ag2NH, AgNH2,
Ag3N)
Fehlling-ova reakcija
Daju je svi monosaharidi, a od disaharida oni koji imaju maltozni tip veze (1,4 glikozidnu
vezu). Prema općem propisu reakcija se provodi tako da se 1ml otopine zagrije s 1 ml
Fehlling-ovog reagensa (r.o.), plava se boja gubi i izluči se crven talog.
COOK
COONa
CHO
CHO
COOK
CHOH
CHOH
COONa
(CHOH)4
CH2OH
CHO
Cu(OH)2 + Na2SO4 + Cu +
Cu2O +
COONa
CHOH
COOK
CHOH+
COOH
CH2OH
(CHOH)4
Reducirajući šećeri se oksidiraju blagim oksidansima kao što su Benedikt-ova i Fehlling-
ova otopina (redukcija Cu2+ u Cu+) i Tolens-ov reagens (redukcija Ag+ u Ago). Prvi
oksidacijski produkt aldoze je monokarboksilna kiselina nazvana aldonska kiselina. Jača
oksidacija aldoze ili aldonske kiseline prevodi u aldarne kiseline, kao posljedicu
oksidacije aldehidnog i krajnjeg hidroksi položaja.
Jodoform reakcija
Reakcijom vodenog rastvora metilketona, sekundarnih alkohola, acetaldehida (od
aldehida), etanola (od primarnih alkohola) i otopine joda dobivamo jodoform (žuti talog
mirisa na šafran). Aldehidi i ketoni s -vodikovim atomima se halogeniraju u -poziciji
kada reagiraju s halogenima u prisustvu baze. Sva tri -vodikova atoma metil grupa kod
metil ketona i acetaldehida su supstituirani jodom (smeđe boje) tokom jodoform reakcije.
Jaka baza reagira s halogeniranim međuproduktom i daje žuti talog jodoforma (CHI3).
Izvođenje reakcije: u dvije epruvete unijeti poznati i nepoznati alkohol (5 kapi od
svakog), a potom dodati 15 kapi 6M NaOH u svaku epruvetu. Poklopiti epruvetu prstom i
promućkati. Grijati mješavinu na vodenom kupatilu na 600C i dodavati u kapima
63
pripremljeni I2/KI (dodati maksimalno 35 kapi), uz mješanje, dok otopina ne požuti.
Zatim dodati 6M NaOH dok se otopina ne obezboji. Čuvati epruvete u vodenom kupatilu
još 5 minuta. Nakon toga ih izvaditi, ostaviti da se ohladi i posmatrarti svijetlo žuti talog
jodoforma.
Halogeniranje ketona
Mehanizam ove reakcije je asimetrična supstitucija. Reakcija započinje na karbonilnoj
grupi, na koju se adira proton baze čime raste njena privlačnost za elektrone. Na taj način
se olakšava izlazak H metil grupe i njegova supstitucija s halogenom. Budući da i
halogeni privlače elektrone, slijedeći H atom iste metil grupe će se supstituirati
halogenom.
CH3CCH3
O
+ 3 I2
O
CH3CCI3 + 3 HI
CH3CCI3
O
+ KOH CH3COOK + CHI3
6.8. KARBOKSILNE KISELINE
Spojevi kod kojih je hidroksilna grupa vezana za ugljik karbonilne grupe nazivaju se
karboksilne kiseline. Karboksilne kiseline su relativno jake kiseline, koje lako disociraju
pri čemu nastaje karboksilatni jon.
C
O
O HR + H2O CR O-
O..
..
....
+ HO H2
Elektron-akceptorski supstituenti pojačavaju kiselost karboksilnih kiselina:
64
C
Cl
Cl
Cl
CO O H CCl
Cl
H
CO O H C
H
Cl
H
CO O H C
H
H CO O H
H
pKa=0,70 pKa=1,48 pKa=2,86 pKa=4,76
Ovi supstituenti povećavaju kiselost ako su u susjedstvu karboksilne grupe, a ovaj efekat
je sve manji što je elektron-akceptorski supstituent udaljeniji od karboksilne grupe.
C H3 C H2 C H
C l
CO
O HC H3 C H C H2 C
O
O HC l
C H2 C H2 C H2 CO
O HC l
2-klorbutanska kiselina 3-klorbutanska kiselina 4-klorbutanska kiselina
pKa=2,85 pKa=4,05 pKa=4,50
U reakciji karboksilnih kiselina sa bazama nastaju soli koje dobijaju naziv tako da se
završetak–ska u imenu kiseline zamjeni s –at ili –oat.
CO
O H+ N aO H C
O
O-N a
++ H2O
Benzojeva kiselina Natrij benzoat
Kondenzacijom dvije karboksilne kiseline procesom dehidratacije nastaju anhidridi.
CH3 CH2 CO
OH+ C
O
HOCH3 CH3 CH2 C
O
O C
O
CH3
N-analozi cikličnih anhidrida nazivaju se imidi
CH2
COOH
COOH
+ RNH2 CH2
CN
O
R
C
O
+ H2O2
65
6.9. DERIVATI KARBOKSILNIH KISELINA
6.9.1. ESTERI
Esteri su spojevi koji nastaju u reakciji karboksilnih kiselina sa alkoholima. Esterifikacija
je kiselo-katalizirana adiciono-eliminaciona reakcija. Do reakcije ne dolazi spontano, već
tek dodatkom kiseline kao katalizatora.
R CO H
O+ R¨ O H
H+
R CO
O R¨+ H2O
Intraciklični estri nazivaju se laktoni
R CH
OH
CH2 C
O
OHH
+
CH2
C
CH
O
R
O + H2O
Laktoni su neutralni u pogledu kiselo-baznih osobina.
6.9.2. AMIDI
Amidi su derivati karboksilnih kiselina opšte formule:
R C NH2
O
R C
O
NHR' R C
O
NR'R"
H3C C
O
NH2H3C C
O
NHCH3H3C C
O
NH3C
CH3
Acetamid N-metilacetamid N,N-dimetilacetamid
Amidi su najmanje reaktivni derivati karboksilnih kiselina. Do njihove hidrolize dolazi
samo uz produženo zagrijavanje u jako kiseloj ili baznoj sredini. U prisustvu kiselina
amidi se razlažu do amina i odgovarajuće amonijum soli, dok u prisustvu baza nastaju
66
amin i odgovarajuća karboksilatna so. U pogledu kiselo-baznih osobina amidi su
neutralna jedinjenja.
Djelovanjem toplote na aminokiseline nastaju intraciklični amidi koji se nazivaju laktami.
R CH CH2 C
O
OH
NH2 toplotaC
N
CH2
HH
RC O
H2C C
C N
O
HHR
C
C CH
N
O
H
RH2
H2C
CCH2
CH
NC H
R
H2
H2
O
β-laktam γ-laktam δ-laktam
Neki lijekovi kao što su penicilini i cefalosporini u svojoj strukturi sadrže β-laktamski
ciklus.
U pogledu kiselo-baznih karakteristika laktami su neutralni spojevi.
6.10. AMINI
6.10.1. AROMATSKI AMINI
Kiselost i bazičnost amina
Kao i alkoholi, amini nisu samo bazični već i kiseli. Zbog manje elektronegativnosti
dušika u odnosu na kisik alkohola, amini su 20 puta manje kiseli od alkohola. Za
deprotoniranje amina neophodne su izuzetno jake baze (alkillitijevi reagensi).
S druge strane, slobodni elektronski par se mnogo lakše protonira, što je uzrok bazičnosti
amina. Oni se ponašaju kao Lewisove baze, tj. donori elektronskog para kaji može da
veže proton koordinativnom vezom.
67
R N H2 + HA R N H2 + A-
.. ..H
+
Amini su bazniji od alkohola. Kvantitativno, jačina bazičnosti amina može se izraziti pKb
vrijednostima, koja kod amina iznosi oko 4. Alifatski amini su jače baze od amonijaka,
dok su aromatični slabije baze od amonijaka.
Reakcije na primarnu aromatsku amino grupu
Slobodnu aromatsku amino grupu posjeduju sulfonamidi, lokalni anestetici,
simpatomimetici i drugi, pa se prema propisima Farmakopeje diazo reakcijom mogu
identificirati: sulfafenazol, sulfametoksipiridazin, sulfametoksazol, sulfamerazin,
sulfagvanidin, sulfafurazol, sulfadimidinsulfadimetoksin, sulfadiazin, sulfacetamid-
natrium, prokainamid klorid, prokain-benzilpenicilin, ftalil-sulfatiazol, karbarzon, etil-
aminobenzoat i drugi.
Diazo reakcija
Primarni aromatski amini reagiraju s nitritnom kiselinom (HNO2, HON=O), stvarajući
dijazonijum sol.
Prema općem propisu farmakopeje diazo reakcija se provodi na slijedeći način:
ako nije drugačije propisano, 20mg preparata otopi se u 2-3 kapi diluirane kloridne
kiseline (r.o.) i doda 2ml vode. Kad se otopini zatim doda nekoliko kristalića natrij-nitrita
i kap po kap naftola (r.o.) izluči se narandžastocrven ili crven talog. Dijazonijum soli
veoma su nepostojane na sobnoj temperaturi, te se zato reakcija izvodi na temperaturi od
0 do 5oC.
68
NH2 NH3+
Cl- HON O
NaNO2 / HCl
N HH
H+
Cl-
N N OHH+
Cl- H2O-
N N+
Cl- +
OH
anilin anilin hidroklorid
fenil diazonijum klorid - naftol 2
ONa
NN
NaOH
Reakcija diazotiranja odvija se u kiselom mediju a za reakciju su neophodna tri mola
kloridne kiseline.
jedna molekula kloridne kiseline potrebna je da se iz natrijum nitrita (NaNO2)
istisne nepostojana nitritna kiselina (HNO2)
druga molekula kloridne kiseline potrebna je za nastanak nitrozo-iona (NO+)
treća molekula kloridne kiseline potrebna je da bi se primarni aromatski amin
preveo u so oblika Ar-NH3+Cl-.
Primarni aromatski amini moraju biti u obliku soli da bi se spriječila reakcija polaznog
spoja, sulfonamida, i prvog molekula nastale dijazonijum soli. Reakcija građenja
dijazonijum soli tada nije kvantitativna i ne može se koristiti za određivanje sulfonamida.
Mehanizam reakcije:
Primarni aromatski amini s nitritnom kiselinom stvaraju N-nitrozo derivat, koji
odmah tautomerizacijom i dehidratacijom gradi diazonijum so.
69
aromatski amin diazonijum so
H2O2+NaX+-
X+
ArNH2HX+NaNO2+NH2Ar
Primarni amini reagiraju s nitritnom kiselinom (HNO2) dajući diazonijeve soli. Nitritna
kiselina je nestabilna i obično se priređuje u reakcijskoj smjesi iz natrij nitrita i vodene
otopine kiseline. Nitritna kiselina je izvor sredstva za nitroziranje N2O3, na koji se amin
supstituira. Tada slijedi niz stupnjeva u kojima se zbivaju prijenosi protona nakon
čega dehidratacijom nastaje diazonijum-ion.
Primarni alifatski amini takođe reagiraju s HNO2 i daju dijazonijum soli, ali takve soli su
prilično nestabilne i raspadaju se dajući komplikovane miksture organskih proizvoda,
tako da ova reakcija nema sintetske vrijednosti.
Reakcije sulfonamida zasnovane su na kemijskim osobinama primarne aromatske amino i
sulfonamidske grupe.
Opća formula sulfonamida :
SO2NHR
NH2
Reakcije na sulfonamidsku grupu
Sulfonamidi su amidi p-amino-benzensulfonske kiseline. U strukturi sulfonamida
prisutne su dvije bitne funkcionalne grupe: primarna aromatska amino i sulfonamidska-
grupa. Sulfonamidi su spojevi s amfoternim osobinama. S kloridnom kiselinom
aromatska amino grupa gradi soli tipa amina. S natrijum-hidroksidom, vodonik
sulfonamidske grupe supstituira se s natrijem. Njihove soli u vodi hidrolizuju, pa vodene
otopine mogu reagirati kiselo ili bazno.
Reakcija s aldehidima
Karakteristična reakcija primarnih aromatskih amina s aldehidima je reakcija nukleofilne
adicije, uz izdvajanje vode, pri čemu nastaju spojevi tipa Šifovih baza.
70
Reakcija građenja soli s otopinom srebro nitrata, AgNO3
Kiseli vodonik iz sulfonamidske grupe zamjenjuje se s srebro ionom, pri čemu nastaje
talog:
Ar SO2NHR + AgNO3 Ar SO2NR
Ag
+ HNO3
Oslobođena nitratna kiselina može se titrirati natrij hidroksidom i primjeniti za
kvantitativnu analizu.
6.10. 2. ALIFATSKI AMINI
Primarni amini, u prisustvu alkalija, reagiraju s kloroformom gradeći izonitrile, koji
imaju veoma neprijatan miris.
Izonitril reakcija
Prema općem propisu izonitril reakcija se provodi na slijedeći način: kad se preparatu ili
otopini preparata doda natrij-hidroksid (r.o.) i zagrije do ključanja, a u vruću smjesu doda
1 do 2 kapi kloroforma (R.), razvija se miris izonitrila.
CRNKOH++
izonitril
3 H2O+KCl3+CHCl3R NH2
7. METIL DERIVATI KSANTINA
Purin alkaloidi formiraju sekundarne metabolite i derivate ksantina; tri dobro poznata
primjera su: kofein (1,3,7-trimetilxantin), teofilin (1,3-dimetilxantin) i teobromin (3,7-
dimetilxantin). Kofein je alkaloid koji se dobiva iz plodova kafe (Coffea arabica),
čajevca (Thea sinensis), kole (Cola acuminata), guarane i mate (Ilex paraguariensis).
Kofeinu su slični teofilin i teobromin kojeg ima u sjemenkama biljke kakao (Theobroma
cacao).
71
N
NN
NH
N
N
OH
OHN
NH
Purin Ksantin(hidroksiderivat purina)
H
N
NN
N
OH
OHN
NH
N
N
O
O
kisele osobine
bazne osobine H
H
Enolna forma Keto forma
METIL DERIVATI KSANTINA
R1 R2 R3
N
N
O
O
R1
N
N
R3
R2
Kofein CH3 CH3 CH3
Teofilin CH3 CH3 H
Teobromin CH3 H CH3
Aminofilin je sintetski spoj teofilina i etilendiamina.
Reakcije na metil derivate ksantina
Mureksid reakcija
Po propisu Farmakopeje mureksid reakcija se provodi na dva načina:
1. 1-2 mg preparata se pomiješa sa 0.2 ml koncentrovane nitratne kiseline R i 0,05
ml
koncentrovane hloridne kiseline (r.o.). Sve se radi u porculanskoj zdjelici.
2. 1-2 mg preparata pomiješa se u porculanskoj zdjelici sa 0,5 ml diluiranog
hidrogen
72
peroksida i 0,05 pušljive hloridne kiseline R.
Kad se zatim smjesa pod 1 ili 2 ispari na vodenoj pari do suha, zaostane žutocrven
ostatak, koji se sa 1 kapi amonij hidroksida (r.o.) ili sa parama amonijaka R oboji
ljubičasto crveno.
N
N
O
O
R1
N
N
R3
R2
N
N
O
O O
R2OH
OO
O
N
N
R1
O R2
R1
HCl / HNO3
t
H2O2-
NH3
R1
R2NR2
OO
O
N
N
R1
N
N
O
OH4NO
ALOKSANTIN
MUREKSID
Prema propisima Farmakopeje mureksid reakciju daju: kofein teofilin, teobromin i aminofilin.
Farmakološki učinak metil derivata ksantina
Kofein stimulira rad mozga, uklanja pospanost i umor i omogućuje povećani intelektualni
rad. Mehanizam djelovanja sastoji se u blokadi adenozinskih receptora. Adenozin je
lokalni hormon koji širi krvne žive, usporava izbijanje neurona u SŽS i usporava rad srca.
Stoga je logično da će njegovom blokadom od strane kofeina doći do ubrzavanja rada
mozga ali i ubrzavanja rada srca. Povećanim radom srca povećava se krvni tlak, šire se
krvne žile. Kofein ima i diuretski učinak.
Kofein potiče i oslobađanje adrenalina iz nadbubrežne žlijezde. Zbog toga predoziranje
kofeinom može izazvati srčane aritmije. Također, predoziranje kofeinom uzrokuje nemir,
73
razdražljivost, drhtanje ruku, nesanicu i povraćanje. Ne preporučuje se njegova upotreba
kod osoba koje boluju od angine pectoris.
Kofein je termogena tvar. To znači da potiče metabolizam na povećano izgaranje masti.
Danas su jako popularni pripravci na bazi kofeina iz guarane koji se koriste za
mršavljenje.
Kofein je sastojak kozmetičkih pripravaka za uklanjanje potkožnog masnog tkiva i
celulita. Najviše se kofeina koristi u kombiniranim analgoantipireticima. U obim lijekovima
djeluju psihostimulativno, što je vrlo značajno kada je riječ o glavoboljama.
Teofilin se koristi u liječenju bronhijalne astme i kardiovaskularnih oboljenja.
Teobromin je nutritiv, stimulator i diuretik
Tabela 2.: Relativni farmakološki potencijal derivata ksantina
KOFEIN
Najjači uticaj
1. CNS stimulacija
2. respiratorna stimulacija
3. skeletna mišićna stimulacija
Srednje jak učinak
1a) diureza
2a) srčana dilatacija
3a) srčana stimulacija
TEOBROMIN
Najjači uticaj
1. diureza
2. srčana dilatacija
3. srčana stimulacija
Srednje jak učinak
1a)CNS stimulacija
2a) respiratorna stimulacija
3a) skeletna mišićna stimulacija
8. SINTEZA PROLIJEKOVA
Prolijekovi
Prolijek (Pro drug) je inaktivni oblik lijeka koji nema farmakološko djelovanje, a koji
unutar biološkog sistema, uz pomoć enzima metabolizma i kemijskim putem, biva
74
preobraćen u formu koja ima farmakološko djelovanje. Prvi put je izraz pro drug
upotrebio 1958 god. Albert, a Harpen je definisao pro drug forme kao specijalno
dizajnirane lijekove kojima je potrebna biološka aktivacija. Do danas je sintetiziran veliki
broj pro drug lijekova koji se uspješno primjenjuju u kliničkoj praksi. Postoji nekoliko
mehanizama kojima se odvija konverzija prolijekova u aktivni oblik lijeka koji će ispoljiti
odgovarajuće farmakološko djelovanje. Prevođenje lijeka u aktivnu formu se najčešće
odvija uz pomoć enzima u ljudskom organizmu, a rjeđe prevođenjem pro druga u aktivnu
formu kemijskim načinom kao što je hidroliza ili dekarboksilacija
Prolijek formama postiže se:
porast apsorpcije
smanjenje bola na mjestu apliciranja lijeka ako se lijek aplicira parenteralno
eliminacija neprijatnog ukusa
smanjenje toksičnosti
smanjenje metaboličke inaktivacije
povećanje kemijske stabilnosti
produženje djelovanja
Prolijekovi su grupirani u dvije velike grupe:
1) nosač vezani prolijekovi
2) bioprekursor prolijekovi
8.1. Nosač vezani prolijekovi
Nosač vezani prodrug lijekovi sadrže u sebi aktivnu komponentu povezanu labilnom
vezom za drugu molekulu koja se zove “nosač” i koja nije neophodna za samu aktivnost,
ali može dati neku osobinu lijeku kao što je porast liposolubilnosti ili hidrofilnosti, ili
može utjecati na ciljanu dostavu, ili djelovanje lijeka. Za pripremu nosač vezanih
prolijekova potrebno je prisustvo određenih funkcionalnih grupa, koje omogućavaju
pripremu takvog oblika, koji će izmjeniti neke fizičko kemijske osobine lijeka, a koji će u
organizmu lako preći u aktivni oblik. Nosač mora biti netoksičan i mora biti lako i
75
komplentno uklonjen nakon što odsluži svoju funkciju. Odabir prikladnog nosača ovisi
od toga koja svojstva su potrebna za lijek.
Ako je potrebno da se poveća topivost u vodi onda se povećava ioniziranost ili broj
polarnih grupa, a kad je potrebno povećati liposolubilnost lijeka onda je prikladna
nepolarna grupa kao nosač. U farmaceutskoj industriji sintetizirano je jako puno različitih
tipova nosač vezanih prolijekova. Prolijek oblici lijekova koji sadrže karboksilnu ili
alkoholnu funkcionalnu grupu mogu uvijek biti pripremljeni prevođenjem u estere. Ovo
je najčešći oblik prolijekova. Faktor koji doprinosi popularnosti estera kao
prolijekoviforme je lakoća sa kojom oni mogu biti pripremljeni. Ako u svojoj molekuli
lijek sadrži alkoholnu ili karboksilnu grupu prolijekovi u obliku estera mogu se lako
sintetizirati. Manipulacijom steričkih i elektronskih svojstava nosača omogućava se
kontrola brzine i stepena hidrolize. Ova mogućnost kontrole doprinosi da aktivna
komponenta iz prolijek oblika bude oslobođena na tačno određenom mjestu u ljudskom
organizmu. i kemijska hidroliza esterske grupe moguća je u određenoj mjeri.
a) Povećanje hidrofilnosti
U cilju povećanja hidrofilnosti lijekova sintetizirano je nekoliko različitih tipova
prolijekova s esterskom grupom uključujući sukcinate, fosfate, sulfonate. Pri fiziološkoj
vrijednosti pH svi su ionizirani i zbog toga je povećana topivost u vodi, a to ih čini
mnogo prihvatljivijim za parenteralnu ili oralnu primjenu. Kao posledica ove pojave ovi
agensi mogu biti nestabilni u formi otopine i trebaju biti otopljeni neposredno prije
aplikacije. Dobar primjer priređivanja nosač prolijeka tipa sukcinatnog estera, u cilju
povećanja hidrosolubilnosti, je priprema prolijekovite forme kloramfenikola. Parenteralna
primjena kloramfenikola može ošteti okolno tkivo, uzrokovati bol na mjestu apliciranja
injekcije, posebno ako se lijek počne taložiti. Pripravljanjem oblika sa povećanom
topivošću i hidrosolubilnošću moguće je umanjiti bol prilikom parenteralne aplikacije
kloramfenikola. Budući da kloramfenikol ima nisku hidrosolubilnost, pripremljen je
njegov ester, kloramfenikol sukcinat. Sukcinatni ester je sam po sebi farmakološki
inaktivan kao antibakterijski agens, pa zato mora biti preveden u kloramfenikol da bi
postao farmakološki aktivan. Ova pretvorba dešava se u plazmi i krajnji proizvod je
76
aktivni lijek kloramfenikol i sukcinat. Hidroliza estera može biti katalizirana esterazama
prisutnim u velikim količinama u plazmi (Shema 1).
Shema 1
b) Povećanje lipofilnosti
Kada je potrebno smanjiti hidrosolubilnost lijeka kao nosač se koriste nepolarni alkoholi
ili karboksilne kiseline. Smanjenjem topivosti u vodi, korištenjem prolijekovite forme,
može se izazvati niz prednosti kao što su: povećanje absorbcije, smanjenje disolucije u
želudčanom soku, prolongiranje djelovanja. Kao primjer mogućnosti povećanja
absorpcije lijeka koristeći prolijek je dipivefrin hidrohlorid. Dipivefrin HCl je prolijek
forma epinefrina u kojoj su hidroksilne grupe katehola esterifikovane s pivalinskom
kiselinom. Lijek se koristi u tretmanu glaukoma. Građenjem estera povećava se
lipofilnost, omogućava lakši prolaz lijeka kroz staničnu membranu, a hidroliza esterske
veze nastupa nakon dolaska lijeka u korneu, konjuktivu i očnu vodicu, pri čemu se dobiva
aktivna forma lijeka, epinefrin (shema 2).
77
O
O
NH2+
OH CH3
Cl Cl
O
O
NH2+
OH CH3
CH3
CCH3 CH3
CO
CH3
CCH3 CH3
CO
C
CCH3
CH3CH3
O
esterazaH
H
OH
+
Dipivefrin Epinefrin
Pivalinska kiselina
Shema 2
Korišćenjem pivalinske kiseline u građenju estera povećava se i njegova stabilnost zbog
nastale steričke konfiguracije. Nastala sterička konfiguracija dovešće do usporene
hidrolize esterske veze sve dok lijek ne prođe barijere u oku i dođe do mjesta djelovanja.
Kao dodatna prednost esterifikacije može se navesti činjenica da je katehol podložan
oksidaciji i njegova diesterska forma djeluje preventivno na oksidaciju i sprečava moguću
inaktivaciju.
Korekcija neprijatnog okusa lijekova upotrebom pro drug formi
Neki lijekovi imaju neprijatan ukus kada se daju oralno. Kada lijek počinje da se otapa u
usnoj šupljini otvorena je mogućnost njegove interakcije sa receptorima ukusa. Ovo može
predstavljati značajan problem, posebno u pedijatriji. Prolijekovi sa smanjenom
hidrofilnošću neće se otopiti u ustima i zbog toga neće reagirati sa receptorima ukusa.
Ova činjenica je iskorištena kod antibiotika kloramfenikola, koji ima neprijatan ukus ako
se daje per os. Građenjem hidrofobnog estera s palmitinskom kiselinom smanjuje se
topivost u ustima, pa se tako gotovo eliminira mogućnost interakcije lijeka s receptorima
ukusa. Ovaj ester se postupno hidrolizira u gastrointestinalnom traktu i lijek se absorbira
kao kloramfenikol (shema 3).
78
Shema 3
Treba napomenuti da nisu svi karboksilni esteri lako podložni hidrolizi in vivo. Sterički
raspored grupa oko estarske veze može u nekim slučajevima spriječiti hidrolizu prolijek
forme. Kao primjer možemo navesti ß-laktame kod kojih je često potrebno povećati
hidrofobnost, kako bi se poboljšala absorpcija ili smanjila disolucija, koja može dovesti
do kiselinski katalizirane degradacije. Riješenje ovog problema pronađeno je korištenjem
pristupa “dvostrukog estera” gdje je dodatni ester inkorporiran u R2 supstituent,
pomjerajući tako aktivno mjesto daleko od heterocikličnog nukleusa. Hidroliza esterske
veze, uz pomoć enzima, odvija se brzo, a pomoćna grupa je odabrana tako da se i
kemijska hidroliza drugog estera odvija brzo. Ovaj tip prolijeka objašnjen je na primjeru
cefalosporina cefpodoksim proksetila gdje je iskorištena karboksilna grupa ovog spoja
(shema 4).
79
N
S
O
H
OCH3
NHC
O
NOCH3
S
NH2N
O O C
CH3
CH3
O C
O
O
CH3
CH3
OO
S
NH2N
N
S
O
H
OCH3
NHC
O
NOCH3
C
CH3
OH
CH3
+ CO2 + CHCH3
CH3
OH
OO
S
NH2N
N
S
O
H
OCH3
NHC
O
NOCH3
-
+
CH3C
CH3
O
Cefpodoksim proksetil (prodrug)
aktivna forma
Shema 4
Ova osobina često se koristi prilikom modeliranja prolijek oblika u cilju poboljšanja
apsorbcije ili spriječavanja disolucije u želudcu ili postepene kiselinski katalizirane
razgradnje amino penicilina ili cefalosporina druge ili treće generacije. Nakon
modifikacije u esterski oblik ovi se ljekovi mogu davati oralno. Ponekad nosač prolijeka
također može imati odgovarajuće farmakološko djelovanje. Primjer takvog pristupa
imamo kod antineoplastičnog lijeka estramustina koji se koristi kod tretmana karcinoma
prostate. Esramustin se sastoji iz fosforiliziranog steroida (17-ά estradiol) vezanog za
normustard [HN(CH2CH2 CI)2] preko karbonilne veze. Steroidni dio lijeka pomaže da se
lijek koncentriše u prostati, gdje hidrolizom nastaje normustard, CO2 i 17α-Estradiol
(shema 5).
80
O
OCH3
CH3 O
PO3Na2
H
CH2
N
CH2
CH2
Cl
CH2Cl
O
OH
+CH2
NH
CH2
CH2
Cl
CH2Cl
+++CO2 PO4
-Na
+2
Estramustin
NormustardEstradiol
Shema 5
Normustard djeluje kao alkilirajući agens i izaziva citotoksični efekat. Steroidna
komponenta, 17 α-estradiol, osim što pomaže da prolijek dođe do mjesta djelovanja, ima i
anti-androgeno djelovanje i usporava rast stanica kancera. Kako i steroidna komponenta i
normustard posjeduju aktivnost, estramustin je nazvan zajedničkim pro drug-om.
8.2. Prolijekovi - oblici tipa bioprekursora
Prolijekovi tipa bioprekursora ne sadrže molekulu nosača, već imaju odgođenu funkciju,
oni se metabolički ili kemijski transformiraju u aktivnu molekulu lijeka. Postoji nekoliko
tipova aktivacije: oksidacijom, redukcijom ili fosforilacijom. Od spomenutih tipova
najčešće je prisutna aktivacija oksidacijom, jer postoji veliki broj endogenih enzima koji
su potrebni za ovu transformaciju. Veliki broj enzima oksidacije u tjelu učinio je ovaj tip
bioaktivacije popularnim načinom. Izoenzimi citohroma P-450 su pogodni za oksidaciju
velikog broja funkcionalnih grupa, i općenito oni produkuju polarnija spoja koja mogu
biti ekskretovana direktno ili nakon konjugacije. Dobar primjer prolijeka koji podlježe
oksidativnoj aktivaciji je nesteroidni antiinflamatorni lijek nabumeton. Upotreba
nabumetona kod pacijenata koji uzimaju velike količine u dužem vremenskom periodu,
često izaziva ozbiljnu iritaciju želudca, koja se dovodi u vezu sa prisustvom slobodne
81
karboksilne grupe u molekuli. Karboksilna grupa je neophodna za aktivnost i ne može se
eliminirati ali se može maskirati, kao što je to učinjeno na primjeru nabumetona, koji se u
organizmu aktivira oksidacijom i prelazi u aktivnu formu (shema 6).
CH3O
CH3
O
CH3O
COOH
Shema 6
Aktivacija redukcijom je prisutna kao metod aktivacije prolijeka ali
rjeđe nego aktivacija oksidacijom, zbog manjeg broja enzima
redukcije u ljudskom organizmu. Jedan od najbolje proučenih
primjera aktivacije redukcijom jeste aktivacija antineoplastičnog
agensa mitomicina C, koji je korišten u tretmanu raka pluća i
mokraćnog mjehura.
Mitomicin C sadrži kinonsku grupu koja podlježe redukciji dajući hidrokinon. Ovo je
važno zbog različitog efekta kinona i hidrokinona na elektronski par na nitrogenu. Dok
kinon ima elektron akceptorski efekat na ovaj elektronski par, hidrokinon ima elektron
donorski efekat koji dozvoljava ovim elektronima da učestvuju u ocjepljenju metoksida.
Postupno, gubeći karbamid, dobije se reaktivan oblik koji može alkilirati DNA (shema 7).
82
O
O
NHN
O
H2N
CH3O
CH3
H2N
O
RedN
H2N
OH
OH
CH3NH
O
H2N
O
OCH3 OCH3-
OH
OH
H2N
CH3
O
H2N
O
N NH
OH
H2N
CH3
OH
OCONH2-
NHN
O
H2N
O
H
+
Shema 7
Fosforilacija, kao način aktivacije pro drug-a, se često koristi u razvoju antiviralnih
lijekova i djelovanje velikog broja ovih lijekova zavisi od ovog tipa oksidacije.
Antiviralni lijekovi su nukleozidi koji moraju biti prevedeni u nukleotide, da bi bili
aktivni. Najčešće antiviralni lijekovi poremete sintezu ili funkciju DNA ili RNA i to je
moguće konverzijom u trifosfate. Kako su i neinficirane stanice takođe uključene u
sintezu DNA i RNA od lijekova se traži da budu što je moguće više selektivni tj. da u
većim količinama budu prevedene u trifosfatni aktivni oblik u inficiranim, nego u
neinficiranim stanicama. Zbog toga nukleozidi imaju veći afinitet za viralne kinaze nego
za odgovarajuće enzime u neinficiranim stanicama.
Ciljana dostava lijekova
Ciljana dostava i specifično mjesto djelovanja danas je osnovna težnja u strategiji pro
drug lijekova. Današnja istraživanja prodrug lijekova su još u razvojnoj fazi radi
nedostatka informacija u pogledu svih enzima ili receptora neophodnih za ciljanu
dostavu. U budućnosti će razvoj novih pro drug formi biti usmjeren na ciljanu dostavu
lijeka, što ima velike prednosti u odnosu na postojeće načine davanja lijekova.
Pronalaskom odgovora i razjašnjenjem mikrobioloških detalja razvoj prodrug formi će
sigurno smanjiti sporedne i toksične efekte lijekova, te aktivirati modeliranje novih
lijekova, kao i dobivanje postojećih lijekova s poboljšanih osobinama. Mnogi prodrug
lijekovi dizajnirani su uzimajući prednost na prekomjernoj aktivnosti enzima u
tumorskim stanicama. Citotoksična aktivnost je veoma važna za citotoksičku aktivnost
antitumorskih lijekova, a koja se može povećati ili smaniti u tumoroznom tkivu
83
OH
H2N
CH3 N NH
OH
N NH
OH
CH3
H2N
OH
Nuc Nuc
buduća alkilacija
pripremom peptidnih derivata. Ovakav pristup je primjenjen kod pripreme doksorubicina,
pri čemu je aktivno mjesto stategijski blokirano vezanjem pogodnog polipeptida na lijek.
Tako se blokirala značajna funkcionalna grupa, inaktivirala aktivnost, a dobiven je pro
drug doksorubicina. Na ovaj način se polipeptid izlaže za biološku aktivaciju. U
normalnim uvjetima i pri fiziološkom pH lijek je stabilan, a cijepanje nastupa tek u
tumuroznim stanicama u prisustvu plazmin enzima, koji su prisutni u mnogo većoj
količini u tumuroznim stanicama.
9. IDENTIFIKACIJA NEORGANSKIH, ORGANSKIH I
ORGANSKO
NEORGANSKIH PREPARATA
9.1. Kvalitativna analiza
Kvalitativna analiza ili identifikacija predstavlja niz postupaka koji imaju za cilj da
prouče kvalitativni sastav spoja. Kvalitativna kemijska analiza se bavi identifikacijom
elementarnih jedinki (atoma, iona, molekula) iz kojih je izgrađena ispitivana supstanca.
U kvalitativnoj kemijskoj analizi koriste se metode koje se osnivaju na praćenju
kemijskih reakcija koje se odvijaju u reakciji s poznatim kemijskim reagensom.
Kemijske reakcije se izvode tako da se uzme par kapi ispitivanog uzorka i doda par kapi
reagensa, lagano promućka i promatra nastala promjena. Treba izbjegavati dodavanje
odjednom veće količine otopine reagensa jer se u nekim reakcijama u početku stvoreni
talog lako otapa u višku dodatog reagensa. Kemijske reakcije koje se odvijaju između
ispitivanog spoja i odgovarajućeg reagensa mogu rezultirati kemijskim ili fizičkim
promjenama koje su praćene stvaranjem ili otapanjem taloga, promjenom boje otopine,
84
izdvajanjem lako isparljivog gasa, izdvajanjem karakterističnog mirisa ili nastajanjem
kristala određenog oblika.
9.2. Prethodna ispitivanja
Radi lakše identifikacije nepoznatih supstanci, prije identifikacije izvode se prethodna
ispitivanja, na temelju kojih se razvrstavaju spojevi u pojedine grupe određenih
zajedničkih osobina. Prethodna ispitivanja se provode u nekoliko faza:
Prva faza prethodnih ispitivanja: ispitivanje osobina spojeva , a obuhvataju
ispitivanje organoleptičkih svojstava spojeva (boja, ukus, miris, oblik kristala).
Druga faza prethodnih ispitivanja: termijske reakcije
Zagrijavanje spojeva vrši se u porculanskoj zdjelici prvo slabim, a zatim postupno
jačim plamenom do konačnog žarenja, pri tome se promatraju promjene koje nastaju u
toku žarenja tzv. dinamičke, kao i promjene nastale na kraju žarenja, tzv. statičke.
Nastale promjene mogu biti fizičke: sublimacija, isparavanje, gubitak kristalno vezane
vode, prelaz iz jedne modifikacije u drugu ili kemijske: razgradnja, oksidacija i sl.
Promjene zavise od kemijskih i fizičkih osobina spojeva koja se ispituje. Tako npr.
spojevi kristalne strukture mogu se žarenjem razoriti pri čemu prelaze iz čvrstog
agregatnog stanja u tečno, ili gubitkom kristalno vezane vode, prelaze iz spojeva s
niskom tačkom topljenja u one sa većom tačkom topljenja. Takođe, ovisno od toga da li
se supstance žarenjem mijenjaju ili ne mijenjaju mogu se podijeliti na termostabilne i
termolabilne. Većina neorganskih supatanci spada u grupu termostabilnih, dok organski
spojevi spadaju u termolabilne spojevi.
Neorganski spojevi koji u svom sastavu imaju ione: živa (II), Hg2+, arsen (III),
As3+ ili amonij (I), NH4+ zagrijavanjem sublimiraju.
Obojeni ostatak nakon žarenja daju:
soli bizmuta (Bi3+) – smeđi ostatak,
soli srebra (Ag+) – tamnosivi ostatak,
cink oksid (ZnO), - žuti ostatak koji hlađenjem pobijeli
85
Većina neorganskih spojeva ostavlja bijeli ostatak nakon žarenja.
Treća faza prethodnih ispitivanja: ispitivanje topivosti
Topivost se određuje tako što se određena količina spoja u višku prenese u
odmjerne sudove i doda odgovarajući volumen otapala. Odmjerni sudovi se zatvore i na
konstantnoj temperaturi (15–25 oC, ±1oC), mućkaju ili rotiraju kako bi se postigla
ravnoteža. Za neorganske preparate se prvo ispituje topivost u hladnoj pročišćenoj vodi.
Ako je supstanca netopiva u hladnoj vodi, onda se pokušava otopiti blagim
zagrijavanjem, odnosno u toploj vodi. Spojevi koji nisu topivi u vodi otapaju se u
razblaženim kiselinama, pri čemu se prevedu u spojeve topive u vodi. Drugi način
dobivanja spojeva topivih u vodi je prevođenje spojeva pomoću nekog oksidansa u spoj
više valencije, topiv u vodi: (živa(I)klorid se otapa u kloridnoj kiselini uz dodatak
hidrogen peroksida, pri čemu se oksidira do živa(II)klorida). Ukoliko se supstanca ne
otapa u diluiranim kiselinama, onda se pokuša s otapanjem u koncentriranim kiselinama
i bazama. U gotovo netopive spojeve spadaju barij sulfat, talk, kaolin. Za otapanje
ovakvih spojeva primjenjuje se metoda takozvanog „alkalnog otapanja“, žarenjem s
natrij karbonatom ili kalij karbonatom, prema monografiji propisanoj u farmakopeji.
Četvrta faza prethodnih ispitivanja: ispitivanje boje plamena
Provodi se kod neorganskih i neorgansko organskih supstanci, tako da se vrh
platinske igle ili štapić obavijen komadićem filter papira, ili grafitni štapić uroni u
otopinu lako isparljive soli, a to su najčešće kloridi i nitrati, i izloži plamenu koji ne
svijetli (plavi dio plamena), pri čemu se može utvrditi da:
preparati koji sadrže natrij - boje plamen žuto
preparati koji sadrže kalij - boje plamen ljubičasto
preparati koji sadrže barij - boje plamen zeleno
preparati koji sadrže kalcij - boje plamen crveno
86
Kada se na bornu kiselinu (H3BO3) doda etanol (C2H5OH, 97%) gradi se ester koji kada
se zapali boji plamen zeleno, žuto obrubljen.
Natrij tetraborat (Na2B4O7) takođe boji plamen zeleno, ali se prethodno iz tetraborata
mora istisnuti borna kiselina, kao slabija kiselina, a to se provodi dodatkom
koncentrirane sulfatne kiseline. Zatim borna kiselina dodatkom etanola gradi ester koji
kada se zapali boji
zeleno, žuto obrubljen plamen.
Na2B4O7 + H2SO4 H2O H3BO3 Na2SO4++ 5 4
H3BO3 + C2H5OH B(OC2H5)3 + H2O33
9.3. IDENTIFIKACIJA NEORGANSKIH SPOJEVA
SPOJEVI TOPIVI U VODI
Neorganski spojevi topivi u hladnoj pročišćenoj vodi
87
NAKON PRETHODNIH ISPITIVANJA PROVODE SE
KVALITATIVNA ISPITIVANJA!
NAKON PRETHODNIH ISPITIVANJA PROVODE SE
KVALITATIVNA ISPITIVANJA!
Identificiraju se specifičnim reakcijama na anione i katione. Otapanjem neorganskih soli
u vodi kovalentna veza se prevodi u ionsku, što omogućava dalju identifikaciju supstanci
reakcijama na anione i katione.
Prije nego se pristupi specifičnim reakcijama, utvrdi se pripadnost iona (kationa ili
aniona) odgovarajućoj grupi na osnovu reakcija sa grupnim reagensima (reagensi koji sa
svim ionima odgovarajuće grupe stvaraju karakterističan talog) prema shemi podjele
kationa tj. aniona.
Pomoću ovih regensa vrši se razdvajanje kationa, odnosno aniona u odgovarajuće
analitičke grupe.
Shema kationa
88
GRUPA GRUPNI
REAGENS
KATIONI FORMULA
NASTALOG SPOJA
OSOBINE
I diluirana HClAg+, Pb2+,
AgCl, PbCl2, HgCl2
Hg2+
II
H2S
uz diluiranu
HCl
Hg2+,Pb2+, HgS, PbS, Bi2O3, Bi2S3,
Sulfidi netopivi
u HCl
Cu2+,Cd2+, CuS, Sb2S3, Sb2S5,
As3+,Sb3+, Sb5+, SnS, SnS2, CdS, As2S3,
Sn2, Sn4+ As2S5
III
(NH4)2S
uz NH4Cl
ili NH4OH
Al3+, Cr3+, Al(OH)3, Cr(OH)3,
Hidroksidi
i sulfidi
Ni2+, Co2+, NiS, CoS,
Mn2+, Fe2+, MnS, FeS,
Fe3+, Zn2+ Fe2S3, ZnS
IV
(NH4)2CO3 uz
NH4Cl
ili NH4OH
Ba2+, Sr2+, BaCO3, SrCO3, CaCO3 /
Ca2+
Vnema
grupnog
regensa
Mg2+,K+, nalaze se u otopini
/Na+, NH4
+
89
Napomena: s grupnim reagensom II grupe raditi samo ako supstanca žarenjem
sublimira ili ostavlja žutosmeđe obojen ostatak (prisutni Hg2+ ili Bi 3+)!
Napomena: s grupnim reagensom II grupe raditi samo ako supstanca žarenjem
sublimira ili ostavlja žutosmeđe obojen ostatak (prisutni Hg2+ ili Bi 3+)!
Shema aniona
GRUPA ANIONI AgNO3
Topivost nastalog taloga u H2O
Topivost nastalog taloga u HNO3
BaCl2
Topivost nastalog taloga u H2O
Topivost nastalog taloga u HNO3
ICl-, Br-,
Daje talog Ne Ne Ne reagira / /
J-, CN-
II
NO2-,S2
Daje talog Ne DaNe reagira
/ /C2H3O2
-
III
SO32-, CO3
2-
Daje talog Ne Da Daje talog Ne Da
C2O42-, BO2
-
C4H4O62-,
JO3-
IVPO4
3-, S2O32- Daje talog Ne Da Daje talog Ne Da
V NO3-, ClO3- Ne reagira
//
Ne reagira / /
VISO4
2- Ne reagira / / Daje talog Ne Ne
90
Iz Sheme za dokazivanje kationa vidljivo je da se odvajanje najvećeg broja kationa u
analitičke grupe vrši u obliku njihovih sulfida. Osim sulfida IV i V analitičke grupe svi ostali
sulfidi kationa I, II i III grupe su slabo topiva spojeve ili se jako hidrolizuju uz stvaranje
slabo topivih hidroksida. U prisustvu dovoljne količine sulfidnih iona taložiće se sulfidi
kationa I, II i III analitičke grupe, dok kationi IV i V grupe ostaju u otopini.
Za katione IV grupe kao grupni regens koristi se (NH4)2CO3, dok kationi I grupe za razliku
od ostalih, imaju osobinu da grade slabo topive kloride s razblaženom kloridnom kiselinom,
što omogućava njihovo razdvajanje od ostalih kationa.
II i III grupa kationa se talože sa sulfidnim ionima, ali je različit reagens. Vrijednost
proizvoda topivosti sulfida kationa II i III grupe su različiti, tako da su proizvodi topivosti
kationa II grupe, manje vrijednosti od proizvoda topivosti sulfida kationa III grupe.
Talog se stvara onda kada je proizvod topivosti prekoračen tj. koncentracija sulfidnih iona
potrebna za taloženje treba da bude veća nego što se izračunava iz proizvoda topivosti. Iz
toga slijedi da je za taloženje sulfida kationa II grupe čiji su proizvodi topivosti niže
vrijednosti, potrebna manja koncentracija sulfidnog iona (S2-), koju daje slabo disocirana
hidrogensulfidna kiselina (H2S), dok je za za taloženje sulfida kationa III grupe potrebna
veća koncentracija sulfidnog iona (S2-) koju daje bolje disocirana so hidrogensulfidne
kiseline (NH4)2S.
Propisi za izvođenje specifičnih reakcija na pojedine ione nalaze se u drugom poglavlju
Ph.Eur. 2.3. »Identifikacija».
Napomena: PO43- ion sa AgNO3 daje žuti talog
S2O32- ion sa AgNO3 daje bijeli talog koji mijenja boju preko narandžaste do crne
(crna boja potiče od stvorenog Ag2S)
Napomena: PO43- ion sa AgNO3 daje žuti talog
S2O32- ion sa AgNO3 daje bijeli talog koji mijenja boju preko narandžaste do crne
(crna boja potiče od stvorenog Ag2S)
91
Spojevi netopivi u vodi
Identifikacija neorganskih spojeva netopivih u vodi, a topivih u diluiranim kiselinama,
provodi se prema monografiji za odgovarajući spoj.
Primjer:
Calcii carbonas
Kalcij-karbonat
Kalcijum-karbonat,
CaCO3
Osobine: bijeli prašak, gotovo netopiv u vodi.
Identifikacija:
A daje reakciju karbonata Ph.Eur 2.3.1.
B 0,2 ml otopine S (5.0 g u 100 ml razblažene octene kiseline R), daje reakcije kalcija,
Ph.Eur. 2.3.1.
Pozitivne reakcije daju potvrdu identiteta Kalcij karbonata!
9.4. IDENTIFIKACIJA ORGANSKIH I ORGANSKO NEORGANSKIH
SPOJEVA
Kvalitativna ispitivanja organskih i organsko neorganskih spojeva obuhvata praćenje
promjena do kojih dolazi zagrijavanjem supstanci, ispitivanje topivosti i elementranog
sastava organskog spoja. Ispitivanja obuhvataju nekoliko operacija:
Prva faza – termijske reakcije (praćenje promjena do kojih dolazi izlaganjem
supstanci povišenoj temperaturi)
Druga faza – ispitivanje elementarnog sastava
Treća faza – ispitivanje topivosti spoja i ponašanja s reagensima
željezo(III)klorid, FeCl3 i srebro(I) nitrat, AgNO3
Četvrta faza – kvalitativne reakcije
Peta faza – organoleptička ispitivanja
92
9.4.1. Termijske reakcije
Provode se na isti način kao i kod neorganskih spojeva, s tom razlikom što je većina
organskih spojeva termolabilna i značajno se mijenja prilikom zagrijavanja. Pri zagrijavanju
ili žarenju organski i organsko neorganski spojevi se ponašaju na jedan od mogućih načina:
Organski spojevi zagrijavanjem mogu: sublimirati, ugljenisati, izgorjeti bez ostatka ili
ostavljaju bijeli ili obojeni ostatak neorganske komponente.
Organski spojevi koji žarenjem sublimiraju : fenol, fenazon, aminofenazon, kofein,
teobromin, teofilin, fenacetin.
Organski spojevi koji žarenjem ugljenišu uglavnom razvijaju i različit miris:
Vinska kiselina i askorbinska kiselina - razvijaju miris na karamel
Barbiton - neprijatan miris na užeglu mast
Aminofilin - neprijatan miris
Organski spojevi koji se žarenjem tope, a zatim ugljenišu (karameliziraju) i razvijaju
miris:
Limunska kiselina - razvija oštar miris
Saharoza, glukoza i laktoza - razvijaju prijatan miris na karamel
Benzojeva kiselina - razvija pare koje draže na kašalj, jednim dijelom se tali, pa
ugljeniše
Acetilsalicilna kiselina - razvija miris na fenol
Nikotinska kiselina - razvija neprijatan miris na piridin
Sulfonamidi - se tale i ugljene uz oslobađanje sumpornih oksida svojstvenog
mirisa
Fenobarbiton - razvija aromatičan miris
Organsko neorganski spojevi zagrijavanjem: sublimiraju, ugljenišu a žarenjem ostavljaju
bijeli ili obojeni ostatak neorganske komponente.
Organsko neorganski spojevi koji žarenjem sublimiraju, a hlađenjem ostavljaju bijeli,
sjajni ostatak:
Coffeinum et Natrii benzoas
93
Organsko neorganski spojevi koji se žarenjem tale, požute i na kraju ugljenišu :
Kinin klorid
Efedrin klorid
Prokain klorid
Kalij natrij tartarat - razvija miris na karamel
Natrij citrat - razvija oštar miris
U svim ostalim slučajevima ostatak nakon žarenja organsko neorganskih spojeva je
sivkastocrn. U ostatku se nalazi neorganska komponenta čije se prisustvo može dokazati.
9.4.2. Ispitivanje elementarnog sastava
Ispitivanje sastava organskog spoja odvija se putem elementarne analize. Elementi koji ulaze
u sastav organskog spoja su: C, H, O, N, S, P, Cl, Br, F i neki metali; Co u cijankobalaminu,
Mg u klorofilu i Fe u kemoglobinu. Za njihovo dokazivanje koriste se uobičajene analitičke
reakcije, ali je neophodno elemente iz kovalentno građenog organskog spoja prevesti u
ionski.
Dokazivanje ugljika
S bakar (I) oksidom, (Cu2O) zagrijavanjem ugljik prelazi u ugljen dioksid, koji se dokazuje
uvođenjem u otopinu barij(II)hidroksida, Ba(OH)2.
Istovremeno oksidacijom vodonika u organskoj molekuli nastaje H2O koja se izdvaja u
obliku kapljica.
C CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2OCu2O
Dokazivanje dušika
Izvodi se u lončiću za žarenje uz dodatak čvrstog NaOH ili KOH, pri čemu se nitrogen
prevodi u amonijak (NH3). Nastali NH3 se dokazuje tako da nakvašeni crveni lakmus papir
Napomena: obojeni ostatak nakon žarenja ostavlja jedino Bismuti subgallas (zeleno smeđi ostatak)
Napomena: obojeni ostatak nakon žarenja ostavlja jedino Bismuti subgallas (zeleno smeđi ostatak)
94
drži iznad porculanskog lončića pri čemu lakmus papir poplavi. Žarenje treba vršiti pažljivo
da ne bi došlo do prskanja alkalijskog hidroksida.
Dokazivanje sumpora
Temelji se na oksidaciji sumpora u sulfatni ion uz djelovanje koncentrirane nitratne kiseline
(35% HNO3). Nastali sulfatni ion u rakciji s otopinom barij (II) klorida (BaCl2) daje bijeli
talog barij(II)sulfata BaSO4.
S + HNO3 H2SO4 + NO2 2
+H2SO4 BaCl2 BaSO4 + HCl2
Postupak dokazivanja: u epruvetu se stavi malo supstance koja se ispituje na sadržaj sumpora
i zagrijava s 5 ml koncentrirane nitratne kiseline (HNO3), dok ne počne razvijanje smeđih
para dušikova oksida. Nastali dušikov monoksid (NO) na zraku prelazi u smeđe dušikove
okside. Nakon hlađenja otopina se razblaži sa 25 ml H2O i doda nekoliko kapi barij klorida
(BaCl2). Nastanak bijelog taloga je znak da supstanca sadrži sumpor.
Organski ili organsko neorganski spojevi nakon dvije faze prethodnih ispitivanja mogu se
svrstati u nekoliko grupa, datih u sljedećoj shemi 1:
Napomena: Dokazivanje sumpora obavezno se izvodi u digestoru !!!!Napomena: Dokazivanje sumpora obavezno se izvodi u digestoru !!!!
95
Shema 1: Podjela organskih i organsko neorganskih spojeva na osnovu podataka dobivenim žarenjem i elementarnom analizom
Organsko neorganski
spojevi
Bez nitrogena i sumporaBez nitrogena i sumpora
S nitrogenomS nitrogenom
S nitrogenom i sumporomS nitrogenom i sumporom
Bez nitrogena i sumporaBez nitrogena i sumpora
S nitrogenomS nitrogenom
S nitrogenom i sumporomS nitrogenom i sumporom
Organski spojevi
ELEMENTARNA ANLIZAELEMENTARNA ANLIZA
ŽARENJE
96
9.4.3. Ispitivanje topivosti
Organskim preparatima se prvo ispituje topivost u destilovanoj vodi, zatim u kiselinama i
bazama, a potom u organskim otapalima.
Organski spojevi su uglavnom neelektroliti, te se većina organskih spojeva slabo otapa u
vodi, a dobro se otapaju u organskim otapalima: alkoholu, eteru, kloroformu, acetonu,
benzenu itd. Podaci o topivosti organskih supatanci dati su u tablicama:
ORGANSKI SPOJEVI KOJI NE SADRŽE NITROGEN I SUMPOR
Spojevi topivi u hladnoj vodi
SPOJ pH vodene otopine U reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Acidum citricum kisela žuta boja
Acidum tartaricum kisela žuta boja
Acidum ascorbicum kisela obezbojava se
Saccharosum neutralna žuta boja
Glucosum neutralna žuta boja
Lactosum neutralna žuta boja
Dextrinum neutralna žuta boja
Fructosum neutralna žuta boja
Resorcinolum neutralna plavo ljubičasta
Spojevi topivi u ključaloj vodi
SPOJU reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Phenolum ljubičasta boja otopine
Acidum salicylicum ljubičasta boja otopine
Acidum benzoicum talog boje puti
97
Acidum acetylsalicylicum* ne daje reakciju sa FeCl3 (R)
*Kad se sublimat ovlaži s 1-2 kapi FeCl3 (R), oboji se ljubičasto
Spojevi netopivi u vodi
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Phenyl salicylasPreliven sa konc. H2SO4 (R) daje
Svijetlo zelenu boju
Acidum stearicum
Kad se zagrijava i mućka s NaOH (R)
otapa se i pjeni
Dicumarolum
Otapa se u NaOH (R).
Preliven sa otopinom konc. H2SO4 (R) uz
oprezno grijanje, oboji se žuto a zatim
crveno
ORGANSKI SPOJEVI KOJE SADRŽE NITROGEN
Spojevi topivi u hladnoj vodi
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Antypirinum (Phenazonum) tamno crvena boja otopine
Hexamethylentetraaminum
(Metenaminum) talog crvenosmeđe boje
Aminophyllinum crvenosmeđi talog
Spojevi topivi u ključaloj vodi
SPOJ U reakciji s AgNO3 (R)
(boja taloga / otopine)
Aminopyrinum (Aminophenazonum)* ljubičasta boja otopine
Coffeinum** ne reaguje
98
Acetanilidum ne reaguje
Acidum nicotinicum bijeli talog
*Stupa u reakciju s AgNO3 (R) ukoliko je koncentrirana otopina
**Jedini derivat metil ksantina koji s AgNO3 (R) ne daje bijeli talog
Spojevi netopivi u vodi
Spojevi koji se otapaju u NaOH (R) i
iz otopine talože dodatkom diluirane HCl (R)
Barbitonum*
Phenobarbitonum
Spojevi koji se otapaju u NaOH (R), a
ne talože dodatkom diluirane HCl (R)
Theobrominum
Theophyllinum*
Spojevi koji se otapaju u diluiranoj HCl (R) i
talože dodatkom NaOH (R)
Aethylli-para-aminobenzoas (Anestezin)
Phenacetinum
*Otapa se u zagrijanoj vodi, ali dužim stajanjem se taloži.
ORGANSKI SPOJEVI KOJE SADRŽE NITROGEN i SUMPOR U MOLEKULI
Spojevi topivi u NaOH (R):
SPOJ
Sulfamerazinum
Sulfathiazolum
Sulfadiazinum
99
Sulfagvanidinum
ORGANSKO NEORGANSKI SPOJEVI KOJE NE SADRŽE NITROGEN I
SUMPOR
Spojevi topivi u hladnoj vodi:
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Natrii acetas crvena boja otopine
Natrii benzoas talog boje puti
Natrii citras žuto zelena boja otopine
Natrii salicylas ljubičasta boja otopine
Natrii Kalii tartaras zeleno žuta boja otopine
Spojevi topivi u toploj vodi:
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Calcii gluconas zeleno žuta boja otopine
Spojevi topivi u diluiranoj HCl (R):
SPOJU reakciji s FeCl3 (R)
(boja taloga / otopine)
Bismuti subgallas talog zelene boje
100
ORGANSKO NEORGANSKI SPOJEVI KOJI SADRŽE NITROGEN
Svi spojevi su topivi u hladnoj destilovanoj vodi. Nakon otapanja u vodi razlikuju se
prema reakcijama sa FeCl3 (R) i AgNO3 (R).
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R) i AgNO3 (R)
(boja taloga / otopine)
Coffeini et Natrii benzoas
Barbiton natrium žuto smeđi talog bijeli talog
Phenobarbiton natrium žuto smeđi talog bijeli talog
Chinini chloridum ne reaguje ne reaguje
Ephedrini chloridum ne reaguje bijeli talog
Procaini chloridum ne reaguje bijeli talog
ORGANSKO NEORGANSKI SPOJEVI KOJE SADRŽE NITROGEN I SUMPOR
SPOJ U reakciji s FeCl3 (R) i AgNO3 (R)
(boja taloga / otopine)
Sulphathiazol natrii svijetlosmeđi talog bijeli želatinozan talog
101
Primjer 1.
ACETYLSALICYLIC ACID
Acidum acetylsalicylicum
COOH
O C
O
CH3
2-acetoksibenzojeva kiselina
C9H8O4
Mm 180,2
T.t. 143oC
Osobine: bijeli kristalan prašak ili bezbojni kristali, teško topivi u vodi, lako topiv u
etanolu, topivi u eteru.
Identifikacija:
Ph. Jug. IV
a. zagrijavanjem se tali, i sublimira, razvija miris octene kiseline, a jačim zagrijavanjem
miris fenola i ugljeniše
b. kad se sublimat ovlaži sa 1-2 kapi željezo(III)klorida (r.o.). oboji se ljubičasto
c. Otopina reagira kiselo na lakmus - papir (i)
102
d. Kad se 0,5 g kuha 3 min sa 5 ml natrij hidroksida (r.o.), ohladi i zakiseli
koncentriranom kloridnom kiselinom (r.o.), izluči se bijel kristalan talog; kad se filtrira,
filtrat neutraliziran s natrij-karbonatom (r.o.) daje reakcije acetata; a kad se talog ispere
sa 2-3 ml vode i osuši, tali se pri 157-161oC (t.t. salicilne kiseline)
Ph. Eur.
Identifikacija: Prva: A, B
Druga: B, C, D
A: IR spektrofotometrijski, poređenjem IR spektra ispitivane supstance s IR
spektrom standarda acetilsalicilne kiseline.
B: Kad se na 0,2 g acetilsalicilne kiseline doda 4 ml natrij hidroksida (R), kuha 3
minuta, ohladi i doda 5 ml diluirane sulfatne kiseline (R.) stvara se talog, koji se
potom filtrira, pere, i suši na 100-105oC. Tačka topljenja 156-161oC.
C. 0,1 g acetilsalicilne kiseline se pomiješa s 0,5 g kalcij hidroksida (R) i zagrijava, a
pare izlože filter papiru natopljenom s 0,05 ml otopine nitrobenzaldehida (R),
javlja se žuto zeleno ili plavo zeleno obojenje. Ako se filter papir ovlaži s
diluiranom kloriodnom kiselinom (R), boja postaje plava.
D. Ako se uz zagrijavanje otopi u 10 ml pročišćene vode 20 mg taloga dobivenog
identifikacijskim testom B, otopina daje reakciju na salicilate.
10. IDENTIFIKACIJA TEČNIH FARMACEUTSKIH PREPARATA
Tečni farmaceutski preparati, prema tome da li se mješaju sa vodom ili ne, kao i prema
reakciji kiselosti, odnosno bazičnosti, mogu se podjeliti u slijedeće grupe:
1. Preparati koji se mješaju sa vodom i reaguju neutralno:
Aethanolum concetratum
Acetonum
Glicerolum
Formaldehydi solutio
103
Ammonii sulfogyrodalas (Ichthyolum)
Nicetamidum
2. Preparati koji se mješaju sa vodom i reaguju kiselo:
Acidum lacticum
Acidum aceticum concentratum
Phenolum
3. Preparati koji se mješaju sa vodom i reaguju bazno:
Solutio Kalii acetatis
4. Preparati koji se ne mješaju sa vodom i reaguju bazno:
Aethylis acetas
Aethylis chloridum
Aether
Chloroformium
Carbon sulfid
Carbon tetrahloridum
Cresoli solutio saponata
Methyli salicylas
Paraffinum liquidum
U Ph. Yug. II, III i IV, odnosno u Europskoj farmakopeji nalaze se monografije nekih od
spojeva, pa se za njihovo dalje određivanje koriste reakcije navedene u poglavlju
Identifikacija.
Aethanolum concetratum
Etilni alkohol, etanol
C H 3 C H 2 O H
Osobine
Etanol je bezbojna tečnost, karakterističnog mirisa i okusa. Gori plavičastim
plamenom i higroskopnih je karakteristika. Mješa se s vodom u svim omjerima, pri čemu
dolazi do smanjenja zapremine i oslobađanja toplote.
104
Dobivanje
Etanol se dobija vrenjem razblaženih otopina šećera. Vrenje se vrši pod utjecajem
enzima zimaze koji proizvode kvaščeve gljivice. Alkoholnom vrenju uglavnom podliježu
prosti šećeri (glukoza, fruktoza, manoza i galaktoza), a složeni tek kad se razlože na
proste šećere.
Za industrijske svrhe, etanol se dobija iz skroba. A sirovine koje se najviše koriste
su krompir i kukuruz. Skrob se prvo hidrolitički razlaže do maltoze, koja potom vrenjem
prelazi u glukozu.
(C6H10O 5)n + H2O4diastaza
n C 12H22O 11
C12H22O 11 + H2O maltazaC6H12O 62
Drugi način dobijanja etanola je iz etena, gdje se pod pritiskom uvodi 90% H2SO4, a
zatim se dobiveni rastvor razlaže pod djelovanjem vode.
C 2H2 + H2SO 4 C 2H5O SO 2O H
C 2H5O SO 2O H + H2O C 2H5O H + H2SO 4
Upotreba etanola:
organsko otapalo
tečno gorivo (pomješan sa benzinom)
za dobivanje butadiena
u farmaciji za dobivanje tinktura, ekstrakata, dezinficijens i kao mobilna faza
(HPLC, TLC)
Glicerolum
Glicerol, 1,2,3-propantriol
CH2
CH OH
CH2 OH
OH
Osobine
105
Glicerol je gusta bezbojna tečnost slatkog okusa. Otapa se u vodi i etanolu, a ne otapa se
u eteru. Tačka ključanja glicerola je 290ºC, a tačka mržnjenja -17°C.
Dobivanje glicerola
1. Iz masti pod djelovanjem vodene pare, baza ili fermenta lipaze
2. Sintetskim putem: kloriranjem propena
CH2 CHCH3Cl2
CH2 CHCH2ClNa2CO 3
CH2 CHCH2OHHOCl
CH2OH CHOH CH2ClNaOH
CH2OH CHOH CH2OH
3. Iz akroleina
CH2 CH CHO + H2O2 CH2OH CHOH CH O H2
CH2OH CHOH CH2OH
propen akrolein
Upotreba glicerola:
ulazi u sastav masti i ulja
koristi se u industriji kože
za izradu rashladnih otopina (antifriz)
za konzerviranje voća
u farmaciji: za dobijanje glicerol-trinitrata (nitroglicerol)
+ Formaldehydi solutio
Solutio formaldehydi
Otopina formaldehida
106
H C
O
H
Otopina formaldehida sadrži 36% formaldehida i 10-15% metanola u vodi.
Osobine
Bistra bezbojna tekućina, posebno oštrog mirisa. Miješa se s vodom i etanolom. Vodena
otopina je neutralna do umjereno neutralna (pH=2).
Dobivanje
1. Oksidacijom metanola
C H 3 O HO 2
H C H OO 2
H C O O H
2. Dehidriranjem metanola uz katalizator
CH3O HH2O
H2SO 4
CO
HH
3. Djelovanjem UV svjetlosti na smjesu CO i H2
CH3O HH2O
H2SO 4
CO
HH
U reakciji formaldehida sa amonijakom nastaje heksametilen tetramin, koji je poznat
pod nazivom metenamin ili urotropin, koji se koristi kao uroantiseptik.
H C H O + N H 3 (C H 2 )6 N 4 + H 2 O64
Upotreba: dezinficijens
107
Ammonii sulfogyrodalas (Ichthyolum)
Ammonii ichthyosulfonicum
Girodal
Osobine
Gotovo crna, gusta tečnost slična katranu. Mješa se s vodom, glicerolom, mastima i
vazelinom, a djelimično sa etanolom i eterom.
To je smjesa amonijevih soli sulfonskih kiselina, dobivenih destilacijom bituminoznih
škriljaca. Mora sadržavati najmanje 5,3% organski vezanog sumpora, a najviše 8%
ukupnog sumpora.
Acidum lacticum
Mliječna kiselina
α-hidroksi propionska kiselina
C
COOH
OHH
CH3
*
R (D)( -) mliječna k iselina
C
COOH
CH3
HHO*
S(L)( +) mliječna k iselina
Dobivanje
Dobija se procesom vrenja iz mliječnog šećera, glukoze ili saharoze. Mliječna
kiselina koja se dobiva sintetskim putem je racemska, ne obrće ravan polarizirane
svjetlosti i optički je inaktivna.
Kanicarova reakcija
CH3C
O
C
O
HH2O
CH3CH(OH)COOH
gliok sal
Upotreba:
konzervans u prehrambenoj industriji
108
pri štavljenju kože
dodatak bezalkoholnim pićima
+ Acidum aceticum concentratum
Koncentrirana octena (sirćetna) kiselina
Metankarboksilna kiselina
C H 3 C O O H
Osobine
Bistra, bezbojna tekućina, oštra prodorna mirisa, kisela okusa. Miješa se s vodom,
etanolom i eterom. Nalazi se u biljkama (u zelenom lišću) i izlučevinama životinjskog
porijekla. Čvrsta anhidrovana sirćetna kiselina (glacijalna sirćetna kiselina) na 16,6ºC
prelazi u čvrstu masu sličnu ledu. Glacijalna sirćetna ključa na 110ºC.
Dobivanje
Sirćetna kiselina se dobija oksidacijom acetaldehida
CH3COOH
C + CaO CaC2H2O
CH CHH2O
CH3CHO
O 2
Upotreba:
organsko otapalo za sinteze
kao konzervans i začin u prehrambenoj industriji
u parfimeriji
u farmaciji: za sintezu aspirina, fenacetina, antipirina, paracetamola
Aethylis acetas
Etil acetat, etil etanoat
C H3C
O
O C H2C H3
Osobine
109
Bistra, bezbojna, lako isparljiva tekućina karakterističnog mirisa na staro vino. Dosta
teško topiva u vodi, a mješa se s koncentrovanim etanolom, eterom i kloroformom. Tačka
ključanja 77,2 ºC.
Dobivanje
Iz etanola i sirćetne kiseline uz sulfatnu kiselinu kao katalizator
C H 3C H 2O H + C H 3C O O HH 2S O 4
C H 3C
O
O C H 2C H 3 + H 2O
Upotreba:
u entomologiji: kao otrov za ubijanje kukaca
u industriji lakova
otapalo
u farmaciji: stomahik i korigens
Aether
Aether aethylicum, Aether purus
Eter, dietileter
C2H5 O C2H5
Osobine
Bistra bezbojna tečnost jakog mirisa, lako isparljiva i vrlo zapaljiva. Mješa se sa
etanolom, masnim i eteričnim uljima. Ključa na 35ºC.
Dobivanje
Destilacijom iz etanola uz sulfatnu kiselinu kao katalizator
C 2 H 5 O H + C 2 H 5 O H C 2 H 5 O C 2 H 5
110
Oksidacijom etera nastaju razgradni produkti acetaldehid, vinilalkohol i vodikov
peroksid.
C 2 H 5 O C 2 H 5 + O 2 C H 2 C H O H + H 2 O 23 2
Upotreba:
otapalo za ekstrakciju
u farmaciji: anestetik, ekspektorans i ekscitans
Paraffinum liquidum
Tekući parafin
Osobine
Bezbojna, viskozna tečnost bez mirisa i okusa. Tekući parafin je smjesa viših tečnih
ugljikovodika. Toksičan je jer spriječava resorpciju liposolubilnih vitamina A, D, E i K.
Ako se uzima duži vremenski period može izazvati karcinom probavnog trakta.
Dobivanje
Tekući parafin se dobiva destilacijom nafte. Destilacija se odvija na temperaturi iznad
400ºC i nakon hlađenja se izdvaja čvrsta mast sastavljena od visokomolekularnih
ugljikovodika-parafin (smjesa ugljikovodika čije molekule sadrže 18-35 atoma).
Upotreba:
laksans (omekšava fekalije, ne draži sluznicu crijeva, a djelovanje nastupa 8-10
sati nakon primjene)
srednja pojedinačna doza: 10g
111
11. SINTEZE LJEKOVITIH SUPSTANCI
Cilj sinteze nekog spoja u laboratoriju jest pronalaženje niza reakcija kojima se taj spoj
može prirediti. Svrha priprave spoja može biti potvrda strukture novog spoja,
provjeravanje nekih mehanističkih teorija ili pronalaženje kako strukturne promjene
mogu utjecati na biološku aktivnost.
Strategija sinteze
Kako se pristupa sintezi neke ljekovite supstance? U mnogočemu metode su slične onima
za rješavanje slagaljke, koriste se polazne tvari i metode kojima se međusobno povezuju
(reakcije). No slično dijelovima slagaljke, mnoge će reakcije odgovarati polaznim
tvarima, ali će samo neke od njih dovesti do željenog produkta. U toku planiranja sinteze
neprekidno treba razmišljati o željenom produktu sinteze.
Prepoznavanje strukture
Prvi zadatak u planiranju sinteze jeste prepoznavanje strukturnih odnosa između polaznih
tvari i produkata. To je važno pri rastavljanju reakcije na dijelove kako bi se razumio
njezin mehanizam.
Struktura željene molekule može se formalno podijeliti na dva dijela: ugljikov skelet i
funkcionalne skupine koje su smještene na tom skeletu. U svakoj se sintezi željena
molekula izgrađuje od manjih jedinica sintona, reakcijama u kojim nastaju veze novog
skeleta. Središnji i nužan stupanj pri planiranju sinteze su konstrukcijske reakcije, tj.
reakcije u kojima nastaju veze ugljik-ugljik. Reakcije u kojima se veze ugljik-ugljik
kidaju zovu se fragmentacijske reakcije. Pomoću njih se skeleti razgrađuju, no uprkos
tome primjenjuju se u sintezi.
Funkcionalne skupine su smještene na određenim mjestima skeleta konačnog produkta.
Smatra se da su one rezultat posljednjih reakcija u sintezi, bilo konstrukcijskih, bilo
112
reakcija promjene funkcionalnih skupa. U ovim posljednjim mijenjaju se samo
funkcionalne skupine bez utjecaja na skelet.
Funkcionalne skupine prilikom sinteze nastaju ili se gube. Te se promjene moraju
uključiti u strategiju sinteze. Međutim, još je važnije, da se nastajanje i kidanje veza
većinom odvija u susjedstvu funkcionalne skupine. Funkcionalne su skupine aktivni ili
aktivirajući dijelovi molekule i prema tome imaju ključnu ulogu pri planiranju sinteze.
Postoje mnogi mogući putovi koji vode do željenog produkta. Zadatak je da se iz
jednostavnih pretvorbi sastavi složeni slijed reakcija koje će dovesti do željenog cilja.
Treba početi od strukture željene molekule, jer ona sadrži pokazatelje o tome koje vrste
reakcija valja upotrijebiti. Ovakav postupak se naziva retrosintetički pristup.
Bitna stvar o kojoj treba razmotriti prije planiranja sinteze je polazni materijal. Važno je
da ne bude preskup, a dobro je izbjeći i upotrebu spojeva koji mogu biti opasni ili koji
daju produkte opasne za okoliš, ako postoje druge mogućnosti sinteze.
Polazni spojevi su najčešće iz jedne od narednih skupina: jednostavni aciklički spojevi
(koji imaju do 6 ugljikovih atoma i jednu funkcionalnu skupinu), ciklički spojevi
(petočlani i šestočlani sa jednom funkcionalnom skupinom) i aromatski spojevi
(uključujući gotovo sve derivate benzene).
Za sintezu složenih prirodnih produkata kemičari obično upotrebljavaju vrlo male sintone
koji sadrže od jedan do pet ugljikovih atoma. Da bi se smanjo broj konstrukcijskih
reakcija, povoljno je poći od velike molekule kao polaznog spoja, ali malo je takvih
molekula dostupno.
Daljnje razmatranje vezano je uz iskorištenja očekivanog produkta kad se od njega dolazi
različitim putovima. Većina reakcija se ne odvija uz 100%-tno iskorištenje. Naravno,
jedan od ciljeva laboratorijske sinteze može biti pronalaženje novih načina kojima će se
poboljšati iskorištenje već utvrđenog načina sinteze.
Pri planiranju sinteze važno je uočiti moguće sporedne reakcije u kojima dio reaktanata
može preći u neželjene produkte. Zato je potrebno dobro izabrati uvjete reakcije, otapalo,
pa čak i redoslijed dodavanja reaktanata. Ali i uz najbolje planiranje, reakcija rijetko daje
samo željeni produkt. Obično je potrebno razdvajanje i prečišćavanje. Glavne metode za
odvajanje komponenti iz smjese su destilacija, prekristalizacija i različite hromatografske
113
tehnike. U plan sinteze treba uključiti i potrebna čišćenja, a također razmotriti i njihovu
ekonomičnost i izvodljivost.
Ako do reakcije može doći na više od jednog mjesta u molekuli, govorimo o
regioselektivnosti reakcije, tj. o prednosti koju ona pokazuje u jednom „području“ ili
„smjeru“ u odnosu na drugo.
Funkcionalne skupine predstavljaju mjesta na kojima se odvijaju reakcije među
sintonima.
Međusobna pretvorba funkcionalnih skupina
Premda su konstrukcijske reakcije u središtu pažnje pri planiranju sinteze, često je
potrebno primijeniti i reakcije u kojima se skelet ne mijenja. Produkt koji se dobije
konstrukcijskim reakcijama ne mora imati željene funkcionalne skupine, te se one moraju
mijenjati da bi se dobio planirani produkt. U nekim se slučajevima željeni polazni spoj
mora prirediti promjenom funkcionalnih skupina spojeva koji su dostupni.
Zaštitne skupine
Međuprodukti u sintezi često imaju više od jedne funkcionalne skupine. Dok je jedna
skupina reakcijski centar jedne reakcije, druge se štite za nastavak reakcije. Ako uvjeti
korišteni u sintezi ne osiguravaju selektivnost reakcije, neke od skupina moraju se zaštiti
pretvorbom u nereaktivne spojeve. Zaštita funkcionalnih skupina može se provesti
mnogim reakcijama. Pri izboru zaštitne skupine važno je da se ona može lako ukloniti
kada više nije potrebna.
Uklanjanje funkcionalnih grupa
Konačni željeni produkt često ne sadrži funkcionalne skupine koje su bile potrebne u
konstrukcijskim reakcijama. Stoga je potrebno poznavati metode za njihovo potpuno
uklanjanje. U mnogim se slučajevima funkcionalne skupine uvode da kontroliraju
određenu konstrukcijsku reakciju, a zatim se odstranjuju prije završetka sinteze.
114
Linearna i konvergentna sinteza
Kod konvergentne sinteze se dvije polovice prirede odvojeno i spoje na kraju sinteze.
Tako se postiže bolje ukupno iskorištenje.
A → B → C − ↘→ T konvergentna A → B → C → D → E → T linearna
D → E → F −↗
Kad se odabire najbolji put između nekoliko načina sinteze ljekovitog spoja, pomažu tri
važna principa:
1. dobra sinteza treba imati što manji broj stupnjeva;
2. izabrane reakcije moraju imati predvidivo dobra iskorištenja, što se može ocijeniti
na osnovu ranijih primjera;
3. izabrane reakcije moraju biti dobro ispitane tako da se može sa što većom
sigurnošću isključiti postojanje kompetitivnih reakcija. Kompetitivne reakcije
znatno smanjuju iskorištenje, a također stvaraju i poteškoće oko odvajanja
produkata.
Fotokemijska i elektrokemijska sinteza
Odvijanje većine kemijskih reakcija zahtijeva ulaganje znatne energije. Jedan od razloga
je da bi se dobila značajna iskorištenja produkta, a drugi da bi se ubrzao tok reakcije.
Energija koja će utjecati na brzinu reakcije obično se dovodi u obliku topline. Drugi su
načini dovođenja energije reaktantima fotokemijski ili elektrokemijski.
U fotokemijskoj sintezi sistem dobiva energiju apsorpcijom svjetla preko fotoaktivnog
dijela molekule, kromofora.
115
U elektrokemijskoj sintezi je izvor energije električni potencijal koji postoji između dviju
elektroda. Elektroreaktivna skupina, elektrofor, ima neki atom ili skupinu atoma koji
mogu na elektrodi primiti ili predati elektrone.
Energija koja se uvodi na ova dva načina značajno se razlikuje od toplotne energije
dodane radi poticanja reakcije. Toplinskom metodom nije moguće aktivirati jedan
određeni spoj u smjesi.
Fotokemijske i elektrokemijske tehnike omogućavaju selektivno uvođenje energije u
spojeve. U fotokemijskim procesima pojedine molekule s odgovarajućim kromoforima
apsorbuju kvante svjetla. One mogu ostati u pobuđenom stanju dovoljno dugo da bi
mogle reagovati.
U elektrokemijskim reakcijama pojedine molekule primaju ili otpuštaju elektrone, dajući
jone-radikale bogate energijom.
Brojne kemijske reakcije koje se odigravaju nakon fotoaktiviranja ili elektroaktiviranja
nalikuju na termičke reakcije sa kojima smo se već susretali. Međutim, način aktiviranja
može određivati put reakcije. Vrijednost ovih alternativnih metoda je u tome što
omogućuju usmjeravanje reakcije u određenom smjeru.
Glavne teškoće u elektrokemijskoj sintezi vezane su uz oblik ćelije, postizanje visokog
iskorištenja struje i nusreakcije reaktivnih međuprodukata.
S druge strane, velika prednost tog postupka jest mogućnost tačne kontrole elektrodnog
potencijala, što omogućuje visoku selektivnost reakcije. Također, za savladavanje
aktivacijske barijere nije potrebno dovoditi toplotnu energiju. Elektrokataliza nekih
reakcija može biti korisna alternativa često skupim kemijskim katalizatorima.
Mikrovalna kemija
Mikrovalna kemija je metoda primjene mikrovalnog zračenja u kemijskim reakcijama.
- „MEC“ Microwave-Enhanced Chemistry
- „MORE“ sinteza (Microwave-organic Reaction Enchancement)
Polarna se otapala zagrijavaju jer su njihove molekule prisiljene da rotiraju sa električnim
poljem i zatim predaju energiju u sudarima. Poluprovodnici i provodničke supstance se
116
zagrijavaju kada joni ili elektroni u njima formiraju električnu struju, a ta se onda energija
troši usljed električnog otpora datog materijala.
Klasično zagrijavanje obično podrazumijeva upotrebu ploče za grijanje ili uljnog
kupatila, koji griju stijenke reaktora konvekcijom ili kondukcijom. Središte reakcione
smjese treba mnogo više vremena da postigne ciljnu temperaturu. Mikrovalno
zagrijavanje može direktno grijati supstance bez posrednog zagrijavanja ploče ili uljne
kupelji, što štedi vrijeme i energiju.
Različite supstance pretvaraju mikrovalno zračenje u toplotu u različitoj količini. Ova
selektivnost omogućava da se neki dijelovi reakcione smjese zagrijavaju brže ili sporije
od ostalih.
Mikrovalno zagrijavanje može imati neke prednosti u odnosu na klasično zagrijavanje:
- veće brzine reakcije,
- blaži uslovi reakcije,
- viši kemijski prinosi,
- manja potrošnja energije,
- različita selektivnost reakcije.
Selektivno zagrijavanje
Heterogeni sistemi (različite supstance ili različite faze) mogu biti anizotropni kada je
provodljivost supstanci u pitanju. Kao rezultat, može se očekivati različita pretvorba
energije mikrovalnog polja u toplotnu energiju, u različitim dijelovima sistema.
Ovo nehomogeno rasipanje energije podrazumijeva moguće selektivno zagrijavanje
različitih dijelova reakcione smjese i može dovesti do pojave temperaturnog gradijenta
među ovim dijelovima. Na osnovu ovoga može se zaključiti da je moguće aktivirati
specifične molekule ili funkcionalne grupe unutar molekula.
117
Druga specifična primjena u sintetskoj kemiji je mikrovalno zagrijavanje binarne smjese,
koja se sastoji od polarnog i nepolarnog otapala, gdje ova otapala postižu različite
temperature. Primjenjeno u procesu razmjene između faza, vodena faza postiže
temperaturu od 100°C dok organska faza (npr. hloroform) može zadržati temperaturu od
50°C, omogućavajući također i ekstrakciju reaktanata iz jedne faze u drugu.
Mikrovalna kemija je posebno efikasna u „suhim“ reakcijama. Ove reakcije su reakcije
između čvrstim supstanci, odnosno bez prisustva otapala.
Prednosti ovakvih reakcija su:
- ekonomičnost (ušteda novca na otapalima),
- lakše prečišćavanje (nije potrebno uklanjati otapalo nakon sinteze),
- velika brzina reagiranja (zbog visoke koncentracije reaktanata),
- povoljno za okolinu.
Nedostaci:
- reaktanti se moraju homogenizirati,
- velika viskoznost sisema,
- neprimjereno za reakcije u kojima učestvuje i otapalo.
Sinteza neke ljekovite tvari provodi se prema odgovarajućem postupku, vodeći računa da
se sinteza odvija brzo i jednostavno, uz visoka iskorištenja reakcije ili svake faze reakcije.
Sintetizirani spojevi moraju biti čisti, bez primjesa drugih srodnih supstanci koje zaostaju
ili nastaju tijekom sinteze. Nakon završetka sinteze ili tijekom kemijske sinteze potrebno
je jednostavnim analitičkim metodama kontrolirati ispravnost kemijske reakcije.
U praktikumu su prikazane neke sinteze koje obuhvataju sintezu neorgansko organskih
spojeva, organskih spojeva i pro drug spojeva. Nakon sinteze ljekovitih supstanci ispituje
se stupanj čistoće, prema propisima odgovarajuće farmakopeje.
Uz pojedine sinteze dati su IR i UV spektri, kao i uvjeti hromatografiranja za praćenje
kemijske reakcije.
11.1. METODE PREČIŠĆAVANJA LJEKOVITIH SUPSTANCI
Prekristalizacija
118
Sporedne, srodne supstance (onečišćenja) zaostale iz polaznog materijala, ili nastale
tokom sinteze, najjednostavnije se mogu otkloniti prekristalizacijom iz odgovarajućeg
otapala. Prekristalizacija se vrši nekoliko puta, do dobivanja supstance konstantne ili
propisane količine.
Kristalizacija je proces prečišćavanja čvrstih supstanci uklanjanjem nečistoća na osnovu
razlike u topivosti. Postupak se sastoji u otapanju organskog spoja u pogodnom otapalu
na povišenoj temperaturi i sakupljanju izdvojenih kristala nakon hlađenja. Pogodno
otapalo je ono koje na povišenoj temperaturi otapa umjerenu, a na sobnoj temperaturi
minimalnu količinu organskog spoja, pa je izbor odgovarajućeg otapala veoma važan
faktor za uspješnu prekristalizaciju. Ako se organski spoj otopi u otapalu na sobnoj
temperaturi, takvo otapalo nije pogodno za prekristalizaciju. Smatra se da je najpogodnije
ono otapalo u kojem se organski spoj otopi uz zagrijavanje na vodenom kupatilu (za
otapala sa T.k.<1000C) ili na plameniku (za otapala sa T.k. > 1000C). Izbor
odgovarajućeg otapala se vrši eksperimentalno, tako da se odvaže 10 - 40 mg organskog
spoja i stavi u epruvetu, potom doda nekoliko kapi otapala, uz mješanje. Postupak se
ponovi sa nekoliko raznih otapala i načini uži izbor. Za utvrđivanje najboljeg otapala za
prekristalizaciju se bira ono otapalo u kojem se spoj ne otapa u hladnom otapalu nego tek
zagrijavanjem do tačke ključanja odgovarajućeg otapala, kako bi supstanca mogla
iskristalisati hlađenjem. Mogu se koristiti i kombinovana otapala, npr. etanol/toluol,
etanol/voda, octena kiselina/voda itd.
Postupak kristalizacije se izvodi tako da se ispitivana supstanca dodaje u odgovarajuće
otapalo uz zagrijavanje do zasićenja. Količina otapala treba da bude za 2-3% veća od
količine potrebne za otapanje organskog spoja. Ukoliko je otopina organske supstance
obojena od onečišćenja (paracetamol), kristalizacija se izvodi uz dodatak male količine
medicinskog uglja. Medicinski ugalj se dodaje na ohlađenu otopinu koja se ponovo
oprezno dovede do ključanja. Tako pripremljena otopina se vruća profiltrira, pri čemu se
odstranjuju netopive sporedne supstance (onečišćenja) zaostale iz polaznog materijala, ili
nastale tokom sinteze. Hlađenjem filtrata dolazi do kristalizacije. Kristalizacija može
trajati nekoliko minuta, do nekoliko dana, a otopina se može hladiti na sobnoj temperaturi
ili ledu.
119
Kristalizacija pomoću kombinovanih otapala, npr. etanol/voda, se provodi na slijedeći
način: supstanca se otopi u etanolu zagrijanom do tačke ključanja i u vrelu otopinu dodaje
voda u kapima uz miješanje sve dok se ne pojavi prvo zamućenje koje ne isčezava. Tada
se doda nekoliko kapi vrućeg etanola da se otopina izbistri i ostavi se da se otopina
ohladi.
Postupak kristalizacije se ponavlja po pravilu sve dok se ne dobije čisti organski spoj, što
se prati mjerenjem tačke topljenja. Kristalizacija se može pospješiti dodavanjem kristala
čvrstog organskog spoja, trljanjem staklenim štapićem ili mješanjem mješalicom. Lijepo
razvijeni kristali (što nije mjerilo čistoće) dobiju se usporenim hlađenjem otopine
organskog spoja. Kristalizaciju treba izvesti tako da gubitak u težini sirove supstance
bude minimalan i nikad veći od 30%. Sirovom produktu se nakon sušenja, a prije
kristalizacije, mora odrediti tačka topljenja.
Prečišćavanje natrij klorida
Natrij klorid
Natriii chloridum
Molekularna formula NaCl
Mm 58,4
Sinonimi kuhinjska sol
Tt oC 804
Osobine
Bezbojni, kockasti kristali ili bijel, kristaliničan prašak, bez mirisa, izrazito slanog okusa.
Lako topiv u vodi, praktički netopiv u etanolu.
120
Priprema čistog natrij klorida iz morske soli
Razlika u topivosti natrij klorida u vodi na sobnoj temperaturi i pri temperaturi vrenja
vode je neznatna, pa se natrij klorid stupnja čistoće p.a. priprema kemijskim putem,
frakcionim taloženjem primjesa. Kao onečišćenja u morskoj soli prisutni su najviše
sulfati, a kao kationi magnezij, kalcij, željezo, kalij i dr. Sulfati se talože s otopinom barij
klorida, a višak barijevih iona i drugih kationskih onečišćenja se otklanja taloženjem s
otopinom natrij karbonata. Višak natrij karbonata se otklanja dodatkom razrijeđene
otopine kloridne kiseline, uz kontrolu pH vrijednosti.
SO42- + BaCl2 → BaSO4
Ba2+ + Me2+ + Na2CO3 → 2Na+ + BaCO3 + MeCO3
CO32- + 2HCl → 2Cl- + CO2 +H2O
Natrij klorid stupnja čistoće p.p.a. priprema iz zasićene otopine natrij klorida, dodatkom
koncentrirane kloridne kiseline, pri čemu se taloži čisti natrij klorid.
Priprema natrij klorida stupnja čistoće p.a.
Reagensi
5% otopina barij klorida
10% otopina natrij karbonata
kloridna kiselina, diluirana
kloridna kiselina, koncentrirana
etanol, koncentrirani
U čaši od 50 ml otopi se 5 g morske soli u 25 ml pročišćene vode. Otopina se profiltrira, i
zagrije na 60-70 oC. U vrući filtrat dodaje se u kapima 5% otopina barij klorida do
prestanka taloženja barij sulfata. Smjesa se potom grije na vodenoj kupelji, a potom
filtrira. Filtratu se doda 10% otopina natrij karbonata do prestanka taloženja. Suspenzija
121
se kratko zagrije i filtrira. Filtratu se dodaje razrijeđena kloridna kiselina do pH=6.
Dobivena otopina se upari u porculanskoj zdjelici.
Priprema natrij klorida stupnja čistoće p.p.a.
U čaši od 50 ml otopi se 5 g (85,6mmol/l) natrij klorida p.a. u 6,5 ml. Otopina se
profiltrira, a filtratu se postupno uz miješanje dodaje 20 ml koncentrirane kloridne
kiseline. Kada se izlučeni kristali slegnu, otopina iznad kristala se odlije. Potom se
kristali preliju s malo etanola i odsišu. Postupak se ponovi nekoliko puta i svaki put
kristali se dobro osišu. Ovako pripremljen natrij klorid se suši u sušioniku.
Terapijska primjena
Natrij klorid je nutricijski faktor i plazmaekspander. Upotrebljava se za izradu fiziološke
otoiine i drugih infundibilija, kao zamjena za krvnu plazmu kod hemoragija,
dehidratacija, opeklina i drugih trauma. Služi za izradu različitih otopina za spoljnu
upotrebu, za izradu inhalacijskih otopina, kupelji, slanih napitaka. i dr. Otopine natrij
klorida upotrebljavaju se i kao antidoti kod trovanja bromidima i jodidima, za ispiranje
želuca kod trovanja, za ispiranje bronha, očiju usta i grla, za pražnjenje crijeva irigacijom.
Ekstraamnionske i intraamnionske hipertonične injekcije upotrebljavaju se za izazivanje
pobačaja. Natrij klorid je sastavni dio svih tjelesnih tekućina, a najviše ga ima u
ekstracelularnoj tekućini. Zajedno s ionima klora važni su za održavanje osmolarnosti i
volumena ekstracelularne tekućine. Volumen i osmolarnost se mijenjaju s promjenom
koncentracije natrija, što se odražava na intracelularnu tekućinu, jer voda lako prolazi
staničnu membranu, ovisno o trenutnom osmotskom gradijentu. Natrij je značajan i u
regulaciji acidobazne ravnoteže, a skupa s ionima kalija i kalcija održavaju membranski
potencijal stanica, odnosno funkcije nervnih i mišićnih stanica. Nedostatak natrija javlja,
kod dugotrajnih diareja, povraćanja, pojačanog znojenja, opeklina, ukoliko se ne
nadoknađuje izgubljena tekućina. Porast koncentracije natrija u plazmi javlja se kod
određenih bolesti bubrega i srca, kada se natrij slabo izlučuje iz organizma, a takva stanja
obično su popraćena pojavom edema. Simptomi povećane koncentracije natrija u plazmi
122
su hipertenzija i neurološki poremećaji. Preveliko uzimanje natrija izazvat će poremećaj
ravnoteže elektrolita, a može i iritirati sluznicu probavnog trakta.
Apsorpcija i metabolizam
Natrij se dobro apsorbira aktivnim transportom, a izlučuje urinom, malim djelom
fecesom, a minimalne količine kožom.
123
Kolonska hromatografija
Kolonska hromatografija je metoda koja se koristi za prečišćavanje odnosno izdvajanje
pojedinačnih komponenti iz smjese. Obično se koristi u preparativne svrhe u količinama
od nekoliko mikrograma do nekoliko kilograma. Osnovna prednost kolonske
hromatografije je relativno niska cijena i jednokratna upotreba stacionarne faze koja se
koristi u procesu. Jednokratna upotreba sprječava kros-kontaminaciju i ne javlja se
problem degradacije stacionarne faze u procesu recikliranja.
Klasična kolona za preparativnu hromatografiju je staklena cijev promjera od 5 do 50 mm
i visine od 5 cm do 1 m. Na dnu se nalazi ventil (slavina), a također se kod nekih kolona
pri dnu nalazi i neka vrsta filtera (staklena frita ili umetak od staklene vune) koji
sprječava gubitak stacionarne faze. Gornji dio kolone je često proširen, kao rezervoar,
koji može primiti veću količinu mobilne faze. Iznad kolone se može postaviti i lijevak za
kontinuirano dokapavanje mobilne faze.
Dva su uobičajena načina na koje se kolona može pripremati:
1. suhi način,
2. vlažni način.
U suhoj metodi, kolona se prvo napuni suhom stacionarnom fazom u obliku praška, a
zatim se dodaje mobilna faza dok ne smoči mobilnu fazu u potpunosti i nakon toga se
nivo mobilne faze uvijek održava iznad nivoa stacionarne faze.
U vlažnoj metodi, pomiješaju se stacionarna i mobilna faza u suspenziju koja se onda
pažljivo usipa u kolonu. Treba paziti na mjehuriće zraka koji zaostaju.
Smjesa za prečišćavanje se može dodati na vrh stacionarne faze u vidu otopine ili vidu
praška (pomješana sa stacionarnom fazom). Preko toga se stavi sloj pijeska, vate ili
staklene vune da spriječi narušavanje gornjeg sloja stacionarne faze novim količinama
mobilne faze koja se dodaje. Mobilna faza (eluent) lagano prolazi kroz kolonu i vuče
komponente smjese.
Pojedinačne komponente smjese se različito zadržavaju na stacionanrnoj fazi i dolazi do
njihovog razdvajanja kako ih eluent nosi kroz kolonu različitim brzinama. U toku cijelog
procesa koloniranja eluat se skuplja u serijama frakcija. Sastav eluenta, odnosno
prikupljenih frakcija se može pratiti nekom metodom analitičke hromatografije, UV
124
apsorpcijom ili fluorescencijom. Ukoliko su komponentne obojene, onda se mogu vidjeti
kao obojene trake koje putuju kroz kolonu.
125
Stacionarna faza
Stacionarna faza ili adsorbent u kolonskoj hromatografiji je u čvrstom agregatnom stanju.
Najčešće upotrebljavane stacionarne faze u kolonskoj hromatografiji su silika gel i
aluminij oksid. Nekada se dosta upotrebljavala i celuloza u prahu. Posebna vrsta punila su
i jonoizmjenjivačke smole.
Mobilna faza
Mobilna faza ili eluent može biti čisto otapalo ili smjesa različitih otapala. Mobilna faza
se odabire tako da je vrijeme zadržavanja supstance optimalno, te se time smanjuje
vrijeme razdvajanja kao i potrošnja mobilne faze. Odabir adekvatne mobilne faze je bitan
i za efikasno razdvajanje supstanci iz smjese. Eluent se najlakše odredi testnim
razvijanjem TLC na istoj stacionarnoj fazi kojom će se puniti i kolona.
Za svako razdvajanje postoji optimalan protok. Brži protok eluenta smanjuje vrijeme
koloniranja, a također minimizira i difuziju pa je separacija bolja. U jednostavnim
laboratorijskim kolonama eluent protiče pod uticajem gravitacije. Brzina protoka se može
povećati dodavanjem veće količine eluenta nad stacionarnu fazu, kao i regulisanjem
ventila na dnu kolone. Također se veće brzine protoka mogu postići koristeći pumpu ili
komprimirani gas (zrak, nitrogen ili argon) da potisnu otapalo kroz kolonu (flash
kolonska hromatografija).
Većina čestica stacionarne faze u flash kolonskoj hromatografiji je obično manja (40 – 63
µm) za razliku od gravitacijske kolonske hromatografije (63 – 200 µm).
Prije skupljanja u frakcije, eluat može prolaziti kroz različite detektore (spektrofotometar
ili maseni spektrometar) da bi se odredio sadržaj komponenti u eluatu.
Također se jednostavnim korištenjem TLC-a može odrediti prisustvo komponenti u
svakoj od sakupljenih frakcija.
Glavni cilj kolonske hromatografije je razdvajanje različitih komponenti iz smjese.
Rezolucija izražava stepen razdvajanja komponenti iz smjese. Što je veća rezolucija, bolji
je stepen razdvajanja uzoraka na koloni.
126
Ukoliko je sistem automatizovan i postoji software koji obrađuje podatke, može se dobiti
hromatogram. Sa hromatograma se mogu očitati retenciona vremena supstanci (vrijeme
od starta do pojave pika), kao i širina krive pika.
Rezolucija:
Rs = 2(tRB – tRA)/(wB + wA)
gdje je:
tRB = retenciono vrijeme topljive supstance B
tRA = retenciono vrijeme topljive supstance A
wB = širina gausove krive za supstancu B
wA = širina gausove krive za supstancu A
Jednostavnija metoda računanja hromatografske rezolucije je korištenje modela nivoa.
Ovaj metod podrazumijeva da se kolona može podijeliti na određeni broj sekcija,
odnosno nivoa. Ovaj način procjenjuje tipičnu hromatogramsku krivu kao krivu gausove
distribucije.
Broj nivoa (N):
N = (tR)2/(w/4)2
Visina nivoa (H):
H = L/N
gdje je L dužina kolone.
11.2. ISPITIVANJE ČISTOĆE SUPSTANCI
Ispitivanje čistoće supstanci izvodi se s ciljem da se utvrdi da li količina primjesa u
preparatu odgovara Farmakopejom dozvoljenim, propisanim granicama. Ako nije
drugačije propisano, ispitivanje je zasnovano na usporedbi inteziteta boje, opalescencije
ili muteži ispitivane supstance s poredbenom supstancom, koja sadrži gornju, prihvatljivu
granicu dozvoljene količine onečišćenja.
U opštem djelu Europske farmakopeje (poglavlje 2.4 Limit tests) dati su propisi za
ispitivanje s čistoće supstanci na sljedeća onečišćenja: amonij, arsen, kalcijum, kloride,
127
fluoride, magnezijum, zemljoalkalni metali, teški metali, sulfati, aluminij. U ovom djelu
farmakopeja daje ispitivanje onečišćenja na specifične grupe preparata npr. ispitivanje
alkalnih onečišćenja u masnim uljima ili ispitivanje rezidua otapala u preparatima.Propisi
za ispitivanje boje i bistrine, važnih parametara čistoće preparata Evropska Farmakopeja
daje u poglavlju 2.2 Physical and physico-chemical methods.
Ispitivanje, tj. usporedba ispitivane i poredbene supstance, izvodi se prema općem
propisu za pojedini tip nečistoće, karakteristične za preparat, ako nije drugačije propisano
u monografiji ispitivanog preparata. Najbolje je ispitivanu i poredbenu otopinu posmatrati
duž osi epruveta, prema bijeloj ili tamnoj podlozi. Epruvete se postave oko 2 cm iznad
bjele podloge, kada se promatra boja, odnosno 2 cm iznad tamne podloge, kada se
posmatraju bistrina, opalescencija ili mutež. Osnovne i poredbene otopine onečišćenja,
kao i otopine reagenasa moraju biti bistre. Ako nije drugačije propisano, poredbene
otopine onečišćenja moraju se upotrebiti u roku od sedam dana. Osnovne otopine
onečišćenja čuvaju se u bocama od tamnog stakla s ubrušenim čepom. Supstance za
izradu osnovnih otopina onečišćenja moraju se predhodno odrediti.
Primjer 1:
Monografija acetilsalicilne kiseline, u Evropskoj farmakopeji, limitira sadržaj salicilne
kiseline, teških metala i sulfatnog pepela. Ispitivanja sadržaja ovih onečišćenja provode
se prema općem propisu za ova onečišćenja u poglavlju 2.4 Limit tests. Monografijom
propisano ispitivanje fizičko-kemijskih parametara čistoće provodi se prema propisu u
poglavlju 2.2 Physical and physico-chemical methods.
Primjer 2:
Monografija magnezij sulfata u Evropskoj farmakopeji, limitira sadržaj hlorida, arsena,
teških metala, željeza. Ispitivanja sadržaja ovih onečišćenja provode se prema općem
propisu za ova onečišćenja u poglavlju 2.4 Limit tests.
11.3. ODREĐIVANJE TAČKE TOPLJENJA
128
Tačka topljenja se definira kao temperatura na kojoj čvrsta supstanca prelazi u tečno
stanje i izdvaja se u vidu kapljice. Pošto je za razliku od tekućina, ravnotežni pritisak nad
čvrstom supstancom nizak, tačka topljenja u određenim granicama gotovo ne ovisi o
vanjskom pritisku. Stoga, tačke topljenja čvrstih tvari su konstante i važno fizikalno
svojstvo supstance i bitan kriterij čistoće. Srazmjerno sadržaju onečišćenja tačka topljenja
se snižava i proteže se kroz širi temperaturni interval. Što je tačka topljenja viša i u užem
temperaturnom rasponu, to je supstanca čistija.
Određivanje tačke topljenja se može odrediti na Koffler-ovom aparatu. Temperaturni
interval u kojem se može mjeriti tačka topljenja za Koffler-ov aparat je od 10 do 300 oC ±
1, (283-573 K). Kofflerov aparat se sastoji od: mikroskopa, grijača, termometra,
staklenog mosta i staklene ploče za izolaciju, transformatora, objektnog i pokrovnog
stakla.
Određivanje tačke topljenja se provodi na slijedeći način:
Odvaže se 0,1 mg preparata, stavi na objektno staklo i pokrije pokrovnim staklcem.
Pritiskivanjem i pomicanjem pokrovnog stakalca preparat se jednoliko rasporedi, tako da
pokrovno staklo prilegne uz objektno. Na taj način priređen preparat, stavi se na grijač
tako da se dio preparata koji je povoljan za promatranje nalazi u vidnom polju
mikroskopa, prekrije s staklenim mostom i staklenom pločom za izolaciju. Uključi se
grijač Koffler-ovog aparata i preparat posmatra pod mikroskopom. Kad termometar
pokaže temperaturu koja je oko 10oC niža od očekivanog tališta, grijanje se regulira tako
da se temperatura diže za 2oC u minuti. Na termometru se očita temperatura pri kojoj se
preparat potpuno rastali.
Postupak određivanja točke taljenja metodom otvorene kapilare
Temperatura topljenja, određena metodom zatopljene kapilare je ona temperatura na
kojoj i poslednja čestica kompaktnog sloja čvrste supstancije u zatopljenoj kapilari pređe
u tekuće stanje. Koriste se kapilarne cjevčice od tvrdog stakla koje ne otpuštaju alkalije,
unutarnjeg promjera od 0,9 mm do 2,1 mm, debljine zida 0,10 mm do 0,15 mm, koje su
na jednom kraju zatopljenje. U kapilaru se unese dovoljna količina supstancije te se
dobije kompaktan sloj visine 4 mm - 6 mm. U daljem postupku određivanja točke
129
topljenja metodom kapilare prema Ph.Eur. 20215. koristi se aparat BŰCHI Melting Point
B-545 (slika 13).
Pritiskom na tipku menu na monitoru dobivamo mogućnost da ispišemo uvjete pod
kojima će se odvijati proces:
1. Setpoint - podrazumijeva početnu temperatu koja je u pravilu za 5 °C niža od
očekivane.
2. Gradient - brzina rasta temperature (najbolje je odabrati 0,5 °C/min).
3. Maxpoint - predstavlja maksimalnu temperaturu koja je u pravilu za 10 °C viša od
očekivane. Ispisivanje se vrši sa tipkama up/down (prva po rastućem broju pokazuje
abecedu, brojeve i znakove, a druga po opadajućem). Horizontalno "kretanje",
provodi se s tipkom next. Potvrđivanje unesenog parametra, kao i prelazak na niže
nivoe, provodi se s tipkom enter.
Nakon zadanih uvjeta pritiskom na menu dobivamo opciju za ispisivanje imena i serije
preparata/sirovine. Ispisivanje se vrši na identičan način kao i kod prethodne opcije.
Pritiskom na tipku menu provjeravamo ispisane parametre i tek kad smo sigurni da je sve
ispravno upisano započinjemo mjerenje pritiskom na tipku start. Trenutak kada je
dostignuta početna temperatura aparat nas "obavještava "zvučnim signalom, ali i
komandom na monitoru press start. Dvije kapilare napunjene sprašenom supstancijom
(visine 4-6 mm) stavljamo u kućište predviđeno za njih i ponovo idemo na start. Prelazak
supstancije u tekuće stanje može se pratiti vizuelno. Kada je proces topljenja završen
ponovo se javlja zvučni signal, monitor pokazuje dobivene vrijednosti, a istovremeno iz
štampača dobivamo ispis s dobivenim vrijednostima i grafikonima za dvije paralele.
Slika 1. BŰCHI Melting Point B-545
130
11.4. ELEMENTARNA ANALIZA
Elementarna analiza ugljika, vodika i dušika (C, H, N, S) je najvažnija, i u mnogim
slučajevima jedina analiza za karakterizaciju i/ili dokaz molekularne kompozicije nekog
organskog spoja. Osim C, H, N, S analize, mogu se odrediti i drugi elementi koji ulaze u
sastav organskog spoja (npr. sumpor, brom ili klor) ali vrlo rijetko.
Elementarna analiza služi za provjeru formule novosintetiziranih supstanci. Iz tog razloga
postavljen je odgovarajući limit na rezultate dobivene elmentarnom analizom. Da bi se
rezultati mogli smatrati korektnim ne smiju odstupati ± 0,4 od teoretski izračunatih
vrijednosti, a ova vrijednost zapravo predstavlja dozvoljenu granicu greške (engl. error
limits). Ako su vrijednosti korektne, tj. u granicama dozvoljne greške (± 0,4), moguće su
dalje analize na spojevima.
C, H, N analiza je djelotvorna i relativno jednostavna metoda za određivanje
čistoće uzorka, osiguravajući točnu i preciznu analizu prisutnog ugljika, vodika, i dušika
u molekuli. Elementarna analiza može biti dopuna drugim tehnikama kao što su masena
spektrometrija i nuklearna magnetna rezonancija, tako što povećava pouzdanost
dobivenih podataka.
Osnovni nedostatak elementarne analize je zahtjev za točno vaganje 1-2 mg uzorka (koji
se koriste u analizi) kao i činjenica da se uzorci ispituju u seriji, a ne kao pojedinačni
uzorci. Bez obzira na uočene nedostatke, elementarna analiza ostaje najdirektnija analiza
čistoće. Iako je NMR često korištena kao jednostavna metoda za procjenu čistoće, svaka
pojedinačna vrsta prisutna u manje od približno 1% uzorka će ostati nevidljiva
primjenom ove tehnike. Stoga točnost u određivanju ukupne čistoće uzorka može biti
ozbiljno narušena ako je prisutan veći broj nečistoća u tragovima.
Tehnika mjerenja
Moderna elementarna analiza organskih spojeva sadržava seriju automatiziranih koraka:
Trenutno spaljivanje supstance (na temperaturi oko 1020oC)
Redukcija dobivene gasne mješavine
Homogenizacija dobivenih gasova
131
Razdvajanje
Detekcija
Tehnika se bazira na tome da se mala količina supstance koja se testira stavi u kapsulu,
napravljenu od srebra ili aluminija. Potrebna količina čvrstog uzorka se kreće od 0,02 mg
do 1 g organske supstance. Nakon zatvaranja kapsule uzorak se stavi u autosempler.
Kapsula ispada u komoru reaktora (peć) koja je prethodno zasićena kisikom. Na oko
1020oC materijal se "mineralizira" (spaljuje u atmosferi kisika). Uzorak i kapsula se
potpuno otope, i pod ovakvim uvjetima čak i termostabilne supstance se potpuno
oksidiraju. Kvantitativna oksidacija se postiže kada gasni reakcioni produkt prolazi preko
sloja katalizatora (npr. nikl/krom oksid). Dobivena mješavina bi trebalo sadržavati CO2,
H2O i NOx ali i O2.
Nakon spaljivanja, gasna mješavina protiče kroz redukcionu tubu koja je ispunjena
bakarnim granulama. U redukcionoj tubi se uklanja sav neiskorišteni kisik i vrši redukcija
dušikovih oksida (NOx) u elementarni dušik (N2). Gasna mješavina se zatim
homogenizira na tačno određenoj temperaturi, tlaku i volumenu, u zoni za mješanje.
Uzorak sadrži CO2, H2O i N2, eventualno sumpordioksid (SO2) ili vodikhalogenidi (HX).
Kao gas nosač korišten je visoko prečišćen helium.
Konačno, gasna mješavina se dovedi do definiranog stanja tlak / volumen. Mala porcija
mješavine prolazi kroz seriju stanica detektora s termalnom provodljivošću (TCD -
Thermal Conductivity Detector) koji daje izlazni signal proporcionalan koncentraciji
pojedinačnih komponenti mješavine.
132
11.5. SINTEZA NEORGANSKIH SPOJEVA
Kalcij karbonat
Calcii carbonas
CaCO3Mr 100.09
Osobine
Bijel, sitan, mikrokristaličan prašak, bez mirisa i okusa. Otapa se u razrijeđenim
kiselinama, a gotovo je netopljiv u vodi.
Sinteza
Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O
CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl
Kalcij-karbonat odgovarajuće nasipne gustoće pripravlja se taloženjem vruće otopine
kalcij-klorida vrućom otopinom natrij-karbonata. Kalcij-klorid se dobiva djelovanjem
kloridne kiseline na kalcij-hidroksid (gašeno vapno), kalcij-oksid (živo vapno) ili nečisti
kalcij-karbonat.
Priprema kalcij klorida
U čaši od 100 ml pomiješa se 7,4 g (99,9 mmol) kalcij-hidroksida i 10 ml vode. Nastaloj
suspenziji dodaje se 25%-tna kloridna kiselina do pH 4-5. Otopina se filtrira, a filtratu se
doda još kalcij-hidroksida do pH 8-9 (taloženje hidroksida željeza, mangana i drugih
metala). Smjesa se grije nekoliko minuta na 50-60 oC, filtrira i filtrat zakiseli čistom
kloridnom kiselinom do pH 5. Dobivena otopina kalcij-klorida razdijeli se na tri jednaka
dijela i taloži na tri različita načina.
133
Priprema kalcij-karbonata različitog stupnja razdjeljenja
Vreloj otopini kalcij-klorida miješajući se dodaje vrela otopina 20 %tnog natrij-
karbonata do prestanka taloženja. Izlučeni se kalcij-karbonat odmah odsiše i
ispere vodom do negativne reakcije na kloride.
Otopina kalcij-klorida taloži se na sobnoj temperaturi otopinom 20 %tnog natrij-
karbonata. Izlučeni se kalcij-karbonat nakon jedosatnog stajanja odsiše i ispere
vodom.
Otopina kalcij-klorida taloži se na sobnoj temperaturi otopinom20 %tnog natrij-
karbonata. Izlučeni se kalcij-karbonat odmah odsiše i ispere vodom.
Terapijska primjena
Antacid. Upotrebljava se za ublažavanje boli što ih uzrokuje čir na želucu i dvanaesniku
(peptički ulkus), a služi i za liječenje dijareja. U kozmetici se upotrebljava za pripremu
pudera, zubnih pasta i prašaka za zube.
Popratna djelovanja i nuspojave
Kao i druge soli kalcija, i kalcij-karbonat može uzrokovati opstipaciju. Dugotrajna
terapija kalcij-karbonatom može rezultirati hiperkalcemijom i alkalozom.
Doze
Srednja pojedinačna doza 2 g
Srednja koncentracija u pastama i posipima w = 50 %
Apsorpcija i metabolizam
134
Kloridna kiselina u želucu pretvara kalcij-karbonat u kalcij-klorid. Dio se apsorbira u
probavnom sustavu, a oko 80 % ponovno prijeđe u netopljive soli kalcija (karbonat ili
stearat) i izluči fecesom.
11. 6. SINTEZA NEORGANSKO ORGANSKIH SPOJEVA
Natrij acetat
Natrii acetas
CH3COONa, 3H2O
Molekularna formula C2H3NaO2, 3H2O
Mm 136,07
Sinonimi Natrijum acetat
Osobine
Neobojeni kristali, lako topivi u vodi i alkoholu.
Sinteza
3,5 g dobro usitnjenog kristaličnog natrij-karbonata dodaje se malo po malo u 20,0 ml
30% octene kiseline uz neprestano mješanje.
Zatim se otopina grije, do prestanka razvijanja plina. Otopina smije reagirati slabo kiselo,
a ukoliko je jače kisela dodaje se natrij-karbonat (r.) do slabo kisele reacije. Nakon toga
otopina se filtrira i filtrat upari do početka kristalizacije. Izlučeni kristali se dobro otsišu i
suše kod sobne temperature. Preparat se čisti kristalizacijom iz vode.
Primjena: reagens
Oficinalni preparati: Sodium acetate injectione; Solutions of dialysis
135
Natrij citrat
Natrii citras
CH2COONa
C
CH2COONa
OHCOONa
Molekularna formula C6H5O7Na3,
Mm 294,10
Sinonimi Natrijum citrat
Osobine
Bezbojni, sitni kristali ili bijel, kristalan prašak, bez mirisa, nagorka i slabo slana okusa.
Lako topiv u vodi, a gotovo netopiv u etanolu.
Sinteza
1,0 g limunske kiseline otopi se uz vodi i neutralizira sa razblaženim natrij karbonatom
(r.o.) do neutralne reakcije. Otopina se upari do početka kristalizacije i ostavi na hladnom
mjestu.
Terapijska primjena: antikoagulans, za alkaliziranje mokraće.
136
Koristi se kao antikoagulans u otopinama sa dekstrozom (stabilan rastvor sadrži
1,7-2,1% natrii citrata i 2,5% anhidrovane dekstroze u vodi za injekcije);
120 ml otopine je dovoljno da spriječi koagulaciju 420 ml krvi;
Spriječava kristaluriju tokom tretmana sa sulfonamidima;
Spriječava koagulaciju krvi in vitro, koristi se za ispiranje posuđa i aparature prije
skupljanja krvi.
Natrij salicilat
Natrii salicylas
COONa
OH
Natrij-2-hidroksibenzoat
Molekularna formula C7H5O3Na
Mm 160,11
Sinonimi
Osobine
Bijeli ili gotovo bijeli, ljuskasti ili igličasti kristali, svilasta sjaja ili bijel, kristalan prašak,
bez mirisa, slabo slana i sladunjava okusa. Vrlo lako topiv u vodi, a lako u etanolu.
Sinteza
137
4,3 g salicilne kiseline (r.) i 5 g čistog natrij hidrogenkarbonata (r.) pomiješa se u
porculanskoj zdjelici s malo vode. Miješanjem se dobiva jednolična gusta smjesa. Nakon
prestanka razvijanja karbon dioksida smjesa se ugrije na vodenom kupatilu (50-60oC),
dok voda ne ispari do suha.
Produkt se čisti kristalizacijom iz vrelog 1 : 6 etanola (r.o.).
Terapijska primjena
Analgetik, antipiretik, antiinflamatorno djelovanje. Zbog gastrične iritacije daje se sa
natrij bikarbonatom koji smanjuje ove efekte. U terapiji artritisa, antireumatik i kao
sredstvo za dezinfekciju mokraćnih puteva (ali veoma rijetko u ovu svrhu jer je
zamjenjen novijim, boljim sredstvima).
Inkopatibilnost: sa većinom kiselina, otopinama alkaloida, solima željeza,
fenazonom, sa alkalnim bikarbonatima, sa kvatenernim amonijevim solima
Natrij salicilat gradi purpurne otopine sa solima željeza
Diskoloracija: auto oksidacija vodene alkalne otopine natrij salicilata je
fotohemijska reakcija katalizirana sa Cu, Fe i Mn i zavisi od intenziteta svjetlosti i
koncentracije oxigena i salicilata
Toksični efekti i tretman: gastro intestinalno krvarenje se javilo kod 40% od 15
pacijenata koji su uzimali natrij salicilat i 73,3% od 15 pacijenata koji su uzimali
acetilsalicilnu kiselinu. Krvarenje je bilo uzrokovano direktnim efektima lijeka na
želučanu sluznicu
Apsorpcija: veoma brzo se apsorbira putem ekstracelularne tečnosti tijela
ipenetrira u različita tkiva
138
Bizmut subgalat
Bismuti subgallas
COOH
HO O
BiO
OH
Molekularna formula C7H5BiO6
Mm 394,09
Sinonimi Bazični bizmut galat, Dermatol
Osobine
Žut do tamnožut, amorfan prašak, bez mirisa i okusa. Gotovo netopiv u vodi, alkoholu,
kloroformu i eteru. Topiv u razrijeđenim lužinama i vrućim mineralnim kiselinama.
Sinteza bizmut subgalata
Bizmut subgalat se sintetizira taloženjem otopine bizmut nitrata otopinom galne kiseline.
H2 O
COOH
HO O
BiO
OH
COOH
OHHO
OH
Bi(NO3)3
+ 3HNO3
Sastav bizmut subgalata je promjenjiv, a udio bizmuta u njemu iznosi 46-52%.
Postupak sinteze bizmut subgalata
139
Reagensi
Galna kiselina
Bizmut(III)nitrat
1. Priprema bizmut (III) nitrata:
U čaši od 100 ml otopi se 2,9 g bizmut-subnitrata u 8 ml 35% HNO3. Nastali bizmut (III)
nitrat se bez izolacije upotrebi u daljoj reakciji.
2. Priprema bizmut subgalata
U čaši od 50 ml otopi se 1,8 g (10,6 mmol) galne kiseline u 50 ml tople vode. Ovakva
otopina se u tankom mlazu i uz miješanje ulijeva u otopinu bimut(III)nitrata (2,1 g
bizmut(III)nitrata), pri čemu nastaje talog bizmut subgalata, koji se odsiše i izapere s
malo tople vode. Talog se suši na 30-35oC).
BiONO3 HNO3 H2O2+ +Bi(NO3)3
Terapijska primjena
Bizmut subgalat se upotrebljava kao adstringens, antacid i blagi antiseptik. Upotrebljava
se kao posip za pupak kod novorođenčadi i za liječenje nekih kožnih bolesti, Ulazi u
sastav supozitorija za liječenje hemoroida. Dat per os pomaže u kontroli mirisa i
konzistencije fecesa kod pacijenata s kolostomijom ili ileostomijom. Nekada se
upotrebljavao za liječenje diareje, dizenterije i ulceroznog kolitisa. Srednja pojedinačna
doza je 0,5 g, u mastima 10%, a u posipima nerazrijeđen.
Apsorpcija i metabolizam
Bizmut subgalat se slabo apsorbira iz probavnog trakta. Apsorbirane soli prodiru u
tjelesne tekućine i tkiva i izlučuju se urinom. Dio bizmuta zadržava se u tkivima, a
najviše u kostima. Radi slabe apsorpcije simptomi trovanja se javljaju rijetko, samo kod
dugotrajne i nekontrolisane peroralne primjene može doći do kumulacije i toksičnosti,
koja se manifestira probavnim smetnjama, glavoboljom, blagom žuticom, a u težim
slučajevima javlja se i oštećenje bubrega, jetre i encefalopatija.
140
11.7. SINTEZA ORGANSKIH SPOJEVA
Acetilsalicilna kiselina
Acidum acetylsalicylicum
COOH
OCOCH3
Molekularna formula C9H8O4
Mm 180,15
Sinonimi 2-(acetoksi)benzojeva kiselina
Tt oC 135
pKa 3,5
log P log P eksperimentalno 1,19 / računski 1,10
Osobine
Bezbojni, sitni igličasti odnosno listićasti kristali, ili bijel, kristaliničan prašak, jedva
osjetna mirisa na octenu kiselinu, slabo kisela okusa. Lako topiv u etanolu, umjereno
topljiv u eteru i kloroformu, a teško topljiv u eteru i kloroformu i hladnoj vodi.
1g/300 ml vode
1g/ 5 g etanola
1g/ 17 ml kloroforma
Sinteza acetilsalicilne kiseline
Acetilsalicilna kiselina se dobiva acetiliranjem salicilne kiseline s anhidridom octene
kiseline.
141
COOH
OH
COOH
OCOCH3
+ CH3COOH(CH3CO)2O
H2SO4
Salicilna kiselina Acetilsalicilna kiselina
Reagensi
Salicilna kiselina
Anhidrid octene kiseline
Sulfatna kiselina, koncentrirana
Zasićena otopina natrij hidrogenkarbonata
Kloridna kiselina, koncentrirana
Željezo (III) klorid (r.o.)
U tikvicu od 50 ml doda se 7 ml anhidrida octene kiseline (7,6 g, 74,5 mmol) i 3,0 g (21,7
mmol) salicilne kiseline. Reakcijskoj smjesi potom se doda nekoliko kapi koncentrirane
sulfatne kiseline. Ovako priređena smjesa se zagrijava na vodenoj kupelji zagrijanoj na
50oC uz povratno hladilo pola sata. Sadržaj tikvice potom se ulije u 60 ml vruće
pročišćene vode i zagrije da se kristali otope. Otopina se ohladi, a izlučeni kristali
acetilsalicilne kiseline odsišu se nekoliko puta i isperu s malo hladne vode, do negativne
reakcije na sulfate.
Prečišćavanje acetilsalicilne kiseline
U staklenu čašu od 50 ml staviti sintetiziranu acetilsalicilnu kiselinu i dodati 35 ml
zasićene otopine natrij hidrogenkarbonata. Otopinu profiltrirati. Filtrat uz miješanje uliti
u smjesu od 3,5 ml koncentrirane kloridne kiseline i 10 ml pročišćene vode. Provjeriti pH
uz univerzalni indikator papir pH=1-3. Smjesu potom ohladiti na ledenoj kupelji, kristale
odsisati i isprati s malo ledene pročišćene vode. Prekristaliziranoj acetilsalicilnoj kiselini
prekontrolisati uz FeCl3 (r.o.) prisustvo salicilne kiseline. Ako je test pozitivan
acetilsalicilnu kiselinu prekristalizirati iz etil acetata.
142
Kontrola prečišćene acetilsalicilne kiseline
Tankoslojna kromatografija:
Stacionarna faza: Silicagel F254
Mobilana faza: etil acetat
Detekcija: UV zračenje 254 nm, jod
Rf salicilna kisekina: 0,49
Rf acetilsalicilne kiseline: 0,69
Salicilna kiselina je spoj koji ima dvije funkcionalne skupine, pa u reakciji acetiliranja
nastaje i mala količina polimera, koji nije topiv u otopini natrij hidrogenkarbonata, a
acetilsalicilna kiseline jeste, pa se na ovoj razlici topivosti temelji prečišćavanje
acetilsalicilne kiseline. Glavno onečišćenje u acetilsalicilnoj kiselini je salicilna kiselina,
koja nastaje radi nepotpunog acetiliranja ili radi hidrolize polimera. Anorganske soli
acetilsalicilne kiseline su topive u vodi i brzo se razgrađuju.
UV spektar acetilsalicilne kiseline (u prilogu)
IR (KBr) spektar (u prilogu)
Felix Hofman kemičar iz tvornice Bayer prvi je sintetizirao acetilsalicilnu kiselinu, koju
je nazvao aspirin. Naziv je nastao od pojma spirea (stari naziv biljke suručica;
Filipendula ulmaria) i prefiksa a od riječi acetil. U SAD troši se godišnje preko 20
miliona kilograma acetilsalicilne kiseline, pa se acetilsalicilna kiselina smatra najviše
trošenim lijekom u svijetu.
spirea-Filipendula ulmaria
Terapijske indikacije
Acetilsalicilna kiselina je analgetik, antipiretik, antitrombotik, djeluje antiinflamatorno, a
utječe i na izlučivanje mokraćne kiseline.
Antiinflamatorno djelovanje acetilsalicilna kiselina ispoljava tako što blokira biosintezu
prostaglandina, odnosno inhibira enzim ciklooksigenazu.
143
Antipiretički efekat postiže djelovanjem na centar za termoregulaciju u hipotalamusu, što
dovodi do periferne vazodilatacije, povećanog protoka krvi kroz kožu, znojenja i pada
tjelesne temperature.
Analgetičko djelovanje je posljedica blokade stvaranja impulsa bola na periferiji, kao i
centralnog djelovanja, vjerovatno na nivou hipotalamusa.
Inhibicija agregacije trombocita se ostvaruje tako da inhibira biosintezu tromboksina,
jednog člana iz serije prostaglandina koji favorizuje agregaciju trombocita.
Urikozurija se postiže davanjem većih doza, a do ovog efekta dolazi usljed spriječavanja
tubularne reapsorpcije mokraćne kiseline.
Terapijske indikacije su umjereno jaki bolovi, glavobolja, zubobolja, mialgija,
artralgija, neuralgija, postoperativna i posttraumatska bol, upalni degenerativni i
vanzglobni reumatizam; povišena tjelesna temperatura (hiperpireksije); profilaksa
cerebrovaskularnih ili kardiovaskularnih oboljenja i prijetećih tromboza.
Acetilsalicilna kiselina se brzo resorbira, a u krvi i tkivima hidrolizira do octene i
salicilne kiseline. Salicilna kiselina se konjugira s glicinom (15 %), ili glukuronskom
kiselinom (20%), pri čemu nastaju 2-hidroksibenzoilglukuronid (1) i 2-
karboksifenilglukuronid (2). Biotransformacijom salicilne kiseline nastaje i 2,3-
dihidroksibenzojeva kiselina (3) i 2,5-dihidroksibenzojeva kiselina (gentizinska kiselina)
(4). Svi ovi metaboliti, kao i dio slobodne salicilne kiseline izlučuju se urinom.
Biotransformacija acetilsalicilne kiseline je prikazana sljedećom shemom:
144
COOH
OH OH
CO NHCH2COOH
CO
OH
COOH
OCOCH3
COOH
OH
HO
COOH
OH
OH
OCOOHOH
OHHO
O
OCOOHOH
OHHO
O
COOH
2-hidroksibenzoilglukuronid
Konjugat sa glicinom
2,3-dihidroksibenzojeva kiselina
H2O
2-karboksifenilglukuronid
Popratna djelovanja i nuspojave
Neželjeni efekti su nadražaj sluznice želuca, krvarenje iz gastrointestnalnog trakta, napad
bronhijalne astme (rijetko), Reyev sindrom (encefalopatija i masna degeneracija jetre) u
djece i adolescenata, produženo vrijeme krvarenja, anemija. Poslije unošenja velikih doza
salicilata (više od 10 g) dolazi do akutne intoksikacije – salicilizma, a on se manifestuje
zujanjem u ušima, vrtoglavicom i povremenom gluhoćom. Kasnije nastaje depresija
centralnog nervnog sistema, a javlja se respiratorna i metabolička acidoza.
Paracetamol
Paracetamolum
145
NHCOCH3
OH
Molekularna formula C8H8NO2
Mm 150,2
Sinonimi 4-acetaminofenol, acetaminofen
Tt oC 168 - 172
UV 249 nm Ekstinkcija ispitivane otopine mjerene na 249 nm u sloju od 1 cm
uz slijepu probu iznosi 0,49.
Osobine
Bijeli kristali ili bijeli kristalni prašak , bez mirisa, gorka okusa. Lako topiv u
koncentriranom etanolu i propilenglikolu, dosta teško topiv u vodi, a gotovo netopiv u
eteru. Otapa se u otopinama alkalijskih hidroksida.
Sinteza paracetamola
Paracetamol se sintetizira iz 4-aminofenola acetiliranjem amino grupe s anhidridom
octene kiseline. Aromatska grupa kao nukleofil reagira s karbonilnom grupom anhidrida
octene kiseline pri čemu nastaje paracetamol i octena kiselina. p-Aminofenol ima
nukleofilnu fenolsku i amino grupu i obe lako reagiraju s anhidridom octene kiseline. Na
niskoj temperaturi reakcija je usmjerena na nastajanje N-acetilnog spoja.
146
NH2
OH
NHCOCH3
OH
(CH3CO)2O
H2O
+ CH3COOH
p-aminofenol acetaminofen
Reagensi
4-aminofenol
anhidrid octene kiseline
Aktivni ugalj
U tikvicu od 50 ml doda se 5,5 g (50,5 mmol) 4-aminofenola i 12,5 ml vode. Ovakva
suspenzija se miješa na ledenoj kupelji (0-5oC) i postupno se doda anhidrid octene
kiseline 5,5 g (53,9 mmol). Reakcijska smjesa se ostavi stajati pola sata. Nastali spoj se
odsiše i ispere s malo ledene vode. Prekristalizacija se provodi iz vode uz dodatak
aktivnog uglja.
Kontrola prečišćenog paracetamola
Tankoslojna kromatografija
Stacionarna faza: Silicagel F254
Mobilana faza: etil acetat
Detekcija: UV zračenje 254 nm
Rf paracetamola: 0,3
IR (KBr) cm-1 spektar: (u prilogu)
UV spektar (u prilogu)
Terapijske indikacije
147
Paracetamol je analgetik i antipiretik, sa slabo izraženim prozuupalnim učinkom. Ne
uzrokuje gastrointestinalne smetnje, pa se upotrebljava kod bolesnika koji ne podnose
salicilate. Paracetamol inhibira aktivnost enzima cikloksigenaze, time i sintezu
prostaglandina, a osim toga djeluje direktno na CNS utječući na centar za bol i
termoregulaciju. Terapijske indikacije su različiti bolovi: galvobolja, zubobolja,
neuralgije, bolovi u mišićima i zglobovima, dismenoreja, povišena tjelesna temperatura.
Apsorpcija i metabolizam
Paracetamol se dobro i potpuno resorbira nakon oralnog davanja, t1/2 za paracetamol je 2-
3 sata. Paracetamol ima slobodnu fenolu grupu pa se konjugira s glukuronskom ili
sulfatnom kiselinom i izlučuje iz organizma.
NHCOCH3
OH
NHCOCH3
OR R glukuronid sulfat
Paracetamol je realtivno netoksičan lijek, ako se upotrebljava u terapeutskim dozama.
Upotrebom velikih doza izražena je hepatoksičnost, koja se javlja radi izmjenjenog
metabolizma paracetamola. Paracetamol N-hidroksilacijom prelazi u N-
hidroksiacetaminofen, koji dehidratacijom daje spoj acetil-p-benzokinonimin, koji će se
pod normalnim uvjetima i uz dovoljne količine glutationa konjugirati s glutationom.
Usljed nedostatka glutationa N-acetil-p-benzokinonimin će se vezivati za makromolekule
u jetri izazivajući staničnu nekrozu. Drugi put biotransformacije vodi do stvaranja fenoksi
radikala, koji nastaju pod djelovanjem perokidaza u bubrezima, a ovakvi metaboliti su
nefrotoksični. Uz djelovanje glutationa i ovi spojevi se mogu detoksificirati.
Biotransformacija paracetamola je prikazana na sljedećoj shemi.
148
NHCOCH3
OH
NHCCH3
OH
SG
NCCH3
O
O O
O-
NHCOCH3
- -
GSSG GSH
GSH
N acetil p benzokininimin
Fenoksi radikal
NHCOCH3
O
GSH
GSSG
NHCOCH3
OH
1
2
3
4. citohrom P-450
5. peroksidaza
6. glutation S-tranferaza
COFFEINUM
KOFEIN
149
N
N
N
N
O
O
H3C
CH3
CH3
1,3,7- trimetilksantin
3,7- dihidro-1,3,7- trimetil-1H-purin-2,6-dion
Molekularna formulaC9H11NO2
Mm 194.19
Tt oC 235-237 oC
Svojstva
Bijeli, sitni, igličasti kristali ili bijel kristalan prašak, bez mirisa i gorka okusa. Dosta
teško topiv u hladnoj vodi i hloroformu, a teško u etanolu. Povećanje topivosti kofeina
postiže se dodatkom ekvimolarnih količina limunske kiseline, natrij- salicilata ili natrij-
benzoata.
Sinteza
N
N
N
N
O
O
HH3C
CH3
N
N
N
N
O
O
CH3
H3C
CH3
(CH3)2SO4
NaOH
Teofilin Kofein
Kofein se dobija metiliranjem teofilina pomoću dimetil-sulfata u lužnatom mediju
150
Smjesa od 2.0 g teofilina, 60 ml otopine natrij-hidroksida koncentracije 2 mol/ l i 9ml
dimetil-sulfata snažno se miješa 10 minuta u čaši od 150 ml. Dobiven bistra otopina
zakiseli se razblaženom sulfatnom kiselinom. Nakon dodatka 4.0 g natrij-acetata i trljanja
staklenim štapićem kristalizira se kofein u obliku igličastih kristala.
Prekristalizacija dobivenih kristala izvodi se iz etanola.
Iskorištenje 1.5 g (70%)
Terapijska primjena i nus djelovanja
Psihostimulans, analeptik i blagi diuretik. Često se upotrebljava zajedno sa analgeticima i
ergotaminom za liječenje migrena. Dvojako djeluje na srce. U početku ga usporava
djelujući na parasimpatički dio nervnog sistema- vagus, a zatim djeluje na srčani mišić,
što uzrokuje energičan rad srca, lupanje, a katkad i aritmiju.
Na krvne žile djeluje također dvojako: preko vazomotornog centra djeluje
vazokonstriktorski, a izravnim djelovanjem na krvne žile ima vazodilatacijski učinak,
zbog ovakvog, dvojakog, djelovanja kofein ne mjenja krvni tlak.
Kofein može uzrokovati povraćanje, glavobolju i nesanicu.
Apsorpcija i metabolizam
Kofein se dobro apsorbira nakon oralne, parenteralne ili rektalne primjene. Lako prelazi u
centralni nervni sistem. Metabolizira se gotovo potpuno, a izlučuje urinom kao 1-
metilmokraćna kiselina, 1- metilksantin i trugi metaboliti.
Kofein je inkompatibilan sa jodom, solima srebra, taninima i jakim lužinama.
Doze
Srednja pojedinačna doza 0.1 g
Najveća dnevna doza 1g
151
SINTEZE SPOJEVA KOFEINA
Coffeinum salycylas
Kofein- salicilat
Coffeinum benzoas
Kofein-benzoat
Reagensi
Kofein
Salicilna kiselina
Benzojeva kiselina
Toluen
Petroleter
Postupak sinteze
Zagrijavanjem na vodenoj kupelji, u Erlenmeyer-ovoj tikvici otopiti 500 mg kofeina i 370
mg salicilne kiselineu 40 ml toluena. U bistru otopinu dodati 10 ml petroletera, te tikvicu
staviti u hladnu vodu radi kristalizacije.
Postupak ponoviti sa 500 mg kofeina i 310 mg benzoeve kiseline.
Dobijene kristale odsisati i sušiti na zraku. Spojevima se odredi tačka topljenja
Tt. Kofein- salicilata = 137 ºC
Tt. Kofein- benzoata = 220 ºC
152
Benzokain
Aethylis aminobenzoas
CH3CH2OOC N H2
Molekularna formulaC9H11NO2
Mm 165,19
Sinonimi Etil-4-aminobenzoat,
etilni ester p-aminobenzojeve kiseline, anestezin
Tt oC 88-89 (sublimira)
Osobine
Bijeli, kristaliničan prašak, bez mirisa, neznatno gorka okusa, čini jezik prolazno
neosjetljivim. Lako topiv u etanolu, eteru i kloroformu, a vrlo teško topiv u vodi.
1/2500 u vodi
1/5 u alkoholu
½ u kloroformu
¼ u eteru
Sinteza benzokaina
Sinteza benzokaina polazi od p-toluidina. Da bi se zaštitila amino grupa provodi se
acetiliranje uz anhidrid octene kiseline pri čemu nastaje p-acetamidotoluen. Dodatkom
kalij permanganata vrši se oksidacija metilne u karboksilnu grupu. Uz kloridnu kiselinu i
153
natrij acetat dolazi di hidrolize, te se dobiva p-aminobenzojeva kiselina. Esterifikacijom
COOH grupe, uz etanol, sulfatnu kiselinu i natrij karbonat dobiva se benzokain.
H2N CH3 CH3CH3COHN
CH3COHN COOH H2N COOH
(CH3CO)2O KMnO4
oks.
HCl
CH3COONa
C2H5OH / H2SO4
Na2CO3
H2N COOC2H5
Reagensi
p-aminobenzojeva kiselina
Apsolutni etanol
Sulfatna kiselina, koncentrirana
Natrij karbonat
U tikvicu od 50 ml doda se 40 ml apsolutnog etanola i 2,4 g (17,5 mmol) p-
aminobenzojeve kiseline, a potom se postupno doda 1,5 ml koncentrirane sulfatne
kiseline. Reakcijska smjesa se zagrijava dva sata pod povratnim hladilom. Nakon toga
smjesa se ulije u 20 ml ledene vode. Otopina se neutralizira dodavanjem natrij karbonata.
Izlučeni kristali se odsišu i prekristaliziraju iz etanola.
Terapijske indikacije
Benzokain spada u lokalne anestetike. Upotrebljava se za površinsku anesteziju oštećene
kože i sluznice, rana, opeklina i protiv svraba, najčešće u kombinaciji s drugim
lijekovima npr. analgeticima, antisepticima, antipruriticima i dr. U obliku pastila služi za
ublažavanje bola kod upaljenog grla i sprečavanje mučnine i povraćanja kod
154
bronhoskopije, laringoskopije i gastroskopije. Benzokain ulazi u sastav gelova, pasti
otopina i sprejeva za usta i grlo u koncentraciji do 20%. U kapima za uho u koncentraciji
20% koristi se kao lokalni anestik za olakšanje bola. Benzokain se upotrebljava i u obliku
krema, losiona, otopina, spreja, gela i supozitorija za površinsku anesteziju i analgeziju u
koncentraciji do 20%. Lokalni anestetici djeluju ireverzibilno na senzibilne receptore i na
prijenos inpulsa u senzibilnom živčanom sustavu. Djeluju direktno na staničnu membranu
smanjujući njezinu permeabilnost i ekscitiranost i na taj način sprečavaju prolaz nervnog
impulsa kroz anestezirano tkivo, te se na taj način gubi osjet. Kod ovakvih podražaja
permeabilnost za Na+ povisuje se za oko 500 puta i to omogućava da natrij ne uzrokuje
prijenos impulsa. Najvažniji LA sadrže sekundarnu ili tercijernu amino grupu. U vodenoj
otopini oni leže u ravnoteži izmedu protonizirane i neprotonizirane forme, a ovakva
ravnoteža je neobično važna za njihovo djelovanje. Neprotonizirani anestetik je lipofilan i
prolazi kroz staničnu membranu.
LAOH
-
H+
LA H+
Upaljeno tkivo ima pH manji od zdravog tkiva, pa se ova ravnoteža pomjera u korist
protoniziranog dijela LA, što prouzrokuje smanjenje djelovanja. Samo neprotonizirani
LA je lipofilan i kao takav može prolaziti staničnu membranu.
Istraživanjem odnosa strukture i aktivnosti lokalnih anestetika je utvrđeno da svaki
lokalni anestetik u strukturi mora imati 3 dijela:
lipofilni
hidrofilni
most između ta dva dijela molekule
Lipofilni dio čini aromatska struktura, bilo da je supstituirana ili ne. Ovaj dio molekule
omogućava dobar prolaz kroz lipidni dio membrane.
Hidrofilni dio čini aminski dio, i najčešće se radi o dimetil ili dietil aminima. On
omogućava bolju topivost u vodi, pa se većina LA daje u obliku injekcija.
155
Most čini kraći lanac koji završava esterskom ili amidnom grupom vezanom na
lipofilnom djelu molekule. LA se veoma često kombiniraju s simpatomimeticima koji
djeluju kao vazokonstriktori. Na taj način se pojačava djelovanje LA, jer ne dolazi brzo
do pada koncentracije LA. Osim toga smanjuje se i krvarenje kod postoperativnih
zahvata.
Dikumarol
Dicumarolum
O
OH
O
CH2
O
OH
O
3,3,-metilenbis(4-hidroksi-2-H-1-benzopiron-2-on)
Molekularna formula C23H16O3
Mm 340,3
Sinonimi Dikumarin, bis(4-hidroksikumarinil)metan, antitrombosin
Tt oC 287-293
Osobine
Bijel do slabo žućkast, kristaliničan prašak, slabo aromatičnog mirisa i gorkog okusa.
Topiv u lužinama, teško topiv u kloroformu, a gotovo netopiv u etanolu, eteru i vodi. 0,3
mg/1000 ml vode
156
Sinteza dikumarola
Djelovanjem alifatskih aldehida na 4-hidroksikumarin nastaju spojevi 3,3-ariliden-bis-4-
hidroksikumarin. Pri tome reagiraju dva mola 4-hidroksikumarina, koji imaju slobodne
hidrogenove atome u položaju 3, s jednim molom aldehida. U prvoj fazi (a) dolazi do
aldolne kondenzacije između 4-hidroksikumarina i aldehida, pri čemu se formira aldol. U
drugoj fazi ove reakcije (b) dolazi do dehidratacije aldola i formiranja nezasićenog
ketona. U trećoj fazi (c) dolazi do kondenzacije s još jednom molekulom 4-
hidroksikumarina i Michaelovom reakcijom se formira finalni produkt.
O
OH
O
+
C
O
C
H OH
HO
O
R
R
O
C
H
O
O
O
OH
C
O O
OH
O
R
O
OH
O
+
H
CR
O
H
a
b
c
Izvanredno dobra je reaktivnost 4-hidroksikumarina s formaldehidom, pa već dužim
stajanjem dolazi do reakcije, kako u vodenim, tako i alkoholnim otopinama, na hladno, u
kiseloj i baznoj sredini. Većina heterocikličnih aldehida reagira na isti način, a
heterociklički sistem povećava reaktivnost aldehidne grupe, te sinteza teče brzo.
157
Reagensi
4-Hidroksikumarin
96% Etanol
36 % otopina formaldehida
Kloroform
U tikvici od 50 ml otopi se 2,0 g (12,3 mmol) 4-hidroksikumarina u 10 ml etanola, a
potom doda 1 ml (6,2 mmol) 36 % otopine formaldehida. Reakcijska smjesa se grije 1 sat
pod povratnim hladilom na vrućoj vodenoj kupelji. Izlučeni kristali se odsišu, a zatim
prekristaliziraju iz kloroforma.
Djelovanje
Najveći broj derivata 4- hidroksikumarina prema svojim farmakološkim osobinama spada
u grupu oralnih ili indirektnih antikoagulansa. Prema kemijskoj građi mogu se podijeliti u
dvije grupe. Prvu grupu čine derivati koji u svojoj građi imaju simetričan 4-
hidroksikumarinski prsten. (Dikumarol, Etilbiskumacetat). Drugu grupu sačinjavaju
derivati supstituirani u položaju 3 (Markumar, Acenokumarol, Fenprokumon,Varfarin ).
O
OH
O
C
R1
H
R
R -H Dikumarol
158
R=
R1=
-C2H5
-H Fenprokumon
R=
R1=
-COCH2CH3
-NO2
Acenokumarol
R=
R1=
-CH2COCH3
-HVarfarin
O
OH
O
C
O
OH
O
R
H
R- COOC2H5 Etilbiskumacetat
Za farmakološki učinak kumarinskih antikoagulanasa neophodno je prisustvo
kumarinskog prstena (1-benzopiran -2-on), hidroksilne skupine u položaju 4 i lipofilnog
supstituenta u položaju 3. Derivati 4-hidroksikumarina na koagulaciju krvi djeluju samo
in vivo. Djelovanje indirektnih antikoagulansa zasniva se na potiskivanju vitamina K
(menandiona) iz enzimatskog sistema u jetri, neophodnog za stvaranje faktora
koagulacije protrombina, te prekonvertina, Cristmanovog i Stuartovog faktora
koagulacije. Također je primjećeno da ovi spojevi povećavaju koncentraciju antitrombina
III, koji predstavlja najznačajniji protein plazme, koji postepeno inaktivira trombin u krvi.
Utvrđeno je spojevi ovoga tipa ometaju karboksilaciju glutaminske kiseline faktora
koagulacije, a također blokiraju i vitamin K-epoksid reduktazu neophodnu za
regeneraciju vitamin K-hidrokinona. Nakon oralnog davanja ovi spojevi se dobro
resorbiraju i vežu za proteine plazme (Fenprokumon 99%, Varfarin 90%). Poluvrijeme
života za Fenprokumon je 40 sati, a za Varfarin 150 sati, te se svrstavaju u grupu lijekova
s produženim djelovanjem. Obje supstancije se biotransformiraju hidroksilacijom,
glukuronidacijom i sulfatacijom. Biološki antagonist derivatima 4-hidroksikumarina je
vitamin K, koji povećava sintezu protrombina i ostalih faktora koagulacije.
Popratna djelovanja i nus pojave
Kao i ostali antikoagulansi može uzrokovati krvarenja. Smanjuje resorpciju urata u
bubrežnim kanalićima, što uzrokuje povećano izlučivanje mokraćne kiseline. Ponekad se
javlja alopecija, vrućica i mučnina. Indiciran je kod oboljenja s pojačanom koagulacijom
krvi (tromboza, embolija, infarkt srčanog mišića).
159
160
Dnevnik rada
Vježba br. 1
161
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 2
162
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 3
163
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 4
164
Datum:
Vježbu ovjerava:
165
Vježba br. 5
166
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 6
167
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 7
168
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br.8
169
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 9
170
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 10
171
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 11
172
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 12
173
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 13
174
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 14
175
Datum:
Vježbu ovjerava:
Vježba br. 15
176
Datum:
Vježbu ovjerava:
177
Vježba br. 16
Datum:
Vježbu ovjerava:
178
Vježba br. 17
Datum:
Vježbu ovjerava:
179
Vježba br. 18
Datum:
Vježbu ovjerava:
180
Vježba br. 19
Datum:
Vježbu ovjerava:
181
Vježba br. 20
Datum:
Vježbu ovjerava:
182
Vježba br. 21
Datum:
Vježbu ovjerava:
183
Vježba br. 22
Datum:
Vježbu ovjerava:
184
LITERATURA
1. AHFS Drug Information, American Society of Health System Pharmacists 1999.
2. Mutschler E, Schafer-Korting M. Arzneimittel-Wirkungen. Wissenschafftliche Verlagsgesellschafft mbH Stuttgart 1997.
3. Wilson Gisvold s . Textbook of Organic Medicinal and Pharmaceutical Chemistry. J B Lippincott Williams & Wilkins 1996.
4. Morrison and Boyd Organic Chemistry. 2nd. ed., Ed. Allyn and Bacon, Inc. Boston, USA, 1966.
5. Bregovac I., Rapić V. Organska Kemija. Treće promijenjeno izdanje: Školska knjiga, Zagreb, 1994.
6. Pine S.H. Organska Kemija. Treće promijenjeno izdanje: Školska knjiga, Zagreb, 1994.
7. Jedrijević-Miladar M., Medić-Šarić M. QSPR i QSAR u farmaciji: I. Klasični QSAR modeli (Hanschov i Free-Wilsonov model). Farmaceutski glasnik, 1991; 47(6): 162-169.
8. Karelson M., Lobanov S. V., Katritzky R.A. Quantum-Chemical Descriptors in QSAR/QSPR Studies. Chem. Rev., 1996; 96: 1027-1043.
9. Doytchinova I.CoMFA-based comparison of two models of binding site on adenosine A1 receptor. Journal of Computer-Aided Molecular Design, 2001;15 (1): 29-39.
10. Bohm M., Sturzebecher J., Klebe G. Three-Dimensional Quantitative Structure-Activity Relationship Analyses Using Comparative Molecular Field Analysis and Comparative Molecular Similarity Indices Analysis To Elucidate Selectivity Differences of Inhibitors Binding to Trypsin, Thrombin, and Factor Xa. J. Med. Chem., 1999; 42:458-477.
11. Završnik D., Muratović S., Špiritović S., Medić-Šarić M. QSAR Study of Some 4-hydroxycoumarins and Their Condensation Products with Aromatic Aldehydes. The 15th European Symposium on Quantitative Structure-Activity Relationships & Molecular Modelling, Istanbul, 2004; 169.
12. Rekker R. F., Mannhold R. Calculation of Drug Lipophilicity, The Hydrophobic Fragmental Constant Aproach. VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim (Federal Rebublic of Germany) & VCH Publishers, Inc. New York, NY (USA), 1992; 3,4,8,15,27,28.
185
13. Hanch C., Leo A. The Hydrophobic Parameter: Measurement and Calculation. In: Exploring QSAR Fundamentals and Applications in Chemistry and Biology.118-121. ACS Professional Reference Book American Chemical Society, Washington DC, 1995.
14. Rudnik M., E. Chrobak, Maślankiewicz M., J.Lipophilicity Index of Some 3-Alkylthio and 3-Alkylsulfinyl 4(1H)-Quinolones. Acta Chromatographica, 2003; 13:243-247.
15. Ertl P., Rohde B., Selzer P.Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment-based contributions and its applications to the prediction of drug transport properties. J. Med. Chem, 2000; 43: 3714-3717.
16. Tetko I.V. et al. Internet software for the calculation of the lipophilicity and aqueous solubility of chemical compounds. J. Chem. Inf. Comput. Sci, 2001; 41: 246-252.
17. Medić-Šarić M et al.Lipophilicity study of salicylamide. Acta Pharmaceutica, 2004; 54: 91-101.
18. Cayley A. On the Mathematical Theory of Isomers. Phil. Mag. 1874; 67:
444-
446.
19. Trinajstić N. Chemical graph theory. CRC Press 2nded. Boca Raton, Florida
(1992)1-382.
20. Gutman I. Uvod u hemijsku teoriju grafova. Kragujevac, 2003, Prirodno-
matematički fakultet, str.103.
21. Murcia-Soler M., Pérez-Giménez F.,Nalda-Molina R.,Salabert-Salvador
M.T., García-March F.J, Cercós-del-Pozo R.A., Garriques T.M. QSAR
analysis of hypoglycemic agents using the topological indices.J. Chem Inf.
Comput. Sci., 2001; 41: 1345-1354
22. Pine H. S. Organska kemija. Zagreb, 1994, Školska knjiga
186
P r i l o g
NOMENKLATURA HETEROCIKLIČNIH SISTEMA
187
188
NOMENKLATURA POLICIKLIČNIH SISTEMA
189
190
IR spektar acetilsalicilne kiseline
191
UV spektar acetilsalicilne kiseline
192
IR spektar paracetamola
193
UV spektar paracetamola
194
195