Министерство Здравоохранения Республики Узбекистан Министерство Высшего и специального образования Республики Узбекистан

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ


Цель занятия. Расширить круг знаний о строении и хими­ческих свойствах гетероциклических соединений, содержащих один или несколько гетероатомов, которые обладают биологичес­кой активностью и широко применяются в синтезе лекарственных препаратов.
Значимость изучаемой темы: Большинство гетероциклических соединений являются лекарст­­венными препаратами, а также участвуют в процессе метаболизма.

Циклические органические соединения, в состав цикла кото­рых, помимо атомов углерода, входят один или несколько атомов других элементов (гетероатомов N, О, S) называются гетеро­циклическими соединениями.

Классификация гетероциклических соединений представлена в схеме 10.


Классификация гетероциклических соединений





По количеству атомов в цикле различают трех-, четырех-, пяти- и шестичленные гетероциклы. Среди них пяти- и шестич­лен­ные гете­роциклические соединения нашли широкое применение в медицине.

В зависимости от природы гетероатома различают азот-, кислород-, сера-, теллур-, мышьяк-, фосфор-, селен- содержащие гетероциклические соединения.

По степени насыщаемости гетероциклические соединения могут быть насыщенные, ненасыщенные и ароматические. К насыщенным относятся этиленоксид, этиленимин, тетро-гидрофуран и др.

Этиленоксид Этиленимин Тетрогидрофуран


К ненасыщенным относятся 1,4-диоксен, пирролин, пира­золин и др.





К ароматическим гетероциклическим соединениям относятся пиримидин, пурин, акридин и др.



По количеству гетероатомов в цикле различают гетероцикли­ческие соединения, содержащие один, два и более гетероатомов.

Гетероциклические соединения, содержащие два и более разных гетероатома.



Оксазол Тиазол Тиазолидин


По количеству циклов различают моноциклические (пиридин), конденсированные бициклические (пурин), трициклические (акридин) и т.д., гетероциклические соединения.

Биологическая активность гетероциклических соединений определяется природой гетероатома, взаимным влиянием атомов в молекуле и т.д.

В медицине, фармацевтике широко распространены пяти- и шестичленные азотсодержащие гетероциклические соединения.
Примером пятичленных гетероциклических соединений, содержащих один гетероатом являются пиррол, фуран, тиофен.

Среди пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом наиболее важное значение имеет пиррол.

Пиррол практически лишен основных свойств и проявляет слабые кислотные свойства.

. При галогенировании пиррола, например йодировании в начале образуется 2-йодпиррол, затем 2,3,4,5-тетрайодпиррол (йодол).

Йодол используется в медицине в качестве антисептического средства.

Важное значение имеют тетрапиррольные соединения, в состав которых входит четыре пиррольных кольца. Тетрапиррольные соединения содержат два дипирилметеновых фрагмента, состоящих из двух пиррольных колец, разделенных метеновой =СН– группой.
В тетрапиррольных соединениях дипиррилметеновые фраг­менты образуют макроциклическое кольцо – порфин.



Порфин

Порфины, частично или полностью замещенные в пиррольных циклах, называются порфиринами. Порфирины находятся в виде комплексов с металлами.

Комплекс порфирина с магнием составляет основу молекулы хлорофилла. Комплекс с железом является простетической группой гемопротеинов, в частности гемоглобина. Производные порфиринов, содержащие ион двухвалентного железа называют гемами. Комплекс порфирина с ионом трехвалентного кобальта близок к структуре витамина В₁₂.
При биологическом окислении гемоглобина и других гемсодержащих белков образуются окрашенные вещества, которые содержат линейную тетрапиррольную систему, называемую билирубиноидами. Их представитель – билирубин имеет оранжевую окраску.

Билирубин
Билирубин и билирубиноиды являются пигментами желчи, часть которой выделяется с мочой, придавая ей характерный желтый цвет. При желтухе, гемсодержащие белки разрушаются и в крови постепенно накапливаются пигменты желчи, что приводит к пожелтению.
Фуран – пятичленное гетероциклическое соединение, содер­жащее один гетероатом – кислород.



Фуран

Фуран, также как пиррол, является ароматическим гетероциклическим соединением, так как строение его молекулы отвечает всем требованиям ароматичности. Легко вступает в реакции электрофильного замещения.

Важное значение имеет его производное фурфурол (фуран-2- карбальдегид). Из фурфурола получают 5-нитро производное фуранового ряда, который обладает сильными бактерицидными свойствами.

По такому же механизму получают лекарственные средства фурацилин и фуразолидон.

Фурацилин и фуразолидон широко используются в медицине при лечении гнойно-воспалительных процессов, вызываемых микроорганизмами (дизинтерия, брюшной тиф и т.д.).

Тиофен – пятичленный гетероцикл, содержащий один гете­роатом серу.

Тиофен
При восстановлении тиофена в присутствии паладиевого катализатора образуется тетрагидротиофен.

Тетрогидротиофен входит в состав биотина (витамин Н), который принимает участие в метаболизме белков и жиров в организме. Отсутствие биотина в пище нарушает обмен белков и жиров в организме и приводит к кожным заболеваниям.

D (+) Биотин
Производные тиофена входят в состав ихтиоловой мази, которая оказывает противовоспалительное, антисептическое и местное обезболивающее действие.
Пиразол – пятичленное гетероциклическое соединение, содержащее два гетероатома азота, расположенных рядом друг с другом. Пиразол проявляет амфотерные свойства.

Пиразол
Наиболее важным производным пиразола является пиразолон-5.
На основе пиразолона-5 синтезирован лекарственный препарат – антипирин ( 1-фенил - 2,3-диметил пиразолон-5), 4-диметиламинопроизводное пиразолона-5 – лекарственный пре­парат амидопирин (1-фенил-2,3-диметил-4-диметиламинопи­разолон-5), сульфопроизводное амидопирина – лекарственное средство анальгин.

Антипирин, амидопирин, анальгин широко применяются в медицинской практике как жаропонижающее, анестезирующее средство. Анальгин по активности и быстроте действия превосхо­дит антипирин и амидопирин.