КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Лабораторно-практические занятия № 11, 12
Тема: Физиологически активные гетерофункциональные производные бензольного и гетероциклического ряда. Цель: Закрепить знания строения и химических свойств основных представителей лекарственных соединений бензольного ряда и физиологически активных гетероциклических соединений. Исходный уровень: 1. Строение гетероциклических соединений – пиррола, имидазола, пиридина, пиримидина, пурина. Электронное строение пиррольного и пиримидинового азота. 2. Кислотность и основность органических соединений. 3. Ароматичность гетероциклических систем. Критерии ароматичности. 4. Реакции электрофильного замещения в ароматических системах. 5. Химические свойства гидроксильной, карбоксильной и аминогрупп. Содержание занятия: 1. Контроль выполнения домашнего задания. 2. Практическая часть «Гетерофункциональные соединения бензольного и гетероциклического ряда – родоначальники важнейших групп лекарственных и физиологически активных соединений». 2.1. Сочетание в бензольном ядре двух и трех гетерофункций (аминной, гидроксильной, карбоксильной, сульфогруппы) как химическая основа для получения разнообразных лекарственных средств на базе п ‑аминофенола, п ‑аминобензойной, салициловой, сульфаниловой, п ‑аминосалициловой кислот. 2.2. Пятичленные гетероциклические соединения с одним атомом азота. Пиррол, бензопиррол и биологически активные вещества на их основе (порфириновые макроциклические соединения, триптофан и продукты его метаболизма). 2.3. Пятичленные гетероциклические соединения с двумя атомами азота (пиразол, имидазол). Пиразолон и лекарственные средства на его основе. Гистамин. 2.4. Шестичленные гетероциклические соединения с одним атомом азота. Пиридин, хинолин, лекарственные средства на их основе.
2.5. Строение и таутомерия барбитуровой кислоты. Барбитураты. 2.6. Пурин, его метилированные и гидроксипроизводные (мочевая кислота), их значение в биологических процессах. 6-Меркаптопурин как антиметаболит 6-аминопурина (аденина). 3. Лабораторная работа по теме. 4. Контроль выполнения лабораторной работы. 5. Контроль усвоения темы.
Неразрывная связь химии и медицины отчетливо проявляется в области создания и использования лекарственных средств. С давних времен эмпирическим путем происходил отбор биологически активных органических соединений, и появление ряда лекарственных средств часто было обязано случаю. В настоящее время ведется направленный синтез лекарственных препаратов с обязательным тестом на их биологическую активность (биологический скрининг). Проблема структура-свойство служит фундаментом целенаправленного синтеза новых эффективных лекарственных средств. Вместе с тем большое значение продолжают сохранять некоторые группы известных ранее препаратов, в частности таких, структурную основу которых составляет бензольное ядро. Большое значение гетероциклических соединений объясняется тем, что к ним относятся природные вещества, ряд ценных лекарственных препаратов, красителей и т.д. Так, пиррольный и гидрированный пиррольный циклы как структурные единицы входят в состав важных биогенных соединений – аминокислот (пролин, триптофан), алкалоидов, гемоглобина, коферментов, хлорофилла и т.д. Пиридиновый цикл лежит в основе никотинамидов, входящих в состав необходимых для жизнедеятельности ферментов, витаминов группы РР, В6 и др. Пиримидиновые и пуриновые циклы входят в состав жизненно важных для организма нуклеиновых кислот, ответственных за синтез белка в клетке. Своеобразие электронного строения производных бензола и гетероциклических соединений носит характерные черты, определяющие химические и фармакологические особенности лекарственных веществ на их основе.
Вопросы для самостоятельной работы 1. Напишите реакции взаимодействия п -аминофенола с ангидридом уксусной кислоты, а полученного соединения с этиловым спиртом. Назовите продукты реакций и покажите, какое применение в медицине имеют производные п‑ аминофенола. 2. Напишите реакцию получения бензоата натрия и покажите его медицинское применение. 3. Напишите реакции получения и гидролиза производных салициловой кислоты: салицилата натрия, метилсалицилата, фенилсалицилата (салола). Покажите медицинское применение этих препаратов и самой салициловой кислоты. 4. Напишите реакцию получения сложного эфира салициловой кислоты с уксусным ангидридом. Назовите продукт реакции и покажите его применение в медицине. 5. Напишите реакцию гидролиза аспирина, которая происходит при его хранении. Как можно проверить доброкачественность аспирина? (См. опыт 7). 6. Приведите строение п -аминосалициловой кислоты (ПАСК). Покажите ее применение в медицине и механизм действия. 7. Приведите строение п -аминобензойной кислоты (ПАБК) и покажите ее биологическую роль. 8. Напишите реакции взаимодействия ПАБК с этанолом и N,N-диэтиламиноэтанолом. Назовите продукты реакций, покажите медицинское применение и приведите строение их солянокислых солей, в виде которых препараты используются. 9. Приведите строение сульфаниламида и препаратов на его основе: сульфацила, норсульфазола, этазола, сульфапиридазина, сульфадиметоксина. Объясните антибактериальное действие сульфаниламидных средств и покажите факторы, влияющие на их антибактериальную активность. 10*. Объясните причину легкой растворимости в щелочах большинства сульфаниламидных лекарственных средств, имеющих общую формулу: Лабораторная работа по теме Опыт 1. Открытие белого стрептоцида и его производных путем переведения его в азокраситель Функциональная группа -N=N- называется азогруппой, входит в азосоединения, например, в азокрасители.
Интенсивность окраски полученного красителя позволяет использовать эту реакцию для определения минимальных количеств его в моче, в крови, а также открывать производные белого стрептоцида – сульфаниламидные препараты, которые используются как противомикробные средства.
Методика Небольшую крупинку белого стрептоцида поместить в пробирку и прибавить 3-4 капли 10% HCl для его растворения. Затем добавить 1-2 капли 5% NaNO2. В другую пробирку взять несколько крупинок b-нафтола и добавить 2-3 капли 10% NaOH. Прибавить сюда же 2-3 капли содержимого 1-ой пробирки. Немедленно образуется азокраситель интенсивного оранжево-красного цвета. Приготовить сильно разбавленный раствор, разделить на 2 порции и убедиться, что в кислой среде краситель имеет желтую, а в щелочной – оранжево-красную окраску. Аналогичный опыт можно повторить, взяв вместо стрептоцида сульфадимезин, сульфален, сульгин, фталазол, этазол, норсульфазол, альбуцид натрия и т.д.
Опыт 2. Получение фенолфталеина Взаимодействие фенола и фталевого ангидрида приводит к образованию фенолфталеина.
Фенолфталеин под названием пурген применяется как слабительное.
Методика В сухую пробирку поместить несколько кристалликов фталевого ангидрида и 1 каплю жидкого фенола. Добавить 1 каплю концентрированной H2SO4 и осторожно нагреть на спиртовке до появления темно-красного окрашивания. После остывания смеси прибавить 8-10 капель воды. Смочить 1-2 каплями этого раствора фильтровальную бумагу и в центр пятна поместить каплю 10% NaOH. Появляется малиновое окрашивание. При нанесении 1 капли 10% HCl происходит обесцвечивание. При подщелачивании обесцвеченный участок вновь становится малиновым.
Опыт 3. Возгонка и разложение салициловой кислоты при нагревании В сухую пробирку поместить несколько кристалликов салициловой кислоты и нагреть в пламени спиртовки. Кислота плавится (t = 157°С) и возгоняется в виде белого налета, который быстро поднимается вверх по мере нагревания пробирки. Если нагреть быстро и так, чтобы пары кислоты проходили через нагретую зону, то наблюдается декарбоксилирование и образование фенола, что обнаруживается по характерному запаху. Написать уравнение этой реакции.
Опыт 4. Доказательство наличия фенольного гидроксила в салициловой кислоте В пробирку взять 2-3 кристаллика салициловой кислоты, прибавить 5-6 капель воды для ее растворения и 1 каплю FeCl3 (С(1/z) = 0,1 моль/л). Появляется темно-фиолетовое окрашивание, указывающее на наличие свободного фенольного гидроксила. Записать уравнение реакции между салициловой кислотой и FeCl3.
Опыт 5. Получение салицилово-этилового эфира (этилсалицилата) Поместить на дно сухой пробирки салициловую кислоту слоем 1 мм, прибавить 3 капли этилового спирта и 1 каплю концентрированной H2SO4. Очень осторожно нагреть пробирку на спиртовке, все время встряхивая ее, чтобы жидкость не выбросило. Постепенно образуется эфир в виде бурой жидкости с характерным запахом. Записать уравнение происшедшей реакции. Этилсалицилат используют в смеси с жирными маслами для втирания при лечении ревматизма, а также для просветления анатомических препаратов.
Опыт 6. Доказательство наличия фенольного гидроксила в салоле Салол представляет собой фениловый эфир салициловой кислоты, в котором фенольный гидроксил остается свободным. Вспомнить формулу салола и его применение.
Методика Поместить в пробирку крупинку салола, прибавить для растворения 2 капли этилового спирта. К полученному раствору прибавить 1 каплю FeCl3. Появляется характерное красно-фиолетовое окрашивание. Записать уравнение соответствующей реакции. Прибавить в пробирку 2-3 капли воды. Жидкость мутнеет, окрашивание исчезает, так как салол плохо растворим в воде.
Опыт 7. Доказательство отсутствия фенольного гидроксила в аспирине и гидролиз ацетилсалициловой кислоты В две пробирки поместить по крупинке аспирина и по 2-3 капли воды, встряхнуть до полного растворения вещества. В одну пробирку добавить 1 каплю FeCl3. Обратить внимание на отсутствие фиолетовой окраски. Чем это объясняется? Раствор во второй пробирке прокипятить около полминуты и затем прибавить 1 каплю FeCl3. Чем можно объяснить появление фиолетовой окраски? Привести уравнение гидролиза ацетилсалициловой кислоты, как сложного эфира уксусной и салициловой кислот, и уравнение качественной реакции на освободившийся фенольный гидроксил. Данная проба используется для определения чистоты аспирина, который при неправильном хранении (наличие влаги) разлагается.
Опыт 8. Взаимодействие бензойной и салициловой кислот с бромной водой (Br2×aq) В одну пробирку взять несколько кристалликов бензойной, а в другую – салициловой кислоты и по несколько капель воды для растворения кислот. В каждую пробирку прибавить по 2-3капли бромной воды, встряхнуть. Чем объяснить, что только салициловая кислота обесцвечивает бромную воду, почему она активнее бензойной в реакциях электрофильного замещения? При избытке Br2×aq происходит декарбоксилирование. Привести уравнения реакций, соответствующих схеме:
Вопросы для самостоятельной работы 1. Приведите строение пиррола и тетрапиррольного макроцикла порфина. Дайте определение понятия «порфирины», покажите их биологическую роль, приведите примеры. 2. Приведите строение индола (бензопиррола). В состав каких биологически активных соединений входит индол? 3. Напишите реакции, происходящие с триптофаном in vivo: Назовите продукты реакции, покажите их биологическую активность. 4. Приведите реакцию декарбоксилирования триптофана (b-индолил-a-аминопропионовой кислоты). Назовите полученный биогенный амин, покажите его физиологическое действие. 5. Приведите строение имидазола. Объясните его ароматичность и амфотерность. В основе каких биологически активных соединений лежит имидазол? 6. Напишите реакцию декарбоксилирования гистидина. Назовите полученный биогенный амин, покажите его физиологическое действие. 7. Приведите строение пиразола, пиразолона-5 и анальгина. Каким действием обладают лекарственные препараты пиразолонового ряда? 8. Приведите строение пиридина. Объясните, почему это соединение является ароматическим. Напишите реакцию взаимодействия пиридина с соляной кислотой. Какие свойства проявляет пиридин в этой реакции? 9. Напишите реакцию получения никотиновой кислоты из b-метилпиридина (b-пиколина) и изоникотиновой – из g-метилпиридина (g-пиколина). 10. Приведите строение лекарственных соединений, включающих пиридиновый цикл: амида никотиновой кислоты – витамина РР; гидразида изоникотиновой кислоты – «Изониазида» («Тубазида») и продукта его конденсации с ванилином («Фтивазида»); 8-гидроксихинолина («Оксина»). 11. Приведите строение комплекса 8-гидроксихинолина с Ме2+. В основе какого процесса лежит образование этого соединения? Покажите строение и медицинское применение препарата 5-НОК (5-нитро-8-гидроксихинолина). 12. Приведите строение пиримидина, пурина. Укажите нумерацию атомов. Объясните, почему эти соединения являются ароматическими. 13. Напишите кето-енольные и лактим-лактамные формы барбитуровой кислоты (2,4,6-тригидроксипиримидина). Приведите строение 5,5-диэтилбарбитуровой кислоты («Барбитал») и 5-этил-5-фенилбарбитуровой кислоты («Фенобарбитал») и покажите медицинское применение барбитуратов. 14. Приведите строение ксантина (2,6-дигидроксипурина) в лактамной форме и его N-метилированных производных: теофиллина, теобромина и кофеина. К какой группе лекарственных препаратов их относят, какова их физиологическая активность? 15. Приведите строение мочевой кислоты (2,6,8-тригидроксипурина). Покажите образование моно- и динатриевой ее соли (см. опыт 8). К каким нарушениям в организме приводит образование нерастворимых солей мочевой кислоты? 16. Напишите строение противоопухолевых средств, производных пиримидина и пурина: 5-фторурацила и 6-меркаптопурина. Покажите принцип их действия. 17*. Поясните высокую устойчивость имидазола к действию даже сильных окислителей. 18*. Какой вид таутомерии обусловливает проявление кислотных свойств барбитуровой кислоты и отсутствует у барбитуратов? Поясните.
Лабораторная работа по теме Опыт 9. Растворимость мочевой кислоты Поместите в пробирку небольшое количество (на кончике лопаточки) мочевой кислоты. Прибавьте по каплям воду (5-8 капель), каждый раз встряхивая пробирку. Обратите внимание на плохую растворимость мочевой кислоты в воде. В холодной воде мочевая кислота почти нерастворима: 1 часть ее растворяется в 39000 частях воды. После добавления 8 капель воды растворения все еще не заметно. Стоит, однако, добавить всего 1 каплю 10% раствора гидроксида натрия, как мутный раствор моментально просветляется вследствие образования относительно легкорастворимой двузамещенной соли натрия. Полученный раствор сохраните для последующего опыта. Вопросы: 1. Напишите таутомерные формы мочевой кислоты. 2. Напишите схему взаимодействия мочевой кислоты с гидроксидом натрия.
Опыт 10. Открытие мочевой кислоты На предметное стекло с помощью пипетки поместите 1 каплю раствора натриевой соли мочевой кислоты (см. опыт 9). Добавьте 1 каплю концентрированной азотной кислоты (на общем столе) и осторожно встряхивайте, держа стекло над пламенем спиртовки на некотором расстоянии (примерно 10 см). Как только раствор выпарится и начнется слабое покраснение пятна на месте бывшей капли, прекратите нагревание. Когда стекло остынет, сбоку от пятна поместите 1 каплю 10% раствора аммиака. На месте соприкосновения наблюдается появление полоски пурпурно-фиолетового цвета (мурексидная проба). При окислении азотной кислотой мочевая кислота, как и прочие пуриновые основания, образуют аллоксантин. При смачивании образовавшегося аллоксантина аммиаком получается мурексид – аммониевая соль очень неустойчивой в свободном виде пурпурной кислоты. Мурексидная проба используется при анализе мочевых камней. Применяется эта проба также при открытии кофеина, теобромина и других пуриновых оснований. Вопросы: 1. Объясните причины возникновения окрашивания в мурексидной пробе. 2. Какое применение в медицине находит мурексидная проба?
Дата добавления: 2014-11-06; Просмотров: 3937; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |