Зачастую в сообществе кроме познавательных статей, красивых фотографий и профессионального юмора люди выкладывают посты с просьбой о помощи/советом от химика по различным вопросам бытового плана. Конечно, химики имеют представления об основных понятиях, но у всех есть то или иное направление, которым конкретно они занимаются и в котором они более компетентны, тогда как в других областях знают лишь общие факты.
В связи с этим я подумал, было бы неплохо, если в комментариях к этому посту отпишутся люди, которые при случае смогут проконсультировать другого пользователя по теме, в которой сами хорошо разбираются.
Таким образом, начну с себя :)
@Mircenall - направление: аналитическая химия (в прошлом химическая технология редких и рассеянных элементов).
Области: химия вольфрама, молибдена, титана и меди, химический анализ питьевой воды, определение полифенолов и комплексонов, спектрофотометрия, химия минералов.
Равновесной системы вам, подписчики и читатели наших скромных трудов! Изучая на досуге фармакологию кофеина, я не раз задавался вопросом об альтернативах. Разумеется, в первую очередь я обращался к сходным по строению веществам. Вскоре я понял, что слишком мало внимания уделял их общим свойствам. Это и привело наши поиски к изучению такого препарата, как Эуфиллин.
Я всего лишь попытался завлечь Вас яркой картинкой (а подробности будут ниже).
Одним миром мазаны
Эуфиллин ни в коем случае не наименование конкретного вещества, поскольку основных компонентов он включает два.
Один из них берет начало от ксантина. Ксантин - несомненно, гордый предок. Родня пурину и гуанину, он произвел на свет немало потомства, а особенно средь него выделилось братство метилированных его производных. Некоторых из них вы, конечно же, знаете: старший брат - кофеин, посередке теофиллин, ну а после и теобромин. С кофеином любой пикабушник знаком поболее меня да и в свойствах его, наверное, нисколько не сомневается. Другие два брата, несмотря на занятые ими ниши в производстве и быту, как будто не получили столь широкого признания.
1/2
Ксантин и теофиллин
Сегодня мы замолвив слово лишь о теофиллине, который сумел пробиться на серьезные позиции в фармацевтическом поприще. Если его "старший" родственник сейчас почитаем как своего рода БАД и относительно доступный психостимулятор, то герой нашего разговора не проявил усердия в этом деле. Да, по сравнению с кофеином, он слабее действует на центральную нервную систему. Пусть глазу обывателя структурные формулы всех метилксантинов кажутся на одно лицо, заменять кофеин на препараты теофиллина нельзя. Перед тем, как пояснить это, вспомним, что все почти всех троих братьев можно встретить в типичных бодрящих напитках - чае, кофе и т.д.
Разница зачастую в соотношениях, в быту для нас разница малозаметна, но это не повод играться с отдельными веществами. Теофиллин не только хуже стимулирует, но и обладает заметно большей токсичностью, из-за чего при лечении его препаратами требуется врачебный контроль за его содержанием в сыворотке крови. Фармакологически же теофиллин и кофеин с первого взгляда малоразличимы: оба блокируют аденозиновые рецепторы, вместе подавляют фермент фосфодиэстеразу, чтобы накапливать в клетках циклические нуклеотиды. Вот только теофиллин особливо неравнодушен к бронхам, и его применяют преимущественно как бронхолитик, в то время как кофеин действует несколько шире.
Пример действия фосфодиэстеразы (гидролиз циклического нуклеотида)
Кофеин (как и многие другие метилксантины) же не действует в отношении бронхов столь точечно, попутно расширяя и желчные пути, кровеносные сосуды скелетных мышц, сердца и почек.
В привычных бытовых дозах (да и в терапевтических тоже) этот эффект на бронхах у кофеина выражен хуже, поэтому целевым его не считают, отдавая предпочтение его более значимым эффектам. Пусть метилксантины и называют неспецифическими ингибиторами всех фосфодиэстераз, теофиллин в составе Эуфиллина первее всего обращает внимание именно на тип V, а вот к адениловым типам III и IV у него свой подход – их он подавляет только во время их высокой активности. Эта патологическая активация случается как раз во время приступа бронхиальной астмы, поэтому эффект, как видим, развивается строго в критический и нужный момент.
У теофиллина есть и свои визитные карточки. Например, он активно снижает тонус гладких мышц бронхов (в этом его уникальная способность - замедлять поток ионов кальция через «медленные» каналы клеточных мембран, чтобы меньшее их число участвовало в мышечных сокращениях). Его участие в подавлении компонентов аллергической реакции (на которой также нередко основана астма), подкрепляет его роль в лечении.
Поскольку диапазон действия теофиллина несильно отличен от кофеинового, то и побочные эффекты с ним он делит по-братски пополам. То, что кофеин делает по призванию, у теофиллина при передозировке будет получаться «случайно»: стимуляция сердца, тахикардия, гиперактивность ЦНС вплоть до головных болей, бессонницы. В инструкциях к Эуфиллину часто можно прочесть о психо-, кардиостимулирующей, мочегонной функции. Всё это есть и проявляется в больших дозах.
При метаболизме Эуфиллина образуется небольшое количество кофеина.
На службе у его благородия
В медицине теофиллин в чистом виде применяют все-таки реже. Несмотря на то, что метилксантины растворимы в воде (пусть и в горячей), для эффективной лекарственной формы для этого соединения в свое время потребовалась модификация. Надо заметить, что и кофеин, продающийся в аптеках, давно обзавелся своим спутником - бензоатом натрия, с которым он лучше растворяется в воде и усваивается организмом. Теофиллину же на службу пришел один короткоцепочечный, алифатический амин без прочих функциональных групп. Казалось бы, ничего особенного, но этот амин может браться за дело не одной, а двумя аминогруппами на своих концах. Имя его - этилендиамин.
Этилендиамин
Этилендиамин нельзя назвать совершенно обособленным от медицины реактивом - помимо с дружбы с теофиллином в препарате Эуфиллин, наш амин засветился и в союзе с хлоропирамином, и с ранитидином. Аптечные сети и вовсе относят его в категорию вспомогательных веществ и полупродуктов. Применяется он и в качестве антиокислительного агента, ингибитора коррозии. Короче говоря, везде вертеться умеет.
Этилендиамин на то и диамин, чтобы проявлять выраженные щелочные свойства, и силу ему в том дают как раз эти две аминогруппы с неподеленными парами электронов, чтобы заключать с протонами и другими электрофилами "сделки", называемые донорно-акцепторными связями. Эффект дружбы этилендиамина с теофиллина очень даже заметен - водный р-р Эуфиллина обладает щелочной реакцией среды, а посему неплохо поглощает из воздуха углекислый газ, что и делает долгое хранение препарата в таком виде невозможным. Этилендиамин хорошо связывает и катионы, и этот момент мы очень скоро вспомним.
Что касабельно лечебных свойств этилендиамина, то тут без прикрас - таковых не имеется, вся ответственность лежит на его "шефе".
Теофиллин, в отличие от своего денщика, относится к амфотерным соединениям (из братства метилксантинов, между прочим, только кофеин сохранил слабый основный характер). Благодаря особенностям гетероцикла и наличию протона, который теофиллин может, пускай и неохотно, отдать, соединение легко сходится не только с горячей водой, но и с щелочами, в том числе р-ром аммиака. Как видим, боевая дружба с этилендиамином не словах единых писана.
На две части теофиллина приходится одна часть этилендиамина.
Сбацай "Мурку"
Чем же можно проверить каждый из компонентов Эуфиллина? Для пуринового цикла теофиллина отлично подходит общеродовая для всех метилксантинов мурексидная проба.
Суть ее заключена в том, чтобы сначала при нагревании хорошенько окислить и разрушить цикл, а затем заставить его останки сойтись с аммиаком, дабы получить окрашенный мурексид. Долгое время мы не имели возможности провести эту реакцию из-за нехватки сильных окислителей. Недавно мы решили объединить оба реактива в одном лице - в персульфате аммония. Этот славный травитель плат, известный в кругах химиков, теоретически мог выполнить работу за двоих. Любопытно, что в реакции с р-ром персульфата получается ярко-желтое окрашивание. Если в смесь добавить окислитель в сухом виде, то получается нечто иное: глыбки еще не растворившегося персульфата окрашивают р-р вокруг себя в малиновые, пурпурные оттенки. Живет эта хрупкая "ягодка" недолго, ибо очень быстро она перемешивается с остальным объемом р-ра и переходит снова в желтизну. Вероятнее всего, продукт окисляется избытком персульфата.
Слово "мурексид" произошло от названия рода брюхоногих моллюсков Murex, из которых получали пурпур.
Общий механизм классической реакции на примере кофеина
Если с окислением все непросто, то вот в следующей реакции Эуфиллин подарил нам прелестный результат. Для маленького чуда в пробирке достаточно лишь р-ра сульфата меди. В реакции очень важно не переборщить избытком реактанта – буквально пара-тройка капель расширяют ваши зрачки великолепным фиолетовым "аметистом". Виновник этого торжества есть не кто иной, как этилендиамин, который, выступая лигандом, может связывать некоторые катионы в комплексы. Технически он может сделать нечто подобное и с ионами железа (III), однако продукты реакции ничем вас не удивят, лишь ржавым осадком. Излишки сульфата меди превратят чарующую фиолетовую красоту в малахитовый зеленый осадок – то уже будет комплекс совсем иного строения. Если сульфата меди будет все же поменьше, то р-р будет синим.
Парни, такой вопрос в каком растворе проводить электролиз, для очистки ржавчины с металла? Нашел старую мясорубку у матушки на чердаке, семейная реликвия, хочу привести в порядок. Благодарен всем за советы.
Я сам от химии сплавов очень далек, поэтому прошу сразу не закидывать тапками, как это делают в посте про УФ спектр света Продавцы на маркетах, какие же вы обидчивые, пытаяясь доказать, что 410 нанометров - это еще УФ спектр. Но вопрос в другом.
Уже почти месяц не могу понять странный эффект:
Есть медно-никелевый сплав - мельхиор. Точнее даже МН 19, который имеет состав (если верить производителю):
Температура плавления мельхиора (естественно эта цифра ОЧЕНЬ приблизительна и зависит от состава и способа плавления) - около 1170°с
Температура плавления меди - 1083 °C
Температура плавления никеля - 1452 °C.
Нагреваю очень бережно на малой мощности с большой частотой (чтобы если и происходило разрушение кристаллической решетки, но без начала процесса искрообразования и абляции) при помощи лазера до (приблизительно) 1200-1300 °C.
В итоге с поверхности удаляется никель, но остается медь.
Пытался разобраться в сродстве металлов к кислороду (и условиях, при которых тот или иной металл окисляется), но тут какая-то хрень выходит.
При таких условиях никель вообще окисляться не должен.
Медь
Никель
Собственно вопрос: почему это происходит?
И в продолжение:
Есть другой МН сплав, где уже другое содержание никеля (26%) и меди (71%). Там эффект такой:
50-е годы ХХ века – послевоенное время, эпоха нового витка не только вооружении, но и в фармакологии. Вот на лабораторных столах рождаются первые химические соединения из классов нейролептиков (аминазин, галоперидол), антидепрессантов (ингибиторы МАО), номенклатура понемногу пополняется такими главами, как «фунгицидные препараты», «гормональные контрацептивные средства для энтерального введения», разрабатываются первые противодиабетические средства из группы сульфонилмочевины». Безусловно, новоиспеченные помощники человека еще не скоро заступят на свои позиции, но толчок дан и дан в правильном направлении. Несмотря на то, что многие стебли психофармакологии тянутся из этого же времени, история нашего сегодняшнего гостя пустила корни еще гораздо раньше. А началось это восхождение еще за 60 лет до рождения самого препарата – в 1900-е, как раз тогда, когда в свет был выведен такой анестетик, как новокаин.
Героя нашего рассказа (пока безымянного) можно спокойно назвать структурным производным этого благородного лекарственного препарата. Спустя полвека после открытия новокаина ученые запустят в производство промежуточное звено, без которого невозможно было бы перейти к сути дела. Этим своеобразным посредником оказался прокаинамид, который ныне науке известен как антиаритмическое средство.
Прокаинамид
О том, что прокаинамид способен угнетать проводимость миокарда, подавляя быстрый ток ионов натрия в клетку, было известно задолго до открытия нашего героя. Искушенные желанием открыть нечто помощнее, химики Луи Джастин-Безансон и Чарльз Лавилл из фирмы «Делагранж» в 1957 экспериментируют с препаратом и внезапно обнаруживают, что его хлорированное производное, 2-хлорпрокаинамид, проявляется и как противорвотное средство при приеме внутрь. В течение последующих 7 лет проводятся новые серии экспериментов, что приводит к созданию целого поколения новых производных. Среди них наиболее интересными представителями можно назвать сульпирид и нашего сегодняшнего героя - метоклопрамид. Вспомнив, что нейролептик хлорпромазин тоже обладает противорвотными свойствами, было решено проверить, являются ли полученные производные тоже нейролептиками или седативными препаратами.
Метоклопрамид
Сульпирид испытание выдержал, но всё-таки проиграл "гигантам" - аминазину и галоперидолу. О его противорвотных способностях довольно быстро забыли, с грехом пополам сделав из него бойца с шизофреническими расстройствами (попал он на французский рынок в 1967 г.). В метоклопрамиде стоящий нейролептик разглядеть не удалось, а потому дороги обоих перспективных производных быстро разошлись.
Удары по центрам принятия решений
Метоклопрамид (в народе больше известный как Церукал) - одно из наиболее популярных средств для борьбы со рвотой. Конечно, лечить им любой приступ не получится, так как механизмы возникновения у данного симптома очень разные. Хоть все дороги ведут в один Рим - рвотный центр, расположенный в продолговатом мозге, объединять их при лечении нельзя. Если человека одолевает морская болезнь, то винить в этом стоит вестибулярные ядра, которые передают сигналы от лабиринта к мозжечку, а от него в центр. Участвуют в этом гистаминовые и холинорецепторы, поэтому было бы логично предположить, что их блокада позволит избежать приступа тошноты. Это верно, и по этому принципу работают препараты скополамина. Препараты, не действующие на данные рецепторы, будут неэффективны.
Однако если в организм человека попадает большое количество токсичных соединений (во время химиотерапии, при отравлении этанолом, морфином, алкалоидами наперстянки или чемерицы), которые будут причиной интоксикации и рвоты, то потребуется совершенно иной рычаг воздействия. Путь реакции тоже изменится - теперь импульсация будет идти из триггерного центра - области с большим количеством дофаминовых, серотониновых и прочих рецепторов. Его потому еще называют хеморецепторным центром.
Квадратом показано расположение area postrema - местонахождения триггерной зоны
Этот "парламент" рецепторов открыт всем ветрам, поскольку гематоэнцефалический барьер (барьер, защищает головной мозг от попадания некоторых токсинов и патогенов из общего кровотока) его не прикрывает. Свободный доступ позволяет токсинам спокойно стимулировать рецепторы, к которым у них есть сродство. Не стоит забывать, что при попадании отравляющих веществ энтеральным путем (а не в кровь или ликвор) об опасности сначала может предупредить желудок своими рецепторами в слизистой оболочке. В общем, уши есть всюду.
Локализация места действия противорвотных препаратов
В триггерной зоне больший вклад в развитие рвотного акта вносят дофаминовые D₂ рецепторы. На периферии куда более распространены серотониновые рецепторы. Метоклопрамиду и предстоит блокировать их, тем самым остановив пусковую триггерную зону. Преимущественно он действует на дофаминовые рецепторы, поскольку достать до серотониновых он может при большей дозировке. Впрочем, действие в данном случае не везде неодинаковое - для5-HT₃ препарат строго антагонист, а вот к подвиду 5-HT₄ отношение у него уже плёвое, ведь его он, вопреки ожиданиям, как раз-таки стимулирует. Почему так?
Любопытной деталью следует отметить то, что наш метоклопрамид затесался и в рядах так называемых прокинетиков - препаратов, усиливающих моторику ЖКТ. Выходу желудочного содержимого нередко способствует слабость мышечных сфинктеров, в первую очередь, кардиального, что меж желудком и пищеводом. Метоклопрамид через активацию 5-HT₄ рецепторы желудочно-кишечного тракта устраняет заброс содержимого желудка в пищевод. Ускоряется опорожнение желудка и кишечника, нормализуется перистальтика ЖКТ, устраняется вздутие, боли, спазмы. Таким образом, метоклопрамид "дает импет", чтобы движения желудочной и кишечной мускулатуры совершались в правильном, физиологическом направлении, а не в обратном. Это играет на руку центральному противорвотному действию препарата.
Пути и системы, участвующие в развитии акта рвоты
К сожалению, заигрывание с центральными дофаминовыми рецепторами может сыграть плохую шутку с тем, кто не придерживается расчетных доз. Избыточное дофаминоблокирующее действие вызывает нарушения, схожие с проявлениями паркинсонизма - непроизвольные спазмы мышц, нарушения речи и т.д. Между прочим, этим серьезным побочным эффектом грешат и многие нейролептики, в число коих метоклопрамид не пролез (поскольку действует более избирательно). Другим общим для них нарушением может стать расстройство секреции гормона пролактина. Часто это проявляется гинекомастией (увеличением мужских грудных желез), дисменореей (нарушение менструального цикла) и пр. Метоклопрамид выключает из регулирующей цепочки дофамин-пролактостатин, снижающий выброс пролактина, создавая его избыток.
По старым методичкам
Традиционно для нашего формата коснемся и химических свойств.
Метоклопрамид, как и его структурные предки новокаин и прокаинамид, происходят из рода бензамида. Основные черты наш препарат унаследовал от родни, поэтому многие реакции для семейства будут перекрестными.
Первичная ароматическая аминогруппа с выраженными основными свойствами – отличное место для первого пробного удара. Ее мы предпочитаем обнаруживать окислением до хинона дихроматной пробой (дихромат аммония в кислой среде). Реакция протекает вяло, спустя 5-10 минут цвет раствора различимо темнее, доходит до буроватого.
2. Окислить группу можно и классической реакцией с перманганатом в кислой среде, в которой фиолетовый окрас бесследно исчезает, а аминогруппа превращается уже в нитрогруппу. (фармакопейные статьи указывают, что реакция позволяет отличать типичные бензамиды от кокаина, который не окислится подобным образом).
4. К общеосадительным реактивам относят и р-р танинов, которые хорошо осаждаются в виде бурых хлопьев.
Хлопья комплексов выпали на дно (реакция требует времени).
5. Нагревание с гидроксидом натрия дает быстрое лимонно-желтое окрашивание, что может быть обусловлено действием на амидную группу с образованием ярко окрашенной желтой соли.
