Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lektsia_2_2012_-all

.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
05.02.2016
Размер:
428.31 Кб
Скачать

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

БИОИЗОСТЕРИЗМ

Биоизостеры – вещества, получаемые путём замены одного атома (группы атомов) на другой атом (группу

атомов), сохраняющие биологическую активность исходных соединений.

Изостерическое (биоизостерическое) замещение –

замещение (модификация) функциональных групп на другие группы, имеющие сходное строение.

Биоизостеризм используется для: увеличения фармакологической активности,

повышения селективности по отношению к определённому типу (подтипу) рецепторов или изоформе фермента, уменьшения определённых побочных реакций,

оптимизации фармакокинетики.

OH

O

 

 

 

OH

O

 

N

N

 

 

 

N N

S N CH3H

 

S

 

S N CH3H

O O

 

 

 

 

O O

 

t1/2 = 36–45 часов

t

 

= 60–75 часов

 

 

 

1/2

 

 

 

O

 

 

 

O

 

H N

CH3

 

H N

F

O

N

 

 

O N

 

 

H

 

 

 

H

 

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ПОНЯТИЯ «БИОИЗОСТЕРИЗМ»

Ирвинг Ленгмюр (Langmuir) (1881–1957)

Американский химик. Лауреат Нобелевской премии по химии 1932 г. за исследования в области химии поверхностных явлений

1919 г. «Изоморфизм, изостеризм и ковалентность» - понятие «изостеризм».

Изостеры – это молекулы или ионы, содержащие одинаковое число атомов, а также имеющие

одинаковое количество и расположение электронов.

N2O и CO2

1925 г. Г. Гримм (Grimm) - «закон гидридного замещения» («Hydride displacement law»).

Атомы в любом месте периодической системы в пределах четырёх клеток до инертного газа при присоединении к ним от одного до четырёх атомов водорода изменяют свои свойства таким образом, что образующиеся комбинации ведут себя как псевдоатомы, аналогичные элементам в группах, находящихся справа от них от 1 до 4 клеток соответственно.

C

N

O

F

Ne

Na

 

CH

NH

OH

FH

 

 

 

CH

NH

OH

FH +

 

 

2

2

2

2

 

 

 

CH

NH

OH +

 

 

 

3

3

3

 

 

 

 

CH

NH +

 

 

 

 

4

4

1932 г. Ганс Эрленмейер (Erlenmeyer)

Изостеры – это атомы, ионы или молекулы, в которых наружные электронные оболочки могут

считаться идентичными.

O

NH2

N

NH2

 

H

H

 

 

 

Одинаковая активность в

 

C

NH2

 

иммунологических

 

H

 

тестах

1951 г. Г. Фридман (H.L. Friedman)

Биоизостеры – это все соединения (атомы и молекулы), которые удовлетворяют самому

широкому определению изостеров и имеют один и тот же тип биологической активности.

 

 

COO-

 

 

 

 

Cl

 

 

 

COO-

Изостеры?

 

N

 

 

 

CH3

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

CH3

 

 

Cl

 

lg(1/C) = 3,48

lg(1/C) = 3,48

 

lgP = 0,28

 

lgP = 0,23

Увеличение на 20 мВ потенциала ротовой ганглии моллюска.

Определение «биоизостеров» по К. Ганчу

Биоизостеры – это соединения, вызывающие идентичный биохимический или фармакологический

эффект в стандартной тест-системе.

2012

1

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

КЛАССИФИКАЦИЯ БИОИЗОСТЕРИЗМА

Альфред Бургер (Burger), 1970

БИОИЗОСТЕРИЗМ

КЛАССИЧЕСКИЙ

НЕКЛАССИЧЕСКИЙ

Одновалентные атомы или

fЦиклический/нециклический

группы

Функциональные группы

Двухвалентные атомы или

Ретроизостеризм

группы

 

Трёхвалентные атомы или

 

группы

 

Четырёхвалентные атомы

 

Эквивалентные кольца

 

КЛАССИЧЕСКИЙ БИОИЗОСТЕРИЗМ

Биоизостеры имеют приблизительно одинаковый размер, форму и конфигурацию внешнего электронного слоя.

Категория

 

Ряды (био)изостеров

Одновалентные атомы

-CH3; -NH2; -OH; -F; -Cl //

или группы

-PH2; -SH // -Br; -изопропил //

 

-I; -трет-бутил

 

 

 

 

 

Двухвалентные атомы

-CH2-; -NH-; -O-; -S-; -Se //

или группы

-COCH2; -CONH-; -COO-; -COS-

Трёхвалентные атомы

-CH=; -N= // -P=; -As=

или группы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Четырёхвалентные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

атомы

 

 

C

 

 

 

Si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентные кольца

Бензол-тиофен, бензол-пиридин,

 

циклопентан-пирролидин

Атомы или группы

N

 

 

 

 

N CH3

 

N CH3

 

CH3

 

CH3

O

 

O

 

O

N(C2H5)2

N

N(C2H5)2

H2N

H2N

H

 

 

 

Биоэквивалентные кольца

 

 

 

H

 

H

 

 

N

 

S

N

 

N CH3

 

 

N

CH3

 

N CN

 

 

H

 

 

 

 

NO2

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

N

O

 

S

N

N

CH3

 

 

 

 

 

H

H

 

NH2 S

H2NNNSNS NH2

NH2 OO

Антиметаболиты

O

 

 

 

OH

 

 

SH

H N

F

 

 

 

 

 

N

N

 

N

N

 

 

 

 

 

 

O N

 

 

 

N N

 

 

N N

H

 

 

 

H

 

 

H

 

 

 

 

O

 

COOH

 

NH2

 

 

 

N

 

 

 

N

N

 

N

H

 

COOH

 

 

 

 

 

H2N

N

N

 

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

НЕКЛАССИЧЕСКИЙ БИОИЗОСТЕРИЗМ

Циклический/нециклический

H3C OH

CH3 OH

HO

HO

H3C

Функциональных групп

 

O

 

 

 

O

O

 

C

 

 

OH

C

O

N C N

O N

O

OH

N OH

C

H

 

 

 

H

N

 

O

 

O O

O O

OH

N

 

 

 

P O

CH3

S N R

S OH

 

N N

 

OH

 

H

 

 

H

 

 

 

 

2012

2

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

H3C

 

 

 

O

 

O O

 

ПРОЛЕКАРСТВА

 

 

 

 

 

N

 

OH

S

NH2

 

Пролекарство (prodrug) - химические соединение,

 

 

 

 

 

 

N

Cl

 

 

 

 

H2N

 

H2N

 

 

 

фармакологически неактивное либо обладающее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

незначительной активностью, подвергающееся

 

 

OH

 

O

 

 

 

 

H

 

 

CH3

 

 

 

биотрансформации с образованием фармакологически

 

 

 

CH3

 

 

 

N

N

 

 

 

CH3OH

 

активного метаболита.

 

 

 

 

N

 

 

H3C

 

 

CH

Адриан Альберт (Albert)

(1907–

 

 

N

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

H C

 

 

 

1958 1989) профессор Австралийского

 

 

 

 

O

 

 

3

 

 

 

Национального Университета

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

“the drug you are having when you are

 

 

Ретроизостеризм

 

 

 

 

 

not having a drug”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

COOH

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

1899

 

 

 

 

 

O R1

R O

R1

 

 

 

 

N

N

Schering

 

 

R

 

 

 

OCOCH3

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Феликс Хоффман («Bayer»)

 

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЛЕКАРСТВ

Пролекарства, содержащие переносчик

 

ПРОЛЕКАРСТВА

Содержат группу-

 

 

 

 

 

 

переносчик, которая

 

O

 

 

 

 

 

 

отщепляется при

H

N

N

 

O

 

 

 

гидролизе,

O

CH3

СОДЕРЖАЩИЕ

БИОПРЕДШЕСТВЕННИКИ

 

 

 

восстановлении или

H2N

N

N

 

 

 

 

ПЕРЕНОСЧИК

(BIOPRECURSORS)

окислении:

 

 

O

H2N

CH3

(CARRIER-LINKED)

 

Биопредшественники

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНЪЮГАТЫ ЛВ С

При активации не

O

 

 

 

O

 

происходит

 

 

H N

 

ПОЛИМЕРАМИ И

отщепления групп.

H N

C2H5

 

C2H5

АНТИТЕЛАМИ

Активируются

 

 

 

N

O

 

O

N

O

 

 

путём гидратации,

 

 

 

восстановления

H

 

 

 

H

 

 

 

или окисления:

 

 

 

 

 

 

ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПРОЛЕКАРСТВ

 

ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ ПРОЛЕКАРСТВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фармакодинамика

Фармакокинетика

Фармацевтические

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

 

ДРУГИЕ СТРУКТУРЫ

 

 

свойства

 

Маскирование

Улучшение

Улучшение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

N

NO2

 

реакционноспособных

всасывания в ЖКТ и

растворимости.

 

 

АМИДЫ

СОЛИ

 

веществ.

других местах.

Увеличение

H

N

N

N

 

 

Активация

Увеличение

химической

 

 

O

CH3

 

 

 

S

H

цитотоксичных

продолжительности

стабильности.

 

 

 

 

 

 

H2N

N

N

 

 

 

H3C

 

агентов in situ.

действия.

Улучшение

 

O

 

 

 

N

N

 

Уменьшение

вкуса, запаха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пресистемного

Уменьшение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

N

 

 

 

 

 

O

 

HN

 

 

 

метаболизма.

раздражения и

 

 

 

O

O

 

 

O

 

 

 

Уменьшение

боли при

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

побочных эффектов.

введении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Непафенак

O

NH2

NaO

P

 

 

 

 

 

Преимущественная

 

NH2

O

 

 

 

 

доставка в

 

 

 

 

 

NaO

 

 

 

 

определённые ткани и

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

органы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012

 

 

3

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

Фармакодинамика N

Маскирование

 

 

 

 

реакционноспособных

 

N

N

веществ

 

 

N

 

 

 

 

O

CH3

Активация

 

H N O

 

N

F

 

цитотоксичных

 

 

 

 

 

 

 

агентов in situ

O

N

 

 

 

CH3 O

 

 

 

OH

OH

 

 

 

HO

O

 

 

 

 

O

 

O

 

H3C

OH

 

 

 

C

CH

H3C

O

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

H

CH3

 

 

 

 

 

 

 

Линестренол

 

 

 

 

 

H3C

 

 

Уменьшение пресистемного

Уменьшение побочных

эффектов

 

 

метаболизма

 

 

Улучшение

 

 

O

 

O

 

HO

H3C

 

O

фармацевтических

 

OH

H3C

 

свойств

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

NaO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Увеличение растворимости

Фармакокинетика

 

 

 

O

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

CH3 O

 

 

 

HO

H3C

O

CH3

O

 

O

CH

 

H3C

 

O

CH3

H N

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

NH2

 

 

O

 

 

 

 

O

CH3

 

 

 

F

 

 

 

Улучшение всасывания в ЖКТ

Увеличение местной

S

 

 

 

 

проницаемости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

COOH

N

CF3

O

C9H19 HO

 

NH2

 

 

N

N

 

 

 

 

 

 

Увеличение

 

 

O

Преимущественная

 

 

 

 

доставка в определённые

продолжительности действия

ткани и органы

 

 

 

OH

O

 

 

 

 

H

CH3

 

 

 

 

 

C15H31 H3C

 

 

 

 

 

O

 

N

O Cl

O2N

 

NHCOCHCl2

 

 

 

 

 

Улучшение вкуса

 

 

O

 

H

N

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

CH3

OH

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H3C

 

 

 

OH

 

 

 

H3C

O

 

 

HO

HO

 

 

 

H C

HO

 

 

CH3O

CH3

 

HO

P O SCH3

 

3 N

 

O

 

 

 

 

H3C

O

 

 

 

O

CH3

 

-O

O

H3C

O

 

O

O

Уменьшение

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

раздражения и боли

 

O

OCH3

 

 

 

 

 

 

 

 

при введении

 

H3C

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

H3C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уменьшение растворимости

МЯГКИЕ ЛЕКАРСТВА

Мягкое лекарство (soft drug) – соединение,

которое разрушается в живом организме до предсказуемых нетоксичных и неактивных метаболитов после выполнения своей терапевтической роли.

 

OH

H

 

O

O

N

CH3

O

 

 

CH3

Адапролол

OH

H

 

O

O

N

CH3

HO

 

 

CH3

ДВОЙНЫЕ ЛЕКАРСТВА

Двойное лекарство (twin drug) – лекарственное средство, содержащее две фармакофорные

группы, ковалентно связанные друг с другом.

OH

O OO O

NaOOCOOCOONa

Критерии классификации:

идентичные или неидентичные фармакофоры;

способ соединения фармакофорных групп;

устойчивость в организме.

2012

4

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

Идентичные или неидентичные

A

A

дупликация

A

A

 

A

B

ассоциация

A

B

 

H3C

H

 

CH3

 

O O

O

 

 

 

 

 

 

HO

N

N

OH

H3C O

 

N CH3

 

 

 

 

 

 

Этамбутол

H

 

O

 

H

Способ соединения фармакофоров Бенорилат

A

A/B

 

A

A/B

 

A A/B

с помощью линкера без линкера

перекрывание

Устойчивость в организме

 

 

 

 

O

 

 

F

 

COOH

ROCHN

S

N

 

N

 

 

 

N

 

N

 

 

O

COOCH(C6H5)2

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

F

COOH

ROCHN

 

S

N

N

 

 

O

N

HN

 

 

CH2

 

 

Nu

 

 

 

 

COOCH(C6H5)2

 

 

 

 

NO2

 

 

H

 

 

 

 

 

O

 

H3C

N

CH3

 

 

C2H5OOC

 

O

 

O

 

COOC2H5

 

 

 

 

 

O

 

 

 

H3C

N

CH3

 

 

 

 

 

 

 

 

Димер

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O2N

 

нитрендипина

 

 

 

 

 

 

O

OH

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

O

 

 

N

CH3

 

Диаспирин

 

OH

O

 

 

 

 

 

O

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ацетаминосалол

ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ ДВОЙНЫХ ЛЕКАРСТВ

ДВОЙНЫЕ ЛЕКАРСТВА

ИДЕНТИЧНЫЕ

НЕИДЕНТИЧНЫЕ

Лиганды рецепторов

DUAL-ACTING DRUGS

Ингибиторы ферментов

Лиганды двух разных

Взаимодействие с ДНК

рецепторов

Другого действия

Вещества, действующие

 

на один рецептор и один

 

фермент

 

Другого действия

Идентичные

 

 

 

 

O

O

противоопухолевое

двойные

 

 

 

 

средство

 

 

 

 

 

 

лекарства

 

 

 

 

H2N

 

NH2

 

 

 

 

 

NH

Пентамидин

NH

 

OH

H

OH

 

Неидентичные двойные лекарства

O

 

N

O

Небиволол

 

 

 

 

 

 

 

N

F

H

H

H

F

OH H

 

N

 

 

N

CH3

 

 

N

N

N

 

 

 

 

 

NH

NH

 

HO

C2H5OOC

COOC2H5

Cl

 

 

 

 

 

Хлоргексидин

O NH2

 

 

Cl

NH

NH

H3C

N CH3

 

 

 

 

 

 

N

N

N

 

Лабеталол

 

H

 

 

 

БКК и ингибитор Тх-синтазы

 

H

H

H

 

 

 

 

 

 

 

2012

5

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

СТЕРЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

ВИДЫ СТЕРЕОИЗОМЕРИИ

Пространственная изомерия (стереоизомерия) – вид изомерии, который возникает в результате различий

в конфигурации молекул, имеющих одинаковое химическое строение.

Конфигурация - пространственное расположение атомов или групп атомов, входящих в состав молекулы определённого химического строения, без учёта изменений их относительной ориентации, возникающих вследствие вращения вокруг -связей.

СТЕРЕОИЗОМЕРЫ

ЭНАНТИОМЕРЫ ДИАСТЕРЕОМЕРЫ

H3C N

 

 

H3C N

 

H

H АТРОПИН

O

O

C O

C O

H

H

CH2OH

CH2OH

S(-)-гиосциамин

R(+)-гиосциамин

OH

H

 

OH

H

 

 

H3C

 

CH3

 

N

CH3

 

N

CH3

 

22

CH

CH3

 

CH3

 

CH3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

H3C

(1R, 2S)

(1S, 2R)

 

 

 

 

OH

H

 

OH

H

 

 

7

 

 

 

N CH3

 

N CH3

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

CH

 

CH3

 

5

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

(1R, 2R)

(1S, 2S) HO

 

 

 

 

 

 

CH3

OH

 

HO

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E-

 

 

 

 

 

 

 

HO

H3C

 

 

H3C

 

Z-

CH3

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА

ЭНАНТИОМЕРЫ

 

 

 

АХИРАЛЬНЫЕ

CH3

РАЦЕМАТЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

CH

CH3

 

CH3

CH3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

H3C

O 2

4'

 

8'

CH

3

CH3

R

R

 

R

 

 

 

 

 

O

CH3

 

 

 

 

 

 

COO-

H

 

Дексалгин

 

S(+)

HO

N

OH

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

РАЗЛИЧИЯ СВОЙСТВ СТЕРЕОИЗОМЕРОВ ЛС

Эутомер (Eu) – энантиомер, обладающий большей активностью (большим сродством к

рецептору).

Дистомер (Dis) – энантиомер, обладающий меньшей активностью (меньшим сродством к

рецептору).

Affin(Eu)/Affin(Dis) = Eudismic quotient

LogAffin(Eu) - LogAffin(Dis) = Eudismic index

Фармакодинамические свойства Различия в силе действия

Два энантиомера (в терапевтических дозах) практически не бывают равными по силе антагонистами;

Если рацемат не обладает

фармакологической активностью, то оба энантиомера неактивны и разделение смеси не имеет смысла; ФА рацемата является средним арифметическим величин активности энантиомеров. При выделении более активного энантиомера можно увеличить активность ЛС максимум в 2 раза.

O CH2OH NH H

Cl2HC HOH

 

1R, 2R

 

 

 

 

 

 

 

 

NO2

 

CH2OH O

H

 

 

NH

 

 

CHCl2

 

 

 

HO

 

 

H

 

 

 

 

NO2

2012

6

Жерносек А.К. Лекции по фармацевтической химии (all)

Различия в фармакологическом профиле

H3CO

 

OCH3

 

 

H

H

 

 

NCH3

H3CN

 

H3C

CH3

H3C

CH3

H3C H N

O

H3C H N

O

 

 

O

CH3

O

CH3

Пропоксифен

HS CH3

COOH

HS CH3

COOH

H3C

 

H3C

 

 

 

S(-) NH2

R(+) NH2

O

 

 

O

 

 

 

H

 

 

H

 

O O

N

O

O O

N

O

S(-)

H

 

R(+)

H

 

 

 

 

 

Фармакокинетические свойства

Различия в процессах всасывания и распределения.

Различия в процессах метаболизма.

Различия в процессах проникновения энантиомеров в различные органы и ткани.

Различия в процессах экскреции.

H3CO

NH

 

CH

 

 

 

3

N

S

 

OCH3

COOH

O

N

CH3

 

 

 

Cl

N

NH2

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

R(-) – менее активный,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH3

 

 

 

 

 

COOH S(+) – более активный.

 

 

 

 

 

 

 

H3C

 

 

 

 

 

 

 

Энантиомер

 

 

 

S/R принято

S/R выделяется

 

 

 

R(-)

 

 

 

 

95:5

95:5

 

 

 

S(+)

 

 

 

 

6:94

80:20

 

рацемат

 

 

 

 

50:50

70:30

Cl

2012

7

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]