рацемат

Так как рацемат представляет собой смесь двух химических веществ, различающихся только своей трехмерной структурой. Они связаны друг с другом как изображение и зеркальное отображение, и каждая из них может иметь очень разные фармакологические эффекты на человеческий организм.

Что такое рацемат?

Рацемат (также рацемическая смесь) описывает смесь двух химических веществ, которые присутствуют в одинаковых пропорциях друг к другу. Они различаются своей трехмерной структурой, которая является следствием соответствующего расположения атомов.

Если атом имеет четыре связи с четырьмя другими различными атомами или группами атомов, этот атом называется хиральным. Если химическое соединение имеет по крайней мере один хиральный атом, четыре партнера по связыванию могут иметь два разных расположения вокруг хирального атома.

В результате образуются два вещества, так называемые энантиомеры, которые по своей пространственной структуре ведут себя как изображение и зеркальное отображение или как левая и правая перчатка: хотя они содержат одни и те же атомы или группы атомов, их нельзя заставить совпадать, и поэтому они отделены друг от друга. четко различимы. Их обычно называют (R) и (S) энантиомерами.

Фармакологический эффект

Энантиомеры вещества различаются по своим физическим свойствам только по оптической активности. Вещество является оптически активным, когда оно заметно изменяет определенное свойство света, проходя через него. Это один из способов дифференциации соответствующих энантиомеров и важный критерий при проверке чистоты потенциально рацемической смеси.

Энантиомеры часто значительно различаются по своим физиологическим свойствам, что означает, что их дифференциация или чистота рацемата имеет большое значение в фармации. Каждое лекарство имеет место действия в человеческом теле, так называемую цель, в которой оно распознается собственными структурами тела. Эти структуры в основном сами по себе хиральны и обычно распознают только определенный энантиомер вещества.

Поэтому при изготовлении лекарств крайне важно, чтобы в продукт входил только эффективный энантиомер. В противном случае могут возникнуть серьезные побочные эффекты, поскольку (часто менее эффективный) зеркальнообразующий энантиомер может связываться с совершенно другим местом в организме и вызывать нежелательную реакцию.

Также возможно, что неправильный энантиомер может быть расщеплен ферментом в организме еще до того, как он достигнет своей цели. Или он связывается с транспортным белком и таким образом попадает в нежелательное место в организме. Возможности взаимодействия чрезвычайно разнообразны, поэтому побочные эффекты трудно предсказать, если в продукте присутствует рацемат или неэнантиомерно чистая смесь.

Менее серьезный, но практичный пример - ароматизаторы. Обонятельные рецепторы в нашем носу также обладают хиральностью и приспособлены к распознаванию определенных веществ. Один энантиомер карвона натурального продукта пахнет тмином, а соответствующий зеркально-образующий энантиомер - мятой.

Медицинское применение и использование

Многие из органических соединений, которые используются в качестве активных ингредиентов в лекарствах, имеют хиральные атомы и, следовательно, разные энантиомеры. Следовательно, во время синтеза этих веществ необходимо следить за тем, чтобы продукт был как можно более энантиомерно чистым.

Последующее разделение технически очень сложно, поэтому в некоторых случаях побочные эффекты допускаются, а рацемат одобрен в качестве лекарственного средства. Поскольку ассоциированные энантиомеры часто имеют разную эффективность, в этом случае конечный лекарственный препарат должен быть дозирован выше, чтобы достичь такой же эффективности, как и у энантиомерно чистого лекарственного средства.

Например, анестетик кетамин имеет (S) -энантиомер, который имеет лучший анальгетический и анестезирующий эффект и меньше психотропных побочных эффектов, чем соответствующий (R) -энантиомер. При этом для пациента выгодно использовать (S) -энантиомерно чистое лекарственное вещество.

Другой пример - болеутоляющее ибупрофен, который обычно доступен в виде рацемата. Только (S) -энантиомер обладает обезболивающим действием, однако (R) -энантиомер практически неэффективен. Однако определенная часть последних превращается в организме в эффективную (S) форму эндогенным ферментом. Следовательно, нет необходимости в сложном синтезе или последующем разделении энантиомеров.

Риски и побочные эффекты

Неэффективность энантиомера является сравнительно безвредным побочным эффектом использования рацемической смеси в качестве лекарственного средства. Трагическим примером очень серьезных побочных эффектов является снотворное Контерган с активным ингредиентом талидомидом. Contergan рекламировался как нелетальное средство для сна в 1950-х годах и был популярен среди беременных женщин, поскольку он также уменьшал утреннюю тошноту. Проведенные до этого эксперименты на животных практически не показали побочных эффектов. Однако после выхода на рынок у новорожденных возникло больше пороков развития, и через четыре года препарат был снят с немецкого рынка.

Затем многие исследования изучили механизм действия талидомида и смогли показать, что эта молекула связывается с фактором роста у будущего ребенка и, таким образом, препятствует эмбриональному развитию. До сих пор этот тератогенный эффект нельзя было однозначно приписать ни одному из двух энантиомеров, тем более что два энантиомера превращаются друг в друга в организме. Однако аналогичные исследования показывают, что (S) -энантиомер талидомида может иметь более разрушительные эффекты.

При использовании местного анестетика бупивакаина существует значительный риск случайного попадания в кровоток. (R) -энантиомер вызывает более сильное снижение частоты сердечных сокращений, чем соответствующий (S) -энантиомер. Однако оба демонстрируют сравнимый анестезирующий эффект. Если здесь используется (S) -энантиомерно чистый активный ингредиент, эти серьезные побочные эффекты для пациента могут быть уменьшены.