Racemate

Tak jak Racemate to mieszanina dwóch substancji chemicznych różniących się jedynie trójwymiarową budową. Odnoszą się one do siebie, podobnie jak odbicie i odbicie lustrzane, i mogą mieć bardzo różne skutki farmakologiczne na organizm ludzki.

Co to jest racemat?

Racemat (także mieszanina racemiczna) to mieszanina dwóch substancji chemicznych, które są obecne w takich samych proporcjach. Różnią się trójwymiarową budową, co wynika z odpowiedniego ułożenia atomów.

Jeśli atom ma cztery wiązania z czterema innymi atomami lub grupami atomów, atom ten nazywa się chiralnym. Jeśli związek chemiczny ma co najmniej jeden chiralny atom, czterej partnerzy wiązania mogą przyjąć dwa różne układy wokół chiralnego atomu.

W rezultacie powstają dwie substancje, tak zwane enancjomery, które są ze sobą powiązane w swojej strukturze przestrzennej, takiej jak obraz i odbicie lustrzane lub jak lewa i prawa rękawica: Chociaż zawierają dokładnie te same atomy lub grupy atomów, nie można ich doprowadzić do zgodności i dlatego są od siebie oddzielone wyraźnie rozróżnialne. Zazwyczaj określa się je jako enancjomery (R) i (S).

Efekt farmakologiczny

Enancjomery substancji różnią się właściwościami fizycznymi jedynie pod względem aktywności optycznej. Substancja jest optycznie czynna, gdy w wymierny sposób zmienia pewną właściwość światła, gdy przez nią przechodzi. Jest to jeden ze sposobów rozróżniania odpowiednich enancjomerów i jest podstawowym kryterium podczas badania czystości potencjalnie racemicznej mieszaniny.

Enancjomery często znacznie różnią się pod względem właściwości fizjologicznych, co oznacza, że ​​ich zróżnicowanie lub czystość racematu ma duże znaczenie w farmacji. Każdy lek ma w organizmie miejsce działania, tzw. Cel, w którym jest rozpoznawany przez własne struktury organizmu. Struktury te są w większości same chiralne i zwykle rozpoznają tylko pewien enancjomer substancji.

Dlatego przy wytwarzaniu leków niezwykle ważne jest, aby w produkcie znajdował się tylko skuteczny enancjomer. W przeciwnym razie mogą wystąpić poważne skutki uboczne, ponieważ na przykład (często mniej skuteczny) enancjomer tworzący lustro wiąże się z zupełnie innym miejscem w organizmie i może wywołać niepożądaną reakcję.

Możliwe jest również, że nieprawidłowy enancjomer może zostać rozbity przez enzym w organizmie, zanim jeszcze osiągnie swój cel. Lub wiąże się z białkiem transportowym i dociera w ten sposób w niepożądane miejsce w organizmie. Możliwości interakcji są niezwykle zróżnicowane, dlatego skutki uboczne są trudne do przewidzenia, jeśli w produkcie znajduje się mieszanina racematu lub nieenancjomerycznie czystej mieszaniny.

Mniej poważnym, ale praktycznym przykładem są środki aromatyzujące. Receptory węchowe w naszym nosie również mają chiralność i są przystosowane do rozpoznawania określonych substancji. Jeden enancjomer naturalnego produktu karwon pachnie kminkiem, odpowiadający mu enancjomer tworzący lustro, jednakże, mięta.

Zastosowanie i zastosowanie medyczne

Wiele związków organicznych stosowanych jako składniki aktywne w lekach ma chiralne atomy, a tym samym różne enancjomery. Dlatego podczas syntezy tych substancji należy dołożyć starań, aby otrzymać produkt możliwie jak najbardziej czysty enancjomerycznie.

Późniejsza separacja jest technicznie bardzo złożona, dlatego w niektórych przypadkach efekty uboczne są tolerowane, a racemat jest dopuszczony jako lek. Ponieważ powiązane enancjomery często mają różną siłę, końcowy produkt leczniczy musi być w tym przypadku większy, aby osiągnąć taką samą skuteczność jak enancjomerycznie czysty lek.

Na przykład znieczulająca ketamina zawiera enancjomer (S), który ma lepsze działanie przeciwbólowe i znieczulające oraz mniej psychotropowych skutków ubocznych niż odpowiadający mu (R) -enancjomer. W tym przypadku korzystne jest dla pacjenta, jeśli stosuje się substancję leczniczą (S) -enancjomerycznie czystą.

Innym przykładem jest lek przeciwbólowy ibuprofen, który jest zwykle dostępny w postaci racematu. Tylko enancjomer (S) ma działanie przeciwbólowe, jednak enancjomer (R) jest równie dobry, jak nieskuteczny. Jednak pewna część tego ostatniego jest przekształcana w skuteczną formę (S) w organizmie przez endogenny enzym. Nie ma zatem potrzeby przeprowadzania złożonej syntezy ani późniejszego rozdziału enancjomerów.

Zagrożenia i skutki uboczne

Nieskuteczność enancjomeru jest stosunkowo nieszkodliwym efektem ubocznym stosowania mieszaniny racemicznej jako leku. Tragicznym przykładem bardzo poważnych skutków ubocznych jest tabletka nasenna Contergan z aktywnym składnikiem talidomidem. Contergan był reklamowany jako nieśmiercionośny środek nasenny w latach pięćdziesiątych i był popularny wśród kobiet w ciąży, ponieważ zmniejszał również poranne mdłości. Przeprowadzone do tej pory doświadczenia na zwierzętach nie wykazały prawie żadnych skutków ubocznych. Jednak po wprowadzeniu na rynek u noworodków wystąpiło więcej wad rozwojowych i po czterech latach lek został wycofany z rynku niemieckiego.

W wielu badaniach zbadano następnie sposób działania talidomidu i udało się wykazać, że cząsteczka wiąże się z czynnikiem wzrostu u nienarodzonego dziecka, a tym samym zakłóca rozwój embrionalny. Jak dotąd tego efektu teratogennego nie można było definitywnie przypisać żadnemu z dwóch enancjomerów, zwłaszcza, że ​​oba enancjomery w organizmie przekształcają się w siebie. Jednak podobne badania sugerują, że (S) -enancjomer talidomidu może mieć bardziej szkodliwe działanie.

W przypadku miejscowo znieczulającej bupiwakainy istnieje znaczne ryzyko przypadkowego przedostania się do krwiobiegu. Enancjomer (R) powoduje silniejszy spadek częstości akcji serca niż odpowiadający mu enancjomer (S). Jednak oba wykazują porównywalny efekt znieczulający. Jeśli stosuje się tutaj enancjomerycznie czysty składnik aktywny (S), te poważne skutki uboczne dla pacjenta można zmniejszyć.