Химия карбоциклических биологически активных веществ

Министерство образования и науки российской Федерации 

уральский Федеральный университет  
иМени первого президента россии б. н. ельцина

Э. в. носова  

н. н. Мочульская

хиМия карбоциклических 
биологически активных 
веществ

рекомендовано методическим советом урФу 
в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся 
по программе бакалавриата по направлениям подготовки 
18.03.01 «химическая технология», 19.03.01 «биотехнология», 
12.03.04 «биотехнические системы и технологии»

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2017 

2-е издание, стереотипное

удк 547.1(075.8)
ббк 24.2я73-1
 
н 845

рецензенты: 
кафедра природных и биологически активных соединений

пермского государственного национального исследовательского университета
(заместитель заведующего кафедрой кандидат химических наук, 
доцент в. а. глушков);

г. н. липунова, доктор химических наук,
ведущий научный сотрудник института органического синтеза уро ран

Носова, Э. В. 

н 845  
химия карбоциклических биологически активных веществ : 

[учеб. пособие] [Электронный ресурс]/ Э. в. носова, н. н. 
Мочульская ; М-во образования и науки рос. Федерации, урал. 
федер. ун-т. — 2-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА : Изд-во Урал. унта, 2017. — 156 с. 

ISBN 978-5-9765-3191-8 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1576-5 (Изд-во Урал. ун-та)

в пособии рассматриваются методы синтеза биологически активных соединений ароматического ряда, а также соединений, относящихся 
к классам терпенов и стероидов. описываются механизмы действия некоторых лекарственных средств и приводятся сведения о применении природных и синтетических карбоциклических соединений в современной 
медицинской практике.  

рекомендуется студентам, обучающимся по программе бакалавриата, 
для самостоятельной работы во время изучения курсов «химия биологически активных веществ», «органическая химия», «органическая химия 
веществ природного происхождения». также будет полезно магистрантам, 
обучающимся по направлению «Медицинская химия».

удк 547.1(075.8)

ббк 24.2я73-1

© уральский федеральный 
    университет, 2015

ISBN 978-5-9765-3191-8 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1576-5 (Изд-во Урал. ун-та)

ВВЕДЕНИЕ

б и о л о г и ч е с к и  
а к т и в н ы е  
в е щ е с т в а  (бав) - 
это соединения, которые вследствие своих физико-химических 
свойств вызывают биохимические, физиологические, генетические и другие изменения в живых клетках и организме.
под термином «биологическая активность» понимается как 
воздействие соединения на организм, так и вызываемый при этом 
отклик последнего (например, исчезновение болевого ощущения, снижение температуры, нормализация частоты сердечных 
сокращений).
л е к а р с т в е н н ы м и  с р е д с т в а м и  называют бав, применение которых для профилактики и лечения заболеваний человека разрешено законодательно.
л е к а р с т в е н н ы й  п р е п а р а т  – это любая субстанция (или комбинация субстанций), предназначенная для лечения 
или профилактики заболеваний человека. биологически активное вещество (действующее вещество) составляет основную 
часть лекарственного препарата и задает его фармакологический 
результат. помимо того, в состав лекарственного препарата могут 
входить иные химические вещества, применяемые для увеличения 
его объема, придания нужного цвета и вкуса, разбавления действующего вещества до требуемой концентрации. такие вещества 
называются вспомогательными.
к лекарственным веществам предъявляются многочисленные 
требования. прежде всего, лекарственное вещество должно обладать высокой активностью, избирательностью и оказывать продолжительное лечебное действие. оно не должно быть токсичным 
и не должно вызывать нежелательных побочных эффектов. лекарственное вещество должно быть высокочистым и иметь высокую 
стабильность при хранении, а себестоимость его производства 
не должна быть слишком высокой.

по характеру взаимодействия с организмом бав подразделяют: 
 – на биоинертные, организмом не усваивающиеся (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, кремнийорганические полимеры, поликарбонат и др.);
 – биосовместимые, в организме медленно растворяющиеся 
или ферментирующиеся (спирт, полиэтиленоксид, водорастворимые эфиры целлюлозы и др.);
 – бионесовместимые, вызывающие поражение тканей организма (полиантрацены, некоторые полиамиды и многие др.);
 – биоактивные направленного действия.
биоинертные и биосовместимые бав широко используются 
в производстве лекарств как вспомогательные ингредиенты, 
а также для получения тары, упаковочных и конструкционных 
материалов и др.
главным источником поступления бав в организм являются 
лекарства, пищевые и другие продукты. Многие бав проникают 
в организм из окружающей среды с воздухом и питьевой водой. 
в условиях растущего химического загрязнения окружающей 
среды в организм человека может попадать большое количество 
ксенобиотиков, вызывающих различные заболевания. биологической активностью также обладают алкоголь и ядовитые вещества, 
содержащиеся в табачном дыме и наркотических препаратах.
существуют три основных типа классификации биологически 
активных веществ: по медицинскому назначению, по источникам 
получения, по химическому строению.
по медицинскому назначению биологически активные 
вещества подразделяют на три группы.
1. химиотерапевтические. к ним относятся противоинфекционные лекарственные средства, действующие на паразитические 
организмы: антивирусные, антимикробные (антибиотики, антисептики), антитуберкулезные, антималярийные, фунгицидные, 
противоопухолевые, антигельминтные.
2. нейрофармакологические. Это лекарственные средства, 
действующие на центральную нервную систему (наркотические, обезболивающие, снотворные и психотропные препараты), 

и местные анестетики, действующие на периферическую нервную 
систему.
всемирная организация здравоохранения (воз) классифицировала психотропные средства центрального действия по специфичности их воздействия на различные психозы следующим 
образом:
 – нейролептики (или большие транквилизаторы) – средства, 
которые успокаивают, уменьшая реакции на внешнее возбуждение, снимают напряженность, чувство страха, агрессивность, бред, галюцинации;
 – седативные (или малые транквилизаторы) – средства, также 
уменьшающие напряженность, страх и тревогу, но, в отличие от нейролептиков, не оказывающие антипсихотического 
эффекта;
 – антидепрессанты – средства, снимающие угнетенные состояния (депрессии);
 – психостимуляторы – средства, стимулирующие функции 
головного мозга, психическую и физическую деятельность.

3. регуляторные. в эту группу входят витамины, гормоны, 
метаболиты, антиметаболиты (средства, регулирующие активность ферментных, гормональных, иммунных и генных систем).

по источникам получения биологически активные вещества 
подразделяют на три вида.
1. синтетические (около 70 % всех лекарственных средств).
2. полусинтетические, получаемые из природных веществ 
путем их химической модификации (например, антибиотики пенициллинового и цефалоспоринового ряда).
3. природные (алкалоиды, витамины, гормоны).

по химическому строению биологически активные вещества 
подразделяют на три класса.
1. неорганические (соли, оксиды, комплексные соединения).
2. органические синтетические производные алифатического, 
алициклического, ароматического и гетероциклического рядов. 

в каждом ряду присутствуют активные вещества с теми или иными 
функциональными группами и заместителями.
3. органические природные соединения (алкалоиды, антибиотики, гормоны, витамины, гликозиды и др.). природные бав 
образуются в процессе жизнедеятельности живых организмов. 
они могут формироваться в процессе обмена веществ, выделяться 
в окружающую среду (экзогенные) или накапливаться внутри 
организма (эндогенные).
применение индивидуальных карбоциклических биологически активных веществ в медицине началось в 1867 г., когда фенол 
стал использоваться в качестве антисептика. чуть позже (с 90-х гг. 
XIX в.) аспирин нашел применение как жаропонижающее средство. открытие в 1932 г. антимикробных свойств у синтетического красителя 2′4′-диаминоазобензол-4-сульфамида (красного 
стрептоцида) впервые вызвало всеобщий интерес исследователей 
к искусственно получаемым в лабораториях синтетическим биологически активным веществам. и уже к концу 1930-х гг. были 
синтезированы первые целевые сульфамидные препараты (белый 
стрептоцид и другие), что положило начало фармацевтическому 
промышленному синтезу. в настоящее время химико-фармацевтической промышленностью производятся десятки тысяч лекарственных средств. прежде всего, это препараты для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, антибиотики, обезболивающие 
и противоопухолевые средства.
на упаковке и в инструкции к лекарственному препарату 
обычно помещают следующие сведения:
1) торговое название препарата, являющееся коммерческой 
собственностью фирмы-производителя;
2) его международное наименование – единое официально 
принятое в фармакопеях всех стран мира наименование 
биологически активного вещества;
3) полное химическое название биологически активного 
вещества.
в данном пособии международные наименования биологически активных веществ приводятся со строчной (маленькой) буквы, 

а торговые названия препаратов  – с прописной (большой) буквы. 
причем у ряда препаратов одно из торговых названий может совпадать с международным наименованием активного вещества. 
например, препараты на основе ибупрофена носят торговые названия ибупрофен, нурофен, Миг.
в мире насчитывается около 20 фирм, занимающихся разработкой лекарственных препаратов. Многие из них тратят до 
7 млрд долларов сШа в год на научно-исследовательские работы. 
в создание одного лекарственного препарата вкладывается до 
1 млрд долларов сШа, и путь, который проходит молекула, чтобы 
стать патентованным лекарством, занимает до 15 лет. необходимо 
отметить, что вложенные средства себя оправдывают, поскольку 
в мире за 1 год лекарств продается на сумму более 500 млрд долларов сШа. 
по окончании 10-летнего срока действия лицензии любая фармакологическая фирма может начать производство копии патентованного лекарственного препарата. такой препарат-копию называют д ж е н е р и ко м. оригинальный же препарат (тот, с которого 
делают копию) называют б р е н д о в ы м.
препараты-копии широко используются во всем мире, 
поскольку они в среднем на 30–40 % дешевле оригинальных. в россии применяют 78 % дженериков и 22 % брендовых препаратов.
расширение списка поставляемых на мировой фармацевтический рынок лекарственных препаратов связано не только 
с созданием новых лекарственных средств и присвоением им оригинальных (первоначальных) наименований, но и с увеличением 
количества фармацевтических фирм, часто выпускающих одни 
и те же препараты под разными торговыми (фирменными) названиями. Это касается не только новых препаратов, но и некоторых 
давно известных и пользующихся большим спросом. в результате, 
например, ацетилсалициловая кислота (аспирин) имеет свыше 
400 торговых названий, такое же количество названий у парацетамола. около 150 торговых названий имеет стрептоцид, около 130 – 
аскорбиновая кислота и т. д. Эффективные патентованные препараты обычно копируются другими фирмами и быстро «обрастают» 

большим количеством торговых названий. так, относительно 
новый транквилизатор диазепам (сибазон) имеет свыше 120 названий, β-адреноблокатор пропранолол (анаприлин) – свыше 140, 
противоязвенное средство циметидин – свыше 120; десятки синонимов имеет антагонист ионов кальция нифедипин (коринфар).
с глубокой древности растения, содержащие терпеноиды, 
используются в качестве лекарственных средств и пищевых добавок. Эфирные масла, выделяемые из этих растений, составляют 
основу парфюмерных композиций. некоторые доступные терпеноиды служат сырьем для органического синтеза. Многие терпеноиды применяются в медицине. например, терпингидрат (п-ментандиол-1,8-гидрат) – лекарственное средство отхаркивающего 
действия.
стероиды, к которым относятся стерины, желчные кислоты, 
кортикостероиды, женские половые гормоны, мужские половые 
гормоны, агликоны сердечных гликозидов, широко используются 
в медицине, ветеринарии и в сельском хозяйстве в качестве высокоэффективных лекарств и кормовых добавок.
в данном пособии рассматриваются важнейшие лекарственные препараты ароматического ряда, даются сведения о препаратах ряда адамантана, терпенах и стероидах. биологически активным веществам гетероциклической природы посвящено отдельное 
учебное пособие (см.: носова Э. в. химия гетероциклических 
биологически активных веществ : учеб. пособие. екатеринбург : 
изд-во урал. ун-та, 2014. 204 с.).

1. ХИМИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ  
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕщЕСТВ

1.1. Производные фенилуксусной  
и фенилпропионовой кислот

Ибупрофен – 2-(4-изобутилфенил)пропионовая кислота –
нестероидное противовоспалительное лекарственное средство, 
оказывающее болеутоляющее и жаропонижающее действие. входит в список лекарственных средств воз, а также в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средств, утвержденный правительством российской Федерации.
впервые препарат на основе ибупрофена появился в великобритании в 1962 г. под названием бруфен и использовался как 
рецептурное средство для лечения ревматоидного артрита. 
с 1974 г. ибупрофен стал применяться в сШа под торговым 
названием Мотрин в качестве болеутоляющего и жаропонижающего средства. в 1983 г. в великобритании нурофен (ибупрофен) 
впервые получил статус безрецептурного препарата. успех нурофена был поистине потрясающим – уже к концу 1985 г. этот препарат применяли более 100 миллионов человек. в 1985 г. фирма 
Boots была удостоена королевской награды за научно-технические 
достижения в разработке ибупрофена. в настоящее время препараты на основе ибупрофена представлены в более чем 120 странах 
мира и эффективно используются при лечении различного рода 
болей и лихорадки миллионами людей.

CH3

O

OH

H

CH3

C
H3
CH3

O

OH

H

CH3

C
H3

+

ибупрофен (рацемат)

синтезируют ибупрофен из (изобутил)бензола. наиболее 
простой способ заключается в ацилировании (изобутил)бензола 
ацетилхлоридом и реакции (изобутил)бензофенона с цианидом 
натрия. в результате обработки циангидрина йодисто-водородной 
кислотой в присутствии фосфора протекают дегидратация, восстановление и гидролиз.
второй способ состоит в хлорметилировании (изобутил)бензола, замещении хлора на цианогруппу, алкилировании 4-(изобутил)бензилцианида йодистым метилом в присутствии амида 
натрия и гидролизе нитрильной группы до карбоксильной в растворе щелочи (см. с. 11).
в настоящее время фармацевтическая фирма «берлин хеми» 
выпускает на основе ибупрофена лекарственное средство Миг 
в таблетированной форме, достоинствами которого являются 
более быстрое растворение и всасывание в желудочно-кишечный 
тракт, а соответственно – более быстрое достижение обезболивающего действия.
Напроксен 
– 
(S)-2-(6-метокси-2-нафтил)пропионовая 
кислота – оказывает анальгетическое, жаропонижающее и длительное противовоспалительное действие. используется при лечении ревматоидного артрита и других ревматических заболеваний 
и заболеваний опорно-двигательного аппарата, а также при дисменорее и острой подагре.

MeO

O

OMe

напроксен

синтезируют напроксен из 2-ацетил- или 2-хлорме тил-6-метокси нафталина.
Фенопрофен – 2-(3-феноксифенил)пропионовая кислота – 
нестероидное противовоспалительное лекарственное средство,