Фармацевтическая химия
Покупка
Новинка
Тематика:
Фармация
Издательство:
КВАДРО
Авторы:
Дельцов Александр Александрович, Лунегов Александр Михайлович, Иванникова Регина Фановна, Барышев Виктор Анатольевич
Год издания: 2025
Кол-во страниц: 256
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-906371-09-4
Артикул: 874034.01.99
В учебнике изложены основные разделы фармацевтической химии: общие вопросы фармацевтической химии, нормативно-правовая документация, регламентирующая качество лекарственных средств, обеспечение качества лекарственных средств, методы фармацевтического анализа, анализ неорганических, органических лекарственных средств, анализ лекарственных средств в биологических жидкостях, стабильность и сроки годности лекарственных средств. Учебник «Фармацевтическая химия» структурирован в соответствии с разделами учебной программы дисциплины «Фармацевтическая химия» и предназначен для обучающихся факультета ветеринарной медицины, в том числе при реализации экспериментальных образовательных программ интернатуры в области ветеринарии.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 54: Химия. Кристаллография. Минералогия. Минераловедение
- 615: Лекарствоведение. Фармакология. Общая терапия. Токсикология
- 619: Сравнительная патология. Ветеринария
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 33.05.01: Фармация
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Учебник Санкт-Петербург 2025 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И БИОТЕХНОЛОГИЙ — МВА ИМЕНИ К. И. СКРЯБИНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ Допущено ФУМО в системе высшего образования по укрупнённой группе специальностей и направлений подготовки «Ветеринария и зоотехния» в качестве учебника для реализации в образовательных организациях, реализующих программы высшего образования по специальности «Ветеринария» (специалитет), а также при реализации экспериментальных образовательных программ интернатуры в области ветеринарии.
УДК 615.1:54:619
ББК 48.58:24
Ф24
Фармацевтическая химия : учебник / А. А. Дельцов, А. М. Лунегов,
Р. Ф. Иванникова, В. А. Барышев; МСХ РФ, МГАВМиБ, СПбГУВМ. —
Санкт-Петербург : Квадро, 2025. — 256 с.
ISBN 978-5-906371-09-4
В учебнике изложены основные разделы фармацевтической химии: общие
вопросы фармацевтической химии, нормативно-правовая документация, регламентирующая качество лекарственных средств, обеспечение качества лекарственных средств, методы фармацевтического анализа, анализ неорганических,
органических лекарственных средств, анализ лекарственных средств в биологических жидкостях, стабильность и сроки годности лекарственных средств.
Учебник «Фармацевтическая химия» структурирован в соответствии с разделами учебной программы дисциплины «Фармацевтическая химия» и предназначен для обучающихся факультета ветеринарной медицины, в том числе при
реализации экспериментальных образовательных программ интернатуры в области ветеринарии.
Ф24
ISBN 978-5-906371-09-4
© Авторский коллектив, 2025
© Квадро, 2025
А в т о р ы:
Дельцов Александр Александрович, доктор ветеринарных наук,
кандидат фармацевтических наук, профессор;
Лунегов Александр Михайлович, кандидат ветеринарных наук, доцент;
Иванникова Регина Фановна, кандидат биологических наук, доцент;
Барышев Виктор Анатольевич, кандидат ветеринарных наук, доцент.
Р е ц е н з е н т ы :
Зыкова С. С., доктор биологических наук, доцент
(ФГБОУ ВО ПГФА Минздрава России);
Парамонов С. Г., кандидат биологических наук, доцент
(ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России);
Клемпер А. В., кандидат фармацевтических наук
(ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 1.1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ Фармацевтическая химия — наука, изучающая способы получения, строение, физические и химические свойства лекарственных веществ; взаимосвязь между их химической структурой и действием на организм; методы контроля качества лекарств и изменения, происходящие при их хранении. Основными методами исследования лекарственных веществ в фармацевтической химии являются анализ и синтез. Задачи, стоящие перед фармацевтической химией, решаются с помощью классических физических, химических и физико-химических методов, которые используются как для синтеза, так и для анализа лекарственных веществ. Чтобы познать фармацевтическую химию, необходимы глубокие знания в области общетеоретических химических, медико-ветеринарных биологических дисциплин, физики и математики. Фармацевтическая химия занимает центральное место среди других специальных фармацевтических дисциплин — фармакогнозии, технологии лекарств, фармакологии, организации и экономики фармации, токсикологической химии — и является своеобразным связующим звеном между ними. Например, фармакогнозия — наука, изучающая растительное лекарственное сырьё, создает основу для создания новых препаратов, которые анализирует фармацевтическая химия. Это же относится и к технологии лекарств, и к их хранению и отпуску. В области исследования взаимосвязи между структурой молекул лекарственных веществ и их действием на организм фармацевтическая химия близко примыкает к фармакологии. Поскольку лекарство предназначено для больного организма, то фармацевтическая химия тесно связана с теоретическими медико-ветеринарными и клиническими дисциплинами (анатомией, физиологией, терапией, хирургией, акушерством и гинекологией, паразитологией и др.). Базируется же фармацевтическая химия на теории и законах таких химических наук, как неорганическая, органическая, аналитическая, физическая и коллоидная химия.
При разработке способов контроля качества лекарственных препаратов в фармацевтической химии применяют методы аналитической химии. Вместе с тем фармацевтический анализ имеет свои специфические особенности и включает три обязательных этапа: определение подлинности препарата, контроль его доброкачественности (установление допустимых пределов примесей) и количественное определение лекарственного вещества. И, наконец, развитие фармацевтической химии невозможно без широкого использования законов таких точных наук, как физика и математика, без которых нельзя познать физические методы исследования лекарственных веществ и различные способы расчёта, применяемые в фармацевтическом анализе. 1.2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ На протяжении тысячелетий господствовал эмпирический, основанный на многовековых наблюдениях подход к поиску лекарственных средств. В качестве источника лекарств использовали готовое растительное или животное сырьё для нанесения на раны, приёма внутрь. Нередко лечение сопровождалось молитвами, ритуальными действиями, танцами. Были испытаны многие растения, минералы, ткани животных для изготовления порошков, отваров, мазей, настоев и т. д. Древнеримский врач Клавдий Гален (II в.) считал, что в растении, кроме основной массы балласта, содержится ещё «действующее начало» (по современному определению, БАВ — биологически активное вещество), которое имеет повышенное сродство к влаге. Поэтому он рекомендовал перед приготовлением лекарственных средств сначала лекарственные растения высушить, а затем поместить их в воду. Гален описал приготовление более 300 настоев и отваров из сырья растительного и животного происхождения. Многие из галеновых препаратов не потеряли своего значения и в настоящее время, хотя теперь их готовят несколько иначе, и такие изменения научно обоснованы. Идея применения химических средств для лечения болезней получила своё развитие лишь в средние века. Инициаторами этой идеи были алхимики, использовавшие производные ртути, мышьяка, сурьмы, меди, цинка, железа и т. д. Однако препараты такого рода часто оказывались токсичными и при приёме в больших дозах могли нанести больному больше вреда, чем сама болезнь. В период алхимии (IV–ХVI вв.) очень много внимания уделялось поискам «философского камня» как вечного эликсира молодости и панацеи от всех болезней, а также средства превращения неблагородных металлов в золото и серебро. Несмотря на утопические идеи, алхимики
накопили огромный экспериментальный материал для становления химии и в том числе фармацевтической химии. Были разработаны методы получения и очистки веществ (перегонка, возгонка, осаждение, фильтрование, кристаллизация и др.); получены важные химические вещества (неорганические и органические кислоты, спирт, различные соли). Нельзя не упомянуть имя выдающегося таджикского учёного-энциклопедиста X–XI вв. Авиценны, которого по праву считают основателем фармации. В пяти томах «Канона врачебной науки» он обобщил достижения греческой, индийской и арабской медицины, описал около 1000 лекарственных средств растительного, животного и минерального происхождения, многие из которых используются и в современной медицине. В эпоху Возрождения (XV–ХVI вв.) на смену алхимии пришла иатрохимия (лечебная химия), стремившаяся поставить химию на службу медицине. Её основатель, швейцарский врач и химик Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (1493–1541), известный под псевдонимом Парацельс, считал, что «не добыванию золота, а защите здоровья должна служить химия». Сущность учения Парацельса основывалась на том, что организм человека представляет совокупность химических веществ, и недостаток какого-либо из них может вызвать заболевание. Он впервые высказал мысль, что все процессы в организме являются сложными химическими превращениями; исследовал действие на организм многих веществ минерального и растительного происхождения (поэтому для исцеления Парацельс применял химические соединения различных металлов: ртути, свинца, меди, железа, сурьмы, мышьяка и др., а также извлечения из растений), усовершенствовал ряд приборов для анализа. Парацельс считал себя оппонентом Галена в области теории медицины, а также и в практической сфере получения новых лекарственных форм. В отличие от Галена, он полагал, что для извлечения действующих начал лекарственных растений необходима более интенсивная и многократная обработка сырья различными растворителями. В результате этой обработки получается извлечение — эссенция, но только пятое извлечение — «квинтэссенция» (от лат. quinta — пятая) содержит искомое лекарственное вещество. Экстракты и настойки, способ приготовления которых изобрёл Парацельс, до сих пор получают путём повторного извлечения действующих начал в специальных приборах. В настоящее время к галеновым лекарственным препаратам относят не только настои и отвары, но и настойки, сухие и жидкие экстракты, сиропы, припарки, примочки, мази, линименты и другие, изготовленные путём водного или неводного извлечения действующих начал без отделения или с частичным отделением сопутствующих балластных веществ. Парацельс по праву считается основоположником фармацевтической химии и фармацевтического анализа.
Период XVII–XIX вв. считается периодом зарождения первых химических теорий. Для развития промышленного производства в этот период необходимо было расширить рамки химических исследований за пределы иатрохимии. Это привело к созданию первых химических производств и к формированию химической науки. Во второй половине XVII в. была зарождена первая химическая теория — теории флогистона. С её помощью пытались доказать, что процессы горения и окисления сопровождаются выделением особого вещества — флогистона. Теория флогистона создана в 1667 году Иоганном Иоахимом Бехером (1635– 1682), а затем более подробно изложена в 1703 году Георгом Эрнстом Шталем (1659–1734). Флогистон представлялся как гипотетическая «сверхтонкая материя», высвобождающаяся из горючих веществ при их горении. Эта теория объясняла процессы горения и окисления, но была опровергнута с появлением кислорода в 1783 году, когда Антуан Лавуазье доказал, что водород и кислород являются основными компонентами горения. Дальнейшее развитие фармацевтическая химия получила в XVIII в. В это время М. В. Ломоносов (1711–1765) определил место химии в медицине следующим образом: «Медик без довольного познания химии совершенен быть не может, и всех недостатков, всех излишеств и от них происходящих во врачебной науке поползновений; дополнения, отвращения и исправления от одной почти химии уповать должно». Несмотря на то, что ещё не был известен кислород, М. В. Ломоносов экспериментально показал в 1756 г., что в процессе горения и окисления происходит не разложение, а присоединение веществом «частиц» воздуха. Аналогичные результаты спустя 18 лет в 1774 г. получил французский учёный А. Лавуазье. Кислород впервые выделил шведский учёный-фармацевт К. Шееле (1742–1786), заслугой которого также было открытие хлора, глицерина, ряда органических кислот и других веществ. Были выделены в чистом виде и всесторонне изучены многие БАВ природного происхождения: алкалоиды, гликозиды, витамины. Так, французский фармацевт Л. Воклен (1763–1829) открыл новые элементы — хром, бериллий. Фармацевт Б. Куртуа (1777–1836) обнаружил йод в морских водорослях. В 1807 г. французский фармацевт Сеген выделил морфин из опия, а его соотечественники Пельтье и Кавенту первые получили из растительного сырья стрихнин, бруцин и другие алкалоиды. Многое сделал для развития фармацевтического анализа аптекарь Мор (1806–1879). Он впервые применил бюретки, пипетки, аптечные весы, которые носят его имя. Таким образом, фармацевтическая химия, зародившаяся в период иатрохимии в XVI в., получила своё дальнейшее развитие в XVII–XVIII вв. В течение XVIII в. создано всего десять новых лекарственных средств, а за последнее десятилетие XIX в. — пятнадцать.
В XIX в. существенно усовершенствованы методы химического анализа, что дало начало поиску в известных растениях активных ингредиентов, ответственных за лечебные свойства (были выделены хинин, морфин и др.). Во второй половине XIX в., благодаря созданию структурной теории, а также исследованиям многих химиков-органиков началось бурное развитие органической химии, что существенным образом отразилось на области синтеза лекарственных веществ: появились чисто синтетические лекарственные средства, например: хлораль, применяемый с 1869 г. в качестве седативного и успокаивающего средства; салициловая кислота, используемая как обезболивающее средство. К концу XIX в. синтез лекарственных средств приобрёл уже промышленные масштабы. В 1888 г. фирма Байера выпустила эффективное жаропонижающее средство фенацетин, а в 1899 г. — известное противовоспалительное лекарственное средство аспирин. В конце XIX в. получены неогаленовые лекарственные препараты, в которых, в отличие от галеновых, были сохранены действующие начала, но полностью удалены балластные вещества. Важно подчеркнуть, что к этому времени уже была осуществлена структурная идентификация таких соединений, как жиры, белки и углеводы, т. е. соединений, молекулы которых являются основными мишенями действия лекарственных средств. Русский врач Д. Л. Романовский в 1891 г. изложил основной принцип химиотерапии: идеальное лекарство — вещество, которое наносит больному наименьший вред, но в то же время максимально разрушает причину заболевания. Дальнейшее развитие фармацевтической химии связано с именами П. Эрлиха, А. Байера, А. Флеминга (пенициллин, 1928 г.), Г. Домагка (сульфаниламиды, 1935 г.) и многих других. В 1910 г. немецкий ученый П. Эрлих синтезировал сальварсан (первое эффективное средство против сифилиса). Это обусловило возникновение концепции химиотерапии: не просто возможность использовать химические вещества для лечения патологий (болезней), но необходимость модификаций структур предполагаемых лекарственных соединений с тем, чтобы максимально эффективно воздействовать на пораженный орган. П. Эрлих разработал также теорию рецепторов и структурных изменений БАВ, происходящих при взаимодействии с рецептором: «Corpora non actunt, nisi fixata», т. е. чтобы действовать на организм, молекула вещества должна быть связана с каким-то его рецептором. Эта теория, а также концепция химиотерапии стали отправными точками в направленном поиске лекарственных средств в фармацевтической химии. 1.2.1. Истоки русской фармации Возникновение фармации в России связано с широким развитием народной медицины и знахарства. До наших дней сохранились
рукописные «лечебники» и «травники». В них содержатся сведения о многочисленных лекарственных средствах растительного и животного мира. Первыми ячейками аптечного дела на Руси были зелейные лавки (XIII–XV вв.). К этому же периоду следует отнести возникновение фармацевтического анализа, так как появилась необходимость в проверке качества лекарственных средств. Русские аптеки XVI–XVII вв. являлись своеобразными лабораториями по изготовлению не только лекарственных веществ, но и кислот (серной и азотной), квасцов, купоросов, очистке серы и т. д. Следовательно, аптеки были местом зарождения фармацевтической химии. Подготовка кадров фармацевтов осуществлялась открытой в 1706 г. в Москве первой медицинской школой. Одной из специальных дисциплин в ней была фармацевтическая химия. Многие русские химики получили образование в этой школе. Подлинное развитие химической и фармацевтической науки в России связано с именем М. В. Ломоносова. По инициативе М. В. Ломоносова в 1748 г. была создана первая научная химическая лаборатория, а в 1755 г. открыт первый русский университет. Вместе с Академией наук это были центры русской науки, в том числе химической и фармацевтической. Одним из многочисленных преемников М. В. Ломоносова был аптекарский ученик, а затем крупный русский учёный Т. Е. Ловиц (1757– 1804). Он впервые открыл адсорбционную способность угля и применил его для очистки воды, спирта, винной кислоты; разработал способы получения абсолютного спирта, уксусной кислоты, виноградного сахара. Среди многочисленных работ Т. Е. Ловица непосредственное отношение к фармацевтической химии имеет разработка микрокристаллоскопического метода анализа (1798). Достойным преемником М. В. Ломоносова был крупнейший русский учёный-химик В. М. Севергин (1765–1826). Среди многочисленных его работ наибольшее значение для фармации имеют две книги, изданные в 1800 г.: «Способ испытывать чистоту и неподложность химических произведений лекарственных» и «Способ испытывать минеральные воды». Обе книги являются первыми отечественными руководствами в области исследования и анализа ЛВ. Продолжая мысль М. В. Ломоносова, В. М. Севергин подчёркивает значение химии при оценке качества лекарственных средств: «Без знания в химии испытание лекарств предпринимать не можно». Автор глубоко научно отбирает для исследования лекарственных веществ только наиболее точные и доступные методы анализа. Предложенный В. М. Севергиным порядок и план исследования лекарственных веществ мало изменился и используется сейчас при составлении Государственных фармакопей. В. М. Севергин создал научную основу не только фармацевтического, но и химического анализа в нашей стране.
«Энциклопедией фармацевтических знаний» по праву называют труды русского учёного А. П. Нелюбина (1785–1858). Он впервые сформулировал научные основы фармации, выполнил ряд прикладных исследований в области фармацевтической химии; усовершенствовал способы получения солей хинина, создал приборы для получения эфира и для испытания мышьяка. А. П. Нелюбин провёл широкие химические исследования кавказских минеральных вод. До 40-х гг. XIX в. в России было немало учёных-химиков, внёсших своими трудами большой вклад в развитие фармацевтической химии. Однако работали они разрозненно, почти не существовало химических лабораторий, не было оборудования и научных химических школ. 1.2.2. Первые химические школы в России и создание новых химических теорий Первые русские химические школы, основателями которых были А. А. Воскресенский (1809–1880) и Н. Н. Зинин (1812–1880), сыграли важную роль в подготовке кадров, в создании лабораторий, оказали большое влияние на развитие химических наук, в том числе фармацевтической химии. А. А. Воскресенский выполнил со своими учениками ряд исследований, имеющих непосредственное отношение к фармации. Ими выделен алкалоид — теобромин, проведены исследования химической структуры хинина. Выдающимся открытием Н. Н. Зинина была классическая реакция превращения ароматических нитросоединений в аминосоединения. Д. И. Менделеев писал, что А. А. Воскресенский и Н. Н. Зинин являются «основателями самостоятельного развития химических знаний в России». Мировую известность принесли России их достойные преемники Д. И. Менделеев и А. М. Бутлеров. Д. И. Менделеев (1834–1907) является создателем Периодического закона и Периодической системы элементов. Огромное значение Периодического закона для всех химических наук общеизвестно, но он содержит и глубокий философский смысл, так как показывает, что все элементы образуют единую, связанную общей закономерностью систему. В своей многогранной научной деятельности Д. И. Менделеев уделял внимание и фармации. Ещё в 1892 г. он писал о необходимости «устройства в России заводов и лабораторий для производства фармацевтических и гигиенических препаратов» с целью освобождения от импорта. Работы А. М. Бутлерова также способствовали развитию фармацевтической химии. А. М. Бутлеров (1828–1886) получил в 1859 г. гексаметилентетрамин, изучая строение хинина, открыл хинолин. Он синтезировал сахаристые вещества из формальдегида. Однако мировую славу ему принесло создание (1861) теории строения органических соединений.
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева и теория строения органических соединений А. М. Бутлерова оказали решающее влияние на развитие химической науки и её связь с производством. 1.2.3. Исследования в области химиотерапии и химии природных веществ В конце XIX в. в России были проведены широкие исследования природных веществ. Ещё в 1880 г. задолго до работ польского учёного Функа русский врач Н. И. Лунин высказал предположение о наличии в пище кроме белка, жира, сахара «веществ, незаменимых для питания». Он экспериментально доказал существование этих веществ, которые позже были названы витаминами. В 1890 г. в Казани была издана книга Е. Шацкого «Учение о растительных алкалоидах, глюкозидах и птомаинах». В ней рассматриваются алкалоиды, известные к тому времени, в соответствии с их классификацией по производящим растениям. Описаны способы экстракции алкалоидов из растительного сырья, в том числе аппарат, предложенный Е. Шацким. В 1897 г. в Петербурге была опубликована монография К. Рябинина «Алкалоиды (Химико-физиологические очерки)». Во введении автор указывает о насущной необходимости «иметь на русском языке такое сочинение об алкалоидах, которое при небольшом объёме давало бы точное, существенное и всестороннее понятие об их свойствах». Монография имеет небольшое введение с описанием общих сведений о химических свойствах алкалоидов, а также разделы, в которых приведены суммарные формулы, физические и химические свойства, реактивы, используемые для идентификации, а также сведения о применении 28 алкалоидов. Химиотерапия возникла на рубеже XX в. в связи с бурным развитием медицины, биологии и химии. Свой вклад в её развитие внесли как отечественные, так и зарубежные учёные. Один из создателей химиотерапии — русский врач Д. Л. Романовский. Он сформулировал в 1891 г. и подтвердил экспериментально основы этой науки, указав, что нужно искать «вещество», которое при введении в заболевший организм окажет наименьший вред последнему и вызовет наибольшее деструктивное действие в патогенном агенте. Это определение сохранило своё значение до наших дней. Широкие исследования в области применения красителей и элементорганических соединений в качестве лекарственных веществ были проведены немецким учёным П. Эрлихом (1854–1915) в конце XIX в. Им впервые предложен термин «химиотерапия». На основе разработанной П. Эрлихом теории, названной принципом химической вариации, многие, в том числе русские (О. Ю. Магидсон, М. Я. Крафт, М. В. Рубцов,