Возможно, Уильям Генри Перкин не удивился бы, узнав, что придуманный им способ синтеза розовато-лилового красителя стал основой масштабного промышленного производства. Он был настолько уверен в том, что производство краски принесет прибыль, что убедил отца оказать ему финансовую поддержку. Перкину удивительно повезло. Однако вряд ли он мог вообразить, что одним из важнейших результатов развития органического синтеза станет производство лекарств. Они оказались важнее красок. Синтез лекарственных средств изменил медицинскую практику и позволил спасти миллионы жизней.
В 1856 году, когда Перкин синтезировал молекулу мовеина, средняя продолжительность жизни англичан составляла около 45 лет. Этот показатель практически не менялся до конца XIX века. В начале XX века средняя продолжительность жизни американцев составляла 46 лет у мужчин и 48 лет у женщин. Спустя столетие этот показатель достиг 72 лет у мужчин и 79 лет у женщин.
Объяснить столь значительный скачок можно только чрезвычайно важными переменами. Одной из них стало развитие медицинской химии, в первую очередь — создание антибиотиков. В XX веке появились тысячи фармацевтических препаратов, сотни из них буквально перевернули жизнь людей. Мы поговорим о химической природе и истории создания двух типов лекарств: обезболивающего и жаропонижающего препарата аспирина и двух видов антимикробных препаратов. Прибыль от продажи аспирина когда-то убедила химические компании в том, что у фармацевтики есть будущее, а первые антибиотики (сульфаниламидные препараты и пенициллин) применяют и сейчас.
Тысячелетиями люди для заживления ран, лечения и снятия боли использовали лекарственные травы. У каждого народа был свой набор снадобий, и многие из них подарили современной медицине важнейшие лекарственные вещества. Так, в лечении малярии до сих пор применяют хинин, который перуанские индейцы получали из коры хинного дерева и принимали от лихорадки. В Западной Европе людей с больным сердцем лечили наперстянкой, содержащей дигиталис, который до сих пор назначают для стимуляции сердечной деятельности. Обезболивающее действие сока из коробочек мака было хорошо известно жителям Европы и Азии, и морфий до сих пор широко применяют для снятия боли.
Однако люди практически не знали средств борьбы с бактериальной инфекцией. Еще совсем недавно заражение вследствие даже незначительной раны могло стать причиной смерти. Каждый второй солдат, получивший ранение во время Гражданской войны в США, умер от бактериальной инфекции. Во время Первой мировой войны доля раненых, погибавших от инфекций, несколько сократилась благодаря антисептическим процедурам и использованию фенола, введенного в медицинскую практику Джозефом Листером. Антисептики помогали предотвратить попадание инфекции при проведении операции, но они не могли остановить развитие инфекции, если заражение уже произошло. Во время страшнейшей эпидемии гриппа 1918–1919 годов в мире погибло более двадцати миллионов человек — намного больше, чем во время Первой мировой войны. Грипп — это вирусное заболевание, но реальной причиной смерти была вторичная инфекция — бактериальная пневмония. Заражение столбняком, туберкулезом, холерой, брюшным тифом, проказой, гонореей и многими другими заболеваниями часто приводило к смертельному исходу. В 1798 году английский врач Эдвард Дженнер продемонстрировал возможность создания искусственного иммунитета против вируса оспы, хотя представление о приобретенном иммунитете существовало во многих странах еще задолго до него. В последнем десятилетии XIX века ученые начали изучать возможность иммунизации против бактериальных заболеваний, и постепенно стали появляться сыворотки против различных инфекций. К началу 40-х годов XX века в странах, где проводилась вакцинация, практически исчезли две страшнейшие детские болезни — дифтерит и скарлатина[13].
Аспирин
В начале XX века химическая промышленность Германии и Швеции процветала благодаря активному развитию производства красителей. Производство красителей приносило не только прибыль, но и новые знания о структуре веществ, новый опыт масштабирования химических реакций, а также новые методы разделения и очистки веществ, без которых немыслимо производство лекарственных препаратов. Немецкая компания “Байер”, которая начала свое существование с выпуска анилиновых красителей, одной из первых осознала коммерческие перспективы химического производства лекарственных препаратов. В первую очередь речь идет об аспирине, которым сегодня во всем мире пользуются чаще, чем каким-либо другим лекарством.
В 1893 году химик из компании “Байер” Феликс Хоффман начал изучать свойства производных салициловой кислоты, которую получали из салицина. Обладающий обезболивающими свойствами салицин был выделен из коры ивы (Salix) в 1827 году. О лечебных свойствах ивы и родственных растений, таких как тополь, люди знали очень давно. Гиппократ рекомендовал экстракт ивовой коры от жара и боли. Молекула салицина содержит остаток глюкозы, однако остальная часть молекулы имеет выраженный горький вкус, и он подавляет сладкий.
Молекула салицина
Подобно глюкозосодержащей молекуле индикана, из которой образуется индиго, молекула салицина в организме тоже распадается на две части: глюкозу и салициловый спирт, который окисляется до салициловой кислоты. Салициловый спирт и салициловую кислоту можно отнести к фенолам, поскольку в их молекулах OH-группа непосредственно связана с бензольным кольцом.
Эти молекулы напоминают по структуре изоэвгенол, эвгенол и цингерон, входящие в состав гвоздики, мускатного ореха и имбиря. Возможно, как и эти молекулы, салицин выступает в роли природного пестицида и защищает иву от вредителей. Салициловую кислоту также можно выделить из цветов таволги (Spiraeaulmaria) — многолетнего влаголюбивого растения, произрастающего в Европе и в западной части Азии.
Салициловая кислота (активный компонент молекулы салицина) не только снимает жар и боль, но и оказывает противовоспалительное действие. Она гораздо эффективнее природного салицина, однако может сильно раздражать клетки слизистой оболочки желудка, и это ограничивает возможность ее медицинского применения. Особый интерес Феликса Хоффмана к производным салициловой кислоты отчасти объяснялся тем, что его отцу, страдавшему от ревматоидного артрита, в качестве обезболивающего препарата был назначен салицин, который помогал слабо.
Хоффман стал давать своему отцу ацетилсалициловую кислоту, надеясь, что в этом производном салициловой кислоты противовоспалительные свойства сохранены, а раздражающее действие, напротив, ослаблено. Ацетилсалициловую кислоту сорока годами ранее синтезировал другой немецкий химик[14]. Вместо атома водорода в фенольной OH-группе (у салициловой кислоты) в молекуле ацетилсалициловой кислоты располагается ацетогруппа (CH3CO). Известно, что молекула фенола раздражает кожу и слизистые оболочки. Возможно, Феликс Хоффман решил, что замена гидроксильной группы в кольце на ацетогруппу ослабит это раздражающее действие.
Салициловая кислота
Ацетилсалициловая кислота (стрелкой показано место присоединения ацетогруппы)
Эксперимент Хоффмана оправдал ожидания и его отца, и компании “Байер”. Ацетилированная форма кислоты оказалась эффективной. Кроме того, организм хорошо переносил ее. Выраженные противовоспалительные и обезболивающие свойства этого вещества способствовали тому, что в 1899 году “Байер” начал выпускать маленькие пакетики порошка аспирина. Название препарата составлено из “а” (ацетил) и “спир” (Spiraeaulmaria). Вскоре марка “Байер” стала синонимом аспирина. Это ознаменовало переход компании к производству лекарственных препаратов.
С ростом популярности аспирина природных источников салициловой кислоты (ивовой коры и таволги) перестало хватать. Был разработан новый способ синтеза с фенолом в качестве исходного материала. Продажи аспирина выросли необычайно. Во время Первой мировой войны американское дочернее отделение компании “Байер” закупало фенол где только возможно, чтобы гарантировать необходимый объем производства лекарства. Те страны, которые поставляли компании фенол, снизили производство пикриновой кислоты (тринитрофенола) — взрывчатого вещества, которое производили из того же исходного материала (см. главу 5). Можно только гадать, как это сказалось на ходе войны, однако, возможно, расширение производства аспирина привело к снижению объема производства пикриновой кислоты для военных целей и ускорило появление взрывчатых веществ на основе тринитротолуола.
Фенол
Салициловая кислота
Тринитрофенол (пикриновая кислота)
В наши дни аспирин является самым популярным лекарственным препаратом, который применяют при различных болезнях и травмах. Существует более четырехсот различных вариантов лекарственных препаратов на основе аспирина, и лишь в Соединенных Штатах ежегодно производится более десяти миллионов тонн этого вещества. Аспирин не только ослабляет боль, снижает температуру тела и препятствует воспалению, но и разжижает кровь. Аспирин в небольших дозах показан для предотвращения инсульта и тромбоза глубоких вен, в частности, у авиапассажиров во время длительных перелетов.
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 53 | Нарушение авторских прав