ВОЛЖСКИЙ ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ "ВОЛГОГРАДСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ" Учебно-исследовательская работа студента Тема: Органические вещества в фармации Ф.И.О. студента: Федюшкина Анастасия Сергеевна Учебная дисциплина: Органическая химия Специальность, группа: Фармация, Фарм–921–д Руководитель: Эбель Галина Николаевна Волжский 2022 2 Содержание Введение ....................................................................................................................... 3 Глава 1 .......................................................................................................................... 4 История открытия нитроесоединений ...................................................................... 4 Глава 2 .......................................................................................................................... 6 Всё о нитроесоединениях ........................................................................................... 6 Физические свойства ............................................................................................... 6 Химические свойства............................................................................................... 7 Получение нитросоединений ................................................................................ 10 Глава 3 ........................................................................................................................ 11 Применение нитросоединений в фармации ........................................................... 11 Заключение ................................................................................................................ 13 Список использованной литературы ....................................................................... 14 3 Введение Органические нитраты применяют преимущественно при стенокардии, реже при тяжелых формах хронической или острой застойной сердечной недостаточности. Непрерывное введение высоких доз с поддержанием постоянного уровня в плазме снижает эффективность этих препаратов, т. к. организм становится невосприимчивым к ним (тахифилаксия). Избежать этой «толерантности к нитратам» можно, если ежедневно придерживаться «безнитратных интервалов», например, ночью. В начале лечения часто наблюдается реакция в виде пульсирующей головной боли, возможно возникающей из-за расширения сосудов головы. К этому эффекту также развивается толерантность, даже при ежедневных «нитратных паузах». Превышение дозы приводит к гипотензии, рефлекторной тахикардии и сосудистой недостаточности. 4 Глава 1 История открытия нитроесоединений Открытие алифатических нитросоединений (1872 г.) возбудило большой интерес, но еше за 16 лет до этого Перкин получил продукт восстановления нитробензола, что привело к широкому развитию промышленности анилиновых красок. Восстановление нитросоединений в амины, открытое И. Н. Зининым в 1842 г., было первым процессом этого типа, осуществленным Б промышленности для получения анилина. Эта реакция была открыта в 1842 г. Н. И. Зининым и называется реакцией Зинина. Анилин и другие ароматические амины, которые подобным образом получаются из различных нитросоединений, используются для производства многочисленных синтетических красителей, лекарственных веществ, фотореактивов, пластмасс, взрывчатых веществ и других ценных материалов. ЗИНИНА РЕАКЦИЯ — метод получения ароматических аминов восстановлением нитросоединений. Реакция открыта Н. Н. Зининым в 1842 г. в качестве восстановителя он использовал сульфид аммония или сероводород. Восстановление ароматических нитросоединений в амины впервые провел Н. Н. Зинин в 1842 г., превратив нитробензол в анилин действием сульфида аммония. Это открытие послужило исходной точкой развития анилинокрасочной промышленности. Восстановление не ароматических нитросоединений в амины впервые провел Н. Н. Зинин в 1842 г. Это открытие способствовало быстрому развитию анилокрасочной промышленности. В дальнейшем оказалось, что в качестве восстановителей можно использовать не только сульфид аммония, примененный Зининым, но и многие другие восстановители — олово, цинк или железо в кислой среде, водород над катализаторами, электролитическое восстановление. 5 Анилин и другие первичные амины ароматического ряда получены с помощью реакции, открытой еще в 1842 г. знаменитым русским химиком Н. Н. Зининым. Реакция Зинина — это метод получения ароматических восстановлением аминов нитросоединений. (в том Следует числе и анилина) подчеркнуть, что восстановление нитросоединений является общим, но не единственным способом получения аминов. Важнейшая среди этих реакций, открытая еще в 1842 г. Зининым,— восстановление нитросоединений в ароматические амины. Эта реакция имеет стадийное течение и проходит через следующие этапы. Анилин и другие первичные ароматические амины получают с помощью реакции, открытой в 1842 г. русским химиком Н, Н. Зининым. Реакция Зинина — это метод получения ароматических аминов (в том числе анилина) восстановлением нитросоединений. Реакция восстановления нитробензола железом в слабокислой среде была открыта в 1854 г. французским химиком Антуаном Бе-шаном. Механизм восстановления нитросоединений чугунными стружками обстоятельно изучен Лукашевичем. Он показал, что при восстановлении нитросоединений (например, нитробензола) одновременно протекают четыре реакции. Восстановление нитросоединений водородом в присутствии катализаторов было открыто в 1872 г. Зайцевым. 6 Глава 2 Всё о нитроесоединениях Нитросоединения — органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп —NO2. Под нитросоединениями обычно подразумевают C-нитросоединения, в которых нитрогруппа связана с атомом углерода. Oнитросоединения и N-нитросоединения выделяют в отдельные классы — нитроэфиры (органические нитраты) и нитрамины. В зависимости от радикала R, различают алифатические (предельные и непредельные), ациклические, ароматические и гетероциклические нитросоединения. По характеру углеродного атома, с которым связана нитрогруппа, нитросоединения подразделяются на первичные, вторичные и третичные. Нитросоединения изомерны эфирам азотистой кислоты HNO2 (R-ONO) При наличии α-атомов водорода (в случае первичных и вторичных алифатических нитросоединений) нитросоединениями и возможна нитроновыми таутомерия кислотами между (аци-формами нитросоединений): Физические свойства Низшие гомологи нитросоединений — жидкости, не имеющие неприятного запаха, нерастворимые в воде, смешивающиеся со спиртом и эфиром. Нитрометан кипит при 101° С; у последующих гомологов 7 температуры кипения повышаются, обнаруживая правильности, общие для всех гомологических рядов. Плотности низших нитросоединений больше единицы; с увеличением молекулярного веса плотности нитросоединений уменьшаются. Химические свойства 1. Действие щелочей и образование изонитросоединений. Нитросоединения ряда метана — вполне нейтральные вещества. Однако первичные и вторичные нитросоединения при взбалтывании с растворами едких щелочей медленно растворяются в них, образуя растворимые в воде вещества, обладающие всеми свойствами нейтральных солей. Эти вещества представляют собой собственно не соли нитросоединений, а соли изомерных им изонитросоединений, являющихся сильными кислотами. Изомеризация нейтральных нитросоединений в кислые изонитросоединения подтверждается тем, что при действии сильной кислоты на соль изонитросоединения (I) нерастворимое в воде нитросоединение (III) получается не сразу; сначала выделяется хорошо растворимое в воде изонитросоединение (II), лишь постепенно превращающееся в нитросоединение (III). Простейшие изонитросоединения не удалось выделить в чистом виде, так как их превращение в истинные нитросоединения происходит очень быстро, хотя и не мгновенно. Некоторые более сложные изонитросоединения были получены и в чистом виде. Случаи, подобные превращениям нитросоединений, когда нейтральные вещества со щелочами дают соли изомерных им сильных кислот, а также когда нейтральные вещества с кислотами дают соли сильных оснований, нередки среди органических веществ и относятся к области явлений таутомерии. 8 Нейтральным веществам, ведущим себя подобным образом, Ганч дал названия псевдокислот и соответственно псевдооснований. 2. Действие концентрированных минеральных кислот. При действии концентрированных минеральных кислот нитросоединения превращаются в карбоновые кислоты, отщепляя гидроксиламин. Это превращение происходит по следующей схеме. 3. Действие азотистой кислоты. Весьма характерной реакцией, позволяющей различить первичные, вторичные и третичные нитросоединения, является их взаимодействие с азотистой кислотой. а) Первичные нитросоединения (и нитрометан) реагируют с азотистой кислотой, выделяя молекулу воды и образуя так называемые нитроловые кислоты. Щелочные соли нитроловых кислот окрашены в ярко-красный цвет, являющийся при этой реакции признаком первичного нитросоединения. б) Вторичные нитросоединения с азотистой кислотой также выделяют воду, давая соединения, называемые псевдонитролами. Эти вещества в кристаллическом состоянии бесцветны, но в расплавленном состоянии и в растворах (в эфире, хлороформе и пр.) обладают интенсивной бирюзовой окраской. в) Третичные нитросоединения не реагируют с азотистой кислотой. Эти реакции играют важную роль при установлении строения углеводородных радикалов не только у нитросоединений, но и у галоидных алкилов, спиртов нитросоединения. и других веществ, которые легко превратить в 9 4. Действие галоидов на щелочные растворы нитросоединений. Этим способом можно заместить во вторичных нитросоединениях один, а в первичных нитросоединениях один или два атома водорода на атомы галоида и получить таким образом соединения. 5. Восстановление. При восстановлении нитросоединений образуются первичные амины. та реакция непосредственно доказывает, связан с что в атомом нитросоединениях углерода алкила. атом Напротив, азота при восстановлении изомерных нитросоединениям эфиров азотистой кислоты, в которых алкил связан с кислородом, получаются спирт и аммиак или гидроксиламин. Впервые синтез первичных аминов восстановлением нитросоединений был осуществлен Н. Н. Зининым (1842) применительно к ароматическим соединениям (получение анилина и α-нафтиламина). В дальнейшем восстановление ароматических нитросоединений было широко изучено и сделалось основным способом получения ароматических аминов. Восстановление жирных нитросоединений значительно менее изучено. Однако и здесь уже известны реакции, при которых получаются продукты неполного восстановления, например альдоксимы и кетоксимы. Вероятно, в этих случаях восстанавливаются изонитросоединения. 6. Конденсация с альдегидами. Первичные и вторичные нитросоединения под действием щелочей легко вступают в реакции конденсации с альдегидами за счет атомов водорода, находящихся в α-положении к нитрогруппе. При этом с формальдегидом реагируют все имеющиеся α-атомы водорода, а с другими альдегидами только один такой атом. Соответственно, нитрометан с формальдегидом образует трехатомный спирт 10 который, подобно глицерину, при этерификации азотной кислотой дает тринитрат C(NO2)(CH2ONO2)3, чрезвычайно мощное взрывчатое вещество. С другими альдегидами получаются одноатомные спирты. Получение нитросоединений Нитрование алканов и ароматических углеводородов. Алканы взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании до 140оС и под давлением. Атом водорода в алкане замещается на нитрогруппу NO2. Ароматические углеводороды нитруются концентрированной азотной кислотой. Реакция катализируется концентрированной серной кислотой. При нитровании толуола может получиться трёхзамещённая молекула (2,4,6тринитротолуол, тротил). Замещение галогена на нитрогруппу. При взаимодействии нитрита серебра с галогеналканами образуются амины. 11 Глава 3 Применение нитросоединений в фармации Нитросоединения широко применяются в органическом синтезе для получения различных веществ, используемых в производстве азокрасителей, лекарственных препаратов и др. Некоторые из нитросоединений обладают фунгицидными свойствами и применяются в качестве противогрибковых и противомикробных средств. Полинитропроизводные – тротил (тринитротолуол), пикриновая кислота (тринитрофенол) и её соли – используются как взрывчатые вещества. Ароматические, применяют в качестве взрывчатых веществ (напр., тринитрофенол, тринитротолуол). Алифатич. Н. используют как растворители в лакокрасочной и полимерной пром-сти; для очистки минер. масел; депарафинизации нефти и др. Восстановлением ароматич. Н. получают ароматич. амины – полупродукты в произ-ве разл. красителей. Ряд Н. находят применение в качестве инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и антибиотиков. Некоторые ароматич. Н. – душистые вещества. Н. – реагенты в органич. синтезе, полупродукты в произ-ве полимеров, пластификаторов и модификаторов полимеров, ингибиторов коррозии, смачивающих, эмульгирующих и диспергирующих агентов. Н. токсичны, могут оказывать наркотич. действие, вызывать поражение печени, почек, иногда глаз (катаракта), нарушать функции нервной системы, вызывать раздражение дыхат. путей, кожи и слизистых оболочек; ароматич. Н. – метгемоглобинемию. Динитротолуолы используются в органическом синтезе, красках, взрывчатых веществах, и как топливные добавки. Нитротолуолы применяются в производстве красок, взрывчатых веществ, толуидинов и нитробензойных кислот. Они также используются в некоторых моющих составах, флотореагентах 12 и в производстве шин. Нитротолуолы используются в синтезе средств от солнечных ожогов и производстве бензиновых ингибиторов. 2,4,6- Тринитротолуол является военным и промышленным взрывчатым веществом. Нитробензол используется при производстве анилина. Он применяется в качестве растворителя для эфиров целлюлозы и как ингредиент в полировальном материале для металла, натирки полов и чистки обуви, а также в мыле. Нитробензол также используется для очистки смазочных масел и при производстве эфиров изоциановой кислоты, пестицидов, резиновых изделий и фармацевтических препаратов. В кожевенной промышленности м-нитрофенол применяется в качестве фунгицида, а р-нитрофенол в качестве промежуточного химического продукта при производстве противостарителей кожи. 2,4-Динитрофенол используется в производстве фотографических проявителей и служит в качестве противостарителя древесины и инсектицида. 2-Нитро-п-фенилендиамин и 4амино-2-нитрофенол являются компонентами краски для волос, а также красок для меха. 13 Заключение Снижение тонуса гладкой мускулатуры сосудов связано с активацией гуанилатциклазы и повышением уровня внутриклеточного цГМФ. Причиной этого эффекта служит NO, образующийся из органических нитратов. NO — физиологический молекулярный передатчик, который выделяется эндотелиоцитами на подлежащие гладкомышечные клетки (эндотелиальный фактор расслабления сосудов). Таким образом, органические нитраты используют физиологический эффективность. органических путь; Ферментативно нитратов этим и обусловлена опосредованное их образование (посредством высокая NO из митохондриальной альдегиддегидрогеназы) в гладкомышечных клетках зависит от наличия свободных сульфгидрильных(-SH) групп; «толерантность связывают с истощением доноров SH-групп внутри клетки. к нитратам» 14 Список использованной литературы 1. https://www.chem21.info/info/434589/ 2. https://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_6158.html 3. https://orgchem.ru/chem5/n1_1.htm 4. https://foxford.ru/wiki/himiya/himicheskie-svoystva-nitrosoedineniy 5. https://portal.tpu.ru/SHARED/k/KUKVER89/Teaching/Tab5/ЛК-7. 6. https://meduniver.com/Medical/farmacologia/nitrati.html 7. http://www.chimfak.sfedu.ru/images/files/Organic_Chemistry/nitro/nitro-1.htm
