имеющую, однако, законодательного характера, в отличие от национальных фармакопей. В странах, не имеющих собственных фармакопей, используют международную, европейскую или другую. Многие химико-фармацевтические предприятия выпускают субстанции по требованию заказчика — в соответствии с заданным стандартом, с той или иной фармакопеей.
§6. Лабораторная работа.
«Химические основы применения некоторых неорганических лекарственных препаратов»
Опыт 1. Антисептические свойства.
Натрия гидрокарбонат (Natrii hydrocarbonas, Natrium hydrocarbonicum). Капните каплю водного раствора натрия гидрокарбоната на индикаторную бумагу. Отметьте значение рН. Объясните результат и подтвердите его химической реакцией.
Магния перекись (Magnesii peroxydum, Magnesium peroxydatum). В
пробирку поместите лопаточку перекиси магния и добавьте 3-5 капель разбавленной соляной (серной) кислоты. Что наблюдаете?
Водорода перекись (Hydrogenii peroxydi) Налейте в пробирку 1 мл перекиси водорода, опустите в горячую воду. Объясните происходящее явление. Напишите уравнение реакции.
Натрия тетраборат (Natrii tetraboras, Natrium tetraboricum). В
пробирку поместите 1 лопаточку буры, растворите в необходимом количестве дистиллированной воды. С помощью индикаторной бумаги определите рН. Затем несколько капель приготовленного раствора добавьте к раствору белка. Что наблюдаете? Объясните происходящее.
Кислота борная (Acidum boricum). Несколько кристалликов борной кислоты растворите в дистиллированной воде и добавьте каплю раствора белка. Объясните происходящее.
Свинца ацетат. В пробирку поместите 2 капли раствора белка, затем добавьте 1 каплю раствора соли Pb2+. Наблюдайте образование альбумината.
Опыт 2. Антацидные свойства.
Приготовьте 7 пробирок. Поместите в них по лопаточке следующих веществ: 1ая и 2ая пробирки – натрия гидрокарбоната (Natrii hydrocarbonas, Natrium hydrocarbonicum), 3я и 4я – магния оксида(Magnesia usta, Magnesii oxydum), 5я и 6я – кальция карбоната и в 7ю – алюминия гидроокиси (Aluminii hydroxydum, Aluminium hydroxydatum). В 1, 3, 5 –
добавьте 3 капли раствора уксусной кислоты, в 2, 4, 6 и 7 – 3 капли раствора соляной кислоты до растворения веществ в каждом случае. Встряхните пробирки. В 7ю дополнительно внесите 1 каплю фосфорной
181
кислоты. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций, протекающих в пробирках.
Опыт 3. Антипаразитарные свойства.
Смешайте 8%-ый раствор соляной кислоты с тиосульфатом натрия
(Natrii thiosulfas, Natrium hydrosulfurosum). Наблюдайте образование серы.
Опыт 4. Применение соединений s- и р-элементов ПС Д.И.Менделеева при отравлениях ионами токсичных металлов.
Натрия хлорид. 1. К 2-3 каплям раствора хлорида натрия прибавляют 2-3 капли раствора нитрата серебра. Выпадает белый творожистый осадок.
Натрия тиосульфат. Возьмите в пробирку 2-3 капли раствора соли свинца и прибавьте к нему 2-3 капли раствора тиосульфата натрия. Наблюдайте помутнение раствора. Объясните наблюдаемое.
Опыт 5. Компоненты в смесях стоматологических цементов и композиций.
Вдве пробирки поместите по 1 мл раствора фосфорной кислоты. В первую пробирку добавьте несколько кристалликов оксида магния, а в другую – оксида алюминия. Что наблюдаете?
Опыт 6. Диагностические средства.
Поместите в пробирку 1-2 капли раствора соли бария и добавьте к нему 2-3 капли 1 М раствора H2SO4. Проверьте растворимость бария сульфата (Barii sulfas, Barium sulfuricum) в соляной кислоте, уксусной кислоте и молочной кислоте.
Опыт 7. Адсорбенты и детоксиканты. Адсорбционные свойства угля.
Впробирку до 1/2 объема налейте светло-розовый раствор фуксина. Добавьте немного активированного угля (Carbon activatus). Плотно закройте пальцем и энергично встряхивайте в течение 2-3 мин. Дайте раствору отстояться и, если нужно, отфильтруйте. Отметьте изменение окраски раствора.
Объясните действие неорганических препаратов в каждом опыте. На чем основано то или иное действие препарата?
182
ТЕМА 2. ЭЛЕМЕНТЫ IА И IIА ГРУПП ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА.
Вопросы к занятию
1.Химические основы применения соединений металлов IA группы в медицине и фармации.
2.Химические основы применения соединений металлов IIA группы в медицине и фармации. Бишофит.
3.Соединения элементов IA и IIA группы в перечне ГФ.
§1. Щелочные металлы
В IA-группу входят s-элементы — щелочные металлы, исключительно важные для нормальной жизнедеятельности животных и человека. Наибольшее значение для живых организмов имеют макроэлементы натрий, калий.
Сходство электронного строения ионов щелочных металлов, а следовательно, и физико-химических свойств соединении определяет и близость их действия на биологические процессы. Различия в электронной структуре обусловливают их разную биологическую роль. На этой основе можно прогнозировать поведение щелочных металлов в живых организмах.
Так, натрий и литий накапливаются во внеклеточной жидкости, а калий, рубидий и цезий — во внутриклеточной. Вследствие близких значении радиусов ионов, энергий ионизаций и одинаковых координационных чисел натрий и литий в живых организмах ведут себя сходным образом. Эти элементы, как правило, близки по оказываемому биологическому действию. Например, они очень похожи по ферментоактивирующим свойствам.
Близость свойств натрия и лития обусловливает их взаимозамещаемость в организме. В связи с этим при избыточном введении ионов натрия или лития в организм они способны эквивалентно замещать друг друга. На этом основано введение натрия хлорида при отравлении солями лития. В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие между ионами натрия и лития в организме сдвигается в направлении выведения ионов Li+, что приводит к снижению его концентрации и достижению лечебного эффекта. Известные примеры влияния взаимозамещения натрия и лития на активность ферментативных процессов показывают, что в четырех случаях из пяти натрий является синергистом лития и только в одном случае антагонистом.
Рубидий и цезий близки по физико-химическим свойствам к иону калия, поэтому в живых организмах они ведут себя сходным образом. В изученных системах калий, рубидий и цезий являются синергистами, а с
183
литием — антагонистами. На сходстве рубидия и калия основано введение в организм солей калия при отравлении солями рубидия.
Натрий и калий, как правило, являются антагонистами, но в ряде случаев близость многих физико-химических свойств обусловливает их взаимозамещение в живых организмах. Так, например, при увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, т. е. наступает гипокалиемия.
По содержанию в организме человека натрий (0,08 %) и калий (0,23 %) относятся к макроэлементам, а остальные щелочные металлы — литий (10–4%), рубидий (10–5 %), цезий (10–4 %) —к микроэлементам. Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав тканей человека и животных. Натрий и калий относятся к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ. Литий, рубидий и цезий также постоянно содержатся в организме, однако физиологическая и биохимическая роль их мало выяснена. Их можно отнести к примесным микроэлементам. В организме человека щелочные металлы находятся в виде катиона Э+.
Литий. Соединения лития у высших животных концентрируются в печени, почках, селезенке, легких, крови, молоке. Максимальное количество лития найдено в мышцах человека. Биологическая роль лития как микроэлемента пока до конца не выяснена.
Доказано, что на уровне клеточных мембран ионы лития (при достаточной концентрации) конкурируют с ионами натрия при проникновении в клетки. Очевидно, замещение ионов натрия в клетках ионами лития связано с большей ковалентностью соединений лития, вследствие чего они лучше растворяются в фосфолипидах.
Установлено, что некоторые соединения лития оказывают положительное влияние на больных маниакальной депрессией. Всасываясь из желудочно-кишечного тракта, ионы лития накапливаются в крови. Когда концентрация ионов лития достигает 0,6 ммоль/л и выше, происходит снижение эмоциональной напряженности и ослабление маниакального возбуждения. Вместе с тем содержание ионов лития в плазме крови нужно строго контролировать. В тех случаях, когда концентрация ионов лития превышает 1,6 ммоль/л, возможны отрицательные явления. Однако по последним данным основную роль в механизме действия лития играет его способность блокировать активность
ферментов, |
участвующих в синтезе инозитола (его биологическое |
|
действие— |
мембранопротекторное, |
антиатеросклеротическое, |
восстанавливающее структуру нервной ткани, антидепрессантное, нормализующее сон), играющего определенную роль в регуляции чувствительности нейронов. Кроме того, было установлено, что при маниях происходит нерегулярное усиление активности протеинкиназы
184
C (ферментов, осуществляющих фосфорилирование белков и участвующих тем самым в сигнальных каскадах клеток.),
Натрий. Из всего количества 44 % натрия находится во внеклеточной жидкости и 9 % — во внутриклеточной. Остальное количество натрия находится в костной ткани, являющейся местом депонирования иона Na+ в организме. Около 40 % натрия, содержащегося в костной ткани, участвует в обменных процессах и благодаря этому скелет является либо донором, либо акцептором ионов натрия, что способствует поддержанию постоянства концентрации ионов натрия во внеклеточной жидкости.
Натрий является основным внеклеточным ионом. В организме человека находится натрий в виде его растворимых солей, главным образом хлорида, фосфата и водородкарбоната. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге.
Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости (осмотического гомеостаза). В виде противоионов в соединениях с фосфорной кислотой (фосфатная буферная система Na2HPO4 + NaH2PO4) и органическими кислотами натрий обеспечивает кислотно-основное равновесие организма. Ионы натрия участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов. Вместе с ионами калия, магния, кальция, хлора ион натрия участвует в передаче нервных импульсов и поддерживает нормальную возбудимость мышечных клеток. При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и других систем, гладких и скелетных мышц.
Натрий хлорид NaCl служит основным источником соляной кислоты для желудочного сока.
В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г, хотя среднее потребление этого элемента достигает 4—7 г. Непрерывное избыточное потребление NaCl способствует появлению гипертонии. В организме здорового человека поддерживается равновесие между количеством потребляемого и выделяемого натрия. Около 90 % потребляемого натрия выводится с мочой, а остальные — с потом и калом.
Многие важные биологические процессы осуществляются только при условии различного ионного и молекулярного состава внутри клеток и во внеклеточной жидкости. Так, концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости. Наоборот, концентрация ионов калия приблизительно в 35 раз выше внутри клетки, чем вне ее.
185