РОЛЬ ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ В СТАНОВЛЕНИИ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ КАК НАУКИ

THE ROLE OF GENERAL AND INORGANIC CHEMISTRY IN THE DEVELOPMENT OF PHARMACEUTICAL CHEMISTRY AS A SCIENCE

Galina Gamenyuk

Student, direction «Chemical technology», Russian Technological University «MIREA»,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассматриваются исторические аспекты значения общей и неорганической химии в становлении фармацевтической химия как науки.

ABSTRACT

This article examines the historical aspects of the importance of general and inorganic chemistry in the development of pharmaceutical chemistry as a science.

Ключевые слова: неорганическая химия, фармацевтическая химия, химические элементы.

Keywords: inorganic chemistry, pharmaceutical chemistry, chemical elements.

В наше время очень остро встает вопрос создания новых высокоэффективных лекарственных средств в связи с появлением новых заболеваний, получивших широкое распространение в мире (злокачественные опухоли (рак), коронавирус (SARS-CoV-2) и другие). Поэтому фармацевтическая химия имеет огромное значение в современной медицинской практике.

Термин «фармацевтика» в переводе с греческого языка означает «лекарственное средство» [5, с.575].

Фармацевтическая химия является наукой, изучающая строение и состав лекарственных веществ, способы их получе­ния; влияния отдельных особенностей строения молекул лекарственных веществ на организм человека. Остановимся более подробно на истории становления фармацевтической химия с точки зрения общей и неорганической химической практики.

Алхимия является донаучным периодом в развитии фармацевтической химии, начавшийся в Александрии в III - IV веках н.э. и продолжавшийся в Западной Европе до начала XVI века.

Алхимики использовали для создания лекарственных средств, производные ртути (Hg), меди (Cu), мышьяка (As), сурьмы (Sb), цинка (Zn), железа (Fe), и других. Однако данные препараты часто оказывались токсичными для организма человека. Например, мышьяк (As) и многие его соединения высокотоксичные, вызывающие онкологические заболевания(рак). Рассмотрим с точки зрения свойств соединение мышьяка – оксид мышьяка (III) As₂O₃, который не имеет окраски и запаха, малорастворим в воде, но в воде проявляет свои токсические свойства, что симптомы отравления у человека сходны с заболеванием холеры [3, с. 45].

При этом алхимики сохранили огромный экспериментальный материал для становления фармацевтической химии. Были разработаны методы получения и очистки веществ (перегонка, осаждение, возгонка, и др.); были получены важнейшие химические вещества (неорганические (например, H2SO4 – серная кислота, и др.) и органические (C6H8O7 –лимонная кислота, и др.) кислоты, спирт (C2H5OH – этанол)). Среди алхимиков стоит отметить известных ученых того периода такие, как Гален, Авиценна и другие [2, с. 67].

Так, известный таджикский ученый-энциклопедист Авиценна (настоящее имя – Ибн Сина) (X-XI),считающийся по праву основателем фармации,  обобщил в пяти томах «Канона врачебной науки» (1012-1024)  результаты греческой, арабской и индийской медицины, описав около 1000 лекарственных средств растительного, животного и  минерального происхождения, многие из которых используются в наше время [3, с. 56]. Например, бобровая струя, камфора (C₁₀H₁₆O), свинец (Pb), ртуть (Hg), золото (Au) и другие.

Впервые взаимосвязь химии и фармацевтического дела упоминалась в периоде иатрохимии (XV-XVI). Так швейцарский врач и химик Филипп Ауреолл Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (1493-1541), известный под псевдонимом Парацельс, считал целью химии защиту здоровья с помощью лекарственных средств. Суть концепции Парацельса основывалась на том, что все процессы в организме человека являются сложными химическими превращениями [3, с. 13]. Парацельс изучил воздействие на организм многих веществ минерального и растительного происхождения, усовершенствовав ряд приборов для анализа. Поэтому он для лечения применял химические соединения различных металлов (ртути (Hg), меди (Cu), сурьмы (Sb), свинца (Pb), железа (Fe), мышьяка (As), и др.) [2, с. 71]. Например, Парацельс впервые применил ртуть (Hg) в лечении сифилиса, чем и еще прославился швейцарский врач. Он также считал себя оппонентом Клавдия Галена в практической сфере получения лекарственных средств [2, с. 74]. Однако Парацельс усовершенствовал операцию извлечения действующего вещества из растительного сырья путем обработки различными растворителями, из-за чего появилось понятие квинтэссенция [2, с. 81]. Экстракты и настойки, способ приготовления которых разработал великий швейцарский ученый, до сих пор получают специальными приборами в наше время.

Развитие фармацевтической химии как науки в период XVIII века ознаменовалось рядом широких открытий, которые повлияли на развитие фармацевтической и неорганической химии.

Вторая половина XVIII века – период появления первой химической теории – теории «флогистона» (кислорода(O₂)). Согласно этой теории, процессы горения и окисления сопровождаются выделением особого вещества – «флогистона». Создателями этой теории являются И. Бехер (1635-1682) и Г. Шталь (1660-1734) [1, с. 28]. Однако она имела ошибочные положения, но способствовала формированию химической науки.

У данной теории были противники, из-за чего появилась кислородная теория, оказавшейся могучим толчком в развитии химической мысли. Кислород впервые выделил шведский ученый-фармацевт К. Шееле (1742-1786), достижением которого вдобавок было открытие хлора (Cl₂) (нагревание минерала пиролюзита (MnO₂) c концентрированной соляной кислотой (HCl): MnO₂ + 4HCl_(конц.) => Cl_{2 г}   + MnCl₂ + 2H₂O), глицерина (C₃H₈O₃), ряда органических кислот и других веществ [1, с. 46].

А французский фармацевт Л. Воклен (1763-1829) открыл новые химические элементы – хром (Cr) в 1797 году (в минерале крокоите(PbCrO₄))и бериллий (Be) ( в минерале берилле ( Al₂[Be₃(Si₆O₁₈)])) в 1798 году [2, с. 30].

Немецкий химик М.Г. Клапрот открыл три новых химических элемента в виде соединений – уран (UO₃- окись урана (VI))(1789), цирконий (ZrO₂ – диоксид циркония)(1789),титан (TiO₂-минерал рутил)(1795) [2, с. 32].

Нельзя забывать и о наших великих соотечественниках. В частности, русский ученый Т.Е. Ловиц (1757-1804) сделал открытие адсорбционной способности угля (C) в 1785 г., предложив способ очистки винной кислоты (HOOCCH(OH)CH(OH)COOH), воды, этилового спирта(C₂H₅OH) [2, с. 35]. Он в 1798 открыл явления пресыщения и переохлаждения растворов, внедрил микрохимический анализ в фармацевтическую практику [2, с. 38].

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765), который  являлся по праву  гением того времени, сделавшим большое количество грандиозных открытий в различных сферах науки в своей работе «Слово о пользе химии»(1751) определил роль химии в медицине и фармации следующим образом: «… Медик без довольного познания химии совершенен быть не может; от одной почти химии уповать должно на дополнения и исправления врачебной науки… Химия может установить наличие в тех или иных телах целебных свойств, поскольку их причина лежит в частях, недоступных остроте зрения…» [4, с. 345]. Он заметил то, что только с помощью химии можно получать полезные лекарственные средства как из растительного, так и минерального сырья. М.В. Ломоносов также исследовал явление кристаллизации из растворов, зависимость растворимости от температуры и другие явления, широко применяемые в современной фармации и аптечной практике [7, с. 55].

В XIX веке неорганическая химия и фармация развивались с большим размахом благодаря великим ученым того времени.

Так русский ученый-химик В.М. Севергин издал две книги: «Способ испытывать чистоту и неподложность химических произведений лекарственных» и «Способ испытывать минеральные воды» в 1800 году, являющиеся первыми отечественными пособиями в области исследования и анализа лекарственных веществ. Предложенный В.М. Севергиным порядок и план изучения лекарств незначительно поменялся и применяется в нынешнее время при создании Государственных фармакопей. Он разработал научную основу не только фармацевтического, но и химического анализа в России [7, с. 68].

Русский ученый А.П. Нелюбин (1785-1858) впервые сформулировал научные основы фармации, провел ряд практических исследований в сфере фармацевтической химии, создал приборы для получения эфира и для испытания мышьяка (As), описал устройство и оборудование аптек (рецептурный зал, материальная комната, лаборатория и т.д.) [7, с. 72].

А.А. Воскресенский со своими учениками провел ряд исследований, которые привели к открытию алкалоида теобромина(C₇H₈N₄O₂) [6, с. 23].

Мировую известность приобрел Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) – величайший ученый, одна из главных заслуг которого является создание Периодического закона и Периодической системы химических элементов в 1869 году, позволяющего предсказать свойства как известных, так и неоткрытых на то время химических элементов и их соединений.

В своей обширной научной деятельности Д.И. Менделеев также занимался фармацией. В 1892 году он высказал мысль о необходимости «устройства в России заводов и лабораторий для производства фармацевтических и гигиенических препаратов» для того, чтобы освободиться от импорта [7, с. 75].

Русский врач Д.Л. Романовский в 1891 году изложил основной принцип химиотерапии: «идеальное лекарство – вещество, которое наносит наименьший вред больному, но в то же время максимально разрушает причину заболевания» [3, с. 41].

Среди европейских ученых стоит отметить, например, британского ученого Г. Деви (1778-1829), выявившего наркозное действие закиси азота (N2O-веселящий газ) в 1800 году [2, с. 50].

В 1867 году английский ученый Дж.Листер (1827-1912) сформулировал теорию об антисептике как способе предупреждения заражения и лечения инфицированных ран воздействием на патогенные микробы химическими средствами [2]. В роли антисептических средств при раневых инфекциях стали применять спирт, раствор азотнокислого серебра (AgNO₃-нитрат серебра, прижигающее, противовоспалительное средство при малых концентрациях), сулему (HgCl₂-хлорид ртути (II)), хлорную воду и т.п. [2, с. 60]

Французский фармацевт Б. Куртуа (1777-1836) нашел йод(I₂) в морских водорослях в 1811 году [2, с. 54].

Немецкий ученый К.Ф. Мор (1806-1879) получил двойную сернокислую соль железа и аммония (FeSO₄*(NH₄)₂SO₄*6H₂O – соль Мора для увеличения содержания железа в организме больного) [2, с. 58].

В 1885 году русский аптекарь А.В. Пель (1850-1908) при приготовлении растворов для инъекций предложил применять гранулы, содержащие небольшое количество антисептических средств (стирол(C₈H₈), бензальдегид(C₇H₆O), тимол (C₆H₃CH₃(OH)C₆H₇), а также использовать антисептики для предохранения от брожения водных извлечений (в создании лечебных сывороток) [2, с. 59].

XX век представляет собой бурный период развития науки и техники, в том числе и химических дисциплин.

В дореволюционной России систематические исследования в сфере фармации почти не проводились. Заводы, фабрики и лаборатории при аптеках производили настойки, экстракты, мази, таблетки, пластыри. Например, перекись водорода (H₂O₂), хлорид натрия (NaCl как средство для остояния организма в случае обезвоживания, и т.д.), азотнокислое серебро (AgNO₃-нитрат серебра), железный купорос голубовато-зеленый или гептагидрат сульфата железа (II) (FeSO₄*7H₂O), медный купорос синий или пентагидрат сульфата меди (II) (CuSO₄*5H₂O) [3, с. 59].

П. Кох во время операцийдля дезинфекции тканей применял раствор хлорной ртути, а Стреттон в 1909 году открыл дезинфицирующие свойства спиртового раствора йода 5% (йод(5 г); калий йодид (KI-2г);вода и спирт (100 мл)) [8, с. 40]. Так открытие веществ, которые способны были уничтожать разнообразных микробов, вызывающих различные инфекционные заболевания, нагноение ран и общее заражение крови (сепсис), в окружающей среде, легло в основу метода дезинфекции.

Среди европейских научных деятелей можно выделить немецкого ученого П. Эрлиха, заслуга которого является синтез сальварсана (C₁₂H₁₄N₂Cl₂As₂)- мышьяк-содержащего соединения в борьбе с сифилисом в 1910 году [3, с. 61]. Это обусловило появление концепции химиотерапии: не просто возможность применять химические вещества для лечения патологий, но необходимость модификаций структур предполагаемых лекарственных соединений с тем, чтобы максимально эффективно воздействовать на пораженный орган. Эта концепция стала отправной точкой в поиске медикаментов в фармацевтической химии.

В 1912 году Д. Хевеши и А. Панет выяснили, что химическим способом разделить свинец (Pb) и радий (Ra) невозможно, так как это не отдельные элементы, а изотопы одного и того же элемента – свинца. Отличительной особенностью радия является то, что радиоактивен, а его изотопы – радионуклиды [8, с. 48]. Радионуклиды в последние десятилетия 20-го века используются для создания радиофармацевтических препаратов, т.е. химические соединения, содержащие в своей молекуле радионуклид, и применяемые для введения в организм человека с целью диагностики, дав тем самым толчок для развития целого направления фармации радиофармацевтической химии.

В 1920 году был организован научно-исследовательский химико-фармацевтический институт, в котором разрабатывались новые лекарственные препараты и усовершенствовались методы их анализа. Например, противомалярийные и противотуберкулезные препараты, анестезирующие и другие лекарственные средства [3, с. 65].

В 50-е года прошлого века появляются первые психотропные препараты, пероральные диуретики, противодиабетические медикаменты.

Десятилетие спустя создаются первые транквилизаторы, иммунодепрессанты, противовирусные лекарства. Например, мепробамат (C₉H₁₈N₂O₄), амантадин (C₁₀H₁₇N) и другие. [8, с. 57]

В 1980-е гг. изучаются натрийуретический фактор, активаторы и блокаторы калиевых каналов, проводится поиск веществ, имеющих влияние на когнитивные функции [2, с. 35].

В настоящее время фармацевтическая химия бурно развивается благодаря накопленным научным знаниям в области общей и неорганической химии, что привело к развитию медицины и усовершенствованию способов лечения людей от многих заболеваний.

Список литературы:

1. Беляев В.А. Федота Н.В., Горчаков Э. В.  Фармацевтическая химия: учебно-методическое пособие. Севастополь: АГРУС Севастопольского гос. Аграрного  ун-та,2013. - 160 с.
2. Егоров В.А., Абдулманова Е.Л. История фармации: учебное пособие для студентов фармацевтического факультета. Самара: ООО «Офорт», ГОУВПО «СамГМУ» изд-е 2-е, 2004 г. -180 с.
3. Логинова Н.В., Полозов Г.И. Введение в фармацевтическую химию-Мн.: Электронная книга БГУ, 2004.-130 с. [электронный ресурс] -Режим доступа - URL:  http://anubis.bsu.by/publications/elresources/Chemistry/Loginova.pdf.  (Дата доступа 11.04.2021г.).
4. Ломоносов,  М. В.Слово о пользе химии, в публичном собрании императорской академии наук сентября 6 дня 1751 года говоренное Михайлом Ломоносовым // Ломоносов М. В. Полное собрание сочинений / АН СССР. - М.: 1950-1983.- Т. 2: Труды по физике и химии, 1747-1752 гг.  -  М.; Л.: АН СССР, 1951. -  С. 345-369. .- [электронный ресурс] - Режим доступа - URL:  http://feb-web.ru/feb/lomonos/texts/lo0/lo2/lo2-345-.htm(Дата доступа 11.04.2021г.)
5. Михайлова, И.В. Кузьмичева Н.А., Карманова Д.С, Воронкова И.П., Чеснокова Л.А.  Основы фармацевтической химии // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 12-4. – С. 574-578.
6. Биглов Р.Р. Очерки истории МИТХТ. М.: Издательско-полиграфический центр МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 2010. - 171 с.
7. Самойлов В.О. История российской медицины: учебник М.: Эпидавр, 1997. –481 с.
8. Сбоева С.Г. Летопись фармации ХХ век.: учебник / С.Г. Сбоева.  М.: ВНОФ, 2000. –523 с.