Гаврилюк О.І., Яковичук Н.Д.

Буковинський державний медичний університет, Україна

Aроматичні гетероцикли та їх значення

в життєдіяльності людини

У наш час більшість освічених людей принаймні в загальних рисах мають уявлення про білки, жири і вуглеводи та про роль цієї тріади речовин у процесах життєдіяльності. Менша обізнаність проявляється у ставленні, до так званих, гетероциклічних сполук, або гетероциклів, значення яких у хімії живого, однак, нічим не менше, а різноманітність проявів навіть значно ширша, ніж у білків, жирів і вуглеводів.

Гетероцикли, а конкретніше, деякі похідні пуринів і піримидинів, відіграють фундаментальну роль у передачі спадкових ознак. Недивно, що в шкільних посібниках з органічної хімії є згадування як про ці сполуки, так і про будову і функцію нуклеїнових кислот. Разом з тим, на основі вкрай стислої інформації учням важко скласти цілісну уяву про причини, за яких природа вибрала для реалізації цих цілей саме гетероцикли.

Aроматичні гетероцикли являють собою плоскі цикличні системи, які замість одного або декількох атомів вуглецю містять атоми кисню, сірки, азоту. Ароматичними їх називають внаслідок того, що вони відповідають усім критеріям, що притаманні любій ароматичній системі, а саме система є цикличною, а цикл є плоским.

Серед ароматичних гетероциклічних сполук найбільш широко розповсюджені і, відповідно, являють найбільший інтерес п’яти- та шести-членні гетероцикли, які містять у своєму складі азот, сірку та кисень, а також ці ж системи, що конденсовані з бензольним кільцем.

До п’ятичленних циклічних систем з одним гетероатомом відносяться пірол, фуран та тіофен. До конденсованих із бензольним кільцем п’ятичленних гетероциклів належать: 2,3- бензопірол (індол, І), 3,4-бензопірол (ізоіндол, ІІ), бензимідазол (ІІІ), бензофуран (ІV) та 2,3-бензотіофен (V).

Найважливішими із шестичленних гетероциклів є піридин, піримідин, хінолін (бензопіридин) та пурин.

пурин хінолін піридин піримідин

Характерною особливістю п’ятичленних гетероциклічних сполук є одночасне поєднання в них властивостей як ароматичного з’єднання, так і дієна. Схильність до реакцій одного та іншого типів, однак, у них різна і пов’язана із природою гетероатома.

Гетероциклічні сполуки досить широко розповсюджені в живій природі. Так, гетероцикли родини пурину та піримідину є невід’ємною складовою нуклеїнових кислот, що відповідають за зберігання та передачу спадкової інформації. Взаємодія пуринових та піримідинових похідних за системою водневих зв’язків лежить в основі процесів реплікації, транскрипції і трансляції, основ функціонування будь-якої живої клітини.

Гетероциклічні сполуки відіграють важливе значення в хімії природних сполук та біохімії. Функції, що виконують ці сполуки, досить різноманітні - від структуроутворюючих полімерів (похідні целюлози і інших циклічних полісахаридів) до коферментів та алкалоїдів.

Деякі гетероциклічні сполуки отримують із кам’яновугільної смоли (піридин, хінолін, акридин та ін.) та при переробці рослинної сировини (фурфурол). Багато природих та синтетичних гетероциклічних сполук це цінні барвники (індиго), лікарські речовини (хінін, морфін, акрихін, пірамідон). Гетероциклічні сполуки використовують у виробництві пластмас, як прискорювачі вулканізації каучуку, у кінофотопромисловості.

Ще задовго до розвитку фармацевтичної хімії люди лікували хвороби, використовуючи гетероциклічні сполуки із природної аптеки: листя, плодів та кори дерев, коріння, стеблини трав, витяжки із комах і т.п. Ймовірно, ні про яку іншу природню сполуку не складено стільки історій, як про хінін. Хінін - один із представників багаточисленної родини алкалоїдів - азотвмістних органічних сполук переважно рослинного походження. Майже всі алкалоїди є похідними азотистих гетероциклів. Хінін зіграв історичну роль у боротьбі із малярією. Прикладом іншого алкалоїда є папаверин, який використовують у медицині як спазмолітичний та судиннорозширюючий засіб.

Мало хто з нас протягом дня може обійтися без чашки чаю або кави, їх збадьоруючий ефект викликаний наявністю в листках чаю і в плодах кави алкалоїдів пуринової групи - кофеїну, теоброміну і теофіліну. Всі вони є стимуляторами центральної нервової системи, підвищують життєдіяльність тканин, посилюють загальний обмін речовин. Теофілін і теобромін застосовуються в медицині як судиннорозширюючий засіб, а також діуретики. Двадцяте століття називають іноді століттям Великої лікарської революції. Одним з її яскравих символів, безумовно, вважають b-лактамні антибіотики - пеніцилін і цефалоспорин, що врятували мільйони людських життів. Обидва вони також є похідними гетероциклічних сполук.

Звичайно, це лише невелика частина того, чим цікаві гетероцикли. Варто було б також згадати про видатну роль гетероциклів у дихальному процесі і консервації енергії, фотосинтезі, виробництві пестицидів, барвників, термостійких полімерів, аналітичних реагентів та багато інших практично важливих матеріалів. В останні роки із гетероциклами тісно пов’язана нова бурхливо прогресуюча галузь науки - супрамолекулярна хімія, що досліджує закономірності самоорганізації молекул та їх розпізнавання одна одною.

Література:

1. Горак Ю.І., Обушак М.Д., Матійчук В.С., Куцик Р.В., Куровець Л.М., Литвин Р.З. Протимікробна і протигрибкова активність амідів 5-арил-2-фуранкарбованих кислот // Фармацевтичний журнал. – 2009. - №1. – С.100-105.

2. Машковский М.Д. Лекарственные средства. – М.: Новая волна, 2000.–Т.1, 2.

3. Харкевич Д.А. Фармакология. – М.: «Геотар-мед», 2005. – 736 с.

4. Чекман И.С. Фармакология. – Киев: ООО «Рада», 2003. – С. – 164-181.

5. Голиков А.Г., Решетов П.В., Кривенько А.П. Избранные методы синтеза и модификации гетероциклов, Карцев В.Г. (ред.), Т.1, IBS PRESS, Москва (2003), С. 65-79.