racemat

Som racemat er en blanding av to kjemiske stoffer som bare skiller seg i deres tredimensjonale struktur. Disse forholder seg til hverandre som bilde og speilbilde og kan hver ha veldig forskjellige farmakologiske effekter på menneskekroppen.

Hva er en racemate?

Et racemat (også en racemisk blanding) beskriver en blanding av to kjemiske stoffer som er til stede i samme forhold til hverandre. De skiller seg i sin tredimensjonale struktur, som er resultatet av atomenes respektive arrangement.

Hvis et atom har fire bindinger til fire andre forskjellige atomer eller grupper med atomer, kalles dette atomet chiral. Hvis en kjemisk forbindelse har minst ett chiralt atom, kan de fire bindingspartnerne adoptere to forskjellige arrangementer rundt det chirale atomet.

Dette resulterer i to stoffer, såkalte enantiomerer, som forholder seg til hverandre i deres romlige struktur som bilde og speilbilde eller som venstre og høyre hanske: Selv om de inneholder nøyaktig de samme atomer eller atomgrupper, kan de ikke bringes i kongruens og er derfor atskilt fra hverandre tydelig skille. De blir vanligvis referert til som (R) og (S) enantiomerer.

Farmakologisk effekt

Enantiomerene til et stoff avviker bare i fysiske egenskaper når det gjelder deres optiske aktivitet. Et stoff er optisk aktivt når det målbart endrer en viss egenskap i lyset når det passerer gjennom det. Dette er en av måtene å differensiere de respektive enantiomerene og er et viktig kriterium når du tester renheten til en potensielt racemisk blanding.

Enantiomerer skiller seg ofte betydelig ut i fysiologiske egenskaper, noe som betyr at deres differensiering eller renhet av et racemat er av stor betydning i apotek. Hvert medikament har et virkningssted i menneskekroppen, et såkalt mål, der det anerkjennes av kroppens egne strukturer. Disse strukturene er stort sett i seg selv kirale og gjenkjenner vanligvis bare en viss enantiomer av et stoff.

Derfor er det i fremstillingen av medikamenter ekstremt viktig at bare den effektive enantiomeren er inkludert i produktet. Ellers kan alvorlige bivirkninger oppstå, da den (ofte mindre effektive) speildannende enantiomeren, for eksempel, binder seg til et helt annet sted i kroppen og kan utløse en uønsket reaksjon.

Det er også mulig at feil enantiomer kan brytes ned av et enzym i kroppen før den til og med når målet. Eller det binder seg til et transportprotein og når dermed et uønsket sted i kroppen. Mulighetene for samhandling er ekstremt forskjellige, og det er derfor bivirkningene neppe er forutsigbare hvis en racemate eller ikke-enantiomerisk ren blanding er til stede i produktet.

Et mindre alvorlig, men praktisk eksempel er smakstilsetninger. Luktemottakene i nesen vår har også en kiralitet og er skreddersydd for å gjenkjenne visse stoffer. Én enantiomer av det naturlige produktkarven lukter karve, den tilsvarende speildannende enantiomeren, imidlertid, av mynte.

Medisinsk anvendelse og bruk

Mange av de organiske forbindelsene som brukes som aktive ingredienser i medikamenter har chirale atomer og dermed forskjellige enantiomerer. Under syntesen av disse stoffene må det derfor tas forsiktighet for å få et produkt som er så enantiomerisk rent som mulig.

Den etterfølgende separasjonen er teknisk sett veldig sammensatt, og det er grunnen til at bivirkninger tolereres i noen tilfeller og et racemat blir godkjent som et medikament. Siden de tilknyttede enantiomerene ofte har forskjellig styrke, må det endelige legemidlet doseres høyere i dette tilfellet for å oppnå samme effektivitet som for et enantiomerisk rent medikament.

For eksempel har den anestesiske ketaminet en (S) -enantiomer, som har en bedre smertestillende og anestetisk effekt og færre psykotropiske bivirkninger enn den tilsvarende (R) -antiomeren. Her er det en fordel for pasienten hvis det (S) -enantiomerisk rene medisinske stoffet blir brukt.

Et annet eksempel er smertestillende ibuprofen, som vanligvis er tilgjengelig som racemate. Bare (S) -enantiomeren har en smertestillende effekt, (R) -enantiomeren er imidlertid like god som ineffektiv. Imidlertid blir en viss andel av sistnevnte omdannet til den effektive (S) formen i kroppen av et endogent enzym. Det er derfor ikke behov for en kompleks syntese eller etterfølgende separasjon av enantiomerene.

Risiko og bivirkninger

Enantiomerens ineffektivitet er en relativt ufarlig bivirkning ved å bruke en racemisk blanding som et medikament. Et tragisk eksempel på veldig alvorlige bivirkninger er sovepillen Contergan med den aktive ingrediensen thalidomid. Contergan ble annonsert som et ikke-dødelig søvnhjelpemiddel på 1950-tallet og var populært blant gravide fordi det også reduserte morgensyken. Dyreforsøkene som ble utført frem til da, viste knapt noen bivirkninger. Etter markedsstart skjedde det imidlertid flere misdannelser hos nyfødte og stoffet ble trukket tilbake fra det tyske markedet etter fire år.

Mange studier undersøkte deretter virkemåten til thalidomid og var i stand til å vise at molekylet binder seg til en vekstfaktor hos det ufødte barnet og dermed forstyrrer embryonal utvikling. Så langt kan ikke denne teratogene effekten tilskrives noen av de to enantiomerene, spesielt siden de to enantiomerene konverterer til hverandre i kroppen. Liknende studier antyder imidlertid at (S) -enantiomeren av thalidomid kan ha mer skadelige effekter.

Med lokalbedøvelsen bupivacain er det en betydelig risiko for tilfeldig inntreden i blodomløpet. (R) -enantiomeren utløser et sterkere fall i hjertefrekvensen enn den tilsvarende (S) -enantiomeren. Begge viser imidlertid en sammenlignbar bedøvelseseffekt. Hvis en (S) -enantiomerisk ren ingrediens brukes her, kan disse alvorlige bivirkningene for pasienten reduseres.