解析藥物化學(xué)名中“三氫”的命名方法*

應(yīng)顯力，奉 強(qiáng)

(成都師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 611130)

人類學(xué)會使用藥物已經(jīng)有幾千年歷史，自此人類發(fā)展發(fā)生了根本性變化。人們(如中國古代神農(nóng)氏)通過品嘗天然存在于自然環(huán)境中的植物，發(fā)現(xiàn)并利用了各種用途的天然藥物。僅自1769年從釀酒酒石中生產(chǎn)出酒石酸起至今短短的250年間，人類就已經(jīng)分離出難以計數(shù)的天然化合物并從中尋找到大量具有藥用價值的小分子有機(jī)化合物，僅我國就有上萬種天然化合物入藥。

藥物作為一類特殊的化合物，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)對其生理功能和生理效應(yīng)起著決定性作用，反映其藥學(xué)性質(zhì)的本質(zhì)。因此，藥物化學(xué)名的命名必須系統(tǒng)、規(guī)范以準(zhǔn)確反映其化學(xué)結(jié)構(gòu)[1-4]。藥物化學(xué)名的命名包括英文化學(xué)名和中文化學(xué)名，前者的命名主要依據(jù)國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)制定的規(guī)則執(zhí)行，后者的命名主要依據(jù)《有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的系統(tǒng)命名原則》(中國化學(xué)會，2017年修訂)制定的規(guī)則執(zhí)行。目前，藥物中文名成為了《中國藥典》的收載名，也是藥物研發(fā)與應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱與成果撰寫、新藥申報與審批、藥物生產(chǎn)與銷售中的規(guī)范名稱。因此，對于藥物化學(xué)課程學(xué)習(xí)者以及從事藥物研究相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員，掌握藥物化學(xué)名規(guī)則以正確地命名藥物就十分必要。

本文作者在《藥物化學(xué)》課程學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，雖然大學(xué)本科生學(xué)習(xí)藥物化學(xué)時已經(jīng)學(xué)習(xí)過基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)，對基本的命名方法已經(jīng)掌握，但是并沒有涉及到更為復(fù)雜化合物的命名，尤其是藥物化學(xué)名的命名。由于目前大多數(shù)高校中藥物化學(xué)課程內(nèi)容多、教學(xué)學(xué)時少、藥物化學(xué)名的命名教學(xué)環(huán)節(jié)弱化，因此教學(xué)中常出現(xiàn)學(xué)生自學(xué)藥物化學(xué)名的命名。作者通過實際調(diào)查以及與相關(guān)專業(yè)老師及同學(xué)交流發(fā)現(xiàn)，由于藥物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，母核多樣，初學(xué)者感覺無規(guī)律可循，常常無從下手。雖然現(xiàn)有文獻(xiàn)也對有機(jī)化合物命名進(jìn)行了分析[5-10]，但對藥物化學(xué)名的命名解釋得還不透徹，尤其對藥物中的“三氫”--定位氫、添加氫和飽和氫三者的區(qū)別比較模糊，命名混亂。為了解決上述問題，筆者結(jié)合典型藥物地西泮和吲哚等實例，通過逐步簡化母環(huán)結(jié)構(gòu)的命名方法，詳細(xì)解析了藥物化學(xué)名命名中“三氫”的定義及其正確命名，并通過舉例命名了其它藥物驗證該法的普適性。作者希望通過“三氫”的正確命名能夠為藥物命名的自主學(xué)習(xí)有所幫助，也為進(jìn)一步學(xué)習(xí)藥物化學(xué)和相關(guān)專業(yè)的其他課程起著參考作用。

1 定位氫的定義及表達(dá)

定位氫又名額外氫或指示氫，用以確定環(huán)上飽和元素的位置，指示主要功能基。通常情況下，當(dāng)環(huán)狀化合物含非累積雙鍵達(dá)到最高限度后，如果仍有一個成環(huán)原子(一般是非VIA原子)處于飽和狀態(tài)，則往往由于該飽和原子的位置不同而產(chǎn)生異構(gòu)現(xiàn)象。為了區(qū)分該類異構(gòu)體，這時可以標(biāo)出成環(huán)飽和原子在環(huán)中所處位次，并在該位次數(shù)后面加一H表示，置于環(huán)系名稱之前。這種標(biāo)明位次的H符號稱為“定位氫”。利用“定位氫”即可區(qū)別因上述原因產(chǎn)生的異構(gòu)體。

例如在吲哚分子1中，有一飽和N環(huán)系原子，因其位次變化產(chǎn)生多種C飽和異構(gòu)體(2～9)，我們就可以通過定位氫命名方法將其全部準(zhǔn)確區(qū)分。

2 添加氫的定義及表達(dá)

添加氫是指在分子環(huán)系上為了提供結(jié)構(gòu)特征而添加的兩個氫之一。所謂添加氫，實際上是在原母核上增加一對氫，即減少一個雙鍵(此時可以是鄰位加成，也可以是共軛加成)。表示方法是結(jié)構(gòu)特征位置的鄰位飽和位號或共軛飽和位號加上H，并加上括弧表示。

我們在命名藥物母體化合物10、11時，首先找到他的母環(huán)，結(jié)構(gòu)為喹啉(12)，化合物10、11即由母環(huán)化合物12環(huán)上接入結(jié)構(gòu)特征官能團(tuán)羰基所得。由于化合物12中非累積雙鍵達(dá)到最高限度后再也沒有飽和原子，因而沒有定位氫。那么，怎么表示10、11中母環(huán)上結(jié)構(gòu)特征的羰基呢？為了能引入該羰基，我們假定在12的結(jié)構(gòu)中，在環(huán)2-和4-碳原子上分別增加一個氫原子，使之得到CH2原子團(tuán)，該原子團(tuán)上的兩個氫原子再被氧原子取代得到羰基(C=O)，在2-和4-碳原子上增加氫原子的同時，也需要在其相鄰或共軛環(huán)系原子上添加一個氫原子達(dá)到價鍵平衡。像上述2-和4-碳原子的相鄰或共軛環(huán)系原子上添加的這類氫原子，稱為添加氫，表示時以該氫相連的原子在環(huán)上所處位次數(shù)加上H，并加括號表示。故10和11的名稱分別為喹啉-2(1H)-酮和喹啉-4(1H)-酮。

3 飽和氫的定義及表達(dá)

飽和氫是指在環(huán)系分子環(huán)上形成最大程度的非累積雙鍵的基礎(chǔ)上，飽和部分的雙鍵所添加的氫。怎么命名化合物13、14呢？我們可以看著13、14是化合物15、16的部分加氫物，故在15、16名稱中加入飽和氫即可命名13、14?；衔?5、16的命名建立在化合物2、3基礎(chǔ)上，為此命名順序如下：(1)如前所述，指明定位氫，化合物2、3易命名為2H-吲哚、3H-吲哚；(2)指明官能團(tuán)位置，化合物15、16分別命名為2H-吲哚-2-酮、3H-吲哚-3-酮；(3)分別在化合物15、16分子中1,3-和1,2-位置飽和(1,2-加成或1,4-共軛加成)加氫得13、14。故化合物13、14分別命名為1,3-二氫-2H-吲哚-2-酮、1,2-二氫-3H-吲哚-3-酮。像化合物13、14中的1,3-二氫-和1,2-二氫-即為飽和氫。

4 “三氫”命名實例

遵循添加氫規(guī)則，苯巴比妥藥物命名分析圖示如下：

化合物17通過去取代基轉(zhuǎn)化為18、18通過去結(jié)構(gòu)特征官能團(tuán)羰基轉(zhuǎn)化為19、19通過最大限度添加非累積雙鍵，得到其母環(huán)化合物20。在化合物20命名為嘧啶基礎(chǔ)上，通過添加氫命名規(guī)則將化合物18命名為嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)三酮，加上環(huán)上取代基，化合物17命名為5-乙基-5-苯基-嘧啶-2,4,6(1H,3H,5H)三酮。

遵循定位氫規(guī)則，地西泮藥物命名分析圖示如下：

抗腫瘤藥物25命名分析圖示如下：

嘧啶20通過添加氫引入環(huán)上的特征官能團(tuán)羰基，通過引入取代基氟原子得化合物25，通過以上命名方法，抗腫瘤藥物25命名為5-氟嘧啶-2,4(1H,3H)-二酮。

咖啡因27命名分析圖示如下：

通過對咖啡因27去取代基、去結(jié)構(gòu)特征官能團(tuán)羰基、最大限度添加非共軛雙鍵，得到母環(huán)化合物29。遵循定位氫命名方法，化合物29命名為1H-嘌呤；通過添加氫以及引入環(huán)上主要官能團(tuán)羰基，28命名為1H-嘌呤-2,6(3H,7H)二酮；加上取代基，故27命名為1,3,7-三甲基-1H-嘌呤-2,6(3H,7H)二酮。

5 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)中含有“三氫”的化合物十分常見，廣泛存在天然產(chǎn)物、天然藥物以及人工合成藥物中，且占有較高的比例，因此正確掌握含有“三氫”的藥物分子的命名對于順利學(xué)習(xí)藥物化學(xué)課程是非常重要的。同樣，掌握正確命名規(guī)則對于以后從事相關(guān)工作的工作者也是大有裨益的。通過上述的例舉說明對照分析，詳細(xì)講解命名中容易出錯或是結(jié)構(gòu)類似的化合物正確命名，藥物化學(xué)學(xué)習(xí)者在正確理解“三氫”定義基礎(chǔ)上，自主訓(xùn)練，舉一反三，結(jié)合適當(dāng)?shù)膶嵗毩?xí)，定能正確命名含“三氫”藥物。