2) гидроксильная группа
3) аминогруппа (+)
4) амидная группа
Аминогруппа придаёт органическим соединениям основные свойства, поскольку атом азота содержит неподелённую электронную пару и способен присоединять протон. В соответствии с представлениями Бренстеда—Лоури, амин является основанием, а при взаимодействии с кислотой образует протонированную форму — ион аммония. Для первичных и вторичных аминов этот процесс обычно сопровождается образованием водорастворимых солей, что имеет важное значение для фармацевтической технологии и биодоступности лекарственных веществ.
Степень основности характеризуют величиной pKa сопряжённой кислоты. На неё влияют строение радикала, электронные эффекты заместителей, растворитель и возможность делокализации электронной пары. У ароматических аминов, например анилина, электронная пара частично участвует в сопряжении с бензольным кольцом, поэтому их основные свойства выражены слабее, чем у алифатических аминов. Протонирование аминогруппы также изменяет заряд, растворимость, способность вещества связываться с рецепторами и проходить через биологические мембраны.
Другие перечисленные группы обладают иными преобладающими химическими характеристиками. Гидроксильная группа формирует водородные связи и может обусловливать слабую кислотность фенолов или спиртов; нитрогруппа является сильным электроноакцепторным заместителем и способна участвовать в восстановительно-окислительных превращениях; амидная группа вследствие резонансной делокализации электронной пары азота проявляет крайне слабую основность. Поэтому именно аминогруппа служит структурным фрагментом, непосредственно определяющим основные свойства соединения.
| Функциональная группа | Ключевая электронная особенность | Кислотно-основные свойства | Типичные химико-фармацевтические последствия |
|---|---|---|---|
| Аминогруппа алифатического амина | Неподелённая электронная пара азота доступна для связывания протона | Выраженная основность; образование аммонийных солей | Повышение растворимости в кислой среде, возможность получения солевых лекарственных форм |
| Аминогруппа ароматического амина | Электронная пара частично делокализована в ароматической системе | Основность снижена по сравнению с алифатическими аминами | Зависимость реакционной способности и степени ионизации от заместителей в кольце |
| Гидроксильная группа | Полярная связь O–H и способность к образованию водородных связей | Спирты — очень слабые кислоты; фенолы более кислы из-за стабилизации фенолят-иона | Влияние на гидрофильность, растворимость и межмолекулярное взаимодействие |
| Нитрогруппа | Сильный −I- и −M-электроноакцепторный эффект | Не проявляет типичной основности | Изменение электронной плотности в молекуле, участие в реакциях восстановления до аминов |
| Амидная группа | Делокализация электронной пары азота на карбонильную группу | Очень слабая основность; протонирование преимущественно происходит по атому кислорода | Относительная химическая стабильность, характерная для пептидов и многих лекарственных веществ |
Основность аминсодержащего лекарственного вещества определяет его ионизацию при физиологическом pH и распределение между водной и липидной фазами. В биологических системах соотношение протонированной и непротонированной форм рассчитывают с использованием уравнения Хендерсона—Хассельбаха. Ионизированная форма лучше растворяется в плазме, тогда как неионизированная обычно легче проникает через липидные мембраны. Эти свойства учитывают при выборе соли, лекарственной формы и прогнозировании фармакокинетики препарата.