موسوعة الكيمياء - مركبات عضوية : الباراسيتامول

الباراسيتامول

الباراسيتامول ( Paracetamol) أو الأسيتامينوفين، وهو الاسم المعتمد في الولايات المتحدة (بالإنجليزية: Acetaminophen)، هو مسكن ومخفض للحرارة واسع الاستخدام. مُستخلص من القطران، وهو المُستقلب النشط للفيناسيتين، وعلى عكس الفيناسيتين فإن الباراسيتامول لم يَظهر أنه مسرطن بأي شكل من الأشكال. الباراسيتامول يُتحمل جيداً، وليس له العديد من الأعراض الجانبية للأسبرين، وهو متاح فوق الطاولة أي أنه لا يحتاج إلى وصفة طبية لكي يصرف. وهو يُستخدم عموماً لعلاج الحمى، والصداع، والألم والأوجاع الخفيفة. يكون الباراسيتامول مفيداً أيضاً في التعامل مع الآلام الشديدة الأخرى بالاشتراك مع مضادات الالتهاب اللاستيرويدية أو مع المسكنات الأفيونية. ويدخل الباراسيتامول كمكون أساسي في العديد من وصفات البرد والإنفلونزا. وعلى الرغم من أنه آمن للبشر في حدود الجرعات المُوصى بها، إلا أن الجرعات المفرطة يحتمل أن تسبب تسمم كبدي؛ والسبب الأول للفشل الكبدي في الغرب هو التسمم بالباراسيتامول، وهو وراء معظم حالات زيادة الجرعة في الولايات المتحدة، المملكة المتحدة، أستراليا ونيوزيلندا. ويزيد خطره بتناول المشروبات الكحولية.

ابتُدعت كلمة أسيتامينوفين من الاسم الكيميائي للمركب: بارا-أسيتـل- بارا-أمينوفينـ ـول وكذلك كلمة باراسيتامول بارا أسيتامــينو فينـول. في بعض السياقات، يمكن اختصاره لـأباف من ن-أستيل-بـارا-أمينوفـينول

التاريخ

عُرفت المواد المخفضة للحرارة في العصور الوسطى والقديمة بأنها مركبات موجودة في اللحاء الأبيض للصفصاف (عائلة من الكيماويات اسمها ساليسينات، أدت فيما بعد إلى تطور وظهور الأسبرين)، ومركبات محتواه داخل لحاء شجر الكينا.  واستخدم لحاء الكينا في إنتاج الكينين لعلاج الملاريا. وللكينين ذات نفسه صفات مخفضة للحرارة. وأخذت جهود تكرير وعزل الساليسين وحمض السالسيليك سنوات عديدة امتدت من منتصف إلى آخر القرن التاسع عشر، وأتمها فيليكس هوفمان (بالألمانية:Felix Hoffmann) الكيميائي التابع لمعامل باير في ألمانيا، وكان قد فعلها من قبله بأربعين عام الكيميائي الفرنسي شارل فريدريك جيرهارد (بالفرنسية:Charles Frédéric Gerhardt)، ولكنه أهمل هذا العمل لأنه أعتقد حينها أن فصل هذه المواد غير عملي.

عندما ندرت أشجار الكينا في ثمانينات القرن التاسع عشر، بدأ البحث عن بدائل. وفي سنة 1886 كان الأستاذ أدولف كوسمال (بالألمانية: Adolf Kussmaul) يدرس تأثير النفثالين المضادة للطفيليات في جامعة ستراسبورغ. وعندما نفذ النفثالين من المعمل، ذهب مساعداه الشابان أرنولد كان (بالألمانية: Arnold Cahn) وبول هيب (بالألمانية: Paul Hepp) إلى صيدلي لشراء النفثالين ولكن الصيدلي أعطى لهم بالخطأ أسيتانيليد بدلاً من النفثالين. وعندما قاموا بدراسة الأسيتانيليد، اندهشوا من المفعول الخافض للحرارة للمنتج الجديد. وبفضل خطأ الصيدلي تم اكتشاف الخواص المخفضة للحرارة للأسيتانيليد. ولكن خواصه المسكنة للألم اكتشفت بعد ذلك بزمن طويل، فالأسيتانيليد هو أبو الباراسيتامول الفيناسيتين. وكان للدكتور هيب أخ يعمل في شركة صغيرة هي شركة "كاله وشركاه"، والتي تنتج الأسيتانيليد. فاقترح عليه استخدام اكتشافه لطرحه في الأسواق لمنافسه مخفضات الحرارة التقليدية التي كانت موجودة حينها مثل حمض الساليسيليك. وأصبح الأسيتانيليد منتجاً تجارياً تحت اسم أنتيفيبرين (بالإنجليزية: antifebrin). وفي نهاية سنة 1880، طُرح البارانيتروفينول في الأسواق بأسعار أرخص من الأسيتانيليد. فطلب كارل دويسبيرغ (بالألمانية: Carl Duisberg)، مسئول الأبحاث وبراءات الاختراع في شركة باير، المعروفة باسم شركة فريدريش باير وشركاه، طلب من العاملين في القسم العمل على البارانيتروفينول والبحث عن استخدام مفيد له. فكانت لدي اوسكار هينزبيرغ (بالألمانية: Oscar Hinsberg) فكرة تحويله إلى أسيتوفينيتيدين. وكانت عملية تخليق هذه المادة لها هدف تجاري بحت وجاءت معهم بالحظ، وأظهرت التجارب أن هذه المادة أقوى من الأنتيفيبرين ولها أعراض جانبية أقل. فقرر دويسبيرغ تسويق المادة الجديدة تحت اسم "فيناسيتين". وقبل ذلك في سنة 1878، قام هارمون نورتروب مورسه (بالألمانية:Harmon Northrop Morse) لأول مرة بتخليق الباراسيتامول عن طريق اختزال البارا-نيتروفينول مع القصدير في حمض الخليك الثلجي.  وعلى الرغم من ذلك فلم يُستخدم الباراسيتامول في العلاج الطبي حتى سنة 1893. وفي هذا العام، أُكتشف الباراسيتامول في بول الأفراد الذين تعاطوا الفيناسيتين، فقام الكيميائيون بتركيزه إلى مركب أبيض ومتبلر ذي طعم مر. وفي سنة 1899، وُجد أن الباراسيتامول هو مُستقلب من الأسيتانيليد. وقد تم تجاهل هذا الاكتشاف وقتها.

في سنة 1946، أُعطي معهد دراسات المسكنات والأدوية المهدئة منحة من السلطات الصحية بمدينة نيويورك لدراسة المشاكل المرتبطة باستخدام المسكنات. وقد عين كلا من بيرنارد برودي (بالإنجليزية:Bernard Brodie) وجوليوس أكسلرود (بالإنجليزية:Julius Axelrod) للتحري عن سبب ظهور متلازمة عوز الميتهيموغلوبين، وهي حالة تؤدي إلى نقص قدرة الدم على حمل الأكسجين ويمكن أن تؤدي للوفاة. وفي سنة 1948، ربط برودي وأكسلرود بين استخدام الأسيتانيليد ومتلازمة عوز الميتهيموغلوبين وأكدا أن التأثير المسكن للأسيتانيليد يرجع إلى مُستقلبه النشط الباراسيتامول. وقد دافعوا عن استخدام الباراسيتامول طالما أنه لا يمتلك التأثيرات الضارة للأسيتانيليد.

وقد طرحت شركة معامل ماكنيل (بالإنجليزية:McNeil Laboratories) الدواء لأول مرة في الأسواق سنة 1955 كمعالج للحمى والألم للأطفال، تحت الاسم التجاري "إكسير تايلينول للأطفال".

وفي سنة 1956، طرح فريدريك ستيرنز وشركاه (بالإنجليزية:Frederick Stearns & Co) أقراص الباراسيتامول 500 ميليغرام في أسواق المملكة المتحدة تحت الاسم التجاري "بانادول". وكان البنادول يُصرف فقط بأمر الطبيب لتسكين الألم والحمى. وكانت دعايته "لطيف على المعدة" لأن باقي المسكنات الأخرى كانت تحتوي على الأسبرين وقتها وهو مهيج معوي. وفي يونيو من سنة 1958، تم طرح إكسير بندول للأطفال. في سنة 1963، تم إضافة الباراسيتامول إلى دستور الأدوية البريطاني، واكتسب شعبية حينها كمسكن قليل الأعراض الجانبية وقليل التفاعل مع الأدوية الأخرى. انتهت صلاحية براءة اختراع الباراسيتامول في الولايات المتحدة منذ زمن طويل، ويُسمح بإنتاجه في الدول الأخرى بأسماء عامة مختلفة.

كيمياء

التركيب والتفاعلية

تمثيل عصوي ثلاثي الأبعاد لجزيء الباراسيتامول الذي يتكون من حلقة بنزين مستبدلة بمجموعة هيدروكسيل ومجموعة أميد في الوضع بارا.

يتكون الباراسيتامول أساساً من حلقة بنزين، استبدلت بمجموعة هيدروكسيل وذرة نيتروجين مجموعة أميد (الأسيتاميد) في الموقعين بارا (1,4). وهو نظام مترافق بشكل كبير إذ أن زوج الإلكترونات الوحيد على أكسجين مجموعة الهيدروكسيل، سحابة الإلكترونات π على حلقة البنزين، زوج إلكترونات النيتروجين الوحيد، والمدار الذري ب على ذرة كربون مجموعة الكربونيل والزوج الوحيد على أكسجين مجموعة الكربونيل كلهم مترافقون. ويزيد تواجد مجموعتان محفزتان أيضاً من قابلية حلقة البنزين للاستبدال الحلقي المحب للإلكترونات. وبما أن كلا المستبدلين على الحلقة البنزنية يقومان بالتوجيه لمواقع أرثو وبارا وكانا في وضعية بارا بالنسبة لبعضهما البعض فإن جميع المواقع على الحلقة تكون مفعلة كيميائياً بشكل متساو. ويقلل الترافق من قاعدية ذرات الأكسجين والنيتروجين بصورة كبيرة، بينما يزيد من حامضية مجموعة الهيدروكسيل عبر نقل الشحنة التي تظهر على الدالف، أو الأنيون، السالب فينوكسيد.

تمثيل فراغي ثلاثي الأبعاد للباراسيتامول.

خصائص المادة

باراسيتامول مادة بلورية بيضاء تنصهر عند 170° مئوية. تنحل هذه المادة في الكحولات بشكل جيد وكذلك في الماء المغلي، إلا أنها ضعيفة الانحلال بالماء البارد 14 غ/ل عند 20° مئوية. كثافة المادة في الحالة الصلبة تبلغ 1,293 غ/سم3 وله كتلة مولية مقدارها 151,165 غ/مول. الباراسيتامول مثل الفينول له خواص حمضية ضعيفة، حيث أن قيمة الأس الهيدروجيني pH للمحلول منه تتراوح بين 5.5 و 6.5.

التخليق

تخليق الباراسيتامول، تفاعل البارا أمينوفينول مع حمض الخليك اللامائي.

يمكن تخليق الباراسيتامول من الفينول بالطريقة الآتية:

1- نترتة الفينول باستخدام حمض الكبريتيك ونترات الصوديوم، ولأن الفينول نشط جداً، فإن عملية نيترته تتطلب شروط لطيفة جداً بالمقارنة مع البنزين الذي يتطلب حمض نيتريك ساخن.

2- يتم فصل المتماكب بارا من المتماكب أرثو بالتقطير التجزيئي، وسيكون هناك القليل من متماكبات ميتا، لأن الهيدروكسيل يوجه الاستبدال للموقعين أرثو وبارا.

3- يُختزل 4-نيتروفينول إلى 4-أمينوفينول باستخدام عامل مختزل مثل بوروهيدرد الصوديوم في وسط قاعدي.

4- يتفاعل 4-أمينوفينول مع حمض خليك لامائي ليعطي الباراسيتامول.

لاحظ أن تخليق الباراسيتامول لايمر بالمراحل الصعبة والعويصة التي تمر بها تقريباً كل الأدوية الأخرى: فعدم وجود مراكز فراغية يعني عدم الحاجة لتصميم نظام تخليق اختياري لمركز فراغي معين. ولذلك يسهل صناعة الباراسيتامول.

آلية عمل الباراسيتامول

لا تزال الآلية التي يقلل بها الباراسيتامول الحمى والألم مثار الكثير من النقاش. وسبب هذا الجدل يرجع بصورة كبيرة إلى تشابه كلاً من الباراسيتامول والأسبرين في منع إنتاج المركبات الكيماوية البروستاغلاندية المسببة للالتهاب. ولكن على عكس الأسبرين فأن الباراسيتامول لايمتلك الكثير من الصفات المضادة للالتهاب. وكذلك فأن الباراسيتامول - على عكس الأسبرين أيضاً - لايقوم بمنع المركبات الثرومبوكسانية التي تسبب تجلط الدم. ومن المعروف أن الأسبرين يقوم بمنع عائلة إنزيمات السيكلوأكسجيناز، أو الكوكس. وبسبب التشابه الجزئي بين تأثير الأسبرين وتأثير الباراسيتامول، فقد ركز الباحثون على تحري إذا كان الباراسيتامول يقوم بمنع عائلة السيكلوأكسجيناز أيضاً. وأقترح العلماء طريقتين يعمل بهما الباراسيتامول ولكن لايوجد تأكيد على صحتهما حتى الآن.

وعائلة إنزيمات الكوكس هي المسئولة عن استقلاب حمض الأراكيدونيك إلى بروستاغلاندين هـ2، وهو جزيء غير ثابت ولذلك يتحول إلى العديد من المركبات الأخرى المسببة للالتهاب. وتقوم مضادات الالتهاب التقليدية - مثل مضادات الالتهاب اللاستيرويدية - بغلق هذه الخطوة. وتعتمد فاعلية إنزيم الكوكس على وجوده في الحالة المتأكسدة ليقوم بنشاطه المتخصص في استقلاب حمض الأراكيدونيك. وقد تبين أن الباراسيتامول يختزل إنزيم الكوكس المتأكسد ليمنعه من تكوين الكيماويات المسببة للالتهاب.

وقد أظهرت دراسة أن الباراسيتامول يعمل على الجهاز الكانابينويدي الداخلي. فالباراسيتامول يُستقلب إلى ن-أراكيدونويل فينول أمين (AM404)، وهو مركب له العديد من التأثيرات؛ أكثرها أهمية أنه يمنع الخلايا العصبية من امتصاص الأنانداميد الكانابينويدي/الفانيلويدي الداخلي. فامتصاص الأنانداميد يمكن أن ينتج عنه تفعيل مستقبل الألم الرئيسي في الجسم وهو المستقبل الفانيلويدي. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الن-أراكيدونويل فينول أمين يغلق قنوات الصوديوم بطريقة مماثلة لطريقة المخدرين ليدوكائين وبروكائين. ولكن لم يُثبت حتى الآن أن هاتين الآليتين السابقتين يمكنهما تسكين الألم، ولايزالا من الآليات المحتملة لعمل الباراسيتامول. على الرغم من ذلك فعند غلق مستقبلات الكانابينويد فإن الباراسيتامول يفقد مفعوله المسكن للألم، وهذا يرجح فرضية أن الباراسيتامول يعمل فعلاً على الجهاز الكانابينويدي الداخلي لتسكين الألم.

تقترح إحدى النظريات أن الباراسيتامول يعمل عن طريق منع الكوكس-3، وهو "أيزوفورم" من عائلة إنزيمات السيكلوأكسجيناز. ولدى هذا الإنزيم - عند إفرازه في الكلاب - تشابه قوي مع إنزيمات الكوكس الأخرى، ويقوم بإنتاج الكيماويات المسببة للالتهاب. ويقوم الباراسيتامول بمنعه انتقاءياً. ولكن بعض الأبحاث تقول أن إنزيم الكوكس-3 لا يسبب الالتهابات في البشر والفئران. ويُحتمل أيضاً أن الباراسيتامول يغلق مفعول السيكلوأكسجيناز بنفس طريقة الأسبرين ولكن في منطقة الالتهاب توجد البيروكسيدات الذي تمنع التأثير المأكسد للباراسيتامول. وهذا يعني أن هذه الاحتمالية غير صحيحة وأن الباراسيتامول لايعمل في منطقة الالتهاب ولكنه يعمل على الجهاز العصبي المركزي حيث لاتوجد عوامل مؤكسدة. ولا تزال الآلية التي يؤثر بها الباراسيتامول على الكوكس-3 محل جدل بين الباحثين