Dwa związki w rejestrze PubChem różnią się jednym atomem tlenu. Adrafinil to C15H15NO3S. Modafinil to C15H15NO2S. Strukturalnie relacja jest trywialna: adrafinil zawiera kwas hydroksamowy, podczas gdy modafinil ma zwykły amid. Historycznie ta relacja to cała opowieść. Odkrycie modafinilu przebiegało w odwrotnym kierunku: nikt nie zamierzał tworzyć tej cząsteczki. Znaleziono ją, pytając, co organizm robi z pierwszym związkiem.
Związek zidentyfikowany w 1974 roku i rozczarowanie w klinice
Adrafinil został zidentyfikowany przez francuską firmę farmaceutyczną L. Lafon Ltd w 1974 roku. W badaniach na zwierzętach wykazywał znaczący, zależny od dawki wzrost aktywności motorycznej u myszy bez obwodowych efektów sympatykomimetycznych, które wyróżniały ówczesne stymulanty. Najciekawsze jest właśnie to ostatnie zastrzeżenie. Związek, który zwiększa aktywność, pozostawiając obwodowy układ krążenia względnie nietknięty, nie pasuje do wzorca amfetaminy, co sugerowało, że mechanizm działania leży gdzie indziej.
Potem przyszły badania kliniczne i poszły źle. Już w latach 1977-1978 francuski badacz snu Michel Jouvet przepisywał adrafinil pacjentom z narkolepsją. Wyniki nie były spójne. W innej firmie na tym etapie sprawę by zamknięto.
Odkrycie modafinilu: metabolit, który przewyższył związek macierzysty
To, co utrzymało te badania przy życiu, to farmakokinetyka. Badanie kinetyki adrafinilu doprowadziło do identyfikacji aktywnego metabolitu, a tym metabolitem był modafinil. W 1983 roku Jouvet i Bastuji przepisali sam modafinil pacjentom z narkolepsją i hipersomnią idiopatyczną, a tym razem wynik był jednoznaczny: istotne zmniejszenie nadmiernej senności w ciągu dnia i ataków snu u większości pacjentów.
Jest to powtarzający się wzorzec w chemii medycznej, a nie ciekawostka. Gdy związek macierzysty jest przekształcany in vivo w coś bardziej aktywnego, związek macierzysty pełni funkcję proleku, a prolek często jest gorszym produktem. Dodaje on etap konwersji, który różni się między osobami, opóźnia początek działania, podczas gdy metabolit się kumuluje, i generuje dodatkowe związki, które trzeba śledzić analitycznie. Usunięcie grupy N-hydroksylowej usuwa całą tę warstwę.
Co tak naprawdę zmienia jeden atom tlenu
Grupa N-hydroksylowa w adrafinilu sprawia, że jest to kwas hydroksamowy, grupa funkcyjna, która jest wyraźnie bardziej kwasowa i bardziej polarna niż odpowiadający jej amid pierwszorzędowy. Po jej usunięciu pozostaje 2-benzhydrylosulfinyloacetamid: obojętny amid o mniejszej masie cząsteczkowej, łatwiejszy do scharakteryzowania.
| Właściwość | Adrafinil | Modafinil |
|---|---|---|
| PubChem CID | 3033226 | 4236 |
| Numer CAS | 63547-13-7 | 68693-11-8 |
| Kod rozwojowy | CRL-40028 | CRL-40476 |
| Wzór sumaryczny | C15H15NO3S | C15H15NO2S |
| Masa cząsteczkowa | 289,4 | 273,4 |
| Nazwa IUPAC | 2-benzhydrylsulfinyl-N-hydroxyacetamide | 2-benzhydrylosulfinyloacetamid |
Obie cząsteczki zachowują cechę wyróżniającą tę serię chemiczną: grupę sulfinylową łączącą jednostkę benzhydrylową (difenylometylową) z acetamidem. Siarka nie występuje tu ani w postaci siarczku, ani sulfonu, lecz sulfotlenku, na pośrednim stopniu utlenienia. Ten pojedynczy atom siarki znaczy więcej niż reszta szkieletu i niesie konsekwencję, której komercjalizacja zajęła kolejne dwie dekady.
Centrum stereogeniczne ukryte na oczach wszystkich
Siarka w sulfotlenku z dwoma różnymi podstawnikami i parą swobodną jest centrum stereogenicznym. Modafinil występuje zatem jako dwa enancjomery, a zarejestrowany i sprzedawany związek to racemat.
Pojedynczy enancjomer zarejestrowano później osobno jako armodafinil, czyli postać (R), z własnym numerem CAS (112111-43-0) i osobnym wpisem w PubChem, choć dzieli z racematem wzór sumaryczny C15H15NO2S i masę cząsteczkową 273,4. Nic w składzie pierwiastkowym ich nie odróżnia. Spektrometria mas nie może ich rozdzielić. Może to zrobić tylko metoda chiralna.
Dla każdego prowadzącego prace analityczne jest to praktyczna lekcja całej serii: wartość czystości z kolumny achiralnej nie mówi nic o składzie enancjomerycznym. Próbka może mieć czystość 99,9% według HPLC w odwróconym układzie faz i nadal być mieszaniną dwóch odrębnych zarejestrowanych substancji. Nadmiar enancjomeryczny jest oddzielnym pomiarem, wykonywanym na chiralnej fazie stacjonarnej, a jego wynik ma sens tylko wtedy, gdy dostępny jest własny wzorzec analityczny dla tego oznaczenia.
Pokrewne substancje: dlaczego rodzina ma znaczenie w laboratorium
Szkielet benzhydrylosulfinylowy toleruje zmiany w dwóch pozycjach, co odzwierciedla rejestr. Utleniając sulfotlenek dalej, otrzymujemy sulfon. Hydrolizując amid, otrzymujemy kwas karboksylowy, kwas modafinilowy, zarejestrowany jako C15H14O3S pod CAS 63547-24-0. Każdy z tych związków różni się od modafinilu niewielką, chemicznie prawdopodobną przemianą, co jest dokładnie profilem potencjalnego zanieczyszczenia procesowego lub produktu rozkładu.
Metoda oznaczania substancji pokrewnych dla tej serii musi więc rozróżniać związki, które mają wspólny chromofor, mają zbliżoną masę i różnią się o 16 daltonów lub przez konwersję amidu na kwas. Nie jest to egzotyczna chemia analityczna, ale praca wymagająca precyzji, i to jest powód, dla którego każdy członek rodziny jest charakteryzowany i sprzedawany jako osobny wzorzec analityczny, a nie traktowany jako wariant tej samej substancji.
Od niechętnej firmy do zarejestrowanego leku
Historia komercyjna jest mniej uporządkowana niż chemia. Początkowo firma L. Lafon Ltd nie była zainteresowana opracowaniem modafinilu do celów rynkowych. To naleganie Jouveta skłoniło firmę do rozpoczęcia badań klinicznych na zdrowych ochotnikach i pacjentach z narkolepsją, obok badań na zwierzętach. Wyniki były na tyle silne, że modafinil był stosowany przez armię francuską podczas wojny w Zatoce Perskiej w styczniu i lutym 1991 roku, a lek został oficjalnie zarejestrowany we Francji w 1992 roku. Wieloośrodkowe badania kontrolowane w Ameryce Północnej następnie potwierdziły europejskie ustalenia, a amerykańska Agencja Żywności i Leków zatwierdziła oznakowanie produktu w grudniu 1998 roku.
Między identyfikacją adrafinilu a tym zatwierdzeniem minęło dwadzieścia cztery lata, a cząsteczka, która dotarła na koniec, nie była tą, od której rozpoczął się program. Była to ta, w którą pierwsza cząsteczka się przekształciła.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica chemiczna między adrafinilem a modafinilem?
Adrafinil (C15H15NO3S, CAS 63547-13-7) ma grupę N-hydroksylową przy azocie amidowym, co czyni go kwasem hydroksamowym. Modafinil (C15H15NO2S, CAS 68693-11-8) ma w tej samej pozycji zwykły amid pierwszorzędowy. Obie struktury różnią się jednym atomem tlenu i 16 jednostkami masy cząsteczkowej.
Dlaczego opracowano modafinil zamiast adrafinilu?
Modafinil został zidentyfikowany jako aktywny metabolit adrafinilu podczas badań kinetycznych. Opracowanie bezpośrednio metabolitu eliminuje etap konwersji in vivo, który w przeciwnym razie wprowadza zmienność międzyosobniczą, opóźnia początek działania do momentu nagromadzenia aktywnego związku oraz dodaje dalsze metabolity, które muszą być scharakteryzowane.
Czy modafinil jest chiralny?
Tak. Siarka sulfotlenkowa jest stereocentrum, więc modafinil występuje jako dwa enancjomery. Pierwotnie zarejestrowaną substancją jest racemat. Pojedynczy (R)-enancjomer, armodafinil, ma odrębny numer CAS (112111-43-0) mimo identycznego wzoru sumarycznego i masy cząsteczkowej.
Czy standardowa HPLC może potwierdzić czystość enancjomeryczną?
Nie. Enancjomery mają identyczną masę i identycznie zachowują się na achiralnych fazach stacjonarnych, dlatego HPLC w odwróconym układzie faz oraz spektrometria mas nie mogą ich rozróżnić. Określenie nadmiaru enancjomerycznego wymaga chiralnej fazy stacjonarnej i wzorca analitycznego o znanej konfiguracji.
Bibliografia
- Billiard M, Broughton R. Modafinil: its discovery, the early European and North American experience in the treatment of narcolepsy and idiopathic hypersomnia, and its subsequent use in other medical conditions. Sleep Medicine 2018;49:69-72.
- PubChem Compound Summary CID 4236, Modafinil. National Center for Biotechnology Information.
- PubChem Compound Summary CID 3033226, Adrafinil. National Center for Biotechnology Information.
- PubChem Compound Summary CID 9690109, Armodafinil. National Center for Biotechnology Information.
- PubChem Compound Summary CID 3085267, Modafinil acid. National Center for Biotechnology Information.
- PROVIGIL (modafinil) Tablets, FDA approved labeling, December 1998. US Food and Drug Administration.
Tylko do celów badawczych. Nonsensia dostarcza wzorce analityczne do zastosowań laboratoryjnych i badawczych. Niniejszy artykuł jest publikowany w celach naukowych i edukacyjnych. Nie stanowi on porady medycznej, nie opisuje żadnego zastosowania u ludzi, a nic w nim zawartego nie powinno być odczytywane jako zalecenie podania jakiejkolwiek substancji osobie lub zwierzęciu.
Kategorie: Chemia i odkrycia
Ten artykuł jest częścią naszego przewodnika: Skąd pochodzą związki badawcze: odkrycie, synteza i struktura.
Omawiana w tym artykule substancja jest dostępna jako wzorzec analityczny: Modafinil ≥99,5% HPLC – wzorzec analityczny | CAS 68693-11-8.