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生物碱和止痛药（转载）－－希望对虫虫们有所启发
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如果化学家们真的只能像珀金那样靠碰运气行事，那么，要想在 有机化学领域取得成就那就只有靠摸索了。幸运的是，在珀金发现苯 胺紫后不过3年，就出现了凯库勒的结构式，从而使描绘有机分子的 蓝图成为可能。化学家们不再仅凭猜测和愿望来制备奎宁了，他们已 拥有能够一步步攀登上分子结构高峰的种种方法，而且能够预见前进 的方向和可望得到的结果。 化学家们已经知道如何把1个原子团替换成另1个原子团，如何把 原子环打开和如何把开放的链围成闭合的环，如何把一些原子团分成 两部分，以及如何把碳原子一个挨着一个地连接成链。完成有机分子 内某一特定结构的特殊方法，往往仍以首先描述这种方法的化学家的 姓氏来命名。例如，珀金发现，把某些物质与醋酸酐或醋酸钠一起加 热，能使这些物质增加1个含有2个碳原子的原子团。这种方法迄今仍 称之为珀金反应。珀金的老师A．W．霍夫曼发现，在有一种银化合物 存在的情况下，含氮的原子环在用一种被称为甲基碘的物质进行处理 时，这个环最终会断裂并释放出氮原子。这就是霍夫曼降解反应。 1877年，法国化学家弗里德与美国化学家克拉夫茨合作，发现使用氯 化铝并加热，可以给苯环添加1个短碳链。这种方法现在称之为弗里 德—克拉夫茨反应。 1900年，法国化学家格利雅发现，如果能够正确地使用金属镁， 就能够造成大量具有不同结合方式的碳链。他在他的博士论文中提出 了这个发现。由于对这些格利雅反应的研究，格利雅分享了 1912年的诺贝尔化学奖。与格利雅分享诺贝尔化学奖的是法国化学家 萨巴蒂埃，他（与桑德仑一起）发现，利用细镍粉能够使碳链在双键 处增加氢原子。这种方法就是萨巴蒂埃—桑德仑反应。 1928年，德国化学家狄尔斯和阿尔德发现了一种方法，能够使碳 链的两端与另一碳链的双键的两端相连，形成一个原子环。这就是狄 尔斯—阿尔德反应。由于这一发现，他们共同获得了1950年的诺贝尔 化学奖。 换句话说，通过记录物质的结构式在各种化学药品和不同条件的 影响下发生的变化，有机化学家们制定出一套日渐增多的程序，告诉 人们如何按自己的愿望把一种化合物转变为另一种化合物。这并非易 事，因为每一种化合物和每一个变化都有自己的特点和难点。不过， 主要道路已经畅通，而且熟练的有机化学家们还为自己找到了前进的 明显标志，而这原先似乎是一个难以穿越的迷宫。 有关某些特定原子团的行为方式方面的知识，还可用来探索未知 化合物的结构。例如，简单的乙醇与金属钠发生反应时会释放出氢。 但是，释放的仅仅是与氧原子相连的氢，而不是与碳原子相连的氢。 另外，有些有机化合物在适当的条件下会与氢原子结合，进而有些有 机化合物则不能。原来，凡能结合氢原子的化合物一般都具有双键或 三键，并以这些键来结合氢原子。由于有了这类知识，从而产生了一 套全新的有机化合物的化学分析方法；这些方法能够测定原子团的性 质，而不仅仅是各类原子的数目和类型。加入钠而释放出氢，这说明 该化合物中存在与氧结合的氢原子；接收氢则意味着存在双键或三键。 如果分子过于复杂，难以进行整体分析，就用各种不同的方法把它分 解成若干较简单的部分，这样就能分析出各部分的结构，由此再推导 出原分子的结构。 以结构式作为手段和指南，化学家们就能够研究出某些有用的天 然有机化合物的结构（分析），然后再在实验室中制造出同样的或类 似的产品（合成）。其中的一个结果是，人们能在实验室中大量而廉 价地制造出某些自然界中稀有的、昂贵的或难以获得的产品，或者制 造出某些比类似的天然产品能更好地满足需要的产品，如煤焦油染料。 有一个令人震惊的例子，即人们曾有意识地改变了可卡因的性质。 可卡因是在古柯树（一种原来生长在玻利维亚和秘鲁而现在主要生长 在爪哇的植物）叶子中发现的。同前面提到的马钱子碱、吗啡和奎宁 等化合物一样，可卡因也是一种生物碱，即一种含氮的植物产物。少 量的生物碱即能在生理上对人产生强烈的影响，视剂量大小，它既可 以治病，也可以致人于死命。苏格拉底①被毒芹中所含的一种生物碱 ——毒芹碱——毒死，是历史上生物碱中毒致死的最著名的例子。 某些生物碱的分子结构是极其复杂的，不过，这正好激发了人们 的好奇心。英国化学家鲁宾森对生物碱进行了系统的研究。他于1925 年研究出了吗啡的结构（仅有1个原子未完全确定），于1946年研究 出了马钱子碱的结构。由于人们认识到了他工作的价值，他获得了 1947年的诺贝尔化学奖。 不过，鲁宾森只是研究出了这些生物碱的结构，而并没有将其作 为指南来合成这些物质。美国化学家R.B.伍德沃德却考虑到了这一点。 R.B.伍德沃德与他的美国同事多林于1944年共同完成了奎宁的合成。 珀金一直追求而未得到的这一特定化合物终于获得了惊人的成果。如 果你感兴趣的话，则奎宁的结构式如下： 难怪这个结构会使珀金陷入困境。R.B.伍德沃德和多林之所以解 决了这个难题，并不仅仅是靠他们的聪明才智，而且还在于他们熟练 地掌握了泡令等人所建立的有关分子的结构和性状的新电子理论。此 后，R.B.伍德沃德又陆续合成了各种各样的复杂分子，例如，他于 1954年合成了马钱子碱。而在此之前，这被认为是高不可攀的。 然而，早在这些生物碱的结构被发现以前，其中的一些生物碱 （特别是可卡因）业已引起了医生们的浓厚兴趣。人们发现，南美洲 的印第安人咀嚼古柯树叶，原来它能消除疲劳和引起欣快感。苏格兰 医生克里斯蒂森把这种植物引种到了欧洲。（在蒙昧社会里的巫医和 卖药草的妇女看来，这并不是献给医学的惟一礼物。另外还有上面提 到的奎宁和马钱子碱，以及鸦片、洋地黄、箭毒②。颠茄碱、羊角拗 定和利血平。另外，抽烟、喝酒、嚼槟榔果、吸大麻和服皮约特③等， 也都是从原始社会遗传下来的。） 可卡因并不仅仅是一种普通的能产生欣快感的药物。医生们发现， 它还能使人体的某一部位暂时失去痛觉。1884年，美国医生科勒发现， 可卡因可用作镇痛药，在对眼睛施行手术时将它涂在眼睛周围的黏膜 上，病人就会没有痛感。可卡因还可用于牙科，使病人在拔牙时没有 痛苦。 这种效果使医生们十分着迷，要知道，19世纪医学上的伟大胜利 之一正是在镇痛方面所取得的成果。1799年，戴维研制出了一氧化二 氮（N2O）气体，并研究了它的疗效。他发现，这种气体被吸入人体 后，就会释放出抑制物质，使人狂笑、大叫或做出其他一些愚蠢的举 动。因此，它通常又被称为笑气。 19世纪40年代初期，美国科学家科顿发现，笑气能使人失去痛觉； 1844年，美国牙科医生H．韦尔斯将这种气体用于牙科手术。不过， 当时已经有一种更好的药物进入了这一领域。 美国外科医生朗于1842年曾用乙醚使病人在拔牙时进入睡眠状态。 1846年，美国牙科医生莫顿在马萨诸塞州总医院实施了一例乙醚麻醉 手术。人们往往将这一发现归功于莫顿，因为在莫顿进行公开表演之 前，朗不曾在任何医学杂志上介绍过自己的技术，至于H．韦尔斯最 早用笑气所做的公开表演，则仅获得了微不足道的成功。 美国诗人兼医生霍姆斯建议将具有镇痛作用的化合物称为麻醉剂 （源于希腊语，意思是“无感觉”）。当时的一些人认为，是上帝要 使人类遭受痛苦，使用麻醉剂来逃避这种痛苦则是一种亵读神圣的行 为。但是，后来人们之所以认为使用麻醉剂是高尚的，是因为苏格兰 医生辛普森在英国维多利亚女王分娩时用它来镇痛。 麻醉剂最终使外科手术不再像屠宰场一样使病人极端痛苦，至少 变得较为人道，如果手术在消毒条件下施行，甚至能挽救病人的生命。 因此，麻醉学的任何进展都引起了医生们的极大关注。可卡因的特殊 意义在于它是一种局部麻醉剂，就是说，它只使人体的一定部位失去 痛觉，而不是像全身麻醉剂乙醚那样，使人完全丧失意识和感觉。 然而，可卡因也有一些不足之处。首先，它会产生一些不良的副 作用，甚至会使对它过敏的病人丧命。其次，它会使人成瘾，因此必 须少用、慎用。（可卡因是一种危险的毒品，它不仅能消除疼痛，而 且还能消除其他不愉快的感觉，从而给吸毒者以异常欣快的幻觉。吸 毒者会适应这种毒品并不断要求加大剂量。尽管毒品给身体产生了严 重影响，但由于吸毒者如此依赖这种毒品所产生的幻觉，所以，如不 忍受令人痛苦的戒毒症状，就不能戒掉。对可卡因和其他这类毒品的 毒品瘾已成为严重的社会问题。尽管全世界都在努力禁止毒品的非法 交易，但每年非法生产和贩卖的可卡因高达20多吨。这给少数人带来 了暴利，而使许多人陷入痛苦的深渊。）第三，可卡因的分子很脆弱， 在加热消毒时即能引起分子结构的变化，而分子的变化则会影响它的 麻醉效果。 可卡因分子的结构相当复杂：（略去） 左边的双环是脆弱部位，也是难于合成部位。（直到1923年，德 国化学家威尔特才设法合成出可卡因。）然而，在化学家们看来，他 们能合成出类似的化合物，其中的双环不是闭合的，这样就能使这种 化合物既易于合成，又比较稳定。这种合成物质可能具有可卡因的麻 醉性能，而且也许没有令人讨厌的副作用。 对于这个问题，德国化学家们研究了约20年，制造出了几十种化 合物，其中有些性能良好。最成功的改进是在1909年取得的，当时合 成出了一种具有下述分子式的化合物： 将这个结构式与可卡因的结构式作一比较，你就可以看出它们之 间的相似之处以及一个重要事实，即双环已不复存在。这种较简单的 分子在自然界中是不存在的，它稳定，易于合成，麻醉效果良好，而 且几乎没有副作用。这是一种远远胜过可卡因的合成代用品，称为普 鲁卡因，而大家更为熟悉的则是它的商品名称“奴弗卡因”。 在一般的镇痛剂中，最有效、最有名的也许是吗啡。它的这个名 字源于希腊语，意为“睡觉”。吗啡是由鸦片或鸦片酊提纯出来的， 在若干世纪以来，原始人和文明人都用它来消除疼痛和尘世间劳碌所 造成的神经紧张。对于那些被疼痛折磨得死去活来的人们，吗啡简直 是灵丹妙药，但它也具有使人成瘾的致命危险。然而，寻找代用品的 努力却取得了适得其反的结果。1898年，人们合成了衍生物二乙酰吗 啡即广为人知的海洛因。人们原以为它比较安全，后来才知道它是最 危险的毒品。 危险性较小的镇静剂（安眠药）是水合氯醛和巴比妥，特别是后 者危险性更小。巴比妥类药物1902年首次使用，现在是安眠片的最平 常的成分。虽然适量服用这类药物无甚危害，但它也会使人成瘾，过 量服用则会引起死亡。实际上，由于死亡是作为逐渐沉睡的最终结果 平静地到来的，所以，过量服用巴比妥类药物就成了自杀或企图自杀 的一种相当常见的方法。 最普通而且也是用得最久的镇静剂，当然要首推酒精了。早在史 前时期，人们就已经知道使果汁和粮食发酵来酿酒的方法。在中世纪， 人们已采用蒸馏方法来酿制比天然生成的产品更加浓烈的酒。尽管酒 精像吗啡一样，肯定会使人成瘾，而且无节制地饮酒会给身体带来更 加严重的危害，但对于伤寒和霍乱病人，淡酒却是补充水分的一种捷 径，而且适量饮酒也为社会所接受，因此，很难将酒作为毒品予以禁 止。用法律来禁止出售酒类看来是行不通的，美国于1920—1933年间 曾试行过“禁酒法”，结果遭到彻底失败。尽管如此，酒精中毒越来 越被看成是一种疾病，而不仅仅是一个道德问题。对于那些吃饭甚少 但饮酒无度的人来说，酒精中毒的明显症状（震颤性谵妄）多半不是 由酒精本身而是由维生素缺乏症引起的。 |
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