8 Wirkstoffe – Pharmakologie/Toxikologie

KSH-SPF/EF-Chemie 8 Wirkstoffe – Pharmakologie/Toxikologie 

8.1 Grundlagen 

8.1.1 Pharmaka und Gifte 

8 Wirkstoffe – Pharmakologie/Toxikologie 

Eine Substanz wird als Wirkstoff bezeichnet, wenn sie in geringen Dosen in einem Organismus 

eine spezifische Reaktion hervorruft. Wirkstoffe, welche zu therapeutischen Zwecken an Orga- 

nismen angewandt werden, bezeichnet man als Pharmaka (Sg.: Pharmakon), Arzneimittel oder 

Medikamente. Substanzen, die schon in verhältnismässig geringen Mengen durch chemische oder 

chemisch-physikalische Wirkung das Leben oder die Gesundheit von Menschen und Tieren ge- 

fährden können, nennt man Gifte. Eine strikte Trennung zwischen Pharmaka und Giften ist un- 

möglich, da Pharmaka in den allermeisten Fällen Nebenwirkungen hervorrufen und oberhalb ei- 

ner bestimmten Dosis zu toxischen Wirkungen führen können. Bei Giften ist der Schaden am Or- 

ganismus grösser als der Nutzen, bei Pharmaka ist der Nutzen grösser als der Schaden. Die Do- 

sisabhängigkeit der Wirkung gilt nicht nur für Arzneimittel und Gifte, sondern auch für Mikroor- 

ganismen (Viren, Bakterien, Pilze). 

Die Wirkung einer Substanz ist von verschiedenen Faktoren abhängig wie: 

• individuelle Unterschiede (Konstitution) 

• Geschlechtsunterschiede (z.B. bei Schmerzmitteln) 

• Gesundheitszustand, Befindlichkeit, tägliche Schwankungen, Biorhythmus 

• Unterschiede in der Ernährung, im Verhalten (Ruhe, Sport) 

• Umwelteinflüsse (Temperatur) 

8.1.2 Beschreibung von Wirkstoffen 

Zur Beschreibung eines Wirkstoffes gehören die folgenden Aspekte: 

• chemische und physikalische Eigenschaften 

• Pharmakokinetik (Aufnahme = Resorption, Verteilung, Biotransformation = Metaboli- 

sierung, Ausscheidung = Elimination) 

• Pharmakodynamik (Beschreibung der Wirkung auf molekularer und zellulärer Ebene, 

Dosis-Wirkungs-Beziehung, Wirkungsmechanismus, Nebenwirkungen) 

• Vergiftungen und deren Behandlung 

P. Good 1


Zur Charakterisierung der Wirksamkeit resp. Giftigkeit einer Substanz kennt man u.a. die folgen- 

den Grössen: 

• LD N = mittlere letale Dosis = Dosis, bei welcher N% der Individuen sterben; häufig 

werden der LD 50- oder LD 5-Wert verwendet; Tab. 1 stellt die LD 50-Werte einiger Wirk- 

stoffe vor. 

• ED N = mittlere Effektdosis = Dosis, welche bei N% der Individuen zur erwünschten the- 

rapeutischen Wirkung führt; häufig werden der ED 50- oder ED 95-Wert verwendet. 

• Therapeutische Breite = LD 50/ED 50 oder LD 5/ED 95; die therapeutische Breite bringt den 

Abstand zwischen der therapeutischen Dosis und der toxischen Dosis einer Substanz 

zum Ausdruck; ein Arzneimittel ist umso sicherer, je grösser die therapeutische Breite. 

8.1.3 chemische Voraussetzungen für physiologische Wirksamkeit 

Wirkstoffe können anhand struktureller Merkmale der kleinsten Teilchen als solche identifiziert 

werden: 

• ungewöhnliche Oxidationszahlen (entspricht einer erhöhten Reaktivität): H 2O 2, CO, Hy- 

pochlorite (ClO – – – 

), Nitrite (NO2 ), Chlorate (ClO3 ), O3, Peroxide (enthalten O-O- 

Bindungen), Halogene, COCl 2 (Phosgen), Isocyanate (RNCO), Cyanide (RCN), Stick- 

oxide (NO x) 

• sehr grosse chemische Reaktivität haben: starke Säuren, Basen, Stoffe mit sehr grossem 

Wasserbindungsvermögen, konz. Säuren/Basen, Alkalimetalle, weisser Phosphor, Säu- 

rechloride (RCOCl) 

• Verbindungen aus gespannten Molekülen: Dreier-, Viererringe 

• Stoffe mit hohem Dampfdruck: H 2, NH 3, Cl 2, O 3, Br 2, Hg 

• fein verteilte Stoffe (Asbest, Nanopartikel?) 

• ausgeprägte Elektrophilie: Epoxide (Dreierringe mit 2 C-Atomen und 1 O-Atom), Aziri- 

ne (ungesättigter Dreierring mit 2 C-Atomen und 1 N-Atom), N-Nitrosamine (R 1R 2N- 

NO), Alkylierungsmittel, Dreierringe mit einem Element mit EN > 2.6 

• lipophile Stoffe: CCl 4, Benzol, DDT, Vinylchlorid; je mehr Halogen-Atome im Molekül, 

desto toxischer 

• schwache Basen (Amine) 

• polare Stoffe in unpolarer Umgebung 

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Tab. 1 Toxizität einiger Substanzen 

Verbindung LD(50) mg/kg Körpergewicht 

Blei 100 

Tetraethylblei 35 

Quecksilber(II)-oxid 23 

Arsentrioxid, Arsenik 10 

Kaliumcyanid 3 

Kochsalz 3’000 

Destilliertes Wasser 25’000 – 30’000 

Chlorthion (Insektizid) 1’500 

Aspirin (Acetylsalicylsäure) 1’500 

Phenobarbital (Schlafmittel) 660 

DDT (Insektizid) 150 

Parathion 3 

TCDD (Dioxin) 0.001 

Menthol (Minze) 3’200 

Vanillin 3’180 

Ethanol 2’500 

Allylsenföl (Senf) 680 

Digitonin (Roter Fingerhut) 150 

Solanin (Kartoffel, ca. 0.08 Gew.-%) 120 

Ergotoxin (Mutterkornalkaloid) 100 

Coniin (Coniumalkaloid; Schierling) 60 

Nicotin 15 

Strychnin 5 

Curarin 5 

Colchizin (Herbstzeitlose) 3 

α-Amantin (Knollenblätterpilz) 0.2 

Ricin (Ricinusöl) 0.0002 

Diphtherietoxin 0.000’03 

Tetanustoxin 0.000'000’1 

Botulinustoxin 0.000'000’03 

Melittin (Biene) 4 

Samandrin (Salamander) 1.5 

Buffotoxin (Kröte) 0.4 

Tetrodotoxin (Kugelfisch) 0.008 

Batrachotoxin (Pfeilgiftfrosch) 0.002 

Kobratoxin (Brillenschlange) 0.000’3 

Crotulostoxin (Klapperschlange) 0.000’2 

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Aufgabe 1 Äussere Dich aufgrund der Struktur der kleinsten Teilchen zur physiologischen Wirk- 

samkeit der folgenden Stoffe: 

a) CH 3OCH 3 

b) FBr 

c) Calciumhydrogencarbonat 

d) CH 3C 2HFCl 3 

e) 

f) 

g) 

h) Ammoniumperchlorat 

8.2 Pharmakokinetik: Resorption, Verteilung, Transformaton, Elimination 

8.2.1 Darreichung und Resorption von Wirkstoffen 

Von besonderer Bedeutung ist es, dass ein Pharmakon biologische Membranen passieren kann, 

da es sowohl zur Überwindung der Darmschleimhaut als auch bei der Verteilung im Körper 

Membranen antrifft. Substanzen können Membranen auf vier unterschiedlichen Wegen passieren: 

• Diffusion durch Membran (hydrophobe Moleküle) und Poren (kleine hydrophile Mole- 

küle) 

Cl 

N 

N C 

• erleichterte Diffusion (Carrier-vermittelt) 

• aktiver Transport durch Pumpe 

O 

O 

O 

• Pinocytose, Phagocytose, Persorption (grössere Moleküle) 

Damit ein Wirkstoff nicht nur lokal, sondern systemisch wirken kann, muss er in die Blutbahn 

aufgenommen werden. Er kann über die Haut, von Schleimhäuten aus oder durch Injektion in den 

P. Good 4


Organismus gelangen. Die Aufnahme einer Substanz vom Applikationsort ins Blut wird als Re- 

sorption bezeichnet. Die Resorption der meisten Arzneimittel erfolgt durch Diffusion. Je nach 

Eigenschaften des Arzneimittels wendet man eine entsprechende Darreichungsform (Lösung, 

Suspension, Salbe, Filmtablette, Dragées, Kapseln, u.a.) an. Tabletten enthalten nicht nur den zu 

applizierenden Wirkstoff, sondern auch Füll-, Spreng- und andere Hilfsstoffe. Füllstoffe sorgen 

dafür, dass die Tablette eine handhabbare Gesamtgrösse aufweist; man bedenke, dass die Einzel- 

dosis vieler Arzneistoffe im Bereich weniger mg oder sogar darunter liegt. Sprengstoffe wie 

Stärke (quillt bei Kontakt mit Wasser) oder NaHCO 3 (entwickelt in Kontakt mit der Magensäure 

CO 2) beschleunigen den Zerfall der Tablette. Hilfsstoffe sind für die Herstellung, Lagerfähigkeit 

oder auch für die Erkennung (Farbe) von Bedeutung. Man unterscheidet verschiedene Formen 

der Anwendung von Wirkstoffen: 

Parenterale Applikation: 

Der Darm wird bei diesen Arten der Gabe umgangen; auf diese Weise verabreicht man Pharma- 

ka, welche aus dem Darm nicht genügend resorbiert werden können, welche gegenüber der Ma- 

gensäure oder Enzymen des Verdauungstraktes nicht beständig sind oder nicht gut verträglich 

sind. Man unterscheidet zwischen: 

• intravenöse und intraarterielle Injektion (oder Infusion): der Wirkstoff wird direkt ins 

Blut gespritzt; sehr schnelle Wirkung. 

• intramuskuläre und subkutane Injektion: der Wirkstoff diffundiert von der Injektions- 

Inhalation: 

stelle in das nächstgelegene Blutgefäss; die Resorption nach Injektion in das Unterhaut- 

gewebe erfolgt langsamer als diejenige in den Muskel, da der Muskel stärker durchblutet 

ist als das Unterhautgewebe. 

Gasförmige, aber auch flüssige und feste Substanzen (in Form von Aerosolen) können durch In- 

halation über die Lunge verabreicht werden; der Stoffaustausch erfolgt an der Alveolarmembran; 

die gesamte Alveolarfläche wird auf etwa 90 m 2 geschätzt; wegen der starken Durchblutung und 

kurzer Diffusionswege kann die Wirkung sehr rasch erfolgen. 

Orale Applikation 

Pharmaka können in allen Bereichen des Verdauungstraktes resorbiert werden. Die Resorption 

wird vorwiegend durch das Ausmass der lipophilen Eigenschaften bestimmt; im Magen und 

P. Good 5


Dünndarm herrschen aufgrund der pH-Werte besondere Verhältnisse; alle auf diesem Wege ein- 

genommenen Pharmaka gelangen über den venösen Blutkreislauf über die Pfortader in die Leber. 

• Resorption aus der Mundhöhle: lipophile, nicht ionisierte Pharmaka; Leber wird nicht 

passiert; wegen kleiner Oberfläche nur für Pharmaka geeignet, welche bereits in kleinen 

Dosen wirksam sind. 

• Resorption aus dem Magen: sehr schwache Basen und schwache Säuren => nicht ioni- 

siert (Abb. 1). 

• Resorption aus dem Darm: der Darm ist 

wegen seiner grossen Oberfläche der 

Hauptresorptionsort für Pharmaka; auch 

saure Pharmaka (z.B. Salicylsäure) 

werden hier resorbiert. 

• Resorption aus dem Dickdarm (rektal): 

bei magenreizenden Wirkstoffen oder bei 

Gefahr des Erbrechens und Übelkeit 

sinnvoll. 

Applikation über andere Schleimhäute 

Augen, Nasen: vor allem bei lokaler Anwendung; 

es kann aber auch zu systemischen Wirkungen kommen (Kokain, Tabak). 

Applikation über die Haut (dermal) 

Abb. 1 Zusammenhang zwischen Säuren- 

/Basenstärke und Resorption aus dem Magen; x- 

Achse: pK s, y-Achse: prozentualer Anteil, der aus 

dem Magen resorbiert wird. 

Quelle: W. Forth et al., Pharmakologie und Toxikologie, 

Wissenschaftsverlag, 6. Auflage, 1992. 

Wirkstoff muss Zubereitungsform verlassen und in die Haut eintreten, wenn er lokal angewandt 

wird; wird eine systemische Wirkung beabsichtigt, muss er die Haut durchdringen können; nur 

lipophile Wirkstoffe 

Zusammenfassung der Resorption von Wirkstoffen 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Substanzen: über die Haut und Darm. 

• polare, wasserlösliche, hydrophile Substanzen: evt. über die Schleimhäute (Augen, 

Mund, Lunge). 

• flüchtige Substanzen: über die Lunge. 

• saure Substanzen: über den Magen. 

• basische und neutrale Substanzen: über den Darm. 

P. Good 6


8.2.2 Verteilung 

Wirkstoffe werden mit dem Blut in die einzelnen Gewebe des Körpers transportiert. Der Stoff- 

austausch erfolgt im Wesentlichen im Bereich der Kapillaren, welche also die Blut-Gewebe- 

Schranken darstellen. Lipophile Teilchen und auch kleinere hydrophile Moleküle können die 

Blutgefässe verlassen und in den extrazellulären Raum gelangen. 

Abb. 2 Zusammenhang zwischen Lipophilie und 

Durchdringungsvermögen der Blut-Hirn-Schranke. 

Quelle: W. Forth et al., Pharmakologie und Toxikologie, 

Wissenschaftsverlag, 6. Auflage, 1992. 

Im Gehirn und Rückenmark besitzen die 

Endothelzellen keine Poren, so dass ein 

Wirkstoff durch die Membran hindurchtreten 

muss. Den Übergang von Kapillaren ins 

Gewebe des ZNS nennt man Blut-Hirn- 

Schranke. Diese ist für lipophile Moleküle 

durchlässig, für hydrophile Moleküle, die 

grösser sind als Harnstoff (MM 90 g/mol, 

Molekülradius 0.2 nm) praktisch undurchlässig 

(Abb. 2). Für hydrophile Stoffe wie Glucose 

oder Aminosäuren, welche im Gehirn benötigt 

werden, existieren spezielle Transportsysteme. 

Die Plazentarschranke zwischen mütterlichem 

und fetalem Blut kann von lipophilen Pharmaka rasch durchquert werden. Auch hydrophile Sub- 

stanzen passieren diese Schranke, allerdings bedeutend langsamer. Der Durchtritt durch die Pla- 

zentarschranke wird durch die Molekülgrösse begrenzt: Moleküle mit einer Masse von 1'000 

g/mol können sie nur noch sehr langsam, grössere praktisch gar nicht passieren. 

Währenddem kleine polare Moleküle im Blut gelöst transportiert werden, werden die meisten 

Pharmaka im Blut reversibel an Proteine gebunden. In diesem Zusammenhang sind Albumin und 

Globuline sehr wichtig, welches vor allem für saure Wirkstoffe eine hohe Affinität besitzt. Für 

die Bindung von lipophilen basischen Pharmaka spielt unter anderem das α-Glykoprotein eine 

Rolle. Das Albuminmolekül weist unterschiedliche Bindungsstellen für anionische und kationi- 

sche Wirkstoffmoleküle auf. Die Wechselwirkung kann über Ionenbindungen erfolgen, doch 

auch Van der Waals-Kräfte sind daran beteiligt. 

Lipophile Substanzen können im Fettgewebe hohe Konzentrationen erreichen. Auch im 

Knochengewebe kommt es zur Anreicherung von Substanzen, die sich wie Blei oder Strontium 

chemisch dem Calcium ähneln. 

P. Good 7


Zusammenfassung des Transports von Wirkstoffen 

• polare, wasserlösliche, hydrophile Stoffe: gelöst im Blut. 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Stoffe: in der Lymphe oder gebunden an Proteine 

Zugang zum Gehirn haben 

• nicht zu stark geladene Stoffe (keine starken Säuren, Basen, aber oft Amine) 

• unpolare Molmasse bis ca. M = 400 g/mol) 

• polare Moleküle bis ca. M = 80 g/mol 

• Stoffe, die ein spezielles Transportsystem ins Gehirn haben (Aminosäuren, Glucose, L- 

Dopa, u.a.) 

8.2.3 Elimination 

Die meisten von einem Organismus 

aufgenommenen Substanze werden metabolisiert, 

also umgewandelt. Zu den wichtigsten Reaktionen 

gehören 

• Oxidation (Energiegewinn) 

• Reduktion 

• Hydrolyse 

• Methylierung, Acetylierung, 

Amidbildung, u.a. 

• Konjugation (Bindung an andere 

Moleküle) 

Aufgabe 2 Abb. 3 zeigt Ausscheidungen von 

vier unterschiedlichen Substanzen. 

Zu sehen sind schematisch der 

Magen-Darm-Trakt (a), die Leber 

(b) und die Niere (c) sowie der 

Blutkreislauf. Unterschiedlich stark 

(b) (b) 

(a) (a) 

(c) (c) 

(b) (b) 

(a) (a) 

(c) (c) 

Abb. 3 Elimination verschiedener Substanzen; 

Magen-Darm-Trakt (a), Leber (b), Niere (c) und 

Blutkreislauf. 

ausgemalte Pfeile bedeuten hydrophile, respektive lipophile Substanzen. Ordne 

den einzelnen Darstellungen Substanzgruppen zu (z.B. hydrophil, lipophil) und er- 

kläre Unterschiede zwischen den einzelnen Fällen. 

P. Good 8


Chemische Veränderungen von Wirkstoffen im Organismus sind meistens mit einer Veränderung 

der Wirksamkeit und mit einer Zunahme der Hydrophilie verbunden. Letztere begünstigt die 

Ausscheidung über die Niere. Da eine gute Steuerbarkeit von Arzneimitteln erst bei rascher Eli- 

mination gegeben ist, weisen viele Arzneimittel eine Art Sollbruchstelle auf, zum Beispiel eine 

Esterbindung. 

Bestimmte Substanzen werden nach oraler Aufnahme in der Leber chemischen Umwandlungen 

unterzogen. In Reaktionen wie Hydrolysen, Oxidationen 

(z.B. Hydroxylierungen), Reduktionen oder auch 

Desalkylierungen (Abspaltung von Kohlenwasserstoffresten) 

werden die Wirkstoffmoleküle verändert. Solche Reaktionen 

nennt man Phase-I-Reaktionen. Bei den Phase-II-Reaktionen 

werden die Wirkstoffe an Moleküle wie Glucuronsäure 

(Abb. 4), Schwefelsäure, u.a. gebunden, wobei sie meistens 

biologisch inaktiv und besser wasserlöslich werden. 

HO 

HO 

P. Good 9 

O 

O 

Abb. 4 Glucuronsäure 

Hydrophile Stoffe passieren die Leber, ohne verändert zu werden. Sie erreichen die Niere, wo sie 

filtriert werden und im Endharn erscheinen. Solche Substanzen werden rasch renal eliminiert. 

Wird ein Wirkstoff bei der Passage durch die Leber in oben beschriebenen Reaktionen umge- 

wandelt, spricht man vom sogenannten ‚First-Pass-Effekt’. Arzneimittel mit einem ausgeprägten 

First-Pass-Effekt werden noch vor Erreichen des Wirkungsortes zu einem grossen Teil metaboli- 

siert oder ausgeschieden. 

Das dem First-Pass-Effekt entgegengesetzte Phänomen nennt sich ‚enterohepatischer Kreislauf’. 

Gelangt ein lipophiler Wirkstoff nach Durchgang durch die Leber in der Gallenflüssigkeit wieder 

in den Darm, kann er hier erneut resorbiert werden. Der Wirkstoff scheint wie in einer Falle fest- 

gehalten scheint. Solche Verhältnisse sind für Arzneimittel unerwünscht, da die Therapie kaum 

steuerbar ist. Beispiele für Arzneimittel oder Gifte, die einem enterohepatischen Kreislauf unter- 

liegen sind: Digitoxin, Carbamazepin, Barbiturate, trizyklische Antidepressiva, Colchizin (aus 

der Herbstzeitlosen) oder Amatoxine (aus dem Grünen Knollenblätterpilz). 

Eine bessere Steuerbarkeit von lipophilen Stoffen erhält man, wenn die Substanz in der Leber zu 

hydrophilen Metaboliten wird. Die Geschwindigkeit der Bildung des hydrophilen Stoffwechsel- 

produktes bestimmt die Dauer der Anwesenheit des Wirkstoffs im Körper. 

OH 

OH 

OH


Aufgabe 3 Lidocain (Abb. 5) wird in einer Phase-I-Reaktion desalkyliert und so stärker 

hydrophil gemacht. Zeichne eine mögliche Stelle der Desalkylierung ein und no- 

tiere die Strukturformeln der Produkte. 

P. Good 10 

N 

H 

Abb. 5 Lidocain 

Aufgabe 4 Kennzeichne in folgenden Arzneimittel-Molekülen die Stelle, an welcher eine Hyd- 

rolyse als Beispiel einer Phase-I-Reaktion in der Leber abläuft. Zeichne die Pro- 

dukte der entsprechenden Reaktion. 

a) Prilocain 

b) Acetylsalicylsäure (Aspirin) 

O 

H 

N 

OH 

Aufgabe 5 Cortison (Abb. 6) wird durch Reduktion einer 

Carbonylgruppe zu Cortisol. Hierbei wird der 

Wirkstoff in die aktive Form überführt. Notiere die 

Strukturformel eines möglichen Produkts der 

entsprechenden Reduktion. 

Abb. 6 Cortison 

Die Elimination einer Substanz, welche zu einem Abfall der Plasmakonzentration führt, ist in den 

allermeisten Fällen eine Reaktion 1. Ordnung, d.h. die Geschwindigkeit der Elimination ist von 

der Konzentration im Blut abhängig: v = –dc/dt = k x c und c t = c 0 x e (–k x t) . Aus dieser exponen- 

tiellen Gesetzmässigkeit ergibt sich eine Eliminationshalbwertszeit t 1/2. Diese wie auch die maxi- 

malen Blutspiegelwerte der meisten Arzneimittel lassen sich aus dem Arzneimittelcompendium 

(www.compendium.ch) herauslesen. 

O 

O 

O 

N 

H 

O 

N


Physiologische Wirksamkeit zeigen 

Zusammenfassung 

• reaktive Substanzen (reagieren auch mit Stoffen unseres Körpers). 

• lipophile Substanzen (können lipophile Zellmembranen überwinden). 

• Amine (schwache Basen; sind von der Polarität her ideal, um an Rezeptoren zu binden). 

• Übergangsmetalle (reagieren mit Proteinen, z.B. Hg, Pb, Tl, mit S). 

• Gase in hohen Konzentrationen (erstickend). 

• wichtige Kationen (Na + , K + , Li + (Antidepressivum), Ca 2+ , Mg 2+ , u.a.). 

• radioaktive Stoffe. 

Einen Geruch haben 

• flüchtige Substanzen (genügender Dampfdruck bei RT; Stoff muss zur Nase gelangen). 

• reaktive Substanzen (wirken reizend). 

• als Geruchstoffe bekannte Stoffe (Vanillin, Zimtsäure, Limonen, u.a.). 

Keinen Geruch haben 

• CO, CO 2, CH 4, C 2H 6, C 2H 4, C 2H 2, H 2, O 2, N 2, Edelgase. 

Einen Geschmack haben 

Resorption 

Transport 

• sauer: Säuren, seifig: Basen, salzig: Ionen von F – , Cl – , Br – , I – , süss: Zucker. 

• als Geschmacksstoffe bekannte Stoffe: Chinin, Men- 

thol, Vanillin, Capsaicin, u.a. 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Substanzen: über die Haut und Darm. 

• polare, wasserlösliche, hydrophile Substanzen: evt. über die Schleimhäute (Augen, 

Mund, Lunge). 

• flüchtige Substanzen: über die Lunge. 

• saure Substanzen: über den Magen. 

• basische und neutrale Substanzen: über den Darm. 

• polare, wasserlösliche, hydrophile Stoffe: gelöst im Blut. 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Stoffe: in der Lymphe oder gebunden an Proteine 

P. Good 11


Zugang zum Gehirn haben 

• nicht zu stark geladene Stoffe (keine starken Säuren, Basen, aber oft Amine) 

• nicht zu grosse Moleküle (unpolare Moleküle: M < 400 g/mol, polare Moleküle: M < 80 

g/mol) 

• genügend lipophile Moleküle; Ausnahmen: Methanol, Ethanol 

• Stoffe, die ein spezielles Transportsystem ins Gehirn haben (Aminosäuren, Glucose, 

u.a.) 

Speicherung, Kumulation zeigen 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Stoffe, meist im Fettgewebe, oft auch in der Leber; bei 

Drogen ist bei einer Speicherung im Fettgewebe mit einem flash-back zu rechnen, wenn 

durch den Stoffwechsel Fett abgebaut wird und die Drogen damit freigesetzt werden. 

• unreaktive Substanzen (reaktive werden rasch umgewandelt oder abgebaut). 

• teilweise Metallionen (Ca-Ersatz: Pb, Sr). 

Elimination 

• unpolare, fettlösliche, lipophile Stoffe: Leber/Galle/Faeces. 

• Leicht mit Sauerstoff oxidierbare Stoffe: werden in der Leber zu wasserlöslichen Sub- 

stanzen oxidiert: Ausscheidung über den Urin. 

• polare, wasserlösliche, hydrophile Stoffe: Niere/Blase/Urin, z.T. mit dem Schweiss. 

• Gase: mit der Atemluft. 

P. Good 12


Beantworte zur Charakterisierung der Substanz (Fenta- 

nyl) mit nebenstehender Formel die folgenden Fragen: 

1) Die Amidgruppe und der an das N-Atom 

gebundene Phenylring liegen auf einer Ebene. 

Welche Hybridisierung hat demnach das 

betreffende N-Atom? 

2) Welche Farbe hat die Substanz? 

3) Äussere Dich zur Reaktivität der Substanz (Säure-/Base-, Redox-, organische Reaktionen). 

4) Die Substanz wird oft als Fentanyldihydrogencitrat eingesetzt. Was ist darunter zu verstehen? 

Welche Bindungsarten baut diese Substanz auf? 

5) Berechne die Molmasse des Moleküls. 

6) Die Löslichkeit von Fentanyl in Wasser beträgt 200 mg/L. Berechne die Löslichkeit in mol/L. 

7) Passiert die Substanz die Blut-Hirn-Schranke? 

8) Wie wird Fentanyl resorbiert? 

9) Wie wird die Substanz transportiert? 

10) Die Substanz wird in der Leber N-dealkyliert, d.h. eine Bindung vom N-Atom zu einem exo- 

cyclischen C-Atom wird gebrochen, wobei die Aminogruppe freigelegt wird und ein Aldehyd 

entsteht. Notiere die Strukturformeln der Produkte. 

11) Welche Elimination ist zu erwarten? 

12) Berechne die therapeutische Breite aus den folgenden Werten: ED 50 = 0.01 mg/kg Körperge- 

wicht; LD 50 = 3.1 mg/kg Körpergewicht. 

P. Good 13


Farbe 

Molmasse 

Aggregatszustand bei STP 

Stoffklasse 

Bindungen im Molekül 

Bindungen zwischen Molekülen 

Polarität gesamthaft 

Isomerien, chirale Zentren 

Gespannte Bindungen 

Wasserlöslichkeit 

Oxidationsstufen 

Funktionelle Gruppen 

Reaktivität/Säure-/Base-Eigenschaften 

Geruch, Geschmack 

Resorption 

Transport 

Zugang zum Gehirn 

Speicherung 

Metabolisierung 

Elimination 

Abbaubarkeit, Verteilung in Biosphäre 

Substanzeigenschaften 

P. Good 14

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