Suppositories, part 1 of 3. Physics 2 Heureka, 2,6-3,3

Suppositories, part 1 of 3. English Version.

Suppositories are pills that you insert into the rectum if you have hemorrhoids (similar to varicose veins) or rectal irritations, such as fissures (skin cracks). Such problems can occur in the individual if they lead an inactive lifestyle or do not eat enough fiber. What happens at the molecular level can be said to be this that the blood vessels have a too high pressure inside and become overloaded. The circulatory system of the blood is for example about transporting oxygen to all places, and transporting away carbon dioxide. The blood is pumped around, and we get all the heat and also white blood cells / macrophages that consume invaders in the body to all places, etc. Blood can begin to accumulate to one place when the veins have stretched during many different constipations. The skin begins to bulge and you easily get inflammation (swelling, suppuration) and bleeding due to small blood vessels that have ruptured. Xyloproct is a known medicine for such problems, and this contains the active substances lidocaine, C₁₄H₂₂N₂O, and hydrocortisone acetate, C₂₃H₃₂O₆.

These are included in both the brand's rectal ointment and suppository (a hard, large pill, which is inserted into the rectum). Lidocaine is a synthetic aminoethylamide, and this means that it is a kind of amine, and those can be of a primary, secondary or tertiary kind. Which amine it is depends on how many hydrogens have been replaced by other groups. In the primary, one hydrogen, H, has been replaced in ammonia, NH₃, but 2 hydrogens remain. In the secondary amine, 2 hydrogens have been replaced by 2 new organic groups, etc. Lidocaine is a tertiary amino compound with its -NH group where the nitrogen, N, also binds to two carbons, C. This aliphatic compound (where open carbon atom chains are found) contains four methyl groups, -CH₃, and a benzene ring (a hexagon). It is a molecule of a smaller size and this aminamide has an amide group. We are talking here about some kind of remade ammonia (which I mentioned) that binds to the amide with the structure RCONH₂. This one is also a primary amide. We'll describe these now.

There are primary, secondary and tertiary amides. Lidocaine is a primary one, where the nitrogen does not bind to a group of atoms that are almost a saturated carbon chain, except that there is a hydrogen too little, ie an alkyl group. The secondary amides, on the other hand, have their nitrogen bound to, for example, a methyl group, -CH₃, an ethyl group, -CH₂CH₃, or a propyl group, -CH₂CH₂CH₃. If we are going to take up the alkanes (which do not lack a hydrogen) and compare the names with these functional alkyl groups that are called almost in the same way, we see that the aliphatic hydrocarbon ethane is written CH₃CH₃, and the other aliphatic chemical compound, propane, is written CH₃CH₂CH₃. The tertiary amides bind to two alkyl groups through the nitrogen. Acyl group are relevant to bring up, because it is this that binds to the amino group itself in the Lidocaine medication. This is written R-C=O, and the oxygen double-bonds to the carbon. Acyl groups are originally found in -COOH groups (carboxyl groups).

The formyl group, H-C=O, and the acetyl group, CH₃CO-, are two examples of molecules where acyl groups are found. How does an acyl group arise? This is obtained when one or more hydroxyl groups, -OH, are separated from an acid where the constellation existed where one or more hydrogens, H, were bound to an oxygen, i.e. an oxoic acid. This is exactly what happens when a carboxylic acid releases a hydroxyl group. An example reaction to this; CH₃COOH (acetic acid) + C₂H₆O (ethanol) <--- H₂SO₄ (sulfuric acid catalyzing with hydrogen ions) ---> H₃C(C=O)OCH₂CH₃ (ester, ethyl acetate) + H₂O Here we see that a hydroxy group, -OH, in acetic acid and the hydrogen from the hydroxy group on ethanol, together form the product water. As for esters, all these have an acyl group, C=O. This is because it is part of the special ester bond (their characteristic), R1(C=O)OR2, where the carbon double-bonds to an oxygen, and where R stands for other chemical compounds.  An ester bond is generated after a condensation reaction has taken place. Very many fats are esters.

Many saccharides are acylated. A saccharide is a sugar, and saccharase is a carbohydrate-decomposing enzyme in the digestive tract. Acylation means that an acyl group is introduced to the chemical compound, e.g. when attaching acyl groups to benzene molecules, and this is done thanks to acetyl chloride, CH₃COCl. You get the product acetophenone, C₆H₅COCH₃, during a substitution reaction where a hydrogen on the benzene ring is replaced. But now back to lidocaine. The long name for the drug was 2-(Diethylamino)-N-(2,6-dimethylphenyl)acetamide and you can also learn from the name that this has e.g. a phenyl side group, and the formula for such is -C6H5. This looks like a benzene ring (a hexagon) but there is one hydrogen too little. Something like this makes the molecule highly reactive with other substances. It is an electrophilic component derived from benzene, C₆H₆ (which instead shares its negative charges when it is supposed to react with other substances).

Stolpiller, del 1 av 3. Swedish version.

Stolpiller är piller som man för in i ändtarmen om man har hemorrojder (åderbråck) eller ändtarmsirritationer, som fissurer (hudspricka). Sådana problem kan uppstå hos individen om denna lever en inaktiv livsstil eller inte äter fibrer. Det som händer på molekylnivå kan sägas vara detta att blodådrorna har ett för högt tryck inombords och blir överbelastade. Blodets cirkulationssystem går ut på att transportera syre till alla platser, och transportera bort koldioxid. Blodet pumpas runt, och vi får all värme och även vita blodkroppar/makrofager som förtär inkräktare i kroppen till alla platser, m.m. Blod kan börja ackumuleras till ett ställe när venerna har sträckts ut under många olika förstoppningar. Huden börjar bukta ut och man får lätt en inflammation (svullnad, varbildning) och blödningar p.g.a. små blodkärl som brustit. Xyloproct är ett känt läkemedel mot sådana besvär, och denna innehåller de aktiva substanserna lidokain, C₁₄H₂₂N₂O, och hydrokortisonacetat, C₂₃H₃₂O₆.

Dessa ingår i både märkets rektalsalva och suppositorium (ett hårt, stort piller, som förs in i tarmen). Lidokain är en syntetisk aminoetylamid, och det betyder att den är en slags amin, och sådana finns som primära, sekundära eller tertiära. Vilken amin det är beror på hur många väten som har byts ut mot andra grupper. I den primära har en väte, H, bytits ut i ammoniak, NH₃, men 2 väten är kvar. I den sekundära aminen så har 2 stycken väten bytits ut mot 2 nya organiska grupper, o.s.v.. Lidokain är en tertiär aminoförening med sin -NH-grupp där kvävet, N, även binder till två kol, C. Denna alifatiska förening (där öppna kolatom-kedjor finns) innehar fyra metylgrupper, -CH₃, och en bensenring (en hexagon). Den är en molekyl av en mindre storlek och denna aminamid har en amid grupp. Vi talar här alltså om någon form av omgjord ammoniak (som jag tog upp) som binder till amiden med strukturen RCONH2. En sådan är dessutom en primäramid. Vi ska beskriva dessa nu.

Det finns primära, sekundära och tertiära amider. Lidokain är en primär sådan, där kvävet inte binder till en grupp atomer som är nästan en mättad kolkedja, förutom att det finns ett väte för lite, alltså en alkylkgrupp. De sekundära amiderna däremot har sitt kväve bundet till t.ex en metylgrupp, -CH₃, en etylgrupp, -CH₂CH₃, eller en propylgrupp, -CH₂CH₂CH₃. Om vi ska ta upp alkanerna (som inte saknar ett väte) och jämföra namnen med dessa funktionella alkylgrupper som är döpta nästan på samma sätt, så ser vi att det alifatiska kolvätet etan skrivs CH₃CH₃, och den andra alifatiska kemiska föreningen, propan, skrivs CH₃CH₂CH₃. De tertiära amiderna binder till två alkylgrupper genom kvävet. Acylgrupp är relevant att ta upp, för att det är denna som binder till själva aminogruppen i Lidokain medicinen. Denna skrivs R-C=O, och syret dubbelbinder till kolet. Acylgrupper finns ursprungligen i -COOH-grupper (karboxylgrupper).

Formyl, H-C=O, och acetyl, CH₃CO-, är två exempel på molekyler där acylgrupper finns. Hur uppstår en acylgrupp? Denna fås när en eller flera hydroxylgrupper, -OH, avskiljs från en syra där konstellationen fanns att en eller flera väten, H, var bundna till ett syre, alltså en oxosyra. Det är just det som händer när en karboxylsyra släpper ifrån sig en hydroxylgrupp. En exempel reaktion på detta; CH₃COOH (ättiksyra) + C₂H₆O (etanol) <--- H₂SO₄ (svavelsyra som katalyserar med vätejoner) ---> H3C(C=O)OCH2CH3 (estern etylacetat) + H₂O Här ser vi att en hydroxigrupp, -OH, i ättiksyra och vätet ur hydroxigruppen på etanol, bildar tillsammans produkten vatten. När det gäller estrar så har alla dessa en acylgrupp, C=O. Detta för att det är en del i den speciella esterbindningen (deras kännetecken), R1(C=O)OR2 , där kolet dubbelbinder till en syre, och där R står för andra kemiska föreningar.  En esterbindning blir till efter att en kondensationsreaktion har ägt rum. Väldigt många fetter är estrar.

Många sackarider är acylerade. En sackarid är en sockerart, och sackaras är ett kolhydratsönderdelande enzym i matspjälkningskanalen. Acylering innebär att en acylgrupp introduceras till den kemiska föreningen, t.ex. när man fäster acylgrupper på bensen molekyler, och det gör man tack vare acetylklorid, CH₃COCl. Man får produkten acetofenon, C6H5COCH3, under en substitutionsreaktion där ett väte på bensen ringen byts ut. Men nu tillbaka till lidokain. Det långa namnet för det läkemedlet var 2-(Diethylamino)-N-(2,6-dimethylphenyl)acetamide och man kan även lära utav namnet att denna har t.ex. en fenyl-sidogrupp, och formeln för en sådan är -C6H5. Denna ser alltså ut som en bensenring (en hexagon) men det finns ett väte för lite. Något sådant gör molekylen mycket reaktiv med andra ämnen. Den är en elektrofil komponent som härleds från bensen, C6H6 (som istället delar med sig av sina minusladdningar när den ska reagera med andra ämnen).