Для чего нужны ингибиторы

Ингибиторы (от лат inhibeo – останавливаю, сдерживаю), вещества, тормозящие хим. реакции. Ингибирование характерно для каталитич и цепных реакций, которые протекают с участием активных центров или активных частиц. Тормозящее действие обусловлено тем, что ингибитор блокирует активные центры катализатора или реагирует с активными частицами с образованием малоактивных радикалов, не способных продолжать цепь. Ингибиторы вводится в систему в концентрации много меньшей, чем концентрации реагирующих веществ (10 – 2 -10 – 5 моль%).

Кинетика реакций с участием ингибиторов принципиально различна для каталитических и цепных реакций. В каталитич. реакции число активных центров фиксировано и ингибитор, блокируя часть из них, не расходуется в ходе процесса. Поэтому при введении ингибитора скорость реакции снижается, а затем процесс протекает длит. время с постоянной скоростью. В некоторых случаях эта скорость может медленно возрастать из-за расходования ингибитора по какой-либо побочной реакции. В цепной реакции активные частицы непрерывно генерируются, что приводит к расходованию ингибитора и постепенному самоускорению реакции (в случае цепной неразветвленной реакции обычно восстанавливается исходная скорость).

Ингибирование цепных реакций. Длительность t тормозящего действия ингибитора наз. периодом индукции. число цепей f , которые обрывает одна молекула ингибитора, последовательно вступая в реакции обрыва, наз. стехиометрич. коэф. ингибирования. При исходной концентрации ингибиторы [И] 0 и скорости инициирования цепей v i период индукции равен: t = f [И] 0 / v i . Напр., хинон тормозит полимеризацию виниловых мономеров, вступая в след. реакции:

В этом случае f = 2 и t = 2[И] 0 / v i . В некоторых системах происходит регенерация ингибитора в реакциях обрыва цепи, в результате чего одна молекула ингибитора и образующийся из нее радикал многократно участвуют в реакциях обрыва. Напр., при введении ионов меди в окисляющийся изопропиловый спирт цепи обрываются в результате протекания след. чередующихся реакций:

В таких системах наблюдаются периоды индукции, намного превышающие 2[И] 0 / v i .

Для каждой реакции существует специфич. набор ингибиторов: реакцию водорода с хлором тормозят NCl 3 и О 2 , реагирующие с атомами хлора; полимеризацию виниловых мономеров – хиноны, нитросоединения. I 2 , стабильные радикалы (дифенилпикрилгидразил, нитроксильные радикалы), акцептирующие алкильные макрорадикалы. окисление орг соед. (углеводородов, каучуков и полиолефинов) фенолы. ароматич. амины. аминофенолы. реагирующие с пероксильными радикалами RO 2 ; крекинг углеводородов олефины и оксиды азота. реагирующие с алкильными радикаламингибиторы Для тушения горения орг соед. используют галогенуглеводороды CF 3 Br, CF 2 ClBr, C 2 F 4 Br 2 . Их ингибирующее действие вызвано тем, что разветвляющими агентами при горении являются атомы Н, с которыми ингибиторы вступают в реакцию: RBr + Образующийся НВr вызывает дополнит. обрыв цепей по реакциям:

(М – любая третья частица). Для тушения горения применяют также огнегасящие порошки (напр.. NaHCO 3 , фосфорно-аммониевые соли), которые обладают комбинир. действием: снижают концентрацию радикалов из-за интенсивного обрыва цепей на пов-сти и вызывают повыш. теплоотвод (см. Горение ).

Различают слабые и сильные ингибиторы данной реакции. Сильным считается такой ингибитор, который, если его ввести в достаточно большой концентрации, сокращает длину цепи до единицы или уменьшает скорость реакции в v 0 / v i раз, где v 0 – исходная скорость реакциингибиторы Слабый ингибитор, даже введенный в сравнительно высокой концентрации, снижает скорость реакции от v i до некоторого значения v > v i . Вызвано это тем, что из молекул слабого ингибитора образуются радикалы, способные продолжать цепь, в силу чего отношение v 0 / v уменьшается с увеличением [И] 0 , не достигнув значения v 0 / v i . ингибитор, оказывающий сильное тормозящее действие в небольшой концентрации, наз. эффективным. Эффективность ингибитора характеризуют значением производной —dv/d [И] . Напр., окисление углеводорода RH в присутствии инициатора, создающего скорость инициирования v i , определяется скоростью продолжения цепи с участием пероксильного радикала:

так что начальная скорость цепного окисления v = k p . [RH] [ ]. В присут. ингибиторы, например, фенола, цепи обрываются по реакции типа продукты. В квазистационарных условиях скорости инициирования и обрыва равны: v i = fk t [И][RO 2 ], поэтому [ ] = v i / fk t [И] и v = k p [RH] v i / fk t [И].

Эффективность ингибирования характеризуется величиной отношения fk t / k p . Для ингибирования цепных разветвленных реакций характерны критич. явления, сущность которых состоит в резком снижении скорости реакции при очень незначит. увеличении концентрации ингибиторы Примером может служить ингибир. автоокисление углеводородов RH, в котором осн. источником радикалов является продукт окисления ROOH. При достаточно высокой температуре или в присутствии катализатора, интенсивно превращающего ROOH в радикалы, окисление RH может протекать в квазистационарном режиме, когда скорость образования ROOH практически равна скорости его расходования. Т.к. скорость образования ROOH зависит и от концентрации ингибиторы, и от концентрации ROOH, существует некоторая критическая концентрация ингибитора, при которой система переходит от нестационарного к квазистационарному режиму при очень незначительном (на 0,1-1%) изменении концентрации ингибиторы Это выражается в резком изменении скорости реакции или периода индукции ингибитора.

Два ингибитора, введенных в реагирующую систему, могут взаимно усилить ингибирующее действие друг друга (т. наз. синергизм ингибиторов) или ослабить его (антагонизм ингибиторов); нередко наблюдается и аддитивное действие двух ингибиторов. Если t 1 и t 2 – длительности тормозящего действия первого и второго ингибиторов, введенных порознь, а t 12 – длительность их совместного действия, то в случае синергизма t 12 > (t 1 + t 2 ), в случае антагонизма t 12 1 + t 2 ). На диаграмме t – концентрация ингибиторова в случае синергизма наблюдается максимум. Синергизм ингибиторов может быть обусловлен либо различными. механизмами тормозящего действия ингибиторы (напр., при ингибир. окислении RH один ингибиторы обрывает цепи, а другой разрушает ROOH), либо химическим взаимодействием между двумя ингибиторами или продуктами их превращения.

Ингибирование гетерогенно-каталитических реакций осуществляется веществами, которые наз. ядами каталитическими Торможение реакции обусловлено снижением активности катализатора вследствие адсорбции ингибитора на его поверхности.

Ингибирование ферментативных реакций м. б. обратимым и необратимым. В обоих случаях ингибитор способен к образованию комплекса с ферментом, но не м. б. подвергнут каталитич. превращению и препятствует образованию комплекса фермент – субстрат. Напр., бутанол ингибирует гидролиз сложных эфиров, катализированный карбоксипептидазой. Различают след. случаи обратимого ингибирования. Прямое конкурентное ингибирование, при котором молекулы ингибиторы I и субстрата S конкурируют за присоединение к активному центру фермента Е. Процесс описывается соотношениями (Р – продукт превращения):

При таком механизме торможения, если [Е] 0 и Е 0 , начальная скорость превращ. субстрата S равна:

Неконкурентное ингибирование, при котором ингибитор присоединяется к активному ферменту или комплексу фермента с субстратом с образованием каталитически неактивной формы:

В этом случае начальная скорость реакции равна:

Внеконкурентное ингибирование, при котором ингибиторы образует каталитически неактивный комплекс с субстратом:

Начальная скорость реакции равна:

Отмечены случаи ингибирования фермента субстратом, когда неактивный комплекс с ферментом образует вторая молекула субстрата (субстратное ингибирование). Необратимо реагирующие ингибиторы реагируют с ферментом, дезактивируя его; в отличие от обратимого ингибирования активность фермента уменьшается во времени.

Применение. Ингибирование широко используется для регулирования скорости радикальной полимеризации, в частности при получении изделий большого объема. Ингибиторы окисления используют для стабилизации полиолефинов и каучуков при их переработке и в условиях эксплуатации (см. Деструкция полимеров ), для стабилизации смазочных материалов и углеводородных топлив, сохранения пищ. жиров и лек. препаратов; в технологии получения мономеров они используются для предотвращения окислит. полимеризациингибиторы В исследовательских работах ингибиторы применяются для изучения механизма цепных реакций, в частности определения скорости инициирования.

Лит.: Ашмор П., Катализ и ингибирование химических реакций, пер. с англ., М., 1966; Уэбб Л., Ингибиторы ферментов и метаболизма, пер. с англ., М., 1966; Кулиев А. М., Химия и технология присадок к маслам и топливам, М., 1972; Денисов Е.Т., Ковалев Г.И., Окисление и стабилизация реактивных топлив, М., 1983. © Е. Т. Денисов.

Ингибиторы АПФ, или ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента — это группа препаратов, уменьшающие концентрацию ангиотензина II в крови и тканях, а также повышают содержание брадикинина, благодаря чему понижается тонус сосудов и артериальное давление. Они применяются для лечения как легкой, так и тяжелой гипертензии и особенно эффективны у больных с высокой активностью ренина, а также у тех кто применяет диуретики, поскольку диуретики повышают уровень ренина и активность системы ренин-ангиотензин в крови.

Table of Contents

История открытия

В 1967 году было установлено, что ангиотензин I превращается в ангиотензин II при прохождении через малый круг кровообращения, а еще через год удалось показать, что брадикинин также почти полностью исчезает при первом же прохождении через малый круг. K.K. Ng и J. Vane предположили, что карбоксипептидаза, инактивирующая брадикинин, и фермент превращающий ангиотензин I в ангиотензин II в легких — АПФ, идентичны. Предположение стало доказанным фактом, когда 1968 году было показано, что дипептидил-карбоксипептидаза, превращающая А-I в А-II, способна инактивировать брадикинин. Тут в дело вступает яд бразильской змеи, вызывающий жесткий спазм кишки. Ferreira доказал, что змеиный яд усиливает действие брадикинина, разрушая фермент, ингибирующий брадикинин. Следующий шаг сделал Bakhl в 1968 году — он удостоверил, что змеиный яд способен разрушать — АПФ. Эти сведения вызвали интерес двух исследователей D. Caushman и M. Ondetti, проведя многочисленные испытания они выделили из змеиного яда очищенное вещество, ингибирующее АПФ, — пептид состоящий из девяти аминокислотных радикалов. Введенный внутривенно, он оказывал, как и ожидалось, энергичное антигипертензивное действие. В 1975 году под руководством D. Caushman и M. Ondetti был синтезирован каптоприл, который стал первым представителем большой группы лекарственных препаратов, известной под названием ингибиторы АПФ.

Ингибиторы АПФ механизм действия

Механизм действия ингибиторов АПФ обусловлен главным эффектом, вызываемым этими препаратами (подразумеваемым в их названии), а именно — способностью тормозить активность ключевого фермента ренин-ангиотензиновой системы АПФ. Угнетение активности АПФ приводит к ряду последствий, которые и обеспечивают гипотензивное действие этих препаратов:

• торможению вазоконстрикторных и натрийзадерживающих эффектов ангиотензина II за счет уменьшения его образования из ангиотензина I;
• торможению инактивации брадикинина и способствованию проявлению его положительных сосудорасширяющих и натрийуретических свойств;
• увеличению синтеза мощных сосудорасширяющих факторов: оксида азота (II) и простациклина;
• увеличению синтеза ангиотензина, обладающего вазодилатирующей и натрийуретической активностью;
• угнетению образования ангиотензина III, катехоламинов, вазопрессина, альдостерона и эндотелина-1.

Классификация ингибиторов АПФ

В зависимости от химического строения, ингибиторы АПФ делятся на четыре основные группы:

• сульфгидрильная(Каптоприл, Беназеприл);
• карбоксильная(Квинаприл, Лизиноприл, Периндоприл, Рамиприл, Эналаприл);
• фосфатная(Фозиноприл);
• гидроксамовая(Идраприл).

В зависимости от способности растворяться в липидах или воде ингибиторы АПФ фармакокинетически делятся на три класса:

• Класс I — липофильные лекарства: Каптоприл, Алацеприл, Фентиаприл.
• Класс II — липофильные пролекарства.
• Подкласс IIА — препараты, активные метаболиты которых выделяются преимущественно почками: Беназеприл, Квинаприл, Периндоприл, Цилазаприл, Эналаприл.
• Подкласс IIБ — препараты, активным метаболитам которых присущи сразу два пути элиминации — через почки с мочой, а также через печень с желчью и пищеварительный канал с калом: Моэксиприл, Рамиприл, Спираприл, Трандолаприл, Фозиноприл.
• Класс III — гидрофильные лекарства: лизиноприл, либензаприл, церонаприл.

Липофильность — очень важное свойство лечебных средств, характеризует их способность проникать в ткань через липидную мембрану и угнетать активность АПФ непосредственно в органах мишенях (почки, миокард, эндотелий сосудов).

Препараты второго поколения отличаются от первого целым рядом особенностей: большей активностью, меньшей частотой появления нежелательных эффектов и отсутствием в химической структуре сульфгидрильных групп, способствующий автоимунизации.

Каптоприл — препаратом 1-го класса с нефропротекторный действием, однако он короткодействующий (6-8 ч.), Поэтому его назначают 3-4 раза в сутки. Препараты 2-го класса имеют более длительный период полувыведения (18-24 ч.) их назначат 1-2 раза в сутки.

Однако все они являются пролекарством, поступают в организм в неактивном состоянии, нуждаются в метаболической активации в печени. Препараты 3-го класса являются активными метаболитами препаратов 2-го класса, которые действуют в течение 24 часов и обеспечивают мягкий, стабильный антигипертензивный эффект.

Ингибиторы АПФ показание к назначению:

• Артериальная гипертензия;
• Сердечная недостаточность;
• Почечная патология;
• Перенесшие инфаркт миокарда;
• Высокий коронарный риск;
• Профилактика повторных инсультов.

При лечении артериальной гипертензии предпочтение следует отдать ингибиторам АПФ в таких случаях:

• Сопутствующая сердечная недостаточность;
• Бессимптомное нарушение систолической функции левого желудочка;
• Сопутствующий сахарный диабет;
• Гипертрофия левого желудочка;
• Ишемическая болезнь сердца;
• Атеросклероз сонных артерий;
• Наличие микроальбуминурия;
• Хроническая болезнь почек(гипертензивная или диабетическая нефропатия).

Ингибиторов АПФ противопоказание

Среди противопоказаний к применению ингибиторов АПФ выделяют абсолютные противопоказания:

• склонность к ангионевротическому отеку;
• периоды беременности и лактации;
• двусторонний стеноз почечных артерий или стеноз артерии единственной почки;
• тяжелая хроническая почечная недостаточность;
• выраженная гиперкалиемия;
• гипертрофическая кардиомиопатия с выраженной обструкцией выносящего пути левого желудочка;
• гемодинамически весомый стеноз аортального или митрального клапана;
• констриктивный перикардит;
• хроническое легочное сердце в стадии декомпенсации;
• порфирия;
• лейкопения;
• тяжелая анемия.

• умеренная хроническая почечная недостаточность;
• умеренная гиперкалиемия;
• цирроз печени или хронически активный гепатит;
• хроническое легочное сердце в стадии компенсации;
• тяжелые обструктивные заболевания легких;
• падагрическая почка;
• состояние после трансплантации почки;
• комбинация данного препарата с индометацином, калийзадерживающими диуретиками, фенотиазинами, рифампицином, аллопуринолом и солями лития.

Какие существуют побочные эффекты ингибиторов АПФ?

• сухой кашель;
• головная боль, головокружение и общая слабость;
• артериальная гипотензия;
• инфекции верхних дыхательных путей;
• повышение концентрации калия в крови;
• повышение содержания креатинина в крови;
• протеинурия;
• токсическое и имунопатологическое действие на почки;
• аллергические реакции;
• нейтропения, анемия и тромбоцитопения;
• изменение в органах пищеварения(проявляющиеся искажением вкуса, тошнотой, рвотой, афтозными высыпаниями на слизистой оболочке рта, нарушениями функции печени);
• парадоксальное повышение артериального давления при одностороннем стенозе почечной артерии.

Ингибиторам АПФ свойственен эффект «первой дозы» — избыточное снижение артериального давления, с угрозой впадения в коллапс, возникновением головокружения, возможностью обморока в первые 2-4 часа после приема полной дозы препарата. Это особенно опасно для больных ИБС и дисциркуляторной церебральной недостаточностью. Поэтому и каптоприл, и ингибиторы типа эналаприла назначают первоначально в значительно уменьшенной дозе 1/4-1/2 таблетки. Исключением является периндоприл, который не вызывает гипотензию первой дозы.

Какой ингибитор АПФ лучше?

Среди ингибиторов АПФ наиболее лучшими качествами обладает препарат Престариум. Данный препарат в дозе 4-8 мг при приеме 1 раз в сутки обеспечивает эффективное дозозависимое снижение артериального давления уже с первых недель лечения. Престариум стабильно контролирует артериальное давление на протяжении суток при однократном приеме. Среди всех ингибиторов АПФ Престариум имеет самый высокий коэффициент Т/P(соотношение конечной эффективности препарата к максимальной), что подтверждено FDA(Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) И Консенсусом Европейского Общества кардиологов. Благодаря этому, Престариум обеспечивает истинный контроль артериального давления на протяжении 24-часов и надежно защищает от подъема АД в наиболее «опасное» утреннее время, когда риск таких осложнений как инфаркт или инсульт особенно высок.

По соотношению «Цена — Качество» следует отметить препарат Берлиприл как один из высококачественных генериков при лечении ингибиторами АПФ.

Статистика гласит, что каждый год четвертая часть всего мирового металла подвергается действию коррозии. По этой причине немало денег уходит на ремонт металлических изделий, коммуникаций и прочего оборудования. Зачастую выгоднее полностью заменить изделие, подвергшееся ржавчине, чем пытаться отремонтировать его.

Однако существует вещество, замедляющее процесс разрушения — это ингибитор коррозии металла. При ответе на вопрос, что такое ингибиторы коррозии, необходимо выяснить требования к ним, их виды, механизм действия и применение.

Понятие и требования

Ингибитор коррозии — вещество, способное в определенной концентрации приостановить или прекратить процесс ржавления деталей. В состав замедлителя может входить как один, так и несколько элементов, образующих целое соединение.

Эффективность действия зависит от двух показателей:

1. коэффициент торможения разрушения металла;
2. степень защиты при антикоррозийной обработке.

Основными требованиями ко всем ингибиторам являются:

• моментальность действия;
• ценовая и сырьевая доступность;
• устойчивость при воздействии окисления;
• стабильность действия при воздействии температур;
  эффективность действия при минимальной концентрации на поверхности конструкций.

Виды замедлителей ржавчины

В зависимости от типа среды они подразделяются на:

1. Первый вид ингибиторов применяется в кислых средах в небольших концентрациях. Как правило, не более 5 грамм на 1 литр. Обязательными и активными элементами вещества являются азот, сера, кислород, которые применяются при травлении.

Ярким примером служит травление, при котором удаляется окалина со стали. Минус таких веществ в том, что металл при их воздействии теряет 5% своих свойств.

2. В нефтедобыче активно применяются ингибиторы нефтяной среды. Поскольку в нефти присутствуют примеси и сероводород, то и она является сильной коррозийной средой. Для уменьшения агрессивности нефтяной среды в нее добавляют антивоспламенители и смесь парафинообразования. На само изделие, взаимодействующий с нефтью, наносят замедлители на аминной основе, а также вещества, образующие на нем пленку с водоотталкивающим эффектом.

3. Ингибиторы атмосферной коррозии разделяются на:

Летучие средства представляют собой соли органических или неорганических кислот, концентрация которых увеличивается у поверхности детали, и тем самым происходит его защита. К летучим замедлителям относят бензоаты, нитробензоаты, фосфаты, нитриты и другие. Предъявляется особое требование к упаковке, в которой они содержатся. Она должна быть герметичной и непроницаемой.

Контактные ингибиторы наносят на сам металл, в результате чего на нем образуется пленка, не пропускающая влагу. Такой вид замедлителей не отличается высокой испаряемостью с поверхности. Чаще всего в основе используют бензотриазол, являющийся канцерогенным веществом и требующий особой осторожности при работе с ним. Также используются хроматы и серосодержащий каптакс. Этими веществами обрабатывают медь, бронзу, серебро.

4. Ингибиторы нейтральной среды подразделяются на три вида средств:

• образующие плохо растворимые соединения (бораты, карбонат натрия, фосфаты, силикаты);
• с окислительным воздействием (хроматы и нитрит натрия);
• со слабым окислением (например, вольфраматы).

Механизмы действия замедлителей ржавчины

Сами по себе вещества не контактируют с окружающей средой. Они взаимодействуют непосредственно с поверхностью металла.

Имеют место два способа взаимодействия ингибитора с металлической поверхностью:

• способ адсорбции;
• способ образования пленки.

При адсорбции летучее вещество концентрируется у поверхности металла и создает защитную среду. Образование пленки происходит при контактном нанесении средства на поверхность детали. В итоге на нем появляется водоотталкивающий слой, препятствующий возникновению ржы.

На электрохимическом уровне ингибиторы воздействуют на материал по трем процессам.

1. Первый процесс — анодное ингибитирование. В качестве замедлителей выступают такие окислители, как нитраты, молибдаты, силикаты, фосфаты, бензоат натрия.

Анодное ингибитирование эффективно в том случае, если в дополнение к указанным соединениям используется кислород. Он в значительной концентрации скапливается у поверхности металла, а соединения формируют защитную пленку. Необходимо, чтобы концентрация анодных веществ не была слишком низкой. В противном случае может пойти обратный процесс, ускоряющий разрушение металлических конструкций.

2. Второй процесс — катодное ингибитирование. Оно менее эффективно, чем действие анодных веществ. Катодные замедлители способны замедлять процесс ржавления за счет создания на поверхности изделий нерастворимых участков из соединений карбоната кальция. Это соединение образуется в щелочной среде. Для этого деталь помещают в щелочь.

Под ее воздействием карбонат кальция выпадает в осадок и формирует защитный нерастворимый слой. Катодные ингибиторы, как и анодные, малоэффективны в кислой среде.

3. Третий процесс — смешанный. Самый эффективный и равномерный способ защиты металла от коррозии, объединяющий в себе действие и анодных, и катодных веществ. Замедлителями смешанного процесса могут выступать полифосфаты, а также силикаты и хроматы.

Где и как применяются замедлители ржавчины

В целом, применение ингибиторов коррозии металлов связано с металлургией, нефтедобывающей промышленностью, а также в сфере производства и ремонта техники. Например, для изделий из бронзы, серебра и меди.

1. Распространенным в применении является Бензотриазол. Это контактное средство эффективно воздействует на медные и серебряные изделия, образуя защитный слой, который плохо растворяется в воде и устойчив при действии высокой температуры.

Бензотриазол эффективен для удаления темных пятен на медных, серебряных и бронзовых изделиях. Обычно используют 3-процентный раствор бензотриазола, нагретый до 50°C. Процесс антикоррозийной обработки будет эффективнее, если указанную температуру держать в течение 20 минут. В раствор помещается деталь, предварительно очищенная от грязи. После очистки, её необходимо протереть тканью. Не стоит забывать, что бензотриазол опасен для кожи. Необходимо работу выполнять в специальных перчатках и очках.

2. Из неорганических ингибиторов чаще всего используются хроматы. Это один из самых доступных в применении препарат. Обработку меди и серебра хроматами можно проводить при помощи катодного тока. Либо без его участия. В таком случае металл помещают в хромовую кислоту на пару минут. В результате на его поверхности появляется водонепроницаемая пленка.

3. Серебро же часто обрабатывают при помощи катодного тока. В этом случае берется электролит, содержащий едкий натр, бихромат натрия и карбонат калия, распределенный на 1 литр жидкости. Получившийся раствор должен быть комнатной температуры. В него помещается изделие, через раствор пропускается ток плотностью 0,1 ампер на 1см2 в течение 1 минуты.

Серебряные изделия можно просто окунать в раствор бихромата натрия. Важно, чтобы в растворе не было примесей. Эффективнее всего будет сочетание двух методов обработки: сначала обработка катодным током, а затем окунание детали в раствор бихромата натрия.

4. Зарекомендовал себя в применении и Каптакс.

В отдельных случаях он оказывается эффективнее Бензотриазола. Этот ингибитор содержит серу. Медь или бронзу достаточно опустить в нагретый до 800C раствор Каптакса на 30 минут. Благодаря этому увеличится устойчивость металлического изделия к коррозии.