5.5: Phase-I-Reaktionen: Reduktionsreaktionen

Reduktionsreaktionen der Biotransformation der Phase I sind chemische Prozesse, die Arzneimittel modifizieren, indem sie polare Funktionsgruppen durch Reduktion einführen oder freilegen. Enzyme, sogenannte Reduktasen, katalysieren diese Reaktionen und spielen eine zentrale Rolle im Arzneimittelmetabolismus, indem sie lipophile Arzneimittel in polarere, wasserlösliche Metaboliten umwandeln, die leichter ausgeschieden werden können. Eine wesentliche Art der Reduktionsreaktion ist die Carbonylgruppenreduktion, bei der Aldehyde und Ketone zu Alkoholen reduziert werden. Ein Beispiel ist die enzymkatalysierte Umwandlung von Acetaldehyd in Ethanol durch die Aldehyddehydrogenase oder die Umwandlung von Acetophenon in Phenylethanol, was die Reduktion von Ketonen bedeutet.

Reduktionsreaktionen zielen auch auf Alkohole und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen ab. Das Enzym Alkoholdehydrogenase oxidiert Alkohole zu Aldehyden oder Ketonen, wie die Umwandlung von Retinol in Retinaldehyd zeigt. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen können durch Enzyme wie Cytochrom P450-Reduktase zu Einfachbindungen reduziert werden, wie man bei der Reduktion von Fumarat zu Succinat beobachten kann.

Reduktionsreaktionen umfassen N-Verbindungen wie Nitro-, Azo- und N-Oxid-Gruppen. Nitroreduktasen reduzieren beispielsweise Nitrogruppen zu Aminogruppen, wie die Umwandlung von Nitrofurantoin in seine Aminform zeigt. Verschiedene Reduktionsreaktionen umfassen die Reduktion verschiedener funktioneller Gruppen. Beispielsweise reduzieren Azoreduktasen Azoverbindungen zu primären Aminen, wie bei der Umwandlung von Sulfasalazin in Mesalamin und Sulfapyridin.

Reduktionsreaktionen in der Phase I der Biotransformation tragen erheblich zur Arzneimittelentgiftung bei und sind maßgeblich an der Arzneimittelausscheidung aus dem Körper beteiligt.

Reduktive Reaktionen führen Elektronen in Wirkstoffmoleküle ein, die polare funktionelle Gruppen wie Hydroxy und Amino beeinflussen und eine anschließende Biotransformation oder Konjugation ermöglichen.

Carbonylgruppenreduktionen wandeln aliphatische Carbonylverbindungen sowie aromatische und alicyclische Ketone in Alkohole um. Zum Beispiel wandelt sich Naltrexon in sein Isomorphin-Derivat um.

C=C-Reduktionen, wie sie in Steroiden wie Norethindron zu sehen sind, wandeln Doppelbindungen in Einfachbindungen um. Alkohole werden vor der Reduktion zu Alkenen dehydriert, wie z. B. die Metaboliten des krampflösenden Medikaments Bencyclan.

N-Verbindungen-Reduktionen wandeln Nitro-, Azo- und N-Oxid-Gruppen in ihre reduzierte Form um. Zum Beispiel erfolgt die Nitroreduktion in Nitrazepam über Nitroso- und Hydroxylamin-Zwischenprodukte, um ein Amin zu erhalten.

Prontosil, ein Azo-Medikament, wird zu aktivem Sulfanilamid reduziert, während Imipramin-N-Oxid in Imipramin umgewandelt wird.

Zu den verschiedenen reduktiven Reaktionen gehören verschiedene Reduktionsprozesse im Arzneimittelstoffwechsel.

Das Anästhetikum Halothan wird reduktiv dehalogeniert und in Trifluoressigsäure oder deren Derivate umgewandelt.