โมเลกุลของยาชาประกอบด้วย
aromatic ring ต่อกับส่วน tertiary amine ด้วย
intermediate chain ซึ่งอาจเป็นกลุ่ม ester (- Co - O) หรือ amide (-
NHCO -) จึงเกิดเป็น
ยาชากลุ่ม aminoester หรือ aminoamide ตามลำดับ (รูปที่ 1) 2 ส่วนที่เป็น
aromatic ring
เป็นส่วนที่ละลายในไขมันได้ดี (lipophilic) ในขณะที่ส่วน tertiary
amineเป็นส่วนที่ละลายน้ำ
ได้ดี (hydrophilic) และมีบางส่วนแตกตัวได้เป็นประจุบวกในโมเลกุล
ตัวอย่างเช่น lidocaine
แตกตัวร้อยละ 65 ที่ pH 7.4
รูปที่
1 สูตรโครงสร้างทางเคมีของ aminoamide lidocaine และ aminoester procaine
โมเลกุลของยาประกอบด้วยส่วนที่เป็นกลุ่ม aromatic เชื่อมกับกลุ่ม amine
ด้วย intermediate
bond คือ amide หรือ ester
 ความสัมพันธ์ระหว่างสูตรโครงสร้างกับการออกฤทธิ์ของยา
โมเลกุลของยาชาที่กล่าวมาแล้วโดยรวมแล้วจะละลายน้ำได้น้อย
เนื่องจากว่ายาชา
มีคุณสมบัติเป็นด่างจึงรวมกับกรดได้เป็นเกลือที่ละลายน้ำได้ดี ดังนั้นยาชาจึงมักถูกเตรียมในรูป
เกลือของยา ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นเกลือไฮโดรคลอไรด์เกลือไฮโดรคลอไรด์ที่อยู่ในสารละลาย
จะแตกตัวได้เป็น quarternary amine ที่มีประจุบวกและคลอไรด์ไอออนที่มีประจุลบ
ในสารละลายจึงประกอบด้วยยาชาทั้งแบบแตกตัวคือ charged quarternary amine
และแบบ
ไม่แตกตัว คือ tertiary amine form (รูปที่ 2) ปริมาณร้อยละของการแตกตัวขึ้นอยู่กับ
pKa
ของยาชานั้นกับ pH ของสารละลาย ตัวอย่างเช่น ยาชาจะแตกตัวได้มากขึ้นถ้า
pH มีค่าต่ำลง
ทำให้อยู่ในรูปโมเลกุลที่มีประจุบวกมากขึ้น ค่า pKa ของยาชาแต่ละตัวและร้อยละการแตกตัว
ที่ค่า pH ต่าง ๆ แสดงในตารางที่ 1
รูปที่
2 ยาชาที่ผ่านผนังเซลต้องอยู่ในรูป freebase เมื่อเข้าไปในเซลแล้วจึงกลับสู่รูปที่
แตกตัวใหม่เพื่อไปออกฤทธิ์ที่ sodium channels
ตารางที่ 1
ปริมาณการแตกตัวของยาชามีผลต่อการออกฤทธิ์ของยา
เพราะยาที่อยู่ในรูป free base
เป็นส่วนที่ละลายในไขมันได้ดีและสามารถซึมผ่าน myelin sheath หรือเนื้อเยื่ออื่น
ๆ ที่อยู่รอบ
เส้นประสาทเข้าสู่เส้นประสาททำให้ออกฤทธิ์ได้ ส่วนการออกฤทธิ์ที่เส้นประสาททั้ง
2 รูป
จะออกฤทธิ์ได้โดยยาที่อยู่ในรูปที่แตกตัวจะเข้าสู่ receptor ภายในโดยผ่านทาง
sodium
channels ซึ่งเป็นส่วนที่ละลายในน้ำได้ดี ในขณะที่ยาที่อยู่ในรูป
free base จะซึมผ่านผนังของ axon ซึ่งเป็นไขมันไปออกฤทธิ์ที่ sodium channels
การเปลี่ยนแปลงภายในโมเลกุลของยาชามีผลต่อการออกฤทธิ์ของยา
ตัวอย่างเช่น
การเพิ่มกลุ่ม alkyl ในส่วน aromatic ring หรือ tertiary amine ทำให้ยาละลายในไขมันได้
มากขึ้น ซึ่งจะทำให้ออกฤทธิ์ได้แรงขึ้นและระยะเวลาออกฤทธิ์นานขึ้น
เช่น etidocaine
มีอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลตรงส่วน amine มากกว่า lidocaine 3 อะตอม (รูปที่
3)
ทำให้ยาออกฤทธิ์แรงกว่าและนานกว่า 4 และ 5 เท่าตามลำดับ นอกจากนี้การแทนที่ในส่วน
aromatic ring จะออกฤทธิ์แรงกว่าการแทนที่ในส่วน amine เช่น procaine
กับ tetracaine
tetracaine มีกลุ่ม butyl ในโมเลกุลส่วน aromatic ring ออกฤทธิ์แรงกว่า
procaine ที่มีกลุ่ม
methylene ในโมเลกุลส่วน amine (รูปที่ 3) การมีกลุ่ม
ethyl esters ในโมเลกุล เช่น
procaine และ chloroprocaine ทำให้ยาถูกทำลายได้ง่าย จึงทำให้เกิดอาการเป็นพิษของยา
ได้น้อยกว่า
รูปที่
3 สูตรโครงสร้างทางเคมีของยาชาชนิดต่างๆ |