Epinefrinje katehol neurotransmiter i hormon koji se široko koristi u pripremi lijekova kao što su srčana reanimacija, bronhiektazije, anafilaksija i urokinaza. U kliničkoj primjeni, konvencionalne metode pripreme uglavnom uključuju biološke metode, kemijske metode i biosintetske metode. Ovaj članak će analizirati te metode pripreme.
Veza do ovog proizvoda je sljedeća:
1. Biološka metoda:
Biosinteza adrenalina obično koristi tirozin kao prekursor, koji se proizvodi višestrukim reakcijama kataliziranim enzimima. Sintezu i katalizu ovih enzima reguliraju različiti čimbenici, poput hormona, neurotransmitera i lijekova.
1) Pretvorba tirozin hidroksilaze u DOPA:
Prvi spojevi koji su sintetizirani bile su fenolne karboksilne kiseline.
Fenolna karboksilna kiselina se pretvara u 3,4-dihidroksifenilalanin (DOPA) pomoću tirozin hidroksilaze. Taj odgovor reguliraju hormon dopamin i njegovi derivati, neurotransmiteri ili neurofarmaci.
2) DOPA se oksidira kako bi se proizveo dopamin:
DOPA dekarboksilaza također oksidira DOPA u dopamin pomoću enzima posredovanog sintezom dopamina.
3) N-metiltransferaza potiče dopamin na stvaranje norepinefrina:
Norepinefrin se pretvara u epinefrin djelovanjem dopamin N-metiltransferaze.
Tehnike koje se obično koriste u biološkim metodama uključuju inženjering proteina i genski inženjering.
2. Kemijska metoda:
U kemijskoj sintezi tirozin i formaldehid tvore metil-DOPA (Maxwellov reagens) reakcijom 1,4-adicije. Metil-DOPA se dekarboksilacijom razgrađuje na 60 stupnjeva i stvara adrenalin.
Kemijska sinteza epinefrina uglavnom uključuje sljedeće reakcije:
1) Michaelov dodatak tirozina i formaldehida
Tirozin i formaldehid podliježu 1,4-Michaelovoj adicijskoj reakciji pod odgovarajućim reakcijskim uvjetima kako bi se stvorio metil-DOPA međuprodukt.
2) Dekarboksilacija
Metil-DOPA intermedijer se razgrađuje na visokoj temperaturi kroz reakciju dekarboksilacije da bi se formirao epinefrin.
Prednosti kemijske sinteze adrenalina uključuju nevezanost za biokatalizu, visoku učinkovitost sinteze i sposobnost pripreme raznih derivata adrenalina kroz strukturne promjene. Međutim, kemijska metoda ima i nedostatke kao što su kompliciran proces i visoka cijena.
3. Biosinteza:
Biosintetska sinteza adrenalina uglavnom se provodi tehnologijom mikrobne sinteze. Probirom i modificiranjem sojeva mikroba mogu proizvesti adrenalin.
Uobičajeni proizvodni mikrobni sojevi domaćini za rekombinaciju gena uključuju Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma, itd., a sinteza epinefrina rekombinantnom ekspresijom Escherichie coli je popularniji način. Srž metode je izbaciti metabolički put tirozina iz stanice, a zatim kultivirati njegov metabolički put u spremniku, tako da može proizvesti veliku količinu adrenalina. Većina ovog pristupa je automatizirana i lako skalabilna.
4. Zaključak:
Biološke metode, kemijske metode i biosintetske metode sve su konvencionalne metode za pripremu epinefrina. Biološka metoda doista može generirati prirodni adrenalin iz perspektive fiziologije i farmakologije i može postići prirodne učinke lijekova, ali je regulirana genima i enzimima, što otežava pripremu; kemijske i biosintetske metode imaju visoku učinkovitost i visok prinos. , Visoke karakteristike karakterizacije i modifikacije, ali kemijski proces je glomazan i skup, a metodom biosinteze teško je održati učinkovitost, ali može učinkovito koordinirati rast mikroba i metabolizam za masovnu proizvodnju.
Epinefrin (epinefrin), neurotransmiter i hormon, također je važan lijek. Proizvodi fiziološke učinke vezanjem na adrenergičke receptore. Epinefrin uključuje derivate amfetamina i kateholamina i obično se koristi za liječenje stanja poput astme, ubrzanog rada srca i teških alergijskih reakcija. Osim toga, lijek se također koristi u procesu prve pomoći i potpomognutog poroda.
Kemijska reakcija epinefrina uključuje interakciju više kemijskih dijelova, pa će ovaj članak predstaviti ulogu tih dijelova u kemijskoj reakciji. Ovo je njegov spektar nuklearne magnetske rezonancije:
Kemijska struktura:
Prvo se predstavlja kemijska struktura epinefrina. Molekula epinefrina sastoji se od strukture feniletilamina i strukture prstena katehola, skraćenica je Epi. Postoje dva kiralna ugljikova atoma, smještena na položajima i . Stoga, epinefrin postoji u četiri stereoizomera, naime (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Među njima samo je (R,R)-Epi izomer s jakim fiziološkim djelovanjem, koji je ujedno i glavni izomer proizveden in vivo.
Reakcija epinefrina s vodikovim ionima:
Postoje hidroksilne i aminske skupine na benzenskom prstenu epinefrina, tako da ima određenu kiselost i alkalnost. Kada epinefrin stupa u interakciju s vodikovim ionima (H^ plus), mogu se pojaviti sljedeće reakcije:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Ovo je kritična reakcija jer je EpiH^ plus proizvod ionizacije epinefrina, čime se utječu na njegova svojstva u fiziološkim i farmakološkim učincima.
Reakcije oksidacije epinefrina:
Hidroksilne i amfetaminske skupine epinefrina imaju očita redoks svojstva i mogu proći kroz oksidacijske reakcije. Kada epinefrin dođe u kontakt s kisikom, mogu se pojaviti sljedeće reakcije:
Epi plus O2→ EpiO2
Osim toga, kada Epinefrin dođe u kontakt s određenim oksidirajućim sredstvima kao što je vodikov peroksid, također može doći do reakcije oksidacije.
Acidobazna reakcija epinefrina:
Hidroksilne i aminske skupine epinefrina također su kisele i bazične i mogu proizvesti složene kiselinsko-bazne reakcije pri različitim pH vrijednostima. Kada je pH vrijednost niža od pKa vrijednosti spoja (3,5 i 9.0), tada će hidroksilna skupina biti protonirana, što će rezultirati jakom Lewisovom kiselinom EpiH^ plus ; obrnuto, kada je pH vrijednost viša od pKa, aminska skupina će biti deprotonirana, Epi^- daje jaku Lewisovu bazu. Ovo međudjelovanje kiselih svojstava i pH ima značajan utjecaj na učinkovitost i nuspojave epinefrina u medicinskim primjenama.
Reakcija rasplinjavanja dušika epinefrina:
Aminska skupina u epinefrinu također može biti podvrgnuta reakciji dušika kada je izložena određenim kemijskim reagensima zbog redoks svojstava. Na primjer, kada epinefrin dođe u kontakt sa živinim nitratom, proizvodi tamnoplavu kemijsku reakciju:
Epi plus Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Gore je navedeno nekoliko tipičnih tipova kemijskih reakcija epinefrina, a svaki dio ima različite uloge u reakciji. Karakteristike i svojstva kemijskih reakcija imaju važan utjecaj na farmakološke učinke i medicinske primjene epinefrina, a također pružaju smjernice i ideje kemičarima i farmakolozima za razvoj boljih lijekova.