Skopolamina(hioscyna)(połączyć:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), znana również jako skopolamina, jest związkiem alkaloidowym należącym do grupy alkaloidów tropinowych. Wzór cząsteczkowy to C17H21NIE4, CAS 51-34-3, a masa cząsteczkowa wynosi 303,35 g/mol. W swojej strukturze zawiera takie grupy jak pierścień benzenowy, pierścień cykloheksenowy i oktadienyl. Jest stosunkowo stabilny w warunkach obojętnych i słabo kwaśnych, ale rozkłada się w warunkach zasadowych. Dlatego kontrola pH jest ważna podczas przygotowywania, przechowywania i stosowania skopolaminy. Może zachodzić szereg reakcji chemicznych, w tym reakcje takie jak estryfikacja, hydroliza, utlenianie i hydrogenacja. Może reagować z różnymi związkami, tworząc różne pochodne.
1. Droga syntezy alkalicznej Belladonny:
W metodzie tej wykorzystuje się Belladonnę (belladonna) jako materiał wyjściowy do syntezy skopolaminy w drodze reakcji wieloetapowych. Po pierwsze, skopolamina zawarta w Belladonna jest częściowo ekstrahowana, a następnie skopolamina jest stopniowo syntetyzowana poprzez regulację kwasowo-zasadową, estryfikację, uwodornienie i inne etapy.
Oto ogólne kroki:
1.1. Ekstrakcja skopolaminy z Belladonny:
Najpierw liście i łodygi rośliny Belladonna są rozdrabniane i przetwarzane, a następnie moczone i ekstrahowane przy użyciu odpowiedniego rozpuszczalnika (takiego jak octan etylu, metanol itp.) w celu uzyskania ekstraktu zawierającego skopolaminę.
1.2. Regulacja alkalizacji:
Ekstrakt jest alkalizowany, zwykle zasadowym roztworem wodorotlenku sodu (NaOH) lub wodorotlenku potasu (KOH). Powoduje to przekształcenie skopolaminy w jej sól (np. hydroksypirogronian skopolaminy).
1.3. Reakcja estryfikacji:
Zasadowy ekstrakt poddaje się reakcji z odpowiednim środkiem acylującym, takim jak bezwodnik octowy (Ac2O) lub bezwodnik octowy (AcOEt), tworząc produkt estryfikacji skopolaminy. Reakcję tę zwykle prowadzi się w łagodnych warunkach.
1.4. Reakcja uwodornienia:
Produkt estryfikacji poddaje się obróbce wodorem, stosując odpowiedni środek redukujący, taki jak wodór i katalizator, taki jak platyna lub pallad, w celu przeprowadzenia reakcji katalitycznego uwodornienia w celu redukcji struktury estrowej i wytworzenia skopolaminy.
1,5. Krystalizacja i oczyszczanie:
Oczyścić żądany produkt skopolaminy z mieszaniny reakcyjnej metodą krystalizacji lub innymi metodami oczyszczania.
2. Syntetyczna droga metody skopolaminy:
Metoda wykorzystuje skopolaminę jako materiał wyjściowy i stopniowo syntetyzuje skopolaminę poprzez estryfikację, zakwaszanie, hydrolizę estrów i inne reakcje. Wśród nich etap estryfikacji zwykle obejmuje reakcję estru kwasu szczawiowego i skopolaminy w celu wytworzenia oksaliloskopolaminy, a następnie otrzymuje się skopolaminę poprzez zakwaszenie i hydrolizę estrów.
2.1. Przygotowanie materiału wyjściowego:
W metodzie skopolaminy materiałem wyjściowym jest skopolamina (kwas tropowy). Skopolaminę można ekstrahować z niektórych roślin lub można ją otrzymać w drodze syntezy chemicznej.
2.2. Reakcja estryfikacji:
Najpierw skopolaminę poddaje się reakcji z odpowiednim alkoholem, tworząc produkt skopolaminy. Powszechnie stosowane alkohole obejmują metanol, etanol i tym podobne. Reakcję estryfikacji zwykle prowadzi się w warunkach kwaśnych, a powszechnie stosowane katalizatory kwasowe obejmują kwas siarkowy i chlorek żelazawy.
Przykład równania reakcji:
C17H21NIE4+ CH4O → metyloskopolamina + H2O
2.3. Reakcja zakwaszenia:
Zestryfikowany produkt zakwasza się w celu przekształcenia go w odpowiedni kwas. Powszechnie stosowane środki zakwaszające obejmują kwas siarkowy i chlorek żelazawy.
Przykład równania reakcji:
Metyloskopolamina + kwas → C17H21NIE4+ CH4O
2.4. Hydroliza estrów:
Estry hydrolizuje się do odpowiednich kwasów i alkoholi na drodze katalizy kwasowej lub zasadowej. W syntezie skopolaminy ten etap umożliwia ponowną reakcję skopolaminy z alkoholem powstałym w poprzednim etapie w celu syntezy skopolaminy.
Przykład równania reakcji:
Metyloskopolamina + kwas/zasada → C17H21NIE + C5H12S (do recyklingu)
3. Syntetyczna droga konwersji alkaloidów tropikalnych:
W metodzie tej wykorzystuje się inne alkaloidy tropikalne (takie jak atropina i atorwastatyna) jako materiały wyjściowe i stopniowo syntetyzuje skopolaminę w etapach takich jak estryfikacja, regulacja kwasowo-zasadowa, utlenianie i zakwaszanie. Zaletą tej metody jest to, że istniejącą strukturę alkaloidu tropikalnego można wykorzystać do syntezy z półproduktów i poprawić wydajność syntezy.
3.1. Przygotowanie materiału wyjściowego:
W konwersji alkaloidów tropikalnych materiałem wyjściowym jest zwykle istniejący pokrewny alkaloid, taki jak L-hioscyjamina (lewoizopropylskopolamina) lub atropina (atropina). Alkaloidy te można ekstrahować z roślin lub przygotować na drodze syntezy chemicznej.
3.2. Reakcja uwodornienia:
W pierwszej kolejności materiał wyjściowy poddaje się reakcji uwodornienia i poprzez redukcję uwodornienia przekształca się go w różne alkaloidy tropiowe. Reakcję uwodornienia zwykle prowadzi się w obecności katalizatora, a typowe katalizatory obejmują platynę lub pallad i tym podobne.
Przykład wzoru reakcji chemicznej dla reakcji uwodornienia:
C17H23NIE3 + H2 → C17H21NIE4
3.3. Reakcja na zmianę strukturalną:
Produkt reakcji uwodornienia poddano dalszej przemianie w reakcji zmiany struktury, otrzymując produkt docelowy, skopolaminę. Reakcje zmian strukturalnych zazwyczaj obejmują katalizowane kwasem lub zasadą cyklizacje, przegrupowania lub inne specyficzne reakcje.
Przykład reakcji na zmianę strukturalną:
a) Cyklizacja katalizowana kwasem:
C17H23NIE3→ keton hioscyjaminowy → C17H21NIE4
b) Reakcje przegrupowania katalizowane zasadą:
C17H23NIE3 → C17H21NIE2 → C17H21NIE4
4. Droga syntezy uwodornienia:
W metodzie tej jako materiału wyjściowego wykorzystuje się cykloheksenotiol z trzeciorzędowymi grupami aminowymi i stopniowo syntetyzuje się skopolaminę w etapach takich jak uwodornienie, regulacja kwasowo-zasadowa i estryfikacja. Kluczem do tej metody jest przekształcenie cykloheksenotiolu w cykloheksenaminę w reakcji uwodornienia, a następnie wygenerowanie skopolaminy w reakcji estryfikacji.
4.1. Przygotowanie materiału wyjściowego:
Podczas uwodornienia materiałem wyjściowym jest zwykle alkaloid o podobnej budowie, taki jak L-hioscyjamina (Lewoizopropyloskopolamina) lub atropina (Atropina). Te materiały wyjściowe można otrzymać poprzez ekstrakcję roślinną lub syntezę chemiczną.
4.2. Reakcja uwodornienia:
Reakcja uwodornienia jest głównym etapem metody uwodornienia. Przekształca materiał wyjściowy w produkt docelowy, skopolaminę, poprzez hydroredukcję. Reakcje uwodornienia wymagają odpowiednich katalizatorów i warunków reakcji.
Przykład wzoru reakcji chemicznej dla reakcji uwodornienia:
a) Uwodornienie L-hioscyjaminy:
C17H23NIE3 + H2 → C17H21NIE4
b) Uwodornienie atropiny:
C17H23NIE3 + H2 → C17H21NIE4
4.3. Separacja i oczyszczanie:
Po zakończeniu reakcji uwodornienia produkt zwykle występuje wraz z innymi reagentami i produktami ubocznymi. Dlatego w celu uzyskania skopolaminy o wysokiej czystości wymagane są etapy izolacji i oczyszczania. Powszechnie stosowane techniki rozdzielania obejmują krystalizację, ekstrakcję rozpuszczalnikiem, chromatografię i tym podobne.
5. Droga syntezy fotochemicznej:
Metoda ta wykorzystuje reakcję fotochemiczną do syntezy skopolaminy. Zwykle jako materiał wyjściowy stosuje się związek o strukturze podwójnego wiązania, a w warunkach oświetlenia zachodzi reakcja fotochemiczna, a skopolamina jest stopniowo syntetyzowana poprzez reakcje fragmentacji i rekombinacji. Ta metoda jest odpowiednia dla określonych reakcji chemicznych i warunków.
5.1. Przegląd:
Metoda fotochemiczna to metoda wykorzystująca energię świetlną do wspomagania reakcji chemicznych. Przejścia elektronowe w cząsteczkach są wzbudzane przez światło, a w stanach wzbudzonych powstają reagenty, które biorą udział w przemianach chemicznych. W przypadku fotochemicznej syntezy skopolaminy zwykle stosuje się wzbudzenie w obszarze ultrafioletowym i widzialnym.
5.2. Przygotowanie materiałów wyjściowych:
W metodach fotochemicznych materiałem wyjściowym mogą być alkaloidy o podobnej budowie, takie jak L-hioscyjamina (Lewoizopropyloskopolamina) czy atropina (Atropina). Te materiały wyjściowe można otrzymać poprzez ekstrakcję roślinną lub syntezę chemiczną.
5.3. Reakcja fotochemiczna:
Reakcja fotochemiczna jest podstawowym etapem fotochemicznej syntezy skopolaminy. Reakcja ta wymaga odpowiedniego źródła światła i warunków reakcji.
Przykład wzoru reakcji chemicznej dla reakcji fotochemicznej:
a) Reakcja fotochemiczna L-hioscyjaminy:
C17H23NIE3+ hv → C17H21NIE4
b) Reakcja fotochemiczna atropiny:
C17H23NIE3+ hv → C17H21NIE4
Należy zauważyć, że hv w powyższym wzorze reakcji chemicznej reprezentuje energię świetlną, ponieważ proces wzbudzenia reakcji fotochemicznych jest zwykle reprezentowany przez energię fotonu.
5.4. Separacja i oczyszczanie:
Po zakończeniu reakcji fotochemicznej produkt zwykle istnieje wraz z innymi reagentami i produktami ubocznymi. Dlatego wymagane są odpowiednie etapy izolacji i oczyszczania, aby uzyskać skopolaminę o wysokiej czystości. Powszechnie stosowane techniki rozdzielania obejmują krystalizację, ekstrakcję rozpuszczalnikiem, chromatografię i tym podobne.
Należy zauważyć, że powyższa droga syntezy opiera się na znanej literaturze i wynikach badań, a pominięte są specyficzne warunki reakcji i szczegóły eksperymentalne. Synteza skopolaminy jest złożonym procesem obejmującym syntezę wielu reakcji chemicznych i półproduktów. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat drogi syntezy skopolaminy, zapoznaj się z odpowiednią literaturą naukową lub skonsultuj się z profesjonalnym chemikiem.