epinefryna(adrenalina) jest neuroprzekaźnikiem katecholowym i hormonem szeroko stosowanym w przygotowywaniu leków takich jak reanimacja serca, rozstrzenie oskrzeli, anafilaksja i urokinaza. W zastosowaniach klinicznych konwencjonalne metody przygotowania obejmują głównie metody biologiczne, metody chemiczne i metody biosyntetyczne. W tym artykule przeanalizujemy te metody przygotowania.
1. Metoda biologiczna:
Biosynteza adrenaliny zwykle wykorzystuje tyrozynę jako prekursor, która jest wytwarzana w wyniku wielu reakcji katalizowanych przez enzymy. Syntezę i katalizę tych enzymów regulują różne czynniki, takie jak hormony, neuroprzekaźniki i leki.
1) Konwersja hydroksylazy tyrozynowej do DOPA:
Pierwszymi zsyntetyzowanymi związkami były fenolokwasy karboksylowe.
Fenolowy kwas karboksylowy jest przekształcany w 3,4-dihydroksyfenyloalaninę (DOPA) przez hydroksylazę tyrozynową. Ta odpowiedź jest regulowana przez hormon dopaminę i jej pochodne, neuroprzekaźniki lub neurofarmaceutyki.
2) DOPA jest utleniana w celu wytworzenia dopaminy:
Dekarboksylaza DOPA również utlenia DOPA do dopaminy przez enzym, w którym pośredniczy synteza dopaminy.
3) N-metylotransferaza pobudza dopaminę do generowania noradrenaliny:
Norepinefryna jest przekształcana w epinefrynę przez działanie N-metylotransferazy dopaminy.
Techniki powszechnie stosowane w metodach biologicznych obejmują inżynierię białek i inżynierię genów.
2. Metoda chemiczna:
W syntezie chemicznej tyrozyna i formaldehyd tworzą metylo-DOPA (odczynnik Maxwella) poprzez reakcję 1,{2}}addycji. Metyl-DOPA rozkłada się w temperaturze 60 stopni przez dekarboksylację, tworząc adrenalinę.
Chemiczna synteza epinefryny obejmuje głównie następujące reakcje:
1) Dodatek Michaela tyrozyny i formaldehydu
Tyrozyna i formaldehyd przechodzą reakcję addycji 1,{1}}Michaela w odpowiednich warunkach reakcji, aby wytworzyć związek pośredni metylo-DOPA.
2) Dekarboksylacja
Półprodukt metylo-DOPA rozkłada się w wysokiej temperaturze w reakcji dekarboksylacji, tworząc epinefrynę.
Zaletami chemicznej syntezy adrenaliny jest brak wiązania się z biokatalizą, wysoka wydajność syntezy oraz możliwość otrzymywania różnorodnych pochodnych adrenaliny poprzez zmiany strukturalne. Jednak metoda chemiczna ma również wady, takie jak skomplikowany proces i wysoki koszt.
3. Biosynteza:
Biosyntetyczna synteza adrenaliny odbywa się głównie przy użyciu technologii syntezy mikrobiologicznej. Badając i modyfikując szczepy drobnoustrojów, mogą wytwarzać adrenalinę.
Typowe szczepy drobnoustrojów gospodarza produkcyjnego do rekombinacji genów obejmują Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma itp., A synteza epinefryny przez rekombinowaną ekspresję Escherichia coli jest bardziej popularnym sposobem. Istotą metody jest wyprowadzenie szlaku metabolicznego tyrozyny z komórki, a następnie wyhodowanie w pojemniku szlaku metabolicznego tyrozyny, tak aby mógł wytworzyć duże ilości adrenaliny. Większość tego podejścia jest zautomatyzowana i łatwo skalowalna.
4. Wniosek:
Metody biologiczne, metody chemiczne i metody biosyntezy to wszystkie konwencjonalne metody wytwarzania epinefryny. Metoda biologiczna może naprawdę wytwarzać naturalną adrenalinę z punktu widzenia fizjologii i farmakologii i może uzyskiwać naturalne efekty leków, ale jest regulowana przez geny i enzymy, co utrudnia jej przygotowanie; metody chemiczne i biosyntetyczne mają wysoką wydajność i wysoką wydajność. , Wysoka charakterystyka i właściwości modyfikacji, ale proces chemiczny jest uciążliwy i kosztowny, a metoda biosyntezy jest trudna do utrzymania wydajności, ale może skutecznie koordynować wzrost drobnoustrojów i metabolizm w produkcji masowej.
Epinefryna (epinefryna), neuroprzekaźnik i hormon, jest również ważnym lekiem. Wywołuje efekty fizjologiczne poprzez wiązanie się z receptorami adrenergicznymi. Epinefryna obejmuje pochodne amfetaminy i katecholamin i jest powszechnie stosowana w leczeniu stanów takich jak astma, szybkie bicie serca i ciężkie reakcje alergiczne. Ponadto lek jest również stosowany w procesie udzielania pierwszej pomocy i wspomaganego porodu.
Reakcja chemiczna epinefryny obejmuje interakcję wielu części chemicznych, dlatego ten artykuł przedstawi rolę tych części w reakcji chemicznej.
Struktura chemiczna:
Najpierw przedstawiono budowę chemiczną epinefryny. Cząsteczka epinefryny składa się ze struktury fenyloetyloaminy i struktury pierścienia katecholowego, skrót to Epi. Istnieją dwa chiralne atomy węgla, znajdujące się odpowiednio w pozycjach i. Dlatego epinefryna występuje w czterech stereoizomerach, mianowicie (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Wśród nich tylko (R,R)-Epi jest izomerem o silnej aktywności fizjologicznej, który jest jednocześnie głównym izomerem wytwarzanym in vivo.
Reakcja epinefryny z jonami wodoru:
Na pierścieniu benzenowym epinefryny znajdują się grupy hydroksylowe i aminowe, więc ma ona pewną kwasowość i zasadowość. Gdy epinefryna oddziałuje z jonami wodoru (H^ plus ), mogą wystąpić następujące reakcje:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Jest to reakcja krytyczna, ponieważ EpiH^ plus jest produktem jonizacji epinefryny, wpływając w ten sposób na jej właściwości w zakresie efektów fizjologicznych i farmakologicznych.
Reakcje utleniania epinefryny:
Grupy hydroksylowe i amfetaminowe epinefryny mają oczywiste właściwości redoks i mogą ulegać reakcjom utleniania. Kiedy epinefryna wejdzie w kontakt z tlenem, mogą wystąpić następujące reakcje:
Epi plus O2→ EpiO2
Ponadto, gdy epinefryna wejdzie w kontakt z niektórymi utleniaczami, takimi jak nadtlenek wodoru, może również wystąpić reakcja utleniania.
Reakcja kwasowo-zasadowa epinefryny:
Grupy hydroksylowe i aminowe epinefryny są również kwaśne i zasadowe i mogą powodować złożone reakcje kwasowo-zasadowe przy różnych wartościach pH. Gdy wartość pH jest niższa niż wartość pKa związku (3,5 i 9,{4}}), wówczas grupa hydroksylowa zostanie protonowana, co spowoduje powstanie silnego kwasu Lewisa EpiH^ plus; odwrotnie, gdy wartość pH jest wyższa niż pKa, grupa aminowa zostanie zdeprotonowana, Epi^- daje mocną zasadę Lewisa. To wzajemne oddziaływanie właściwości kwasowych i pH ma znaczący wpływ na skuteczność i skutki uboczne epinefryny w zastosowaniach medycznych.
Reakcja gazyfikacji azotu epinefryny:
Grupa aminowa w epinefrynie może również ulegać reakcji azotowania po wystawieniu na działanie pewnych odczynników chemicznych ze względu na właściwości redoks. Na przykład, kiedy epinefryna wchodzi w kontakt z azotanem rtęci, wywołuje ciemnoniebieską reakcję chemiczną:
Epi plus Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Powyżej przedstawiono kilka typowych typów reakcji chemicznych epinefryny, a każda jej część odgrywa inną rolę w reakcji. Charakterystyka i właściwości reakcji chemicznych mają istotny wpływ na efekty farmakologiczne i zastosowania medyczne epinefryny, a także dostarczają wskazówek i pomysłów dla chemików i farmakologów w celu opracowania lepszych leków.