Chinina(chinolinapołączyć:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) to naturalny produkt, który został po raz pierwszy wyekstrahowany z drzewa Cinchona w Peru. Jest to biała krystaliczna substancja stała o gorzkim smaku. Wzór chemiczny: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. Jest to lek przeciwmalaryczny, który pełni rolę terapeutyczną poprzez hamowanie metabolizmu biologicznego i procesu sporulacji Plasmodium. Ma również właściwości zwiotczające mięśnie i przeciwgorączkowe. Po raz pierwszy została odkryta przez Hiszpanów w XVII wieku i stosowana w leczeniu malarii. Pod koniec XVIII i na początku XIX wieku odkrycie i zastosowanie chininy odegrało ważną rolę w rozwiązaniu problemu malarii. Stosowany jest również jako dodatek do napojów, nadający gorzkiego smaku i niepowtarzalnego aromatu. Równocześnie stosowany jest również jako składnik kosmetyków zapewniający efekt zapachowy i fluorescencyjny.
1. Tradycyjna metoda syntezy naturalnej:
Najwcześniejsza synteza chininy polegała na ekstrakcji ze źródeł naturalnych. Chinina była pierwotnie pozyskiwana z kory peruwiańskiego drzewa (Chinchona). Proces ekstrakcji obejmuje zbieranie kory, rozdrabnianie i moczenie. Chinina jest następnie izolowana przez destylację i krystalizację.
1.1. Materiał wyjściowy:
Syntezę chininy zwykle rozpoczyna się od odpowiedniego materiału wyjściowego, takiego jak aldehyd cynamonowy lub inne związki o podobnej budowie.
1.2. Reakcja addycji Michaela:
Pierwszym etapem syntezy chinin jest zwykle reakcja addycji Michaela. W tej reakcji materiał wyjściowy reaguje z elektrofilowym akceptorem, takim jak nitron, tworząc produkt.
1.3. Reakcja kondensacji aldolowej:
Następnie przeprowadza się reakcję kondensacji aldolowej w celu kondensacji podwójnego wiązania z grupą aldehydową w celu wytworzenia związku pośredniego o strukturze pierścienia.
1.4. Reakcja bromowania/podstawiania:
Atom halogenu jest wprowadzany w reakcji bromowania. Następnie w reakcji podstawienia atom halogenu jest zastępowany odpowiednim odczynnikiem, tworząc nową grupę funkcyjną.
1.5. Reakcja cyklizacji:
W reakcji cyklizacji cząsteczka stopniowo zbliża się do struktury rdzenia chininy, tworząc nowe wiązania węgiel-węgiel i struktury pierścieniowe.
1.6. Reakcja utleniania:
Atomy tlenu są wprowadzane w reakcjach utleniania, tworząc produkty zawierające struktury chinolinowe.
1.7. Powtarzające się reakcje cyklizacji i podstawienia:
Aby stopniowo zwiększać złożoność chinin, wymagane są wielokrotne cyklizacje i substytucje w celu zbudowania nowych pierścieni i grup funkcyjnych.
1.8. Reakcja redukcji:
W wyniku reakcji redukcji określone grupy funkcyjne są redukowane do grup hydroksylowych lub aminowych, tworząc charakterystyczną strukturę chininy.
Należy pamiętać, że ponieważ chinina jest produktem naturalnym, droga syntezy służy wyłącznie do celów badawczych i eksperymentalnych. Komercyjnie opłacalne drogi syntetyczne mogą być poufne i mogą obejmować ochronę patentową.
2. Metoda syntezy bezwodnika ftalowego:
Jest to jedna z kluczowych metod współczesnej syntezy chininy. Jedna z powszechnie stosowanych metod syntezy bezwodnika ftalowego jest następująca:
Krok 1: Estryfikacja kwasu ftalowego i bezwodnika octowego:
Najpierw kwas ftalowy i bezwodnik octowy poddaje się reakcji w warunkach kwaśnych z wytworzeniem estrów bezwodnika ftalowego. Ta reakcja wymaga użycia jako katalizatora mocnego kwasu, takiego jak kwas siarkowy.
Formuła reakcji:
C8H6O4plus C4H6O3 → C8H4O3plus C2H4O2
Krok 2: Keton ftalanowy przechodzi reakcję redukcji, katalizowaną przez katalizatory wodorowe i platynowe, w celu uzyskania 3-hydroksy-4-metoksyacetylu-1,3-cykloheksanodionu (3-hydroksylowego -4-metoksyacetyl -1,3-cykloheksanodion).
Formuła reakcji:
C8H4O3plus NaNO2→ Azotanowodorek ftalowy plus C2H3NaO2
Etap 3: Poprzez reakcje protonowania i kondensacji produkt otrzymany w poprzednim etapie jest cyklizowany w celu wytworzenia benzofuranu.
Etap 4: Reakcja podstawienia bezwodnika o-nitrobenzoesowego i odczynnika eterowego:
Reakcja bezwodnika o-nitrobenzoesowego i odczynników eterowych (takich jak eter dimetylowy glikolu etylenowego) w warunkach alkalicznych, reakcja podstawienia, w celu wytworzenia bezwodnika kwasu ftalowego.
Formuła reakcji:
Azotanowodorek ftalowy plus C6H14O3 → C8H4O3plus C6H5NIE2dodatkowo CH4O plus C2H6O2
Etap 5: Siarczanowany związek poddaje się reakcji hydrolizy alkalicznej promowanej zasadą w celu wytworzenia drugorzędowej aminy.
Krok 6: Po reakcji chlorowania drugorzędowa amina jest chlorowana z wytworzeniem chlorku.
Krok 7: Ostatnim krokiem jest obróbka alkaliczna w celu przekształcenia produktu w chininę.
3. Inne metody syntetyczne:
Oprócz metody syntezy bezwodnika ftalowego istnieją różne inne metody syntezy chininy, takie jak:
- poprzez reakcję kondensacji pirydyny i aromatycznych związków karbonylowych.
- [4 plus 2] reakcje cykloaddycji z pentenem i aromatycznymi związkami karbonylowymi.
- poprzez reakcję kondensacji pirydynodionu i arylotiolu.
- Za pomocą fotokatalizatora do przeprowadzenia reakcji fotochemicznej itp.
Chinina jest złożonym produktem naturalnym, którego metody syntezy obejmują tradycyjną ekstrakcję ze źródeł naturalnych oraz nowoczesne metody syntezy chemicznej. Chociaż powyższe jest tylko krótkim przeglądem metod syntezy chininy, metody te pokazują różnorodność i złożoność syntezy chininy. W praktycznych zastosowaniach wybór odpowiedniej metody syntezy zależy od wielu czynników, takich jak wykonalność, opłacalność i przyjazność dla środowiska. W celu zapewnienia bezpieczeństwa i skuteczności synteza chininy powinna być prowadzona pod okiem profesjonalistów posiadających odpowiednią wiedzę i doświadczenie.
Chinina jest substancją wielofunkcyjną o szerokich perspektywach zastosowania. Poniżej opis perspektyw rozwoju Quinine:
1. Badania przeciwmalaryczne:
Badania nad chininą jako lekiem przeciwmalarycznym trwają. Pomimo dostępności bardziej zaawansowanych leków przeciwmalarycznych, chinina jest nadal uważana za ważną opcję ze względu na rozwój lekooporności i wzrost zachorowań na malarię przenoszoną przez komary. Przyszłe badania mogą koncentrować się na poprawie właściwości lekowych chininy, aby zapewnić jej lepsze działanie przeciwmalaryczne i mniej skutków ubocznych.
2. Badania nad środkami zwiotczającymi mięśnie:
Potencjał chininy jako środka zwiotczającego mięśnie nie został w pełni wykorzystany. Niektóre badania wykazały, że chininę można stosować w leczeniu niektórych chorób związanych z napięciem i skurczem mięśni, takich jak drżenie i drgawki. Przyszłe badania mogą koncentrować się na uzyskaniu wglądu w mechanizm działania chininy i opracowaniu bezpieczniejszych i skuteczniejszych środków zwiotczających mięśnie.
3. Sondy fluorescencyjne i bioobrazowanie:
Ze względu na fluorescencyjny charakter chininy ma szeroki potencjał zastosowań w sondach fluorescencyjnych i bioobrazowaniu. Chinina może być stosowana jako cząsteczka markerowa do wykrywania i badania określonych cząsteczek lub procesów zachodzących w organizmach. Wraz z rozwojem technologii obrazowania fluorescencyjnego chinina może być szerzej stosowana w badaniach z zakresu biologii komórki i biologii molekularnej.
4. Branża napojowa i kosmetyczna:
Chinina ma już pewne zastosowania w przemyśle napojów i kosmetycznym. Jako dodatek do koktajli chinina nadaje napojowi wyjątkową goryczkę i smak. Jednocześnie chinina wykorzystywana jest również jako składnik kosmetyków do nadawania aromatu i efektów fluorescencyjnych. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na zdrowe i naturalne składniki chinina prawdopodobnie będzie się dalej rozwijać i będzie stosowana w przemyśle napojów i kosmetyków.
Generalnie chinina jako substancja wielofunkcyjna ma szerokie perspektywy zastosowań. Wraz z postępem nauki i innowacjami technologicznymi możemy spodziewać się w przyszłości większej liczby badań i zastosowań chininy.