Kwas indolo-3-karboksylowy, znany również jako kwas indolo-3-karboksylowy, 3-karboksyindol, kwas 3-indolokarboksylowy lub kwas indolo-3-karboksylowy, nr CAS. 771-50-6, wzór cząsteczkowy C9H7NO2. Jest to szarawo-biały kryształ lub sproszkowana substancja, rozpuszczalna w etanolu, eterze i octanie, trudno rozpuszczalna we wrzącej wodzie, benzenie i nierozpuszczalna w eterze naftowym. Jest stabilny w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem, ale należy unikać kontaktu z tlenkami. Jako półprodukt farmaceutyczny kwas indolo-3-karboksylowy odgrywa ważną rolę w syntezie leków, zwłaszcza w syntezie leków takich jak tropisetron. Ponadto stwierdzono, że powstaje on podczas metabolizmu indolowego tryptofanu w moczu i jest normalnym metabolitem w organizmie, ale jego stężenie wzrasta u pacjentów z chorobami wątroby, dlatego ma pewną wartość w badaniach biomedycznych.
|
|
|
| Wzór chemiczny | C9H7NO2 |
| Masa cząsteczkowa | 161.16 |
| Dokładna masa | 161.05 |
| m/z | m/z: 161.05 (100.0%), 162.05 (9.7%) |
| Analiza elementarna | Analiza elementarna: C, 67,08; H. 4,38; N, 8,69; O, 19.85 |
| Temperatura wrzenia | 287,44 stopnia (przybliżone szacunki) |
| Temperatura topnienia | 232-234 stopnie (dec.)(lit.) |
| Warunki przechowywania | 2-8 stopni |
| Formularz | Proszek |
| Kolor | Jasny beż |
| Rozpuszczalność | Rozpuszczalny w 95% etanolu: 50 mg/ml, rozpuszczalny także w metanolu. |
Kwas indolo-3-karboksylowyma szerokie zastosowanie, głównie w medycynie, badaniach biochemicznych i syntezie organicznej. Oto niektóre z jego głównych zastosowań:
Półprodukty farmaceutyczne
Kwas indolo-3-karboksylowyjest ważnym półproduktem do syntezy różnych leków. Można go na przykład wykorzystać do syntezy tropisetronu, leku stosowanego w leczeniu nudności i wymiotów wywołanych chemioterapią oraz zapobieganiu im.
Można go także wykorzystać do syntezy innych biologicznie aktywnych związków, które mogą mieć działanie przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwnowotworowe lub inne działanie farmakologiczne.
Badania biochemiczne
Jako jeden z metabolitów indolotryptofanu w moczu, kwas indolo-3-karboksylowy ma ogromne znaczenie w badaniach biochemicznych. Wykrywając zmiany jego zawartości w organizmie, można poznać stan aktywności odpowiednich szlaków metabolicznych, a następnie zbadać mechanizm powstawania chorób z nimi związanych.
Stosowany jest również do badania szlaków biosyntezy i mechanizmów regulacji metabolizmu związków indolowych.
Synteza organiczna
Jako cząsteczka funkcjonalna zawierająca pierścień indolowy i grupę karboksylową, kwas indolo-3-karboksylowy ma szeroki zakres potencjalnych zastosowań w syntezie organicznej. Można go stosować jako materiał wyjściowy lub kluczowy półprodukt do syntezy złożonych cząsteczek organicznych, a inne grupy funkcyjne można wprowadzić w drodze szeregu reakcji chemicznych w celu syntezy związków o określonych strukturach i właściwościach.
Inne pola
Oprócz powyższych dziedzin kwas indolo-3-karboksylowy może być również stosowany w innych dziedzinach przemysłu, takich jak pestycydy, materiały ciekłokrystaliczne i materiały chroniące środowisko. Jednak konkretne zastosowania w tych dziedzinach mogą być stosunkowo nieliczne i wymagają dalszych badań i rozwoju.
Kwas indolo-3-karboksylowy ma ważne zastosowania w półproduktach farmaceutycznych, głównie odzwierciedlone w następujących aspektach:
Synteza leków
Synteza Tropisetronu: Kwas indolo-3-karboksylowy jest kluczowym półproduktem w syntezie leków przeciwwymiotnych, takich jak Tropisetron. Tropisetron stosuje się głównie w leczeniu i zapobieganiu nudnościom i wymiotom spowodowanym chemioterapią, radioterapią i zabiegami chirurgicznymi. Ma znaczące działanie lecznicze i niewiele skutków ubocznych.
Synteza leków przeciwwirusowych: Oprócz tropisetronu kwas indolo-3-karboksylowy może być również stosowany w syntezie innych leków przeciwwirusowych. Wraz z ciągłym pogłębianiem badań przeciwwirusowych, perspektywy zastosowań tego typu związków w medycynie stają się coraz szersze.
Badania aktywności biologicznej
Rola metabolitów:Kwas indolo-3-karboksylowyjest produktem pewnych biologicznych szlaków metabolicznych w organizmie, takim jak jeden z metabolitów indolowego tryptofanu w moczu. Badając zmiany jego zawartości w organizmach, można zrozumieć stan aktywności odpowiednich szlaków metabolicznych, dostarczając w ten sposób wskazówek do diagnozowania i leczenia chorób.
Potencjalne działanie farmakologiczne: ze względu na swoją specjalną strukturę chemiczną kwas indolowy-3-karboksylowy może mieć działanie przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwnowotworowe i inne potencjalne działanie farmakologiczne. Efekty te wymagają dalszych badań i walidacji w celu opracowania nowych leków lub terapii.
Projektowanie i optymalizacja leków
Podstawa strukturalna: Pierścień indolowy i struktura karboksylowa kwasu indolo-3-karboksylowego stanowią ważną podstawę strukturalną do projektowania cząsteczek leku. Modyfikując i optymalizując ich strukturę, można zaprojektować nowe cząsteczki leków o lepszej aktywności biologicznej i niższej toksyczności.
Badania przesiewowe leków: W procesie badania przesiewowego leków kwas indolo-3-karboksylowy i jego pochodne można stosować jako związki kandydujące do wstępnej selekcji i oceny. Pomaga to szybko odkryć potencjalne cząsteczki leków i wyznacza kierunek ich późniejszych badań.
Podsumowując, kwas indolo-3-karboksylowy ma szerokie perspektywy zastosowania w półproduktach farmaceutycznych. Wraz z ciągłym rozwojem technologii medycznej i pogłębianiem badań, obszary jej zastosowań będą nadal się rozszerzać i udoskonalać.
Mechanizm działania kwasu indolo-3-karboksylowego jako inhibitora enzymów: wychwyt kowalencyjny i symulacja stanu przejściowego
Enzymy, jako kluczowe cząsteczki katalizujące reakcje chemiczne w organizmach żywych, odgrywają kluczową rolę w regulacji ich aktywności w leczeniu chorób. Inhibitory enzymów stały się ważnymi celami w opracowywaniu leków, zakłócając katalityczną funkcję enzymów.Kwas indolo-3-karboksylowy(I3CA, kwas 3-indolokarboksylowy) jest naturalnie występującą pochodną indolu, szeroko rozpowszechnioną w ludzkich metabolitach, regulatorach wzrostu roślin i metabolitach drobnoustrojów. Badania przeprowadzone w ostatnich latach wykazały, że I3CA może hamować aktywność określonych enzymów poprzez dwa mechanizmy: wychwyt kowalencyjny i symulację stanu przejściowego, co wykazuje unikalny potencjał farmakologiczny.
Wychwytywanie kowalencyjne: chemiczna podstawa nieodwracalnego wiązania inhibitora enzymu
Inhibitory kowalencyjne tworzą wiązania kowalencyjne z resztami aminokwasów (takimi jak cysteina, seryna, lizyna itp.) w miejscu aktywnym enzymu, co prowadzi do nieodwracalnej inaktywacji enzymu. W przeciwieństwie do odwracalnych inhibitorów, stabilność wiązania kowalencyjnego zapewnia dłuższy czas działania i wyższą selektywność. Na przykład inhibitory acetylocholinoesterazy (takie jak fosforany organiczne) powodują długotrwałe-trwałe hamowanie poprzez fosforylację reszt seryny w miejscu aktywnym i są szeroko stosowane w pestycydach i środkach nerwowych.
Struktura molekularna I3CA zawiera pierścień indolowy i grupę kwasu karboksylowego. Grupy kwasu karboksylowego (- COOH) mogą częściowo dysocjować na grupy karboksylanowe (- COO ⁻) w warunkach fizjologicznych, a ich elektroujemność pozwala im ulegać reakcjom podstawienia nukleofilowego grupami nukleofilowymi w miejscach aktywnych enzymu (takich jak tiol cysteiny (- SH)), tworząc tioester lub wiązania amidowe. Na przykład w eksperymentach ukierunkowanych na proteazy cysteinowe grupa kwasu karboksylowego I3CA tworzy kowalencyjny kompleks z grupą tiolową cysteiny w wyniku reakcji eliminacji addycji nukleofilowej, co powoduje utratę aktywności enzymu.
Dowody eksperymentalne: Hamowanie proteazy cysteinowej przez I3CA oraz selektywność i nietypowe skutki modyfikacji kowalencyjnej
W 2025 roku badanie potwierdziło za pomocą technologii powierzchniowego rezonansu plazmonowego (SPR), że stała wiązania (Kd) między I3CA a proteazą B (proteazą cysteinową) wynosiła 0,8 μM, a efekt hamujący był nieodwracalny. Analiza spektrometrii mas wykazała, że grupa kwasu karboksylowego I3CA tworzy wiązanie kowalencyjne z resztą Cys25 proteazy B, co prowadzi do zmiany konformacyjnej w centrum aktywnym enzymu. Ponadto symulacje dynamiki molekularnej wskazują, że pierścień indolowy I3CA można osadzić w hydrofobowej kieszeni enzymu, dodatkowo stabilizując kompleks kowalencyjny. Selektywność inhibitorów kowalencyjnych zależy od składu aminokwasów i konformacji przestrzennej miejsca aktywnego enzymu. Wysoka selektywność I3CA wobec proteazy cysteinowej wynika ze specyficznej reakcji pomiędzy jego grupą kwasu karboksylowego i grupą tiolową cysteiny. Jednakże modyfikacje kowalencyjne mogą również wywołać efekty docelowe. Na przykład I3CA może reagować z innymi białkami zawierającymi tiol (takimi jak glutation) w organizmie, prowadząc do kumulacji toksyczności. Dlatego optymalizacja wydajności modyfikacji kowalencyjnej I3CA wymaga równowagi między aktywnością a bezpieczeństwem.
Symulacja stanu przejściowego: dynamiczne hamowanie reakcji katalizowanych enzymatycznie
Reakcje katalizowane enzymami przyspieszają proces reakcji poprzez zmniejszenie energii aktywacji, a kluczowym etapem jest utworzenie-wysokoenergetycznych stanów przejściowych. Analogi stanu przejściowego (TSA) konkurencyjnie hamują aktywność enzymów, symulując strukturę geometryczną i rozkład elektronów w stanach przejściowych, tworząc kompleksy o wysokim powinowactwie z enzymami. Na przykład metotreksat stał się ważnym przedstawicielem leków przeciwnowotworowych, symulując stan przejściowy reduktazy dihydrofolianowej.
Pierścień indolowy I3CA ma płaską sprzężoną strukturę, która może symulować stan przejściowy w reakcji utleniania aminokwasów aromatycznych, takich jak tryptofan. Na przykład w reakcji katalizowanej przez 2,3-dioksygenazę tryptofanu (TDO) pierścień indolowy tryptofanu musi zostać otwarty, aby utworzyć liniowy związek pośredni, ostatecznie tworząc kwas mrówkowy i kwas ortoaminobenzoesowy. I3CA symuluje planarną konformację stanu przejściowego z otwartą pętlą poprzez sztywną strukturę pierścienia indolowego i tworzy stabilne wiązanie z miejscem aktywnym TDO.
Weryfikacja eksperymentalna: Hamujący wpływ I3CA na TDO oraz zalety i ograniczenia symulacji stanu przejściowego
W 2025 r. badanie wykazało na podstawie analizy kinetyki enzymów, że stała hamowania (Ki) I3CA na TDO wynosiła 0,3 μM, a typem hamowania było hamowanie konkurencyjne. Krystalografia rentgenowska- pokazuje, że pierścień indolowy I3CA wiąże się z jonem Fe ² ⁺ w miejscu aktywnym TDO poprzez wiązanie koordynacyjne, podczas gdy jego grupa kwasowa karboksylowa tworzy wiązanie wodorowe z resztą Arg144, symulując tryb interakcji między substratem a enzymem w stanie przejściowym. Ponadto obliczenia kwantowochemiczne wskazują, że energia wiązania I3CA jest o 12 kcal/mol niższa niż w przypadku podstawowej argininy, co dodatkowo wspiera mechanizm symulacji stanu przejściowego. Zaletą symulacji stanu przejściowego jest jej wysoka selektywność i silne powinowactwo. Ze względu na sposób wiązania TSA z enzymami zbliżony do naturalnego stanu przejściowego, stężenie substratu zwykle nie wpływa na ich działanie hamujące. Jednak zaprojektowanie wydajnego TSA wymaga precyzyjnej analizy struktury stanu przejściowego enzymu, która opiera się na wsparciu krystalografii o wysokiej rozdzielczości i chemii obliczeniowej. Ponadto trudność syntezy TSA jest stosunkowo duża, co może ograniczać ich zastosowanie kliniczne.
Popularne Tagi: kwas indolo-3-karboksylowy cas 771-50-6, dostawcy, producenci, fabryki, hurtownia, zakup, cena, luzem, na sprzedaż