Tropinonjest alkaloidem tropanowym, jest to alkaloid stosowany jako półprodukt do syntezy atropiny. Jasnożółte do brązowych kryształy lub krystaliczne proszki, kryształy igiełkowe (benzyna), stosowane jako półprodukty w syntezie siarczanu atropiny. Jest to cząsteczka alkaloidu, o której warto wspomnieć w historii syntezy organicznej. Związek reaguje z węglanem dimetylu w obecności zasady tworząc 2-metoksykarbonylotropionian, który następnie uwodornia się w obecności niklu Raneya tworząc dikarboksylan metylu. Wreszcie, w obecności pirydyny, metakrylan metylu reaguje z chlorkiem benzoilu, otrzymując kokainę.
|
Wzór chemiczny |
C8H13NO |
|
Dokładna masa |
139 |
|
Masa cząsteczkowa |
139 |
|
m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
|
Analiza elementarna |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
|
|
|
Całkowita synteza:
Najwcześniejszą całkowitą syntezę tropidonu ukończył Willstätter w 1901 roku.
Wilstedt (laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 1915 r.) jako materiał wyjściowy użył cykloheksanonu. Chociaż wydajność każdego etapu trasy była wysoka, całkowita wydajność została znacznie zmniejszona, tylko 0,75%, ze względu na wiele etapów. Oczywiście, ogromny wkład w rozwój organicznej chemii syntetycznej miał na celu sztuczną syntezę tak złożonych związków na początku XX wieku. Jest to jedno z ważnych wydarzeń na wczesnym etapie składania złożonych produktów naturalnych w laboratorium. Pomyślne złożenie tej dość złożonej naturalnej cząsteczki stanowi szczyt syntezy organicznej w okresie klasycznym, wyznaczając narodziny wielo-etapowej syntezy całkowitej.
Przed syntezą tropiny Willst ätter z powodzeniem po raz pierwszy zsyntetyzował kokainę z tropiną jako surowcem w 1898 r. i wyjaśnił strukturę kokainy.
W 1917 roku Robert Robinson stworzył krótką syntetyczną metodę tropiny. Metoda ta jest jedną z klasycznych dróg syntezy organicznej.Tropinonzostał zsyntetyzowany z bursztynalu, metyloaminy i kwasu 3-oksoglutarowego o prostej strukturze w trzyetapowej reakcji Mannicha (reakcja w jednym naczyniu) w warunkach bionicznych, a wydajność osiągnęła 17%, która po ulepszeniu może przekroczyć 90%.
Mechanizm reakcji to:
Nukleofilowa addycja aminy pierwszorzędowej do aldehydu, a następnie odwodnienie z wytworzeniem iminy;
Nukleofilowy dodatek cząsteczek iminy tworzy pierwszy pierścień;
Międzycząsteczkowa reakcja Mannicha pomiędzy anionem 3-enolowym i jonem dikarboksylanowym acetonu;
Po odwodnieniu powstał nowy anion enolowy i nowa imina;
Wewnątrzcząsteczkowa reakcja Mannicha, tworząca drugi pierścień;
Usuń dwie grupy karboksylowe, aby utworzyć związek.
Biosynteza:
W organizmie pochodne wykorzystywane do budowy układu pierścieni kokainy są syntetyzowane z L-glutaminy lub L-argininy. Po pierwsze, te dwa aminokwasy ulegają redukcji karbonylu lub dekarboksylacji z wytworzeniem L-ornityny, która następnie ulega dekarboksylacji z wytworzeniem putrescyny. Następnie jeden atom azotu w putrescynie jest metylowany przez SAM, tworząc N-metyloputrescynę. N-Metylputrescyna jest przekształcana do 4-metyloaminobutanalu pod wpływem katalizy oksydazy diaminowej i poddawana cyklizacji do kationu N-metylo-Δ 1-piroliny zasady Schiffa.
Następnie otrzymano dwa enancjomery N-metylo- Δ podstawionego pierścienia pirolidyny poprzez kondensację Clarisona kationu 1-pirolidyny z acetylo-CoA. Jednakże tylko izomer (S)- tych dwóch produktów może w dalszym ciągu ulegać cyklizacji, tworząc szkielet skopolaminy. Produkt tioestrowy kontynuuje kondensację z inną cząsteczką acetylo-CoA, otrzymując 4-pochodną tiobursztynianu. Ten ostatni jest utleniany w celu regeneracji jonów dodatnich soli pirolidyniowych i jonów ujemnych enoli. Pomiędzy nimi zachodzi kondensacja (wewnątrzcząsteczkowa reakcja Mannicha), w wyniku czego powstaje produkt, w którym pozycja 4 substancji zostaje zastąpiona grupą -C(O)SCoA. Następnie grupa tioestrowa hydrolizuje z wytworzeniem kwasu karboksylowego, który następnie jest metylowany do estru metylowego poprzez SAM, a wiązanie podwójne jest redukowane z wytworzeniem dikarboksylanu metylu pod działaniem NADPH. Wreszcie metyloblastyna kondensuje z benzoilo-CoA poprzez szlak kwasu fenyloalanino-cynamonowego, tworząc kokainę.
Tropinon, jako alkaloid tropanowy, ma strukturę molekularną składającą się z bicyklicznego szkieletu zawierającego-azot i ketonowej grupy karbonylowej. Jego unikalne właściwości chemiczne sprawiają, że ma on ogromną wartość w dziedzinie medycyny, syntezy organicznej i badań nad alkaloidami.
Podstawowe zastosowanie: Kluczowa rola półproduktów farmaceutycznych
Najbardziej-znanym zastosowaniem jest półprodukt w syntezie siarczanu atropiny. Atropina, jako klasyczny lek antycholinergiczny, ma szerokie zastosowanie w leczeniu klinicznym różnych chorób poprzez blokowanie receptorów cholinergicznych typu M-
W okulistyce atropinę stosuje się do badania i leczenia chorób oczu, takich jak zapalenie tęczówki i ciała rzęskowego i zapalenie rogówki, poprzez rozszerzenie źrenic i regulację paraliżu. Jednocześnie może hamować postęp krótkowzroczności i stał się popularnym lekiem w profilaktyce i kontroli krótkowzroczności u dzieci. Jako prekursor jej syntezy bezpośrednio wspiera produkcję atropiny na-na dużą skalę.
Układ trawienny: Atropina może łagodzić skurcze mięśni gładkich w przewodzie pokarmowym i jest stosowana w leczeniu chorób takich jak wrzody żołądka i kolka. Jej synteza opiera się na stabilnym zaopatrzeniu w atropinę.
Detoksykacja w nagłych przypadkach: W nagłym leczeniu zatrucia pestycydami fosforoorganicznymi atropina konkurencyjnie antagonizuje acetylocholinę, odwraca objawy muskarynowe, a wydajność jej syntezy bezpośrednio wpływa na dostępność leków ratunkowych.
Ponadto bierze także udział w syntezie innych ważnych leków:
Synteza kokainy: Można ją przekształcić w kokainę poprzez estryfikację, uwodornienie i inne reakcje. Chociaż kokaina podlega ścisłym regulacjom ze względu na swój uzależniający charakter, jej wyjątkowa rola w znieczuleniu miejscowym i zwężaniu naczyń nadal sprawia, że jest niezastąpiona w określonych warunkach medycznych, takich jak chirurgia okulistyczna. Jako punkt wyjścia szlaku syntezy, jego czystość chemiczna i reaktywność bezpośrednio decydują o jakości produktu końcowego.
Przygotowanie metyloblastyny: W wyniku redukcji uwodornienia powstaje metyloblastyna, która jest prekursorem różnych alkaloidów wykorzystywanych do badania mechanizmów transmisji neuroprzekaźników i opracowywania nowych leków przeciwbólowych.
Zastosowania pochodne: cząsteczki modelowe do badań alkaloidów
Struktura molekularna czyni go idealnym modelem do badań chemii alkaloidów:
Badania nad syntezą całkowitą: Droga syntezy (taka jak reakcja cyklizacji butanalu z metyloaminą i kwasem acetonodikarboksylowym) jest klasycznym przypadkiem w chemii organicznej. W 1917 roku Willstätter i Robinson dokonali całkowitej syntezy NSC 118012 różnymi metodami, wśród których strategia cyklizacji z addycją sprzężoną Robinsona zapoczątkowała nowy paradygmat syntezy alkaloidów i tym samym zdobyła Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1947 roku.
Badania syntetyczne nie tylko sprzyjają rozwojowi teorii syntezy organicznej, ale także zapewniają wsparcie metodologiczne dla analizy strukturalnej złożonych produktów naturalnych.
Rozwój pochodnych: bicykliczna struktura NSC 118012 zawierająca keton karbonylowy i azot- ułatwia poddawanie się modyfikacji chemicznej, w wyniku czego powstają różne biologicznie aktywne pochodne:
2-metoksykarbonylotropinon: otrzymywany w reakcji estryfikacji. Jest kluczowym półproduktem do syntezy salicylanu metylu (stosowanego w diagnostyce choroby Parkinsona).
Jego ketonową grupę karbonylową można zredukować do alkoholi lub przekształcić w pochodne eteru enolowego, co dodatkowo poszerza przestrzeń projektową cząsteczek bioaktywnych.
Związki oksymowe topenonu: powstają w wyniku reakcji oksymacji, mają działanie antybakteryjne i-zapalne, a niektóre pochodne wykazują działanie hamujące na szczepy-lekooporne, co czyni je potencjalnymi kandydatami do opracowania nowych antybiotyków.
Badania mechanizmów farmakologicznych: badanie związku struktury-aktywności alkaloidów i ich pochodnych może pomóc w ujawnieniu molekularnego mechanizmu interakcji między alkaloidami i receptorami. Na przykład, modyfikując atom azotu lub strukturę cykliczną NSC 118012, można regulować jego powinowactwo do receptorów cholinergicznych, zapewniając teoretyczne podstawy do projektowania bardziej selektywnych leków antycholinergicznych.
Dzięki zastosowaniu-zintegrowanych przegubów o wysokiej wydajności seria CRA może zwiększyć tempo o 25%, a produktywność może osiągnąć nowy szczyt;algorytm tłumienia drgań został ulepszony, aby uzyskać dobry efekt-wstrząsów;obsługiwane są algorytmy kompensacji pełnego-parametru DH i algorytm TrueMotion, a bezwzględna dokładność pozycjonowania wynosi 0,2–0,4 mm przy zmianie położenia, a ruch zakrzywiony jest precyzyjny i stabilny.
Potencjalny kierunek badań: Ekspansja od podstawowego do klinicznego
Dzięki fuzji chemii i medycyny scenariusze zastosowań rozciągają się od tradycyjnej dziedziny farmaceutycznej do szerszego zakresu kierunków biomedycznych:
Badania neurologiczne: Jako cząsteczka modelowa układu cholinergicznego może być wykorzystywana do badania transmisji neuroprzekaźników, plastyczności synaptycznej i patogenezy chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Znakując izotopy węgla lub azotu NSC 118012, można prześledzić jego szlaki metaboliczne in vivo, co stanowi narzędzie do badań farmakokinetycznych.
Zastosowania w materiałoznawstwie: zawierająca azot-bicykliczna struktura NSC 118012 ma unikalną konfigurację przestrzenną i może być stosowana jako ligand do projektowania metaloorganicznych szkieletów (MOF) lub zespołów supramolekularnych. Ten typ materiału wykazał potencjalne zastosowania w adsorpcji gazów, katalizie i dostarczaniu leków. Na przykład MOF zmodyfikowane za pomocą NSC 118012 można wykorzystać do selektywnej adsorpcji czynników nerwowych, zapewniając nowe strategie ochrony chemicznej.
W dziedzinie rolnictwa i ochrony środowiska jego działanie przeciwbakteryjne czyni go cząsteczką kandydującą do opracowania naturalnych pestycydów. Dzięki optymalizacji strukturalnej można zaprojektować pestycydy alkaloidowe o niskiej toksyczności i łatwo degradowalne, aby zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska powodowane przez pestycydy chemiczne. Ponadto reakcja cyklizacji występująca na ścieżce syntezy określonej w normie NSC 118012 może zapewnić odniesienia metodologiczne do konwersji biomasy i przyczynić się do zrównoważonego rozwoju.
Jakie są metody stosowania i środki ostrożności w przypadku tego związku?
Ze względu na jego półprodukt farmaceutyczny i pewną toksyczność, jego stosowanie powinno być ściśle ograniczone do profesjonalnych laboratoriów lub przemysłowych środowisk produkcyjnych i obsługiwane przez specjalistów posiadających odpowiednią wiedzę i doświadczenie. Poniżej znajduje się podsumowanieTropinonmetody użycia i środki ostrożności oparte na ogólnych zasadach postępowania z chemikaliami:
metoda użycia
Środowisko zawodowe:
Należy go stosować w dobrze wentylowanym środowisku laboratoryjnym lub produkcyjnym przemysłowym, wyposażonym w niezbędne urządzenia zabezpieczające.
Ochrona osobista:
Operatorzy powinni nosić odpowiedni sprzęt ochrony osobistej, taki jak odzież ochronna, rękawice, maski przeciwpyłowe, okulary ochronne itp., aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi substancji chemicznych ze skórą, oczami lub układem oddechowym.
Standardy operacyjne:
Należy ściśle przestrzegać procedur operacyjnych, aby uniknąć tworzenia się pyłu i rozprysków. Jeżeli konieczne jest zważenie lub przetworzenie dużej ilości NSC 118012, należy zastosować odpowiednie narzędzia i sprzęt, takie jak butelki miarowe, lejki itp.
Wymagania dotyczące przechowywania:
Mieszankę należy przechowywać w chłodnym, suchym, dobrze wentylowanym miejscu, z dala od źródeł ognia, ciepła i substancji niezgodnych. Jednocześnie należy zadbać o szczelne zamknięcie pojemnika, aby zapobiec wyciekowi substancji chemicznej.
sprawy wymagające uwagi
Unikaj kontaktu:
Unikać bezpośredniego kontaktu ze skórą, oczami i ubraniem. W razie przypadkowego dotknięcia należy natychmiast przemyć dużą ilością wody i jak najszybciej zwrócić się o pomoc lekarską.
Bezpieczeństwo przeciwpożarowe:
Związek ten może rozkładać się i wytwarzać toksyczny dym w wysokich temperaturach, dlatego należy unikać kontaktu go ze źródłami ognia. W przypadku pożaru należy do ugaszenia użyć odpowiednich środków gaśniczych i natychmiast ewakuować miejsce zdarzenia.
Ochrona środowiska:
Nie dopuścić do przedostania się preparatu do ścieków lub zbiorników wodnych, aby uniknąć zanieczyszczenia środowiska. W przypadku konieczności utylizacji odpadów należy przestrzegać odpowiednich przepisów ochrony środowiska i zlecić utylizację profesjonalnym instytucjom.
Monitorowanie stanu zdrowia:
Osoby, które miały z nim długotrwały-kontakt, powinny poddawać się regularnym kontrolom stanu zdrowia, aby szybko zidentyfikować i zaradzić potencjalnym problemom zdrowotnym.
Szkolenie BHP:
Operatorzy powinni przejść niezbędne szkolenie w zakresie bezpieczeństwa, aby zrozumieć właściwości, zagrożenia i metody reagowania w sytuacjach awaryjnych związku, aby zapewnić bezpieczną pracę.
Prawa i regulacje:
Podczas stosowania, przechowywania i transportu tej substancji należy ściśle przestrzegać odpowiednich krajowych przepisów, regulacji i norm, aby zapewnić legalność i zgodność.
Jaki jest postęp badań nad szlakiem biosyntezy tego związku?
Zespół badawczy Instytutu Botaniki Kunming Chińskiej Akademii Nauk odkrył trzy syntazy poliketydowe typu III, które mogą katalizować kondensację kationu N-metylopiroliny z malonylo-koenzymem A, tworząc kluczowy związek pośredni w biosyntezie alkaloidu tropinanowego. Odkrycie to nie tylko ujawnia mechanizm tworzenia podstawowego szkieletu w biosyntezie alkaloidów w tym związku, ale także identyfikuje nowy typ roślinnej syntazy poliketydowej III, która selektywnie i wydajnie syntetyzuje trikarbonyloglutaran, kładąc podwaliny pod heterologiczną produkcję leków hioscyjaminy w oparciu o biologię syntetyczną.
Badania wykazały, że związek ten jest pierwszym półproduktem w biosyntezie alkaloidów tropanowych, a mechanizm jego syntezy odbywa się poprzez atypową syntazę poliketydową typu III (AbPYKS) i reakcję cyklizacji za pośrednictwem P450. Odkrycie to wyjaśnia współistnienie piroliny i tropanu w roślinach i pokazuje wykonalność inżynierii tropanowej w zakładach nieprodukujących tropanu.
Nadekspresja PYKS i CYP82M3 w kulturze korzenia Atropa belladonna może znacząco zwiększyć zawartość tego związku i skopolaminy. Ponadto nadekspresja UGT1 i LS może znacznie zwiększyć zawartość hioscyjaminy, skopolaminy, izohioscyjaminy i hioscyjaminy, co wskazuje, że te dwa etapy są dwoma etapami ograniczającymi szybkość biosyntezy hioscyjaminy.
Zespół Christiny Smolke z Uniwersytetu Stanforda zintegrował wielo-etapowe heterologiczne geny ekspresyjne w drożdżach i pomyślnie osiągnął heterologiczną syntezę hioscyjaminy i skopolaminy poprzez składanie różnych modułów i lokalizację wewnątrzkomórkową. To osiągnięcie pokazuje potencjał wytwarzania złożonych produktów naturalnych w mikroorganizmach na drodze biosyntezy.
Często zadawane pytania
W jakim celu stosuje się tropinon?
Pochodzi z tropanu i służy jakokluczowy prekursor w syntezie różnych ważnych alkaloidów, takich jak kokaina i atropina. Po pierwsze, tropinon jest bezbarwną, krystaliczną substancją stałą o charakterystycznym zapachu. Ma wzór cząsteczkowy C8H13NO i masę molową około 139,2 g/mol.
Na czym polega synteza tropinonu?
Tropinon jest cząsteczką bicykliczną, ale reagenty użyte do jego przygotowania są dość proste: aldehyd bursztynowy, metyloamina i kwas acetonodikarboksylowy (lub nawet aceton). Synteza jest dobrym przykładem reakcji biomimetycznej lub syntezy typu biogenetycznego-, ponieważ biosynteza wykorzystuje te same elementy składowe.
Co to jest tropina?
Tropina jest zdefiniowana jakozwiązek bicykliczny z jądrem tropanowym, który jest prekursorem w syntezie różnych alkaloidów tropanowych, znanych ze swojego silnego działania biologicznego, zwłaszcza jako neuroprzekaźników.
Czy atropina jest lekiem przeciwbólowym?
Atropinę okulistyczną stosuje się przed badaniem oczu w celu rozszerzenia (otwarcia) źrenicy – czarnej części oka, przez którą widzisz.Stosowany jest również w celu łagodzenia bólu spowodowanego obrzękiem i stanem zapalnym oka.
Popularne Tagi: tropinon cas 532-24-1, dostawcy, producenci, fabryka, hurtownia, zakup, cena, luzem, na sprzedaż