Епинефрине катехол невротрансмитер и хормон, широко използван при приготвянето на лекарства като сърдечна реанимация, бронхиектазии, анафилаксия и урокиназа. В клинично приложение конвенционалните методи за получаване включват главно биологични методи, химични методи и биосинтетични методи. Тази статия ще анализира тези методи за приготвяне.
Връзката към този продукт е както следва:
1. Биологичен метод:
Биосинтезата на адреналин обикновено използва тирозин като прекурсор, който се произвежда чрез множество ензимно-катализирани реакции. Синтезът и катализата на тези ензими се регулират от различни фактори, като хормони, невротрансмитери и лекарства.
1) Превръщане на тирозин хидроксилаза в DOPA:
Първите синтезирани съединения са фенолкарбоксилни киселини.
Фенолната карбоксилна киселина се превръща в 3,4-дихидроксифенилаланин (DOPA) от тирозин хидроксилаза. Този отговор се регулира от хормона допамин и неговите производни, невротрансмитери или неврофармацевтични продукти.
2) DOPA се окислява, за да генерира допамин:
DOPA декарбоксилазата също така окислява DOPA до допамин чрез ензим, медииран от синтеза на допамин.
3) N-метилтрансферазата подтиква допамина да генерира норепинефрин:
Норепинефринът се превръща в епинефрин чрез действието на допамин N-метилтрансфераза.
Техниките, които обикновено се използват в биологичните методи, включват протеиново инженерство и генно инженерство.
2. Химичен метод:
При химическия синтез тирозинът и формалдехидът образуват метил-DOPA (реактив на Максуел) чрез 1,4-реакция на присъединяване. Метил-DOPA се разлага при 60 градуса чрез декарбоксилиране, за да образува адреналин.
Химичният синтез на епинефрин включва главно следните реакции:
1) Майкъл добавяне на тирозин и формалдехид
Тирозинът и формалдехидът претърпяват 1,4-реакция на присъединяване на Майкъл при подходящи реакционни условия за генериране на метил-DOPA междинен продукт.
2) Декарбоксилиране
Междинното съединение метил-DOPA се разлага при висока температура чрез реакцията на декарбоксилиране, за да образува епинефрин.
Предимствата на химичния синтез на адреналин включват необвързаност с биокатализа, висока ефективност на синтеза и способността да се приготвят различни производни на адреналин чрез структурни промени. Химическият метод обаче има и недостатъци като сложен процес и висока цена.
3. Биосинтеза:
Биосинтетичният синтез на адреналин се извършва главно чрез технология за микробен синтез. Чрез скрининг и модифициране на микробни щамове те могат да произвеждат адреналин.
Обичайните производствени микробни щамове гостоприемници за генна рекомбинация включват Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma и др., а синтезът на епинефрин чрез рекомбинантна експресия на Escherichia coli е по-популярен начин. Ядрото на метода е да изведе метаболитния път на тирозина извън клетката и след това да култивира неговия метаболитен път в контейнера, така че да може да произведе голямо количество адреналин. По-голямата част от този подход е автоматизиран и лесно мащабируем.
4. Заключение:
Биологичните методи, химичните методи и биосинтетичните методи са всички конвенционални методи за получаване на епинефрин. Биологичният метод може наистина да генерира естествен адреналин от гледна точка на физиологията и фармакологията и може да получи естествени лекарствени ефекти, но се регулира от гени и ензими, което го прави труден за приготвяне; химичните и биосинтетичните методи имат висока ефективност и висок добив. , Високи характеристики на характеризиране и модификация, но химическият процес е тромав и скъп, а методът на биосинтеза е труден за поддържане на ефективност, но може ефективно да координира микробния растеж и метаболизма за масово производство.
Епинефринът (епинефрин), невротрансмитер и хормон, също е важно лекарство. Той произвежда физиологични ефекти чрез свързване с адренергичните рецептори. Епинефринът включва производни на амфетамин и катехоламин и обикновено се използва за лечение на състояния като астма, ускорен пулс и тежки алергични реакции. В допълнение, лекарството се използва и в процеса на първа помощ и асистирано раждане.
Химическата реакция на епинефрин включва взаимодействието на множество химически части, така че тази статия ще представи ролята на тези части в химическата реакция. Ето неговия спектър на ядрено-магнитен резонанс:
Химическа структура:
Първо се въвежда химическата структура на епинефрина. Молекулата на епинефрин се състои от фенилетиламинова структура и катехолова пръстенна структура, съкращението е Epi. Има два хирални въглеродни атома, разположени съответно в и позиции. Следователно епинефринът съществува в четири стереоизомера, а именно (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Сред тях само (R,R)-Epi е изомерът със силна физиологична активност, който е и основният изомер, произведен in vivo.
Реакция на епинефрин с водородни йони:
В бензеновия пръстен на епинефрина има хидроксилни и аминови групи, така че той има определена киселинност и алкалност. Когато епинефринът взаимодейства с водородни йони (H^ plus), могат да възникнат следните реакции:
Epi плюс H^ плюс → EpiH^ плюс
Това е критична реакция, тъй като EpiH^ plus е продукт на йонизацията на епинефрин, като по този начин се повлияват неговите свойства във физиологични и фармакологични ефекти.
Окислителни реакции на епинефрин:
Хидроксилните и амфетаминовите групи на епинефрина имат очевидни редокс свойства и могат да претърпят окислителни реакции. Когато епинефринът влезе в контакт с кислорода, могат да възникнат следните реакции:
Епи плюс О2→ EpiO2
В допълнение, когато епинефринът влезе в контакт с определени окислители като водороден пероксид, може да възникне и реакция на окисление.
Киселинно-алкална реакция на епинефрин:
Хидроксилните и аминогрупите на епинефрина също са киселинни и основни и могат да предизвикат сложни киселинно-алкални реакции при различни стойности на pH. Когато стойността на рН е по-ниска от стойността на рКа на съединението (3,5 и 9.0), тогава хидроксилната група ще бъде протонирана, което води до силна киселина на Люис EpiH^ плюс; обратно, когато стойността на pH е по-висока от pKa, аминогрупата ще бъде депротонирана, Epi^- дава силна база на Люис. Това взаимодействие на киселинните свойства и рН има значително влияние върху ефикасността и страничните ефекти на епинефрин в медицински приложения.
Реакция на азотна газификация на епинефрин:
Аминогрупата в епинефрина може също да претърпи реакция на азотиране, когато е изложена на определени химични реагенти поради редокс свойства. Например, когато епинефринът влезе в контакт с живачен нитрат, той предизвиква тъмно синя химична реакция:
Epi плюс Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi плюс 2HNO3
Горните са няколко типични типа химични реакции на епинефрин и всяка част от него играе различни роли в реакцията. Характеристиките и свойствата на химичните реакции имат важно влияние върху фармакологичните ефекти и медицинските приложения на епинефрин, а също така предоставят насоки и идеи за химици и фармаколози за разработване на по-добри лекарства.