Dopamínový prášok(odkaz na produkt:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/dopamine-powder-cas-51-61-6.html), tiež známy ako 3-Hydroxytyramine (odkaz na produkt:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/3-hydroxytyramine-cas-51-61-6.html ), je dôležitým neurotransmiterom široko Existuje v ľudskom tele a hrá mimoriadne dôležitú úlohu pri kontrole pohybu tela a regulácii emócií. Prenáša signály medzi neurónmi a reguluje činnosť v mozgu a centrálnom nervovom systéme. Okrem toho sa čistý dopamín (odkaz na produkt:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html) podieľa aj na mnohých ďalších fyziologických procesoch ako je kontrola kardiovaskulárneho systému, reakcie tráviaceho systému, imunitný systém a funkcia sietnice atď. Pochopenie jeho reakčných vlastností má veľký význam pre hĺbkové pochopenie mechanizmu jeho účinku in vivo a vývoj príbuzných liečiv. Výskum syntézy 3-hydroxytyramínu má dlhú históriu a rôzne syntetické metódy 3-hydroxytyramínu budú zhrnuté nižšie.
1. Hoffmannova metóda syntézy amoniaku:
Najskoršou syntetickou metódou 3-hydroxytyramínu bola Hoffmannova metóda syntézy amoniaku. Špecifickým spôsobom je zahriatie rezorcinolu a hydroxidu draselného na približne 150 stupňov, aby sa vytvorili zodpovedajúce aldehydy a ketóny, a potom destilácia s amoniakovou vodou, čím sa získa 3-hydroxytyramín. Hoci je metóda jednoduchá na prípravu, výťažok je nízky a je potrebná vysoká teplota a tlak, preto sa postupne nahrádza inými účinnejšími metódami.
Hoffmannova metóda syntézy amoniaku sa delí hlavne na tieto kroky:
(1) Rezorcinol a hydroxid draselný reagujú za vzniku aldehydov a ketónov:
Najprv sa rezorcinol a hydroxid draselný zahrejú na asi 150 stupňov vo vodnom roztoku, aby sa uskutočnila ketalová reakcia. Konkrétna reakčná rovnica je nasledovná:
Aldehydy a ketóny vznikajúce pri reakcii možno charakterizovať infračervenou spektroskopiou, nukleárnou magnetickou rezonanciou a inými prostriedkami.
(2) Destilácia a katalytická reakcia s použitím čpavkovej vody:
Vzniknuté aldehydy, ketóny a čpavkovú vodu vložte do reakčnej nádoby na destiláciu a katalytickú reakciu. Počas reakcie hrá čpavková voda katalytickú úlohu a je tiež zdrojom plynného čpavku. Konkrétna reakčná rovnica je nasledovná:
Pri reakcii pôsobí amoniak ako redukčné činidlo na redukciu na 3-anhydrid hydroxyacetónu prostredníctvom adičnej reakcie s aldehydmi a ketónmi. 3-Hydroxypyrohroznový anhydrid reaguje s amoniakom za vzniku 3-hydroxytyramínu mechanizmom podobným Streckerovej reakcii.
(3) Čistenie:
Po získaní zmesi je možné ju vyčistiť extrakciou, kryštalizáciou a inými metódami a nakoniec získať čistý 3-hydroxytyramín.
Reakčný mechanizmus Hoffmannovej metódy syntézy amoniaku je rozdelený hlavne do dvoch krokov:
Prvý krok: tvorba aldehydu a ketónu:
Rezorcinol najprv podstúpi reakciu ketalu s hydroxidom draselným, aby sa vytvoril zodpovedajúci aldehyd a ketón. Konkrétna reakčná rovnica je nasledovná:
Vysoká teplota požadovaná pri reakcii je asi 150 stupňov, čo je jednokroková reakcia. Ketalovú reakciu možno charakterizovať infračervenou spektroskopiou, nukleárnou magnetickou rezonanciou a inými prostriedkami.
Druhý krok: reakcia katalyzovaná čpavkovou vodou:
Po zmiešaní vzniknutých aldehydov a ketónov s čpavkovou vodou sa uskutočnia destilačné a katalytické reakcie. V tomto procese čpavková voda poskytuje nielen plynný čpavok, ale pôsobí aj ako katalyzátor na podporu adičnej reakcie atómov kyslíka a plynného čpavku. Plynný amoniak sa používa ako redukčné činidlo na redukciu aldehydov a ketónov na 3-anhydrid kyseliny hydroxyacetolaktátovej (kyselina acetolaktátová). 3-Hydroxypyruvát a amoniak opäť podliehajú mechanizmu podobnému Streckerovej reakcii za vzniku 3-hydroxytyramínu. Konkrétna reakčná rovnica je nasledovná:
Je potrebné poznamenať, že podmienky, ako je reakčná teplota a čas, by mali byť počas reakcie prísne kontrolované, aby sa zabránilo rozkladu produktu alebo výskytu iných nežiaducich reakcií.
Stručne povedané, Hoffmannova metóda syntézy amoniaku je jednou z prvých metód prípravy 3-hydroxytyramínu. Aj keď je jeho prevádzka pomerne jednoduchá, jej výťažnosť je nízka a vyžaduje vysokú teplotu a vysoký tlak, čo nemôže spĺňať požiadavky priemyselnej výroby. V súčasnosti bolo vyvinutých mnoho efektívnejších a ekologickejších metód syntézy, ale Hoffmannova metóda syntézy amoniaku má stále určitú výskumnú hodnotu a historický význam.
2. Wolff-Kishnerova metóda redukcie:
Wolff-Kishnerova redukčná metóda je klasická redukčná metóda ketónov, ktorá sa používa na prípravu 3-hydroxytyramínu. Zvyčajne sa 4-hydroxyacetofenón najskôr pripraví s rezorcinolom, potom sa redukuje na zodpovedajúci alkohol pomocou hydrogénamonnej vody alebo izopropoxidu sodného a dehydratuje sa v alkalických podmienkach za vzniku 3-hydroxytyramínu. Táto metóda používa mierne podmienky, ale vyžaduje použitie silného základu a treba venovať pozornosť operácii.
Úvod do metódy redukcie Wolff-Kishner:
3-Hydroxytyramín je biologicky aktívna molekula, ktorá sa bežne vyskytuje v nervovom systéme a zúčastňuje sa rôznych fyziologických procesov, ako je pohyb, učenie a správanie. Preto je dôležité pripraviť 3-hydroxytyramín. Wolff-Kishnerova redukcia je spôsob redukcie aldehydov alebo ketónov na zodpovedajúce alkylové alebo arylové zlúčeniny. Princíp reakcie metódy je: najprv sa zmieša ketón alebo aldehyd s prebytkom vody amoniaku a hydroxidu sodného, aby sa vytvorila zodpovedajúca oxímová zlúčenina. Potom sa získaná oxímová zlúčenina zmieša s hydroxidom sodným a etylénglykolom a zahrieva sa na vysokú teplotu, aby sa spôsobila deoxygenácia za vzniku zodpovedajúcej alkylovej alebo arylovej zlúčeniny.
2. Konkrétne kroky Wolff-Kishnerovej redukčnej metódy
Krok 1: Syntéza cieľovej zlúčeniny 3, 4-dihydroxyfenetylamínu
(1) Pripravte reakčnú zmes: Zmiešajte 0,45 g 3,4-dihydroxyfenylacetónu, 1,32 g hydroxidu sodného a 10 ml vodného amoniaku a miešajte 30 minút.
(2) Reakcia zahrievania: zahrejte reakčnú zmes na 80 stupňov a reagujte 4-6 hodín, kým sa farba úplne nestratí. Počas reakčného procesu je potrebné dbať na miešanie a kontrolu teploty, aby sa zabezpečil hladký priebeh reakcie.
(3) Filtrácia produktu: Po reakcii sa ochladí na teplotu miestnosti, premyje sa 3 krát etanolom a potom sa extrahuje 3 krát roztokom etanol/éter. Extrahovaná organická fáza sa premyla dvakrát roztokom chloridu sodného a potom sa vysušila bezvodým chloridom sodným.
(4) Sušenie produktu: získaný bezvodý chlorid sodný sa extrahoval etanolom, produkt sa znova rozpustil a prefiltroval a potom sa sušil vo vákuovej sušiarni, čím sa získal cieľový produkt 3,4-dihydroxyfenylamín.
Druhý krok: Redukcia Wolff-Kishner
(1) Pripravte reakčnú zmes: Rozpustite 0,2 g 3,4-dihydroxyfenylamínu v 10 ml izopropanolu vysušeného oxidom hlinitým a miešajte, kým sa úplne nerozpustí. Potom sa pridá prebytok čpavkovej vody (8 ml) a hydroxid sodný (2 g), potom sa pridá etylénglykol (2 ml) a dobre sa premieša.
(2) Reakcia zahrievania: reakčná zmes sa zahriala na 150 stupňov a nechala sa reagovať počas 6 hodín, kým sa reakcia úplne neskončila. Počas reakčného procesu je potrebné venovať pozornosť kontrole teploty a času, aby sa zabezpečil hladký priebeh reakcie. Po dokončení reakcie sa reakčná zmes môže ochladiť v kúpeli ľad-voda.
(3) Izolácia produktu: reakčná zmes sa prefiltrovala a filtrát sa vysušil pomocou bezvodého chloridu sodného. Potom upravte pH tak, aby bolo takmer neutrálne, a nakoniec získajte bezvodý produkt extrakciou.
(4) Sušenie produktu: sušenie produktu vo vákuovej sušiarni, aby sa získal čistý 3-hydroxytyramín.
Výhody a nevýhody metódy redukcie Wolff-Kishner:
výhoda:
(1) Reakcia je jednoduchá a pohodlná a ľahko ovládateľná.
(2) Reakčné suroviny sa dajú ľahko získať a náklady sú relatívne nízke.
(3) Dobrá selektivita, dobrý redukčný účinok na zlúčeniny, ako sú aldehydy a ketóny.
(4) Nevytvárajú sa žiadne zbytočné vedľajšie produkty a reakčný systém je relatívne jednoduchý.
nedostatok:
(1) Reakcia vyžaduje použitie prostredia s vysokou teplotou a vysokým tlakom, čo pravdepodobne spôsobí bezpečnostné problémy.
(2) Nevzťahuje sa na zlúčeniny obsahujúce iné funkčné skupiny ako karbonyl.
(3) Reakčné podmienky sú relatívne drsné a na zabezpečenie hladkého priebehu reakcie je potrebné kontrolovať rôzne faktory, ako je reakčný čas, teplota a pH.
Celkovo je Wolff-Kishnerova redukčná metóda bežne používanou redukčnou metódou so širokým spektrom aplikácií. Pri príprave 3-hydroxytyramínu môže tento spôsob účinne redukovať jeho prekurzorovú zlúčeninu na cieľový produkt a je veľmi praktickou syntetickou metódou.