epinefrínje katecholový neurotransmiter a hormón široko používaný pri príprave liekov, ako je srdcová resuscitácia, bronchiektázia, anafylaxia a urokináza. V klinickej aplikácii konvenčné metódy prípravy zahŕňajú najmä biologické metódy, chemické metódy a biosyntetické metódy. Tento článok bude analyzovať tieto spôsoby prípravy.
Odkaz na tento produkt je nasledovný:
1. Biologická metóda:
Biosyntéza adrenalínu zvyčajne využíva ako prekurzor tyrozín, ktorý sa vyrába prostredníctvom viacerých enzýmovo katalyzovaných reakcií. Syntéza a katalýza týchto enzýmov sú regulované rôznymi faktormi, ako sú hormóny, neurotransmitery a lieky.
1) Konverzia tyrozínhydroxylázy na DOPA:
Prvými zlúčeninami, ktoré boli syntetizované, boli fenolové karboxylové kyseliny.
Fenolová karboxylová kyselina sa premieňa na 3,4-dihydroxyfenylalanín (DOPA) tyrozínhydroxylázou. Táto odpoveď je regulovaná hormónom dopamínom a jeho derivátmi, neurotransmitermi alebo neurofarmakami.
2) DOPA sa oxiduje za vzniku dopamínu:
DOPA dekarboxyláza tiež oxiduje DOPA na dopamín enzýmom sprostredkovaným syntézou dopamínu.
3) N-metyltransferáza podnecuje dopamín k tvorbe norepinefrínu:
Norepinefrín sa mení na epinefrín pôsobením dopamín-N-metyltransferázy.
Techniky bežne používané v biologických metódach zahŕňajú proteínové inžinierstvo a génové inžinierstvo.
2. Chemická metóda:
Pri chemickej syntéze tvorí tyrozín a formaldehyd metyl-DOPA (Maxwellovo činidlo) prostredníctvom 1,4-adičnej reakcie. Metyl-DOPA sa rozkladá pri 60 stupňoch dekarboxyláciou za vzniku adrenalínu.
Chemická syntéza adrenalínu zahŕňa najmä tieto reakcie:
1) Michaelov prídavok tyrozínu a formaldehydu
Tyrozín a formaldehyd sa podrobia 1,4-Michaelovej adičnej reakcii za vhodných reakčných podmienok, aby sa vytvoril medziprodukt metyl-DOPA.
2) Dekarboxylácia
Medziprodukt metyl-DOPA sa rozkladá pri vysokej teplote prostredníctvom dekarboxylačnej reakcie za vzniku epinefrínu.
Medzi výhody chemickej syntézy adrenalínu patrí neviazanosť na biokatalýzu, vysoká účinnosť syntézy a schopnosť pripravovať rôzne deriváty adrenalínu štrukturálnymi zmenami. Chemická metóda má však aj nevýhody, ako je komplikovaný proces a vysoká cena.
3. Biosyntéza:
Biosyntetická syntéza adrenalínu sa uskutočňuje hlavne pomocou technológie mikrobiálnej syntézy. Skríningom a modifikáciou mikrobiálnych kmeňov môžu produkovať adrenalín.
Bežné produkčné hostiteľské mikrobiálne kmene na génovú rekombináciu zahŕňajú Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma atď., a syntéza adrenalínu rekombinantnou expresiou Escherichia coli je populárnejším spôsobom. Základom metódy je odobrať metabolickú dráhu tyrozínu z bunky a potom kultivovať jeho metabolickú dráhu v nádobe, aby mohla produkovať veľké množstvo adrenalínu. Väčšina tohto prístupu je automatizovaná a ľahko škálovateľná.
4. Záver:
Biologické metódy, chemické metódy a biosyntetické metódy sú všetky konvenčné metódy na prípravu adrenalínu. Biologická metóda môže skutočne generovať prirodzený adrenalín z pohľadu fyziológie a farmakológie a môže získať prirodzené liečivé účinky, ale je regulovaná génmi a enzýmami, čo sťažuje prípravu; chemické a biosyntetické metódy majú vysokú účinnosť a vysoký výťažok. , Vysoko charakterizačné a modifikačné charakteristiky, ale chemický proces je ťažkopádny a nákladný a metóda biosyntézy je ťažké udržať účinnosť, ale môže účinne koordinovať mikrobiálny rast a metabolizmus pre masovú výrobu.
Dôležitým liekom je aj epinefrín (adrenalín), neurotransmiter a hormón. Vytvára fyziologické účinky väzbou na adrenergné receptory. Epinefrín zahŕňa amfetamínové a katecholamínové deriváty a bežne sa používa na liečbu stavov, ako je astma, zrýchlený tep a závažné alergické reakcie. Okrem toho sa liek používa aj v procese prvej pomoci a asistovanej dodávky.
Chemická reakcia epinefrínu zahŕňa interakciu viacerých chemických častí, takže tento článok predstaví úlohu týchto častí v chemickej reakcii. Tu je jeho spektrum nukleárnej magnetickej rezonancie:
Chemická štruktúra:
Najprv je predstavená chemická štruktúra epinefrínu. Molekula epinefrínu sa skladá z fenyletylamínovej štruktúry a katecholovej kruhovej štruktúry, skratka je Epi. Existujú dva chirálne atómy uhlíka umiestnené v polohách a . Preto adrenalín existuje v štyroch stereoizoméroch, a to (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Spomedzi nich je iba (R,R)-Epi izomérom so silnou fyziologickou aktivitou, ktorý je tiež hlavným izomérom produkovaným in vivo.
Reakcia epinefrínu s vodíkovými iónmi:
Na benzénovom kruhu epinefrínu sú hydroxylové a amínové skupiny, takže má určitú kyslosť a zásaditosť. Keď epinefrín interaguje s vodíkovými iónmi (H^ plus ), môžu nastať nasledujúce reakcie:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Toto je kritická reakcia, pretože EpiH^ plus je produktom ionizácie epinefrínu, čím ovplyvňuje jeho vlastnosti vo fyziologických a farmakologických účinkoch.
Oxidačné reakcie epinefrínu:
Hydroxylové a amfetamínové skupiny epinefrínu majú zjavné redoxné vlastnosti a môžu podliehať oxidačným reakciám. Keď sa epinefrín dostane do kontaktu s kyslíkom, môžu sa vyskytnúť nasledujúce reakcie:
Epi plus O2→ EpiO2
Okrem toho, keď sa epinefrín dostane do kontaktu s určitými oxidačnými činidlami, ako je peroxid vodíka, môže dôjsť aj k oxidačnej reakcii.
Acidobázická reakcia epinefrínu:
Hydroxylové a amínové skupiny epinefrínu sú tiež kyslé a zásadité a môžu vytvárať zložité acidobázické reakcie pri rôznych hodnotách pH. Keď je hodnota pH nižšia ako hodnota pKa zlúčeniny (3,5 a 9.0), potom bude hydroxylová skupina protónovaná, čo vedie k silnej Lewisovej kyseline EpiH^ plus; naopak, keď je hodnota pH vyššia ako pKa, amínová skupina bude deprotonizovaná, Epi^- poskytuje silnú Lewisovu bázu. Táto súhra kyslých vlastností a pH má významný vplyv na účinnosť a vedľajšie účinky epinefrínu v medicínskych aplikáciách.
Reakcia adrenalínového splyňovania dusíkom:
Amínová skupina v epinefríne môže tiež podstúpiť reakciu dusíka, keď je vystavená určitým chemickým činidlám v dôsledku redoxných vlastností. Napríklad, keď sa epinefrín dostane do kontaktu s dusičnanom ortuťovým, vyvolá tmavomodrú chemickú reakciu:
Epi plus Hg(NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Vyššie uvedené je niekoľko typických typov chemických reakcií epinefrínu a každá jeho časť hrá v reakcii inú úlohu. Charakteristiky a vlastnosti chemických reakcií majú dôležitý vplyv na farmakologické účinky a medicínske aplikácie epinefrínu a tiež poskytujú návod a nápady pre chemikov a farmakológov na vývoj lepších liekov.