Chinín(chinolínodkaz:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) je prírodný produkt, ktorý bol prvýkrát extrahovaný zo stromu Cinchona v Peru. Je to biela kryštalická tuhá látka s horkastou chuťou. Chemický vzorec: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. Je to antimalarikum, ktoré hrá terapeutickú úlohu tým, že inhibuje biologický metabolizmus a sporulačný proces Plasmodium. Má tiež svalové relaxačné a antipyretické vlastnosti. Prvýkrát ho objavili Španieli v 17. storočí a používali ho na liečbu malárie. Koncom 18. a začiatkom 19. storočia zohral objav a aplikácia chinínu dôležitú úlohu pri riešení problému malárie. Používa sa tiež ako prísada do nápojov, dodáva horkú chuť a jedinečnú chuť. Zároveň sa používa aj ako prísada do kozmetiky na zabezpečenie arómy a fluorescenčných účinkov.
1. Tradičná metóda prirodzenej syntézy:
Najstaršia syntéza chinínu bola extrahovaná z prírodných zdrojov. Chinín bol pôvodne extrahovaný z kôry peruánskeho stromu (Chinchona). Proces extrakcie zahŕňa zber kôry, mletie a extrakciu namáčaním. Chinín sa potom izoluje destiláciou a kryštalizáciou.
1.1. Východiskový materiál:
Syntéza chinínu zvyčajne vychádza z vhodného východiskového materiálu, ako je cinnamaldehyd alebo iné zlúčeniny s podobnou štruktúrou.
1.2. Michaelova adičná reakcia:
Prvým krokom v syntéze chinínov je zvyčajne Michaelova adičná reakcia. Pri tejto reakcii východiskový materiál reaguje s elektrofilným akceptorom, ako je nitrón, za vzniku produktu.
1.3. Aldolová kondenzačná reakcia:
Ďalej sa uskutoční aldolová kondenzačná reakcia na kondenzáciu dvojitej väzby s aldehydovou skupinou za vzniku medziproduktu s kruhovou štruktúrou.
1.4. Bromačná/substitučná reakcia:
Atóm halogénu sa zavádza prostredníctvom bromačnej reakcie. Potom sa v substitučnej reakcii atóm halogénu nahradí vhodným činidlom za vzniku novej funkčnej skupiny.
1.5. Cyklizačná reakcia:
V cyklizačnej reakcii sa molekula postupne približuje k základnej štruktúre chinínu vytváraním nových väzieb uhlík-uhlík a kruhových štruktúr.
1.6. Oxidačná reakcia:
Atómy kyslíka sa zavádzajú prostredníctvom oxidačných reakcií za vzniku produktov obsahujúcich chinolínové štruktúry.
1.7. Opakované cyklizačné a substitučné reakcie:
Na progresívne zvýšenie komplexnosti chinínov sú potrebné viaceré cyklizácie a substitúcie na vytvorenie nových kruhov a funkčných skupín.
1.8. Reakcia na redukciu:
Prostredníctvom redukčnej reakcie sa špecifické funkčné skupiny redukujú na hydroxylové alebo aminoskupiny, čím sa vytvorí charakteristická štruktúra chinínu.
Upozorňujeme, že keďže chinín je prírodný produkt, syntetická cesta je určená len na výskumné a experimentálne účely. Komerčne realizovateľné syntetické cesty môžu byť dôverné a môžu zahŕňať patentovú ochranu.
2. Spôsob syntézy anhydridu kyseliny ftalovej:
Ide o jednu z kľúčových metód modernej syntézy chinínu. Jedna z bežne používaných metód syntézy anhydridu kyseliny ftalovej je nasledovná:
Krok 1: Esterifikácia kyseliny ftalovej a acetanhydridu:
Najprv reagujú kyselina ftalová a anhydrid kyseliny octovej za kyslých podmienok za vzniku esterov anhydridu kyseliny ftalovej. Táto reakcia vyžaduje použitie silnej kyseliny, ako je kyselina sírová, ako katalyzátora.
Vzorec reakcie:
C8H6O4plus C4H6O3 → C8H4O3plus C2H4O2
Krok 2: Ftalátketón podstúpi redukčnú reakciu katalyzovanú vodíkovými a platinovými katalyzátormi, čím sa získa 3-hydroxy-4-metoxyacetyl-1,3-cyklohexándión (3-hydroxy -4-metoxyacetyl -1,3-cyklohexándión).
Vzorec reakcie:
C8H4O3plus NaNO2→ Nitroanhydrid kyseliny ftalovej plus C2H3NaO2
Krok 3: Prostredníctvom protonačných a kondenzačných reakcií sa produkt získaný v predchádzajúcom kroku cyklizuje za vzniku benzofuránu.
Krok 4: Substitučná reakcia anhydridu kyseliny o-nitrobenzoovej a éterového činidla:
Reakcia anhydridu kyseliny o-nitrobenzoovej a éterových činidiel (ako je etylénglykoldimetyléter) v alkalických podmienkach, substitučná reakcia, za vzniku anhydridu kyseliny ftalovej.
Vzorec reakcie:
Nitroanhydrid kyseliny ftalovej plus C6H14O3 → C8H4O3plus C6H5NIE2plus CH4O plus C2H6O2
Krok 5: Sulfátovaná zlúčenina sa podrobí zásadou podporovanej alkalickej hydrolytickej reakcii za vzniku sekundárneho amínu.
Krok 6: Po chloračnej reakcii sa sekundárny amín chlóruje za vzniku chloridu.
Krok 7: Posledným krokom je alkalické spracovanie, aby sa produkt zmenil na chinín.
3. Iné syntetické metódy:
Okrem metódy syntézy anhydridu kyseliny ftalovej existujú rôzne ďalšie metódy syntézy chinínu, ako napríklad:
- prostredníctvom kondenzačnej reakcie pyridínu a aromatických karbonylových zlúčenín.
- [4 plus 2] cykloadičné reakcie s penténom a aromatickými karbonylovými zlúčeninami.
- prostredníctvom kondenzačnej reakcie pyridíndiónu a aryltiolu.
- Použitím fotokatalyzátora na uskutočnenie fotochemickej reakcie atď.
Chinín je komplexný prírodný produkt, ktorého metódy syntézy zahŕňajú tradičnú extrakciu z prírodných zdrojov a moderné metódy chemickej syntézy. Hoci vyššie uvedené je len stručným prehľadom metód syntézy chinínu, tieto metódy demonštrujú rozmanitosť a zložitosť syntézy chinínu. V praktických aplikáciách závisí výber vhodnej syntetickej metódy od mnohých faktorov, ako je uskutočniteľnosť, nákladová efektívnosť a šetrnosť k životnému prostrediu. Aby sa zaistila bezpečnosť a účinnosť, syntéza chinínu by sa mala vykonávať pod vedením odborníkov s príslušnými znalosťami a skúsenosťami.
Chinín je multifunkčná látka so širokými aplikačnými vyhliadkami. Nasleduje popis perspektív rozvoja Quinine:
1. Antimalarický výskum:
Výskum Chinínu ako lieku proti malárii pokračuje. Napriek dostupnosti pokročilejších antimalarických liekov sa Chinín stále považuje za dôležitú možnosť kvôli rozvoju rezistencie voči liekom a nárastu malárie prenášanej komármi. Budúci výskum sa môže zamerať na zlepšenie liečivých vlastností chinínu, aby mal lepšie antimalarické účinky a menej vedľajších účinkov.
2. Výskum svalových relaxancií:
Potenciál chinínu ako myorelaxantu nebol plne realizovaný. Niektoré štúdie ukázali, že Chinín možno použiť na liečbu niektorých chorôb súvisiacich so svalovým napätím a kŕčmi, ako je tremor a kŕče. Budúci výskum sa môže zamerať na získanie prehľadu o mechanizme účinku chinínu a na vývoj bezpečnejších a účinnejších svalových relaxancií.
3. Fluorescenčné sondy a biozobrazovanie:
Vďaka fluorescenčnej povahe chinínu má široký aplikačný potenciál vo fluorescenčných sondách a biozobrazovaní. Chinín sa môže použiť ako markerová molekula na detekciu a štúdium špecifických molekúl alebo procesov v organizmoch. S rozvojom technológie fluorescenčného zobrazovania môže byť chinín širšie používaný vo výskume buniek a molekulárnej biológie.
4. Nápojový a kozmetický priemysel:
Chinín už má určité uplatnenie v nápojovom a kozmetickom priemysle. Chinín ako koktailová prísada dodáva nápoju jedinečnú horkosť a chuť. Zároveň sa Chinín používa aj ako prísada do kozmetiky na zabezpečenie arómy a fluorescenčných účinkov. S rastúcim dopytom po zdravých a prírodných ingredienciách sa chinín bude pravdepodobne naďalej rozvíjať a uplatňovať v nápojovom a kozmetickom priemysle.
Vo všeobecnosti má Chinín ako multifunkčná látka široké uplatnenie. S pokrokom vedy a inováciou technológie môžeme v budúcnosti očakávať ďalší výskum a aplikáciu chinínu.