Σκοπολαμίνη(Υοσκίνη)(Σύνδεσμος:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), γνωστή και ως σκοπολαμίνη, είναι μια αλκαλοειδής ένωση που ανήκει στην ομάδα των αλκαλοειδών της τροπίνης. Ο μοριακός τύπος είναι C17H21ΟΧΙ4, CAS 51-34-3 και το μοριακό βάρος είναι 303,35 g/mol. Η δομή του περιέχει ομάδες όπως δακτύλιο βενζολίου, δακτύλιο κυκλοεξενίου και οκταδιενύλιο. Είναι σχετικά σταθερό σε ουδέτερες και ασθενώς όξινες συνθήκες, αλλά θα αποσυντεθεί υπό αλκαλικές συνθήκες. Επομένως, ο έλεγχος του pH είναι σημαντικός κατά την προετοιμασία, την αποθήκευση και τη χρήση της σκοπολαμίνης. Μπορεί να συμβεί μια σειρά από χημικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων αντιδράσεων όπως η εστεροποίηση, η υδρόλυση, η οξείδωση και ηυδρογόνωση. Μπορεί να αντιδράσει με μια ποικιλία ενώσεων για να δημιουργήσει διαφορετικά παράγωγα.
1. Οδός αλκαλικής σύνθεσης της Belladonna:
Η μέθοδος χρησιμοποιεί την Belladonna (belladonna) ως πρώτη ύλη για τη σύνθεση της σκοπολαμίνης μέσω αντιδράσεων πολλαπλών σταδίων. Αρχικά, η σκοπολαμίνη στη Belladonna εκχυλίζεται μερικώς και στη συνέχεια η σκοπολαμίνη συντίθεται σταδιακά μέσω της οξεοβασικής ρύθμισης, της εστεροποίησης, της υδρογόνωσης και άλλων σταδίων.
Εδώ είναι τα γενικά βήματα:
1.1. Εκχύλιση σκοπολαμίνης από Belladonna:
Αρχικά, τα φύλλα και οι μίσχοι του φυτού Belladonna συνθλίβονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία, και στη συνέχεια εμποτίζονται και εκχυλίζονται χρησιμοποιώντας κατάλληλο διαλύτη (όπως οξεικός αιθυλεστέρας, μεθανόλη κ.λπ.) για να ληφθεί ένα εκχύλισμα που περιέχει Σκοπολαμίνη.
1.2. Ρύθμιση αλκαλοποίησης:
Το εκχύλισμα γίνεται βασικό, συνήθως με αλκαλικό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH) ή υδροξειδίου του καλίου (KOH). Αυτό μετατρέπει τη σκοπολαμίνη στη μορφή άλατος της (όπως η υδροξυπυρουβική σκοπολαμίνη).
1.3. Αντίδραση εστεροποίησης:
Το αλκαλικά ρυθμισμένο εκχύλισμα αντιδρά με έναν κατάλληλο παράγοντα ακυλίωσης, όπως ο οξικός ανυδρίτης (Ac2Ο) ή οξικό ανυδρίτη (AcOEt), για να σχηματιστεί το προϊόν εστεροποίησης της Σκοπολαμίνης. Αυτή η αντίδραση συνήθως πραγματοποιείται υπό ήπιες συνθήκες.
1.4. Αντίδραση υδρογόνωσης:
Το προϊόν εστεροποίησης υποβάλλεται σε υδρογονοκατεργασία, χρησιμοποιώντας έναν κατάλληλο αναγωγικό παράγοντα όπως το υδρογόνο και έναν καταλύτη όπως η πλατίνα ή το παλλάδιο για να πραγματοποιηθεί μια αντίδραση καταλυτικής υδρογόνωσης για τη μείωση της δομής του εστέρα και τη δημιουργία Σκοπολαμίνης.
1.5. Κρυστάλλωση και καθαρισμός:
Καθαρίστε το επιθυμητό προϊόν σκοπολαμίνης από το μείγμα αντίδρασης με κρυστάλλωση ή άλλες μεθόδους καθαρισμού.
2. Συνθετική οδός της μεθόδου σκοπολαμίνης:
Η μέθοδος χρησιμοποιεί σκοπολαμίνη ως πρώτη ύλη, και σταδιακά συνθέτει τη σκοπολαμίνη μέσω εστεροποίησης, οξίνισης, υδρόλυσης εστέρα και άλλων αντιδράσεων. Μεταξύ αυτών, το στάδιο εστεροποίησης συνήθως υιοθετεί την αντίδραση εστέρα οξαλικού οξέος και σκοπολαμίνης για τη δημιουργία οξαλυλο σκοπολαμίνης, και στη συνέχεια λαμβάνεται Σκοπολαμίνη μέσω οξίνισης και υδρόλυσης εστέρα.
2.1. Προετοιμασία πρώτης ύλης:
Στη μέθοδο της σκοπολαμίνης, το αρχικό υλικό είναι η σκοπολαμίνη (τροπικό οξύ). Η σκοπολαμίνη μπορεί να εξαχθεί από ορισμένα φυτά ή μπορεί να παρασκευαστεί μέσω χημικής σύνθεσης.
2.2. Αντίδραση εστεροποίησης:
Πρώτον, η σκοπολαμίνη αντιδρά με μια κατάλληλη αλκοόλη για να σχηματίσει ένα προϊόν σκοπολαμίνης. Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες αλκοόλες περιλαμβάνουν μεθανόλη, αιθανόλη και τα παρόμοια. Η αντίδραση εστεροποίησης διεξάγεται συνήθως υπό όξινες συνθήκες και οι κοινώς χρησιμοποιούμενοι όξινοι καταλύτες περιλαμβάνουν θειικό οξύ και χλωριούχο σίδηρο.
Παράδειγμα εξίσωσης αντίδρασης:
C17H21ΟΧΙ4+ CH4O → μεθυλοσκοπολαμίνη + Η2O
2.3. Αντίδραση οξίνισης:
Το εστεροποιημένο προϊόν οξινίζεται για να μετατραπεί στο αντίστοιχο οξύ. Οι κοινώς χρησιμοποιούμενοι παράγοντες οξίνισης περιλαμβάνουν το θειικό οξύ και το χλωριούχο σίδηρο.
Παράδειγμα εξίσωσης αντίδρασης:
Μεθυλοσκοπολαμίνη + οξύ → C17H21ΟΧΙ4+ CH4O
2.4. Υδρόλυση εστέρων:
Οι εστέρες υδρολύονται προς τα αντίστοιχα οξέα και αλκοόλες με κατάλυση οξέος ή βάσης. Στη σύνθεση της σκοπολαμίνης, αυτό το βήμα επιτρέπει στη σκοπολαμίνη να αντιδράσει ξανά με την αλκοόλη που σχηματίστηκε στο προηγούμενο βήμα για να συνθέσει τη σκοπολαμίνη.
Παράδειγμα εξίσωσης αντίδρασης:
Μεθυλοσκοπολαμίνη + οξύ/βάση → C17H21ΟΧΙ + Γ5H12S (για ανακύκλωση)
3. Συνθετική οδός μεθόδου μετατροπής τροπικών αλκαλοειδών:
Η μέθοδος χρησιμοποιεί άλλα τροπικά αλκαλοειδή (όπως η ατροπίνη και η ατορβαστατίνη) ως πρώτες ύλες και συνθέτει σταδιακά τη σκοπολαμίνη μέσω βημάτων όπως η εστεροποίηση, η οξεοβασική ρύθμιση, η οξείδωση και η οξίνιση. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η υπάρχουσα δομή τροπικού αλκαλοειδούς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σύνθεση από ενδιάμεσα και η αποτελεσματικότητα της σύνθεσης μπορεί να βελτιωθεί.
3.1. Προετοιμασία πρώτης ύλης:
Στη μετατροπή των τροπικών αλκαλοειδών, το αρχικό υλικό είναι συνήθως ένα υπάρχον σχετικό αλκαλοειδές, όπως η L-υοσκυαμίνη (λεβοϊσοπροπυλσκοπολαμίνη) ή η ατροπίνη (ατροπίνη). Αυτά τα αλκαλοειδή μπορούν να εξαχθούν από φυτά ή να παρασκευαστούν μέσω χημικής σύνθεσης.
3.2. Αντίδραση υδρογόνωσης:
Πρώτον, η πρώτη ύλη υποβάλλεται σε αντίδραση υδρογόνωσης και μετατρέπεται σε διαφορετικά αλκαλοειδή τροπίου μέσω αναγωγής υδρογόνωσης. Η αντίδραση υδρογόνωσης διεξάγεται συνήθως παρουσία ενός καταλύτη, και οι τυπικοί καταλύτες περιλαμβάνουν πλατίνα ή παλλάδιο και τα παρόμοια.
Παράδειγμα τύπου χημικής αντίδρασης για αντίδραση υδρογόνωσης:
C17H23ΟΧΙ3 + H2 → C17H21ΟΧΙ4
3.3. Απόκριση δομικής αλλαγής:
Το προϊόν της αντίδρασης υδρογόνωσης μετασχηματίστηκε περαιτέρω με μια αντίδραση αλλαγής δομής για να δώσει το προϊόν στόχο Σκοπολαμίνη. Οι αντιδράσεις δομικής αλλαγής τυπικά περιλαμβάνουν κυκλοποιήσεις που καταλύονται από οξύ ή καταλύονται με βάση, αναδιατάξεις ή άλλες ειδικές αντιδράσεις.
Παράδειγμα απόκρισης δομικής αλλαγής:
α) Κυκλοποίηση καταλυόμενη από οξύ:
C17H23ΟΧΙ3→ κετόνη υοσκυαμίνης → C17H21ΟΧΙ4
β) Αντιδράσεις αναδιάταξης που καταλύονται με βάση:
C17H23ΟΧΙ3 → C17H21ΟΧΙ2 → C17H21ΟΧΙ4
4. Συνθετική οδός υδρογόνωσης:
Η μέθοδος χρησιμοποιεί κυκλοεξενοθειόλη με τριτοταγείς αμινομάδες ως πρώτη ύλη και συνθέτει σταδιακά τη Σκοπολαμίνη μέσω βημάτων όπως η υδρογόνωση, η ρύθμιση οξέος-βάσης και η εστεροποίηση. Το κλειδί σε αυτή τη μέθοδο είναι η μετατροπή της κυκλοεξενοθειόλης σε κυκλοεξεναμίνη μέσω αντίδρασης υδρογόνωσης και στη συνέχεια η παραγωγή σκοπολαμίνης μέσω της αντίδρασης εστεροποίησης.
4.1. Προετοιμασία πρώτης ύλης:
Στην υδρογόνωση, το αρχικό υλικό είναι συνήθως ένα αλκαλοειδές με παρόμοια δομή, όπως η L-υοσκυαμίνη (Λεβοϊσοπροπυλοσκοπολαμίνη) ή η Ατροπίνη (Ατροπίνη). Αυτά τα αρχικά υλικά μπορούν να ληφθούν με εκχύλιση φυτών ή χημική σύνθεση.
4.2. Αντίδραση υδρογόνωσης:
Η αντίδραση υδρογόνωσης είναι το βασικό βήμα της μεθόδου υδρογόνωσης. Μετατρέπει την πρώτη ύλη στο προϊόν στόχο Σκοπολαμίνη με υδρογονοαναγωγή. Οι αντιδράσεις υδρογόνωσης απαιτούν κατάλληλους καταλύτες και συνθήκες αντίδρασης.
Παράδειγμα τύπου χημικής αντίδρασης για αντίδραση υδρογόνωσης:
α) Υδρογόνωση L-υοσκυαμίνης:
C17H23ΟΧΙ3 + H2 → C17H21ΟΧΙ4
β) Υδρογόνωση της Ατροπίνης:
C17H23ΟΧΙ3 + H2 → C17H21ΟΧΙ4
4.3. Διαχωρισμός και καθαρισμός:
Αφού ολοκληρωθεί η αντίδραση υδρογόνωσης, το προϊόν είναι συνήθως παρόν μαζί με άλλα αντιδραστήρια και παραπροϊόντα. Επομένως, απαιτούνται βήματα απομόνωσης και καθαρισμού για να ληφθεί σκοπολαμίνη υψηλής καθαρότητας. Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες τεχνικές διαχωρισμού περιλαμβάνουν κρυστάλλωση, εκχύλιση με διαλύτη, χρωματογραφία και παρόμοια.
5. Οδός φωτοχημικής σύνθεσης:
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί μια φωτοχημική αντίδραση για τη σύνθεση της σκοπολαμίνης. Συνήθως, μια ένωση με δομή διπλού δεσμού χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη, και μια φωτοχημική αντίδραση λαμβάνει χώρα υπό συνθήκες φωτός και η σκοπολαμίνη συντίθεται σταδιακά μέσω αντιδράσεων κατακερματισμού και ανασυνδυασμού. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για συγκεκριμένες χημικές αντιδράσεις και συνθήκες.
5.1. ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ:
Η φωτοχημική μέθοδος είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιεί φωτεινή ενέργεια για την προώθηση χημικών αντιδράσεων. Οι ηλεκτρονικές μεταπτώσεις στα μόρια διεγείρονται από το φως και τα αντιδρώντα σε διεγερμένες καταστάσεις παράγονται για να συμμετέχουν σε χημικούς μετασχηματισμούς. Για τη φωτοχημική σύνθεση της σκοπολαμίνης, συνήθως εμπλέκεται διέγερση στην υπεριώδη και ορατή περιοχή.
5.2. Προετοιμασία των πρώτων υλών:
Στις φωτοχημικές μεθόδους, η πρώτη ύλη μπορεί να είναι αλκαλοειδή με παρόμοιες δομές, όπως η L-hyoscyamine (Levoisopropylscopolamine) ή η ατροπίνη (Atropine). Αυτά τα αρχικά υλικά μπορούν να ληφθούν με εκχύλιση φυτών ή χημική σύνθεση.
5.3. Φωτοχημική αντίδραση:
Η φωτοχημική αντίδραση είναι το βασικό βήμα της φωτοχημικής σύνθεσης της Σκοπολαμίνης. Αυτή η αντίδραση απαιτεί κατάλληλη πηγή φωτός και συνθήκες αντίδρασης.
Παράδειγμα τύπου χημικής αντίδρασης για φωτοχημική αντίδραση:
α) Φωτοχημική αντίδραση της L-υοσκυαμίνης:
C17H23ΟΧΙ3+ hv → C17H21ΟΧΙ4
β) Φωτοχημική αντίδραση της Ατροπίνης:
C17H23ΟΧΙ3+ hv → C17H21ΟΧΙ4
Πρέπει να σημειωθεί ότι το hv στον παραπάνω τύπο χημικής αντίδρασης αντιπροσωπεύει την φωτεινή ενέργεια, επειδή η διεργασία διέγερσης των φωτοχημικών αντιδράσεων συνήθως αντιπροσωπεύεται από ενέργεια φωτονίων.
5.4. Διαχωρισμός και καθαρισμός:
Μετά την ολοκλήρωση της φωτοχημικής αντίδρασης, το προϊόν συνήθως υπάρχει μαζί με άλλα αντιδραστήρια και υποπροϊόντα. Επομένως, απαιτούνται κατάλληλα στάδια απομόνωσης και καθαρισμού για να ληφθεί η σκοπολαμίνη σε υψηλή καθαρότητα. Οι κοινώς χρησιμοποιούμενες τεχνικές διαχωρισμού περιλαμβάνουν κρυστάλλωση, εκχύλιση με διαλύτη, χρωματογραφία και παρόμοια.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παραπάνω συνθετική οδός βασίζεται σε γνωστή βιβλιογραφία και ερευνητικά αποτελέσματα και παραλείπονται συγκεκριμένες συνθήκες αντίδρασης και πειραματικές λεπτομέρειες. Η σύνθεση της σκοπολαμίνης είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει τη σύνθεση πολλαπλών χημικών αντιδράσεων και ενδιαμέσων. Εάν ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα για τη συνθετική οδό της Σκοπολαμίνης, ανατρέξτε στη σχετική επιστημονική βιβλιογραφία ή συμβουλευτείτε έναν επαγγελματία χημικό.