Επινεφρίνηείναι ένας νευροδιαβιβαστής κατεχόλης και ορμόνη που χρησιμοποιείται ευρέως στην παρασκευή φαρμάκων όπως η καρδιακή αναζωογόνηση, οι βρογχεκτασίες, η αναφυλαξία και η ουροκινάση. Στην κλινική εφαρμογή, οι συμβατικές μέθοδοι παρασκευής περιλαμβάνουν κυρίως βιολογικές μεθόδους, χημικές μεθόδους και βιοσυνθετικές μεθόδους. Αυτό το άρθρο θα αναλύσει αυτές τις μεθόδους προετοιμασίας.
Ο σύνδεσμος για αυτό το προϊόν είναι ο ακόλουθος:
1. Βιολογική μέθοδος:
Η βιοσύνθεση της αδρεναλίνης συνήθως χρησιμοποιεί την τυροσίνη ως πρόδρομο, η οποία παράγεται μέσω πολλαπλών αντιδράσεων που καταλύονται από ένζυμα. Η σύνθεση και η κατάλυση αυτών των ενζύμων ρυθμίζεται από διάφορους παράγοντες, όπως ορμόνες, νευροδιαβιβαστές και φάρμακα.
1) Μετατροπή υδροξυλάσης τυροσίνης σε DOPA:
Οι πρώτες ενώσεις που συντέθηκαν ήταν τα φαινολικά καρβοξυλικά οξέα.
Το φαινολικό καρβοξυλικό οξύ μετατρέπεται σε 3,4-διυδροξυφαινυλαλανίνη (DOPA) από την υδροξυλάση της τυροσίνης. Αυτή η απόκριση ρυθμίζεται από την ορμόνη ντοπαμίνη και τα παράγωγά της, νευροδιαβιβαστές ή νευροφάρμακα.
2) Το DOPA οξειδώνεται για να δημιουργήσει ντοπαμίνη:
Η αποκαρβοξυλάση DOPA οξειδώνει επίσης την DOPA σε ντοπαμίνη μέσω ενός ενζύμου που προκαλείται από τη σύνθεση της ντοπαμίνης.
3) Η Ν-μεθυλοτρανσφεράση ωθεί τη ντοπαμίνη να παράγει νορεπινεφρίνη:
Η νορεπινεφρίνη μετατρέπεται σε επινεφρίνη με τη δράση της Ν-μεθυλοτρανσφεράσης της ντοπαμίνης.
Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιολογικές μεθόδους περιλαμβάνουν τη μηχανική πρωτεϊνών και τη μηχανική γονιδίων.
2. Χημική μέθοδος:
Στη χημική σύνθεση, η τυροσίνη και η φορμαλδεΰδη σχηματίζουν μεθυλ-DOPA (αντιδραστήριο Maxwell) μέσω 1,{2}}αντίδρασης προσθήκης. Το Methyl-DOPA αποσυντίθεται στους 60 βαθμούς με αποκαρβοξυλίωση για να σχηματίσει αδρεναλίνη.
Η χημική σύνθεση της επινεφρίνης περιλαμβάνει κυρίως τις ακόλουθες αντιδράσεις:
1) Michael προσθήκη τυροσίνης και φορμαλδεΰδης
Η τυροσίνη και η φορμαλδεΰδη υφίστανται 1,4-αντίδραση προσθήκης Michael υπό κατάλληλες συνθήκες αντίδρασης για τη δημιουργία ενδιάμεσου μεθυλ-DOPA.
2) Αποκαρβοξυλίωση
Το ενδιάμεσο μεθυλ-DOPA αποσυντίθεται σε υψηλή θερμοκρασία μέσω της αντίδρασης αποκαρβοξυλίωσης για να σχηματίσει επινεφρίνη.
Τα πλεονεκτήματα της χημικής σύνθεσης της αδρεναλίνης περιλαμβάνουν τη μη δέσμευση από βιοκατάλυση, την υψηλή απόδοση σύνθεσης και την ικανότητα παρασκευής μιας ποικιλίας παραγώγων αδρεναλίνης μέσω δομικών αλλαγών. Ωστόσο, η χημική μέθοδος έχει επίσης μειονεκτήματα όπως περίπλοκη διαδικασία και υψηλό κόστος.
3. Βιοσύνθεση:
Η βιοσυνθετική σύνθεση της αδρεναλίνης πραγματοποιείται κυρίως με τη χρήση τεχνολογίας μικροβιακής σύνθεσης. Με τον έλεγχο και την τροποποίηση μικροβιακών στελεχών, μπορούν να παράγουν αδρεναλίνη.
Τα κοινά μικροβιακά στελέχη-ξενιστές παραγωγής για ανασυνδυασμό γονιδίων περιλαμβάνουν τα Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma, κ.λπ., και η σύνθεση επινεφρίνης με ανασυνδυασμένη έκφραση του Escherichia coli είναι πιο δημοφιλής τρόπος. Ο πυρήνας της μεθόδου είναι να αφαιρεθεί η μεταβολική οδός της τυροσίνης από το κύτταρο και στη συνέχεια να καλλιεργηθεί η μεταβολική της οδός στο δοχείο, έτσι ώστε να μπορεί να παράγει μεγάλη ποσότητα αδρεναλίνης. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της προσέγγισης είναι αυτοματοποιημένη και εύκολα επεκτάσιμη.
4. Συμπέρασμα:
Οι βιολογικές μέθοδοι, οι χημικές μέθοδοι και οι βιοσυνθετικές μέθοδοι είναι όλες συμβατικές μέθοδοι για την παρασκευή της επινεφρίνης. Η βιολογική μέθοδος μπορεί πραγματικά να παράγει φυσική αδρεναλίνη από τη σκοπιά της φυσιολογίας και της φαρμακολογίας και μπορεί να έχει φυσικά αποτελέσματα φαρμάκων, αλλά ρυθμίζεται από γονίδια και ένζυμα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την παρασκευή της. Οι χημικές και βιοσυνθετικές μέθοδοι έχουν υψηλή απόδοση και υψηλή απόδοση. , Υψηλά χαρακτηριστικά χαρακτηρισμού και τροποποίησης, αλλά η χημική διαδικασία είναι επίπονη και δαπανηρή, και η μέθοδος βιοσύνθεσης είναι δύσκολο να διατηρηθεί η αποτελεσματικότητα, αλλά μπορεί να συντονίσει αποτελεσματικά τη μικροβιακή ανάπτυξη και το μεταβολισμό για μαζική παραγωγή.
Η επινεφρίνη (επινεφρίνη), ένας νευροδιαβιβαστής και ορμόνη, είναι επίσης ένα σημαντικό φάρμακο. Παράγει φυσιολογικά αποτελέσματα δεσμεύοντας τους αδρενεργικούς υποδοχείς. Η επινεφρίνη περιλαμβάνει αμφεταμίνη και παράγωγα κατεχολαμίνης και χρησιμοποιείται συνήθως για τη θεραπεία καταστάσεων όπως το άσθμα, ο γρήγορος καρδιακός παλμός και οι σοβαρές αλλεργικές αντιδράσεις. Επιπλέον, το φάρμακο χρησιμοποιείται επίσης στη διαδικασία πρώτων βοηθειών και υποβοηθούμενης παράδοσης.
Η χημική αντίδραση της επινεφρίνης περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση πολλαπλών χημικών μερών, επομένως αυτό το άρθρο θα εισαγάγει τον ρόλο αυτών των μερών στη χημική αντίδραση. Εδώ είναι το φάσμα πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού του:
Χημική δομή:
Αρχικά, εισάγεται η χημική δομή της επινεφρίνης. Το μόριο επινεφρίνης αποτελείται από δομή φαινυλαιθυλαμίνης και δομή δακτυλίου κατεχόλης, η συντομογραφία είναι Epi. Υπάρχουν δύο χειρόμορφα άτομα άνθρακα, που βρίσκονται στις θέσεις και, αντίστοιχα. Επομένως, η επινεφρίνη υπάρχει σε τέσσερα στερεοϊσομερή, δηλαδή (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Μεταξύ αυτών, μόνο το (R,R)-Epi είναι το ισομερές με ισχυρή φυσιολογική δραστηριότητα, το οποίο είναι και το κύριο ισομερές που παράγεται in vivo.
Αντίδραση της επινεφρίνης με ιόντα υδρογόνου:
Υπάρχουν ομάδες υδροξυλίου και αμίνης στον δακτύλιο βενζολίου της Επινεφρίνης, επομένως έχει μια ορισμένη οξύτητα και αλκαλικότητα. Όταν η επινεφρίνη αλληλεπιδρά με ιόντα υδρογόνου (H^ plus), μπορεί να εμφανιστούν οι ακόλουθες αντιδράσεις:
Epi συν H^ συν → EpiH^ συν
Αυτή είναι μια κρίσιμη αντίδραση επειδή το EpiH^ plus είναι προϊόν του ιονισμού της Επινεφρίνης, επηρεάζοντας έτσι τις ιδιότητές της σε φυσιολογικές και φαρμακολογικές επιδράσεις.
Αντιδράσεις οξείδωσης της επινεφρίνης:
Οι ομάδες υδροξυλίου και αμφεταμίνης της Επινεφρίνης έχουν προφανείς ιδιότητες οξειδοαναγωγής και μπορούν να υποστούν αντιδράσεις οξείδωσης. Όταν η επινεφρίνη έρχεται σε επαφή με οξυγόνο, μπορεί να εμφανιστούν οι ακόλουθες αντιδράσεις:
Επί συν Ο2→ EpiO2
Επιπλέον, όταν η επινεφρίνη έρχεται σε επαφή με ορισμένους οξειδωτικούς παράγοντες όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου, μπορεί επίσης να συμβεί μια αντίδραση οξείδωσης.
Οξεοβασική αντίδραση της επινεφρίνης:
Οι ομάδες υδροξυλίου και αμίνης της Επινεφρίνης είναι επίσης όξινες και βασικές και μπορούν να προκαλέσουν σύνθετες αντιδράσεις οξέος-βάσης σε διαφορετικές τιμές pH. Όταν η τιμή του pH είναι χαμηλότερη από την τιμή pKa της ένωσης (3,5 και 9.0), τότε η ομάδα υδροξυλίου θα πρωτονιωθεί, με αποτέλεσμα ένα ισχυρό οξύ Lewis EpiH^ plus. Αντιστρόφως, όταν η τιμή του pH είναι υψηλότερη από το pKa, η ομάδα αμίνης θα αποπρωτονωθεί, το Epi^- αποδίδει μια ισχυρή βάση Lewis. Αυτή η αλληλεπίδραση όξινων ιδιοτήτων και pH έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα και τις παρενέργειες της Επινεφρίνης σε ιατρικές εφαρμογές.
Αντίδραση αεριοποίησης αζώτου της επινεφρίνης:
Η ομάδα αμίνης στην επινεφρίνη μπορεί επίσης να υποστεί αντίδραση αζωτούχου όταν εκτεθεί σε ορισμένα χημικά αντιδραστήρια λόγω των οξειδοαναγωγικών ιδιοτήτων. Για παράδειγμα, όταν η επινεφρίνη έρχεται σε επαφή με νιτρικό υδράργυρο, παράγει μια σκούρα μπλε χημική αντίδραση:
Epi συν Hg (NO3)2→ HgO2Ν-Επι συν 2ΗΝΟ3
Τα παραπάνω είναι αρκετοί τυπικοί τύποι χημικών αντιδράσεων επινεφρίνης και κάθε μέρος της παίζει διαφορετικούς ρόλους στην αντίδραση. Τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των χημικών αντιδράσεων έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις φαρμακολογικές επιδράσεις και τις ιατρικές εφαρμογές της Επινεφρίνης και παρέχουν επίσης καθοδήγηση και ιδέες σε χημικούς και φαρμακολόγους για την ανάπτυξη καλύτερων φαρμάκων.