Epinefrină(adrenalina) este un neurotransmițător catecol și un hormon utilizat pe scară largă în prepararea unor medicamente precum resuscitarea cardiacă, bronșiectazia, anafilaxia și urokinaza. În aplicarea clinică, metodele convenționale de preparare includ în principal metode biologice, metode chimice și metode biosintetice. Acest articol va analiza aceste metode de preparare.
1. Metoda biologică:
Biosinteza adrenalinei folosește de obicei tirozina ca precursor, care este produsă prin mai multe reacții catalizate de enzime. Sinteza și cataliza acestor enzime sunt reglate de diverși factori, cum ar fi hormoni, neurotransmițători și medicamente.
1) Conversia tirozinhidroxilazei în DOPA:
Primii compuși care au fost sintetizați au fost acizii carboxilici fenolici.
Acidul carboxilic fenolic este transformat în 3,4-dihidroxifenilalanină (DOPA) de către tirozin hidroxilază. Acest răspuns este reglat de hormonul dopamină și derivații săi, neurotransmițători sau neurofarmaceutice.
2) DOPA este oxidată pentru a genera dopamină:
DOPA decarboxilaza oxidează, de asemenea, DOPA la dopamină printr-o enzimă mediată de sinteza dopaminei.
3) N-metiltransferaza determină dopamina să genereze norepinefrină:
Noradrenalina este transformată în epinefrină prin acțiunea dopamină N-metiltransferazei.
Tehnicile utilizate în mod obișnuit în metodele biologice includ ingineria proteinelor și ingineria genetică.
2. Metodă chimică:
În sinteza chimică, tirozina și formaldehida formează metil-DOPA (reactivul lui Maxwell) prin 1,{2}}reacție de adiție. Metil-DOPA se descompune la 60 de grade prin decarboxilare pentru a forma adrenalina.
Sinteza chimică a epinefrinei include în principal următoarele reacții:
1) Michael adaos de tirozină și formaldehidă
Tirozina și formaldehida sunt supuse unei reacții de adiție 1,4-Michael în condiții de reacție adecvate pentru a genera intermediarul metil-DOPA.
2) Decarboxilarea
Intermediarul metil-DOPA se descompune la temperatură ridicată prin reacția de decarboxilare pentru a forma epinefrină.
Avantajele sintezei chimice a adrenalinei includ faptul că nu este legat de biocataliză, eficiență ridicată a sintezei și capacitatea de a prepara o varietate de derivați de adrenalină prin modificări structurale. Cu toate acestea, metoda chimică are și dezavantaje, cum ar fi procesul complicat și costul ridicat.
3. Biosinteză:
Sinteza biosintetică a adrenalinei se realizează în principal folosind tehnologia de sinteză microbiană. Prin screening-ul și modificarea tulpinilor microbiene, acestea pot produce adrenalină.
Tulpinile microbiene gazdă de producție comune pentru recombinarea genelor includ Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma etc., iar sinteza epinefrinei prin expresia recombinantă a Escherichia coli este o modalitate mai populară. Miezul metodei este de a scoate calea metabolică a tirozinei din celulă și apoi de a cultiva calea metabolică a acesteia în recipient, astfel încât să poată produce o cantitate mare de adrenalină. Majoritatea acestei abordări este automatizată și ușor scalabilă.
4. Concluzie:
Metodele biologice, metodele chimice și metodele biosintetice sunt toate metode convenționale pentru prepararea epinefrinei. Metoda biologică poate genera cu adevărat adrenalină naturală din perspectiva fiziologiei și farmacologiei și poate obține efecte medicamentoase naturale, dar este reglată de gene și enzime, îngreunând prepararea; metodele chimice și biosintetice au eficiență ridicată și randament ridicat. , Caracteristici de caracterizare și modificare foarte ridicate, dar procesul chimic este greoi și costisitor, iar metoda de biosinteză este dificil de menținut eficiența, dar poate coordona eficient creșterea microbiană și metabolismul pentru producția de masă.
Epinefrina (epinefrina), un neurotransmițător și hormon, este, de asemenea, un medicament important. Produce efecte fiziologice prin legarea de receptorii adrenergici. Epinefrina include derivați de amfetamine și catecolamine și este utilizată în mod obișnuit pentru a trata afecțiuni precum astmul, bătăile rapide ale inimii și reacțiile alergice severe. În plus, medicamentul este utilizat și în procesul de prim ajutor și livrare asistată.
Reacția chimică a epinefrinei implică interacțiunea mai multor părți chimice, așa că acest articol va introduce rolul acestor părți în reacția chimică.
Structura chimica:
În primul rând, este introdusă structura chimică a epinefrinei. Molecula de epinefrină este compusă din structura feniletilamină și structura inelului catecol, abrevierea este Epi. Există doi atomi de carbon chirali, localizați în pozițiile și, respectiv. Prin urmare, epinefrina există în patru stereoizomeri, și anume (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Dintre acestea, doar (R,R)-Epi este izomerul cu activitate fiziologică puternică, care este și principalul izomer produs in vivo.
Reacția epinefrinei cu ionii de hidrogen:
Există grupări hidroxil și amină pe inelul benzenic al epinefrinei, deci are o anumită aciditate și alcalinitate. Când epinefrina interacționează cu ionii de hidrogen (H^ plus), pot apărea următoarele reacții:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Aceasta este o reacție critică deoarece EpiH^ plus este un produs al ionizării epinefrinei, afectând astfel proprietățile sale în efectele fiziologice și farmacologice.
Reacții de oxidare ale epinefrinei:
Grupurile hidroxil și amfetamine ale epinefrinei au proprietăți redox evidente și pot suferi reacții de oxidare. Când epinefrina intră în contact cu oxigenul, pot apărea următoarele reacții:
Epi plus O2→ EpiO2
În plus, atunci când epinefrina intră în contact cu anumiți agenți oxidanți, cum ar fi peroxidul de hidrogen, poate apărea și o reacție de oxidare.
Reacția acido-bazică a epinefrinei:
Grupările hidroxil și amină ale epinefrinei sunt, de asemenea, acide și bazice și pot produce reacții acido-bazice complexe la diferite valori ale pH-ului. Când valoarea pH-ului este mai mică decât valoarea pKa a compusului (3,5 și 9.0), atunci, gruparea hidroxil va fi protonată, rezultând un acid Lewis puternic EpiH^ plus ; invers, când valoarea pH-ului este mai mare decât pKa, gruparea amină va fi deprotonată, Epi^- dă o bază Lewis puternică. Această interacțiune dintre proprietățile acide și pH-ul are un impact semnificativ asupra eficacității și efectelor secundare ale epinefrinei în aplicațiile medicale.
Reacția de gazeificare a azotului a epinefrinei:
Gruparea amină din epinefrină poate suferi, de asemenea, o reacție de azotare atunci când este expusă la anumiți reactivi chimici datorită proprietăților redox. De exemplu, atunci când epinefrina intră în contact cu nitratul de mercur, produce o reacție chimică de culoare albastru închis:
Epi plus Hg (NR3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Cele de mai sus sunt câteva tipuri tipice de reacții chimice cu epinefrină și fiecare parte a acesteia joacă roluri diferite în reacție. Caracteristicile și proprietățile reacțiilor chimice au un impact important asupra efectelor farmacologice și aplicațiilor medicale ale epinefrinei și oferă, de asemenea, îndrumări și idei chimiștilor și farmacologilor pentru a dezvolta medicamente mai bune.