Dopamin v prahu(povezava do izdelka:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/dopamine-powder-cas-51-61-6.html), znan tudi kot 3-Hydroxytyramine (povezava do izdelka:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/3-hydroxytyramine-cas-51-61-6).html ), je zelo pomemben nevrotransmiter. Obstaja v človeškem telesu in igra izjemno pomembno vlogo pri nadzoru gibanja telesa in uravnavanju čustev. Prenaša signale med nevroni in uravnava aktivnost v možganih in centralnem živčnem sistemu. Poleg tega je čisti dopamin (povezava do izdelka:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html) vključen tudi v številne druge fiziološke procese kot so nadzor srčno-žilnega sistema, odzivi prebavnega sistema, imunski sistem in delovanje mrežnice itd. Razumevanje njegovih reakcijskih lastnosti je velikega pomena za poglobljeno razumevanje njegovega mehanizma delovanja in vivo in razvoj sorodnih zdravil. Raziskave o sintezi 3-hidroksitiramina imajo dolgo zgodovino in različne metode sinteze 3-hidroksitiramina bodo pregledane spodaj.
1. Hoffmannova metoda sinteze amoniaka:
Najzgodnejša metoda sinteze 3-hidroksitiramina je bila Hoffmannova metoda sinteze amoniaka. Specifična metoda je segrevanje resorcinola in kalijevega hidroksida na približno 150 stopinj, da se ustvarijo ustrezni aldehidi in ketoni, nato pa destilacija z amoniakovo vodo, da se pridobi 3-hidroksitiramin. Čeprav je metoda preprosta za pripravo, je izkoristek nizek, zahteva pa visoka temperatura in tlak, zato jo postopoma nadomeščajo druge učinkovitejše metode.
Hoffmannova metoda sinteze amoniaka je v glavnem razdeljena na naslednje korake:
(1) Resorcinol in kalijev hidroksid reagirata v aldehide in ketone:
Najprej se resorcinol in kalijev hidroksid segrejeta na približno 150 stopinj v vodni raztopini, da izvedemo ketalno reakcijo. Enačba konkretne reakcije je naslednja:
Aldehide in ketone, ki nastanejo pri reakciji, je mogoče karakterizirati z infrardečo spektroskopijo, jedrsko magnetno resonanco in drugimi sredstvi.
(2) Destilacija in katalitična reakcija z amoniakovo vodo:
Nastale aldehide, ketone in amoniakovo vodo dajte v reakcijski kotel za destilacijo in katalitično reakcijo. Med reakcijo ima amonijakova voda katalitično vlogo in je tudi vir plinastega amoniaka. Enačba konkretne reakcije je naslednja:
Pri reakciji amoniak deluje kot redukcijsko sredstvo, ki ga reducira v 3-anhidrid hidroksiacetona z adicijsko reakcijo z aldehidi in ketoni. 3-Hidroksipiruvični anhidrid reagira z amoniakom, da nastane 3-hidroksitiramin z mehanizmom, podobnim Streckerjevi reakciji.
(3) Čiščenje:
Ko dobimo zmes, jo lahko očistimo z ekstrakcijo, kristalizacijo in drugimi metodami, na koncu pa lahko dobimo čisti 3-hidroksitiramin.
Reakcijski mehanizem Hoffmannove metode sinteze amoniaka je v glavnem razdeljen na dva koraka:
Prvi korak: nastajanje aldehida in ketona:
Resorcinol je najprej podvržen ketalni reakciji s kalijevim hidroksidom, da nastane ustrezen aldehid in keton. Enačba konkretne reakcije je naslednja:
Visoka temperatura, potrebna za reakcijo, je približno 150 stopinj, kar je reakcija v enem koraku. Ketalno reakcijo lahko označimo z infrardečo spektroskopijo, jedrsko magnetno resonanco in drugimi sredstvi.
Drugi korak: reakcija, ki jo katalizira amoniakova voda:
Po mešanju nastalih aldehidov in ketonov z amoniakovo vodo se izvede destilacija in katalitične reakcije. V tem procesu voda z amoniakom ne zagotavlja le plina amoniaka, ampak deluje tudi kot katalizator za spodbujanje reakcije dodajanja atomov kisika in plina amoniaka. Plin amoniak se uporablja kot redukcijsko sredstvo za redukcijo aldehidov in ketonov v 3-anhidrid hidroksiacetolačne kisline (-acetolačne kisline). 3-Hidroksipiruvat in amoniak sta spet podvržena mehanizmu, podobnemu Streckerjevi reakciji, da nastaneta 3-hidroksitiramin. Enačba konkretne reakcije je naslednja:
Upoštevati je treba, da je treba pogoje, kot sta reakcijska temperatura in čas, med reakcijo strogo nadzorovati, da preprečimo razgradnjo produkta ali pojav drugih neželenih reakcij.
Če povzamemo, je Hoffmannova metoda sinteze amoniaka ena najzgodnejših metod za pripravo 3-hidroksitiramina. Čeprav je njegovo delovanje razmeroma preprosto, je njegov izkoristek nizek in zahteva visoko temperaturo in visok tlak, kar ne more zadostiti zahtevam industrijske proizvodnje. Trenutno je bilo razvitih veliko učinkovitejših in okolju prijaznejših sinteznih metod, vendar ima Hoffmannova metoda sinteze amoniaka še vedno določeno raziskovalno vrednost in zgodovinski pomen.
2. Wolff-Kishnerjeva redukcijska metoda:
Wolff-Kishnerjeva redukcijska metoda je klasična redukcijska metoda ketonov, ki se uporablja za pripravo 3-hidroksitiramina. Običajno se 4-hidroksiacetofenon najprej pripravi z resorcinolom, nato se reducira v ustrezen alkohol z vodikovo amoniakovo vodo ali natrijevim izopropoksidom in dehidrira v alkalnih pogojih, da nastane 3-hidroksitiramin. Ta metoda uporablja blage pogoje, vendar zahteva uporabo močne podlage, zato je treba posvetiti pozornost operaciji.
Uvod v metodo redukcije Wolff-Kishner:
3-Hidroksitiramin je biološko aktivna molekula, ki je široko prisotna v živčnem sistemu in sodeluje pri različnih fizioloških procesih, kot so gibanje, učenje in vedenje. Zato je pomembno pripraviti 3-hidroksitiramin. Wolff-Kishnerjeva redukcija je metoda redukcije aldehidov ali ketonov v ustrezne alkilne ali arilne spojine. Reakcijsko načelo metode je: najprej zmešajte keton ali aldehid s presežkom amonijeve vode in natrijevega hidroksida, da nastane ustrezna oksimska spojina. Nato dobljeno oksimsko spojino zmešamo z natrijevim hidroksidom in etilen glikolom ter segrevamo pri visoki temperaturi, da povzročimo deoksigenacijo, da nastane ustrezna alkilna ali arilna spojina.
2. Posebni koraki Wolff-Kishnerjeve redukcijske metode
Korak 1: Sinteza ciljne spojine 3, 4-dihidroksifenetilamina
(1) Pripravite reakcijsko mešanico: Zmešajte 0.45 g 3,4-dihidroksifenilacetona, 1,32 g natrijevega hidroksida in 10 ml vodne raztopine amoniaka ter mešajte 30 minut.
(2) Reakcija segrevanja: segrejte reakcijsko mešanico na 80 stopinj in reagirajte 4-6 ur, dokler barva popolnoma ne izgubi barve. Med reakcijskim procesom je treba paziti na mešanje in nadzor temperature, da zagotovimo nemoten potek reakcije.
(3) Filtrirajte produkt: Po reakciji ohladite na sobno temperaturo, 3-krat sperite z etanolom in nato 3-krat ekstrahirajte z raztopino etanola/etra. Ekstrahirano organsko fazo smo dvakrat sprali z raztopino natrijevega klorida in nato posušili z brezvodnim natrijevim kloridom.
(4) Sušenje produkta: dobljeni brezvodni natrijev klorid ekstrahiramo z etanolom, produkt ponovno raztopimo in filtriramo ter nato posušimo v vakuumskem sušilniku, da dobimo ciljni produkt 3,4-dihidroksifenilamin.
Drugi korak: Wolff-Kishnerjeva redukcija
(1) Pripravite reakcijsko mešanico: raztopite 0.2 g 3,4-dihidroksifenilamina v 10 ml izopropanola, posušenega z aluminijevim oksidom, in mešajte, dokler se popolnoma ne raztopi. Nato dodajte presežek amoniaka (8 mL) in natrijev hidroksid (2 g), nato dodajte etilen glikol (2 mL) in dobro premešajte.
(2) Reakcija segrevanja: reakcijsko zmes smo segreli na 150 stopinj in reagirali 6 ur, dokler reakcija ni bila popolnoma zaključena. Med reakcijskim procesom je treba paziti na nadzor temperature in časa, da se zagotovi nemoten potek reakcije. Po končani reakciji lahko reakcijsko zmes ohladimo s kopeljo z ledeno vodo.
(3) Izolacija produkta: reakcijsko zmes smo filtrirali in filtrat posušili z brezvodnim natrijevim kloridom. Nato prilagodite pH, da bo blizu nevtralnega, in na koncu z ekstrakcijo pridobite brezvodni produkt.
(4) Sušenje produkta: sušenje produkta v vakuumskem sušilniku, da dobimo čisti 3-hidroksitiramin.
Prednosti in slabosti Wolff-Kishnerjeve redukcijske metode:
prednost:
(1) Reakcija je preprosta in priročna ter enostavna za upravljanje.
(2) Reakcijske surovine je enostavno dobiti in stroški so razmeroma nizki.
(3) Dobra selektivnost, dober redukcijski učinek na spojine, kot so aldehidi in ketoni.
(4) Ne nastajajo nobeni nepotrebni stranski produkti, reakcijski sistem pa je relativno preprost.
pomanjkljivost:
(1) Pri reakciji je treba uporabiti okolje z visoko temperaturo in visokim pritiskom, kar bo verjetno povzročilo varnostne težave.
(2) Se ne uporablja za spojine, ki vsebujejo funkcionalne skupine, razen karbonilne.
(3) Reakcijski pogoji so razmeroma težki in je treba nadzorovati različne dejavnike, kot so reakcijski čas, temperatura in pH, da se zagotovi nemoten potek reakcije.
Na splošno je Wolff-Kishnerjeva redukcijska metoda pogosto uporabljena redukcijska metoda s širokim spektrom uporabe. Pri pripravi 3-hidroksitiramina lahko ta metoda učinkovito reducira njegovo predhodno spojino v ciljni produkt in je zelo praktična sintetična metoda.