skopolamin(hioscin)(povezava:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), znan tudi kot skopolamin, je alkaloidna spojina, ki spada v skupino tropinskih alkaloidov. Molekulska formula je C17H21št4, CAS 51-34-3 in molekulska masa je 303,35 g/mol. Njegova struktura vsebuje skupine, kot so benzenski obroč, cikloheksenski obroč in oktadienil. Je relativno stabilen v nevtralnih in šibko kislih pogojih, vendar se bo razgradil v alkalnih pogojih. Zato je nadzor pH pomemben pri pripravi, shranjevanju in uporabi skopolamina. Lahko pride do vrste kemičnih reakcij, vključno z reakcijami, kot so esterifikacija, hidroliza, oksidacija in hhidrogeniranje. Lahko reagira z različnimi spojinami, da ustvari različne derivate.
1. Alkalna sintezna pot Belladonne:
Metoda uporablja beladono (belladonna) kot izhodiščno snov za sintezo skopolamina z večstopenjskimi reakcijami. Najprej se skopolamin v Belladonni delno ekstrahira, nato pa se skopolamin postopoma sintetizira s prilagoditvijo kislinsko-bazičnega razmerja, zaestrenjem, hidrogeniranjem in drugimi koraki.
Tukaj so splošni koraki:
1.1. Ekstrakcija skopolamina iz beladone:
Najprej se listi in stebla rastline Belladonna zdrobijo in predelajo, nato pa namočijo in ekstrahirajo z ustreznim topilom (kot je etil acetat, metanol itd.), da dobimo ekstrakt, ki vsebuje skopolamin.
1.2. Prilagoditev alkalizacije:
Ekstrakt naalkalimo, običajno z alkalno raztopino natrijevega hidroksida (NaOH) ali kalijevega hidroksida (KOH). To pretvori skopolamin v obliko soli (kot je skopolamin hidroksipiruvat).
1.3. Reakcija esterifikacije:
Alkalno kondicioniran ekstrakt reagira z ustreznim acilirnim sredstvom, kot je anhidrid ocetne kisline (Ac2O) ali anhidrid ocetne kisline (AcOEt), da nastane produkt zaestrenja skopolamina. Ta reakcija običajno poteka v blagih pogojih.
1.4. Reakcija hidrogeniranja:
Produkt zaestrenja je podvržen obdelavi z vodikom z uporabo ustreznega redukcijskega sredstva, kot je vodik, in katalizatorja, kot je platina ali paladij, da izvedemo reakcijo katalitskega hidrogeniranja, da se reducira struktura estra in ustvari skopolamin.
1.5. Kristalizacija in čiščenje:
Očistite želeni produkt skopolamina iz reakcijske zmesi s kristalizacijo ali drugimi metodami čiščenja.
2. Sintetična pot skopolaminske metode:
Metoda uporablja skopolamin kot izhodiščno snov in postopoma sintetizira skopolamin z zaestrenjem, kisanjem, hidrolizo estra in drugimi reakcijami. Med njimi stopnja zaestrenja običajno sprejme reakcijo estra oksalne kisline in skopolamina, da nastane oksalil skopolamin, nato pa pridobi skopolamin s kisanjem in hidrolizo estra.
2.1. Priprava začetnega materiala:
Pri skopolaminski metodi je izhodiščna snov skopolamin (tropna kislina). Skopolamin je mogoče ekstrahirati iz nekaterih rastlin ali pa ga pripraviti s kemično sintezo.
2.2. Reakcija esterifikacije:
Najprej skopolamin reagira z ustreznim alkoholom, da nastane produkt skopolamina. Pogosto uporabljeni alkoholi vključujejo metanol, etanol in podobno. Reakcija esterifikacije se običajno izvaja v kislih pogojih, običajno uporabljeni kislinski katalizatorji pa vključujejo žveplovo kislino in železov klorid.
Primer reakcijske enačbe:
C17H21št4+ CH4O → metil skopolamin + H2O
2.3. Reakcija zakisljevanja:
Esterificirani produkt se nakisa, da se pretvori v ustrezno kislino. Običajno uporabljena sredstva za zakisanje vključujejo žveplovo kislino in železov klorid.
Primer reakcijske enačbe:
Metil skopolamin + kislina → C17H21št4+ CH4O
2.4. Hidroliza estra:
Estre hidroliziramo v ustrezne kisline in alkohole s kislinsko ali bazično katalizo. Pri sintezi skopolamina ta korak omogoča, da skopolamin ponovno reagira z alkoholom, ki je nastal v prejšnjem koraku, da se sintetizira skopolamin.
Primer reakcijske enačbe:
Metil skopolamin + kislina/baza → C17H21NE + C5H12S (za recikliranje)
3. Sintetična pot metode pretvorbe tropskih alkaloidov:
Metoda uporablja druge tropske alkaloide (kot sta atropin in atorvastatin) kot izhodne materiale in postopoma sintetizira skopolamin skozi korake, kot so esterifikacija, kislinsko-bazična prilagoditev, oksidacija in zakisanje. Prednost te metode je, da je mogoče obstoječo strukturo tropskih alkaloidov uporabiti za sintezo iz intermediatov in izboljšati učinkovitost sinteze.
3.1. Priprava začetnega materiala:
Pri pretvorbi tropskih alkaloidov je izhodiščna snov običajno obstoječi soroden alkaloid, kot je L-hiosciamin (levoizopropilskopolamin) ali atropin (atropin). Te alkaloide je mogoče ekstrahirati iz rastlin ali pripraviti s kemično sintezo.
3.2. Reakcija hidrogeniranja:
Prvič, izhodni material je izpostavljen reakciji hidrogeniranja in se pretvori v različne tropijeve alkaloide z redukcijo hidrogeniranja. Reakcija hidrogeniranja se običajno izvaja v prisotnosti katalizatorja, tipični katalizatorji pa vključujejo platino ali paladij in podobno.
Primer formule kemijske reakcije za reakcijo hidrogeniranja:
C17H23št3 + H2 → C17H21št4
3.3. Odziv na strukturne spremembe:
Produkt reakcije hidrogeniranja smo nadalje transformirali z reakcijo spremembe strukture, da smo dobili ciljni produkt skopolamin. Reakcije strukturnih sprememb običajno vključujejo kislinsko ali bazično katalizirane ciklizacije, preureditve ali druge specifične reakcije.
Primer odziva na strukturne spremembe:
a) Kislinsko katalizirana ciklizacija:
C17H23št3→ hiosciamin keton → C17H21št4
b) Bazično katalizirane reakcije prerazporeditve:
C17H23št3 → C17H21št2 → C17H21št4
4. Sintetična pot hidrogeniranja:
Metoda uporablja cikloheksentiol s terciarnimi amino skupinami kot izhodiščno snov in postopoma sintetizira skopolamin skozi korake, kot so hidrogeniranje, kislinsko-bazična prilagoditev in esterifikacija. Ključ do te metode je pretvorba cikloheksen tiola v cikloheksenamin z reakcijo hidrogeniranja in nato generiranje skopolamina z reakcijo esterifikacije.
4.1. Priprava začetnega materiala:
Pri hidrogeniranju je izhodiščni material običajno alkaloid s podobno strukturo, kot je L-hiosciamin (Levoisopropylscopolamine) ali atropin (Atropin). Te izhodne snovi je mogoče pridobiti z rastlinsko ekstrakcijo ali kemično sintezo.
4.2. Reakcija hidrogeniranja:
Reakcija hidrogeniranja je ključni korak metode hidrogeniranja. S hidroredukcijo pretvori izhodni material v ciljni produkt skopolamin. Reakcije hidrogeniranja zahtevajo ustrezne katalizatorje in reakcijske pogoje.
Primer formule kemijske reakcije za reakcijo hidrogeniranja:
a) Hidrogeniranje L-hiosciamina:
C17H23št3 + H2 → C17H21št4
b) Hidrogeniranje atropina:
C17H23št3 + H2 → C17H21št4
4.3. Ločevanje in čiščenje:
Po končani reakciji hidrogeniranja je produkt običajno prisoten skupaj z drugimi reaktanti in stranskimi produkti. Zato so za pridobitev skopolamina visoke čistosti potrebni koraki izolacije in čiščenja. Običajno uporabljene tehnike ločevanja vključujejo kristalizacijo, ekstrakcijo s topilom, kromatografijo in podobno.
5. Pot fotokemične sinteze:
Ta metoda uporablja fotokemično reakcijo za sintezo skopolamina. Običajno se kot izhodiščni material uporablja spojina s strukturo dvojne vezi, fotokemična reakcija pa poteka v svetlobnih pogojih, skopolamin pa se postopoma sintetizira z reakcijami fragmentacije in rekombinacije. Ta metoda je primerna za posebne kemične reakcije in pogoje.
5.1. Pregled:
Fotokemična metoda je metoda, ki uporablja svetlobno energijo za spodbujanje kemičnih reakcij. Elektronske prehode v molekulah vzbuja svetloba, reaktanti v vzbujenih stanjih pa nastajajo za sodelovanje pri kemičnih transformacijah. Za fotokemično sintezo skopolamina je običajno vključeno vzbujanje v ultravijoličnem in vidnem območju.
5.2. Priprava začetnih materialov:
Pri fotokemičnih metodah so lahko izhodni material alkaloidi s podobnimi strukturami, kot sta L-hiosciamin (Levoisopropylscopolamine) ali atropin (Atropin). Te izhodne snovi je mogoče pridobiti z rastlinsko ekstrakcijo ali kemično sintezo.
5.3. Fotokemična reakcija:
Fotokemična reakcija je ključni korak fotokemične sinteze skopolamina. Ta reakcija zahteva ustrezen vir svetlobe in reakcijske pogoje.
Primer formule kemijske reakcije za fotokemično reakcijo:
a) Fotokemična reakcija L-hiosciamina:
C17H23št3+ hv → C17H21št4
b) Fotokemična reakcija atropina:
C17H23št3+ hv → C17H21št4
Upoštevati je treba, da hv v zgornji formuli kemijske reakcije predstavlja svetlobno energijo, ker je proces vzbujanja fotokemičnih reakcij običajno predstavljen z energijo fotona.
5.4. Ločevanje in čiščenje:
Ko je fotokemična reakcija končana, produkt običajno obstaja skupaj z drugimi reaktanti in stranskimi produkti. Zato so za pridobitev skopolamina visoke čistosti potrebni ustrezni koraki izolacije in čiščenja. Običajno uporabljene tehnike ločevanja vključujejo kristalizacijo, ekstrakcijo s topilom, kromatografijo in podobno.
Opozoriti je treba, da zgornja sintetična pot temelji na znani literaturi in rezultatih raziskav, specifični reakcijski pogoji in eksperimentalne podrobnosti pa so izpuščene. Sinteza skopolamina je kompleksen proces, ki vključuje sintezo številnih kemičnih reakcij in intermediatov. Če vas zanima več o sintetični poti skopolamina, si oglejte ustrezno znanstveno literaturo ali se posvetujte s poklicnim kemikom.