Epinefrin(adrenalin) je nevrotransmiter katehol in hormon, ki se pogosto uporablja pri pripravi zdravil, kot so zdravila za oživljanje srca, bronhiektazije, anafilaksija in urokinaza. V klinični uporabi običajne metode priprave vključujejo predvsem biološke metode, kemične metode in biosintetske metode. Ta članek bo analiziral te metode priprave.
1. Biološka metoda:
Biosinteza adrenalina običajno uporablja tirozin kot prekurzor, ki nastane z več encimsko kataliziranimi reakcijami. Sintezo in katalizo teh encimov uravnavajo različni dejavniki, kot so hormoni, nevrotransmiterji in zdravila.
1) Pretvorba tirozin hidroksilaze v DOPA:
Prve spojine, ki so jih sintetizirali, so bile fenolne karboksilne kisline.
Fenolna karboksilna kislina se pretvori v 3,4-dihidroksifenilalanin (DOPA) s tirozin hidroksilazo. Ta odziv uravnavajo hormon dopamin in njegovi derivati, nevrotransmiterji ali nevrofarmacevtiki.
2) DOPA se oksidira, da nastane dopamin:
DOPA dekarboksilaza tudi oksidira DOPA v dopamin z encimom, posredovanim s sintezo dopamina.
3) N-metiltransferaza spodbudi dopamin k tvorbi norepinefrina:
Norepinefrin se pretvori v epinefrin z delovanjem dopaminske N-metiltransferaze.
Tehnike, ki se običajno uporabljajo v bioloških metodah, vključujejo inženiring beljakovin in genski inženiring.
2. Kemična metoda:
Pri kemijski sintezi tirozin in formaldehid tvorita metil-DOPA (Maxwellov reagent) z 1,4-adicijsko reakcijo. Metil-DOPA se razgradi pri 60 stopinjah z dekarboksilacijo in tvori adrenalin.
Kemična sinteza epinefrina vključuje predvsem naslednje reakcije:
1) Michaelov dodatek tirozina in formaldehida
Tirozin in formaldehid prestaneta 1,4-Michaelovo adicijsko reakcijo pod ustreznimi reakcijskimi pogoji, da nastane intermediat metil-DOPA.
2) Dekarboksilacija
Intermediat metil-DOPA razpade pri visoki temperaturi z reakcijo dekarboksilacije, da nastane epinefrin.
Prednosti kemične sinteze adrenalina vključujejo odsotnost vezave z biokatalizo, visoko učinkovitost sinteze in sposobnost priprave različnih derivatov adrenalina s strukturnimi spremembami. Vendar pa ima kemična metoda tudi slabosti, kot sta zapleten postopek in visoki stroški.
3. Biosinteza:
Biosintezna sinteza adrenalina poteka predvsem s tehnologijo mikrobne sinteze. S presejanjem in spreminjanjem mikrobnih sevov lahko proizvajajo adrenalin.
Običajni produkcijski gostiteljski mikrobni sevi za rekombinacijo genov vključujejo Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma itd., bolj priljubljen način pa je sinteza epinefrina z rekombinantno ekspresijo Escherichie coli. Bistvo metode je vzeti presnovno pot tirozina iz celice in nato kultivirati njegovo presnovno pot v posodi, tako da lahko proizvede veliko količino adrenalina. Večina tega pristopa je avtomatizirana in enostavno razširljiva.
4 Zaključek:
Biološke metode, kemične metode in biosintetske metode so vse običajne metode za pripravo epinefrina. Biološka metoda lahko resnično ustvari naravni adrenalin z vidika fiziologije in farmakologije in lahko doseže naravne učinke zdravil, vendar je regulirana z geni in encimi, zaradi česar je težko pripraviti; kemične in biosintetske metode imajo visoko učinkovitost in visok donos. , Visoke značilnosti karakterizacije in modifikacije, vendar je kemični postopek okoren in drag, metoda biosinteze pa je težko ohraniti učinkovitost, vendar lahko učinkovito usklajuje mikrobno rast in presnovo za množično proizvodnjo.
Pomembno zdravilo je tudi epinefrin (epinefrin), nevrotransmiter in hormon. Povzroča fiziološke učinke z vezavo na adrenergične receptorje. Epinefrin vključuje derivate amfetamina in kateholamina in se običajno uporablja za zdravljenje bolezni, kot so astma, hitro bitje srca in hude alergijske reakcije. Poleg tega se zdravilo uporablja tudi v procesu prve pomoči in asistiranega poroda.
Kemična reakcija epinefrina vključuje interakcijo več kemičnih delov, zato bo ta članek predstavil vlogo teh delov v kemični reakciji.
Kemična struktura:
Najprej je predstavljena kemijska struktura epinefrina. Molekula epinefrina je sestavljena iz strukture feniletilamina in strukture obroča katehola, okrajšava je Epi. Obstajata dva kiralna ogljikova atoma, ki se nahajata na položajih in . Zato epinefrin obstaja v štirih stereoizomerih, in sicer (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Med njimi je le (R,R)-Epi izomer z močno fiziološko aktivnostjo, ki je tudi glavni izomer, proizveden in vivo.
Reakcija epinefrina z vodikovimi ioni:
Na benzenovem obroču epinefrina so hidroksilne in aminske skupine, zato ima določeno kislost in bazičnost. Ko epinefrin medsebojno deluje z vodikovimi ioni (H^ plus), lahko pride do naslednjih reakcij:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
To je kritična reakcija, ker je EpiH^ plus produkt ionizacije epinefrina, kar vpliva na njegove fiziološke in farmakološke lastnosti.
Reakcije oksidacije epinefrina:
Hidroksilne in amfetaminske skupine epinefrina imajo očitne redoks lastnosti in so lahko podvržene oksidacijskim reakcijam. Ko pride epinefrin v stik s kisikom, lahko pride do naslednjih reakcij:
Epi plus O2→ EpiO2
Poleg tega, ko Epinefrin pride v stik z nekaterimi oksidanti, kot je vodikov peroksid, lahko pride tudi do oksidacijske reakcije.
Kislinsko-bazična reakcija epinefrina:
Hidroksilne in aminske skupine epinefrina so prav tako kisle in bazične ter lahko povzročijo kompleksne kislinsko-bazične reakcije pri različnih vrednostih pH. Ko je vrednost pH nižja od vrednosti pKa spojine (3,5 in 9.0), bo hidroksilna skupina protonirana, kar povzroči močno Lewisovo kislino EpiH^ plus ; nasprotno, ko je vrednost pH višja od pKa, bo aminska skupina deprotonirana, Epi^- daje močno Lewisovo bazo. To medsebojno delovanje kislih lastnosti in pH pomembno vpliva na učinkovitost in stranske učinke epinefrina v medicinski uporabi.
Reakcija uplinjanja dušika epinefrina:
Aminska skupina v epinefrinu je lahko zaradi redoks lastnosti podvržena tudi reakciji nitrogeniranja, če je izpostavljena nekaterim kemičnim reagentom. Na primer, ko epinefrin pride v stik z živosrebrovim nitratom, povzroči temno modro kemično reakcijo:
Epi plus Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Zgoraj je navedenih več tipičnih vrst kemičnih reakcij epinefrina in vsak del ima v reakciji različne vloge. Značilnosti in lastnosti kemijskih reakcij pomembno vplivajo na farmakološke učinke in medicinsko uporabo epinefrina, poleg tega pa zagotavljajo smernice in ideje za kemike in farmakologe za razvoj boljših zdravil.