Indole-3-karboksilna kislina, znana tudi kot Indole-3-karboksilna kislina, 3-karboksi indola, 3-Indolna karboksilna kislina ali indole-3-karboksilna kislina, CAS NO . 771-50-6, molekularna formula C9H7NO2. Je sivkasto bela kristalna ali praškasta snov, topna v etanolu, etru in acetatu, ki se je težko raztopila v vreli vodi, benzenu in netopnem v naftnem etru. Je stabilen pri sobni temperaturi in tlaku, vendar se mora izogniti stiku z oksidi. Kot farmacevtski vmesnik ima Indole-3-karboksilna kislina pomembno vlogo pri sintezi zdravil, zlasti za sintezo zdravil, kot je tropisetron. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da se proizvaja med presnovo urinskega indolnega triptofana in je normalen presnovek v telesu, vendar se njegova koncentracija poveča pri bolnikih z jetrno boleznijo, zato ima določeno vrednost biomedicinske raziskave.
|
|
|
| Kemična formula | C9H7NO2 |
| Molekularna teža | 161.16 |
| Natančna masa | 161.05 |
| m/z | m/z: 161.05 (100.0%), 162.05 (9.7%) |
| Elementarna analiza | Elementarna analiza: C, 67,08; H, 4,38; N, 8.69; O, 19.85 |
| Vrelišča | 287,44 stopinj (groba ocena) |
| Talilna točka | 232-234 stopinj (dec.) (Lit.) |
| Pogoji skladiščenja | 2-8 stopinj |
| Obliko | Prah |
| Barva | Lahka bež |
| Topnost | Topno v 95% etanolu: 50 mg/ml, prav tako topno v metanolu. |
Indole-3-karboksilna kislinaima široko paleto uporabe, predvsem na področju medicine, biokemijskih raziskav in organski sintezi. Tu je nekaj njegovih glavnih uporabe:
Farmacevtski vmesniki
Indole-3-karboksilna kislinaje pomemben vmes za sintezo različnih zdravil. Na primer, lahko ga uporabimo za sintezo tropisetrona, zdravila, ki se uporablja za zdravljenje in preprečevanje kemoterapije -, ki jo povzroča slabost in bruhanje.
Uporablja se lahko tudi za sintezo drugih biološko aktivnih spojin, ki imajo lahko proti - vnetne, antibakterijske, protirakave ali druge farmakološke učinke.
Biokemijske raziskave
Kot eden od presnovkov urinskega indolnega triptofana je v biokemijskih raziskavah zelo pomemben indole-3-karboksilna kislina. Z odkrivanjem sprememb vsebine v telesu je mogoče razumeti stanje aktivnosti ustreznih presnovnih poti, nato pa je mogoče preučiti mehanizem pojavljanja povezanih bolezni.
Uporablja se tudi za preučevanje biosintetskih poti in mehanizmov presnovnih regulacij indolnih spojin.
Organska sinteza
Kot funkcionalna molekula, ki vsebuje indol obroč in karboksilno skupino, ima Indole-3-karboksilna kislina široko paleto uporabe v organski sintezi. Uporablja se lahko kot izhodiščni material ali ključni vmesnik za sintezo kompleksnih organskih molekul, druge funkcionalne skupine pa lahko uvedemo z vrsto kemijskih reakcij za sintezo spojin s specifičnimi strukturami in lastnostmi.
Druga polja
Poleg zgornjih polj je lahko Indole-3-karboksilna kislina vključena tudi na druga industrijska področja, kot so pesticidi, tekoči kristalni materiali in materiali za varstvo okolja. Vendar pa je lahko posebne aplikacije na teh področjih razmeroma malo in zahtevajo nadaljnje raziskave in razvoj.
Indole-3-karboksilna kislina ima pomembne uporabe farmacevtskih intermediatov, ki se odražajo predvsem v naslednjih vidikih:
Sinteza zdravil
Sinteza tropisetrona: Indole-3-karboksilna kislina je ključni vmesnik pri sintezi antiemetičnih zdravil, kot je tropisetron. Tropisetron se uporablja predvsem za zdravljenje in preprečevanje slabosti in bruhanja, ki jo povzročajo kemoterapija, radioterapija in operacija. Ima pomemben kurativni učinek in nekaj stranskih učinkov.
Sinteza protivirusnih zdravil: Poleg tropisetrona se lahko pri sintezi drugih protivirusnih zdravil uporablja tudi Indole-3-karboksilna kislina. Z nenehnim poglabljanjem protivirusnih raziskav postajajo možnosti uporabe tovrstnih spojin na medicinskem področju vse bolj široke.
Raziskave biološke aktivnosti
Vloga presnovkov:Indole-3-karboksilna kislinaje izdelek v nekaterih bioloških presnovnih poteh v telesu, kot je eden od presnovkov triptofana v urinu. S preučevanjem sprememb vsebine v organizmih je mogoče razumeti status dejavnosti ustreznih presnovnih poti in s tem zagotoviti namige za diagnozo in zdravljenje bolezni.
Potencialni farmakološki učinki: Zaradi svoje posebne kemijske strukture ima lahko indole - 3 - karboksilna kislina protivnetna, protibakterijska, protirakava in druge potencialne farmakološke učinke. Ti učinki zahtevajo nadaljnjo preučevanje in potrjevanje za razvoj novih zdravil ali zdravljenja.
Oblikovanje in optimizacija zdravil
Strukturna osnova: Indolni obroč in karboksilna struktura indole-3-karboksilne kisline zagotavljata pomembno strukturno osnovo za oblikovanje molekul zdravil. S spreminjanjem in optimizacijo njihovih struktur je mogoče oblikovati nove molekule zdravil z boljšo biološko aktivnostjo in nižjo strupenostjo.
Pregled zdravil: V postopku presejanja zdravil se lahko kot kandidatne spojine za predhodno presejanje in oceno uporabijo Indole-3-karboksilna kislina in njene derivate. To pomaga hitro odkriti potencialne molekule zdravil in zagotavlja smer za njihove nadaljnje raziskave.
Če povzamemo, ima Indole-3-karboksilna kislina široke možnosti uporabe v farmacevtskih intermediatih. Z nenehnim napredkom medicinske tehnologije in poglabljanjem raziskav se bodo njena uporaba še naprej širila in izboljševala.
Mehanizem indole-3-karboksilne kisline kot zaviralca encima: simulacija kovalentnega zajema in prehoda
Encimi kot ključne molekule, ki katalizirajo kemične reakcije v živih organizmih, igrajo osrednjo vlogo pri uravnavanju njihove aktivnosti pri zdravljenju bolezni. Zaviralci encimov so postali pomembni cilji za razvoj zdravil z vmešavanjem v katalitično funkcijo encimov.Indole-3-karboksilna kislina(I3CA, 3-indolekarboksilna kislina) je naravno prisoten indolni derivat, ki se široko porazdeli v presnovkih človeških, regulatorjev rasti rastlin in mikrobnih presnovkih. V zadnjih letih so študije pokazale, da lahko I3CA zavira aktivnost specifičnih encimov z dvema mehanizmima: kovalentno simulacijo zajema in prehoda, kar kaže na edinstven farmakološki potencial.
Kovalentni zajem: Kemična osnova za nepovratno vezavo zaviralcev encimov
Kovalentni zaviralci tvorijo kovalentne vezi z aminokislinskimi ostanki (kot so cistein, serin, lizin itd.) Na aktivnem mestu encima, kar vodi do nepovratne inaktivacije encimov. Za razliko od reverzibilnih zaviralcev ji stabilnost kovalentne vezave daljše delovanje in večjo selektivnost. Na primer, zaviralci acetilholinesteraze (na primer organofosfati) dosežejo dolgo - trajno inhibicijo s fosforiliranjem ostankov serina na aktivnem mestu in se pogosto uporabljajo pri pesticidih in živčnih sredstvih.
Molekularna struktura I3CA vsebuje indol obroč in skupino karboksilne kisline. Skupine karboksilne kisline (- COOH) se lahko delno ločijo v karboksilacijske skupine (- coo) v fizioloških pogojih, njihova elektronegativnost pa jim omogoča, da se podvržejo nukleofilnim nadomestnim reakcijam z nukleofilnimi skupinami (kot kot cisteine th), kot kot cisteine th), kot kot cisteine th), kot kot cisteine th), kot kot Cysteine thy) Oblikovanje tioesterskih ali amidnih obveznic. Na primer, v poskusih, ki ciljajo na cisteinske proteaze, skupina karboksilne kisline I3CA tvori kovalentni kompleks s tiolsko skupino cisteina s pomočjo nukleofilne reakcije dodajanja, kar ima za posledico izgubo encimske aktivnosti.
Eksperimentalni dokazi: inhibicija cisteinske proteaze z I3CA in selektivnostjo in izklopljen ciljni učinki kovalentne modifikacije
Leta 2025 je študija s tehnologijo površinske plazmonske resonance (SPR) potrdila, da je bila vezavna konstanta (KD) med I3CA in proteazo B (cisteinsko proteazo) 0,8 μm, zaviralni učinek pa nepovraten. Analiza masne spektrometrije je pokazala, da skupina karboksilne kisline I3CA tvori kovalentno vez z ostankom proteaze Cys25, kar vodi do konformacijske spremembe v aktivnem centru encima. Poleg tega simulacije molekularne dinamike kažejo, da je mogoče indolni obroč I3CA vgraditi v hidrofobni žep encima, kar še stabilizira kovalentni kompleks. Selektivnost kovalentnih zaviralcev je odvisna od sestave aminokislin in prostorske konformacije aktivnega mesta encima. Visoka selektivnost I3CA proti cisteinski proteazi je posledica specifične reakcije med njegovo skupino karboksilne kisline in cisteinsko tiol skupine. Vendar pa lahko kovalentne modifikacije sprožijo tudi ciljne učinke. Na primer, I3CA lahko reagira z drugimi tiol, ki vsebujejo beljakovine (na primer glutation) v telesu, kar vodi do kopičenja toksičnosti. Zato je za optimizacijo kovalentne učinkovitosti spreminjanja I3CA potrebna ravnovesje med aktivnostjo in varnostjo.
Simulacija prehodnega stanja: dinamična inhibicija encimov kataliziranih reakcij
Encim katalizirane reakcije pospešujejo reakcijski proces z zmanjšanjem aktivacijske energije, ključni korak pa je tvorba visokih - stanja energije. Analogi prehodnega stanja (TSA) konkurenčno zavirajo encimsko aktivnost s simulacijo geometrijske strukture in porazdelitve elektronov prehodnih stanj, ki tvorijo visoko afinitetne komplekse z encimi. Na primer, metotreksat je postal pomemben predstavnik zdravil proti raku s simuliranjem prehodnega stanja dihidrofolatne reduktaze.
Indolni obroč I3CA ima ravninsko konjugirano strukturo, ki lahko simulira prehodno stanje v reakciji oksidacije aromatičnih aminokislin, kot je triptofan. Na primer, v katalizirani reakciji Tryptophan 2,3 - dioksigenaze (TDO) mora indolni obroč triptofana doživeti odprtino obroča, da tvori linearni vmesni vmesnik, na koncu ustvari mravljično kislino in ostho aminobenzojsko kislino. I3CA simulira ravninsko konformacijo prehodnega stanja odprte zanke skozi njegovo togo strukturo obroča in tvori stabilno vezavo z aktivnim mestom TDO.
Eksperimentalno preverjanje: zaviralni učinek I3ca na TDO in prednosti in omejitve simulacije prehodnega stanja
Leta 2025 je bila raziskava z analizo encimske kinetike ugotovljena, da je bila konstantna inhibicijska konstanta (KI) I3CA na TDO 0,3 μm, vrsta inhibicije pa je bila konkurenčna inhibicija. X - kristalografija žarkov kaže, da se indolni obroč I3CA veže na Fe ² ⁺ ion na aktivnem mestu TDO prek koordinacijske vezi, medtem ko njegova skupina karboksilne kisline tvori vodikovo vez z ostankom Arg144, ki simulira način interakcije med prehodno državo. Poleg tega kvantni kemični izračuni kažejo, da je vezavna energija I3CA 12 kcal/mol nižja od energije bazalnega arginina, kar še dodatno podpira njegov simulacijski mehanizem prehodnega stanja. Prednost simulacije prehodnega stanja je v njegovi visoki selektivnosti in močni afiniteti. Zaradi vezave načina TSA na encime, ki so blizu naravnega prehoda, na njihov zaviralni učinek običajno ne vpliva koncentracija substrata. Vendar oblikovanje učinkovitega TSA zahteva natančno analizo strukture prehodnega stanja encima, ki se opira na podporo visoke - ločljivosti kristalografije in računske kemije. Poleg tega je težava s sintezo TSA relativno visoka, kar lahko omeji njihovo klinično uporabo.
Priljubljena oznake: Indole-3-karboksilna kislina CAS 771-50-6, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodaja, nakup, cena, razsuti