Tropinonje tropanski alkaloid, je alkaloid, ki se uporablja kot intermediat za sintezo atropina. Bledo rumeni do rjavi kristali ali kristalni prah, igličasti kristali (bencin), ki se uporabljajo kot intermediati pri sintezi atropin sulfata. Je alkaloidna molekula, ki jo je vredno omeniti v zgodovini organske sinteze. Spojina reagira z dimetil karbonatom v prisotnosti baze, da nastane 2-metoksikarboniltropionat, ki se nato hidrogenira v prisotnosti Raneyevega niklja, da nastane metil dikarboksilat. Končno, v prisotnosti piridina, metil metakrilat reagira z benzoil kloridom, da dobi kokain.
|
Kemijska formula |
C8H13NO |
|
Natančna masa |
139 |
|
Molekulska teža |
139 |
|
m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
|
Elementarna analiza |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
|
|
|
Popolna sinteza:
Najzgodnejšo popolno sintezo tropidona je dokončal Willstätter leta 1901.
Wilstedt (dobitnik Nobelove nagrade za kemijo leta 1915) je kot izhodiščno snov uporabil cikloheksanon. Čeprav je bil izkoristek vsakega koraka v trasi visok, je bil skupni izkoristek zaradi številnih korakov močno zmanjšan, le 0,75 %. Seveda je bil velik prispevek k razvoju organske sintetične kemije umetna sinteza tako kompleksnih spojin na začetku 20. stoletja. To je eden od pomembnih dogodkov v zgodnji fazi sestavljanja kompleksnih naravnih izdelkov v laboratoriju. Uspešno sestavljanje te precej zapletene naravne molekule je vrhunec organske sinteze v klasičnem obdobju, ki označuje rojstvo več-stopenjske popolne sinteze.
Pred sintezo tropina je Willst ätter leta 1898 prvič uspešno sintetiziral kokain s tropinom kot surovino in razjasnil strukturo kokaina.
Leta 1917 je Robert Robinson ustvaril kratko sintetično metodo tropina. Ta metoda je ena od klasičnih poti v organski sintezi.Tropinonje bil sintetiziran iz sukcinala, metilamina in 3-oksoglutarne kisline s preprosto strukturo z Mannichovo reakcijo v treh korakih (reakcija v enem loncu) pod bioničnimi pogoji, izkoristek pa je dosegel 17%, kar lahko po izboljšanju preseže 90%.
Mehanizem reakcije je:
Nukleofilna adicija primarnega amina na aldehid, čemur sledi dehidracija, da nastane imin;
Nukleofilna adicija iminskih molekul zgradi prvi obroč;
Intermolekularna Mannichova reakcija med 3-enolnim anionom in aceton dikarboksilatnim ionom;
Po dehidraciji sta nastala nov enolni anion in nov imin;
Intramolekularna Mannichova reakcija, ki tvori drugi obroč;
Odstranite dve karboksilni skupini, da nastane spojina.
Biosinteza:
V telesu se derivati, ki se uporabljajo za izdelavo sistema kokainskih obročev, sintetizirajo iz L-glutamina ali L-arginina. Prvič, ti dve aminokislini sta podvrženi karbonilni redukciji ali dekarboksilaciji, da nastane L-ornitin, ki je nato podvržen dekarboksilaciji, da nastane putrescin. Nato en atom dušika v putrescinu metilira SAM, pri čemer nastane N-metilputrescin. N-metilputrescin se pretvori v 4-metilaminobutanal pod katalizo diamin oksidaze in ciklizira v Schiffovo bazo N-metil - Δ 1-pirolin kation.
Nato sta bila dva enantiomera N-metil - Δ substituiranega pirolidinskega obroča pridobljena s Clarisonovo kondenzacijo 1-pirolidinskega kationa z acetil CoA. Vendar pa se lahko samo (S) - izomer teh dveh produktov še naprej ciklizira, da tvori okostje skopolamina. Tioestrski produkt se še naprej kondenzira z drugo molekulo acetil CoA, da dobimo 4-derivat tiosukcinata. Slednji se oksidira, da se regenerirajo pozitivni ioni pirolidinijevih soli in negativni ioni enolov. Med obema pride do kondenzacije (intramolekularna Mannichova reakcija), kar ima za posledico produkt, kjer je 4-položaj snovi nadomeščen s skupino - C (O) SCoA. Nato tioestrska skupina hidrolizira, da nastane karboksilna kislina, ki se nato prek SAM metilira v metil ester, dvojna vez pa se reducira, da se pod delovanjem NADPH dobi metil dikarboksilat. Končno se metil blastin kondenzira z benzoil CoA po poti fenilalanin cimetove kisline, da nastane kokain.
Tropinon, kot tropanski alkaloid, ima molekularno strukturo, sestavljeno iz bicikličnega skeleta,-ki vsebuje dušik, in ketonske karbonilne skupine. Zaradi svojih edinstvenih kemičnih lastnosti je zelo dragocen na področju medicine, organske sinteze in raziskav alkaloidov.
Osnovna uporaba: ključna vloga farmacevtskih intermediatov
Najbolj-znana uporaba je vmesni produkt pri sintezi atropin sulfata. Atropin kot klasično antiholinergično zdravilo se pogosto uporablja v kliničnem zdravljenju različnih bolezni z blokiranjem holinergičnih receptorjev tipa M-.
Na področju oftalmologije se atropin uporablja za pregledovanje in zdravljenje oftalmoloških bolezni, kot sta iridociklitis in keratitis, s širjenjem zenic in uravnavanjem paralize. Hkrati lahko zavira napredovanje kratkovidnosti in je postalo vroče zdravilo za preprečevanje in nadzor kratkovidnosti pri otrocih. Kot predhodnik za njegovo sintezo neposredno podpira obsežno-proizvodnjo atropina.
Prebavni sistem: Atropin lahko ublaži krče gladkih mišic v prebavnem traktu in se uporablja za zdravljenje bolezni, kot so želodčne razjede in kolike. Njegova sinteza je odvisna od stabilne oskrbe z atropinom.
Nujno razstrupljanje: Pri nujnem zdravljenju zastrupitve z organofosfatnimi pesticidi atropin konkurenčno nasprotuje acetilholinu, obrne muskarinske simptome in njegova učinkovitost sinteze neposredno vpliva na razpoložljivost zdravil za nujne primere.
Poleg tega sodeluje tudi pri sintezi drugih pomembnih zdravil:
Sinteza kokaina: Lahko se pretvori v kokain z zaestrenjem, hidrogeniranjem in drugimi reakcijami. Čeprav je kokain zaradi svoje zasvojenosti strogo reguliran, je zaradi njegove edinstvene vloge pri lokalni anesteziji in vazokonstrikciji še vedno nenadomestljiv v posebnih zdravstvenih okoljih, kot je oftalmološka kirurgija. Kot izhodišče sintezne poti njegova kemična čistost in reaktivnost neposredno določata kakovost končnega izdelka.
Priprava metilblastina: metilblastin nastane z redukcijo hidrogeniranja, ki je predhodnik različnih alkaloidov, ki se uporabljajo za preučevanje mehanizmov prenosa nevrotransmiterjev in razvoj novih analgetičnih zdravil.
Aplikacije derivatov: Modelne molekule za raziskave alkaloidov
Zaradi molekularne strukture je idealen model za raziskave kemije alkaloidov:
Raziskave popolne sinteze: Njegova sintezna pot (kot je reakcija ciklizacije butanala z metilaminom in aceton dikarboksilno kislino) je klasičen primer v organski kemiji. Leta 1917 sta Willst ätter in Robinson dosegla popolno sintezo NSC 118012 z različnimi metodami, med katerimi je Robinsonova strategija konjugirane adicijske ciklizacije pionir v novi paradigmi za sintezo alkaloidov in tako leta 1947 prejela Nobelovo nagrado za kemijo.
Sintetične raziskave ne le spodbujajo razvoj teorije organske sinteze, temveč zagotavljajo tudi metodološko podporo za strukturno analizo kompleksnih naravnih produktov.
Razvoj derivata: Biciklična struktura NSC 118012, ki-vsebuje keton karbonil in dušik, olajša kemično modifikacijo, ki ustvarja različne biološko aktivne derivate:
2-metoksikarbonil-tropinon: Pripravljen z reakcijo esterifikacije je ključni intermediat za sintezo metil salicilata (uporablja se za diagnozo Parkinsonove bolezni).
Njegovo ketonsko karbonilno skupino je mogoče reducirati v alkohole ali pretvoriti v derivate enolnega etra, kar še dodatno razširi prostor zasnove bioaktivnih molekul.
Topenonske oksimske spojine: nastanejo z reakcijami oksimacije, delujejo protibakterijsko in protiv-vnetno, nekateri derivati pa kažejo zaviralne učinke na-odporne seve, zaradi česar so potencialni kandidati za razvoj novih antibiotikov.
Raziskave farmakološkega mehanizma: Študija strukture-aktivnosti alkaloidov in njihovih derivatov lahko pomaga razkriti molekularni mehanizem interakcije med alkaloidi in receptorji. Na primer, s spreminjanjem atoma dušika ali ciklične strukture NSC 118012 je mogoče regulirati njegovo afiniteto za holinergične receptorje, kar zagotavlja teoretično osnovo za oblikovanje bolj selektivnih antiholinergičnih zdravil.
S sprejetjem visoko{0}}zmogljivih integriranih zglobov lahko serija CRA poveča tempo za 25 %, produktivnost pa lahko doseže nov vrh; algoritem za dušenje vibracij je nadgrajen, da doseže dober učinek proti-tresenju; podprta sta-algoritem kompenzacije DH s polnimi-parametri in algoritem TrueMotion ter absolutna natančnost pozicioniranja 0,2 ~ 0,4 mm pod spremembo gibanja položaja, ukrivljeno gibanje pa je natančno in stabilno.
Potencialna raziskovalna smer: Širitev iz bazičnega v klinično
Z navzkrižno fuzijo kemije in medicine se scenariji uporabe širijo s tradicionalnega farmacevtskega področja na širši nabor biomedicinskih smeri:
Nevroznanstvene raziskave: Kot modelna molekula holinergičnega sistema se lahko uporablja za preučevanje prenosa nevrotransmiterjev, sinaptične plastičnosti in patogeneze nevrodegenerativnih bolezni, kot je Alzheimerjeva bolezen. Z označevanjem izotopov ogljika ali dušika NSC 118012 je mogoče izslediti njegove presnovne poti in vivo, kar je orodje za farmakokinetične študije.
Aplikacije v znanosti o materialih: Biciklična struktura NSC 118012,-ki vsebuje dušik, ima edinstveno prostorsko konfiguracijo in se lahko uporablja kot ligand za oblikovanje kovinskih organskih ogrodij (MOF) ali supramolekularnih sklopov. Ta vrsta materiala je pokazala potencialno uporabo pri adsorpciji plinov, katalizi in dostavi zdravil. Na primer, MOF, modificirane z NSC 118012, se lahko uporabljajo za selektivno adsorpcijo živčnih strupov, kar zagotavlja nove strategije za kemično zaščito.
Na področju kmetijstva in varstva okolja je zaradi njegove antibakterijske aktivnosti kandidat za molekulo za razvoj naravnih pesticidov. S strukturno optimizacijo je mogoče oblikovati nizko toksične in lahko razgradljive alkaloidne pesticide za zmanjšanje onesnaževanja okolja, ki ga povzročajo kemični pesticidi. Poleg tega lahko reakcija ciklizacije, vključena v sintezno pot NSC 118012, zagotovi metodološke reference za pretvorbo biomase in prispeva k trajnostnemu razvoju.
Kakšni so načini uporabe in previdnostni ukrepi za to spojino?
Zaradi njegove farmacevtske vmesne narave in določene toksičnosti bi morala biti njegova uporaba strogo omejena na profesionalne laboratorije ali industrijska proizvodna okolja, upravljati pa naj bi jo strokovnjaki z ustreznim znanjem in izkušnjami. Sledi povzetekTropinonmetode uporabe in previdnostni ukrepi, ki temeljijo na splošnih načelih ravnanja s kemikalijami:
način uporabe
Profesionalno okolje:
Uporabljati ga je treba v dobro prezračevanem laboratoriju ali industrijskem proizvodnem okolju, opremljenem s potrebnimi varnostnimi napravami.
Osebna zaščita:
Upravljavci morajo nositi primerno osebno zaščitno opremo, kot so zaščitna oblačila, rokavice, maske proti prahu, zaščitna očala itd., da preprečijo neposreden stik med kemikalijami in kožo, očmi ali dihali.
Standardi delovanja:
Strogo upoštevajte delovne postopke, da preprečite nastajanje prahu ali brizganja. Če je treba stehtati ali predelati veliko količino NSC 118012, je treba uporabiti ustrezna orodja in opremo, kot so merilne steklenice, lijaki itd.
Zahteve za shranjevanje:
Spojino je treba hraniti na hladnem, suhem, dobro prezračenem mestu, stran od virov ognja, toplote in nezdružljivih snovi. Medtem je treba zagotoviti, da je posoda tesno zaprta, da se prepreči uhajanje kemikalij.
zadeve, ki potrebujejo pozornost
Izogibajte se stiku:
Izogibajte se neposrednemu stiku s kožo, očmi ali oblačili. Če se po nesreči dotaknete, takoj sperite z obilo vode in čimprej poiščite zdravniško pomoč.
Požarna varnost:
Ta spojina se lahko razgradi in povzroči strupen dim pri visokih temperaturah, zato se je treba izogibati stiku z viri ognja. V primeru požara je treba za gašenje uporabiti ustrezna gasilna sredstva in nemudoma evakuirati kraj dogodka.
Varstvo okolja:
Preprečite vstop v kanalizacijo ali vodna telesa, da preprečite onesnaženje okolja. Če je treba odpadke odstraniti, je treba upoštevati ustrezne okoljevarstvene predpise in pooblastiti strokovne ustanove za odstranjevanje.
Spremljanje zdravja:
Posamezniki, ki so bili v -dolgotrajnem stiku z njim, bi morali redno opravljati zdravstvene preglede, da bi takoj prepoznali in odpravili morebitne zdravstvene težave.
Varnostno usposabljanje:
Operaterji bi morali opraviti potrebno varnostno usposabljanje, da bi razumeli lastnosti, nevarnosti in metode odzivanja v sili spojine, da bi zagotovili varno delovanje.
Zakoni in predpisi:
Pri uporabi, shranjevanju in transportu te snovi je treba dosledno upoštevati ustrezne nacionalne zakone, predpise in standarde, da zagotovite zakonitost in skladnost.
Kakšen je napredek raziskav biosintetske poti te spojine?
Raziskovalna skupina Inštituta za botaniko Kunming Kitajske akademije znanosti je odkrila tri poliketidne sintaze tipa III, ki lahko katalizirajo kondenzacijo kationa N-metilpirolina z malonilnim koencimom A, da tvorijo ključni intermediat za biosintezo alkaloida Tropinan. To odkritje ne razkriva le mehanizma tvorbe osnovnega skeleta v biosintezi alkaloidov v tej spojini, temveč identificira tudi novo vrsto poliketidne sintaze rastline III, ki selektivno in učinkovito sintetizira trikarbonilglutarat, s čimer postavlja temelje za heterologno proizvodnjo hiosciaminskih zdravil na podlagi sintetične biologije.
Raziskave so pokazale, da je ta spojina prvi intermediat v biosintezi tropanskih alkaloidov, njen sintezni mehanizem pa je dosežen z atipično poliketidno sintazo tipa III (AbPYKS) in reakcijo ciklizacije, posredovano s P450. To odkritje pojasnjuje soobstoj pirolina in tropana v rastlinah in dokazuje izvedljivost inženiringa tropana v obratih, ki ne proizvajajo tropana.
Prekomerna ekspresija PYKS in CYP82M3 v koreninski kulturi Atropa belladonna lahko znatno poveča vsebnost te spojine in skopolamina. Poleg tega lahko čezmerna ekspresija UGT1 in LS znatno poveča vsebnost hiosciamina, skopolamina, izohiosciamina in hiosciamina, kar kaže, da sta ta dva koraka dva koraka, ki omejujeta hitrost v biosintezi hiosciamina.
Ekipa Christine Smolke na univerzi Stanford je integrirala več{0}}stopenjske heterologne ekspresijske gene v kvasovke in uspešno dosegla heterologno sintezo hiosciamina in skopolamina s sestavljanjem različnih modulov in podcelično lokalizacijo. Ta dosežek dokazuje potencial za proizvodnjo kompleksnih naravnih produktov v mikroorganizmih po biosintetskih poteh.
pogosta vprašanja
Za kaj se zdravilo tropinon uporablja?
Pridobiva se iz tropana in služi kotključni prekurzor pri sintezi različnih pomembnih alkaloidov, kot sta kokain in atropin. Prvič, tropinon je brezbarvna kristalinična trdna snov z značilnim vonjem. Ima molekulsko formulo C8H13NO in molsko maso približno 139,2 g/mol.
Kakšna je sinteza tropinona?
Tropinon je biciklična molekula, vendar so reaktanti, uporabljeni pri njegovi pripravi, precej preprosti: sukcinaldehid, metilamin in acetonedikarboksilna kislina (ali celo aceton). Sinteza je dober primer biomimetične reakcije ali sinteze-biogenetskega tipa, ker biosinteza uporablja iste gradnike.
Kaj je tropin?
Tropin je opredeljen kotbiciklična spojina s tropanskim jedrom, ki služi kot predhodnik pri sintezi različnih tropanskih alkaloidov, ki so znani po svoji močni biološki aktivnosti, zlasti kot nevrotransmiterji.
Je atropin zdravilo proti bolečinam?
Oftalmični atropin se uporablja pred očesnimi pregledi za razširitev (odpiranje) zenice, temnega dela očesa, skozi katerega vidite.Uporablja se tudi za lajšanje bolečin zaradi otekanja in vnetja očesa.
Priljubljena oznake: tropinon cas 532-24-1, dobavitelji, proizvajalci, tovarna, veleprodaja, nakup, cena, razsuto, naprodaj