adrenaline(adrenaline) is een catechol-neurotransmitter en hormoon dat veel wordt gebruikt bij de bereiding van geneesmiddelen zoals hartreanimatie, bronchiëctasie, anafylaxie en urokinase. Bij klinische toepassing omvatten conventionele bereidingsmethoden voornamelijk biologische methoden, chemische methoden en biosynthetische methoden. Dit artikel analyseert deze bereidingsmethoden.
1. Biologische methode:
De biosynthese van adrenaline gebruikt meestal tyrosine als een voorloper, die wordt geproduceerd door middel van meerdere door enzymen gekatalyseerde reacties. De synthese en katalyse van deze enzymen worden gereguleerd door verschillende factoren, zoals hormonen, neurotransmitters en medicijnen.
1) Omzetting van tyrosinehydroxylase in DOPA:
De eerste verbindingen die werden gesynthetiseerd, waren fenolische carbonzuren.
Fenolcarbonzuur wordt omgezet in 3,4-dihydroxyfenylalanine (DOPA) door tyrosinehydroxylase. Deze respons wordt gereguleerd door het hormoon dopamine en zijn derivaten, neurotransmitters of neurofarmaceutica.
2) DOPA wordt geoxideerd om dopamine te genereren:
DOPA-decarboxylase oxideert ook DOPA tot dopamine door een enzym dat wordt gemedieerd door de synthese van dopamine.
3) N-methyltransferase zet dopamine aan om noradrenaline te genereren:
Noradrenaline wordt omgezet in epinefrine door de werking van dopamine N-methyltransferase.
Technieken die veel worden gebruikt in biologische methoden zijn onder meer eiwitmanipulatie en genmanipulatie.
2. Chemische methode:
Bij de chemische synthese vormen tyrosine en formaldehyde methyl-DOPA (Maxwell's reagens) via 14-additiereactie. Methyl-DOPA ontleedt bij 60 graden door decarboxylatie om adrenaline te vormen.
Chemische synthese van epinefrine omvat voornamelijk de volgende reacties:
1) Michael toevoeging van tyrosine en formaldehyde
Tyrosine en formaldehyde ondergaan een 1,4-Michael-additiereactie onder geschikte reactieomstandigheden om een methyl-DOPA-tussenproduct te genereren.
2) Decarboxylering
Het methyl-DOPA-tussenproduct ontleedt bij hoge temperatuur door de decarboxyleringsreactie om epinefrine te vormen.
De voordelen van chemische synthese van adrenaline zijn onder meer het niet gebonden zijn aan biokatalyse, hoge synthese-efficiëntie en het vermogen om een verscheidenheid aan adrenalinederivaten te bereiden door structurele veranderingen. De chemische methode heeft echter ook nadelen zoals een ingewikkeld proces en hoge kosten.
3. Biosynthese:
Biosynthetische synthese van adrenaline wordt voornamelijk uitgevoerd met behulp van microbiële synthesetechnologie. Door microbiële stammen te screenen en aan te passen, kunnen ze adrenaline produceren.
Gemeenschappelijke microbiële productiestammen voor genrecombinatie omvatten Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma, enz., En de synthese van epinefrine door recombinante expressie van Escherichia coli is een meer populaire manier. De kern van de methode is om de metabole route van tyrosine uit de cel te halen en vervolgens de metabole route in de container te cultiveren, zodat het een grote hoeveelheid adrenaline kan produceren. Het grootste deel van deze aanpak is geautomatiseerd en gemakkelijk schaalbaar.
4. Conclusie:
Biologische methoden, chemische methoden en biosynthetische methoden zijn allemaal conventionele methoden voor de bereiding van epinefrine. De biologische methode kan echt natuurlijke adrenaline genereren vanuit het perspectief van fysiologie en farmacologie, en kan natuurlijke medicijneffecten verkrijgen, maar het wordt gereguleerd door genen en enzymen, waardoor het moeilijk te bereiden is; chemische en biosynthetische methoden hebben een hoog rendement en een hoog rendement. , Zeer karakteriserings- en modificatiekenmerken, maar het chemische proces is omslachtig en kostbaar, en de biosynthesemethode is moeilijk om de efficiëntie te behouden, maar kan microbiële groei en metabolisme effectief coördineren voor massaproductie.
Epinefrine (epinefrine), een neurotransmitter en hormoon, is ook een belangrijk medicijn. Het produceert fysiologische effecten door zich te binden aan adrenerge receptoren. Epinefrine omvat amfetamine- en catecholaminederivaten en wordt vaak gebruikt voor de behandeling van aandoeningen zoals astma, snelle hartslag en ernstige allergische reacties. Bovendien wordt het medicijn ook gebruikt in het proces van eerste hulp en geassisteerde bevalling.
De chemische reactie van epinefrine omvat de interactie van meerdere chemische onderdelen, dus dit artikel zal de rol van deze onderdelen in de chemische reactie introduceren.
Chemische structuur:
Eerst wordt de chemische structuur van epinefrine geïntroduceerd. Het epinefrinemolecuul is samengesteld uit de fenylethylaminestructuur en de catecholringstructuur, de afkorting is Epi. Er zijn twee chirale koolstofatomen, respectievelijk gelokaliseerd in de en posities. Daarom bestaat epinefrine in vier stereoisomeren, namelijk (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Onder hen is alleen (R,R)-Epi de isomeer met sterke fysiologische activiteit, wat ook de belangrijkste isomeer is die in vivo wordt geproduceerd.
Reactie van epinefrine met waterstofionen:
Er zijn hydroxyl- en aminegroepen op de benzeenring van epinefrine, dus het heeft een bepaalde zuurgraad en alkaliteit. Wanneer Epinefrine interageert met waterstofionen (H^ plus), kunnen de volgende reacties optreden:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Dit is een kritische reactie omdat EpiH^ plus een product is van de ionisatie van epinefrine, waardoor de eigenschappen ervan in fysiologische en farmacologische effecten worden beïnvloed.
Oxidatiereacties van epinefrine:
De hydroxyl- en amfetaminegroepen van epinefrine hebben duidelijke redox-eigenschappen en kunnen oxidatiereacties ondergaan. Wanneer Epinefrine in contact komt met zuurstof kunnen de volgende reacties optreden:
Epi plus O2→ EpiO2
Bovendien kan er, wanneer Epinefrine in contact komt met bepaalde oxidatiemiddelen zoals waterstofperoxide, ook een oxidatiereactie optreden.
Zuur-base-reactie van epinefrine:
De hydroxyl- en aminegroepen van epinefrine zijn ook zuur en basisch en kunnen bij verschillende pH-waarden complexe zuur-base-reacties veroorzaken. Als de pH-waarde lager is dan de pKa-waarde van de verbinding (3,5 en 9.0), dan zal de hydroxylgroep worden geprotoneerd, wat resulteert in een sterk Lewis-zuur EpiH^ plus ; omgekeerd, wanneer de pH-waarde hoger is dan de pKa, wordt de aminegroep gedeprotoneerd, Epi^- levert een sterke Lewis-base op. Dit samenspel van zure eigenschappen en pH heeft een aanzienlijke invloed op de werkzaamheid en bijwerkingen van epinefrine in medische toepassingen.
Stikstofvergassingsreactie van epinefrine:
De aminegroep in epinefrine kan ook een stikstofreactie ondergaan bij blootstelling aan bepaalde chemische reagentia vanwege redox-eigenschappen. Wanneer epinefrine bijvoorbeeld in contact komt met kwiknitraat, produceert het een donkerblauwe chemische reactie:
Epi plus Hg (NR3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Het bovenstaande zijn verschillende typische soorten chemische reacties op epinefrine, en elk onderdeel ervan speelt een andere rol in de reactie. De kenmerken en eigenschappen van chemische reacties hebben een belangrijke invloed op de farmacologische effecten en medische toepassingen van epinefrine, en bieden ook richtlijnen en ideeën voor chemici en farmacologen om betere medicijnen te ontwikkelen.