Dopamin prah(link proizvoda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/dopamine-powder-cas-51-61-6.html), također poznat kao 3-Hydroxytyramine (link proizvoda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/3-hydroxytyramine-cas-51-61-6.html ), je važan neurotransmiter naširoko. Postoji u ljudskom tijelu i igra izuzetno važnu ulogu u tjelesnoj kontroli pokreta i regulaciji emocija. On prenosi signale između neurona i reguliše aktivnost u mozgu i centralnom nervnom sistemu. Osim toga, čisti dopamin (link proizvoda:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html) je također uključen u mnoge druge fiziološke procese kao što su kontrola kardiovaskularnog sistema, odgovori probavnog sistema, imunološki sistem i funkcija retine, itd. Razumijevanje njegovih reakcionih svojstava je od velikog značaja za dubinsko razumijevanje njegovog mehanizma djelovanja in vivo i razvoj srodnih lijekova. Istraživanja o sintezi 3-hidroksitiramina imaju dugu istoriju, a u nastavku će biti prikazane različite metode sinteze 3-hidroksitiramina.
1. Hoffmannova metoda sinteze amonijaka:
Najranija metoda sinteze 3-hidroksitiramina bila je Hoffmannova metoda sinteze amonijaka. Specifična metoda je zagrijavanje resorcinola i kalijum hidroksida na oko 150 stepeni da bi se generirali odgovarajući aldehidi i ketoni, a zatim destilacija sa amonijačnom vodom da bi se dobio 3-hidroksitiramin. Iako je metoda jednostavna za pripremu, prinos je nizak i potrebna su visoka temperatura i pritisak, pa se postepeno zamjenjuje drugim efikasnijim metodama.
Hoffmannova metoda sinteze amonijaka uglavnom je podijeljena u sljedeće korake:
(1) Rezorcinol i kalijum hidroksid reaguju da nastaju aldehidi i ketoni:
Prvo se resorcinol i kalijum hidroksid zagrevaju na oko 150 stepeni u vodenom rastvoru da bi se izvela ketalna reakcija. Jednačina konkretne reakcije je sljedeća:
Aldehidi i ketoni koji nastaju u reakciji mogu se okarakterizirati infracrvenom spektroskopijom, nuklearnom magnetnom rezonancom i drugim sredstvima.
(2) Destilacija i katalitička reakcija upotrebom amonijačne vode:
Nastale aldehide, ketone i amonijačnu vodu stavite u reakcioni kotlić za destilaciju i katalitičku reakciju. Tokom reakcije, amonijačna voda igra katalitičku ulogu i također je izvor plina amonijaka. Jednačina konkretne reakcije je sljedeća:
U reakciji, amonijak djeluje kao redukcijski agens koji ga reducira u 3-hidroksiaceton anhidrid reakcijom adicije s aldehidima i ketonima. 3-Anhidrid hidroksipirovine reaguje sa amonijakom i stvara 3-hidroksitiramin kroz mehanizam sličan Streckerovoj reakciji.
(3) Pročišćavanje:
Nakon što se dobije smjesa, može se pročistiti ekstrakcijom, kristalizacijom i drugim metodama i konačno se može dobiti čisti 3-hidroksitiramin.
Mehanizam reakcije Hoffmannove metode sinteze amonijaka uglavnom je podijeljen u dva koraka:
Prvi korak: stvaranje aldehida i ketona:
Resorcinol prvo prolazi kroz ketalnu reakciju sa kalijum hidroksidom da bi se dobio odgovarajući aldehid i keton. Jednačina konkretne reakcije je sljedeća:
Visoka temperatura potrebna za reakciju je oko 150 stepeni, što je reakcija u jednom koraku. Ketalna reakcija se može okarakterizirati infracrvenom spektroskopijom, nuklearnom magnetnom rezonancom i drugim metodama.
Drugi korak: reakcija katalizirana amonijačnom vodom:
Nakon miješanja nastalih aldehida i ketona s amonijačnom vodom, izvode se destilacija i katalitičke reakcije. U ovom procesu, amonijačna voda ne samo da daje plin amonijak, već djeluje i kao katalizator za promicanje reakcije dodavanja atoma kisika i plina amonijaka. Plinoviti amonijak se koristi kao redukcijski agens za redukciju aldehida i ketona u 3-anhidrid hidroksiacetolaktične kiseline (-Acetolaktična kiselina). 3-Hidroksipiruvat i amonijak ponovo prolaze kroz mehanizam sličan Streckerovoj reakciji za stvaranje 3-hidroksitiramina. Jednačina konkretne reakcije je sljedeća:
Treba napomenuti da uslove kao što su temperatura i vreme reakcije treba strogo kontrolisati tokom reakcije kako bi se izbeglo raspadanje proizvoda ili pojava drugih neželjenih reakcija.
Da sumiramo, Hoffmannova metoda sinteze amonijaka je jedna od najranijih metoda za pripremu 3-hidroksitiramina. Iako je njegov rad relativno jednostavan, njegov prinos je nizak i zahtijeva visoku temperaturu i visok pritisak, što ne može zadovoljiti zahtjeve industrijske proizvodnje. Trenutno su razvijene mnoge efikasnije i ekološki prihvatljivije metode sinteze, ali Hoffmannova metoda sinteze amonijaka i dalje ima određenu istraživačku vrijednost i istorijski značaj.
2. Wolff-Kishnerova metoda redukcije:
Wolff-Kishnerova metoda redukcije je klasična metoda redukcije ketona, koja se koristila za pripremu 3-hidroksitiramina. Obično se 4-hidroksiacetofenon prvo priprema sa resorcinolom, zatim se redukuje u odgovarajući alkohol sa vodonik amonijačnom vodom ili natrijum izopropoksidom i dehidrira u alkalnim uslovima da bi se dobio 3-hidroksitiramin. Ova metoda koristi blage uslove, ali zahtijeva upotrebu jake podloge, te treba obratiti pažnju na operaciju.
Uvod u Wolff-Kishnerovu metodu redukcije:
3-Hidroksitiramin je biološki aktivan molekul koji je široko prisutan u nervnom sistemu i učestvuje u različitim fiziološkim procesima, kao što su kretanje, učenje i ponašanje. Stoga je važno pripremiti 3-hidroksitiramin. Wolff-Kishner redukcija je metoda za redukciju aldehida ili ketona do odgovarajućih alkil ili aril spojeva. Reakcioni princip metode je: prvo pomiješati keton ili aldehid sa viškom amonijačne vode i natrijum hidroksida da se dobije odgovarajući oksimski spoj. Zatim se dobijeno oksimsko jedinjenje pomeša sa natrijum hidroksidom i etilen glikolom i zagreva na visokoj temperaturi da izazove deoksigenaciju da bi se dobilo odgovarajuće alkil ili aril jedinjenje.
2. Specifični koraci Wolff-Kishnerove redukcijske metode
Korak 1: Sinteza ciljnog jedinjenja 3,4-dihidroksifenetilamina
(1) Pripremite reakcionu smjesu: Pomiješajte 0.45 g 3,4-dihidroksifenilacetona, 1,32 g natrijum hidroksida i 10 mL vodenog rastvora amonijaka i miješajte 30 minuta.
(2) Reakcija zagrijavanja: zagrijati reakcionu smjesu na 80 stepeni i reagirati 4-6 sati dok se boja potpuno ne izgubi. Tokom procesa reakcije potrebno je obratiti pažnju na miješanje i kontrolu temperature kako bi se osiguralo nesmetano odvijanje reakcije.
(3) Filtrirajte proizvod: Nakon reakcije ohladite na sobnu temperaturu, isperite 3 puta etanolom, a zatim ekstrahujte 3 puta rastvorom etanola/etera. Ekstrahirana organska faza je dva puta isprana rastvorom natrijum hlorida, a zatim osušena bezvodnim natrijum hloridom.
(4) Sušenje proizvoda: dobijeni bezvodni natrijum hlorid je ekstrahovan etanolom, proizvod je ponovo rastvoren i filtriran, a zatim osušen u vakuum sušači da bi se dobio ciljni proizvod 3,4-dihidroksifenilamin.
Drugi korak: Wolff-Kishner redukcija
(1) Pripremite reakcionu smjesu: otopite 0.2 g 3,4-dihidroksifenilamina u 10 mL izopropanola osušenog aluminijem i miješajte dok se potpuno ne otopi. Zatim dodajte višak amonijačne vode (8 mL) i natrijum hidroksida (2 g), zatim dodajte etilen glikol (2 mL) i dobro promiješajte.
(2) Reakcija zagrevanja: reakciona smeša je zagrejana na 150 stepeni i reagovala je 6 sati dok se reakcija potpuno ne završi. Tokom procesa reakcije treba obratiti pažnju na kontrolu temperature i vremena kako bi se osigurao nesmetan tok reakcije. Nakon što je reakcija završena, reakciona smjesa se može ohladiti u kupelji s ledom i vodom.
(3) Izolacija proizvoda: reakciona smjesa je filtrirana, a filtrat je osušen korištenjem bezvodnog natrijum hlorida. Zatim podesite pH tako da bude blizu neutralnog i konačno dobijete bezvodni proizvod ekstrakcijom.
(4) Sušenje proizvoda: sušenje proizvoda u vakuum sušači da bi se dobio čisti 3-hidroksitiramin.
Prednosti i nedostaci Wolff-Kishner metode redukcije:
prednost:
(1) Reakcija je jednostavna i zgodna i laka za rukovanje.
(2) Reakcione sirovine je lako dobiti, a cijena je relativno niska.
(3) Dobra selektivnost, dobar efekat redukcije na spojeve kao što su aldehidi i ketoni.
(4) Ne stvaraju se nepotrebni nusproizvodi, a sistem reakcije je relativno jednostavan.
nedostatak:
(1) Reakcija treba da koristi okruženje visoke temperature i visokog pritiska, što će verovatno izazvati bezbednosne probleme.
(2) Nije primjenjivo na spojeve koji sadrže funkcionalne grupe koje nisu karbonilne.
(3) Reakcioni uslovi su relativno teški i potrebno je kontrolisati različite faktore kao što su vreme reakcije, temperatura i pH da bi se obezbedio nesmetan napredak reakcije.
Sve u svemu, Wolff-Kishnerova metoda redukcije je uobičajena metoda redukcije sa širokim spektrom primjena. U pripremi 3-hidroksitiramina, ova metoda može efikasno reducirati njegovo prekursorsko jedinjenje na ciljni proizvod i vrlo je praktična sintetička metoda.