Epinefrin(adrenalin) je katehol neurotransmiter i hormon koji se široko koristi u pripremi lijekova kao što su srčana reanimacija, bronhiektazije, anafilaksa i urokinaza. U kliničkoj primjeni, konvencionalne metode pripreme uglavnom uključuju biološke metode, kemijske metode i biosintetičke metode. Ovaj članak će analizirati ove metode pripreme.
1. Biološka metoda:
Biosinteza adrenalina obično koristi tirozin kao prekursor, koji se proizvodi višestrukim reakcijama kataliziranim enzimima. Sintezu i katalizu ovih enzima reguliraju različiti faktori, kao što su hormoni, neurotransmiteri i lijekovi.
1) Konverzija tirozin hidroksilaze u DOPA:
Prvi spojevi koji su sintetizirani bili su fenolne karboksilne kiseline.
Fenolna karboksilna kiselina se pretvara u 3,4-dihidroksifenilalanin (DOPA) pomoću tirozin hidroksilaze. Ovaj odgovor reguliše hormon dopamin i njegovi derivati, neurotransmiteri ili neurofarmaceutici.
2) DOPA se oksidira i stvara dopamin:
DOPA dekarboksilaza također oksidira DOPA u dopamin pomoću enzima posredovanog sintezom dopamina.
3) N-metiltransferaza potiče dopamin da stvara norepinefrin:
Norepinefrin se pretvara u epinefrin djelovanjem dopamin N-metiltransferaze.
Tehnike koje se obično koriste u biološkim metodama uključuju proteinski inženjering i genski inženjering.
2. Hemijska metoda:
U hemijskoj sintezi, tirozin i formaldehid formiraju metil-DOPA (Maxwellov reagens) kroz 1,4-adicionu reakciju. Metil-DOPA se razlaže na 60 stepeni dekarboksilacijom i formira adrenalin.
Hemijska sinteza epinefrina uglavnom uključuje sljedeće reakcije:
1) Michaelov dodatak tirozina i formaldehida
Tirozin i formaldehid prolaze kroz 1,4-Michaelovu reakciju adicije pod odgovarajućim reakcionim uslovima da bi se dobio metil-DOPA intermedijer.
2) Dekarboksilacija
Metil-DOPA intermedijer se razlaže na visokoj temperaturi kroz reakciju dekarboksilacije da bi se formirao epinefrin.
Prednosti hemijske sinteze adrenalina uključuju nevezanost biokatalizom, visoku efikasnost sinteze i sposobnost pripreme raznih derivata adrenalina kroz strukturne promjene. Međutim, hemijska metoda ima i nedostatke kao što su kompliciran proces i visoka cijena.
3. Biosinteza:
Biosintetička sinteza adrenalina uglavnom se provodi korištenjem tehnologije mikrobne sinteze. Probirom i modificiranjem sojeva mikroba, oni mogu proizvesti adrenalin.
Uobičajeni sojevi domaćina domaćina za rekombinaciju gena uključuju Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma, itd., a sinteza epinefrina rekombinantnom ekspresijom Escherichia coli je popularniji način. Srž metode je da se metabolički put tirozina izvuče iz ćelije, a zatim da se kultiviše njegov metabolički put u posudi, tako da može proizvesti veliku količinu adrenalina. Većina ovog pristupa je automatizirana i lako skalabilna.
4 Zaključak:
Biološke metode, hemijske metode i biosintetske metode su sve konvencionalne metode za pripremu epinefrina. Biološka metoda može zaista proizvesti prirodni adrenalin iz perspektive fiziologije i farmakologije i može postići prirodne efekte lijekova, ali je regulirana genima i enzimima, što otežava pripremu; hemijske i biosintetske metode imaju visoku efikasnost i visok prinos. , Visoke karakteristike karakterizacije i modifikacije, ali hemijski proces je glomazan i skup, a metodom biosinteze je teško održati efikasnost, ali može efikasno koordinirati rast mikroba i metabolizam za masovnu proizvodnju.
Epinefrin (epinefrin), neurotransmiter i hormon, takođe je važan lek. On proizvodi fiziološke efekte vezivanjem za adrenergičke receptore. Epinefrin uključuje derivate amfetamina i kateholamina i obično se koristi za liječenje stanja kao što su astma, ubrzan rad srca i teške alergijske reakcije. Osim toga, lijek se koristi i u procesu prve pomoći i potpomognutog porođaja.
Hemijska reakcija epinefrina uključuje interakciju više kemijskih dijelova, tako da će ovaj članak predstaviti ulogu ovih dijelova u kemijskoj reakciji.
Hemijska struktura:
Prvo je predstavljena hemijska struktura adrenalina. Molekul adrenalina sastoji se od strukture feniletilamina i strukture kateholnog prstena, skraćenica je Epi. Postoje dva kiralna atoma ugljika, smještena na i pozicijama, respektivno. Stoga, adrenalin postoji u četiri stereoizomera, odnosno (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Među njima, samo (R,R)-Epi je izomer sa jakom fiziološkom aktivnošću, koji je ujedno i glavni izomer proizveden in vivo.
Reakcija epinefrina sa vodikovim jonima:
Na benzenskom prstenu epinefrina postoje hidroksilne i aminske grupe, tako da ima određenu kiselost i alkalnost. Kada adrenalin stupi u interakciju sa vodikovim ionima (H^ plus), mogu se javiti sljedeće reakcije:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Ovo je kritična reakcija jer je EpiH^ plus proizvod ionizacije adrenalina, čime utiče na njegova svojstva u fiziološkim i farmakološkim efektima.
Reakcije oksidacije epinefrina:
Hidroksilne i amfetaminske grupe epinefrina imaju očigledna redoks svojstva i mogu se podvrgnuti reakcijama oksidacije. Kada adrenalin dođe u kontakt sa kiseonikom, mogu se javiti sledeće reakcije:
Epi plus O2→ EpiO2
Osim toga, kada adrenalin dođe u kontakt sa određenim oksidirajućim agensima kao što je vodikov peroksid, može doći i do reakcije oksidacije.
Acid-bazna reakcija epinefrina:
Hidroksilne i aminske grupe epinefrina su također kisele i bazne i mogu proizvesti složene kiselo-bazne reakcije pri različitim pH vrijednostima. Kada je pH vrijednost niža od pKa vrijednosti jedinjenja (3,5 i 9.0), tada će hidroksilna grupa biti protonirana, što rezultira snažnom Lewisovom kiselinom EpiH^ plus ; obrnuto, kada je pH vrijednost viša od pKa, aminska grupa će biti deprotonirana, Epi^- daje jaku Lewisovu bazu. Ova interakcija kiselih svojstava i pH ima značajan uticaj na efikasnost i nuspojave epinefrina u medicinskim primenama.
Reakcija gasifikacije azota epinefrina:
Aminska grupa u adrenalinu takođe može biti podvrgnuta reakciji nitrogenacije kada je izložena određenim hemijskim reagensima zbog redoks svojstava. Na primjer, kada adrenalin dođe u kontakt sa živinim nitratom, on proizvodi tamnoplavu hemijsku reakciju:
Epi plus Hg(BR3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Gore navedeno je nekoliko tipičnih tipova kemijskih reakcija epinefrina, a svaki dio ima različite uloge u reakciji. Karakteristike i svojstva hemijskih reakcija imaju važan uticaj na farmakološke efekte i medicinsku primenu adrenalina, a takođe daju smernice i ideje za hemičare i farmakolozi da razviju bolje lekove.