Epinefrinaè un neurotrasmettitore catecolo e ormone ampiamente utilizzato nella preparazione di farmaci come la rianimazione cardiaca, le bronchiectasie, l'anafilassi e l'urochinasi. Nell'applicazione clinica, i metodi di preparazione convenzionali includono principalmente metodi biologici, metodi chimici e metodi biosintetici. Questo articolo analizzerà questi metodi di preparazione.
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1. Metodo biologico:
La biosintesi dell'adrenalina di solito utilizza la tirosina come precursore, che viene prodotta attraverso molteplici reazioni catalizzate da enzimi. La sintesi e la catalisi di questi enzimi sono regolate da vari fattori, quali ormoni, neurotrasmettitori e farmaci.
1) Conversione della tirosina idrossilasi in DOPA:
I primi composti ad essere sintetizzati furono gli acidi carbossilici fenolici.
L'acido carbossilico fenolico viene convertito in 3,4-diidrossifenilalanina (DOPA) dalla tirosina idrossilasi. Questa risposta è regolata dall'ormone dopamina e dai suoi derivati, neurotrasmettitori o neurofarmaci.
2) DOPA viene ossidato per generare dopamina:
DOPA decarbossilasi ossida anche DOPA a dopamina da un enzima mediato dalla sintesi di dopamina.
3) N-metiltransferasi induce la dopamina a generare noradrenalina:
La noradrenalina viene convertita in epinefrina dall'azione della dopamina N-metiltransferasi.
Le tecniche comunemente utilizzate nei metodi biologici includono l'ingegneria delle proteine e l'ingegneria genetica.
2. Metodo chimico:
Nella sintesi chimica, la tirosina e la formaldeide formano il metil-DOPA (reagente di Maxwell) attraverso una reazione di 1,4-addizione. Il metil-DOPA si decompone a 60 gradi per decarbossilazione per formare adrenalina.
La sintesi chimica dell'epinefrina comprende principalmente le seguenti reazioni:
1) Aggiunta di Michael di tirosina e formaldeide
La tirosina e la formaldeide subiscono la reazione di addizione 1,4-Michael in condizioni di reazione adeguate per generare l'intermedio metil-DOPA.
2) Decarbossilazione
L'intermedio metil-DOPA si decompone ad alta temperatura attraverso la reazione di decarbossilazione per formare epinefrina.
I vantaggi della sintesi chimica dell'adrenalina includono il non essere vincolati dalla biocatalisi, l'elevata efficienza di sintesi e la capacità di preparare una varietà di derivati dell'adrenalina attraverso cambiamenti strutturali. Tuttavia, il metodo chimico presenta anche svantaggi come un processo complicato e un costo elevato.
3. Biosintesi:
La sintesi biosintetica dell'adrenalina viene effettuata principalmente utilizzando la tecnologia di sintesi microbica. Selezionando e modificando i ceppi microbici, possono produrre adrenalina.
Ceppi microbici ospiti di produzione comune per la ricombinazione genica includono Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma, ecc., e la sintesi di epinefrina mediante espressione ricombinante di Escherichia coli è un modo più popolare. Il fulcro del metodo è portare la via metabolica della tirosina fuori dalla cellula e quindi coltivare la sua via metabolica nel contenitore, in modo che possa produrre una grande quantità di adrenalina. La maggior parte di questo approccio è automatizzata e facilmente scalabile.
4. Conclusione:
Metodi biologici, metodi chimici e metodi biosintetici sono tutti metodi convenzionali per la preparazione dell'epinefrina. Il metodo biologico può veramente generare adrenalina naturale dal punto di vista della fisiologia e della farmacologia, e può ottenere effetti farmacologici naturali, ma è regolato da geni ed enzimi, rendendone difficile la preparazione; i metodi chimici e biosintetici hanno alta efficienza e alta resa. , Caratteristiche altamente caratterizzanti e di modifica, ma il processo chimico è ingombrante e costoso e il metodo di biosintesi è difficile da mantenere efficiente ma può coordinare efficacemente la crescita microbica e il metabolismo per la produzione di massa.
Anche l'epinefrina (epinefrina), un neurotrasmettitore e ormone, è un farmaco importante. Produce effetti fisiologici legandosi ai recettori adrenergici. L'epinefrina comprende derivati dell'anfetamina e della catecolamina ed è comunemente usata per trattare condizioni come l'asma, il battito cardiaco accelerato e gravi reazioni allergiche. Inoltre, il farmaco viene utilizzato anche nel processo di pronto soccorso e parto assistito.
La reazione chimica dell'epinefrina comporta l'interazione di più parti chimiche, quindi questo articolo introdurrà il ruolo di queste parti nella reazione chimica. Ecco il suo spettro di risonanza magnetica nucleare:
Struttura chimica:
In primo luogo, viene introdotta la struttura chimica dell'epinefrina. La molecola di epinefrina è composta dalla struttura della feniletilammina e dalla struttura dell'anello catecolico, l'abbreviazione è Epi. Ci sono due atomi di carbonio chirali, situati rispettivamente nelle posizioni e . Pertanto, l'epinefrina esiste in quattro stereoisomeri, vale a dire (R, R)-Epi, (S, S)-Epi, (R, S)-Epi, (S, R)-Epi. Tra questi, solo (R,R)-Epi è l'isomero con forte attività fisiologica, che è anche il principale isomero prodotto in vivo.
Reazione dell'epinefrina con gli ioni idrogeno:
Ci sono gruppi idrossilici e amminici sull'anello benzenico dell'epinefrina, quindi ha una certa acidità e alcalinità. Quando l'epinefrina interagisce con gli ioni idrogeno (H^ plus), possono verificarsi le seguenti reazioni:
Epi più H^ più → EpiH^ più
Questa è una reazione critica perché EpiH^ plus è un prodotto della ionizzazione dell'epinefrina, influenzando così le sue proprietà negli effetti fisiologici e farmacologici.
Reazioni di ossidazione dell'epinefrina:
I gruppi idrossilici e anfetaminici dell'epinefrina hanno evidenti proprietà redox e possono subire reazioni di ossidazione. Quando l'epinefrina entra in contatto con l'ossigeno, possono verificarsi le seguenti reazioni:
Epi più O2→ EpiO2
Inoltre, quando l'adrenalina entra in contatto con alcuni agenti ossidanti come il perossido di idrogeno, può verificarsi anche una reazione di ossidazione.
Reazione acido-base dell'epinefrina:
Anche i gruppi idrossilici e amminici dell'epinefrina sono acidi e basici e possono produrre complesse reazioni acido-base a diversi valori di pH. Quando il valore del pH è inferiore al valore pKa del composto (3,5 e 9.0), allora il gruppo ossidrile sarà protonato, risultando in un forte acido di Lewis EpiH^ plus ; al contrario, quando il valore del pH è superiore al pKa, il gruppo amminico verrà deprotonato, Epi^- produce una base di Lewis forte. Questa interazione di proprietà acide e pH ha un impatto significativo sull'efficacia e sugli effetti collaterali dell'epinefrina nelle applicazioni mediche.
Reazione di gassificazione dell'azoto dell'epinefrina:
Il gruppo amminico nell'epinefrina può anche subire una reazione di azotazione se esposto a determinati reagenti chimici a causa delle proprietà redox. Ad esempio, quando l'epinefrina entra in contatto con il nitrato di mercurio, produce una reazione chimica blu scuro:
Epi più Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi più 2HNO3
Quanto sopra sono diversi tipi tipici di reazioni chimiche dell'epinefrina e ciascuna parte di essa svolge ruoli diversi nella reazione. Le caratteristiche e le proprietà delle reazioni chimiche hanno un impatto importante sugli effetti farmacologici e sulle applicazioni mediche dell'epinefrina e forniscono anche indicazioni e idee a chimici e farmacologi per sviluppare farmaci migliori.