Epinefrina(adrenalina) è un neurotrasmettitore catecolico e un ormone ampiamente utilizzato nella preparazione di farmaci come rianimazione cardiaca, bronchiectasie, anafilassi e 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.
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.
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.