Colchicina in polvere, solido cristallino bianco o cristallo incolore o giallo chiaro, solido a temperatura ambiente. È un alcaloide naturale amaro e altamente tossico con formula chimica C22H25NO6, CAS 64-86-8 e peso molecolare relativo di 399,44. La solubilità in acqua è bassa e solo 0,5 g di colchicina possono essere contenuti in 100 ml di acqua. Tuttavia, è facilmente solubile in solventi organici come alcol, etanolo e cloroformio e può reagire con altri composti nella sua soluzione per formare nuovi composti. È una molecola molto stabile, quindi non è facilmente influenzata da altri fattori in natura. Inoltre, non ha evidenti proprietà magnetiche ed elettriche. Ha anche alcune proprietà fisiche speciali, ad esempio, può svolgere un ruolo importante nella formazione della proteina del citoscheletro. La colchicina può anche intercalare nei doppi filamenti del DNA, influenzandone così la topologia e la struttura, interrompendo così i processi di replicazione del DNA e di divisione cellulare. È un alcaloide con varie attività farmacologiche come antitumorale, anti-gotta, anti-infiammazione e immunosoppressione. È ricavato dal Colchicum Autumnale della famiglia delle Colchicaceae. È un alcaloide con molteplici attività farmacologiche come antitumorale, anti-gotta, anti-infiammazione e immunosoppressione, ed è ampiamente utilizzato in medicina, scienze biologiche e agricoltura.
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Formula chimica |
Acido C22H25NO6 |
Massa esatta |
399 |
Peso molecolare |
399 |
m/z |
399 (100.0%), 400 (23.8%), 401 (2.7%), 401 (1.2%) |
Analisi elementare |
C, 66.15; H, 6.31; N, 3.51; O, 24.03 |
Colchicina in polvereè un alcaloide con varie attività farmacologiche come antitumorale, anti-gotta, anti-infiammatoria e immunosoppressiva, ed è ampiamente utilizzato nei campi della medicina, delle scienze della vita e dell'agricoltura. Di seguito sono riportati i principali usi della colchicina:
Anticancro
La colchicina ha una lunga storia di utilizzo nel trattamento di alcuni tumori ed è stata ulteriormente confermata in studi recenti. Il suo meccanismo d'azione è quello di bloccare la proliferazione e la diffusione delle cellule tumorali inibendo la mitosi delle cellule tumorali. La colchicina può anche ridurre l'espressione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF) e delle glicoproteine, riducendo così l'afflusso di sangue ai tumori e la formazione di matrice extracellulare. Attualmente, la colchicina è stata ampiamente utilizzata nel trattamento di vari tumori, tra cui il cancro ovarico, il cancro cervicale, il cancro al seno, il melanoma e così via.
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Anti-gotta
colchicina per la gotta, La colchicina è anche uno dei primi farmaci ad essere utilizzato nel trattamento della gotta. Il suo meccanismo d'azione è quello di inibire la risposta infiammatoria e il movimento dei globuli bianchi, riducendo così il dolore e il gonfiore. La colchicina riduce anche i livelli di acido urico e previene la formazione e la deposizione di cristalli di acido urico. La colchicina è spesso utilizzata per alleviare il dolore e controllare l'infiammazione durante gli attacchi acuti di gotta, mentre nei pazienti con gotta cronica, la colchicina può essere utilizzata per prevenire la recidiva dei sintomi.
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Antinfiammatorio
Oltre al trattamento della gotta, la colchicina è ampiamente utilizzata anche nel trattamento di altre malattie correlate all'infiammazione, come l'artrite reumatoide, la colite ulcerosa, le ulcere orali, ecc. Il suo meccanismo d'azione è quello di ridurre il dolore e il gonfiore e promuovere la riparazione e la rigenerazione dei tessuti danneggiati inibendo la secrezione di mediatori infiammatori e l'adesione e il movimento dei globuli bianchi.
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Immunosoppressione
La colchicina ha anche un effetto immunosoppressivo e ha alcuni effetti sul trattamento delle malattie autoimmuni, come il lupus eritematoso sistemico, l'artrite reumatoide, l'epatite autoimmune e così via. In queste malattie, la colchicina inibisce e modula la funzione delle cellule immunitarie, riducendo l'intensità e la durata delle risposte autoimmuni.
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Malattie epatobiliari
La colchicina è anche ampiamente utilizzata nel trattamento delle malattie epatobiliari, come la cirrosi biliare primaria e l'epatite cronica. Il suo meccanismo d'azione è quello di alleviare il dolore e alleviare sintomi come l'ittero riducendo l'infiammazione e la congestione del fegato e della cistifellea, migliorando la funzione di svuotamento della cistifellea e promuovendo la sintesi e l'escrezione degli acidi biliari.
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Malattie neurodegenerative
Di recente, l'ambito di applicazione della Colchicina è stato esteso al campo delle malattie neurodegenerative. Studi hanno dimostrato che la Colchicina può ridurre la morte e il danno dei neuroni e migliorare la sopravvivenza e il recupero dei neuroni. Può anche alleviare le malattie neurodegenerative causate da fattori come lesioni cerebrali e lesioni da ischemia-riperfusione, come il morbo di Alzheimer, l'incidente cerebrovascolare, ecc.
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Campo agricolo
Oltre alle applicazioni mediche, la Colchicina è ampiamente utilizzata anche nel campo dell'agricoltura. Viene utilizzata come induttore nell'ibridazione delle piante e nell'allevamento poliploide. Attraverso il trattamento con Colchicina, il numero di cromosomi nelle cellule somatiche delle piante può essere raddoppiato, producendo così nuove varietà eccellenti, come grano, canna da zucchero, papaya, ecc.
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In conclusione, la Colchicina è un alcaloide molto importante con ampie prospettive di applicazione e grande valore economico e sociale. Con la ricerca graduale e approfondita sul suo meccanismo d'azione e sui campi di applicazione, si ritiene che la Colchicina verrà applicata e promossa in più campi.
La fonte diColchicina in polvereè limitato e il contenuto è basso, per questo si è cercato di ricorrere a una serie di metodi di sintesi.
1. Metodo riassuntivo
- Metodo di riarrangiamento di Fritsch-Buttenberg-Wiechell
Il metodo Fritsch-Buttenberg-Wiechell Rearrangement è uno dei primi metodi di sintesi della Colchicina. I suoi passaggi di reazione sono i seguenti:
Materiale di partenza: N-acetil-N-fenil- -bromoacetamide (1)
(1) 1 viene deacetilato mediante catalisi di base per generare metilenfenolo-N-benzoilvinilammina (2);
(2) Reazione di Mannich di 2 con estere metilico di N-benzoil-D-alanina (3) catalizzata da K2CO3 per generare acido Schöpf (4);
(3) 4 genera N-acetil-3-bromobenzoilmetil acrilato (5) tramite disidratazione, e poi subisce una reazione di riarrangiamento tramite riscaldamento e riarrangiamento di Loveman per generare Colchicina (6).
Il vantaggio principale di questo metodo è che prevede meno fasi di reazione, ma per formare intermedi chiave sono necessarie reazioni in più fasi, l'operazione è macchinosa e la resa del prodotto è bassa.
- Metodo di sintesi di Trost
Il metodo di sintesi di Trost è un metodo completo basato sulla sintesi delle olefine e i suoi passaggi di reazione sono i seguenti:
Materia prima: -dimetilamminoacrilato (7)
(1) 7 subisce una reazione di semi-addizione catalizzata da Pd(0) per generare 8;
(2) 8 subisce una reazione chimica con un anione ammidico per generare 9;
(3) 9 subisce una reazione di ciclizzazione asimmetrica catalizzata dal cromo nonafluorobifenolo per generare 10;
(4) 10 subisce deprotezione e idrogenazione catalizzata da HBr per generare Colchicina (6).
Il vantaggio di questo metodo è che prevede pochi passaggi di reazione, una facile sintesi di intermedi, un'elevata resa del prodotto e un'ampia gamma di applicazioni, ma richiede requisiti tecnici più elevati.
- Metodo Leimgruber-Batcho
Il metodo Leimgruber-Batcho è un tipo di metodo totale che adotta il 2,3,4,6-tetrametossibenzofenone come materiale di partenza e i suoi passaggi di reazione sono i seguenti:
Materiale di partenza: 2,3,4,6-tetrametossibenzofenone (11)
(1) 11 subisce una reazione di eterificazione per generare 12;
(2) 12 subisce la reazione di acilazione dell'o-fosfito per generare 13;
(3) 13 genera 14 attraverso la reazione di disidratazione;
(4) 14 subisce la reazione dell'acido Schöpf per produrre Colchicina (6).
Il vantaggio di questo metodo è che l'intermedio è facile da sintetizzare, i passaggi di reazione sono pochi e il funzionamento è semplice, ma la resa del prodotto è bassa.
2. Metodo semisintetico
Oltre al metodo generale, ci sono alcuni metodi semisintetici che possono essere utilizzati per la sintesi della Colchicina. Questi metodi utilizzano principalmente lo scheletro naturale della Colchicina per produrre analoghi della Colchicina tramite modifica chimica o biotrasformazione.
- Metodo di demetilazione
Il metodo di demetilazione è un metodo semisintetico che utilizza lo scheletro naturale di Colchicina. I suoi passaggi di reazione sono i seguenti:
Ingredienti: Colchicina naturale (15)
(1) 15 reagisce con bromuro di metile e KOH per formare 16;
(2) 16 genera 17 attraverso metatesi chinoide;
(3) 17 genera 18 attraverso la reazione di disidratazione;
(4) 18 subisce reazioni di protezione e deprotezione appropriate per generare Colchicina (6).
Il vantaggio di questo metodo è che il metodo semisintetico è relativamente semplice da utilizzare e la colchicina naturale può essere utilizzata come materia prima, ma richiede molti passaggi e la resa del prodotto non è elevata.
- Metodo biocatalitico
Il metodo biocatalitico consiste nell'introdurre lo scheletro di colchicina nei microrganismi e realizzare la sintesi di analoghi di colchicina attraverso l'azione di enzimi metabolici. Il vantaggio di questo metodo è che la diversità del prodotto e la stereoselettività sono elevate, e viene utilizzata la biotrasformazione naturale, e ha una buona compatibilità ambientale.
Ad esempio, uno studio ha dimostrato che l'enzima O-demetilasi espresso in Pichia pastoris può convertire il gruppo metossilico della colchicina naturale in un gruppo idrossilico e produrre derivati idrossilati della colchicina.
In conclusione, esistono vari metodi di sintesi della Colchicina, tra cui il metodo totale e il metodo semisintetico. Tra questi, il metodo della somma coinvolge molte importanti reazioni di sintesi organica, come la reazione di Mannich, la reazione di Lovelock-Ross, ecc., che ha un alto significato teorico e pratico. Il metodo semisintetico consiste nell'utilizzare la Colchicina naturale come materiale di partenza per realizzare la sintesi diColchicina in polvereanaloghi tramite modifica chimica o biotrasformazione, che presenta i vantaggi di un funzionamento semplice e di un'elevata diversità di prodotto. In generale, è possibile selezionare diversi metodi di sintesi in base alla situazione specifica per ottenere il miglior effetto di sintesi.
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