Acido 3-indoleacrilicoè un composto organico con formula molecolare C12H9NO2, CAS 1204-06-4 e un peso molecolare relativo di 199,21 g/mol. Cristalli polverosi comunemente da bianchi a giallo chiaro e cristalli incolori con elevata purezza. C'è un forte picco di assorbimento nella regione dell'ultravioletto, con lunghezze d'onda che vanno da 220-250 nm. Facile da sciogliere in solventi organici ma difficile da sciogliere in acqua, con un punto di fusione di 175-177 gradi e una densità di 1.365 g/mL (25 gradi). Il suo spettro di fluorescenza è correlato al valore del pH della soluzione, ha una buona stabilità e può essere conservato a lungo a temperatura ambiente. Inoltre, l'acido 3-indoleacrilico è tossico per il corpo umano e deve essere utilizzato in modo sicuro. Ha vari effetti farmacologici, tra cui antitumorale, antinfiammatorio, antibatterico e immunoregolatore. Questi effetti hanno ampie prospettive di applicazione in campi come la medicina, i prodotti sanitari e il cibo.
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Formula chimica |
C11H9NO2 |
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Messa esatta |
187 |
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Peso Molecolare |
187 |
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m/z |
187 (100.0%), 188 (11.9%) |
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Analisi elementare |
C, 70.58; H, 4.85; N, 7.48; O, 17.09 |
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Acido 3-indoleacrilico, noto anche come acido indolacrilico, è un composto biologicamente attivo che in natura esiste principalmente nelle piante e negli animali. Ha molteplici potenziali effetti farmacologici, tra cui anti-tumorale, ant-infiammatorio, antibatterico e regolazione immunitaria.
1. Effetto antitumorale:
3 L'acido indolacrilico ha una significativa attività anti-tumorale. Può inibire la crescita e la proliferazione delle cellule tumorali, indurre l'apoptosi delle cellule tumorali e inibire l'angiogenesi tumorale. Questi effetti aiutano a ridurre l’invasione e la capacità di metastasi delle cellule tumorali. La ricerca ha dimostrato che l'acido 3-indoleacrilico può esercitare effetti antitumorali-regolando varie vie di segnalazione e bersagli molecolari, come l'inibizione della proteina chinasi C e l'induzione dell'arresto del ciclo cellulare.
2. Effetto antinfiammatorio: 3 L'acido indolacrilico ha effetti antinfiammatori significativi. Può inibire il rilascio di varie citochine e mediatori infiammatori nella risposta infiammatoria, alleviando così la risposta infiammatoria. La ricerca ha dimostrato che l'acido 3-indoleacrilico può inibire i fattori nucleari mediante κ B (NF- κ B) e vie di segnalazione come la proteina chinasi attivata dal mitogeno (MAPK) esercitano effetti antinfiammatori.
3. Effetto antibatterico: l'acido 3-ndoleacrilico ha un certo effetto antibatterico. Può inibire la crescita e la riproduzione di vari batteri e funghi, come Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans, ecc. La ricerca ha dimostrato che l'acido 3-indoleacrilico può esercitare effetti antibatterici distruggendo le membrane cellulari e inibendo l'attività degli enzimi intracellulari.
4. Effetto immunomodulatore: 3 L'acido indolacrilico ha un certo effetto immunoregolatore. Può regolare le funzioni di varie cellule immunitarie, come inibire le reazioni infiammatorie e promuovere la secrezione di citochine. La ricerca ha dimostrato che l'acido 3-indoleacrilico può esercitare effetti regolatori del sistema immunitario regolando i recettori e le vie di segnalazione sulla superficie delle cellule immunitarie.
5. Inibizione della risposta infiammatoria: 3 L'acido indolacrilico può inibire il rilascio di vari mediatori dell'infiammazione durante il processo di risposta infiammatoria, come la prostaglandina E2 (PGE2), l'ossido nitrico (NO) e il fattore di necrosi tumorale- (TNF-), l'interleuchina-1 (IL-1) ecc. La ricerca ha dimostrato che può inibire i fattori nucleari κ B (NF- κ B). L'attivazione di vie di segnalazione come la proteina chinasi attivata dal mitogeno (MAPK) riduce la produzione di mediatori infiammatori, alleviando così la risposta infiammatoria.
6. Regolazione della funzione delle cellule immunitarie: 3 L'acido indolacrilico può influenzare la funzione di varie cellule immunitarie. La ricerca ha dimostrato che può inibire la proliferazione dei linfociti T e la secrezione di citochine e ha un effetto regolatore sulla differenziazione delle cellule T helper 1 (Th1) e delle cellule T helper 2 (Th2). Inoltre, l'acido 3-indoleacrilico può anche inibire l'attività letale delle cellule killer naturali (cellule NK), svolgendo un ruolo importante nell'equilibrio e nella funzione delle cellule immunitarie.
7. Reazioni antiallergiche: 3 L'acido indolacrilico ha un effetto antiallergico. Può inibire la risposta immunitaria indotta dagli allergeni e ridurre l'insorgenza di sintomi allergici. La ricerca ha dimostrato che può inibire il rilascio di istamina e avere effetti antagonisti sui recettori dell'istamina, riducendo così le reazioni allergiche.
8. Inibizione delle malattie autoimmuni: 3 L'acido indolacrilico ha un certo effetto inibitorio sulle malattie autoimmuni. La ricerca ha dimostrato che può inibire la comparsa e lo sviluppo dell'encefalomielite autoimmune sperimentale (EAE) e ha anche un certo effetto inibitorio sull'epatite autoimmune sperimentale (EAH). Questi effetti sono strettamente correlati all’inibizione delle reazioni infiammatorie e alla regolazione della funzione delle cellule immunitarie.
In sintesi, l'acido 3 indolacrilico ha vari usi nella regolazione immunitaria, tra cui l'inibizione delle reazioni infiammatorie, la regolazione della funzione delle cellule immunitarie, le reazioni antiallergiche e l'inibizione delle malattie autoimmuni. Questi effetti hanno un potenziale valore applicativo nel trattamento e nella prevenzione delle malattie immuno-correlate. In futuro, ulteriori ricerche sul suo meccanismo d’azione e sulle caratteristiche farmacocinetiche potranno fornire ulteriori basi teoriche e supporto pratico per il suo sviluppo.
Proprietà chimiche e struttura di base
Acido 3-indoleacrilico(formula chimica: C₁₁H₉NO₂, numero CAS: 1204-06-4) è un acido monocarbossilico , -insaturo. La sua struttura è formata dalla coniugazione dello scheletro dell'acido acrilico e del gruppo indolo-3. Questo composto si presenta tipicamente come una polvere cristallina da giallo chiaro a brunastra, con una densità di circa 1,196 g/cm³. In termini di solubilità, può raggiungere 50 mg/mL in DMSO (richiede assistenza ultrasonica per la dissoluzione), ma ha una solubilità relativamente bassa in acqua o etanolo. La sua stabilità è influenzata in modo significativo dalla temperatura e dalla luce e deve essere conservato a lungo a -20 gradi (polvere) o -80 gradi (solvente). Durante il trasporto, deve essere imballato con ghiaccio blu o conservato in un contenitore resistente alla luce a temperatura ambiente.
Processo di produzione principale
La via di sintesi dell'acido 3-indoleacrilico consiste principalmente di reazioni multiple. I passaggi chiave riguardano la modifica del gruppo funzionale dell'anello indolico e l'introduzione della struttura acrilica. Quello che segue è un tipico flusso di processo:
Selezione iniziale delle materie prime
I materiali di partenza comuni includono l'indolo-3-carbossaldeide o l'acido indolo-3-carbossilico. Prendendo come esempio l'indolo-3-carbossaldeide, questa reagisce con l'acido malonico in acetonitrile a riflusso per 9 ore e attraverso la reazione di condensazione di Knoevenagel si forma un intermedio 3-indolo propenoil estere. Successivamente viene idrolizzato per ottenere il prodotto desiderato. La resa totale di questo percorso è di circa il 60%-70%, ma la temperatura di reazione deve essere rigorosamente controllata (80-90 gradi) per evitare la formazione di sottoprodotti.
Ottimizzazione del sistema catalitico
Per migliorare l'efficienza della reazione, i ricercatori hanno sviluppato un processo di sintesi in un-vaso e due-fasi:
Il primo passo:Acido 3-indoleacrilico(1 mmol), fenolo (1,5 mmol) e carbonato di potassio (0,2 mmol) vengono miscelati in DMF e agitati a 100 gradi per 1 ora. Attraverso la reazione di addizione di Michael viene generato un intermedio etere di zolfo.
La seconda fase: l'intermedio viene sottoposto a deidrogenazione in-situ per formare 3-[1-(feniltio)etil]-1H-indolo, con una resa totale fino al 98%. Questo metodo promuove la reazione attraverso una quantità catalitica di base (K₂CO₃), evitando l'uso di catalizzatori di metalli pesanti nei processi tradizionali, in linea con la tendenza della chimica verde.
Purificazione e controllo qualità
Il prodotto grezzo deve essere purificato mediante cromatografia flash, utilizzando gel di silice come fase stazionaria e diclorometano/metanolo (9:1) come eluente. Dopo la purificazione, il prodotto deve essere identificato mediante HPLC (maggiore o uguale al 98%) e NMR (¹H/¹³C) per garantire che soddisfi gli standard per gli esperimenti biologici o la produzione industriale. Ad esempio, le specifiche del prodotto fornite da un determinato fornitore mostrano che la sua purezza è del 99,62% e il solvente residuo (DMF) è inferiore allo 0,1%.
Considerazioni sulla produzione su scala-industriale
Aumentare-le sfide
Esistono differenze significative tra la sintesi di laboratorio e la produzione industriale. Ad esempio, quando un'azienda ha tentato di estendere il metodo a vaso unico al livello di 10 kg, si è riscontrato che il trasferimento di calore nel reattore non era uniforme, con conseguente surriscaldamento locale e la percentuale di sottoprodotti è aumentata al 15%. Le soluzioni includono:
Sostituzione del tradizionale reattore batch con un reattore a flusso continuo e miglioramento del trasferimento di massa e del calore attraverso la progettazione a microcanali;
Ottimizzazione del sistema solvente, utilizzando solventi a basso-punto di ebollizione-(come acetonitrile) invece di DMF, per ridurre il consumo energetico di lavorazione.
Controllo dei costi e approvvigionamento delle materie prime
Il prezzo di mercato dell'acido 3-indoleacrilico oscilla in modo significativo. Per esempio:
Il prezzo del prodotto ad alta-purezza (99,62%) arriva fino a $ 30/mg (TargetMol), utilizzato principalmente per la ricerca scientifica;
Il prodotto di qualità industriale (99%) può costare fino a 3 dollari al kg (una società di import-export nell'Hebei), adatto per la produzione su larga-scala.
Il costo della materia prima rappresenta circa il 40%, con il prezzo dell'indolo-3-carbossaldeide influenzato in modo significativo dal mercato a monte dell'anilina. Le imprese devono bloccare l’offerta attraverso contratti a lungo termine.
Ambiente e sicurezza
I liquidi di scarto prodotti durante il processo produttivo contengono solventi organici (come DMF, diclorometano) e rifiuti acidi/basici. Deve essere recuperato tramite distillazione e neutralizzazione prima di essere scaricato. Inoltre, lo stesso acido 3-indoleacrilico ha una proprietà leggermente irritante e gli operatori devono indossare dispositivi di protezione e l'officina di produzione deve mantenere la ventilazione.
Campi di applicazione e orientamento produttivo
Ricerca biomedica
Come metabolita del triptofano, l'acido 3-indoleacrilico è ampiamente utilizzato nella ricerca sul microbiota intestinale. Ad esempio, può inibire l'espressione di fattori infiammatori (come IL-6, TNF- ), proteggendo la funzione della barriera epiteliale intestinale. Il reparto di produzione deve fornire marcatori isotopici (come l'acido 3-indoleacrilico-d₄), che vengono utilizzati per il monitoraggio del percorso metabolico. Il prezzo di tali prodotti è solitamente 2-3 volte quello del tipo ordinario.
Agricoltura e scienza dei materiali
Una recente ricerca lo ha scopertoAcido 3-indoleacrilicoha una forte attività anti{0}}alghe e può inibire la sintesi delle membrane cellulari delle alghe. Per soddisfare le esigenze dell'irrorazione agricola, il processo di produzione deve ottimizzare la solubilità in acqua del prodotto (ad esempio attraverso la formazione di sale o il nano-rivestimento), riducendo al tempo stesso il costo di produzione al di sotto di 1 dollaro al kg.
Servizi personalizzati
Alcune aziende offrono servizi di modifica strutturale, come l'introduzione di fluoro, cloro, ecc. come sostituenti sull'anello indolico per migliorare l'attività biologica della molecola bersaglio. Il ciclo per tale sintesi personalizzata è solitamente di 4-6 settimane, con un MOQ (quantità minima di ordine) di 10 grammi, e il prezzo varia a seconda della complessità.
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