Adrenalin(adrenalin) er en katekol-neurotransmitter og et hormon, der i vid udstrækning anvendes til fremstilling af lægemidler såsom hjerte-genoplivning, bronkiektasi, anafylaksi og urokinase. I klinisk anvendelse omfatter konventionelle fremstillingsmetoder hovedsageligt biologiske metoder, kemiske metoder og biosyntetiske metoder. Denne artikel vil analysere disse forberedelsesmetoder.
1. Biologisk metode:
Biosyntesen af adrenalin bruger normalt tyrosin som en forløber, som produceres gennem flere enzymkatalyserede reaktioner. Syntesen og katalysen af disse enzymer reguleres af forskellige faktorer, såsom hormoner, neurotransmittere og lægemidler.
1) Omdannelse af tyrosinhydroxylase til DOPA:
De første forbindelser, der blev syntetiseret, var phenolcarboxylsyrer.
Phenolcarboxylsyre omdannes til 3,4-dihydroxyphenylalanin (DOPA) af tyrosinhydroxylase. Dette respons reguleres af hormonet dopamin og dets derivater, neurotransmittere eller neurofarmaceutiske midler.
2) DOPA oxideres for at generere dopamin:
DOPA decarboxylase oxiderer også DOPA til dopamin af et enzym medieret af syntesen af dopamin.
3) N-methyltransferase får dopamin til at generere noradrenalin:
Norepinephrin omdannes til epinephrin ved virkningen af dopamin N-methyltransferase.
Teknikker, der almindeligvis anvendes i biologiske metoder, omfatter proteinteknologi og genteknologi.
2. Kemisk metode:
Ved kemisk syntese danner tyrosin og formaldehyd methyl-DOPA (Maxwells reagens) gennem 1,4-additionsreaktion. Methyl-DOPA nedbrydes ved 60 grader ved decarboxylering for at danne adrenalin.
Kemisk syntese af epinephrin omfatter hovedsageligt følgende reaktioner:
1) Michael tilsætning af tyrosin og formaldehyd
Tyrosin og formaldehyd gennemgår 1,4-Michael-additionsreaktion under passende reaktionsbetingelser for at generere methyl-DOPA-mellemprodukt.
2) Decarboxylering
Methyl-DOPA-mellemproduktet nedbrydes ved høj temperatur gennem decarboxyleringsreaktionen for at danne epinephrin.
Fordelene ved kemisk syntese af adrenalin omfatter ikke at være bundet af biokatalyse, høj synteseeffektivitet og evnen til at fremstille en række adrenalinderivater gennem strukturelle ændringer. Den kemiske metode har dog også ulemper såsom kompliceret proces og høje omkostninger.
3. Biosyntese:
Biosyntetisk syntese af adrenalin udføres hovedsageligt ved hjælp af mikrobiel synteseteknologi. Ved at screene og modificere mikrobielle stammer kan de producere adrenalin.
Almindelige produktionsværtsmikrobielle stammer til genrekombination omfatter Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma osv., og syntesen af epinephrin ved rekombinant ekspression af Escherichia coli er en mere populær måde. Kernen i metoden er at tage tyrosinets stofskiftevej ud af cellen, og derefter dyrke dens stofskiftevej i beholderen, så den kan producere en stor mængde adrenalin. Det meste af denne tilgang er automatiseret og let skalerbar.
4. Konklusion:
Biologiske metoder, kemiske metoder og biosyntetiske metoder er alle konventionelle metoder til fremstilling af epinephrin. Den biologiske metode kan virkelig generere naturlig adrenalin ud fra et fysiologisk og farmakologisk perspektiv og kan opnå naturlige lægemiddeleffekter, men den er reguleret af gener og enzymer, hvilket gør den vanskelig at forberede; kemiske og biosyntetiske metoder har høj effektivitet og højt udbytte. , Meget karakteriserings- og modifikationskarakteristika, men den kemiske proces er besværlig og dyr, og biosyntesemetoden er svær at opretholde effektiviteten, men kan effektivt koordinere mikrobiel vækst og metabolisme til masseproduktion.
Epinephrin (epinephrin), en neurotransmitter og hormon, er også et vigtigt lægemiddel. Det producerer fysiologiske virkninger ved at binde sig til adrenerge receptorer. Adrenalin omfatter amfetamin- og katekolaminderivater og bruges almindeligvis til behandling af tilstande som astma, hurtig hjerterytme og alvorlige allergiske reaktioner. Derudover bruges stoffet også i processen med førstehjælp og assisteret levering.
Den kemiske reaktion af Epinephrin involverer interaktionen af flere kemiske dele, så denne artikel vil introducere disse deles rolle i den kemiske reaktion.
Kemisk struktur:
Først introduceres den kemiske struktur af Epinephrin. Epinephrinmolekyle er sammensat af phenylethylaminstruktur og katekolringstruktur, forkortelsen er Epi. Der er to chirale carbonatomer, placeret i henholdsvis og positionerne. Derfor findes Epinephrin i fire stereoisomerer, nemlig (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Blandt dem er kun (R,R)-Epi isomeren med stærk fysiologisk aktivitet, som også er den vigtigste isomer produceret in vivo.
Reaktion af epinephrin med hydrogenioner:
Der er hydroxyl- og amingrupper på benzenringen af Epinephrin, så den har en vis surhedsgrad og alkalinitet. Når epinephrin interagerer med hydrogenioner (H^ plus ), kan følgende reaktioner forekomme:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Dette er en kritisk reaktion, fordi EpiH^ plus er et produkt af ionisering af epinephrin, og derved påvirker dets egenskaber i fysiologiske og farmakologiske virkninger.
Oxidationsreaktioner af adrenalin:
Hydroxyl- og amfetamingrupperne i Epinephrin har indlysende redoxegenskaber og kan gennemgå oxidationsreaktioner. Når epinephrin kommer i kontakt med ilt, kan følgende reaktioner forekomme:
Epi plus O2→ EpiO2
Når Epinephrin kommer i kontakt med visse oxidationsmidler, såsom hydrogenperoxid, kan der desuden også forekomme en oxidationsreaktion.
Syre-base reaktion af adrenalin:
Hydroxyl- og amingrupperne i Epinephrin er også sure og basiske, og de kan producere komplekse syre-base-reaktioner ved forskellige pH-værdier. Når pH-værdien er lavere end pKa-værdien af forbindelsen (3,5 og 9.0), vil hydroxylgruppen blive protoneret, hvilket resulterer i en stærk Lewis-syre EpiH^ plus ; omvendt, når pH-værdien er højere end pKa, vil amingruppen blive deprotoneret, Epi^- giver en stærk Lewis-base. Dette samspil mellem sure egenskaber og pH har en betydelig indvirkning på effektiviteten og bivirkningerne af epinephrin i medicinske applikationer.
Nitrogenforgasningsreaktion af epinephrin:
Amingruppen i epinephrin kan også gennemgå nitrogeneringsreaktion, når den udsættes for visse kemiske reagenser på grund af redoxegenskaber. For eksempel, når epinephrin kommer i kontakt med kviksølvnitrat, producerer det en mørkeblå kemisk reaktion:
Epi plus Hg(NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Ovenstående er flere typiske typer adrenalin-kemiske reaktioner, og hver del af den spiller forskellige roller i reaktionen. Kemiske reaktioners karakteristika og egenskaber har en vigtig indflydelse på de farmakologiske virkninger og medicinske anvendelser af adrenalin og giver også vejledning og ideer til kemikere og farmakologer til at udvikle bedre lægemidler.