Dopaminový prášek(odkaz na produkt:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/dopamine-powder-cas-51-61-6.html), také známý jako 3-Hydroxytyramin (odkaz na produkt:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/3-hydroxytyramin-cas-51-61-6.html ), je široce důležitý neurotransmiter Existuje v lidském těle a hraje mimořádně důležitou roli v řízení pohybu těla a regulaci emocí. Přenáší signály mezi neurony a reguluje činnost v mozku a centrální nervové soustavě. Čistý dopamin (odkaz na produkt: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html) se navíc podílí na mnoha dalších fyziologických procesech jako je řízení kardiovaskulárního systému, reakce trávicího systému, imunitní systém a funkce sítnice atd. Pochopení jeho reakčních vlastností má velký význam pro hloubkové pochopení mechanismu jeho působení in vivo a pro vývoj souvisejících léků. Výzkum syntézy 3-hydroxytyraminu má dlouhou historii a různé syntetické metody 3-hydroxytyraminu budou uvedeny níže.
1. Hoffmannova metoda syntézy amoniaku:
Nejčasnější metodou syntézy 3-hydroxytyraminu byla Hoffmannova metoda syntézy amoniaku. Specifickou metodou je zahřátí resorcinolu a hydroxidu draselného na asi 150 stupňů, aby se vytvořily odpovídající aldehydy a ketony, a poté destilace s čpavkovou vodou za získání 3-hydroxytyraminu. I když je metoda jednoduchá na přípravu, výtěžnost je nízká a je potřeba vysoká teplota a tlak, proto je postupně nahrazována jinými efektivnějšími metodami.
Hoffmannova metoda syntézy amoniaku se dělí hlavně do následujících kroků:
(1) Resorcinol a hydroxid draselný reagují za vzniku aldehydů a ketonů:
Nejprve se resorcinol a hydroxid draselný zahřejí na asi 150 stupňů ve vodném roztoku, aby se provedla ketalová reakce. Konkrétní reakční rovnice je následující:
Aldehydy a ketony vzniklé při reakci lze charakterizovat infračervenou spektroskopií, nukleární magnetickou rezonancí a dalšími prostředky.
(2) Destilace a katalytická reakce s použitím čpavkové vody:
Vytvořené aldehydy, ketony a čpavkovou vodu vložte do reakční nádoby pro destilaci a katalytickou reakci. Během reakce hraje čpavková voda katalytickou roli a je také zdrojem plynného čpavku. Konkrétní reakční rovnice je následující:
Při reakci působí amoniak jako redukční činidlo a redukuje jej na 3-anhydrid hydroxyacetonu prostřednictvím adiční reakce s aldehydy a ketony. 3-Hydroxypyrohroznový anhydrid reaguje s amoniakem za vzniku 3-Hydroxytyraminu mechanismem podobným Streckerově reakci.
(3) Čištění:
Poté, co je směs získána, může být čištěna extrakcí, krystalizací a dalšími metodami a nakonec lze získat čistý 3-hydroxytyramin.
Reakční mechanismus Hoffmannovy metody syntézy amoniaku je rozdělen hlavně do dvou kroků:
První krok: tvorba aldehydu a ketonu:
Resorcinol nejprve podstoupí ketalovou reakci s hydroxidem draselným za vzniku odpovídajícího aldehydu a ketonu. Konkrétní reakční rovnice je následující:
Vysoká teplota požadovaná při reakci je asi 150 stupňů, což je jednokroková reakce. Ketalovou reakci lze charakterizovat infračervenou spektroskopií, nukleární magnetickou rezonancí a dalšími prostředky.
Druhý krok: reakce katalyzovaná čpavkovou vodou:
Po smíchání vzniklých aldehydů a ketonů s čpavkovou vodou se provádějí destilační a katalytické reakce. V tomto procesu čpavková voda poskytuje nejen plynný čpavek, ale působí také jako katalyzátor pro podporu adiční reakce atomů kyslíku a plynného čpavku. Plynný čpavek se používá jako redukční činidlo k redukci aldehydů a ketonů na 3-anhydrid kyseliny hydroxyacetolaktátové (kyselina acetolaktová). 3-Hydroxypyruvát a amoniak opět podléhají mechanismu podobnému Streckerově reakci za vzniku 3-hydroxytyraminu. Konkrétní reakční rovnice je následující:
Je třeba poznamenat, že podmínky, jako je reakční teplota a čas, by měly být během reakce přísně kontrolovány, aby se zabránilo rozkladu produktu nebo výskytu jiných nežádoucích reakcí.
Stručně řečeno, metoda Hoffmannovy syntézy amoniaku je jednou z prvních metod přípravy 3-hydroxytyraminu. Přestože je jeho obsluha poměrně jednoduchá, jeho výtěžnost je nízká a vyžaduje vysokou teplotu a vysoký tlak, což nemůže splnit požadavky průmyslové výroby. V současné době bylo vyvinuto mnoho efektivnějších a ekologicky šetrnějších metod syntézy, ale Hoffmannova metoda syntézy amoniaku má stále určitou výzkumnou hodnotu a historický význam.
2. Wolff-Kishnerova metoda redukce:
Wolff-Kishnerova redukční metoda je klasická redukční metoda ketonů, která byla použita pro přípravu 3-hydroxytyraminu. Obvykle se 4-hydroxyacetofenon nejprve připraví s resorcinolem, poté se redukuje na odpovídající alkohol pomocí hydrogenamoniakové vody nebo isopropoxidu sodného a dehydratuje se za alkalických podmínek za vzniku 3-hydroxytyraminu. Tato metoda využívá mírné podmínky, ale vyžaduje použití silného základu a operaci je třeba věnovat pozornost.
Úvod do Wolff-Kishnerovy redukční metody:
3-Hydroxytyramin je biologicky aktivní molekula, která se široce vyskytuje v nervovém systému a účastní se různých fyziologických procesů, jako je pohyb, učení a chování. Proto je důležité připravit 3-Hydroxytyramin. Wolff-Kishnerova redukce je způsob redukce aldehydů nebo ketonů na odpovídající alkylové nebo arylové sloučeniny. Princip reakce metody je: nejprve smíchat keton nebo aldehyd s přebytkem čpavkové vody a hydroxidu sodného za vzniku odpovídající oximové sloučeniny. Potom se získaná oximová sloučenina smíchá s hydroxidem sodným a ethylenglykolem a zahřívá se na vysokou teplotu, aby se způsobila deoxygenace za vzniku odpovídající alkylové nebo arylové sloučeniny.
2. Konkrétní kroky Wolff-Kishnerovy redukční metody
Krok 1: Syntéza cílové sloučeniny 3,4-dihydroxyfenethylaminu
(1) Připravte reakční směs: Smíchejte 0,45 g 3,4-dihydroxyfenylacetonu, 1,32 g hydroxidu sodného a 10 ml vodného amoniaku a míchejte po dobu 30 minut.
(2) Reakce zahřívání: zahřejte reakční směs na 80 stupňů a reagujte po dobu 4-6 hodin, dokud se barva úplně neztratí. Během reakčního procesu je nutné dbát na míchání a kontrolu teploty, aby byl zajištěn hladký průběh reakce.
(3) Filtrace produktu: Po reakci se ochladí na teplotu místnosti, promyje se 3krát ethanolem a poté se extrahuje 3krát roztokem ethanol/ether. Extrahovaná organická fáze byla dvakrát promyta roztokem chloridu sodného a poté vysušena bezvodým chloridem sodným.
(4) Sušení produktu: získaný bezvodý chlorid sodný byl extrahován ethanolem, produkt byl znovu rozpuštěn a zfiltrován a poté vysušen ve vakuové sušárně za získání cílového produktu 3,4-dihydroxyfenylaminu.
Druhý krok: Redukce Wolff-Kishner
(1) Připravte reakční směs: Rozpusťte 0,2 g 3,4-dihydroxyfenylaminu v 10 ml isopropanolu vysušeného oxidem hlinitým a míchejte, dokud se úplně nerozpustí. Poté se přidá přebytek čpavkové vody (8 ml) a hydroxidu sodného (2 g), poté se přidá ethylenglykol (2 ml) a dobře se promíchá.
(2) Reakce zahřívání: reakční směs byla zahřátá na 150 stupňů a ponechána reagovat po dobu 6 hodin, dokud nebyla reakce zcela dokončena. Během reakčního procesu je třeba věnovat pozornost kontrole teploty a času, aby byl zajištěn hladký průběh reakce. Po dokončení reakce může být reakční směs ochlazena lázní led-voda.
(3) Izolace produktu: reakční směs byla zfiltrována a filtrát byl vysušen pomocí bezvodého chloridu sodného. Poté upravte pH tak, aby bylo téměř neutrální, a nakonec extrakcí získejte bezvodý produkt.
(4) Sušení produktu: sušení produktu ve vakuové sušárně za získání čistého 3-hydroxytyraminu.
Výhody a nevýhody Wolff-Kishnerovy redukční metody:
výhoda:
(1) Reakce je jednoduchá a pohodlná a snadno se ovládá.
(2) Reakční suroviny lze snadno získat a náklady jsou relativně nízké.
(3) Dobrá selektivita, dobrý redukční účinek na sloučeniny, jako jsou aldehydy a ketony.
(4) Nevznikají žádné zbytečné vedlejší produkty a reakční systém je relativně jednoduchý.
nedostatek:
(1) Reakce vyžaduje použití prostředí s vysokou teplotou a vysokým tlakem, což pravděpodobně způsobí bezpečnostní problémy.
(2) Nevztahuje se na sloučeniny obsahující jiné funkční skupiny než karbonyl.
(3) Reakční podmínky jsou relativně drsné a různé faktory, jako je reakční doba, teplota a pH, je třeba kontrolovat, aby se zajistil hladký průběh reakce.
Celkově je Wolff-Kishnerova redukční metoda běžně používanou redukční metodou s širokým spektrem aplikací. Při přípravě 3-hydroxytyraminu může tato metoda účinně redukovat jeho prekurzorovou sloučeninu na cílový produkt a je velmi praktickou syntetickou metodou.