skopolamin(hyoscin)(odkaz:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), také známý jako skopolamin, je alkaloidová sloučenina, která patří do skupiny tropinových alkaloidů. Molekulární vzorec je C17H21NE4, CAS 51-34-3 a molekulová hmotnost je 303,35 g/mol. Jeho struktura obsahuje skupiny, jako je benzenový kruh, cyklohexenový kruh a oktadienyl. Je relativně stabilní za neutrálních a slabě kyselých podmínek, ale v alkalických podmínkách se rozkládá. Proto je při přípravě, skladování a používání skopolaminu důležitá kontrola pH. Může dojít k řadě chemických reakcí, včetně reakcí, jako je esterifikace, hydrolýza, oxidace a hydrogenace. Může reagovat s řadou sloučenin za vzniku různých derivátů.
1. Cesta alkalické syntézy Belladonny:
Metoda používá Belladonna (belladonna) jako výchozí materiál pro syntézu skopolaminu prostřednictvím vícestupňových reakcí. Nejprve se skopolamin v Belladonně částečně extrahuje a poté se skopolamin postupně syntetizuje acidobazickou úpravou, esterifikací, hydrogenací a dalšími kroky.
Zde jsou obecné kroky:
1.1. Extrakce skopolaminu z Belladonny:
Nejprve se listy a stonky rostliny Belladonna rozdrtí a zpracují a poté se namočí a extrahují pomocí vhodného rozpouštědla (jako je ethylacetát, methanol atd.), čímž se získá extrakt obsahující Skopolamin.
1.2. Nastavení alkalizace:
Extrakt se zalkalizuje, obvykle alkalickým roztokem hydroxidu sodného (NaOH) nebo hydroxidu draselného (KOH). Tím se skopolamin převede na formu soli (jako je skopolamin hydroxypyruvát).
1.3. Esterifikační reakce:
Alkalicky upravený extrakt se nechá reagovat s vhodným acylačním činidlem, jako je acetanhydrid (Ac2O) nebo anhydrid kyseliny octové (AcOEt), za vzniku esterifikačního produktu skopolaminu. Tato reakce se obvykle provádí za mírných podmínek.
1.4. Hydrogenační reakce:
Esterifikační produkt se podrobí hydrorafinaci za použití vhodného redukčního činidla, jako je vodík, a katalyzátoru, jako je platina nebo palladium, za účelem provedení katalytické hydrogenační reakce za účelem redukce esterové struktury a vytvoření skopolaminu.
1.5. Krystalizace a čištění:
Požadovaný skopolaminový produkt se čistí z reakční směsi krystalizací nebo jinými způsoby čištění.
2. Syntetická cesta skopolaminové metody:
Metoda využívá skopolamin jako výchozí materiál a postupně syntetizuje skopolamin prostřednictvím esterifikace, acidifikace, hydrolýzy esteru a dalších reakcí. Mezi nimi krok esterifikace obvykle přijímá reakci esteru kyseliny šťavelové a skopolaminu za vzniku oxalylskopolaminu a poté získává skopolamin okyselením a hydrolýzou esteru.
2.1. Příprava výchozího materiálu:
Při skopolaminové metodě je výchozí látkou skopolamin (tropová kyselina). Skopolamin lze extrahovat z určitých rostlin nebo jej lze připravit chemickou syntézou.
2.2. Esterifikační reakce:
Nejprve se skopolamin nechá reagovat s vhodným alkoholem za vzniku skopolaminového produktu. Běžně používané alkoholy zahrnují methanol, ethanol a podobně. Esterifikační reakce se obvykle provádí za kyselých podmínek a běžně používané kyselé katalyzátory zahrnují kyselinu sírovou a chlorid železnatý.
Příklad reakční rovnice:
C17H21NE4+ CH4O → methylskopolamin + H2O
2.3. Okyselovací reakce:
Esterifikovaný produkt se okyselí, aby se převedl na odpovídající kyselinu. Mezi běžně používaná okyselující činidla patří kyselina sírová a chlorid železnatý.
Příklad reakční rovnice:
Methylskopolamin + kyselina → C17H21NE4+ CH4O
2.4. Hydrolýza esterů:
Estery se hydrolyzují na odpovídající kyseliny a alkoholy kyselou nebo bazickou katalýzou. Při syntéze skopolaminu tento krok umožňuje skopolaminu znovu reagovat s alkoholem vytvořeným v předchozím kroku za účelem syntézy skopolaminu.
Příklad reakční rovnice:
Methylskopolamin + kyselina/báze → C17H21NE + C5H12S (pro recyklaci)
3. Syntetická cesta přeměny tropických alkaloidů:
Metoda využívá další tropické alkaloidy (jako je atropin a atorvastatin) jako výchozí materiály a postupně syntetizuje Skopolamin prostřednictvím kroků, jako je esterifikace, acidobazická úprava, oxidace a acidifikace. Výhodou této metody je, že existující struktura tropického alkaloidu může být použita pro syntézu z meziproduktů a může být zlepšena účinnost syntézy.
3.1. Příprava výchozího materiálu:
Při přeměně tropických alkaloidů je výchozí látkou obvykle existující příbuzný alkaloid, jako je L-hyoscyamin (levoisopropylskopolamin) nebo atropin (atropin). Tyto alkaloidy mohou být extrahovány z rostlin nebo připraveny chemickou syntézou.
3.2. Hydrogenační reakce:
Nejprve se výchozí materiál podrobí hydrogenační reakci a hydrogenační redukcí se převede na různé tropiové alkaloidy. Hydrogenační reakce se obvykle provádí v přítomnosti katalyzátoru a typické katalyzátory zahrnují platinu nebo palladium a podobně.
Příklad vzorce chemické reakce pro hydrogenační reakci:
C17H23NE3 + H2 → C17H21NE4
3.3. Reakce na strukturální změny:
Produkt hydrogenační reakce byl dále transformován reakcí změny struktury za vzniku cílového produktu Skopolamin. Reakce strukturních změn typicky zahrnují kyselinou katalyzované nebo bazicky katalyzované cyklizace, přesmyky nebo jiné specifické reakce.
Příklad reakce na strukturální změnu:
a) Kyselina katalyzovaná cyklizace:
C17H23NE3→ hyoscyamin keton → C17H21NE4
b) Báze katalyzované přesmykové reakce:
C17H23NE3 → C17H21NE2 → C17H21NE4
4. Syntetická cesta hydrogenace:
Metoda využívá jako výchozí materiál cyklohexenthiol s terciárními aminoskupinami a postupně syntetizuje Skopolamin prostřednictvím kroků, jako je hydrogenace, acidobazická úprava a esterifikace. Klíčem k této metodě je převést cyklohexenthiol na cyklohexenamin pomocí hydrogenační reakce a poté generovat Skopolamin pomocí esterifikační reakce.
4.1. Příprava výchozího materiálu:
Při hydrogenaci je výchozí látkou obvykle alkaloid s podobnou strukturou, jako je L-hyoscyamin (Levoisopropylskopolamin) nebo atropin (Atropin). Tyto výchozí materiály lze získat extrakcí rostlin nebo chemickou syntézou.
4.2. Hydrogenační reakce:
Hydrogenační reakce je hlavním krokem hydrogenační metody. Převádí výchozí materiál na cílový produkt Skopolamin hydroredukcí. Hydrogenační reakce vyžadují vhodné katalyzátory a reakční podmínky.
Příklad vzorce chemické reakce pro hydrogenační reakci:
a) Hydrogenace L-hyoscyaminu:
C17H23NE3 + H2 → C17H21NE4
b) Hydrogenace atropinu:
C17H23NE3 + H2 → C17H21NE4
4.3. Separace a čištění:
Po dokončení hydrogenační reakce je produkt obvykle přítomen spolu s dalšími reaktanty a vedlejšími produkty. K získání vysoce čistého skopolaminu jsou proto nutné kroky izolace a čištění. Běžně používané separační techniky zahrnují krystalizaci, extrakci rozpouštědlem, chromatografii a podobně.
5. Cesta fotochemické syntézy:
Tato metoda využívá fotochemickou reakci k syntéze skopolaminu. Obvykle se jako výchozí materiál používá sloučenina se strukturou dvojné vazby a za světelných podmínek dochází k fotochemické reakci a fragmentačními a rekombinačními reakcemi se postupně syntetizuje skopolamin. Tato metoda je vhodná pro specifické chemické reakce a podmínky.
5.1. Přehled:
Fotochemická metoda je metoda, která využívá světelnou energii k podpoře chemických reakcí. Elektronové přechody v molekulách jsou excitovány světlem a reaktanty v excitovaných stavech jsou generovány, aby se účastnily chemických transformací. U fotochemické syntézy skopolaminu se obvykle účastní excitace v ultrafialové a viditelné oblasti.
5.2. Příprava výchozích surovin:
Ve fotochemických metodách mohou být výchozím materiálem alkaloidy s podobnou strukturou, jako je L-hyoscyamin (Levoisopropylskopolamin) nebo atropin (Atropin). Tyto výchozí materiály lze získat extrakcí rostlin nebo chemickou syntézou.
5.3. Fotochemická reakce:
Fotochemická reakce je základním krokem fotochemické syntézy skopolaminu. Tato reakce vyžaduje vhodný zdroj světla a reakční podmínky.
Příklad vzorce chemické reakce pro fotochemickou reakci:
a) Fotochemická reakce L-hyoscyaminu:
C17H23NE3+ vv → C17H21NE4
b) Fotochemická reakce atropinu:
C17H23NE3+ vv → C17H21NE4
Je třeba poznamenat, že hv ve výše uvedeném vzorci chemické reakce představuje světelnou energii, protože proces excitace fotochemických reakcí je obvykle představován energií fotonu.
5.4. Separace a čištění:
Po dokončení fotochemické reakce produkt obvykle existuje spolu s dalšími reaktanty a vedlejšími produkty. K získání skopolaminu ve vysoké čistotě jsou proto nutné vhodné kroky izolace a čištění. Běžně používané separační techniky zahrnují krystalizaci, extrakci rozpouštědlem, chromatografii a podobně.
Je třeba poznamenat, že výše uvedená syntetická cesta je založena na známé literatuře a výsledcích výzkumu a specifické reakční podmínky a experimentální podrobnosti jsou vynechány. Syntéza skopolaminu je komplexní proces zahrnující syntézu mnoha chemických reakcí a meziproduktů. Máte-li zájem dozvědět se více o syntetické cestě skopolaminu, nahlédněte do příslušné odborné literatury nebo se poraďte s profesionálním chemikem.