Epinefrin(adrenalin) je katecholový neurotransmiter a hormon široce používaný při přípravě léků, jako je srdeční resuscitace, bronchiektázie, anafylaxe a urokináza. V klinické aplikaci konvenční metody přípravy zahrnují především biologické metody, chemické metody a biosyntetické metody. Tento článek bude analyzovat tyto způsoby přípravy.
1. Biologická metoda:
Biosyntéza adrenalinu obvykle využívá tyrosin jako prekurzor, který je produkován více enzymy katalyzovanými reakcemi. Syntéza a katalýza těchto enzymů jsou regulovány různými faktory, jako jsou hormony, neurotransmitery a léky.
1) Konverze tyrosinhydroxylázy na DOPA:
Prvními sloučeninami, které byly syntetizovány, byly fenolové karboxylové kyseliny.
Fenolová karboxylová kyselina je přeměněna na 3,4-dihydroxyfenylalanin (DOPA) tyrosinhydroxylázou. Tato odpověď je regulována hormonem dopaminem a jeho deriváty, neurotransmitery nebo neurofarmaky.
2) DOPA se oxiduje za vzniku dopaminu:
DOPA dekarboxyláza také oxiduje DOPA na dopamin enzymem zprostředkovaným syntézou dopaminu.
3) N-methyltransferáza podněcuje dopamin k produkci norepinefrinu:
Norepinefrin se přeměňuje na adrenalin působením dopamin N-methyltransferázy.
Techniky běžně používané v biologických metodách zahrnují proteinové inženýrství a genové inženýrství.
2. Chemická metoda:
Při chemické syntéze tvoří tyrosin a formaldehyd methyl-DOPA (Maxwellovo činidlo) prostřednictvím 1,4-adiční reakce. Methyl-DOPA se rozkládá při 60 stupních dekarboxylací za vzniku adrenalinu.
Chemická syntéza epinefrinu zahrnuje především následující reakce:
1) Michaelova adice tyrosinu a formaldehydu
Tyrosin a formaldehyd podstoupí 1,4-Michaelovu adiční reakci za vhodných reakčních podmínek za vzniku methyl-DOPA meziproduktu.
2) Dekarboxylace
Meziprodukt methyl-DOPA se rozkládá při vysoké teplotě prostřednictvím dekarboxylační reakce za vzniku epinefrinu.
Mezi výhody chemické syntézy adrenalinu patří nevázání na biokatalýzu, vysoká účinnost syntézy a schopnost připravovat různé deriváty adrenalinu strukturálními změnami. Chemická metoda má však také nevýhody, jako je komplikovaný proces a vysoká cena.
3. Biosyntéza:
Biosyntetická syntéza adrenalinu se provádí především pomocí technologie mikrobiální syntézy. Screeningem a modifikací mikrobiálních kmenů mohou produkovat adrenalin.
Běžné produkční hostitelské mikrobiální kmeny pro genovou rekombinaci zahrnují Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma atd. a populárnějším způsobem je syntéza epinefrinu rekombinantní expresí Escherichia coli. Jádrem metody je vyvést metabolickou dráhu tyrosinu z buňky a následně kultivovat jeho metabolickou dráhu v nádobě, aby mohla produkovat velké množství adrenalinu. Většina tohoto přístupu je automatizovaná a snadno škálovatelná.
4 Závěr:
Biologické metody, chemické metody a biosyntetické metody jsou všechny konvenční metody pro přípravu epinefrinu. Biologická metoda může skutečně generovat přirozený adrenalin z pohledu fyziologie a farmakologie a může získat přirozené účinky léků, ale je regulována geny a enzymy, což ztěžuje přípravu; chemické a biosyntetické metody mají vysokou účinnost a vysoký výtěžek. , Vysoce charakterizační a modifikační charakteristiky, ale chemický proces je těžkopádný a nákladný a metoda biosyntézy se obtížně udržuje v účinnosti, ale může účinně koordinovat mikrobiální růst a metabolismus pro hromadnou výrobu.
Důležitým lékem je také epinefrin (adrenalin), neurotransmiter a hormon. Vyvolává fyziologické účinky vazbou na adrenergní receptory. Epinefrin zahrnuje amfetaminové a katecholaminové deriváty a běžně se používá k léčbě stavů, jako je astma, zrychlený srdeční tep a závažné alergické reakce. Kromě toho se lék používá také v procesu první pomoci a asistovaného porodu.
Chemická reakce epinefrinu zahrnuje interakci více chemických částí, takže tento článek představí roli těchto částí v chemické reakci.
Chemická struktura:
Nejprve je představena chemická struktura epinefrinu. Molekula epinefrinu se skládá z fenyletylaminové struktury a katecholové kruhové struktury, zkratka je Epi. Existují dva chirální atomy uhlíku, umístěné v polohách a . Epinefrin tedy existuje ve čtyřech stereoizomerech, jmenovitě (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Mezi nimi je pouze (R,R)-Epi izomer se silnou fyziologickou aktivitou, který je také hlavním izomerem produkovaným in vivo.
Reakce epinefrinu s vodíkovými ionty:
Na benzenovém kruhu epinefrinu jsou hydroxylové a aminové skupiny, takže má určitou kyselost a zásaditost. Když epinefrin interaguje s vodíkovými ionty (H^ plus ), mohou nastat následující reakce:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Jedná se o kritickou reakci, protože EpiH^ plus je produktem ionizace epinefrinu, čímž ovlivňuje jeho vlastnosti ve fyziologických a farmakologických účincích.
Oxidační reakce epinefrinu:
Hydroxylové a amfetaminové skupiny epinefrinu mají zjevné redoxní vlastnosti a mohou podléhat oxidačním reakcím. Když se epinefrin dostane do kontaktu s kyslíkem, mohou nastat následující reakce:
Epi plus O2→ EpiO2
Navíc, když se epinefrin dostane do kontaktu s určitými oxidačními činidly, jako je peroxid vodíku, může také dojít k oxidační reakci.
Acidobazická reakce epinefrinu:
Hydroxylové a aminové skupiny epinefrinu jsou také kyselé a zásadité a mohou produkovat složité acidobazické reakce při různých hodnotách pH. Když je hodnota pH nižší než hodnota pKa sloučeniny (3,5 a 9.0), pak bude hydroxylová skupina protonována, což vede k silné Lewisově kyselině EpiH^ plus; naopak, když je hodnota pH vyšší než pKa, bude aminová skupina deprotonována, Epi^- poskytuje silnou Lewisovu bázi. Tato souhra kyselých vlastností a pH má významný dopad na účinnost a vedlejší účinky epinefrinu v lékařských aplikacích.
Reakce zplyňování dusíkem u epinefrinu:
Aminová skupina v epinefrinu může také podstoupit dusíkatou reakci, když je vystavena určitým chemickým činidlům kvůli redoxním vlastnostem. Například, když se epinefrin dostane do kontaktu s dusičnanem rtuťnatým, vyvolá tmavě modrou chemickou reakci:
Epi plus Hg(NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Výše je uvedeno několik typických typů chemických reakcí epinefrinu a každá jeho část hraje v reakci jinou roli. Charakteristiky a vlastnosti chemických reakcí mají důležitý dopad na farmakologické účinky a lékařské aplikace epinefrinu a také poskytují vodítko a nápady pro chemiky a farmakology k vývoji lepších léků.