Epinefriini(adrenaliini) on katekolivälittäjäaine ja hormoni, jota käytetään laajalti lääkkeiden, kuten sydämen elvytys, keuhkoputkentulehdus, anafylaksia ja urokinaasi, valmistuksessa. Kliinisissä sovelluksissa tavanomaisia valmistusmenetelmiä ovat pääasiassa biologiset menetelmät, kemialliset menetelmät ja biosynteettiset menetelmät. Tässä artikkelissa analysoidaan näitä valmistusmenetelmiä.
1. Biologinen menetelmä:
Adrenaliinin biosynteesissä käytetään yleensä prekursorina tyrosiinia, jota tuotetaan useiden entsyymitatalysoimien reaktioiden kautta. Näiden entsyymien synteesiä ja katalyysiä säätelevät erilaiset tekijät, kuten hormonit, välittäjäaineet ja lääkkeet.
1) Tyrosiinihydroksylaasin muuntaminen DOPA:ksi:
Ensimmäiset syntetisoidut yhdisteet olivat fenolikarboksyylihapot.
Fenolikarboksyylihappo muunnetaan 3,4-dihydroksifenyylialaniiniksi (DOPA) tyrosiinihydroksylaasin vaikutuksesta. Tätä vastetta säätelevät dopamiinihormoni ja sen johdannaiset, välittäjäaineet tai neurofarmaseuttiset aineet.
2) DOPA hapetetaan muodostaen dopamiinia:
DOPA-dekarboksylaasi hapettaa myös DOPA:n dopamiiniksi dopamiinin synteesin välittämän entsyymin vaikutuksesta.
3) N-metyylitransferaasi saa dopamiinin tuottamaan norepinefriiniä:
Norepinefriini muuttuu adrenaliiniksi dopamiini-N-metyylitransferaasin vaikutuksesta.
Biologisissa menetelmissä yleisesti käytettyjä tekniikoita ovat muun muassa proteiini- ja geenitekniikka.
2. Kemiallinen menetelmä:
Kemiallisessa synteesissä tyrosiini ja formaldehydi muodostavat metyyli-DOPA:n (Maxwellin reagenssin) 1,4-additioreaktion kautta. Metyyli-DOPA hajoaa 60 asteessa dekarboksylaatiolla muodostaen adrenaliinia.
Epinefriinin kemiallinen synteesi sisältää pääasiassa seuraavat reaktiot:
1) Michaelin tyrosiinin ja formaldehydin lisäys
Tyrosiini ja formaldehydi käyvät läpi 1,4-Michael-additioreaktion sopivissa reaktio-olosuhteissa metyyli-DOPA-välituotteen muodostamiseksi.
2) Dekarboksylointi
Metyyli-DOPA-välituote hajoaa korkeassa lämpötilassa dekarboksylaatioreaktion kautta muodostaen epinefriiniä.
Adrenaliinin kemiallisen synteesin etuja ovat se, ettei se ole biokatalyysin sitoma, korkea synteesitehokkuus ja kyky valmistaa erilaisia adrenaliinijohdannaisia rakenteellisten muutosten kautta. Kemiallisella menetelmällä on kuitenkin myös haittoja, kuten monimutkainen prosessi ja korkeat kustannukset.
3. Biosynteesi:
Adrenaliinin biosynteettinen synteesi suoritetaan pääasiassa mikrobisynteesitekniikalla. Seulomalla ja modifioimalla mikrobikantoja ne voivat tuottaa adrenaliinia.
Yleisiä tuotantoisäntämikrobikantoja geenien rekombinaatiota varten ovat Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma jne., ja epinefriinin synteesi Escherichia colin rekombinanttiekspressiolla on suositumpi tapa. Menetelmän ydin on ottaa tyrosiinin aineenvaihduntareitti pois solusta ja sitten viljellä sen aineenvaihduntareittiä säiliössä, jotta se voi tuottaa suuren määrän adrenaliinia. Suurin osa tästä lähestymistavasta on automatisoitua ja helposti skaalautuvaa.
4. Johtopäätös:
Biologiset menetelmät, kemialliset menetelmät ja biosynteettiset menetelmät ovat kaikki tavanomaisia menetelmiä epinefriinin valmistamiseksi. Biologinen menetelmä voi todella tuottaa luonnollista adrenaliinia fysiologian ja farmakologian näkökulmasta ja voi saada luonnollisia lääkevaikutuksia, mutta sitä säätelevät geenit ja entsyymit, mikä vaikeuttaa sen valmistamista. kemiallisilla ja biosynteettisillä menetelmillä on korkea hyötysuhde ja korkea saanto. , Korkeat karakterisointi- ja muunnosominaisuudet, mutta kemiallinen prosessi on hankala ja kallis, ja biosynteesimenetelmän tehokkuutta on vaikea ylläpitää, mutta se voi tehokkaasti koordinoida mikrobien kasvua ja aineenvaihduntaa massatuotantoa varten.
Epinefriini (epinefriini), välittäjäaine ja hormoni, on myös tärkeä lääke. Se tuottaa fysiologisia vaikutuksia sitoutumalla adrenergisiin reseptoreihin. Epinefriini sisältää amfetamiinia ja katekoliamiinijohdannaisia, ja sitä käytetään yleisesti astman, nopean sydämen sykkeen ja vakavien allergisten reaktioiden hoitoon. Lisäksi lääkettä käytetään myös ensiapuprosessissa ja avustetussa toimituksessa.
Epinefriinin kemiallinen reaktio sisältää useiden kemiallisten osien vuorovaikutuksen, joten tässä artikkelissa esitellään näiden osien rooli kemiallisessa reaktiossa.
Kemiallinen rakenne:
Ensin esitellään epinefriinin kemiallinen rakenne. Epinefriinimolekyyli koostuu fenyylietyyliamiinirakenteesta ja katekolirengasrakenteesta, lyhenne on Epi. Kiraalista hiiliatomia on kaksi, jotka sijaitsevat asemissa ja vastaavasti. Siksi epinefriini esiintyy neljänä stereoisomeerinä, nimittäin (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi. Niistä vain (R,R)-Epi on voimakkaan fysiologisen aktiivisuuden omaava isomeeri, joka on myös tärkein in vivo tuotettu isomeeri.
Epinefriinin reaktio vetyionien kanssa:
Epinefriinin bentseenirenkaassa on hydroksyyli- ja amiiniryhmiä, joten sillä on tietty happamuus ja emäksisyys. Kun epinefriini on vuorovaikutuksessa vetyionien (H^ plus ) kanssa, seuraavat reaktiot voivat tapahtua:
Epi plus H^ plus → EpiH^ plus
Tämä on kriittinen reaktio, koska EpiH^ plus on epinefriinin ionisaation tuote, mikä vaikuttaa sen ominaisuuksiin fysiologisissa ja farmakologisissa vaikutuksissa.
Epinefriinin hapetusreaktiot:
Epinefriinin hydroksyyli- ja amfetamiiniryhmillä on ilmeisiä redox-ominaisuuksia ja ne voivat käydä läpi hapettumisreaktioita. Kun epinefriini joutuu kosketuksiin hapen kanssa, voi tapahtua seuraavia reaktioita:
Epi plus O2→ EpiO2
Lisäksi, kun epinefriini joutuu kosketuksiin tiettyjen hapettavien aineiden, kuten vetyperoksidin, kanssa, voi myös tapahtua hapetusreaktio.
Epinefriinin happo-emäsreaktio:
Epinefriinin hydroksyyli- ja amiiniryhmät ovat myös happamia ja emäksisiä, ja ne voivat tuottaa monimutkaisia happo-emäsreaktioita erilaisissa pH-arvoissa. Kun pH-arvo on pienempi kuin yhdisteen pKa-arvo (3,5 ja 9.0), silloin hydroksyyliryhmä protonoituu, mikä johtaa vahvaan Lewis-happoon EpiH^ plus ; päinvastoin, kun pH-arvo on korkeampi kuin pKa, amiiniryhmä deprotonoituu, Epi^- tuottaa vahvan Lewis-emäksen. Tällä happamien ominaisuuksien ja pH:n vuorovaikutuksella on merkittävä vaikutus epinefriinin tehoon ja sivuvaikutuksiin lääketieteellisissä sovelluksissa.
Epinefriinin typen kaasutusreaktio:
Epinefriinin amiiniryhmä voi myös käydä läpi typpireaktion, kun se altistuu tietyille kemiallisille reagensseille redox-ominaisuuksien vuoksi. Esimerkiksi kun epinefriini joutuu kosketuksiin elohopeanitraatin kanssa, se tuottaa tummansinisen kemiallisen reaktion:
Epi plus Hg(NO3)2→ HgO2N-Epi plus 2HNO3
Yllä olevat ovat useita tyypillisiä epinefriinin kemiallisia reaktioita, ja jokainen sen osa näyttelee eri rooleja reaktiossa. Kemiallisten reaktioiden ominaisuudet ja ominaisuudet vaikuttavat merkittävästi epinefriinin farmakologisiin vaikutuksiin ja lääketieteellisiin sovelluksiin, ja ne tarjoavat myös opastusta ja ideoita kemisteille ja farmakologeille parempien lääkkeiden kehittämiseen.