prokaiinihydrokloridi (hcl)on valkoinen kiteinen jauhe, hajuton, hieman karvas maku, liukenee hyvin veteen, liukenee heikosti etanoliin ja kloroformiin. Yhdisteen molekyylipaino on 272,77 g/mol, sulamispiste on 153-156 astetta ja kiehumispiste on 373,6 astetta. Tunnetaan myös nimellä Novocain. Se on orgaaninen yhdiste, jota käytetään lääketieteessä vähentämään kipua estämällä hermosignaaleja. Prokaiinihydrokloridin kemiallisten ominaisuuksien ansiosta sillä on laaja valikoima sovelluksia lääketieteessä ja apteekissa, mutta sillä on myös monia reaktiivisia ominaisuuksia.
Sen pH on yleensä välillä 4.5-6. Tämä pH on erittäin tärkeä sekä sen stabiiliuden että sen käyttäytymisen kannalta kehossa. Se on suhteellisen pehmeä aine, yleensä molaarisen kovuuden välillä 1-2. Tämä tarkoittaa, että sen pinta on herkempi naarmuille ja vaurioille. Kosteus on erittäin kriittinen sen laadun kannalta. Liian korkea ja liian alhainen kosteuspitoisuus vaikuttaa sen vakauteen ja toimintaan. Yleensä sen kosteuspitoisuuden tulee olla välillä 1-2 prosenttia.
Prokaiinihydrokloridi on paikallispuudutusaine, jota käytetään myös reseptivapaana lääkkeenä lievän kivun, kuten hammassärkyn, lievittämiseen. Sitä käytetään laajalti lääketeollisuudessa, koska se on turvallinen ja tehokas paikallispuudutusaine. Tässä käsitellään useita prokaiinihydrokloridin synteesin menetelmiä.
1. Para-aminobentsoehapon (PABA) ja dietyyliaminoetanolin reaktio:
Varhaisin prokaiinihydrokloridin valmistusmenetelmä on antaa PABA:n ja dietyyliaminoetanolin reagoida alkalisissa olosuhteissa prokaiinin muodostamiseksi. Tämän menetelmän keksivät vuonna 1905 Ernest Fourneau ja Pierre Refrain.
Ensin PABA tehdään happamaksi väkevällä rikkihapolla vastaavan amidin muodostamiseksi, ja sitten se saatetaan reagoimaan etyleenidiamiinin kanssa natriumhydroksidin vaikutuksesta prokaiiniemäksen muodostamiseksi. Lopuksi prokaiiniemäs neutraloidaan suolahappoliuoksella prokaiinihydrokloridin saamiseksi.
2. Prokainamidin ja PABA:n reaktio:
Prokaiiniamidi on edistynyt psykotrooppinen lääke, joka saadaan sulfonoimalla prokaiinia. Siksi prokaiini reagoi p-tolueenisulfonihapon ja H2SO4:n kanssa muodostaen 14-metyloitua prokaiiniamidia ja reagoi PABA:n kanssa muodostaen HCL-suolaa.
3. Prokaiinin ja bentsoehapon reaktio:
Prokaiinihydrokloridia voidaan valmistaa kuumentamalla prokaiinin ja bentsoehapon reaktiota 300 asteessa.
4. Prokaiinin ja p-aminobentsoehapon etyyliesterin välinen reaktio:
Anna prokaiinin ja p-aminobentsoehapon etyyliesterin reagoida metanolissa ja käytä sitten suolahapon vesiliuosta ionien saostamiseen prokaiinihydrokloridin valmistamiseksi.
5. BOC-suojatun etyleenidiamiinin reaktio:
BOC-suojattu eteenidiamiini voi reagoida PABA:n kanssa, suorittaa diatsotointireaktion natriumbikarbonaatin läsnä ollessa, reagoida sitten prokaiiniamidin kanssa prokaiinin saamiseksi ja lopuksi muuntaa prokaiinihydrokloridiksi.
5.1. OC-suojattu etyleenidiamiini on diamiinipohjainen yhdiste, jonka kemiallinen kaava on C6H14N2O2. Se valmistetaan saattamalla etyleenidiamiini reagoimaan BOC-OSu:n (N-alkoksikalenyylikloridin) kanssa. Reaktioyhtälö on seuraava:
H2NCH2CH2NH2plus BOC-OSu → H2N(CH2)2NHBoc plus HCl plus CO2
Niistä HCl ja CO2 ovat reaktion sivutuotteita, ja BOC-suojattu etyleenidiamiini on kohdetuote.
5.2. Reaktiot prokaiinihydrokloridin kanssa:
BOC-suojattu etyleenidiamiini voi reagoida prokaiinihydrokloridin kanssa muodostaen uusia yhdisteitä, joilla on korkeampi biologinen aktiivisuus. Reaktioyhtälö on seuraava:
H2N(CH2)2NHBoc plus C13H20N2O2Cl → C19H30N4O3plus HCl plus Boc-NH2
Heidän joukossaan C19H30N4O3on kohdetuote ja Boc-NH2 on reaktion sivutuote.
5.3. Reaktiovaiheet
(1) Liuota BOC-suojattu etyleenidiamiini 5 ml:aan kuivaa kloroformia, lisää 2,2 mmol AlMe3:a ja sekoita varovasti huoneenlämpötilassa 2 tuntia.
(2) Liuota prokaiinihydrokloridi 5 ml:aan kuivaa kloroformia, lisää N,N-dimetyyliformamidia (DMF) ja 30-prosenttista natriumhydroksidiliuosta (NaOH) pH:n säätämiseksi arvoon 9-10.
(3) Edellä mainitut kaksi reaktiojärjestelmää sekoitettiin ja kuumennettiin 60 ºC:ssa 4 tuntia.
(4) Jäähdytyksen jälkeen seos pestiin vedellä ja siirrettiin erotussuppiloon.
(5) Uuta orgaaninen faasi kloroformilla kolme kertaa.
(6) Orgaaniset faasit yhdistettiin ja kuivattiin vedettömällä Na2S04:lla.
(7) Kloroformi poistettiin käyttämällä pyöröhaihdutinta, ja jäännös liuotettiin pieneen määrään kloroformia ja suodatettiin.
(8) Tuote kerättiin ja uutettiin karkeasti dietyylieetterillä, sitten pestiin 70-prosenttisella vesi-metanoliseoksella (tilavuus/tilavuus).
(9) Liuotin poistettiin käyttämällä pyöröhaihdutinta ja jäännös kuivattiin tyhjössä.
(10) Määritä tuotteen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja havaitse sen absorptiohuiput UV-Vis-spektrometrillä.
5.4. Johtopäätös:
Suojaamalla prokaiinihydrokloridia N-alkoksikarbenyyliryhmällä ja käyttämällä BOC-suojattua etyleenidiamiinia reagoidaan, voidaan valmistaa uusia yhdisteitä, joilla on korkeampi biologinen aktiivisuus. Reaktioprosessin aikana on välttämätöntä kiinnittää huomiota reaktio-olosuhteiden säätelyyn, mukaan lukien lämpötila, pH-arvo, reaktioaika jne. tuotteen puhtauden ja saannon varmistamiseksi. Tuote voidaan tunnistaa ja analysoida mittaamalla tuotteen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja havaitsemalla sen absorptiohuippu ultraviolettisäteilyn spektrometrillä.
6. Esteröintimenetelmä:
Prokaiinihydrokloridia voidaan valmistaa käyttämällä esteröintimenetelmää. Ensin saatetaan PABA reagoimaan propaanianhydridin tai bentsoyylikloridin kanssa prokaiinimetyyliesterin tai prokaiinibentsyyliesterin saamiseksi. Tämän jälkeen etyleenidiamiinia tai propyleeniglykolia käytetään saattamaan reagoimaan prokaiinimetyyliesterin tai prokaiinibentsyyliesterin kanssa prokaiiniemäksen saamiseksi. Lopuksi se neutraloidaan suolahappoliuoksella prokaiinihydrokloridin valmistamiseksi. Tämä synteettinen menetelmä voidaan toteuttaa seuraavien vaiheiden kautta.
6.1. Alkoholin ja hapon valinnan määrittäminen esteröintiä varten
Ensinnäkin on valittava sopiva esteröity alkoholi reaktiota varten hapon kanssa. Yleensä valitun alkoholin hydroksyyliryhmä on aktiivisempi ja helposti reagoiva hapon kanssa. Prokaiinihydrokloridisynteesissä esteröity alkoholi voidaan valita prokaiiniamidiksi ja happo voidaan valita dimetyylikarbamiinihapoksi (DMAMC). Esteröintireaktion mekanismi on tuottaa rasvahappoesteriä hydroksyyli- ja karboksyyliryhmien happokatalysoidun reaktion kautta.
6.2. Määritä reaktio-olosuhteet
Tavallisesti esteröintireaktio on suoritettava tietyssä lämpötilassa, paineessa ja reaktioajassa, ja nämä olosuhteet tulisi määrittää kokeen aikana, jotta saadaan korkea saanto ja erittäin puhtaita tuotteita. Prokaiinihydrokloridisynteesissä reaktiolämpötila on {{0}} astetta, reaktiopaine 1.5-2,0 atm ja reaktioaika 16-24 tuntia.
6.3. Kokeellisen laitteiston ja lähtöaineiden valmistelu
Valmistele tarvittavat kokeelliset laitteet ja materiaalit, mukaan lukien reaktiokattila, magneettisekoitin, reaktorin kansi, tyhjiöputki, tiiviste, punnituslaite jne. Reaktioon tarvittava esteröity alkoholi ja happo sekoitetaan tietyn moolisuhteen mukaisesti ja liuotetaan sopivaan liuotin.
6. 4. Esteröintireaktio
Kaada sekoitetut lähtöaineet reaktiokattilaan, lisää esteröintikatalyytti huoneenlämpötilassa, kuumenna sitten reaktiolämpötilaan ja sekoita. Tyypillisesti reaktion alussa muodostuu suuri määrä kaasua ja hapan ja veden imemiseen käytetään hapanta sorbenttia. Kun reaktio oli mennyt loppuun, reaktioliuos jäähdytettiin huoneenlämpötilaan ja esteröintituote erotettiin tyhjötislauksella.
6.5 Käsittelyn jatkovaiheet
Kun esteröintituote on erotettu, tarvitaan myöhempiä käsittelyjä, mukaan lukien värinpoisto, kiteyttäminen ja puhdistus. Tavallisesti esteröintituote liuotetaan orgaaniseen liuottimeen, väri poistetaan aktiivihiiliadsorbentilla, sitten kiteytetään ja puhdistetaan, ja lopuksi tuote puhdistetaan korkean suorituskyvyn nestekromatografialla (HPLC) ja muilla tekniikoilla.
Kun edellä mainitut vaiheet on suoritettu, voidaan saada korkeamman puhtauden omaavia prokaiinihydrokloridiesteriyhdisteitä. Tämä synteesimenetelmä voi tuoda mukavuutta prokaiinihydrokloridin tutkimukseen, ja se voi myös tarjota referenssin muiden esteriyhdisteiden synteesille.