סקפולאמין(Hyoscine)(קישור:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), המכונה גם סקופולאמין, היא תרכובת אלקלואידית השייכת לקבוצת האלקלואידים הטרופיים. הנוסחה המולקולרית היא C17H21לא4, CAS 51-34-3, והמשקל המולקולרי הוא 303.35 גרם/מול. המבנה שלו מכיל קבוצות כמו טבעת בנזן, טבעת ציקלוהקסן ואוקטדיניל. הוא יציב יחסית בתנאים ניטרליים וחומציים חלשים, אך הוא יתפרק בתנאים בסיסיים. לכן, בקרת pH חשובה בעת הכנה, אחסון ושימוש בסקופולאמין. מגוון של תגובות כימיות יכולות להתרחש, כולל תגובות כגון אסטריפיקציה, הידרוליזה, חמצון ו-hהידרוגנציה. זה יכול להגיב עם מגוון תרכובות כדי ליצור נגזרות שונות.
1. מסלול סינתזה אלקליין של בלדונה:
השיטה משתמשת ב-Belladonna (belladonna) כחומר המוצא לסינתזה של Scopolamine באמצעות תגובות רב-שלביות. ראשית, הסקופולאמין בבלדונה מופק חלקית, ולאחר מכן סקופולאמין מסונתז בהדרגה באמצעות התאמת חומצה-בסיס, אסטריפיקציה, הידרוגנציה ושלבים אחרים.
להלן השלבים הכלליים:
1.1. מיצוי של סקופולמין מבלדונה:
ראשית, העלים והגבעולים של צמח הבלדונה נמעכים ומעובדים, ולאחר מכן משרים ומחלצים באמצעות ממס מתאים (כגון אתיל אצטט, מתנול וכו') לקבלת תמצית המכילה סקפולאמין.
1.2. התאמת אלקליניזציה:
התמצית מבוססת, בדרך כלל עם תמיסה בסיסית של נתרן הידרוקסיד (NaOH) או אשלגן הידרוקסיד (KOH). זה ממיר את סקפולאמין לצורת המלח שלו (כגון Scopolamine hydroxypyruvate).
1.3. תגובת אסטריפיקציה:
התמצית הבסיסית מגיבה עם חומר אצילציה מתאים, כגון אנהידריד אצטי (Ac2O) או אנהידריד אצטי (AcOEt), ליצירת תוצר האסטריפיקציה של Scopolamine. תגובה זו מתבצעת בדרך כלל בתנאים קלים.
1.4. תגובת הידרוגנציה:
מוצר האסטריפיקציה עובר טיפול הידרותי, תוך שימוש בחומר מפחית מתאים כגון מימן ובזרז כגון פלטינה או פלדיום כדי לבצע תגובת הידרוגנציה קטליטית להפחתת מבנה האסטר ויצירת סקפולאמין.
1.5. התגבשות וטיהור:
טהר את המוצר הרצוי של Scopolamine מתערובת התגובה על ידי התגבשות או שיטות טיהור אחרות.
2. דרך סינתטית של שיטת scopolamine:
השיטה משתמשת בסקופולמין כחומר המוצא, ומסנתזת בהדרגה את סקפולאמין באמצעות אסטריפיקציה, החמצה, הידרוליזה של אסטר ותגובות אחרות. ביניהם, שלב האסטריפיקציה מאמץ בדרך כלל את התגובה של אסטר חומצה אוקסלית וסקופולמין ליצירת אוקסליל סקופולמין, ולאחר מכן משיג סקפולמין באמצעות החמצה והידרוליזה של אסטר.
2.1. הכנת חומר התחלתי:
בשיטת scopolamine, חומר המוצא הוא scopolamine (חומצה טרופית). ניתן להפיק סקפולאמין מצמחים מסוימים, או להכין אותו באמצעות סינתזה כימית.
2.2. תגובת אסטריפיקציה:
ראשית, סקופולמין מגיב עם אלכוהול מתאים ליצירת מוצר סקופולמין. אלכוהולים נפוצים כוללים מתנול, אתנול וכדומה. תגובת האסטריפיקציה מתבצעת בדרך כלל בתנאים חומציים, וזרזי חומצה נפוצים כוללים חומצה גופרתית וכלוריד ברזל.
דוגמה למשוואת תגובה:
C17H21לא4+ CH4O → מתיל סקופולאמין + H2O
2.3. תגובת החמצה:
המוצר המאסטרי מחומצן כדי להמיר אותו לחומצה המתאימה. חומרי החמצה הנפוצים בשימוש כוללים חומצה גופרתית וכלוריד ברזל.
דוגמה למשוואת תגובה:
מתיל סקופולאמין + חומצה → C17H21לא4+ CH4O
2.4. הידרוליזה של אסטר:
האסטרים עוברים הידרוליזה לחומצות ולאלכוהולים המקבילים על ידי קטליזה של חומצה או בסיס. בסינתזה של Scopolamine, שלב זה מאפשר לסקופולמין להגיב שוב עם האלכוהול שנוצר בשלב הקודם לסנתז של Scopolamine.
דוגמה למשוואת תגובה:
מתיל סקופולאמין + חומצה/בסיס → C17H21NO + C5H12S (למיחזור)
3. דרך סינתטית של שיטת המרת אלקלואידים טרופיים:
השיטה משתמשת באלקלואידים טרופיים אחרים (כגון אטרופין ואטורבסטטין) כחומרי מוצא, ומסנתזת בהדרגה את סקפולאמין באמצעות שלבים כמו אסטריפיקציה, התאמת חומצה-בסיס, חמצון והחמצה. היתרון בשיטה זו הוא שניתן להשתמש במבנה האלקלואיד הטרופי הקיים לסינתזה מחומרי ביניים ולשפר את יעילות הסינתזה.
3.1. הכנת חומר התחלתי:
בהמרה של אלקלואידים טרופיים, חומר המוצא הוא בדרך כלל אלקלואיד קשור קיים, כגון L-hyoscyamine (levoisopropylscopolamine) או אטרופין (אטרופין). ניתן להפיק אלקלואידים אלו מצמחים או להכין באמצעות סינתזה כימית.
3.2. תגובת הידרוגנציה:
ראשית, חומר המוצא נתון לתגובת הידרוגנציה, והוא הופך לאלקלואידים שונים של טרופיום באמצעות הפחתת הידרוגנציה. תגובת ההידרוגנציה מתבצעת בדרך כלל בנוכחות זרז, והזרזים האופייניים כוללים פלטינה או פלדיום וכדומה.
דוגמה לנוסחת תגובה כימית לתגובת הידרוגנציה:
C17H23לא3 + H2 → C17H21לא4
3.3. תגובה לשינוי מבני:
התוצר של תגובת ההידרוגציה עבר טרנספורמציה נוספת על ידי תגובת שינוי מבנה כדי להניב את תוצר המטרה Scopolamine. תגובות לשינוי מבני כוללות בדרך כלל מחזוריות מזורזת חומצה או בסיס מזורזת, סידורים מחדש או תגובות ספציפיות אחרות.
דוגמה לתגובה לשינוי מבני:
א) ציקליזציה מזורזת חומצה:
C17H23לא3→ קטון היוססיאמין → C17H21לא4
ב) תגובות סידור מחדש מזורזות על ידי בסיס:
C17H23לא3 → C17H21לא2 → C17H21לא4
4. מסלול סינתטי של הידרוגנציה:
השיטה משתמשת ב-cyclohexene thiol עם קבוצות אמינו שלישוניות כחומר המוצא, ומסנתזת בהדרגה את Scopolamine באמצעות שלבים כגון הידרוגנציה, התאמת חומצה-בסיס והאסטריפיקציה. המפתח לשיטה זו הוא להמיר cyclohexene thiol ל-cyclohexenamine באמצעות תגובת הידרוגנציה, ולאחר מכן ליצור Scopolamine באמצעות תגובת אסטריפיקציה.
4.1. הכנת חומר התחלתי:
בהידרוגנציה, חומר המוצא הוא בדרך כלל אלקלואיד בעל מבנה דומה, כגון L-hyoscyamine (Levoisopropylscopolamine) או אטרופין (Atropine). ניתן להשיג חומרי מוצא אלו על ידי מיצוי צמחים או סינתזה כימית.
4.2. תגובת הידרוגנציה:
תגובת ההידרוגנציה היא שלב הליבה של שיטת ההידרוגנציה. הוא ממיר את חומר המוצא למוצר היעד Scopolamine על ידי הידרדוקציה. תגובות הידרוגנציה דורשות זרזים ותנאי תגובה מתאימים.
דוגמה לנוסחת תגובה כימית לתגובת הידרוגנציה:
א) הידרוגנציה של L-hyoscyamine:
C17H23לא3 + H2 → C17H21לא4
ב) הידרוגנציה של אטרופין:
C17H23לא3 + H2 → C17H21לא4
4.3. הפרדה וטיהור:
לאחר השלמת תגובת ההידרוגנציה, המוצר קיים בדרך כלל יחד עם מגיבים ותוצרי לוואי אחרים. לכן, נדרשים שלבי בידוד וטיהור כדי להשיג סקפולאמין בטוהר גבוה. טכניקות ההפרדה הנפוצות כוללות התגבשות, מיצוי ממס, כרומטוגרפיה וכדומה.
5. מסלול סינתזה פוטוכימית:
שיטה זו משתמשת בתגובה פוטוכימית כדי לסנתז סקפולאמין. בדרך כלל, תרכובת בעלת מבנה קשר כפול משמשת כחומר מוצא, ותגובה פוטוכימית מתרחשת בתנאי אור, וסקופולמין מסונתז בהדרגה באמצעות תגובות פרגמנטציה ורקומבינציה. שיטה זו מתאימה לתגובות ותנאים כימיים ספציפיים.
5.1. סקירה כללית:
שיטה פוטוכימית היא שיטה המנצלת אנרגיית אור כדי לקדם תגובות כימיות. המעברים האלקטרוניים במולקולות נרגשים על ידי אור, ומגיבים במצבים נרגשים נוצרים כדי להשתתף בטרנספורמציות כימיות. עבור סינתזה פוטוכימית של Scopolamine, עירור באזור האולטרה סגול והנראה מעורב בדרך כלל.
5.2. הכנת חומרי מוצא:
בשיטות פוטוכימיות, חומר המוצא יכול להיות אלקלואידים בעלי מבנים דומים, כגון L-hyoscyamine (Levoisopropylscopolamine) או אטרופין (Atropine). ניתן להשיג חומרי מוצא אלו על ידי מיצוי צמחים או סינתזה כימית.
5.3. תגובה פוטוכימית:
תגובה פוטוכימית היא שלב הליבה של סינתזה פוטוכימית של סקפולאמין. תגובה זו דורשת מקור אור מתאים ותנאי תגובה.
דוגמה לנוסחת תגובה כימית לתגובה פוטוכימית:
א) תגובה פוטוכימית של L-hyoscyamine:
C17H23לא3+ hv → C17H21לא4
ב) תגובה פוטוכימית של אטרופין:
C17H23לא3+ hv → C17H21לא4
יש לציין כי hv בנוסחת התגובה הכימית לעיל מייצגת אנרגיית אור, מכיוון שתהליך העירור של תגובות פוטוכימיות מיוצג בדרך כלל על ידי אנרגיית פוטון.
5.4. הפרדה וטיהור:
לאחר השלמת התגובה הפוטוכימית, המוצר קיים בדרך כלל יחד עם מגיבים ותוצרי לוואי אחרים. לכן, נדרשים שלבי בידוד וטיהור מתאימים כדי להשיג סקפולאמין בטוהר גבוה. טכניקות ההפרדה הנפוצות כוללות התגבשות, מיצוי ממס, כרומטוגרפיה וכדומה.
יש לציין כי המסלול הסינטטי הנ"ל מבוסס על ספרות ותוצאות מחקר ידועות, והושמטו תנאי תגובה ספציפיים ופרטים ניסויים. סינתזה של סקפולאמין היא תהליך מורכב הכולל סינתזה של תגובות כימיות מרובות וחומרי ביניים. אם אתה מעוניין ללמוד עוד על המסלול הסינטטי של Scopolamine, אנא עיין בספרות המדעית הרלוונטית או התייעץ עם כימאי מקצועי.