כיצד מסונתז אפינפרין במעבדה?

אפינפרין הידרוכלורידהיא אבקה גבישית לבנה. ניתן לשפוט את המראה שלו על ידי התבוננות בצבעו, צורתו וגודלו. המראה של DL-ADRENALINE HYDROCHLORIDE הוא תוצאה של גורמים כמו טוהר, אופן הכנה ואחסון. מסיס במים, יכול ליצור תמיסה שקופה. הוא גם מסיס בממיסים אורגניים מסוימים כמו מתנול וכלורופורם. המסיסות שלו קשורה לטמפרטורה ולערך pH. מקדם השבירה הוא 1.57. אינדקס השבירה הוא מידת הסטת האור כאשר הוא עובר מאוויר לחומר. ניתן להשתמש במדידת מקדם השבירה כדי לקבוע את הטוהר והמבנה של חומרים. הוא תרכובת חשובה המשמשת במחקר ביולוגי, רפואי וכימי. התרופה של מוצר סופי זה נמצאת בשימוש נרחב בטיפול במחלות של מערכת הלב וכלי הדם, טיפול באסטמה, הרדמה מקומית ושיטות טיפול אחרות. עם זאת, יש לציין כי מוצר זה הוא מוצר כימי ראשוני ומשמש רק למטרות מחקר מדעי.

מאמר זה ידון במספר שיטות סינתטיות של DL-אפינפרין הידרוכלוריד:

1. שיטת סינתזה של נורדרנלין לאדרנלין ל-DL-אפינפרין הידרוכלוריד:

שיטת סינתזה זו צריכה להתחיל מנוראדרנלין, ובאמצעות תרכובת ביניים (4-מתוקסיפנילאצטון), תחת קטליזה של תוספי מזון, שתי תגובות הופכות את הנוראדרנלין לאדרנלין. לאחר מכן אדרנלין נתון לאלקילציה והסרת הגנה של N-Boc עם הגנה על קבוצת OH כדי לתת DL-אדרנלין הידרוכלוריד.

1.1. סינתזה של נוראדרנלין לאדרנלין:

Noradrenaline הוא מוליך עצבי חשוב, והמסלול הסינטטי שלו בגוף האדם הוא בעיקר באמצעות פעולת דופמין-הידרוקסילאז כדי לזרז את ההמרה של דופמין. יוני נחושת בדופמין-הידרוקסילאז ממלאים תפקיד קטליטי חשוב בתגובה זו. במהלך תגובה זו, דופמין מתחמצן לחומצה דופאית תחת קטליזה של קרבוקסילאז, ולאחר מכן הופך לנוראדרנלין תחת קטליזה של דופמין-הידרוקסילאז.

המבנה של Noradrenaline דומה מאוד לזה של אדרנלין, אלא שיש קבוצת הידרוקסיל נוספת במבנה המולקולרי. לכן, על בסיס Noradrenaline, אדרנלין ניתן להשיג רק על ידי חמצון אטומי מימן לקבוצות הידרוקסיל באמצעות תגובות אנזימטיות.

1.2. סינתזה של אדרנלין ל-DL-אפינפרין הידרוכלוריד

אדרנלין הוא תרכובת בעלת פעילויות פרמקולוגיות חשובות, ולכן נעשה בה שימוש נרחב בתחום הרפואה המודרנית. עם זאת, שני המרכזים הכיראליים באדרנלין הם אסימטריים, ולכן יש לו שני איזומרים, כלומר שמאליים וימניים. בנוסף, הפעילויות הפרמקולוגיות של שני האיזומרים הללו שונות בתכלית. לכן, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לשליטה בסלקטיביות הכיראלית בעת הכנת אדרנלין.

השלבים הסינתטיים של DL-אפינפרין הידרוכלוריד הם כדלקמן:

(1) חמצון של אדרנלין ל-DL-אפינפרין על ידי N-hydroxysuccinimid כחומר מחמצן:

במהלך תהליך זה, DL-אפינפרין הוסף תחילה ל-N-hydroxysuccinimide מומס באצטון, ערבוב באיטיות וחומם ל-62-64 מעלות במהלך ההוספה, ותנאי התגובה נשמרו במשך 4 שעות. לאחר השלמת התגובה, תמיסת התגובה צוננה לטמפרטורת החדר, חומצת האמינו שנוצרה סוננה, וההידרוכלוריד DL-אפינפרין שנוצר הופרד מתמיסת התגובה על ידי HCl מרוכז.

(2) טיהור של DL-אפינפרין הידרוכלוריד:

על ידי הוספת תמיסה מעורבת של חומצה הידרוכלורית מיותרת ואתנול לתוצר התגובה, מטוהר ההידרוכלוריד DL-אדרנלין לקבלת גבישים של הידרוכלוריד DL-אדרנלין.

לסיכום, הסינתזה של אפינפרין הידרוכלוריד מתחלקת בעצם לשני שלבים, הראשון הוא לחמצן את הנוראדרנלין לאדרנלין, ולאחר מכן לחמצן את האדרנלין ל-DL-אפינפרין הידרוכלוריד. על מנת להשיג DL-אפינפרין הידרוכלוריד בטוהר גבוה, נדרשים שלבים מרובים של הפרדה וטיהור.

2. Pyrocatechol היא השיטה הסינתטית של חומר גלם:

סינתזת Carandiz היא שיטה נפוצה להכנת DL-אפינפרין הידרוכלוריד באמצעות Pyrocatechol כחומר מוצא. שלבי השיטה הם: הידרוליזה של Pyrocatechol עם FeCl3 להידרוקינון, ולאחר מכן ביצוע תגובת עיבוי של הידרוקינון וחומצה גליאוקסילית ליצירת DL-אדרנלין קטל. הקטל מופחת ל-DL-אפינפרין, ולאחר מכן מחומצן עם HCl כדי לסנתז DL-אפינפרין הידרוכלוריד.

חלק 1: סינתזה של Pyrocatechol

שלב 1: חמצון של resorcinol לבנזוקינון

1000 מ"ל מים נוספו לבקבוק בעל שלוש הצווארים, ולאחר מכן נוספו 0.05 מול של CuSO4. הוסף לאט 1 מול של NaOH ל-pH 8 תוך כדי ערבוב. לאחר מכן, 0.25 מול של resorcinol נוספו לבקבוק וערבבו, ואז חומם ל-80 מעלות. הוסף 0.05מול של CuSO4 במנות 3 פעמים, והמשך לחמם ולערבב. במהלך התגובה, נצפה משקע צהוב-חום. לאחר השלמת התגובה, המוצק סונן ונשטף, ולאחר מכן יובש ופורק לאבקה.

שלב 2: הפחתת הבנזוקינון לפירוקאטכול

1000 מ"ל מים נוספו לבקבוק בעל שלוש הצווארים, לאחר מכן נוספו 0.5 מול של NaBH4, והתמיסה הוספה במשך 30 דקות. תוך כדי ערבוב, הוסיפו לאט 0.25 מול בנזוקווינון. ככל שההוספה התקדמה, נצפו שינויים בקינטיקה ובצבע התגובה. כאשר תמיסת התגובה הראתה צבע חום-אדום ברור, ערך ה-pH הותאם ל-4-5 עם 1 מול HCl. לאחר מכן, המוצר מסונן ונשטף, ומייבש לקבלת Pyrocatechol.

חלק 2: סינתזה של אפינפרין הידרוכלוריד

שלב 1: המרת Pyrocatechol ל-3,4-dihydroxyphenylethanol

התגובה השתמשה בתגובת Cannizzaro. ממיסים את הכמות המחושבת של Pyrocatechol ב-500 מ"ל מים, הוסיפו לאט 1.2 מול פורמלדהיד ולבסוף הוסיפו 1 מול של NaOH. מערבבים ומחממים ל-90 מעלות ומתבוננים בשינוי הצבע של הדוגמה. לאחר השלמת התגובה, המגיב צונן וסונן, ולאחר מכן התמיסה הותאמה ל-pH 6-7. לאחר מכן התגבש מחדש עם אתנול כדי לקבל 3,4-דיהידרוקסיפנילתנול.

שלב 2: המר 3,4-דיהידרוקסיפניל אתנול לאפינפרין הידרוכלוריד

ראשית, ממיסים 1מול של 3,4-dihydroxyphenylethanol ב-1000 מ"ל מים, ולאחר מכן הוסף כמות מתאימה של NaOH כדי להפוך אותו לבסיסי. חממו אותו ל-60 מעלות וערבבו, ואז הוסיפו לאט לאט כמות מתאימה של I2, וראו את שינוי הצבע של תמיסת התגובה במהלך התגובה. כשהתגובה מסתיימת, הוא מחומם ל-90 מעלות, ומוסיפים HCl כדי להתאים אותו לחומציות (pH≈4), ולאחר מכן מתגבשים מחדש עם אתנול לקבלת אפינפרין הידרוכלוריד.

בשלב זה, הכנו בהצלחה אפינפרין הידרוכלוריד. טיהור, קביעת תכונותיו הפיזיקליות והכימיות והשוואה עם הידוע אפינפרין הידרוכלוריד יכולים להבטיח כי איכות התרופה המוכנה עומדת בדרישות.

3. 2,5-אסטר חומצה דיהידרוקסי-בנזואית היא השיטה הסינתטית של חומר גלם:

הסינתזה מתחילה ב-2,5-dihydroxybenzoate ומאסטרית אותו עם Ac2O. לאחר מכן, הוא מומר להידרוכלוריד DL-אפינפרין באמצעות סדרה של שלבים הכוללים הידרוקסיאלקילציה, הסרת הגנה, tautomerization, גלוטמינציה וכו'. לשיטה זו יש תפוקה וטוהר מסוימים.

בדרך כלל ניתן לחלק את שיטת ההכנה של 2,5-dihydroxybenzoate של אפינפרין הידרוכלוריד לשלבים הבאים:

3. 1. אסטרידר חומצה 2,5-דיהידרוקסי-בנזואית עם HCl לקבלת 2,5-די-הידרוקסי-בנזואיק-אוקסיכלוריד.

3. 2. תגובה של 2,5-די-הידרוקסי-בנזואיק-הידרוקסיכלוריד עם CDI (1,1'-carbonyldiimidazole) ב-THF יוצרת תוצר ביניים המופעל ב-CDI.

3. 3. הגיבו לאפינפרין עם תוצר ביניים CDI ב-THF כדי ליצור 2,5-dihydroxybenzoate.

3. 4. טיהור של 2,5-dihydroxybenzoate יכול להתבצע על ידי התגבשות מחדש או כרומטוגרפיה עמודה.

יש לציין שהבחירה של ריאגנטים כימיים, בקרת תנאי ההפעלה ופרטים אחרים ישפיעו על הסלקטיביות והתפוקה של התגובה, ויש לטפל בזהירות בהכנת 2,5-dihydroxybenzoate של אפינפרין הידרוכלוריד. להבטיח את התשואה ואת יעילות הסינתזה. יחד עם זאת, לפעולת התגובה הכוללת ריאגנטים כימיים יש סיכונים מסוימים, והיא צריכה להתבצע במעבדה מקצועית, ויש לשים לב לאמצעי הבטיחות הדרושים.

4. D, L-פנילאלנין היא השיטה הסינתטית של חומר גלם:

גישה זו מבוססת על זיהוי הנוחות של שאריות D,L-פנילאלנין על ידי ספקטרוסקופיה אינפרא אדום טרנספורמציה של פורייה ושיטות אפיון מבני אחרות. לדוגמה, תחילה על ידי אסטריפציה של D,L-פנילאלנין לאסטר המתיל המתאים, ולאחר מכן באמצעות סדרה של תגובות הפחתה והידרוקסילציה, 6-הידרוקסי-אדרנלין הופך למבנה של DL-אדרנלין. לשיטה זו יש את היתרונות של תשואה גבוהה וטוהר גבוה.

בסך הכל, DL-אפינפרין הידרוכלוריד הוא תרכובת חשובה מאוד בשימוש נרחב במחקר ביו-רפואי, פרמצבטי וכימי. מספר שיטות סינתטיות המפורטות לעיל הן כולן שיטות מיינסטרים כיום. בעת בחירת שיטה מסוימת, יש לקחת בחשבון גורמים כמו היתכנות עלות, תשואה, זמן נדרש ושיטות זיהוי.