דופמין טהור（https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html）, השם הכימי הוא 3-Hydroxytyramine. הנוסחה המולקולרית שלו היא C8H11NO2, והמסה המולקולרית היחסית שלו היא 153.18 גרם/מול. הינו מוליך עצבי חשוב המעביר אותות בין נוירונים ומווסת פעילות במוח ובמערכת העצבים המרכזית. בנוסף, 3-Hydroxytyramine מעורב גם בתהליכים פיזיולוגיים רבים אחרים, כגון בקרת מערכת הלב וכלי הדם, תגובת מערכת העיכול, מערכת החיסון ותפקוד הרשתית וכו'. אבקת דופמין מיוצרת במעבדה שלנו, ודופמין טהור למכירה ב- אותו זמן.
1. שיטת סינתזת עצים אנזימטית:
כיום, סינתזה של 3-hydroxytyramine בשיטת סינתזת עצים אנזימטית היא נפוצה יחסית, שיש לה יתרונות של הגנה על הסביבה, דיוק גבוה ותשואה גבוהה. השיטה היא להשתמש ב-tyrosinase כדי לבצע תגובת השתלה לחומצה פניל-פרופיונית, ולאחר מכן להפחית את חומר הגלם טירוזין המוסף בתהליך ההשתלה ל-3-hydroxytyramine באמצעות קטליזה של רדוקטאז. השימוש החוזר באנזימים משפר מאוד את התשואה וממקסם את היתרונות הכלכליים.
סינתזה דנדרטית אנזימטית היא שיטת סינתזה מבוססת תגובה מזורזת אנזים המאפשרת טרנספורמציות כימיות יעילות ביותר בתנאים קלים. שיטה זו ממירה ברצף מצעים למוצרים באמצעות תגובות מזרזות אנזים, שיש להן את היתרונות של הגנת הסביבה ויעילות גבוהה. בתהליך הכנת 3-Hydroxytyramine, השיטה יכולה לשמש למימוש סינתזה ביעילות גבוהה בעלות נמוכה יותר.
השלבים של שיטת סינתזת העצים האנזימטית הם כדלקמן:
(1) הכן את המצע: ניתן לבחור L-tyrosine ו-tyrosinase כמצע.
(2) מערבבים את המצע עם טירוזינאז. טירוזינאז הוא אנזים תלוי יוני נחושת שיכול לזרז את ההמרה של L-tyrosine ל-DOPA, שהיא התרכובת המקשרת של 3-Hydroxytyramine. נוסחת התגובה המזרזת על ידי טירפסינאז היא כדלקמן:
(3) המשך להוסיף חומצה L-אסקורבית. חומצה L-ascorbic היא תורמת אלקטרונים שיכולה לסייע בהפחתת המצע של טירוזינאז, ובכך לקדם את הייצור של DOPA. התגובה כאן היא כדלקמן:
(4) הוסף NADH מופחת ו-L-טירוזין. NADH יכול לשמש כתורם אלקטרונים כדי לעזור לתגובה, וגם L-tyrosine יתווסף לו. התגובה כאן היא כדלקמן:
(5) מחממים את התערובת. תמיסת התגובה חוממת ל-37 מעלות כדי לקדם את התגובה. במהלך תהליך התגובה, יש לשים לב לבקרת טמפרטורה ולתזמון.
(6) הכנת מוצר טהור. לאחר התגובה, המוצר מזוהה ומטוהר באמצעות ספקטרופוטומטריה אולטרה סגולה וכרומטוגרפיה נוזלית בביצועים גבוהים לקבלת 3-Hydroxytyramine בטוהר גבוה.
כשיטה סינתטית המבוססת על תגובות מזרזות אנזים, לסינתזה דנדרטית אנזימטית יש את היתרונות והחסרונות הבאים:
יתרון:
(1) שימוש באנזימים טבעיים כזרזים אינו מצריך שימוש בממיסים אורגניים בתהליך התגובה, דבר המפחית את יצירת הפסולת ויש לו הגנה סביבתית טובה.
(2) תנאי התגובה קלים, אינם דורשים לחץ גבוה וסביבה בטמפרטורה גבוהה, והם ידידותיים לסביבה.
(3) ניתן ליישם מבחר רחב של מצעים וזרזים לסינתזה של חומרים כימיים שונים.
חִסָרוֹן:
(1) אנזימים מסוימים בעלי יעילות קטליטית נמוכה ויש לשפר אותם כדי להשיג תשואות תגובה גבוהות יותר.
(2) זמן התגובה הוא בדרך כלל ארוך, ולוקח הרבה זמן להשיג את מוצר היעד.
(3) אנזימים מסוימים עשויים להיות מעוכבים או מושבתים, ומשפיעים על התגובה.
2. שיטת סינתזת אמוניה של אבדרהלדן:
שיטת סינתזת אמוניה אבדרהלדן היא שיטת סינתזה חדשה של 3-הידרוקסי-טירמין, המאופיינת בסינתזה של 3-הידרוקסי-טירמין על ידי תגובת הפחתה של קבוצות אמינו מתכת בהיעדר ממס וזרז. שיטה זו נמצאת עדיין בשלב המחקר, אך יש לה מאפיינים של פשטות, תפוקה גבוהה ותפעול קל, והיא צפויה להפוך לאחת השיטות הסינתטיות העיקריות בעתיד.
שיטת סינתזת האמוניה של Abderhalden היא שיטה לסינתזה של 3-Hydroxytyramine באמצעות תגובות רב-שלביות תוך שימוש ב-Piperonal ופורמלדהיד כחומרי גלם. המפתח לשיטה זו הוא ההמרה של Piperonal ל-3,4-dimethoxyphenylethylamine (DMPEA), ולאחר מכן אמוניציה להשגת 3-Hydroxytyramine. היתרונות של תגובה זו הם שחומרי הגלם זמינים, הפעולה פשוטה והתשואה גבוהה, אך יש גם כמה חסרונות במקביל, כמו זמן תגובה ארוך ומסלולים סינתטיים מסובכים.
שיטת סינתזת האמוניה של Abderhalden לסינתזה של 3-Hydroxytyramine מחולקת בעיקר לשלבים הבאים:
(1) באמצעות Piperonal כחומר גלם, בוצעה תגובה רב-שלבית לסינתזה של DMPEA
Piperonal עובר תחילה תגובת בסיס Schiff עם ethylenediamine ליצירת תוצר ביניים, ולאחר מכן עובר תגובות הפחתה ו-decarboxylation לקבלת DMPEA.
(2) המר את ה-DMPEA שהתקבל ל-3,4-dimethoxyphenylethanol (DMPE) באמצעות תגובת חמצון.
DMPEA עובר תגובת חמצון בנוכחות NaOH ליצירת DMPE.
(3) באמצעות DMPE כחומר גלם, בצעו תגובת עיבוי עם פורמלדהיד בנוכחות נתרן הידרוקסיד.
ה-DMPE שהתקבל בתגובה לעיל מעובה עם פורמלדהיד לקבלת 3,4-dimethoxyphenyl-2-methyl-2-propenal (DMPA).
(4) 3,4-dimethoxyphenyl-2-methyl-2-propanol (DMP) הושג באמצעות תגובת ההפחתה של DMPA.
תגובת ההפחתה של DMPA דורשת שימוש במימן ופחמן פלטינה כזרז ומתבצעת בתנאי חימום. מטה
(5) באמצעות DMP כחומר גלם, 3-Hydroxytyramine סונתז על ידי תגובת אמוניציה.
בנוכחות NH3, DMP עובר הפחתה ותגובות אפוקסידציה של קרבוקסימתיל כדי להשיג 3-Hydroxytyramine.
לשיטת סינתזת אמוניה אבדרהלדן יש את היתרונות והחסרונות הבאים:
יתרון:
(1) חומרי הגלם קלים להשגה, הפעולה פשוטה והתשואה גבוהה.
(2) DMPEA הביניים יכול לשמש בסינתזה של תרכובות אחרות ויש לו ערך יישום מסוים.
(3) תגובת האמוניציה אינה צריכה להשתמש ביותר מדי מגיבים, דבר ידידותי לסביבה.
חִסָרוֹן:
(1) זמן התגובה ארוך יחסית, בדרך כלל מספר ימים או אפילו שבועות.
(2) המסלול הסינטטי מורכב יחסית ודורש תגובות מרובות שלבים.
(3) שלבים מסוימים דורשים שימוש בריאגנטים וזרזים רעילים, ודרישות הפעולה גבוהות יחסית.
3. שיטת סינתזה של באייר-דרוסון:
הסינתזה של באייר-דרוסון ידועה גם כסינתזת הפיפרין של 3-הידרוקסי-טירמין. בשיטה זו, תחילה, תגובת בסיס Schiff מתבצעת עם resorcinol ומי אמוניה להשגת טריהידרואינדולין, ולאחר מכן נעשה שימוש בחומר מייבש, maleic anhydride, כדי לגרום לתגובת לקטם ליצירת אינדולטריטון. לבסוף, 3-הידרוקסי טירמין מתקבל באמצעות שלבים כגון דיאזוטיזציה, ניטרציה והפחתת הידרוגנציה. השיטה מסובכת לתפעול, אך בעלת תשואה גבוהה ובעלת ערך מחקרי מסוים.
שיטת הסינתזה של באייר-דרוסון מחולקת בעיקר לשלבים הבאים:
(1) שימוש ב-phenylethylamine כחומר גלם, בצע תגובת חמצון לקבלת 3,4-dihydroxyphenylethylamine (DHPA).
-phenylethylamine מגיב עם מי חמצן תחת קטליזה של אשלגן פרכלוראט או אשלגן קרבונט ליצירת DHPA. תגובת חמצון זו צריכה להתבצע בטמפרטורת החדר, וזמן התגובה קצר יחסית.
(2) באמצעות DHPA כחומר גלם, אצטליזציה עם אלדהידים לקבלת 3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine.
DHPA יכול לעבור תגובת אצטליזציה עם פורמלדהיד או אלדהידים אחרים כדי להשיג 3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine.
תגובת אצטל זו צריכה להתבצע בתנאים ניטרליים או אלקליים, בדרך כלל באמצעות נתרן הידרוקסיד או אשלגן הידרוקסיד כזרז, ולהמשיך בחימום.
(3) שימוש ב-3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine כחומר גלם, עובר תגובת אמינציה עם אוריאה או אמינים לקבלת 3-Hydroxytyramine.
3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine יכול להיות aminated עם אוריאה או אמינים אחרים כדי לייצר 3-Hydroxytyramine.
תגובת האמינציה הזו צריכה להתבצע בתנאים בסיסיים, בדרך כלל באמצעות נתרן הידרוקסיד או ריאגנטים בסיסיים אחרים כזרז, ולהתבצע בתנאי חימום.
סינתזה של באייר-דרוסון צריכה לעמוד בתנאים הבאים:
(1) הטוהר והאיכות של חומרי הגלם צריכים לעמוד בדרישות מסוימות כדי להבטיח את יציבות התגובה ואת התכונות הטובות של המוצר.
(2) כל שלב צריך להתבצע על פי נוהל, זמן וטמפרטורה מסוימים כדי להבטיח את יעילות התגובה ואת התפוקה של המוצר.
(3) יש צורך להשתמש בכמה זרזים וממיסים רעילים בתגובה, הפעולה צריכה להיות זהירה מאוד ונדרשת גם סילוק פסולת נכון.
מנגנון התגובה של שיטת הסינתזה של באייר-דרוסון הוא פשוט יחסית, הכולל בעיקר שלבים כמו חמצון, אצטליזציה ואמינציה. במנגנון תגובה זה, -phenylethylamine עובר תחילה תגובת חמצון לקבלת DHPA. לאחר מכן, DHPA עובר תגובת אצטליזציה עם אלדהידים לקבלת 3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine. 3,4-די-הידרוקסי- -מתיל-פניתילאמין עובר אמינציה עם אוריאה או אמינים כדי להשיג 3-Hydroxytyramine.
לסינתזה של באייר-דרוסון יש את היתרונות והחסרונות הבאים:
יתרון:
(1) חומרי הגלם זמינים, הפעולה פשוטה, זמן התגובה קצר והתשואה גבוהה.
(2) ניתן להשתמש בתוצרי ביניים מרובים בסינתזה של תרכובות אחרות ויש להם ערך יישום מסוים.
(3) לממסים ולזרזים הקיימים בתגובה יש פחות השפעה על הסביבה.
חִסָרוֹן:
(1) התגובה האצטלית מחייבת שימוש בגיבים מסוימים של אלדהיד, שאינם בטוחים לתפעול.
(2) שלבים מסוימים דורשים שימוש בזרזים רעילים וממיסים, הדורשים דרישות תפעול גבוהות.
(3) עשויים להיווצר תוצרי לוואי מסוימים במהלך תהליך ההכנה.
לסיכום:
שיטת הסינתזה של Baeyer-Drewson היא שיטה לסינתזה של 3-Hydroxytyramine מ-phenylethylamine באמצעות תגובות חמצון, אצטליזציה ואמינציה. לשיטה זו יש יתרונות וחסרונות מסוימים, והיא צריכה להיבחר בהתאם למצב הספציפי ביישום המעשי.
לסיכום, יש כיום שיטות סינתטיות רבות עבור 3-הידרוקסי-טירמין לבחירה, כגון סינתזה דנדרטית אנזימטית, סינתזת אמוניה אבדרהלדן וסינתזה של באייר-דרוסון וכו'. לשיטות סינתטיות שונות יש הבדלים מבחינת תפוקה, תנאי תהליך , וקלות תפעול, ויש לבחור את השיטה המתאימה ביותר בהתאם למצב בפועל.