כִּינִין(קינוליןקישור:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) הוא מוצר טבעי שהופק לראשונה מעץ הסינצ'ונה בפרו. זהו מוצק גבישי לבן עם טעם מר. נוסחה כימית: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. זוהי תרופה אנטי מלריה, הממלאת תפקיד טיפולי על ידי עיכוב חילוף החומרים הביולוגי ותהליך הספורולציה של פלסמודיום. יש לו גם תכונות מרפיות שרירים ותרופות להורדת חום. הוא התגלה לראשונה על ידי הספרדים במאה ה-17 ושימש לטיפול במלריה. בסוף המאה ה-18 ותחילת המאה ה-19, גילוי ויישום של כינין מילאו תפקיד חשוב בפתרון בעיית המלריה. הוא משמש גם כתוסף במשקאות, המעניק טעם מר וטעם ייחודי. במקביל, הוא משמש גם כמרכיב בקוסמטיקה כדי לספק ארומה והשפעות ניאון.
1. שיטת סינתזה טבעית מסורתית:
הסינתזה המוקדמת ביותר של כינין הייתה באמצעות מיצוי ממקורות טבעיים. כינין הופק במקור מקליפת העץ הפרואני (Chinchona). תהליך המיצוי כולל איסוף קליפות עץ, מיצוי טחינה והשריה. לאחר מכן מבודד כינין על ידי זיקוק והתגבשות.
1.1. חומר מוצא:
הסינתזה של כינין מתחילה בדרך כלל מחומר מוצא מתאים כמו קינמאלדהיד או תרכובות אחרות בעלות מבנה דומה.
1.2. תגובת התוספת של מייקל:
השלב הראשון בסינתזה של כינינים הוא בדרך כלל תגובת הוספת מייקל. בתגובה זו, חומר המוצא מגיב עם מקבל אלקטרופילי, כגון ניטרון, ליצירת תוצר.
1.3. תגובת עיבוי אלדול:
לאחר מכן, מתבצעת תגובת עיבוי אלדול לעיבוי הקשר הכפול עם קבוצת האלדהיד ליצירת תוצר ביניים בעל מבנה טבעת.
1.4. תגובת ברומינציה/החלפה:
אטום הלוגן מוכנס באמצעות תגובת ברומינציה. לאחר מכן, בתגובת החלפה, אטום ההלוגן מוחלף במגיב מתאים ליצירת קבוצה פונקציונלית חדשה.
1.5. תגובת מחזוריות:
בתגובת המחזור, המולקולה מתקרבת בהדרגה למבנה הליבה של כינין על ידי יצירת קשרי פחמן-פחמן חדשים ומבני טבעת.
1.6. תגובת חמצון:
אטומי חמצן מוכנסים באמצעות תגובות חמצון ליצירת מוצרים המכילים מבני קינולין.
1.7. תגובות מחזוריות והחלפה חוזרות:
כדי להגדיל בהדרגה את המורכבות של כינינים, נדרשים מחזוריות והחלפות מרובות לבניית טבעות חדשות וקבוצות פונקציונליות.
1.8. תגובת הפחתה:
באמצעות תגובת ההפחתה, הקבוצות הפונקציונליות הספציפיות מצטמצמות לקבוצות הידרוקסיל או אמינו כדי ליצור את המבנה האופייני של כינין.
שימו לב שמכיוון שקינין הוא מוצר טבעי, המסלול הסינטטי מיועד למטרות מחקר וניסוי בלבד. מסלולים סינתטיים ברי קיימא מבחינה מסחרית עשויים להיות חסויים ועשויים לכלול הגנת פטנט.
2. שיטת סינתזה של אנהידריד פתאלי:
זוהי אחת משיטות המפתח של סינתזת כינין מודרנית. אחת משיטות סינתזת אנהידריד פתאלים הנפוצות היא כדלקמן:
שלב 1: אסטריפיקציה של חומצה פתלית ואנהידריד אצטית:
ראשית, חומצה פתלית ואנהידריד אצטית מגיבים בתנאים חומציים ליצירת אסטרים פתאליים. תגובה זו דורשת שימוש בחומצה חזקה כגון חומצה גופרתית כזרז.
נוסחת תגובה:
C8H6O4פלוס C4H6O3 → C8H4O3פלוס C2H4O2
שלב 2: קטון פתלט עובר תגובת הפחתה, מזורזת על ידי זרזי מימן ופלטינה, כדי להשיג 3-הידרוקסי-4-מתוקסי-אצטיל-1,3-ציקלוהקסנדיון (3-הידרוקסי -4-מתוקסי-אצטיל -1,3-ציקלוהקסנדיון).
נוסחת תגובה:
C8H4O3בתוספת NaNO2→ Phthalic Nitroanhydride בתוספת C2H3NaO2
שלב 3: באמצעות תגובות פרוטונציה ועיבוי, המוצר שהתקבל בשלב הקודם עובר מחזור ליצירת בנזפוראן.
שלב 4: תגובת החלפה של אנהידריד o-nitrobenzoic ומגיב אתר:
התגובה של אנהידריד o-nitrobenzoic ושל ריאגנטים לאתר (כגון אתילן גליקול דימתיל אתר) בתנאים אלקליים, תגובת החלפה, ליצירת אנהידריד פתאלי.
נוסחת תגובה:
Phthalic Nitroanhydride בתוספת C6H14O3 → C8H4O3פלוס C6H5לא2פלוס CH4O פלוס C2H6O2
שלב 5: התרכובת הסולפטית נתונה לתגובת הידרוליזה אלקלית המעודדת בסיס ליצירת אמין משני.
שלב 6: לאחר תגובת הכלור, האמין המשני עובר כלור ליצירת כלוריד.
שלב 7: השלב האחרון הוא טיפול אלקלי כדי להפוך את המוצר לכינין.
3. שיטות סינתטיות אחרות:
בנוסף לשיטת סינתזת אנהידריד פתאלי, קיימות שיטות סינתזת כינין שונות כגון:
- באמצעות תגובת עיבוי של פירידין ותרכובות קרבוניל ארומטיות.
- [4 פלוס 2] תגובות ציקלואדיציה עם פנטן ותרכובות קרבוניל ארומטיות.
- באמצעות תגובת עיבוי של פירידינדיון ואריתליול.
- על ידי שימוש בפוטוקטליזטור לביצוע תגובה פוטוכימית וכו'.
כינין הוא מוצר טבעי מורכב ששיטות הסינתזה שלו כוללות מיצוי מסורתי ממקורות טבעיים ושיטות סינתזה כימית מודרניות. למרות שהאמור לעיל הוא רק סקירה קצרה של שיטות סינתזת כינין, שיטות אלו מדגימות את הגיוון והמורכבות של סינתזת כינין. ביישומים מעשיים, בחירת שיטה סינתטית מתאימה תלויה בגורמים רבים, כגון כדאיות, עלות-תועלת וידידותיות לסביבה. על מנת להבטיח בטיחות ויעילות, סינתזה של כינין צריכה להתבצע בהנחיית אנשי מקצוע בעלי ידע וניסיון רלוונטיים.
כינין הוא חומר רב תכליתי עם סיכויי יישום רחבים. להלן תיאור של סיכויי הפיתוח של כינין:
1. מחקר נגד מלריה:
המחקר על כינין כתרופה נגד מלריה נמשך. למרות הזמינות של תרופות מתקדמות יותר נגד מלריה, כינין עדיין נחשבת לאופציה חשובה בשל התפתחות העמידות לתרופות והעלייה במלריה המועברת על ידי יתושים. מחקר עתידי עשוי להתמקד בשיפור תכונות התרופה של כינין כדי לספק לו השפעות אנטי מלריה טובות יותר ופחות תופעות לוואי.
2. מחקר על מרפי שרירים:
הפוטנציאל של כינין כמרפי שרירים לא מומש במלואו. כמה מחקרים הראו כי ניתן להשתמש בכינין לטיפול במחלות מסוימות הקשורות למתח שרירים ולעווית, כגון מחלת רעד ועוויתות. מחקר עתידי עשוי להתמקד בקבלת תובנה לגבי מנגנון הפעולה של כינין ופיתוח תרופות להרפיית שרירים בטוחים ויעילים יותר.
3. בדיקות פלורסנט והדמיה ביולוגית:
בשל האופי הניאון של כינין, יש לו פוטנציאל יישום רחב בבדיקות פלורסנט ובהדמיה ביולוגית. כינין יכול לשמש כמולקולת סמן כדי לזהות ולחקור מולקולות או תהליכים ספציפיים באורגניזמים. עם הפיתוח של טכנולוגיית הדמיית פלואורסצנציה, כינין עשוי להיות בשימוש נרחב יותר במחקר תאים וביולוגיה מולקולרית.
4. תעשיית המשקאות והקוסמטיקה:
לכינין יש כבר יישומים מסוימים בתעשיות המשקאות והקוסמטיקה. כתוסף קוקטייל, כינין מעניק מרירות וטעם ייחודיים למשקה. במקביל, כינין משמש גם כמרכיב בקוסמטיקה כדי לספק ארומה והשפעות ניאון. עם הביקוש הגובר למרכיבים בריאים וטבעיים, כינין עשוי להמשיך להתפתח ולהתאים בתעשיות המשקאות והקוסמטיקה.
באופן כללי, לקינין, כחומר רב תכליתי, יש סיכויי יישום רחבים. עם התקדמות המדע והחדשנות של הטכנולוגיה, אנו יכולים לצפות לראות יותר מחקר ויישום של כינין בעתיד.