트로피논트로판 알칼로이드는 아트로핀 합성의 중간체로 사용되는 알칼로이드입니다. 연한 노란색에서 갈색의 결정 또는 결정성 분말, 침상 결정(가솔린)으로 황산아트로핀 합성의 중간체로 사용됩니다. 유기 합성의 역사에서 언급할 가치가 있는 알칼로이드 분자입니다. 이 화합물은 염기 존재 하에서 디메틸 카보네이트와 반응하여 2-메톡시카보닐트로피오네이트를 형성한 다음, 레이니 니켈 존재 하에서 수소화되어 메틸 디카르복실레이트를 형성합니다. 마지막으로 피리딘이 있는 경우 메틸 메타크릴레이트가 벤조일 클로라이드와 반응하여 코카인을 얻습니다.
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화학식 |
C8H13NO |
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정확한 질량 |
139 |
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분자량 |
139 |
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m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
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원소 분석 |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
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총 합성:
최초의 트로피돈 총 합성은 1901년 Willst ätter에 의해 완료되었습니다.
Wilstedt(1915년 노벨 화학상 수상자)는 시클로헥사논을 출발 물질로 사용했습니다. 해당 경로의 각 단계 수율은 높았지만, 여러 단계로 인해 전체 수율은 0.75%로 크게 감소했다. 물론 20세기 초 이러한 복합화합물을 인공적으로 합성한 것은 유기합성화학의 발전에 큰 공헌을 하였다. 이는 실험실에서 복잡한 천연물을 조립하는 초기 단계에서 중요한 이벤트 중 하나입니다. 다소 복잡한 이 천연 분자의 성공적인 조립은 고전 시대 유기 합성의 정점이며, 다단계 총 합성의 탄생을 의미합니다.
트로핀이 합성되기 전, Willst ätter는 1898년에 처음으로 트로핀을 원료로 코카인을 합성하는데 성공했고, 코카인의 구조를 규명했습니다.
1917년에 로버트 로빈슨(Robert Robinson)은 트로핀의 짧은 합성 방법을 만들었습니다. 이 방법은 유기 합성의 고전적인 경로 중 하나입니다.트로피논생체 조건 하에서 3단계(원 포트 반응)의 Mannich 반응에 의해 간단한 구조의 석시날, 메틸아민 및 3-옥소글루타르산으로부터 합성되었으며 수율은 17%에 도달했으며 개선 후 90%를 초과할 수 있습니다.
반응 메커니즘은 다음과 같습니다.
알데히드에 1차 아민을 친핵성 첨가한 후 탈수하여 이민을 형성하는 단계;
이민 분자의 친핵성 첨가는 첫 번째 고리를 구성합니다.
3-enol 음이온과 아세톤 디카르복실레이트 이온 사이의 분자간 Mannich 반응;
탈수 후에 새로운 에놀 음이온과 새로운 이민이 형성되었습니다.
두 번째 고리를 형성하는 분자내 만니히(Mannich) 반응;
두 개의 카르복실기를 제거하여 화합물을 형성합니다.
생합성:
체내에서 코카인 고리 시스템을 구성하는 데 사용되는 유도체는 L-글루타민 또는 L-아르기닌으로부터 합성됩니다. 첫째, 이 두 아미노산은 카르보닐 환원 또는 탈카르복실화를 거쳐 L-오르니틴을 생성하고, 이어서 탈카르복실화를 거쳐 푸트레신을 생성합니다. 그런 다음 푸트레신의 질소 원자 하나가 SAM에 의해 메틸화되어 N-메틸푸트레신을 생성합니다. N-메틸푸트레신은 디아민 산화효소의 촉매 작용에 따라 4-메틸아미노부탄알로 전환되고 쉬프 염기 N-메틸 - Δ 1-피롤린 양이온으로 고리화됩니다.
그 후, 1-피롤리딘 양이온과 아세틸 CoA의 Clarison 축합을 통해 N-메틸 - Δ 치환된 피롤리딘 고리의 두 거울상 이성질체를 얻었습니다. 그러나 이 두 생성물의 (S){10}} 이성질체만이 계속해서 고리화를 거쳐 스코폴라민의 골격을 형성할 수 있습니다. 티오에스테르 생성물은 다른 아세틸 CoA 분자와 계속 축합하여 티오숙시네이트의 4-유도체를 얻습니다. 후자는 산화되어 피롤리디늄 염의 양이온과 에놀의 음이온을 재생합니다. 둘 사이에서 축합(분자내 만니히 반응)이 일어나 물질의 4 위치가 -C(O) SCoA 그룹으로 대체된 생성물이 생성됩니다. 그런 다음 티오에스테르 그룹이 가수분해되어 카르복실산을 형성하고, 이는 SAM을 통해 메틸화되어 메틸에스테르로 바뀌고, 이중결합이 환원되어 NADPH의 작용으로 메틸디카르복실레이트를 얻습니다. 마지막으로 메틸 블라스틴은 페닐알라닌 계피산 경로를 통해 벤조일 CoA와 응축되어 코카인을 형성합니다.
트로피논는 트로판 알칼로이드로서 질소-함유 이환 골격과 케톤 카르보닐기로 구성된 분자 구조를 가지고 있습니다. 독특한 화학적 특성으로 인해 의학, 유기 합성 및 알칼로이드 연구 분야에서 큰 가치를 갖습니다.
핵심 응용 분야: 의약품 중간체의 핵심 역할
가장 잘 알려진-용도는 아트로핀 황산염 합성의 중간체입니다. 아트로핀은 고전적인 항콜린성 약물로서 M-형 콜린성 수용체를 차단하여 다양한 질병의 임상 치료에 널리 사용됩니다.
안과 분야에서는 아트로핀은 동공을 확장하고 마비를 조절하여 홍채 모양체염, 각막염 등의 안과 질환의 검사 및 치료에 사용됩니다. 동시에 근시의 진행을 억제할 수 있어 어린이 근시 예방 및 조절을 위한 인기 약물이 되었습니다. 합성의 전구체로서 아트로핀의 대규모 생산을 직접적으로 지원합니다.-
소화 시스템: 아트로핀은 위장관의 평활근 경련을 완화할 수 있으며 위궤양 및 복통과 같은 질병을 치료하는 데 사용됩니다. 그것의 합성은 아트로핀의 안정적인 공급에 의존합니다.
응급 해독: 유기인산염 농약 중독의 응급 치료에서 아트로핀은 경쟁적으로 아세틸콜린을 길항하고 무스카린성 증상을 역전시키며 합성 효율은 응급 약물의 가용성에 직접적인 영향을 미칩니다.
또한 다른 중요한 약물의 합성에도 참여합니다.
코카인 합성: 에스테르화, 수소화 및 기타 반응을 통해 코카인으로 전환될 수 있습니다. 코카인은 중독성으로 인해 엄격하게 규제되지만 국소 마취 및 혈관 수축에 대한 독특한 역할로 인해 안과 수술과 같은 특정 의료 환경에서는 여전히 대체할 수 없습니다. 합성 경로의 출발점인 화학적 순도와 반응성은 최종 제품의 품질을 직접적으로 결정합니다.
메틸블라스틴의 제조: 메틸블라스틴은 신경전달물질 전달 메커니즘을 연구하고 새로운 진통제 개발에 사용되는 다양한 알칼로이드의 전구체인 수소화 환원에 의해 생성됩니다.
파생 응용: 알칼로이드 연구를 위한 모델 분자
분자 구조는 알칼로이드 화학 연구에 이상적인 모델입니다.
전체 합성 연구: 합성 경로(예: 부탄알과 메틸아민 및 아세톤 디카르복실산의 고리화 반응)는 유기 화학의 전형적인 사례입니다. 1917년 Willst ätter와 Robinson은 서로 다른 방법을 통해 NSC 118012의 전체 합성을 달성했으며, 그 중 Robinson의 접합 부가 고리화 전략은 알칼로이드 합성의 새로운 패러다임을 개척하여 1947년 노벨 화학상을 수상했습니다.
합성 연구는 유기 합성 이론의 발전을 촉진할 뿐만 아니라 복잡한 천연물의 구조 분석을 위한 방법론적 지원을 제공합니다.
유도체 개발: NSC 118012의 케톤 카르보닐 및 질소{0}}함유 이환 구조는 화학적 변형을 쉽게 하여 다양한 생물학적 활성 유도체를 생성합니다.
2-메톡시카보닐-트로피논: 에스테르화 반응을 통해 제조되며 메틸 살리실레이트(파킨슨병 진단에 사용) 합성의 핵심 중간체입니다.
케톤 카르보닐기는 알코올로 환원되거나 에놀 에테르 유도체로 전환되어 생체 활성 분자의 설계 공간을 더욱 확장할 수 있습니다.
토페논 옥심 화합물: 옥심화 반응을 통해 생성되고 항균 및 항{0}}염증 활성을 가지며 일부 유도체는 약물 내성 균주에 대한 억제 효과를 나타내므로 새로운 항생제 개발의 잠재적 후보가 됩니다.
약리학적 메커니즘 연구: 알칼로이드와 그 유도체의 구조{0}}활성 관계에 대한 연구는 알칼로이드와 수용체 간의 상호작용에 대한 분자 메커니즘을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, NSC 118012의 질소 원자나 순환 구조를 변형함으로써 콜린성 수용체에 대한 친화성을 조절할 수 있으며, 이는 보다 선택적인 항콜린성 약물을 설계하기 위한 이론적 기초를 제공합니다.
고성능 통합 조인트를 채택한 CRA 시리즈는 템포를 25% 증가시키고 생산성을 새로운 정점에 도달할 수 있습니다. 진동 억제 알고리즘은 업그레이드되어 우수한 흔들림 방지 효과를 달성했습니다. 전체-매개변수 DH 보상 알고리즘 및 TrueMotion 알고리즘이 지원되며 자세 이동 변경 시 절대 위치 정확도는 0.2~0.4mm이며 곡선 모션은 정확하고 안정적입니다.
잠재적인 연구 방향: 기초에서 임상으로 확장
화학과 의학의 교차 융합을 통해 응용 시나리오는 전통적인 제약 분야에서 더 넓은 범위의 생물 의학 방향으로 확장되고 있습니다.
신경과학 연구: 콜린성 시스템의 모델 분자로서 신경전달물질 전달, 시냅스 가소성 및 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환의 발병기전을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. NSC 118012의 탄소 또는 질소 동위원소를 라벨링함으로써 생체 내 대사 경로를 추적할 수 있으며 약동학 연구를 위한 도구를 제공합니다.
재료 과학 응용: NSC 118012의 질소-함유 이중고리 구조는 고유한 공간 구성을 가지며 금속 유기 프레임워크(MOF) 또는 초분자 어셈블리를 설계하기 위한 리간드로 사용될 수 있습니다. 이러한 유형의 재료는 가스 흡착, 촉매 작용 및 약물 전달에 잠재적으로 응용될 수 있는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, NSC 118012로 수정된 MOF는 신경 작용제의 선택적 흡착에 사용될 수 있으며 화학적 보호를 위한 새로운 전략을 제공합니다.
농업 및 환경 보호 분야에서는 항균 활성으로 인해 천연 살충제 개발을 위한 후보 분자가 됩니다. 구조적 최적화를 통해 독성이 낮고 쉽게 분해되는 알칼로이드 농약을 설계하여 화학 농약으로 인한 환경 오염을 줄일 수 있습니다. 또한, NSC 118012의 합성 경로에 관련된 고리화 반응은 바이오매스 전환을 위한 방법론적 참고 자료를 제공하고 지속 가능한 개발에 기여할 수 있습니다.
이 화합물의 사용방법과 주의사항은 무엇입니까?
의약품 중간체 특성과 특정 독성으로 인해 해당 사용은 전문 실험실이나 산업 생산 환경으로 엄격히 제한되어야 하며 관련 지식과 경험을 갖춘 전문가가 운영해야 합니다. 다음은 내용을 요약한 것입니다.트로피논일반적인 화학물질 취급 원칙에 따른 사용 방법 및 주의사항:
사용방법
전문적인 환경:
환기가 잘 되는 실험실이나 필요한 안전시설을 갖춘 산업생산 환경에서 사용해야 합니다.
개인 보호:
작업자는 화학물질과 피부, 눈 또는 호흡계의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 보호복, 장갑, 방진마스크, 보안경 등과 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용해야 합니다.
운영 표준:
먼지나 튀김이 발생하지 않도록 작동 절차를 엄격히 따르십시오. 대량의 NSC 118012를 계량하거나 처리해야 하는 경우 측정 병, 깔때기 등과 같은 적절한 도구 및 장비를 사용해야 합니다.
저장 요구 사항:
화합물은 화재, 열 및 혼합 금지 물질로부터 멀리 떨어진 서늘하고 건조하며 통풍이 잘되는 곳에 보관해야 합니다. 한편, 화학물질 누출을 방지하기 위해 용기를 단단히 밀봉할 필요가 있습니다.
주의가 필요한 사항
접촉을 피하십시오:
피부, 눈, 의복에 직접적인 접촉을 피하십시오. 실수로 만졌을 경우 즉시 다량의 물로 씻어내고 가능한 한 빨리 의사의 진료를 받으십시오.
화재 안전:
이 화합물은 고온에서 분해되어 유독한 연기를 생성할 수 있으므로 화재원과의 접촉을 피해야 합니다. 화재가 발생한 경우 적절한 소화약제를 사용하여 진화하고 즉시 현장에서 대피해야 합니다.
환경 보호:
환경 오염을 방지하기 위해 하수구 또는 수역에 유입되지 않도록 하십시오. 폐기물 처리가 필요한 경우에는 관련 환경법규를 준수하고, 전문기관에 위탁하여 처리해야 합니다.
상태 모니터링:
장기간 접촉한 사람은-정기적인 건강 검진을 받아 잠재적인 건강 문제를 신속하게 파악하고 해결해야 합니다.
안전 교육:
작업자는 안전한 작동을 보장하기 위해 화합물의 특성, 위험 및 비상 대응 방법을 이해하는 데 필요한 안전 교육을 받아야 합니다.
법률 및 규정:
이 물질을 사용, 보관 및 운송할 때 합법성과 규정 준수를 보장하기 위해 관련 국가 법률, 규정 및 표준을 엄격히 준수해야 합니다.
이 화합물의 생합성 경로에 대한 연구 진행 상황은 무엇입니까?
중국과학원 쿤밍 식물학 연구소 연구팀은 N-메틸피롤린 양이온과 말로닐 조효소 A의 축합을 촉매하여 트로피난 알칼로이드 생합성의 핵심 중간체를 형성할 수 있는 세 가지 유형 III 폴리케타이드 합성 효소를 발견했습니다. 이번 발견은 이 화합물의 알칼로이드 생합성에서 기본 골격 형성 메커니즘을 밝힐 뿐만 아니라 트리카보닐글루타레이트를 선택적이고 효율적으로 합성하는 새로운 유형의 식물 III 폴리케타이드 합성효소를 확인하여 합성 생물학을 기반으로 하는 히오시아민 약물의 이종 생산을 위한 기반을 마련했습니다.
연구에 따르면 이 화합물은 트로판 알칼로이드 생합성의 첫 번째 중간체이며 그 합성 메커니즘은 비정형 III형 폴리케타이드 신타제(AbPYKS) 및 P450 매개 고리화 반응을 통해 달성됩니다. 이 발견은 식물에서 피롤린과 트로판의 공존을 설명하고 트로판을 생산하지 않는 공장에서 트로판 공학의 타당성을 입증합니다.
Atropa belladonna 뿌리 배양물에서 PYKS 및 CYP82M3의 과발현은 이 화합물과 스코폴라민의 함량을 크게 증가시킬 수 있습니다. 또한 UGT1과 LS의 과발현은 히오시아민, 스코폴라민, 이소히오시아민, 히오시아민의 함량을 크게 증가시킬 수 있으며, 이는 이 두 단계가 히오시아민 생합성의 두 가지 속도 제한 단계임을 나타냅니다.
스탠포드 대학의 Christina Smolke 팀은 효모에 다단계 이종 발현 유전자를 통합하고 다양한 모듈의 조립과 세포하 국소화를 통해 히오시아민과 스코폴라민의 이종 합성을 성공적으로 달성했습니다. 이 성과는 생합성 경로를 통해 미생물에서 복잡한 천연물을 생산할 수 있는 가능성을 보여줍니다.
FAQ
트로피논은 어떤 용도로 사용되나요?
그것은 트로판에서 파생되며 다음과 같은 역할을 합니다.코카인, 아트로핀과 같은 다양한 중요한 알칼로이드 합성의 핵심 전구체. 첫째, 트로피논은 독특한 냄새가 나는 무색의 결정성 고체입니다. 분자식은 C8H13NO이고 몰질량은 약 139.2g/mol입니다.
트로피논의 합성은 무엇입니까?
트로피논은 이환식 분자이지만 제조에 사용되는 반응물은 숙신알데히드, 메틸아민, 아세톤디카르복실산(또는 아세톤)과 같이 매우 간단합니다. 생합성은 동일한 빌딩 블록을 사용하기 때문에 합성은 생체모방 반응 또는 생물유전{1}} 유형 합성의 좋은 예입니다.
트로핀이란 무엇입니까?
트로핀은 다음과 같이 정의됩니다.트로판 핵을 가진 이환 화합물이는 강력한 생물학적 활성, 특히 신경전달물질로 알려진 다양한 트로판 알칼로이드의 합성에서 전구체 역할을 합니다.
아트로핀은 진통제인가요?
안과용 아트로핀은 눈 검사 전에 눈의 검은 부분인 동공을 확장(열기)하는 데 사용됩니다.눈의 붓기와 염증으로 인한 통증을 완화하는데도 사용됩니다..
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