โดปามีนบริสุทธิ์ถูกสังเคราะห์อย่างไร?

โดปามีนบริสุทธิ์（https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-dopamine-cas-51-61-6.html） ชื่อทางเคมีคือ 3-Hydroxytyramine สูตรโมเลกุลของมันคือ C8H11NO2 และมวลโมเลกุลสัมพัทธ์คือ 153.18g/mol เป็นสารสื่อประสาทสำคัญที่ส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทและควบคุมกิจกรรมในสมองและระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ 3-ไฮดรอกซีไทรามีนยังมีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยาอื่นๆ อีกมากมาย เช่น การควบคุมระบบหัวใจและหลอดเลือด การตอบสนองของระบบย่อยอาหาร ระบบภูมิคุ้มกันและการทำงานของจอประสาทตา เป็นต้น ผงโดปามีนผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการของเรา และโดพามีนบริสุทธิ์สำหรับจำหน่ายที่ ในเวลาเดียวกัน

1. วิธีการสังเคราะห์ต้นไม้ด้วยเอนไซม์:

ในปัจจุบัน การสังเคราะห์ 3-ไฮดรอกซีไทรามีนโดยวิธีการสังเคราะห์ต้นไม้ด้วยเอนไซม์นั้นค่อนข้างพบได้ทั่วไป ซึ่งมีข้อดีในด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อม มีความแม่นยำสูง และให้ผลผลิตสูง วิธีการคือใช้ไทโรซิเนสเพื่อทำปฏิกิริยาการปลูกถ่ายอวัยวะกับกรดฟีนิลโพรพิโอนิก แล้วจึงลดไทโรซีนของวัตถุดิบที่เพิ่มในกระบวนการปลูกถ่ายอวัยวะเป็น 3-ไฮดรอกซีไทรามีนผ่านการเร่งปฏิกิริยารีดักเตส การใช้ซ้ำของเอนไซม์ช่วยเพิ่มผลผลิตและเพิ่มผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจสูงสุด

การสังเคราะห์เดนไดรต์ด้วยเอนไซม์เป็นวิธีการสังเคราะห์ด้วยปฏิกิริยาที่เร่งด้วยเอนไซม์ ซึ่งช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่มีประสิทธิภาพสูงภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง วิธีนี้จะแปลงสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ตามลำดับผ่านปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์ ซึ่งมีข้อดีของการปกป้องสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพสูง ในกระบวนการเตรียม 3-Hydroxytyramine สามารถใช้วิธีการนี้เพื่อให้ได้การสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำลง

ขั้นตอนของวิธีการสังเคราะห์ต้นไม้ด้วยเอนไซม์มีดังนี้

(1) เตรียมพื้นผิว: สามารถเลือก L-tyrosine และ tyrosinase เป็นสารตั้งต้นได้

(2) ผสมสารตั้งต้นกับไทโรซิเนส ไทโรซิเนสเป็นเอนไซม์ที่ขึ้นกับไอออนของทองแดงซึ่งสามารถกระตุ้นการเปลี่ยน L-tyrosine เป็น DOPA ซึ่งเป็นสารประกอบตั้งต้นของ 3-Hydroxytyramine สูตรปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดย Tyrpsinase มีดังนี้:

(3) เติม L-ascorbic acid ต่อไป กรดแอล-แอสคอร์บิกเป็นตัวให้อิเล็กตรอนที่สามารถช่วยลดสารตั้งต้นของไทโรซิเนสได้ ซึ่งจะเป็นการส่งเสริมการผลิต DOPA ปฏิกิริยาที่นี่มีดังนี้:

(4) เพิ่ม NADH และ L-ไทโรซีนที่ลดลง NADH สามารถใช้เป็นตัวให้อิเล็กตรอนเพื่อช่วยในปฏิกิริยา และจะมีการเติม L-tyrosine เข้าไปด้วย ปฏิกิริยาที่นี่มีดังนี้:

(5) ตั้งส่วนผสมให้ร้อน สารละลายปฏิกิริยาถูกทำให้ร้อนถึง 37 องศาเพื่อส่งเสริมปฏิกิริยา ในระหว่างกระบวนการเกิดปฏิกิริยา ควรให้ความสนใจกับการควบคุมอุณหภูมิและระยะเวลา

(6) การเตรียมผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ หลังจากเกิดปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์จะถูกระบุและทำให้บริสุทธิ์ด้วยวิธีอัลตราไวโอเลตสเปกโตรโฟโตเมทรีและโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงเพื่อให้ได้ 3-ไฮดรอกซีไทรามีนที่มีความบริสุทธิ์สูง

ในฐานะที่เป็นวิธีการสังเคราะห์ตามปฏิกิริยาที่เร่งด้วยเอนไซม์ การสังเคราะห์เดนไดรติกด้วยเอนไซม์มีข้อดีและข้อเสียดังต่อไปนี้:

ข้อได้เปรียบ:

(1) การใช้เอนไซม์ธรรมชาติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ต้องใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในกระบวนการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งช่วยลดการเกิดของเสียและปกป้องสิ่งแวดล้อมได้ดี

(2) สภาวะการเกิดปฏิกิริยาไม่รุนแรง ไม่ต้องการสภาพแวดล้อมที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

(3) สารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีให้เลือกมากมายสามารถนำไปใช้กับการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ

ข้อบกพร่อง:

(1) เอนไซม์บางตัวมีประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาต่ำและจำเป็นต้องปรับปรุงเพื่อให้ได้ผลผลิตของปฏิกิริยาที่สูงขึ้น

(2) เวลาตอบสนองมักจะนาน และใช้เวลานานกว่าจะได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมาย

(3) เอนไซม์บางชนิดอาจถูกยับยั้งหรือหยุดทำงาน ซึ่งส่งผลต่อปฏิกิริยา

2. วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียของ Abderhalden:

วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียของ Abderhalden เป็นวิธีการสังเคราะห์แบบใหม่ของ 3-ไฮดรอกซีไทรามีน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะในการสังเคราะห์ 3-ไฮดรอกซีไทรามีน โดยปฏิกิริยารีดักชันของหมู่อะมิโนโลหะในกรณีที่ไม่มีตัวทำละลายและตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีนี้ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย แต่มีลักษณะที่เรียบง่าย ให้ผลผลิตสูง และใช้งานง่าย และคาดว่าจะกลายเป็นหนึ่งในวิธีการสังเคราะห์หลักในอนาคต

วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียของ Abderhalden เป็นวิธีการสังเคราะห์ 3-Hydroxytyramine ผ่านปฏิกิริยาหลายขั้นตอนโดยใช้ Piperonal และฟอร์มัลดีไฮด์เป็นวัตถุดิบ กุญแจสำคัญของวิธีนี้คือการเปลี่ยน Piperonal เป็น 3,4-dimethoxyphenylethylamine (DMPEA) ตามด้วยแอมโมเนียเพื่อให้ได้ 3-Hydroxytyramine ข้อดีของปฏิกิริยานี้คือมีวัตถุดิบที่หาได้ง่าย การดำเนินการทำได้ง่ายและให้ผลผลิตสูง แต่ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสียบางประการ เช่น ใช้เวลาในการทำปฏิกิริยานานและเส้นทางการสังเคราะห์ที่ซับซ้อน

วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียของ Abderhalden ในการสังเคราะห์ 3-Hydroxytyramine แบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้เป็นหลัก:

(1) การใช้ Piperonal เป็นวัตถุดิบ ทำปฏิกิริยาหลายขั้นตอนเพื่อสังเคราะห์ DMPEA

ขั้นแรก Piperonal จะผ่านปฏิกิริยาพื้นฐานของชิฟฟ์กับเอทิลีนไดเอมีนเพื่อสร้างสารมัธยฐาน จากนั้นจึงผ่านปฏิกิริยารีดักชันและดีคาร์บอกซิเลชันเพื่อให้ได้ DMPEA

(2) แปลง DMPEA ที่ได้รับเป็น 3,4-dimethoxyphenylethanol (DMPE) ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน

DMPEA ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อหน้า NaOH เพื่อสร้าง DMPE

(3) ใช้ DMPE เป็นวัตถุดิบ ทำปฏิกิริยาควบแน่นกับฟอร์มาลดีไฮด์ในที่ที่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์

DMPE ที่ได้จากปฏิกิริยาข้างต้นถูกควบแน่นด้วยฟอร์มัลดีไฮด์เพื่อให้ได้ 3,4-dimethoxyphenyl-2-methyl-2-propenal (DMPA)

(4) 3,4-ไดเมทอกซีฟีนิล-2-เมทิล-2-โพรพานอล (DMP) ได้มาจากปฏิกิริยารีดักชันของ DMPA

ปฏิกิริยารีดักชันของ DMPA ต้องใช้ไฮโดรเจนและคาร์บอนแพลทินัมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและดำเนินการภายใต้สภาวะการให้ความร้อน ลง

(5) การใช้ DMP เป็นวัตถุดิบ 3-ไฮดรอกซีไทรามีนถูกสังเคราะห์โดยปฏิกิริยาแอมโมเนีย

เมื่อมี NH3 DMP จะเกิดปฏิกิริยาลดคาร์บอกซีเมทิลและอิพอกซิเดชันเพื่อให้ได้ 3-ไฮดรอกซีไทรามีน

วิธีการสังเคราะห์แอมโมเนียของ Abderhalden มีข้อดีและข้อเสียดังต่อไปนี้:

ข้อได้เปรียบ:

(1) วัตถุดิบหาได้ง่าย การดำเนินการไม่ซับซ้อน และให้ผลผลิตสูง

(2) DMPEA ระดับกลางสามารถใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอื่น ๆ และมีค่าการใช้งานที่แน่นอน

(3) ปฏิกิริยาแอมโมเนียไม่จำเป็นต้องใช้สารตั้งต้นมากเกินไป ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ข้อบกพร่อง:

(1) เวลาตอบสนองค่อนข้างนาน โดยปกติจะใช้เวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์

(2) เส้นทางสังเคราะห์ค่อนข้างซับซ้อนและต้องการปฏิกิริยาหลายขั้นตอน

(3) บางขั้นตอนจำเป็นต้องใช้ตัวทำปฏิกิริยาและตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นพิษ และข้อกำหนดในการดำเนินงานค่อนข้างสูง

3. วิธีการสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson:

การสังเคราะห์ Baeyer-Drewson เรียกอีกอย่างว่าการสังเคราะห์พิเพอรีนของ 3-ไฮดรอกซีไทรามีน ในวิธีนี้ ขั้นแรก ชิฟฟ์ใช้ปฏิกิริยาพื้นฐานของชิฟฟ์กับรีซอร์ซินอลและน้ำแอมโมเนียเพื่อให้ได้ไตรไฮโดรอินโดลีน จากนั้นจึงใช้สารมาลิกแอนไฮไดรด์เพื่อทำให้เกิดปฏิกิริยาแลกแทมเพื่อสร้างอินโดลไตรคีโตน ในที่สุด 3-ไฮดรอกซีไทรามีนได้มาจากขั้นตอนต่างๆ เช่น ไดอะโซไดเซชัน ไนเตรต และการลดไฮโดรเจน วิธีการนี้มีความซับซ้อนในการใช้งาน แต่ให้ผลตอบแทนสูงและมีคุณค่าในการวิจัยที่แน่นอน

วิธีการสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:

(1) ใช้ -phenylethylamine เป็นวัตถุดิบ ทำปฏิกิริยาออกซิเดชันเพื่อให้ได้ 3,4-dihydroxyphenylethylamine (DHPA)

-phenylethylamine ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของโพแทสเซียมเปอร์คลอเรตหรือโพแทสเซียมคาร์บอเนตเพื่อสร้าง DHPA ปฏิกิริยาออกซิเดชันนี้ต้องทำที่อุณหภูมิห้อง และเวลาในการทำปฏิกิริยาค่อนข้างสั้น

(2) ใช้ DHPA เป็นวัตถุดิบ อะซีทาไลซ์กับอัลดีไฮด์เพื่อให้ได้ 3,4-ไดไฮดรอกซี- -เมทิลฟีนเอทิลามีน

DHPA สามารถเกิดปฏิกิริยาอะซีตาไลเซชันกับฟอร์มัลดีไฮด์หรืออัลดีไฮด์อื่นๆ เพื่อให้ได้ 3,4-ไดไฮดรอกซี- -เมทิลฟีนเอทิลเอมีน

ปฏิกิริยาอะซีตัลนี้จำเป็นต้องดำเนินการภายใต้สภาวะที่เป็นกลางหรือเป็นด่าง โดยปกติจะใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และดำเนินการภายใต้ความร้อน

(3) การใช้ 3,4-dihydroxy- -methylphenethylamine เป็นวัตถุดิบ ทำให้เกิดปฏิกิริยา amination กับยูเรียหรือเอมีนเพื่อให้ได้ 3-Hydroxytyramine

3,4-ไดไฮดรอกซี- -เมทิลฟีนเอทิลเอมีนสามารถถูกอะมิเนตกับยูเรียหรือเอมีนอื่นๆ เพื่อผลิต 3-ไฮดรอกซีไทรามีน

ปฏิกิริยาอะมิเนชันนี้จำเป็นต้องดำเนินการภายใต้สภาวะพื้นฐาน โดยปกติจะใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือรีเอเจนต์พื้นฐานอื่นๆ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และดำเนินการภายใต้สภาวะการให้ความร้อน

การสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson จำเป็นต้องเป็นไปตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

(1) ความบริสุทธิ์และคุณภาพของวัตถุดิบต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของปฏิกิริยาและคุณสมบัติที่ดีของผลิตภัณฑ์

(2) แต่ละขั้นตอนจะต้องดำเนินการตามขั้นตอน เวลา และอุณหภูมิที่แน่นอน เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพของปฏิกิริยาและผลผลิตของผลิตภัณฑ์

(3) จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวทำละลายที่เป็นพิษในปฏิกิริยา การดำเนินการจำเป็นต้องระมัดระวังอย่างมาก และต้องมีการกำจัดของเสียที่เหมาะสมด้วย

กลไกการเกิดปฏิกิริยาของวิธีการสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson ค่อนข้างง่าย โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนต่างๆ เช่น ออกซิเดชัน อะซีตาไลเซชัน และอะมิเนชัน ในกลไกการเกิดปฏิกิริยานี้ -phenylethylamine จะผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชั่นก่อนเพื่อให้ได้ DHPA ต่อจากนั้น DHPA จะเกิดปฏิกิริยาอะซีตาไลเซชันกับอัลดีไฮด์เพื่อให้ได้ 3,4-ไดไฮดรอกซี- -เมทิลฟีนเอทิลเอมีน 3,4-ไดไฮดรอกซี- -เมทิลฟีนเอทิลเอมีนถูกเอมีนกับยูเรียหรือเอมีนเพื่อให้ได้ 3-ไฮดรอกซีไทรามีน

การสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson มีข้อดีและข้อเสียดังต่อไปนี้:

ข้อได้เปรียบ:

(1) วัตถุดิบพร้อมใช้งาน การดำเนินการง่าย เวลาปฏิกิริยาสั้น และผลผลิตสูง

(2) สารตัวกลางหลายชนิดสามารถใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอื่น ๆ และมีค่าการใช้งานที่แน่นอน

(3) ตัวทำละลายและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอยู่ในปฏิกิริยามีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า

ข้อบกพร่อง:

(1) ปฏิกิริยาอะซีตัลจำเป็นต้องใช้สารทำปฏิกิริยาอัลดีไฮด์บางชนิด ซึ่งไม่ปลอดภัยในการใช้งาน

(2) บางขั้นตอนจำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวทำละลายที่เป็นพิษ ซึ่งต้องใช้ข้อกำหนดในการปฏิบัติงานสูง

(3) ผลพลอยได้บางอย่างอาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเตรียม

สรุปแล้ว:

วิธีการสังเคราะห์ของ Baeyer-Drewson เป็นวิธีการสังเคราะห์ 3-Hydroxytyramine จาก -phenylethylamine ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชัน อะซีตาไลเซชัน และอะมิเนชัน วิธีนี้มีข้อดีและข้อเสียบางประการ และจำเป็นต้องเลือกตามสถานการณ์เฉพาะในการใช้งานจริง

โดยสรุป ปัจจุบันมีวิธีการสังเคราะห์มากมายสำหรับ 3-ไฮดรอกซีไทรามีนให้เลือก เช่น การสังเคราะห์เดนไดรติกด้วยเอนไซม์ การสังเคราะห์แอมโมเนียจาก Abderhalden และการสังเคราะห์ Baeyer-Drewson เป็นต้น วิธีการสังเคราะห์ต่างๆ มีความแตกต่างกันในแง่ของผลผลิต เงื่อนไขของกระบวนการ และความสะดวกในการดำเนินการและควรเลือกวิธีที่เหมาะสมที่สุดตามสถานการณ์จริง