อะดรีนาลีน(adrenaline) เป็นสารสื่อประสาท catechol และฮอร์โมนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมยา เช่น cardiac resuscitation, bronchiectasis, anaphylaxis และ urokinase ในการประยุกต์ใช้ทางคลินิก วิธีการเตรียมแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่รวมถึงวิธีการทางชีวภาพ วิธีการทางเคมี และวิธีการสังเคราะห์ทางชีวภาพ บทความนี้จะวิเคราะห์วิธีการเตรียมตัวเหล่านี้
1. วิธีทางชีวภาพ:
การสังเคราะห์ทางชีวภาพของอะดรีนาลีนมักจะใช้ไทโรซีนเป็นสารตั้งต้น ซึ่งผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์หลายตัว การสังเคราะห์และการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์เหล่านี้ถูกควบคุมโดยปัจจัยต่างๆ เช่น ฮอร์โมน สารสื่อประสาท และยา
1) การแปลงไทโรซีนไฮดรอกซีเลสเป็น DOPA:
สารประกอบแรกที่ถูกสังเคราะห์คือกรดฟีนอลิกคาร์บอกซิลิก
กรดฟีนอลิกคาร์บอกซิลิกถูกเปลี่ยนเป็น 34-ไดไฮดรอกซีฟีนิลอะลานีน (DOPA) โดยไทโรซีนไฮดรอกซีเลส การตอบสนองนี้ถูกควบคุมโดยฮอร์โมนโดปามีนและอนุพันธ์ สารสื่อประสาท หรือเภสัชวิทยา
2) DOPA ถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างโดปามีน:
DOPA decarboxylase ยังออกซิไดซ์ DOPA เป็น dopamine โดยเอนไซม์ที่ทำหน้าที่สื่อกลางโดยการสังเคราะห์ dopamine
3) N-เมทิลทรานสเฟอเรสกระตุ้นให้โดพามีนสร้างนอร์เอพิเนฟริน:
Norepinephrine ถูกแปลงเป็น epinephrine โดยการกระทำของ dopamine N-methyltransferase
เทคนิคที่ใช้โดยทั่วไปในวิธีการทางชีวภาพ ได้แก่ วิศวกรรมโปรตีนและวิศวกรรมยีน
2. วิธีการทางเคมี:
ในการสังเคราะห์ทางเคมี ไทโรซีนและฟอร์มาลดีไฮด์จะสร้างเมทิล-DOPA (สารทำปฏิกิริยาของแมกซ์เวลล์) ผ่านปฏิกิริยาการเติม 1 4- Methyl-DOPA สลายตัวที่อุณหภูมิ 60 องศาโดย Decarboxylation เพื่อสร้างอะดรีนาลิน
การสังเคราะห์ทางเคมีของอะดรีนาลีนส่วนใหญ่ประกอบด้วยปฏิกิริยาต่อไปนี้:
1) Michael เติมไทโรซีนและฟอร์มัลดีไฮด์
ไทโรซีนและฟอร์มาลดีไฮด์ผ่าน 1,4-ปฏิกิริยาการเติมไมเคิลภายใต้สภาวะการเกิดปฏิกิริยาที่เหมาะสมเพื่อสร้างสารมัธยันตร์เมทิล-DOPA
2) ดีคาร์บอกซิเลชั่น
เมทิล-DOPA ขั้นกลางจะสลายตัวที่อุณหภูมิสูงผ่านปฏิกิริยาดีคาร์บอกซิเลชันเพื่อสร้างอะดรีนาลีน
ข้อดีของการสังเคราะห์อะดรีนาลีนทางเคมี ได้แก่ การไม่ถูกผูกมัดด้วยปฏิกิริยาทางชีวภาพ ประสิทธิภาพการสังเคราะห์สูง และความสามารถในการเตรียมอนุพันธ์อะดรีนาลีนที่หลากหลายผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม วิธีการทางเคมีก็มีข้อเสีย เช่น ขั้นตอนยุ่งยากและค่าใช้จ่ายสูง
3. การสังเคราะห์ทางชีวภาพ:
การสังเคราะห์อะดรีนาลีนทางชีวภาพส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้เทคโนโลยีการสังเคราะห์จุลินทรีย์ โดยการคัดกรองและปรับเปลี่ยนสายพันธุ์จุลินทรีย์ พวกมันสามารถผลิตอะดรีนาลีนได้
สายพันธุ์จุลินทรีย์ที่เป็นโฮสต์ในการผลิตทั่วไปสำหรับการรวมตัวกันของยีน ได้แก่ Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Trichoderma เป็นต้น และการสังเคราะห์อะดรีนาลีนโดยการแสดงออกแบบรีคอมบิแนนท์ของ Escherichia coli เป็นวิธีที่ได้รับความนิยมมากกว่า แกนหลักของวิธีการคือการนำวิถีเมแทบอลิซึมของไทโรซีนออกจากเซลล์ แล้วปลูกฝังวิถีเมแทบอลิซึมของมันในภาชนะ เพื่อให้สามารถผลิตอะดรีนาลีนจำนวนมากได้ วิธีการนี้ส่วนใหญ่เป็นแบบอัตโนมัติและปรับขนาดได้ง่าย
4 สรุป:
วิธีการทางชีวภาพ วิธีทางเคมี และวิธีการสังเคราะห์ทางชีวภาพล้วนเป็นวิธีการทั่วไปสำหรับการเตรียมอะดรีนาลีน วิธีการทางชีววิทยาสามารถสร้างอะดรีนาลีนตามธรรมชาติได้อย่างแท้จริงจากมุมมองของสรีรวิทยาและเภสัชวิทยา และได้ผลของยาตามธรรมชาติ แต่ถูกควบคุมโดยยีนและเอนไซม์ ทำให้ยากต่อการเตรียม วิธีการทางเคมีและชีวสังเคราะห์มีประสิทธิภาพและผลผลิตสูง , ลักษณะเฉพาะและการดัดแปลงสูง แต่กระบวนการทางเคมีนั้นยุ่งยากและมีค่าใช้จ่ายสูง และวิธีการสังเคราะห์ทางชีวภาพนั้นยากต่อการรักษาประสิทธิภาพ แต่สามารถประสานการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และเมแทบอลิซึมสำหรับการผลิตจำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อะดรีนาลีน (epinephrine) ซึ่งเป็นสารสื่อประสาทและฮอร์โมนก็เป็นตัวยาสำคัญเช่นกัน มันสร้างผลกระทบทางสรีรวิทยาโดยจับกับตัวรับ adrenergic อะดรีนาลีนประกอบด้วยอนุพันธ์ของแอมเฟตามีนและคาเทโคลามีน และมักใช้เพื่อรักษาสภาพต่างๆ เช่น โรคหอบหืด หัวใจเต้นเร็ว และอาการแพ้อย่างรุนแรง นอกจากนี้ ยายังใช้ในกระบวนการปฐมพยาบาลและช่วยทำคลอด
ปฏิกิริยาทางเคมีของอะดรีนาลีนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของส่วนทางเคมีหลายส่วน ดังนั้นบทความนี้จะแนะนำบทบาทของส่วนเหล่านี้ในปฏิกิริยาเคมี
โครงสร้างทางเคมี:
ขั้นแรกให้แนะนำโครงสร้างทางเคมีของอะดรีนาลีน โมเลกุลของอะดรีนาลีนประกอบด้วยโครงสร้าง phenylethylamine และโครงสร้างวงแหวน catechol ตัวย่อคือ Epi มีไครัลคาร์บอนสองอะตอม อยู่ในตำแหน่ง และ ตามลำดับ ดังนั้น อะดรีนาลีนจึงมีอยู่ในสเตอริโอไอโซเมอร์ 4 ชนิด ได้แก่ (R,R)-Epi, (S,S)-Epi, (R,S)-Epi, (S,R)-Epi ในหมู่พวกเขา มีเพียง (R,R)-Epi เท่านั้นที่เป็นไอโซเมอร์ที่มีฤทธิ์ทางสรีรวิทยาสูง ซึ่งเป็นไอโซเมอร์หลักที่ผลิตในร่างกายด้วย
ปฏิกิริยาของอะดรีนาลีนกับไฮโดรเจนไอออน:
มีกลุ่มไฮดรอกซิลและเอมีนบนวงแหวนเบนซีนของเอพิเนฟริน ดังนั้นจึงมีค่าความเป็นกรดและด่างในระดับหนึ่ง เมื่ออะดรีนาลีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไอออน (H^ บวก ) ปฏิกิริยาต่อไปนี้สามารถเกิดขึ้นได้:
Epi บวก H^ บวก → EpiH^ บวก
นี่เป็นปฏิกิริยาที่สำคัญเนื่องจาก EpiH^ plus เป็นผลผลิตจากไอออไนเซชันของอีพิเนฟริน ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางสรีรวิทยาและเภสัชวิทยา
ปฏิกิริยาออกซิเดชันของ Epinephrine:
กลุ่มไฮดรอกซิลและแอมเฟตามีนของอีพิเนฟรินมีคุณสมบัติรีดอกซ์ที่ชัดเจนและสามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นได้ เมื่อ Epinephrine สัมผัสกับออกซิเจน ปฏิกิริยาต่อไปนี้สามารถเกิดขึ้นได้:
Epi บวก O2→ EpiO2
นอกจากนี้ เมื่อเอพิเนฟรินสัมผัสกับสารออกซิไดซ์บางชนิด เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน
ปฏิกิริยากรดเบสของ Epinephrine:
หมู่ไฮดรอกซิลและเอมีนของอิพิเนฟรินยังมีสภาพเป็นกรดและเป็นเบส และพวกมันสามารถสร้างปฏิกิริยากรด-เบสที่ซับซ้อนได้ที่ค่า pH ที่แตกต่างกัน เมื่อค่า pH ต่ำกว่าค่า pKa ของสารประกอบ (3.5 และ 9.0) จากนั้น หมู่ไฮดรอกซิลจะถูกโปรตอน ทำให้เกิดกรดลิวอิสเข้มข้น EpiH^ บวก ; ในทางกลับกัน เมื่อค่า pH สูงกว่า pKa หมู่เอมีนจะถูกลดโปรตอน Epi^- ให้เบส Lewis ที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติที่เป็นกรดและค่า pH ที่สัมพันธ์กันนี้มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพและผลข้างเคียงของ Epinephrine ในการใช้งานทางการแพทย์
ปฏิกิริยาการกลายเป็นก๊าซไนโตรเจนของ Epinephrine:
กลุ่มเอมีนในอะดรีนาลีนยังสามารถเกิดปฏิกิริยาไนโตรเจนเมื่อสัมผัสกับสารเคมีบางชนิดเนื่องจากคุณสมบัติรีดอกซ์ ตัวอย่างเช่น เมื่ออะดรีนาลีนสัมผัสกับปรอทไนเตรต จะทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีสีน้ำเงินเข้ม:
Epi บวก Hg (NO3)2→ HgO2N-Epi บวก 2HNO3
ข้างต้นคือปฏิกิริยาเคมีทั่วไปของอิพิเนฟรินหลายประเภท และแต่ละส่วนมีบทบาทที่แตกต่างกันในปฏิกิริยา ลักษณะและคุณสมบัติของปฏิกิริยาเคมีมีผลกระทบที่สำคัญต่อผลทางเภสัชวิทยาและการประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ของอีพิเนฟริน และยังเป็นแนวทางและแนวคิดสำหรับนักเคมีและเภสัชวิทยาในการพัฒนายาที่ดีขึ้น