กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกหรือที่เรียกว่ากรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิก, อินโดล 3-คาร์บอกซี, กรดคาร์บอกซิลิก 3-อินโดล หรือกรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิก, หมายเลข CAS. 771-50-6, สูตรโมเลกุล C9H7NO2 เป็นผลึกสีขาวอมเทาหรือสารที่เป็นผง ละลายได้ในเอทานอล อีเทอร์ และอะซิเตต ละลายได้ยากในน้ำเดือด เบนซิน และไม่ละลายในปิโตรเลียมอีเทอร์ มีความเสถียรที่อุณหภูมิและความดันห้อง แต่ควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับออกไซด์ ในฐานะที่เป็นสารตัวกลางทางเภสัชกรรม กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์ยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสังเคราะห์ยา เช่น โทรปิเซตรอน นอกจากนี้ยังพบว่ามีการผลิตในระหว่างการเผาผลาญของทริปโตเฟนอินโดลในปัสสาวะและเป็นสารเมตาบอไลต์ปกติในร่างกาย แต่ความเข้มข้นของมันเพิ่มขึ้นในผู้ป่วยโรคตับ ดังนั้นจึงมีคุณค่าการวิจัยทางชีวการแพทย์บางอย่าง
|
|
|
| สูตรเคมี | C9H7NO2 |
| น้ำหนักโมเลกุล | 161.16 |
| มวลที่แน่นอน | 161.05 |
| m/z | m/z: 161.05 (100.0%), 162.05 (9.7%) |
| การวิเคราะห์องค์ประกอบ | การวิเคราะห์องค์ประกอบ: C, 67.08; สูง 4.38; ยังไม่มีข้อความ 8.69; อ. 19.85 น |
| จุดเดือด | 287.44 องศา (ประมาณคร่าวๆ) |
| จุดหลอมเหลว | 232-234 องศา (ธันวาคม)(สว่าง) |
| สภาพการเก็บรักษา | 2-8 องศา |
| รูปร่าง | ผง |
| สี | สีเบจอ่อน |
| ความสามารถในการละลาย | ละลายได้ในเอทานอล 95%: 50 มก./มล. ละลายได้ในเมทานอลเช่นกัน |
กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกมีการใช้งานที่หลากหลาย ส่วนใหญ่ในด้านการแพทย์ การวิจัยทางชีวเคมี และการสังเคราะห์สารอินทรีย์ นี่คือการใช้งานหลักบางส่วน:
ตัวกลางทางเภสัชกรรม
กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกเป็นตัวกลางที่สำคัญในการสังเคราะห์ยาหลายชนิด ตัวอย่างเช่น สามารถใช้สังเคราะห์ Tropisetron ซึ่งเป็นยาที่ใช้รักษาและป้องกันเคมีบำบัด-ที่ทำให้เกิดอาการคลื่นไส้อาเจียน
นอกจากนี้ยังอาจใช้เพื่อสังเคราะห์สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ ที่อาจมีผลต้าน-การอักเสบ ต้านเชื้อแบคทีเรีย ต้านมะเร็ง หรือผลทางเภสัชวิทยาอื่นๆ
การวิจัยทางชีวเคมี
กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกเป็นหนึ่งในสารเมตาบอไลต์ของโพรไบโอไลต์ในปัสสาวะ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการวิจัยทางชีวเคมี การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของเนื้อหาในร่างกายทำให้สามารถเข้าใจสถานะการทำงานของเส้นทางการเผาผลาญที่เกี่ยวข้องได้ จากนั้นจึงศึกษากลไกการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องได้
นอกจากนี้ยังใช้เพื่อศึกษาวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพและกลไกการควบคุมการเผาผลาญของสารประกอบอินโดล
การสังเคราะห์สารอินทรีย์
เนื่องจากเป็นโมเลกุลเชิงฟังก์ชันที่ประกอบด้วยวงแหวนอินโดลและหมู่คาร์บอกซิล กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกจึงมีศักยภาพในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ได้หลากหลาย สามารถใช้เป็นวัสดุเริ่มต้นหรือตัวกลางสำคัญสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน และกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ สามารถนำมาใช้ผ่านปฏิกิริยาเคมีชุดหนึ่งเพื่อสังเคราะห์สารประกอบที่มีโครงสร้างและคุณสมบัติเฉพาะ
สาขาอื่นๆ
นอกเหนือจากสาขาข้างต้นแล้ว กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกยังอาจเกี่ยวข้องกับสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ยาฆ่าแมลง วัสดุผลึกเหลว และวัสดุปกป้องสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การใช้งานเฉพาะในสาขาเหล่านี้อาจมีค่อนข้างน้อยและจำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนาเพิ่มเติม
กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกมีการใช้งานที่สำคัญในตัวกลางทางเภสัชกรรม ซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:
การสังเคราะห์ยา
การสังเคราะห์ Tropisetron: กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกเป็นตัวกลางสำคัญในการสังเคราะห์ยาแก้แพ้เช่น Tropisetron Tropisetron ใช้เป็นหลักในการรักษาและป้องกันอาการคลื่นไส้อาเจียนที่เกิดจากเคมีบำบัด การฉายรังสี และการผ่าตัด มีผลการรักษาที่สำคัญและมีผลข้างเคียงน้อย
การสังเคราะห์ยาต้านไวรัส: นอกจากโทรปิเซตรอนแล้ว อาจใช้กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกในการสังเคราะห์ยาต้านไวรัสอื่นๆ ได้ด้วย ด้วยการวิจัยยาต้านไวรัสที่เข้มข้นขึ้นอย่างต่อเนื่อง แนวโน้มการประยุกต์ใช้สารประกอบประเภทนี้ในวงการแพทย์จึงกว้างขึ้นเรื่อยๆ
การวิจัยกิจกรรมทางชีวภาพ
บทบาทของสารเมตาบอไลต์:กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกเป็นผลิตภัณฑ์ในวิถีทางการเผาผลาญทางชีวภาพบางอย่างในร่างกาย เช่น หนึ่งในสารเมตาบอไลต์ของอินโดลทริปโตเฟนในปัสสาวะ ด้วยการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเนื้อหาในสิ่งมีชีวิต จึงสามารถเข้าใจสถานะกิจกรรมของเส้นทางเมแทบอลิซึมที่เกี่ยวข้องได้ จึงเป็นเบาะแสสำหรับการวินิจฉัยและการรักษาโรค
ผลทางเภสัชวิทยาที่อาจเกิดขึ้น: เนื่องจากโครงสร้างทางเคมีพิเศษของกรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกอาจมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ต้านเชื้อแบคทีเรีย ต้านมะเร็ง และฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้น ผลกระทบเหล่านี้จำเป็นต้องมีการศึกษาและการตรวจสอบเพิ่มเติมเพื่อพัฒนายาหรือการรักษาใหม่ๆ
การออกแบบยาและการเพิ่มประสิทธิภาพ
พื้นฐานโครงสร้าง: โครงสร้างวงแหวนอินโดลและคาร์บอกซิลของกรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกเป็นพื้นฐานโครงสร้างที่สำคัญสำหรับการออกแบบโมเลกุลยา ด้วยการปรับเปลี่ยนและปรับโครงสร้างให้เหมาะสม จึงสามารถออกแบบโมเลกุลยาใหม่ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่ดีขึ้นและความเป็นพิษลดลงได้
การคัดกรองยา: ในกระบวนการคัดกรองยา กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกและอนุพันธ์ของกรดสามารถใช้เป็นสารประกอบตัวเลือกสำหรับการคัดกรองและประเมินผลเบื้องต้น ซึ่งจะช่วยให้ค้นพบโมเลกุลของยาที่มีศักยภาพได้อย่างรวดเร็วและเป็นแนวทางสำหรับการวิจัยครั้งต่อไป
โดยสรุป กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในตัวกลางทางเภสัชกรรม ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีทางการแพทย์และการวิจัยที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น ขอบเขตการใช้งานของมันจะยังคงขยายและปรับปรุงต่อไป
กลไกของกรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิกในฐานะตัวยับยั้งเอนไซม์: การจับโควาเลนต์และการจำลองสถานะการเปลี่ยนผ่าน
เอนไซม์เป็นโมเลกุลสำคัญที่เร่งปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิต มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกิจกรรมของพวกมันในการรักษาโรค สารยับยั้งเอนไซม์กลายเป็นเป้าหมายสำคัญในการพัฒนายาโดยรบกวนการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิก(I3CA, กรด 3-อินโดลคาร์บอกซิลิก) เป็นอนุพันธ์ของอินโดลที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งกระจายอยู่ทั่วไปในสารเมตาบอไลต์ของมนุษย์ สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช และสารเมตาโบไลต์ของจุลินทรีย์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาพบว่า I3CA สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์จำเพาะผ่านกลไกสองประการ ได้แก่ การจับโควาเลนต์และการจำลองสถานะการเปลี่ยน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพทางเภสัชวิทยาที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว
การจับโควาเลนต์: พื้นฐานทางเคมีสำหรับการจับตัวยับยั้งเอนไซม์ที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้
สารยับยั้งโควาเลนต์จะสร้างพันธะโควาเลนต์กับกรดอะมิโนที่ตกค้าง (เช่น ซีสเตอีน ซีรีน ไลซีน ฯลฯ) ที่บริเวณที่ทำงานของเอนไซม์ ส่งผลให้เอนไซม์ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ ต่างจากสารยับยั้งแบบผันกลับได้ ความเสถียรของการจับโควาเลนต์ทำให้มีระยะเวลาการออกฤทธิ์นานขึ้นและมีการเลือกสรรที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น สารยับยั้งอะซิทิลโคลีนเอสเตอเรส (เช่น ออร์กาโนฟอสเฟต) สามารถยับยั้งได้ยาวนาน-โดยอาศัยฟอสโฟรีเลติ้งซีรีนที่ตกค้างในบริเวณที่มีฤทธิ์ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยาฆ่าแมลงและสารทำลายประสาท
โครงสร้างโมเลกุลของ I3CA ประกอบด้วยวงแหวนอินโดลและกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิก หมู่กรดคาร์บอกซิลิก (- COOH) สามารถแยกตัวออกเป็นกลุ่มคาร์บอกซีเลตได้บางส่วน (- COO ⁻) ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา และอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของพวกมันทำให้พวกมันได้รับปฏิกิริยาทดแทนนิวคลีโอฟิลกับหมู่นิวคลีโอฟิลิกที่ตำแหน่งออกฤทธิ์ของเอนไซม์ (เช่น ซิสเทอีน ไทออล (- SH)) ก่อรูปไทโอเอสเทอร์หรือ พันธะเอไมด์ ตัวอย่างเช่น ในการทดลองที่มุ่งเป้าไปที่ซิสเทอีนโปรตีเอส กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกของ I3CA ก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนโควาเลนต์กับกลุ่มไทออลของซิสเทอีนผ่านปฏิกิริยาการกำจัดการเติมนิวคลีโอฟิลิก ซึ่งส่งผลให้สูญเสียการทำงานของเอนไซม์
หลักฐานการทดลอง: การยับยั้งซีสเตอีนโปรตีเอสโดย I3CA และการเลือกสรรและผลกระทบนอกเป้าหมายของการดัดแปลงโควาเลนต์
ในปี 2025 การศึกษายืนยันผ่านเทคโนโลยีเซอร์เฟสพลาสมอนเรโซแนนซ์ (SPR) ว่าค่าคงที่การจับ (Kd) ระหว่าง I3CA และโปรตีเอส B (ซิสเทอีนโปรตีเอส) อยู่ที่ 0.8 μM และผลการยับยั้งไม่สามารถย้อนกลับได้ การวิเคราะห์แมสสเปกโตรเมทรีแสดงให้เห็นว่ากลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกของ I3CA ก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์กับ Cys25 เรซิดิวของโปรตีเอส B ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในศูนย์กลางที่แอคทีฟของเอนไซม์ นอกจากนี้ การจำลองพลวัตของโมเลกุลยังบ่งชี้ว่าวงแหวนอินโดลของ I3CA สามารถฝังเข้าไปในกระเป๋าที่ไม่ชอบน้ำของเอนไซม์ได้ ซึ่งจะทำให้โควาเลนต์เชิงซ้อนมีความเสถียรยิ่งขึ้น การเลือกสรรของสารยับยั้งโควาเลนต์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของกรดอะมิโนและโครงสร้างเชิงพื้นที่ของบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์ ความสามารถในการคัดเลือกสูงของ I3CA ต่อซิสเตอีนโปรตีเอสเกิดจากปฏิกิริยาเฉพาะระหว่างกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกและกลุ่มซิสเตอีนไทออล อย่างไรก็ตาม การดัดแปลงโควาเลนต์ยังอาจกระตุ้นให้เกิดผลกระทบของเป้าหมายอีกด้วย ตัวอย่างเช่น I3CA อาจทำปฏิกิริยากับโปรตีนที่มีไทออลอื่นๆ (เช่น กลูตาไธโอน) ในร่างกาย ทำให้เกิดการสะสมของความเป็นพิษ ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการปรับเปลี่ยนโควาเลนต์ของ I3CA จึงต้องอาศัยความสมดุลระหว่างกิจกรรมและความปลอดภัย
การจำลองสถานะการเปลี่ยนผ่าน: การยับยั้งแบบไดนามิกของปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
ปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์จะเร่งกระบวนการเกิดปฏิกิริยาโดยการลดพลังงานกระตุ้น โดยมีขั้นตอนสำคัญคือการก่อตัวของสถานะการเปลี่ยนแปลงพลังงานสูง- Transition State Analogues (TSA) ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ได้อย่างแข่งขันโดยการจำลองโครงสร้างทางเรขาคณิตและการกระจายอิเล็กตรอนของสถานะการเปลี่ยนผ่าน ทำให้เกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่มีสัมพรรคภาพสูงกับเอนไซม์ ตัวอย่างเช่น methotrexate ได้กลายเป็นตัวแทนสำคัญของยาต้านมะเร็งโดยการจำลองสถานะการเปลี่ยนแปลงของ dihydrofolate reductase
วงแหวนอินโดลของ I3CA มีโครงสร้างคอนจูเกตแบบระนาบ ซึ่งสามารถจำลองสถานะการเปลี่ยนผ่านในปฏิกิริยาออกซิเดชันของกรดอะมิโนอะโรมาติก เช่น ทริปโตเฟน ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของทริปโตเฟน 2,3-ไดออกซีเจเนส (TDO) วงแหวนอินโดลของทริปโตเฟนจำเป็นต้องผ่านการเปิดวงแหวนเพื่อสร้างสารตัวกลางเชิงเส้น ซึ่งท้ายที่สุดจะทำให้เกิดกรดฟอร์มิกและกรดออร์โธ อะมิโนเบนโซอิก I3CA จำลองโครงสร้างระนาบของสถานะการเปลี่ยนผ่านแบบลูปเปิดผ่านโครงสร้างวงแหวนอินโดลที่เข้มงวด และสร้างการเชื่อมโยงที่มั่นคงกับตำแหน่งที่ทำงานอยู่ของ TDO
การตรวจสอบเชิงทดลอง: ผลการยับยั้งของ I3CA ต่อ TDO รวมถึงข้อดีและข้อจำกัดของการจำลองสถานะการเปลี่ยนผ่าน
ในปี 2025 การศึกษาพบว่าผ่านการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ของเอนไซม์ว่าค่าคงที่การยับยั้ง (Ki) ของ I3CA บน TDO อยู่ที่ 0.3 μM และประเภทการยับยั้งคือการยับยั้งแบบแข่งขัน ผลึกรังสีเอกซ์-แสดงให้เห็นว่าวงแหวนอินโดลของ I3CA จับกับ Fe ² ⁺ ไอออนที่ตำแหน่งแอคทีฟของ TDO ผ่านพันธะโคออร์ดิเนชัน ในขณะที่กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกของพวกมันสร้างพันธะไฮโดรเจนกับเรซิดิว Arg144 ซึ่งเป็นการจำลองโหมดอันตรกิริยาระหว่างซับสเตรตและเอนไซม์ในสถานะการเปลี่ยนผ่าน นอกจากนี้ การคำนวณทางเคมีควอนตัมบ่งชี้ว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของ I3CA ต่ำกว่าอาร์จินีนพื้นฐาน 12 กิโลแคลอรี/โมล ซึ่งสนับสนุนกลไกการจำลองสถานะการเปลี่ยนแปลงของมันต่อไป ข้อดีของการจำลองสถานะการเปลี่ยนแปลงอยู่ที่ความสามารถในการเลือกสรรสูงและความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง เนื่องจากโหมดการจับกันของ TSA กับเอนไซม์อยู่ใกล้กับสถานะการเปลี่ยนผ่านตามธรรมชาติ ผลการยับยั้งของมันมักจะไม่ได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นของซับสเตรต อย่างไรก็ตาม การออกแบบ TSA ที่มีประสิทธิภาพจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โครงสร้างสถานะการเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์อย่างแม่นยำ ซึ่งอาศัยการสนับสนุนของ-ผลึกศาสตร์ที่มีความละเอียดสูงและเคมีเชิงคำนวณ นอกจากนี้ ความยากในการสังเคราะห์ TSA ยังค่อนข้างสูง ซึ่งอาจจำกัดการใช้งานทางคลินิก
ป้ายกำกับยอดนิยม: กรดอินโดล-3-คาร์บอกซิลิก cas 771-50-6, ซัพพลายเออร์, ผู้ผลิต, โรงงาน, ขายส่ง, ซื้อ, ราคา, จำนวนมาก, ขาย