Skopolamin(Hyoscin)(länk:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), även känd som skopolamin, är en alkaloidförening som tillhör gruppen tropinealkaloider. Molekylformeln är C17H21NEJ4, CAS 51-34-3 och molekylvikten är 303,35 g/mol. Dess struktur innehåller grupper som bensenring, cyklohexenring och oktadienyl. Det är relativt stabilt under neutrala och svagt sura förhållanden, men det kommer att sönderdelas under alkaliska förhållanden. Därför är pH-kontroll viktigt vid beredning, förvaring och användning av Scopolamin. En rad kemiska reaktioner kan inträffa, inklusive reaktioner som förestring, hydrolys, oxidation och hydrogenering. Det kan reagera med en mängd olika föreningar för att generera olika derivat.
1. Alkalisk syntesväg för Belladonna:
Metoden använder Belladonna (belladonna) som utgångsmaterial för att syntetisera Scopolamin genom flerstegsreaktioner. För det första extraheras Scopolaminen i Belladonna delvis, och sedan syntetiseras Scopolamin gradvis genom syra-basjustering, förestring, hydrering och andra steg.
Här är de allmänna stegen:
1.1. Extraktion av Scopolamin från Belladonna:
Först krossas och bearbetas bladen och stjälkarna från Belladonna-växten, och blötläggs sedan och extraheras med ett lämpligt lösningsmedel (som etylacetat, metanol, etc.) för att erhålla ett extrakt som innehåller Scopolamin.
1.2. Alkaliseringsjustering:
Extraktet görs basiskt, vanligtvis med en alkalisk lösning av natriumhydroxid (NaOH) eller kaliumhydroxid (KOH). Detta omvandlar Scopolamin till dess saltform (som Scopolamin hydroxypyruvate).
1.3. Förestringsreaktion:
Det alkaliskt konditionerade extraktet får reagera med ett lämpligt acyleringsmedel, såsom ättiksyraanhydrid (Ac2O) eller ättiksyraanhydrid (AcOEt), för att bilda förestringsprodukten av Scopolamin. Denna reaktion utförs vanligtvis under milda förhållanden.
1.4. Hydrogeneringsreaktion:
Förestringsprodukten utsätts för hydrobehandling med användning av ett lämpligt reduktionsmedel såsom väte och en katalysator såsom platina eller palladium för att utföra en katalytisk hydrogeneringsreaktion för att reducera esterstrukturen och generera Scopolamin.
1.5. Kristallisation och rening:
Rena den önskade Scopolaminprodukten från reaktionsblandningen genom kristallisation eller andra reningsmetoder.
2. Syntetisk väg för skopolaminmetoden:
Metoden använder skopolamin som utgångsmaterial och syntetiserar gradvis Scopolamin genom förestring, surgöring, esterhydrolys och andra reaktioner. Bland dem antar förestringssteget vanligtvis reaktionen av oxalsyraester och skopolamin för att generera oxalylskopolamin och erhåller sedan Scopolamin genom surgöring och esterhydrolys.
2.1. Förberedelse av startmaterial:
I skopolaminmetoden är utgångsmaterialet skopolamin (tropsyra). Skopolamin kan extraheras från vissa växter, eller det kan framställas genom kemisk syntes.
2.2. Förestringsreaktion:
Först reageras skopolamin med en lämplig alkohol för att bilda en skopolaminprodukt. Vanligt använda alkoholer inkluderar metanol, etanol och liknande. Förestringsreaktionen utförs vanligtvis under sura betingelser, och vanliga sura katalysatorer inkluderar svavelsyra och järn(II)klorid.
Exempel på reaktionsekvation:
C17H21NEJ4+ CH4O → metylskopolamin + H2O
2.3. Försurningsreaktion:
Den förestrade produkten surgörs för att omvandla den till motsvarande syra. Vanligt använda surgörande medel inkluderar svavelsyra och järnklorid.
Exempel på reaktionsekvation:
Metylskopolamin + syra → C17H21NEJ4+ CH4O
2.4. Esterhydrolys:
Estrarna hydrolyseras till motsvarande syror och alkoholer genom syra- eller baskatalys. I syntesen av Scopolamin tillåter detta steg skopolamin att reagera igen med alkoholen som bildades i föregående steg för att syntetisera Scopolamin.
Exempel på reaktionsekvation:
Metylskopolamin + syra/bas → C17H21NO + C5H12S (för återvinning)
3. Syntetisk metod för omvandling av tropiska alkaloider:
Metoden använder andra tropiska alkaloider (såsom atropin och atorvastatin) som utgångsmaterial och syntetiserar gradvis Scopolamin genom steg som förestring, syra-basjustering, oxidation och surgöring. Fördelen med denna metod är att den befintliga tropiska alkaloidstrukturen kan användas för syntes från intermediärer och synteseffektiviteten kan förbättras.
3.1. Förberedelse av startmaterial:
Vid omvandlingen av tropiska alkaloider är utgångsmaterialet vanligtvis en befintlig besläktad alkaloid, såsom L-hyoscyamin (levoisopropylskopolamin) eller atropin (atropin). Dessa alkaloider kan extraheras från växter eller framställas genom kemisk syntes.
3.2. Hydrogeneringsreaktion:
Först utsätts utgångsmaterialet för en hydreringsreaktion, och det omvandlas till olika tropiumalkaloider genom hydreringsreduktion. Hydrogeneringsreaktionen utförs vanligtvis i närvaro av en katalysator, och typiska katalysatorer inkluderar platina eller palladium och liknande.
Exempel på en kemisk reaktionsformel för en hydreringsreaktion:
C17H23NEJ3 + H2 → C17H21NEJ4
3.3. Strukturförändringssvar:
Produkten från hydreringsreaktionen transformerades ytterligare genom en strukturförändringsreaktion för att ge målprodukten Skopolamin. Strukturella förändringsreaktioner involverar typiskt syrakatalyserade eller baskatalyserade cykliseringar, omarrangemang eller andra specifika reaktioner.
Exempel på ett strukturell förändringssvar:
a) Syrakatalyserad cyklisering:
C17H23NEJ3→ hyoscyaminketon → C17H21NEJ4
b) Baskatalyserade omarrangeringsreaktioner:
C17H23NEJ3 → C17H21NEJ2 → C17H21NEJ4
4. Syntesväg för hydrering:
Metoden använder cyklohexentiol med tertiära aminogrupper som utgångsmaterial och syntetiserar gradvis Scopolamin genom steg som hydrering, syra-basjustering och förestring. Nyckeln till denna metod är att omvandla cyklohexentiol till cyklohexenamin genom hydreringsreaktion och sedan generera Scopolamin genom esterifieringsreaktion.
4.1. Förberedelse av startmaterial:
Vid hydrogenering är utgångsmaterialet vanligtvis en alkaloid med liknande struktur, såsom L-hyoscyamin (Levoisopropylscopolamin) eller atropin (Atropin). Dessa utgångsmaterial kan erhållas genom växtextraktion eller kemisk syntes.
4.2. Hydrogeneringsreaktion:
Hydrogeneringsreaktionen är kärnsteget i hydrogeneringsmetoden. Den omvandlar utgångsmaterialet till målprodukten Scopolamin genom hydroreduktion. Hydrogeneringsreaktioner kräver lämpliga katalysatorer och reaktionsbetingelser.
Exempel på en kemisk reaktionsformel för en hydreringsreaktion:
a) Hydrogenering av L-hyoscyamin:
C17H23NEJ3 + H2 → C17H21NEJ4
b) Hydrogenering av atropin:
C17H23NEJ3 + H2 → C17H21NEJ4
4.3. Separation och rening:
Efter att hydreringsreaktionen är fullbordad är produkten vanligtvis närvarande tillsammans med andra reaktanter och biprodukter. Därför krävs isolerings- och reningssteg för att erhålla Skopolamin med hög renhet. Vanligt använda separationstekniker inkluderar kristallisation, lösningsmedelsextraktion, kromatografi och liknande.
5. Fotokemisk syntesväg:
Denna metod använder en fotokemisk reaktion för att syntetisera Scopolamin. Vanligtvis används en förening med dubbelbindningsstruktur som utgångsmaterial, och en fotokemisk reaktion sker under ljusförhållanden, och Scopolamin syntetiseras gradvis genom fragmenterings- och rekombinationsreaktioner. Denna metod är lämplig för specifika kemiska reaktioner och förhållanden.
5.1. Översikt:
Fotokemisk metod är en metod som använder ljusenergi för att främja kemiska reaktioner. De elektroniska övergångarna i molekyler exciteras av ljus, och reaktanter i exciterade tillstånd genereras för att delta i kemiska omvandlingar. För den fotokemiska syntesen av Scopolamin är excitation i det ultravioletta och synliga området vanligtvis involverat.
5.2. Beredning av utgångsmaterial:
I fotokemiska metoder kan utgångsmaterialet vara alkaloider med liknande strukturer, såsom L-hyoscyamin (Levoisopropylscopolamin) eller atropin (Atropin). Dessa utgångsmaterial kan erhållas genom växtextraktion eller kemisk syntes.
5.3. Fotokemisk reaktion:
Fotokemisk reaktion är kärnsteget i fotokemisk syntes av Scopolamin. Denna reaktion kräver en lämplig ljuskälla och reaktionsbetingelser.
Exempel på en kemisk reaktionsformel för en fotokemisk reaktion:
a) Fotokemisk reaktion av L-hyoscyamin:
C17H23NEJ3+ hv → C17H21NEJ4
b) Fotokemisk reaktion av Atropin:
C17H23NEJ3+ hv → C17H21NEJ4
Det bör noteras att hv i ovanstående kemiska reaktionsformel representerar ljusenergi, eftersom excitationsprocessen för fotokemiska reaktioner vanligtvis representeras av fotonenergi.
5.4. Separation och rening:
Efter att den fotokemiska reaktionen är avslutad, finns produkten vanligtvis tillsammans med andra reaktanter och biprodukter. Därför krävs lämpliga isolerings- och reningssteg för att erhålla Scopolamin i hög renhet. Vanligt använda separationstekniker inkluderar kristallisation, lösningsmedelsextraktion, kromatografi och liknande.
Det bör noteras att ovanstående syntesväg är baserad på känd litteratur och forskningsresultat, och specifika reaktionsbetingelser och experimentella detaljer är utelämnade. Syntes av Scopolamin är en komplex process som involverar syntes av flera kemiska reaktioner och mellanprodukter. Om du är intresserad av att lära dig mer om den syntetiska vägen för Scopolamin, se relevant vetenskaplig litteratur eller konsultera en professionell kemist.