Escopolamina(hioscina)(enllaç:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), també conegut com escopolamina, és un compost alcaloide que pertany al grup dels alcaloides de la tropina. La fórmula molecular és C17H21NO4, CAS 51-34-3 i el pes molecular és de 303,35 g/mol. La seva estructura conté grups com l'anell de benzè, l'anell de ciclohexè i l'octadienil. És relativament estable en condicions neutres i dèbilment àcides, però es descompondrà en condicions alcalines. Per tant, el control del pH és important a l'hora de preparar, emmagatzemar i utilitzar escopolamina. Es poden produir diverses reaccions químiques, incloses reaccions com ara esterificació, hidròlisi, oxidació i hhidrogenació. Pot reaccionar amb una varietat de compostos per generar diferents derivats.
1. Ruta de síntesi alcalina de Belladona:
El mètode utilitza Belladona (belladona) com a material de partida per sintetitzar escopolamina mitjançant reaccions de diversos passos. En primer lloc, l'escopolamina de Belladonna s'extreu parcialment, i després es sintetitza gradualment mitjançant l'ajust àcid-base, l'esterificació, la hidrogenació i altres passos.
Aquests són els passos generals:
1.1. Extracció de escopolamina de Belladona:
En primer lloc, les fulles i tiges de la planta de Belladona es trituren i es processen, i després es remullen i s'extreuen amb un dissolvent adequat (com acetat d'etil, metanol, etc.) per obtenir un extracte que conté escopolamina.
1.2. Ajust d'alcalinització:
L'extracte es basa, generalment amb una solució alcalina d'hidròxid de sodi (NaOH) o hidròxid de potassi (KOH). Això converteix escopolamina en la seva forma de sal (com l'hidroxipiruvat d'escopolamina).
1.3. Reacció d'esterificació:
L'extracte condicionat alcalí es fa reaccionar amb un agent acilant adequat, com l'anhídrid acètic (Ac2O) o anhídrid acètic (AcOEt), per formar el producte d'esterificació de l'escopolamina. Aquesta reacció es realitza normalment en condicions suaus.
1.4. Reacció d'hidrogenació:
El producte d'esterificació es sotmet a un hidrotractament, utilitzant un agent reductor adequat com l'hidrogen i un catalitzador com el platí o el pal·ladi per dur a terme una reacció d'hidrogenació catalítica per reduir l'estructura de l'èster i generar escopolamina.
1.5. Cristal·lització i purificació:
Purifiqueu el producte escopolamina desitjat de la barreja de reacció mitjançant la cristal·lització o altres mètodes de purificació.
2. Mètode de la ruta sintètica de l'escopolamina:
El mètode utilitza escopolamina com a material de partida i sintetitza gradualment escopolamina mitjançant esterificació, acidificació, hidròlisi d'èsters i altres reaccions. Entre ells, l'etapa d'esterificació sol adoptar la reacció de l'èster d'àcid oxàlic i l'escopolamina per generar oxalil escopolamina, i després s'obté escopolamina mitjançant l'acidificació i la hidròlisi de l'èster.
2.1. Preparació del material inicial:
En el mètode escopolamina, el material de partida és escopolamina (àcid tròpic). L'escopolamina es pot extreure de determinades plantes, o es pot preparar mitjançant síntesi química.
2.2. Reacció d'esterificació:
En primer lloc, es fa reaccionar escopolamina amb un alcohol adequat per formar un producte escopolamina. Els alcohols d'ús habitual inclouen metanol, etanol i similars. La reacció d'esterificació es porta a terme generalment en condicions àcides, i els catalitzadors àcids utilitzats habitualment inclouen l'àcid sulfúric i el clorur fèrric.
Exemple d'equació de reacció:
C17H21NO4+ CH4O → metil escopolamina + H2O
2.3. Reacció d'acidificació:
El producte esterificat s'acidifica per convertir-lo en l'àcid corresponent. Els agents acidificants més utilitzats inclouen l'àcid sulfúric i el clorur fèrric.
Exemple d'equació de reacció:
Metil escopolamina + àcid → C17H21NO4+ CH4O
2.4. Hidròlisi d'èsters:
Els èsters s'hidrolitzen als àcids i alcohols corresponents per catàlisi àcida o bàsica. En la síntesi de escopolamina, aquest pas permet que l'escopolamina torni a reaccionar amb l'alcohol format en el pas anterior per sintetitzar escopolamina.
Exemple d'equació de reacció:
Metil escopolamina + àcid/base → C17H21NO + C5H12S (per reciclar)
3. Mètode de conversió de la ruta sintètica dels alcaloides tròpics:
El mètode utilitza altres alcaloides tròpics (com l'atropina i l'atorvastatina) com a materials de partida i sintetitza gradualment escopolamina mitjançant passos com l'esterificació, l'ajust àcid-base, l'oxidació i l'acidificació. L'avantatge d'aquest mètode és que l'estructura d'alcaloides tropicals existent es pot utilitzar per a la síntesi a partir d'intermedis i es pot millorar l'eficiència de la síntesi.
3.1. Preparació del material inicial:
En la conversió d'alcaloides tròpics, el material de partida sol ser un alcaloide relacionat existent, com la L-hiosciamina (levoisopropilscopolamina) o l'atropina (atropina). Aquests alcaloides es poden extreure de les plantes o preparar-se mitjançant síntesi química.
3.2. Reacció d'hidrogenació:
En primer lloc, el material de partida se sotmet a una reacció d'hidrogenació, i es converteix en diferents alcaloides de tropi mitjançant la reducció d'hidrogenació. La reacció d'hidrogenació es porta a terme normalment en presència d'un catalitzador, i els catalitzadors típics inclouen platí o pal·ladi i similars.
Exemple de fórmula de reacció química per a una reacció d'hidrogenació:
C17H23NO3 + H2 → C17H21NO4
3.3. Resposta al canvi estructural:
El producte de la reacció d'hidrogenació es va transformar encara més mitjançant una reacció de canvi d'estructura per produir el producte objectiu escopolamina. Les reaccions de canvi estructural solen implicar ciclitzacions, reordenaments o altres reaccions específiques catalitzades per àcids o bases.
Exemple de resposta de canvi estructural:
a) Ciclització catalitzada per àcids:
C17H23NO3→ hiosciamina cetona → C17H21NO4
b) Reaccions de reordenació catalitzades per bases:
C17H23NO3 → C17H21NO2 → C17H21NO4
4. Hidrogenació via sintètica:
El mètode utilitza ciclohexè tiol amb grups amino terciaris com a material de partida i sintetitza gradualment escopolamina mitjançant passos com la hidrogenació, l'ajust àcid-base i l'esterificació. La clau d'aquest mètode és convertir el ciclohexè tiol en ciclohexenamina mitjançant la reacció d'hidrogenació i, a continuació, generar escopolamina mitjançant la reacció d'esterificació.
4.1. Preparació del material inicial:
En la hidrogenació, el material de partida sol ser un alcaloide amb una estructura similar, com la L-hiosciamina (Levoisopropilscopolamina) o l'atropina (Atropina). Aquests materials de partida es poden obtenir per extracció de plantes o síntesi química.
4.2. Reacció d'hidrogenació:
La reacció d'hidrogenació és el pas bàsic del mètode d'hidrogenació. Converteix el material de partida en el producte objectiu escopolamina per hidroreducció. Les reaccions d'hidrogenació requereixen catalitzadors i condicions de reacció adequades.
Exemple de fórmula de reacció química per a una reacció d'hidrogenació:
a) Hidrogenació de la L-hiosciamina:
C17H23NO3 + H2 → C17H21NO4
b) Hidrogenació de l'atropina:
C17H23NO3 + H2 → C17H21NO4
4.3. Separació i purificació:
Un cop completada la reacció d'hidrogenació, el producte sol estar present juntament amb altres reactius i subproductes. Per tant, es requereixen passos d'aïllament i purificació per obtenir escopolamina d'alta puresa. Les tècniques de separació que s'utilitzen habitualment inclouen la cristal·lització, l'extracció amb dissolvents, la cromatografia i similars.
5. Via de síntesi fotoquímica:
Aquest mètode utilitza una reacció fotoquímica per sintetitzar escopolamina. Normalment, s'utilitza un compost amb una estructura d'enllaç doble com a material de partida i es produeix una reacció fotoquímica en condicions de llum, i l'escopolamina es sintetitza gradualment mitjançant reaccions de fragmentació i recombinació. Aquest mètode és adequat per a reaccions i condicions químiques específiques.
5.1. Visió general:
El mètode fotoquímic és un mètode que utilitza energia lluminosa per promoure reaccions químiques. Les transicions electròniques de les molècules són excitades per la llum i es generen reactius en estats excitats per participar en transformacions químiques. Per a la síntesi fotoquímica d'escopolamina, sol estar implicada l'excitació a la regió ultraviolada i visible.
5.2. Preparació de materials de partida:
En els mètodes fotoquímics, el material de partida pot ser alcaloides amb estructures similars, com ara L-hiosciamina (Levoisopropilscopolamina) o atropina (Atropina). Aquests materials de partida es poden obtenir per extracció de plantes o síntesi química.
5.3. Reacció fotoquímica:
La reacció fotoquímica és el pas bàsic de la síntesi fotoquímica de l'escopolamina. Aquesta reacció requereix una font de llum i condicions de reacció adequades.
Exemple de fórmula de reacció química per a una reacció fotoquímica:
a) Reacció fotoquímica de la L-hiosciamina:
C17H23NO3+ hv → C17H21NO4
b) Reacció fotoquímica de l'atropina:
C17H23NO3+ hv → C17H21NO4
Cal tenir en compte que hv a la fórmula de la reacció química anterior representa l'energia de la llum, perquè el procés d'excitació de les reaccions fotoquímiques normalment es representa per l'energia fotònica.
5.4. Separació i purificació:
Un cop completada la reacció fotoquímica, el producte sol existir juntament amb altres reactius i subproductes. Per tant, es requereixen passos d'aïllament i purificació adequats per obtenir escopolamina en alta puresa. Les tècniques de separació que s'utilitzen habitualment inclouen la cristal·lització, l'extracció amb dissolvents, la cromatografia i similars.
Cal tenir en compte que la ruta sintètica anterior es basa en la literatura coneguda i els resultats de la investigació, i s'ometen condicions de reacció específiques i detalls experimentals. La síntesi d'escopolamina és un procés complex que implica la síntesi de múltiples reaccions químiques i intermedis. Si esteu interessats a obtenir més informació sobre la ruta sintètica de l'espolamina, consulteu la literatura científica rellevant o consulteu un químic professional.