Хинин(хинолинсвязь:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) — натуральный продукт, впервые полученный из хинного дерева в Перу. Это белое кристаллическое вещество с горьким вкусом. Химическая формула: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. Это противомалярийный препарат, который играет терапевтическую роль, подавляя биологический метаболизм и процесс спороношения Plasmodium. Он также обладает миорелаксирующими и жаропонижающими свойствами. Впервые он был обнаружен испанцами в 17 веке и использовался для лечения малярии. В конце 18 — начале 19 вв. открытие и применение хинина сыграло важную роль в решении проблемы малярии. Он также используется в качестве добавки к напиткам, придавая горький вкус и неповторимый аромат. В то же время он также используется в качестве ингредиента в косметике для придания аромата и флуоресцентного эффекта.
1. Традиционный метод естественного синтеза:
Самый ранний синтез хинина был путем экстракции из природных источников. Первоначально хинин добывали из коры перуанского дерева (Chinchona). Процесс экстракции включает в себя сбор коры, измельчение и вымачивание. Затем хинин выделяют перегонкой и кристаллизацией.
1.1. Исходный материал:
Синтез хинина обычно начинается с подходящего исходного материала, такого как коричный альдегид или другие соединения с аналогичной структурой.
1.2. Реакция присоединения Майкла:
Первым этапом синтеза хининов обычно является реакция присоединения Михаэля. В этой реакции исходный материал реагирует с электрофильным акцептором, таким как нитрон, с образованием продукта.
1.3. Реакция альдольной конденсации:
Затем проводят реакцию альдольной конденсации для конденсации двойной связи с альдегидной группой с образованием промежуточного соединения с кольцевой структурой.
1.4. Реакция бромирования/замещения:
Атом галогена вводится по реакции бромирования. Затем в реакции замещения атом галогена заменяется подходящим реагентом с образованием новой функциональной группы.
1.5. Реакция циклизации:
В реакции циклизации молекула постепенно приближается к основной структуре хинина, образуя новые углерод-углеродные связи и кольцевые структуры.
1.6. Реакция окисления:
Атомы кислорода вводятся в результате реакций окисления с образованием продуктов, содержащих хинолиновые структуры.
1.7. Повторные реакции циклизации и замещения:
Чтобы постепенно увеличивать сложность хининов, необходимы множественные циклизации и замены для создания новых колец и функциональных групп.
1.8. Реакция восстановления:
В результате реакции восстановления определенные функциональные группы восстанавливаются до гидроксильных или аминогрупп, образуя характерную структуру хинина.
Обратите внимание, что, поскольку хинин является натуральным продуктом, синтетический путь предназначен только для исследовательских и экспериментальных целей. Коммерчески жизнеспособные синтетические пути могут быть конфиденциальными и могут включать патентную защиту.
2. Метод синтеза фталевого ангидрида:
Это один из ключевых методов современного синтеза хинина. Один из широко используемых методов синтеза фталевого ангидрида заключается в следующем:
Шаг 1: Этерификация фталевой кислоты и уксусного ангидрида:
Сначала фталевая кислота и уксусный ангидрид реагируют в кислых условиях с образованием сложных эфиров фталевого ангидрида. Эта реакция требует использования сильной кислоты, такой как серная кислота, в качестве катализатора.
Формула реакции:
C8H6O4плюс С4H6O3 → C8H4O3плюс С2H4O2
Стадия 2. Фталаткетон подвергается реакции восстановления, катализируемой водородом и платиновыми катализаторами, с получением 3-гидрокси-4-метоксиацетил-1,3-циклогександиона (3-гидрокси -4-метоксиацетил-1,3-циклогександион).
Формула реакции:
C8H4O3плюс NaNO2→ Фталевый нитроангидрид плюс C2H3NaO2
Стадия 3: Путем реакций протонирования и конденсации продукт, полученный на предыдущей стадии, подвергается циклизации с образованием бензофурана.
Стадия 4: Реакция замещения о-нитробензойного ангидрида и эфирного реагента:
Реакция о-нитробензойного ангидрида и эфирных реагентов (таких как диметиловый эфир этиленгликоля) в щелочных условиях, реакция замещения с образованием фталевого ангидрида.
Формула реакции:
Фталевый нитроангидрид плюс C6H14O3 → C8H4O3плюс С6H5НЕТ2плюс CH4О плюс С2H6O2
Стадия 5: Сульфатированное соединение подвергают реакции щелочного гидролиза, промотируемой основанием, с образованием вторичного амина.
Стадия 6: После реакции хлорирования вторичный амин хлорируется с образованием хлорида.
Шаг 7: Последний шаг - обработка щелочью для превращения продукта в хинин.
3. Другие синтетические методы:
В дополнение к методу синтеза фталевого ангидрида существуют различные другие методы синтеза хинина, такие как:
- по реакции конденсации пиридина и ароматических карбонильных соединений.
- [4 плюс 2] реакции циклоприсоединения с пентеном и ароматическими карбонильными соединениями.
- по реакции конденсации пиридиндиона и арилтиола.
- Используя фотокатализатор для осуществления фотохимической реакции и т.д.
Хинин представляет собой сложный природный продукт, методы синтеза которого включают традиционную экстракцию из природных источников и современные методы химического синтеза. Хотя приведенное выше является лишь кратким обзором методов синтеза хинина, эти методы демонстрируют разнообразие и сложность синтеза хинина. В практических применениях выбор подходящего синтетического метода зависит от многих факторов, таких как осуществимость, рентабельность и экологичность. Для обеспечения безопасности и эффективности синтез хинина следует проводить под руководством специалистов, обладающих соответствующими знаниями и опытом.
Хинин — многофункциональное вещество с широкими перспективами применения. Ниже приводится описание перспектив развития хинина:
1. Противомалярийные исследования:
Исследования хинина как противомалярийного препарата продолжаются. Несмотря на доступность более совершенных противомалярийных препаратов, хинин по-прежнему считается важным вариантом из-за развития лекарственной устойчивости и роста малярии, передаваемой комарами. Будущие исследования могут быть сосредоточены на улучшении лекарственных свойств хинина, чтобы придать ему лучший противомалярийный эффект и меньше побочных эффектов.
2. Исследование миорелаксантов:
Потенциал хинина как миорелаксанта полностью не реализован. Некоторые исследования показали, что хинин можно использовать для лечения некоторых заболеваний, связанных с мышечным напряжением и спазмом, таких как тремор и судороги. Будущие исследования могут быть сосредоточены на изучении механизма действия хинина и разработке более безопасных и эффективных миорелаксантов.
3. Флуоресцентные зонды и биовизуализация:
Из-за флуоресцентной природы хинина он имеет широкий потенциал применения во флуоресцентных зондах и биовизуализации. Хинин можно использовать в качестве молекулы-маркера для обнаружения и изучения определенных молекул или процессов в организмах. С развитием технологии флуоресцентной визуализации хинин может более широко использоваться в исследованиях клеток и молекулярной биологии.
4. Производство напитков и косметики:
Хинин уже нашел применение в производстве напитков и косметических средств. В качестве коктейльной добавки Хинин придает напитку неповторимую горечь и аромат. В то же время хинин также используется в качестве ингредиента в косметике для придания аромата и флуоресцентного эффекта. В связи с растущим спросом на здоровые и натуральные ингредиенты хинин, вероятно, будет продолжать развиваться и применяться в производстве напитков и косметической промышленности.
В целом хинин как многофункциональное вещество имеет широкие перспективы применения. С развитием науки и инновациями в технологиях мы можем ожидать большего количества исследований и применения хинина в будущем.