Tropinoneest un alcaloïde tropane, c'est un alcaloïde, qui est utilisé comme intermédiaire pour la synthèse de l'atropine. Cristaux ou poudres cristallines jaune pâle à brun, cristaux aciculaires (essence), utilisés comme intermédiaires dans la synthèse du sulfate d'atropine. C'est une molécule alcaloïde qui mérite d'être mentionnée dans l'histoire de la synthèse organique. Le composé réagit avec le carbonate de diméthyle en présence d'une base pour former du 2-méthoxycarbonyltropionate, qui est ensuite hydrogéné en présence de nickel de Raney pour former du dicarboxylate de méthyle. Enfin, en présence de pyridine, le méthacrylate de méthyle réagit avec le chlorure de benzoyle pour obtenir de la cocaïne.
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Formule chimique |
C8H13NO |
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Masse exacte |
139 |
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Poids moléculaire |
139 |
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m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
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Analyse élémentaire |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
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Synthèse totale :
La première synthèse totale de tropidone a été réalisée par Willstätter en 1901.
Wilstedt (lauréat du prix Nobel de chimie en 1915) a utilisé la cyclohexanone comme matière première. Bien que le rendement de chaque étape du parcours soit élevé, le rendement total a été considérablement réduit, de seulement 0,75 %, en raison du grand nombre d’étapes. Bien entendu, la synthèse artificielle de composés aussi complexes au début du 20e siècle a grandement contribué au développement de la chimie organique de synthèse. C’est l’un des événements importants au début de l’assemblage de produits naturels complexes en laboratoire. L'assemblage réussi de cette molécule naturelle plutôt complexe constitue l'apogée de la synthèse organique de la période classique, marquant la naissance de la synthèse totale en plusieurs-étapes.
Avant la synthèse de la tropine, Willstätter a synthétisé avec succès la cocaïne avec la tropine comme matière première pour la première fois en 1898 et a clarifié la structure de la cocaïne.
En 1917, Robert Robinson a créé une courte méthode de synthèse du tropine. Cette méthode est l’une des voies classiques de la synthèse organique.Tropinonea été synthétisé à partir de succinal, de méthylamine et d'acide 3-oxoglutarique avec une structure simple par réaction de Mannich en trois étapes (réaction en un pot) dans des conditions bioniques, et le rendement a atteint 17 %, qui peut dépasser 90 % après amélioration.
Le mécanisme de réaction est :
Addition nucléophile d'amine primaire à l'aldéhyde, suivie d'une déshydratation pour former de l'imine ;
L'addition nucléophile de molécules d'imine construit le premier cycle ;
La réaction intermoléculaire de Mannich entre l'anion 3-énol et l'ion dicarboxylate d'acétone ;
Un nouvel anion énol et une nouvelle imine se sont formés après déshydratation ;
Réaction intramoléculaire de Mannich, formant le deuxième cycle ;
Retirez deux groupes carboxyle pour former le composé.
Biosynthèse :
Dans le corps, les dérivés utilisés pour construire le système cyclique de la cocaïne sont synthétisés à partir de la L-glutamine ou de la L-arginine. Premièrement, ces deux acides aminés subissent une réduction du carbonyle ou une décarboxylation pour produire de la L-ornithine, qui subit ensuite une décarboxylation pour produire de la putrescine. Ensuite, un atome d'azote dans la putrescine est méthylé par SAM, produisant de la N-méthylputrescine. La N-méthylputrescine est convertie en 4-méthylaminobutanal sous la catalyse de la diamine oxydase et cyclisée en base de Schiff N-méthyle - Δ 1-pyrroline cation.
Ensuite, deux énantiomères du cycle pyrrolidine substitué N-méthyle - Δ ont été obtenus par condensation Clarison du cation 1-pyrrolidine avec de l'acétyl CoA. Cependant, seul l'isomère (S) - de ces deux produits peut continuer à subir une cyclisation pour former le squelette de la scopolamine. Le produit thioester continue de se condenser avec une autre molécule d'acétyl CoA pour obtenir le dérivé 4 du thiosuccinate. Ce dernier est oxydé pour régénérer les ions positifs des sels de pyrrolidinium et les ions négatifs des énols. La condensation (réaction intramoléculaire de Mannich) se produit entre les deux, aboutissant au produit où la position 4 de la substance est remplacée par un groupe - C (O) SCoA. Ensuite, le groupe thioester s'hydrolyse pour former un acide carboxylique, qui est ensuite méthylé en ester méthylique via SAM, et la double liaison est réduite pour obtenir du dicarboxylate de méthyle sous l'action du NADPH. Enfin, la méthyl Blastine se condense avec le benzoyl CoA via la voie de l'acide phénylalanine cinnamique pour former de la cocaïne.
Tropinone, en tant qu'alcaloïde tropane, a une structure moléculaire constituée d'un squelette bicyclique contenant de l'azote - et d'un groupe cétone carbonyle. Ses propriétés chimiques uniques lui confèrent une grande valeur dans les domaines de la médecine, de la synthèse organique et de la recherche sur les alcaloïdes.
Application principale : rôle clé des intermédiaires pharmaceutiques
L'utilisation la plus connue-est celle d'intermédiaire dans la synthèse du sulfate d'atropine. L'atropine, en tant que médicament anticholinergique classique, est largement utilisée dans le traitement clinique de diverses maladies en bloquant les récepteurs cholinergiques de type M-.
Dans le domaine de l'ophtalmologie, l'atropine est utilisée pour l'examen et le traitement des maladies ophtalmiques telles que l'iridocyclite et la kératite en dilatant les pupilles et en régulant la paralysie. Dans le même temps, il peut inhiber la progression de la myopie et est devenu un médicament très prisé pour la prévention et le contrôle de la myopie chez les enfants. En tant que précurseur de sa synthèse, il soutient directement la production à grande échelle d'atropine.
Système digestif : l'atropine peut soulager les spasmes des muscles lisses du tractus gastro-intestinal et est utilisée pour traiter des maladies telles que les ulcères gastriques et les coliques. Sa synthèse repose sur un approvisionnement stable en atropine.
Désintoxication d'urgence : dans le traitement d'urgence de l'empoisonnement aux pesticides organophosphorés, l'atropine antagoniste de manière compétitive l'acétylcholine, inverse les symptômes muscariniques et son efficacité de synthèse affecte directement la disponibilité des médicaments d'urgence.
De plus, il participe également à la synthèse d’autres médicaments importants :
Synthèse de cocaïne : elle peut être convertie en cocaïne par estérification, hydrogénation et autres réactions. Bien que la cocaïne soit strictement réglementée en raison de son caractère addictif, son rôle unique dans l’anesthésie locale et la vasoconstriction la rend néanmoins irremplaçable dans des contextes médicaux spécifiques tels que la chirurgie ophtalmologique. Point de départ du processus de synthèse, sa pureté chimique et sa réactivité déterminent directement la qualité du produit final.
Préparation de méthylblastine : La méthylblastine est générée par réduction de l'hydrogénation, qui est un précurseur de divers alcaloïdes utilisés pour étudier les mécanismes de transmission des neurotransmetteurs et développer de nouveaux médicaments analgésiques.
Applications dérivées : molécules modèles pour la recherche sur les alcaloïdes
La structure moléculaire en fait un modèle idéal pour la recherche en chimie des alcaloïdes :
Recherche sur la synthèse totale : Sa voie de synthèse (comme la réaction de cyclisation du butanal avec la méthylamine et l'acide acétone dicarboxylique) est un cas classique en chimie organique. En 1917, Willstätter et Robinson ont réalisé la synthèse totale de NSC 118012 grâce à différentes méthodes, parmi lesquelles la stratégie de cyclisation par addition conjuguée de Robinson a ouvert la voie à un nouveau paradigme pour la synthèse des alcaloïdes et a ainsi remporté le prix Nobel de chimie en 1947.
La recherche synthétique favorise non seulement le développement de la théorie de la synthèse organique, mais fournit également un support méthodologique pour l'analyse structurelle de produits naturels complexes.
Développement de dérivés : la structure bicyclique contenant de la cétone carbonyle et de l'azote - du NSC 118012 facilite la modification chimique, générant divers dérivés biologiquement actifs :
2-méthoxycarbonyl-tropinone : Préparé par réaction d'estérification, c'est un intermédiaire clé pour la synthèse du salicylate de méthyle (utilisé pour le diagnostic de la maladie de Parkinson).
Son groupe cétone carbonyle peut être réduit en alcools ou converti en dérivés d'éther d'énol, élargissant ainsi l'espace de conception des molécules bioactives.
Composés de topénone oxime : générés par des réactions d'oximation, ont des activités antibactériennes et anti-inflammatoires, et certains dérivés présentent des effets inhibiteurs sur les souches résistantes aux médicaments-, ce qui en fait des candidats potentiels pour le développement de nouveaux antibiotiques.
Recherche sur les mécanismes pharmacologiques : l'étude de la relation structure-activité des alcaloïdes et de leurs dérivés peut aider à révéler le mécanisme moléculaire de l'interaction entre les alcaloïdes et les récepteurs. Par exemple, en modifiant l'atome d'azote ou la structure cyclique du NSC 118012, son affinité pour les récepteurs cholinergiques peut être régulée, fournissant ainsi une base théorique pour concevoir des médicaments anticholinergiques plus sélectifs.
Grâce à des joints intégrés à haute performance -, la série CRA peut augmenter le tempo de 25 % et la productivité peut atteindre un nouveau sommet ;
Orientation potentielle de la recherche : expansion du domaine fondamental au domaine clinique
Avec la fusion croisée de la chimie et de la médecine, les scénarios d’application s’étendent du domaine pharmaceutique traditionnel à un plus large éventail de domaines biomédicaux :
Recherche en neurosciences : en tant que molécule modèle du système cholinergique, elle peut être utilisée pour étudier la transmission des neurotransmetteurs, la plasticité synaptique et la pathogenèse des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer. En marquant les isotopes du carbone ou de l'azote du NSC 118012, ses voies métaboliques in vivo peuvent être retracées, fournissant ainsi un outil pour les études pharmacocinétiques.
Applications en science des matériaux : la structure bicyclique contenant de l'azote-de NSC 118012 a une configuration spatiale unique et peut être utilisée comme ligand pour la conception de structures organométalliques (MOF) ou d'assemblages supramoléculaires. Ce type de matériau a montré des applications potentielles dans l’adsorption de gaz, la catalyse et l’administration de médicaments. Par exemple, les MOF modifiés avec NSC 118012 peuvent être utilisés pour l'adsorption sélective d'agents neurotoxiques, offrant ainsi de nouvelles stratégies de protection chimique.
Dans le domaine de l’agriculture et de la protection de l’environnement, son activité antibactérienne en fait une molécule candidate au développement de pesticides naturels. Grâce à l’optimisation structurelle, des pesticides alcaloïdes à faible toxicité et facilement dégradables peuvent être conçus pour réduire la pollution environnementale causée par les pesticides chimiques. De plus, la réaction de cyclisation impliquée dans la voie de synthèse du NSC 118012 peut fournir des références méthodologiques pour la conversion de la biomasse et contribuer au développement durable.
Quelles sont les modalités d’utilisation et les précautions de ce composé ?
En raison de sa nature intermédiaire pharmaceutique et de sa certaine toxicité, son utilisation doit être strictement limitée aux laboratoires professionnels ou aux environnements de production industrielle, et opérée par des professionnels possédant les connaissances et l'expérience pertinentes. Ce qui suit est un résumé deTropinoneméthodes d'utilisation et précautions basées sur les principes généraux de manipulation des produits chimiques :
méthode d'utilisation
Environnement professionnel :
Il doit être utilisé dans un laboratoire bien ventilé ou dans un environnement de production industrielle équipé des installations de sécurité nécessaires.
Protection personnelle :
Les opérateurs doivent porter un équipement de protection individuelle approprié, tel que des vêtements de protection, des gants, des masques anti-poussière, des lunettes de sécurité, etc., pour éviter tout contact direct entre les produits chimiques et la peau, les yeux ou le système respiratoire.
Normes de fonctionnement :
Respecter scrupuleusement les procédures opératoires pour éviter de générer de la poussière ou des éclaboussures. Si une grande quantité de NSC 118012 doit être pesée ou traitée, des outils et équipements appropriés tels que des flacons doseurs, des entonnoirs, etc. doivent être utilisés.
Exigences de stockage :
Le composé doit être stocké dans un endroit frais, sec et bien ventilé, loin des sources de feu, de chaleur et de substances incompatibles. Pendant ce temps, il est nécessaire de s’assurer que le récipient est hermétiquement fermé pour éviter les fuites de produits chimiques.
questions nécessitant une attention particulière
Évitez les contacts :
Évitez tout contact direct avec la peau, les yeux ou les vêtements. En cas de contact accidentel, rincer immédiatement abondamment à l'eau et consulter un médecin dès que possible.
Sécurité incendie :
Ce composé peut se décomposer et produire de la fumée toxique à haute température, il doit donc être évité tout contact avec des sources d'incendie. En cas d'incendie, des agents extincteurs appropriés doivent être utilisés et les lieux doivent être immédiatement évacués.
Protection de l'environnement :
Empêchez-le de pénétrer dans les égouts ou les plans d'eau pour éviter la pollution de l'environnement. S'il est nécessaire d'éliminer des déchets, les réglementations environnementales pertinentes doivent être respectées et des institutions professionnelles doivent être mandatées pour l'élimination.
Surveillance de la santé :
Les personnes qui ont été en contact-à long terme avec ce produit doivent subir des contrôles de santé réguliers pour identifier et résoudre rapidement les problèmes de santé potentiels.
Formation sécurité :
Les opérateurs doivent recevoir la formation de sécurité nécessaire pour comprendre les propriétés, les dangers et les méthodes d'intervention d'urgence du complexe afin de garantir un fonctionnement sûr.
Lois et règlements :
Lors de l'utilisation, du stockage et du transport de cette substance, les lois, réglementations et normes nationales pertinentes doivent être strictement respectées pour garantir la légalité et la conformité.
Quels sont les progrès de la recherche sur la voie biosynthétique de ce composé ?
L'équipe de recherche de l'Institut de botanique de Kunming de l'Académie chinoise des sciences a découvert trois polycétides synthases de type III, qui peuvent catalyser la condensation du cation N-méthylpyrroline avec le coenzyme A du malonyl pour former l'intermédiaire clé pour la biosynthèse des alcaloïdes tropinane. Cette découverte révèle non seulement le mécanisme de formation du squelette de base dans la biosynthèse des alcaloïdes de ce composé, mais identifie également un nouveau type de polykétide synthase végétale III qui synthétise de manière sélective et efficace le tricarbonylglutarate, jetant ainsi les bases d'une production hétérologue de médicaments à base d'hyoscyamine basée sur la biologie synthétique.
La recherche a montré que ce composé est le premier intermédiaire dans la biosynthèse des alcaloïdes tropaniques et que son mécanisme de synthèse est obtenu par une polycétide synthase atypique de type III (AbPYKS) et une réaction de cyclisation médiée par le P450. Cette découverte explique la coexistence de la pyrroline et du tropane dans les plantes et démontre la faisabilité de l'ingénierie du tropane dans les plantes non productrices de tropane.
La surexpression de PYKS et du CYP82M3 dans la culture de racines d’Atropa belladonna peut augmenter considérablement la teneur de ce composé et de la scopolamine. De plus, la surexpression de l'UGT1 et de la LS peut augmenter considérablement la teneur en hyoscyamine, scopolamine, isohyoscyamine et hyoscyamine, indiquant que ces deux étapes sont les deux étapes limitantes de la biosynthèse de l'hyoscyamine.
L'équipe de Christina Smolke de l'Université de Stanford a intégré des gènes d'expression hétérologues en plusieurs-étapes dans la levure et a réussi la synthèse hétérologue de l'hyoscyamine et de la scopolamine grâce à l'assemblage de différents modules et à la localisation subcellulaire. Cette réalisation démontre le potentiel de production de produits naturels complexes dans des micro-organismes par des voies de biosynthèse.
FAQ
A quoi sert la tropinone ?
Il est dérivé du tropane et sert deun précurseur clé dans la synthèse de divers alcaloïdes importants, tels que la cocaïne et l'atropine. Premièrement, la tropinone est un solide cristallin incolore doté d’une odeur caractéristique. Il a une formule moléculaire de C8H13NO et une masse molaire d'environ 139,2 g/mol.
Quelle est la synthèse de la tropinone ?
La tropinone est une molécule bicyclique, mais les réactifs utilisés dans sa préparation sont assez simples : le succinaldéhyde, la méthylamine et l'acide acétonedicarboxylique (voire même l'acétone). La synthèse est un bon exemple de réaction biomimétique ou de synthèse de type biogénétique-car la biosynthèse utilise les mêmes éléments de base.
Qu’est-ce que le tropine ?
Le tropine est défini commeun composé bicyclique avec un noyau tropane, qui sert de précurseur dans la synthèse de divers alcaloïdes tropaniques connus pour leur forte activité biologique, notamment comme neurotransmetteurs.
L'atropine est-elle un analgésique ?
L'atropine ophtalmique est utilisée avant les examens de la vue pour dilater (ouvrir) la pupille, la partie noire de l'œil à travers laquelle vous voyez.Il est également utilisé pour soulager la douleur causée par le gonflement et l'inflammation de l'œil..
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