Хінін(хінолінпосилання:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) є натуральним продуктом, який вперше був видобутий з хінного дерева в Перу. Це біла кристалічна речовина з гірким смаком. Хімічна формула: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. Це протималярійний препарат, який відіграє терапевтичну роль, пригнічуючи біологічний метаболізм і процес утворення спор плазмодія. Він також має міорелаксуючими та жарознижувальними властивостями. Вперше його відкрили іспанці в 17 столітті і використовували для лікування малярії. Наприкінці XVIII — початку XIX століть відкриття та застосування хініну зіграло важливу роль у вирішенні проблеми малярії. Він також використовується як добавка до напоїв, надаючи гіркуватий смак і неповторний аромат. У той же час він також використовується як інгредієнт у косметиці для надання аромату та флуоресцентного ефекту.
1. Традиційний природний метод синтезу:
Найперший синтез хініну відбувався шляхом вилучення з природних джерел. Спочатку хінін добували з кори перуанського дерева (Chinchona). Процес екстракції включає збір кори, подрібнення та відмочування. Потім хінін виділяють дистиляцією та кристалізацією.
1.1. Вихідний матеріал:
Синтез хініну зазвичай починається з відповідного вихідного матеріалу, такого як коричний альдегід або інші сполуки з подібною структурою.
1.2. Реакція додавання Майкла:
Першою стадією синтезу хінінів зазвичай є реакція приєднання Міхаеля. У цій реакції вихідний матеріал реагує з електрофільним акцептором, таким як нітрон, з утворенням продукту.
1.3. Реакція альдольної конденсації:
Далі виконується реакція альдольної конденсації для конденсації подвійного зв’язку з альдегідною групою з утворенням проміжного продукту з кільцевою структурою.
1.4. Реакція бромування/заміщення:
Атом галогену вводиться через реакцію бромування. Потім у реакції заміщення атом галогену замінюється відповідним реагентом з утворенням нової функціональної групи.
1.5. Реакція циклізації:
У реакції циклізації молекула поступово наближається до основної структури хініну, утворюючи нові вуглець-вуглецеві зв’язки та кільцеві структури.
1.6. Реакція окислення:
Атоми кисню вводяться через реакції окислення з утворенням продуктів, що містять хінолінові структури.
1.7. Повторні реакції циклізації та заміщення:
Для прогресивного збільшення складності хінінів потрібні численні циклізації та заміни для створення нових кілець і функціональних груп.
1.8. Реакція відновлення:
За допомогою реакції відновлення специфічні функціональні групи відновлюються до гідроксильних або аміногруп, утворюючи характерну структуру хініну.
Зверніть увагу, що оскільки хінін є натуральним продуктом, синтетичний шлях призначений лише для дослідницьких і експериментальних цілей. Комерційно життєздатні шляхи синтезу можуть бути конфіденційними та передбачати патентний захист.
2. Метод синтезу фталевого ангідриду:
Це один з ключових методів сучасного синтезу хініну. Одним із широко використовуваних методів синтезу фталевого ангідриду є наступний:
Етап 1: етерифікація фталевої кислоти та оцтового ангідриду:
Спочатку фталева кислота та оцтовий ангідрид реагують у кислих умовах з утворенням ефірів фталевого ангідриду. Ця реакція вимагає використання сильної кислоти, наприклад сірчаної, як каталізатора.
Формула реакції:
C8H6O4плюс С4H6O3 → C8H4O3плюс С2H4O2
Етап 2. Фталаткетон піддається реакції відновлення, яка каталізується воднем і платиновими каталізаторами, щоб отримати 3-гідрокси-4-метоксиацетил-1,3-циклогександион (3-гідрокси -4-метоксиацетил -1,3-циклогександион).
Формула реакції:
C8H4O3плюс NaNO2→ Фталевий нітроангідрид плюс С2H3НаО2
Етап 3: За допомогою реакцій протонування та конденсації продукт, отриманий на попередньому етапі, циклізується з утворенням бензофурану.
Стадія 4: Реакція заміщення о-нітробензойного ангідриду та ефірного реагенту:
Реакція о-нітробензойного ангідриду та ефірних реагентів (таких як диметиловий ефір етиленгліколю) у лужних умовах, реакція заміщення, з утворенням фталевого ангідриду.
Формула реакції:
Фталевий нітроангідрид плюс С6H14O3 → C8H4O3плюс С6H5НІ2плюс CH4O плюс C2H6O2
Етап 5: Сульфатовану сполуку піддають реакції лужного гідролізу, що стимулюється основою, для утворення вторинного аміну.
Етап 6: Після реакції хлорування вторинний амін хлорується з утворенням хлориду.
Крок 7: Останнім кроком є обробка лугом для перетворення продукту на хінін.
3. Інші синтетичні методи:
Окрім методу синтезу фталевого ангідриду, існують інші методи синтезу хініну, такі як:
- за допомогою реакції конденсації піридину та ароматичних карбонільних сполук.
- [4 плюс 2] реакції циклоприєднання з пентеновими та ароматичними карбонільними сполуками.
- за допомогою реакції конденсації піридиндиону та арилтіолу.
- За допомогою фотокаталізатора для здійснення фотохімічної реакції тощо.
Хінін є складним природним продуктом, методи синтезу якого включають традиційне вилучення з природних джерел і сучасні методи хімічного синтезу. Хоча вище наведено лише короткий огляд методів синтезу хініну, ці методи демонструють різноманітність і складність синтезу хініну. У практичних застосуваннях вибір відповідного методу синтезу залежить від багатьох факторів, таких як здійсненність, економічна ефективність і екологічність. Щоб забезпечити безпеку та ефективність, синтез хініну слід проводити під керівництвом професіоналів з відповідними знаннями та досвідом.
Хінін – багатофункціональна речовина з широкими перспективами застосування. Нижче наведено опис перспектив розвитку Хініну:
1. Протималярійні дослідження:
Дослідження хініну як протималярійного препарату тривають. Незважаючи на наявність більш досконалих протималярійних препаратів, хінін все ще вважається важливим варіантом через розвиток стійкості до ліків і зростання малярії, що передається комарами. Майбутні дослідження можуть бути зосереджені на покращенні лікарських властивостей хініну, щоб забезпечити йому кращий протималярійний ефект і менше побічних ефектів.
2. Дослідження міорелаксантів:
Потенціал хініну як міорелаксанта не повністю реалізований. Деякі дослідження показали, що хінін можна використовувати для лікування деяких захворювань, пов’язаних із напругою м’язів і спазмом, таких як тремор і судоми. Майбутні дослідження можуть бути зосереджені на з’ясуванні механізму дії хініну та розробці безпечніших і ефективніших м’язових релаксантів.
3. Флуоресцентні зонди та біовізуалізація:
Завдяки флуоресцентній природі хініну він має широкий потенціал застосування у флуоресцентних зондах і біовізуалізації. Хінін можна використовувати як молекулу-маркер для виявлення та вивчення конкретних молекул або процесів в організмах. З розвитком технології флуоресцентної візуалізації хінін може бути більш широко використаний у дослідженнях клітинної та молекулярної біології.
4. Напої та косметична промисловість:
Хінін вже знайшов певне застосування у виробництві напоїв і косметичної промисловості. Як добавка до коктейлю хінін надає напою неповторну гірчинку та смак. У той же час хінін також використовується як інгредієнт в косметиці для надання аромату та флуоресцентного ефекту. Зі збільшенням попиту на здорові та натуральні інгредієнти хінін, ймовірно, продовжуватиме розвиватися та застосовуватися у виробництві напоїв та косметичній промисловості.
Загалом хінін, як багатофункціональна речовина, має широкі перспективи застосування. З розвитком науки та інноваційними технологіями ми можемо очікувати, що в майбутньому буде більше досліджень і застосування хініну.