Scopolamin(hyoscine)(liên kết:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/hyoscine-powder-cas-138-12-5.html), còn được gọi là scopolamine, là một hợp chất alkaloid thuộc nhóm alkaloid nhiệt đới. Công thức phân tử là C17H21KHÔNG4, CAS 51-34-3, và trọng lượng phân tử là 303,35 g/mol. Cấu trúc của nó chứa các nhóm như vòng benzen, vòng cyclohexene và octadienyl. Nó tương đối ổn định trong điều kiện trung tính và axit yếu, nhưng nó sẽ bị phân hủy trong điều kiện kiềm. Vì vậy, việc kiểm soát độ pH là rất quan trọng khi pha chế, bảo quản và sử dụng Scopolamine. Một loạt các phản ứng hóa học có thể xảy ra, bao gồm các phản ứng như este hóa, thủy phân, oxy hóa và hydrogen hóa. Nó có thể phản ứng với nhiều loại hợp chất để tạo ra các dẫn xuất khác nhau.
1. Con đường tổng hợp kiềm của Belladonna:
Phương pháp sử dụng Belladonna (belladonna) làm nguyên liệu ban đầu để tổng hợp Scopolamine thông qua các phản ứng gồm nhiều bước. Đầu tiên, Scopolamine ở Belladonna được chiết xuất một phần, sau đó Scopolamine được tổng hợp dần dần thông qua điều chỉnh axit-bazơ, este hóa, hydro hóa và các bước khác.
Dưới đây là các bước chung:
1.1. Chiết xuất Scopolamine từ Belladonna:
Đầu tiên, lá và thân của cây Belladonna được nghiền nát và xử lý, sau đó ngâm và chiết bằng dung môi thích hợp (như etyl axetat, metanol, v.v.) để thu được dịch chiết có chứa Scopolamine.
1.2. Điều chỉnh độ kiềm hóa:
Dịch chiết được bazơ hóa, thường bằng dung dịch kiềm natri hydroxit (NaOH) hoặc kali hydroxit (KOH). Điều này chuyển đổi Scopolamine thành dạng muối của nó (chẳng hạn như Scopolamine hydroxypyruvate).
1.3. Phản ứng este hóa:
Dịch chiết được điều hòa bằng kiềm được phản ứng với chất acyl hóa thích hợp, chẳng hạn như anhydrit axetic (Ac2O) hoặc anhydrit axetic (AcOEt), để tạo thành sản phẩm este hóa của Scopolamine. Phản ứng này thường được thực hiện trong điều kiện nhẹ.
1.4. Phản ứng hydro hóa:
Sản phẩm este hóa được xử lý bằng hydro, sử dụng chất khử thích hợp như hydro và chất xúc tác như bạch kim hoặc palladium để thực hiện phản ứng hydro hóa xúc tác nhằm khử cấu trúc este và tạo ra Scopolamine.
1.5. Kết tinh và thanh lọc:
Tinh chế sản phẩm Scopolamine mong muốn khỏi hỗn hợp phản ứng bằng phương pháp kết tinh hoặc các phương pháp tinh chế khác.
2. Con đường tổng hợp của phương pháp scopolamine:
Phương pháp này sử dụng scopolamine làm nguyên liệu ban đầu và dần dần tổng hợp Scopolamine thông qua quá trình este hóa, axit hóa, thủy phân este và các phản ứng khác. Trong số đó, bước este hóa thường áp dụng phản ứng của este axit oxalic và scopolamine để tạo ra oxalyl scopolamine, sau đó thu được Scopolamine thông qua quá trình axit hóa và thủy phân este.
2.1. Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu:
Trong phương pháp scopolamine, nguyên liệu ban đầu là scopolamine (axit nhiệt đới). Scopolamine có thể được chiết xuất từ một số loại thực vật hoặc có thể được điều chế thông qua quá trình tổng hợp hóa học.
2.2. Phản ứng este hóa:
Đầu tiên, scopolamine được phản ứng với rượu thích hợp để tạo thành sản phẩm scopolamine. Các loại rượu thường được sử dụng bao gồm metanol, etanol và các loại tương tự. Phản ứng este hóa thường được thực hiện trong điều kiện axit và các chất xúc tác axit thường được sử dụng bao gồm axit sulfuric và clorua sắt.
Ví dụ về phương trình phản ứng:
C17H21KHÔNG4+CH4O → metyl scopolamin + H2O
2.3. Phản ứng axit hóa:
Sản phẩm este hóa được axit hóa để chuyển thành axit tương ứng. Các chất axit hóa thường được sử dụng bao gồm axit sulfuric và clorua sắt.
Ví dụ về phương trình phản ứng:
Metyl scopolamin + axit → C17H21KHÔNG4+CH4O
2.4. Thủy phân este:
Các este bị thủy phân thành axit và rượu tương ứng bằng xúc tác axit hoặc bazơ. Trong quá trình tổng hợp Scopolamine, bước này cho phép scopolamine phản ứng lại với rượu được tạo thành ở bước trước để tổng hợp Scopolamine.
Ví dụ về phương trình phản ứng:
Metyl scopolamin + axit/bazơ → C17H21KHÔNG + C5H12S (để tái chế)
3. Con đường tổng hợp bằng phương pháp chuyển hóa alkaloid nhiệt đới:
Phương pháp này sử dụng các alkaloid nhiệt đới khác (như atropine và atorvastatin) làm nguyên liệu ban đầu và dần dần tổng hợp Scopolamine thông qua các bước như este hóa, điều chỉnh axit-bazơ, oxy hóa và axit hóa. Ưu điểm của phương pháp này là cấu trúc alkaloid nhiệt đới hiện có có thể được sử dụng để tổng hợp từ các chất trung gian và hiệu quả tổng hợp có thể được cải thiện.
3.1. Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu:
Trong quá trình chuyển đổi các alkaloid nhiệt đới, nguyên liệu ban đầu thường là một alkaloid có liên quan hiện có, chẳng hạn như L-hyoscyamine (levoisopropylscopolamine) hoặc atropine (atropine). Những ancaloit này có thể được chiết xuất từ thực vật hoặc được điều chế thông qua quá trình tổng hợp hóa học.
3.2. Phản ứng hydro hóa:
Đầu tiên, vật liệu ban đầu trải qua phản ứng hydro hóa và nó được chuyển đổi thành các ancaloit nhiệt đới khác nhau bằng phương pháp khử hydro hóa. Phản ứng hydro hóa thường được thực hiện với sự có mặt của chất xúc tác và các chất xúc tác điển hình bao gồm bạch kim hoặc palladium và các loại tương tự.
Ví dụ về công thức phản ứng hóa học cho phản ứng hydro hóa:
C17H23KHÔNG3 + H2 → C17H21KHÔNG4
3.3. Phản ứng thay đổi cấu trúc:
Sản phẩm của phản ứng hydro hóa được biến đổi thêm bằng phản ứng thay đổi cấu trúc để tạo ra sản phẩm mục tiêu Scopolamine. Các phản ứng thay đổi cấu trúc thường bao gồm các chu kỳ hóa được xúc tác bằng axit hoặc bazơ, sắp xếp lại hoặc các phản ứng cụ thể khác.
Ví dụ về phản ứng thay đổi cấu trúc:
a) Chu trình hóa bằng xúc tác axit:
C17H23KHÔNG3→ hyoscyamine xeton → C17H21KHÔNG4
b) Phản ứng chuyển hóa có xúc tác bazơ:
C17H23KHÔNG3 → C17H21KHÔNG2 → C17H21KHÔNG4
4. Con đường tổng hợp hydro hóa:
Phương pháp này sử dụng cyclohexene thiol với các nhóm amino bậc ba làm nguyên liệu ban đầu và dần dần tổng hợp Scopolamine thông qua các bước như hydro hóa, điều chỉnh axit-bazơ và este hóa. Chìa khóa của phương pháp này là chuyển đổi cyclohexene thiol thành cyclohexenamine thông qua phản ứng hydro hóa, sau đó tạo ra Scopolamine thông qua phản ứng este hóa.
4.1. Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu:
Trong quá trình hydro hóa, nguyên liệu ban đầu thường là một alkaloid có cấu trúc tương tự, chẳng hạn như L-hyoscyamine (Levoisopropylscopolamine) hoặc atropine (Atropine). Những nguyên liệu ban đầu này có thể thu được bằng cách chiết xuất thực vật hoặc tổng hợp hóa học.
4.2. Phản ứng hydro hóa:
Phản ứng hydro hóa là bước cốt lõi của phương pháp hydro hóa. Nó chuyển đổi nguyên liệu ban đầu thành sản phẩm mục tiêu Scopolamine bằng quá trình khử hydro. Phản ứng hydro hóa đòi hỏi chất xúc tác và điều kiện phản ứng thích hợp.
Ví dụ về công thức phản ứng hóa học cho phản ứng hydro hóa:
a) Hydro hóa L-hyoscyamine:
C17H23KHÔNG3 + H2 → C17H21KHÔNG4
b) Hydro hóa atropine:
C17H23KHÔNG3 + H2 → C17H21KHÔNG4
4.3. Tách và tinh chế:
Sau khi phản ứng hydro hóa hoàn tất, sản phẩm thường xuất hiện cùng với các chất phản ứng và sản phẩm phụ khác. Vì vậy, cần phải có các bước phân lập và tinh chế để thu được Scopolamine có độ tinh khiết cao. Các kỹ thuật tách thường được sử dụng bao gồm kết tinh, chiết bằng dung môi, sắc ký và các kỹ thuật tương tự.
5. Con đường tổng hợp quang hóa:
Phương pháp này sử dụng phản ứng quang hóa để tổng hợp Scopolamine. Thông thường, một hợp chất có cấu trúc liên kết đôi được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu và phản ứng quang hóa xảy ra trong điều kiện ánh sáng và Scopolamine được tổng hợp dần dần thông qua các phản ứng phân mảnh và tái hợp. Phương pháp này phù hợp với các phản ứng và điều kiện hóa học cụ thể.
5.1. Tổng quan:
Phương pháp quang hóa là phương pháp sử dụng năng lượng ánh sáng để thúc đẩy các phản ứng hóa học. Các quá trình chuyển đổi điện tử trong phân tử bị kích thích bởi ánh sáng và các chất phản ứng ở trạng thái kích thích được tạo ra để tham gia vào các quá trình biến đổi hóa học. Đối với quá trình tổng hợp quang hóa của Scopolamine, thường có sự kích thích ở vùng tử ngoại và vùng khả kiến.
5.2. Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu:
Trong phương pháp quang hóa, nguyên liệu ban đầu có thể là các ancaloit có cấu trúc tương tự, chẳng hạn như L-hyoscyamine (Levoisopropylscopolamine) hoặc atropine (Atropine). Những nguyên liệu ban đầu này có thể thu được bằng cách chiết xuất thực vật hoặc tổng hợp hóa học.
5.3. Phản ứng quang hóa:
Phản ứng quang hóa là bước cốt lõi của quá trình tổng hợp quang hóa của Scopolamine. Phản ứng này đòi hỏi nguồn sáng và điều kiện phản ứng thích hợp.
Ví dụ về công thức phản ứng hóa học cho phản ứng quang hóa:
a) Phản ứng quang hóa của L-hyoscyamine:
C17H23KHÔNG3+ hv → C17H21KHÔNG4
b) Phản ứng quang hóa của Atropin:
C17H23KHÔNG3+ hv → C17H21KHÔNG4
Cần lưu ý rằng hv trong công thức phản ứng hóa học trên biểu thị năng lượng ánh sáng, vì quá trình kích thích của phản ứng quang hóa thường biểu thị bằng năng lượng photon.
5.4. Tách và tinh chế:
Sau khi phản ứng quang hóa hoàn tất, sản phẩm thường tồn tại cùng với các chất phản ứng và sản phẩm phụ khác. Vì vậy, cần có các bước phân lập và tinh chế phù hợp để thu được Scopolamine ở độ tinh khiết cao. Các kỹ thuật tách thường được sử dụng bao gồm kết tinh, chiết bằng dung môi, sắc ký và các kỹ thuật tương tự.
Cần lưu ý rằng lộ trình tổng hợp ở trên dựa trên các tài liệu và kết quả nghiên cứu đã biết, đồng thời bỏ qua các điều kiện phản ứng cụ thể và chi tiết thí nghiệm. Tổng hợp Scopolamine là một quá trình phức tạp liên quan đến việc tổng hợp nhiều phản ứng hóa học và chất trung gian. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về con đường tổng hợp của Scopolamine, vui lòng tham khảo các tài liệu khoa học liên quan hoặc tham khảo ý kiến của nhà hóa học chuyên nghiệp.