トロピノントロパンアルカロイドであり、アトロピン合成の中間体として使用されるアルカロイドです。淡黄色から褐色の結晶または結晶性粉末、針状結晶（ガソリン）で、硫酸アトロピンの合成の中間体として使用されます。これは有機合成の歴史の中で言及する価値のあるアルカロイド分子です。この化合物は塩基の存在下で炭酸ジメチルと反応して2-メトキシカルボニルトロピオネートを形成し、その後ラネーニッケルの存在下で水素添加されてジカルボン酸メチルを形成します。最後に、ピリジンの存在下で、メタクリル酸メチルが塩化ベンゾイルと反応してコカインが得られます。
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化学式 |
C8H13NO |
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正確な質量 |
139 |
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分子量 |
139 |
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m/z |
139 (100.0%), 140 (8.7% |
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元素分析 |
C, 69.03; H, 9.41; N, 10.06; O, 11.49 |
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全合成：
トロピドンの最も初期の全合成は、1901 年に Willstätter によって完了されました。
ウィルシュテット (1915 年ノーベル化学賞受賞者) は出発物質としてシクロヘキサノンを使用しました。ルートの各ステップの収率は高かったものの、ステップが多かったために合計収量はわずか 0.75% と大幅に減少しました。もちろん、20世紀初頭においてこのような複雑な化合物を人工的に合成することは、有機合成化学の発展に大きく貢献しました。これは、実験室で複雑な天然物を組み立てる初期段階における重要なイベントの 1 つです。このかなり複雑な天然分子の組み立ての成功は、古典期における有機合成の頂点であり、多段階の全合成の誕生を示しています。-
トロピンの合成に先立って、1898年にウィルスト・エッターがトロピンを原料としてコカインの合成に初めて成功し、コカインの構造を解明した。
1917 年、ロバート ロビンソンはトロピンの短期間の合成法を開発しました。この方法は有機合成における古典的なルートの 1 つです。トロピノン単純な構造のサクシナール、メチルアミンおよび3-オキソグルタル酸から、バイオニック条件下で3段階のマンニッヒ反応（ワンポット反応）により合成され、収率は17％に達し、改良後は90％を超える可能性があります。
反応機構は次のとおりです。
アルデヒドへの第一級アミンの求核付加、その後の脱水によるイミンの形成。
イミン分子の求核付加により最初の環が構築されます。
3-エノールアニオンとアセトンジカルボン酸イオンの間の分子間マンニッヒ反応。
脱水後に新しいエノールアニオンと新しいイミンが形成されました。
分子内マンニッヒ反応、第 2 環の形成。
2 つのカルボキシル基を除去して化合物を形成します。
生合成:
体内では、コカイン環系の構築に使用される誘導体が L- グルタミンまたは L- アルギニンから合成されます。まず、これら 2 つのアミノ酸はカルボニル還元または脱炭酸を受けて L- オルニチンが生成され、次に脱炭酸を受けてプトレッシンが生成されます。次に、プトレシン内の 1 つの窒素原子が SAM によってメチル化され、N- メチルプトレシンが生成されます。 N-メチルプトレシンは、ジアミンオキシダーゼの触媒作用により4-メチルアミノブタナールに変換され、シッフ塩基N-メチル-Δ1-ピロリンカチオンに環化されます。
その後、1-ピロリジンカチオンとアセチルCoAのクラリソン縮合により、N-メチル-Δ置換ピロリジン環の2つのエナンチオマーが得られました。ただし、これら 2 つの生成物の (S) - 異性体のみが環化を継続してスコポラミンの骨格を形成できます。チオエステル生成物は、別のアセチル CoA 分子と縮合し続けて、チオコハク酸の 4- 誘導体が得られます。後者は酸化されて、ピロリジニウム塩の陽イオンとエノールの陰イオンが再生されます。両者の間で縮合（分子内マンニッヒ反応）が起こり、その結果、物質の 4 位が -C(O) SCoA 基で置換された生成物が生成されます。次に、チオエステル基が加水分解してカルボン酸を形成し、これがSAMを介してメチル化されてメチルエステルとなり、NADPHの作用により二重結合が還元されてジカルボン酸メチルが得られます。最後に、メチル ブラスチンはフェニルアラニン桂皮酸経路を介してベンゾイル CoA と縮合してコカインを形成します。
トロピノントロパン アルカロイドとして、窒素-を含む二環式骨格とケトン カルボニル基からなる分子構造を持っています。その独特の化学的特性により、医学、有機合成、アルカロイド研究の分野で非常に価値があります。
コアアプリケーション: 医薬中間体の重要な役割
最もよく知られている用途は、硫酸アトロピンの合成における中間体としての用途です。-アトロピンは古典的な抗コリン薬として、M- 型コリン作動性受容体をブロックすることにより、さまざまな病気の臨床治療に広く使用されています。
眼科分野では、アトロピンは瞳孔を拡張したり麻痺を調節したりすることにより、虹彩毛様体炎や角膜炎などの眼科疾患の検査や治療に使用されます。同時に、近視の進行を抑制することができるため、子供の近視の予防と制御に注目されている薬となっています。合成の前駆体として、アトロピンの大規模生産を直接サポートします。-
消化器系: アトロピンは胃腸管の平滑筋けいれんを緩和することができ、胃潰瘍や疝痛などの病気の治療に使用されます。その合成はアトロピンの安定供給に依存しています。
緊急解毒：有機リン系殺虫剤中毒の緊急治療において、アトロピンはアセチルコリンに競合的に拮抗し、ムスカリン様症状を逆転させ、その合成効率は緊急薬の入手可能性に直接影響します。
さらに、他の重要な薬物の合成にも関与しています。
コカイン合成: エステル化、水素化、その他の反応を通じてコカインに変換できます。コカインは依存性があるため厳しく規制されていますが、局所麻酔と血管収縮におけるコカインの独特な役割は依然として、眼科手術などの特定の医療現場では欠かせないものとなっています。合成経路の開始点として、その化学純度と反応性が最終製品の品質を直接決定します。
メチルブラスチンの調製: メチルブラスチンは水素化還元によって生成され、神経伝達物質の伝達機構の研究や新しい鎮痛薬の開発に使用されるさまざまなアルカロイドの前駆体です。
誘導体応用: アルカロイド研究のためのモデル分子
この分子構造は、アルカロイド化学研究にとって理想的なモデルとなります。
全合成研究：その合成経路（ブタナールとメチルアミンおよびアセトンジカルボン酸の環化反応など）は、有機化学の古典的な事例です。 1917年、ウィルスト・ッテッターとロビンソンは、さまざまな方法でNSC 118012の全合成を達成し、その中でもロビンソンの共役付加環化戦略はアルカロイド合成の新しいパラダイムを開拓し、1947年にノーベル化学賞を受賞した。
合成研究は、有機合成理論の発展を促進するだけでなく、複雑な天然物の構造分析に方法論的なサポートも提供します。
誘導体の開発: NSC 118012 のケトン カルボニルと窒素を含む二環式構造により、化学修飾が容易になり、さまざまな生物学的に活性な誘導体が生成されます。{0}
2-メトキシカルボニル-トロピノン: エステル化反応によって調製され、サリチル酸メチル (パーキンソン病の診断に使用される) 合成の重要な中間体です。
そのケトンカルボニル基はアルコールに還元したり、エノールエーテル誘導体に変換したりできるため、生物活性分子の設計領域がさらに広がります。
トペノン オキシム化合物: オキシム化反応によって生成され、抗菌作用と抗炎症作用があり、一部の誘導体は薬剤耐性菌に対して阻害効果を示すため、新しい抗生物質の開発の潜在的な候補となります。{0}{1}
薬理学的メカニズムの研究: アルカロイドとその誘導体の構造活性関係の研究は、アルカロイドと受容体の相互作用の分子メカニズムを解明するのに役立ちます。{0}たとえば、NSC 118012 の窒素原子または環状構造を修飾することで、コリン作動性受容体に対する親和性を調節でき、より選択的な抗コリン薬を設計するための理論的基礎が得られます。
高性能の統合ジョイントを採用した CRA シリーズは、テンポを 25% 向上させ、生産性を新たなピークに達することができます。振動抑制アルゴリズムがアップグレードされ、優れた手ぶれ防止効果を実現しています。フルパラメータ DH 補償アルゴリズムと TrueMotion アルゴリズムがサポートされています。絶対位置決め精度は、姿勢動作の変化下で 0.2 ～ 0.4 mm で、湾曲した動作は正確で安定しています。
潜在的な研究の方向性: 基礎から臨床への拡大
化学と医学の融合により、応用シナリオは従来の製薬分野からより広範囲の生物医学的方向に拡張されています。
神経科学研究: コリン作動系のモデル分子として、神経伝達物質伝達、シナプス可塑性、アルツハイマー病などの神経変性疾患の病因の研究に使用できます。 NSC 118012 の炭素または窒素同位体を標識することにより、生体内での代謝経路を追跡でき、薬物動態研究のツールとなります。
材料科学への応用: NSC 118012 の窒素-含有二環構造は独特の空間配置を持ち、有機金属フレームワーク (MOF) や超分子集合体を設計するための配位子として使用できます。このタイプの材料は、ガス吸着、触媒作用、薬物送達における潜在的な用途が示されています。たとえば、NSC 118012 で修飾された MOF は神経ガスの選択的吸着に使用でき、化学的保護のための新しい戦略を提供します。
農業および環境保護の分野では、その抗菌活性により、天然殺虫剤開発の候補分子となっています。構造の最適化により、毒性が低く分解しやすいアルカロイド系殺虫剤を設計して、化学殺虫剤による環境汚染を軽減することができます。さらに、NSC 118012 の合成経路に関与する環化反応は、バイオマス変換の方法論的な参考資料を提供し、持続可能な開発に貢献する可能性があります。
使用方法や注意点は何ですか？
その医薬品中間体の性質と特定の毒性のため、その使用は専門の研究室または工業生産環境に厳密に限定され、関連する知識と経験を持つ専門家によって操作される必要があります。以下はその概要ですトロピノン一般的な化学薬品の取り扱い原則に基づいた使用方法と注意事項:
使用方法
専門的な環境:
必要な安全設備を備えた換気の良い実験室または工業生産環境で使用する必要があります。
個人保護:
オペレーターは、化学物質と皮膚、目、呼吸器系との直接接触を防ぐために、保護服、手袋、防塵マスク、安全メガネなどの適切な個人用保護具を着用する必要があります。
動作基準:
粉塵や飛沫が発生しないように、作業手順を厳守してください。大量の NSC 118012 を計量または処理する必要がある場合は、計量ボトル、漏斗などの適切なツールおよび機器を使用する必要があります。
ストレージ要件:
化合物は、火気、熱源、および不適合物質から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管する必要があります。一方、化学物質の漏洩を防ぐために容器をしっかりと密閉する必要があります。
注意が必要な事項
接触を避ける：
皮膚、目、衣類との直接接触を避けてください。誤って触れた場合は、すぐに多量の水で洗い流し、できるだけ早く医師の診察を受けてください。
火災安全性:
この化合物は高温で分解して有毒な煙を発生する可能性があるため、火源との接触を避ける必要があります。火災が発生した場合は、適切な消火剤を使用して消火し、直ちに現場から避難する必要があります。
環境保護:
環境汚染を避けるために、下水道や水域に流入しないようにしてください。廃棄物を処分する必要がある場合は、関連する環境規制に従い、専門機関に処分を依頼する必要があります。
ヘルスモニタリング:
ウイルスと長期的に接触した人は、定期的に健康診断を受け、潜在的な健康上の問題を迅速に特定して対処する必要があります。{0}
安全トレーニング:
オペレーターは、安全な操作を確保するために、化合物の特性、危険性、および緊急対応方法を理解するために必要な安全訓練を受ける必要があります。
法律および規制:
この物質を使用、保管、輸送する場合は、合法性とコンプライアンスを確保するために、関連する国内法、規制、基準に厳密に従ってください。
この化合物の生合成経路に関する研究の進歩は何ですか?
中国科学院昆明植物研究所の研究チームは、N-メチルピロリンカチオンとマロニル補酵素Aの縮合を触媒して、トロピナンアルカロイド生合成の重要な中間体を形成できる3種類のIII型ポリケチド合成酵素を発見した。この発見は、この化合物におけるアルカロイドの生合成における基本骨格形成の機構を明らかにするだけでなく、トリカルボニルグルタル酸を選択的かつ効率的に合成する新しいタイプの植物IIIポリケチド合成酵素を同定し、合成生物学に基づくヒヨスチアミン薬物の異種生産の基礎を築くものである。
研究により、この化合物はトロパン アルカロイドの生合成における最初の中間体であり、その合成機構は非定型 III 型ポリケチド シンターゼ (AbPYKS) と P450 媒介環化反応によって達成されることが示されています。この発見は、植物におけるピロリンとトロパンの共存を説明し、トロパンを生産しない植物におけるトロパン工学の実現可能性を実証する。
アトロパ ベラドンナの根培養における PYKS および CYP82M3 の過剰発現により、この化合物とスコポラミンの含有量が大幅に増加する可能性があります。さらに、UGT1 および LS の過剰発現により、ヒヨスチアミン、スコポラミン、イソヒヨスチアミン、およびヒヨスチアミンの含有量が大幅に増加する可能性があり、これら 2 つのステップがヒヨスチアミン生合成における 2 つの律速ステップであることが示されています。
スタンフォード大学のクリスティーナ スモルケ氏のチームは、多段階の異種発現遺伝子を酵母に統合し、さまざまなモジュールの組み立てと細胞内局在化を通じてヒヨスチアミンとスコポラミンの異種合成に成功しました。{0}この成果は、微生物において生合成経路を通じて複雑な天然産物を生産する可能性を実証しています。
よくある質問
トロピノンは何に使われますか?
トロパンに由来し、次のような役割を果たします。コカインやアトロピンなどのさまざまな重要なアルカロイドの合成における重要な前駆体。まず、トロピノンは特徴的な臭気を持つ無色の結晶固体です。分子式は C8H13NO で、分子量は約 139.2 g/mol です。
トロピノンの合成とは何ですか?
トロピノンは二環式分子ですが、その調製に使用される反応物質は非常に単純です: スクシンアルデヒド、メチルアミン、アセトンジカルボン酸 (またはアセトン)。生合成では同じ構成要素が使用されるため、この合成は生体模倣反応または生物遺伝学的タイプの合成の良い例です。-。
トロピンとは何ですか？
トロピンは次のように定義されますトロパン核を持つ二環式化合物、特に神経伝達物質としての強い生物学的活性で知られるさまざまなトロパン アルカロイドの合成における前駆体として機能します。
アトロピンは鎮痛剤ですか？
眼科用アトロピンは、瞳孔、つまり目に入る黒目の部分を広げる（開く）ために、眼科検査の前に使用されます。目の腫れや炎症による痛みを和らげる目的でも使用されます。.
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