恩他卡朋由Orion Pharma 开发,最早于1998年在欧洲获批上市,作为标准药物左旋多巴/苄丝肼或左旋多巴/卡比多巴的辅助用药,用于治疗以上药物不能控制的帕金森病及剂末现象(症状波动)。本文将介绍其作用,不良反应以及注意事项。
恩他卡朋为高选择性和强效二萘酚-2-2氧位-2-甲基转移酶抑制药,甚少入脑,主要在肠道作用。恩他卡朋为左旋多巴辅助药,长期使用可改善病人对左旋多巴重复给药的临床效果,耐受性好。
恩他卡朋治疗帕金森病的不良反应包括异动症、恶心、呕吐,这些不良反应可通过减少左旋多巴的用量而减轻。该药肝损害不明显,耐受性较好。
恩他卡朋不建议与非选择性单胺氧化酶抑制药并用,例如:苯乙肼、超环苯丙胺。或是经儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)代谢的药物,例如:异丙肾上腺素、肾上腺素、去甲肾上腺素等药物,一旦并用易引起心跳加快、心律不齐、血压改变等不良反应。
帕金森病患者应用恩他卡朋偶可发生继发于严重的运动障碍的横纹肌溶解症或恶性神经阻滞剂综合征(NMS)。在接受恩他卡朋治疗的患者中,曾有横纹肌溶解的个案报道。
应避免突然停药,以免产生不良反应。肝功能障碍者,应调整药物剂量。美国食品药品监督管理局把本药定为孕妇危险C级。迄今为止,未见孕妇使用本药的报道。在运动研究中,大剂量的恩他卡朋可增加对眼睛的影响。由于在乳汁中发现恩他卡朋,建议哺乳妇女慎用本药。尚未建立其在儿童中使用的安全性。
恩他卡朋是一种儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂,它可以提高左旋多巴的生物利用度,并增加脑内可利用的左旋多巴量。然而,在目前的生产过程中,恩他卡朋的制造过程复杂,产品质量差。
本发明旨在解决上述问题,提供一种简单、低成本、高产量的恩他卡朋生产方法。
具体步骤如下:将1.83g 3,4-二甲苯-5-硝基苯甲醛和1.5g N,N-二甲苯氰基乙酰胺和适量的苯基乙酸盐溶解在40mL干燥乙醇中,开始搅拌,得到2.23g粗品;在90°C下加热,将3.0kg粗品注入含80g HBr(或40g HCl)的8.0kg乙酸(或甲酸)中,缓慢冷却到20°C,并在此温度下搅拌20小时,然后在15°C下搅拌6小时,过滤收集析出的结晶,先用冷的(4°C)1L苯-乙酸(1:1体积比)的混合液洗涤,再用冷的甲醛洗涤,最后在真空和45°C下干燥,得到2.4kg结晶性的纯恩他卡朋。
本发明提供的恩他卡朋生产方法具体步骤如下:将1.83g 3,4-二甲苯-5-硝基苯甲醛和1.5g N,N-二羰基氰基乙酰胺和适量的酚醛乙酸盐溶解在40mL干燥乙醇中,均匀搅拌,得到2.23g粗品;在90°C下加热,将3.0kg粗品粉碎后加入含80g HBr(或40g HCl)的8.0kg乙酸(或甲酸)中,缓慢冷却到20°C,并在此温度下搅拌20小时,然后在15°C下搅拌6小时,过滤收集析出的结晶,先用冷的(4°C)1L乙酸-苯(1:1体积比)的混合液洗涤,再用冷的苯洗涤,最后在真空和45°C下干燥,得到2.4kg结晶性的纯恩他卡朋。
恩他卡朋是一种辅助药物,可与左旋多巴苄丝肼或左旋多巴/卡比多巴一起使用,用于治疗帕金森病及剂末现象。
口服:用于帕金森病,与左旋多巴/卡比多巴或左旋多巴苄丝肼合用,减少剂末症状波动。推荐用量为一次200mg,在每次服前者时服用。推荐的最大用量为一日2g(即一次200mg,一日10次)。
恩他卡朋是一种选择性、可逆性抑制剂,可阻止 3-O- 甲基多巴的形成,增加左旋多巴进入脑组织的药量,延长左旋多巴的消除半衰期。这种药物可以延长和稳定左旋多巴对帕金森病的治疗作用。
常见的不良反应包括腹泻、帕金森病症状加重、体位性低血压等。使用本药会使尿液变成红棕色,但这种现象无害。罕见的不良反应包括肝酶升高和中枢神经系统反应,如幻觉、谵妄及精神病样反应。
禁用于对本药过敏者、嗜铬细胞瘤患者、有精神安定药恶性综合征(NMS)病史者和有非创伤性横纹肌溶解症病史者。
1.妊娠期不建议使用;本药可经乳汁排泌,对婴儿的安全性仍未明确,使用本药应停止哺乳。
2.本药和左旋多巴联用可引起头晕、直立性低血压,用药后驾驶和操纵机器应谨慎;骤然停药或减量可能导致出现帕金森病的症状和体征,还可能出现类似恶性综合征(NMS)的症状,伴高热和精神紊乱。建议缓慢停药,如仍出现症状和体征,则需增加左旋多巴的剂量。
恩他卡朋(entacapone)是一种化学物质,其化学名为(E)-2-氰基-3-(3,4-二羟基-5-硝苯基)-N,N-二乙基-2-丙烯酰胺。它是一种黄色粉末,分子式为C14H15N3O5,分子量为305.28600,密度为1.392g/cm3,熔点为162-1630C,沸点为526.6oC(在760 mmHg下)。
恩他卡朋属于儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂,是一种可逆的、特异性的药物,主要作用于外周的COMT抑制剂。临床上,它主要用作左旋多巴的辅助药物,用于治疗帕金森病。与左旋多巴制剂同时使用时,恩他卡朋可以延长"开"的时间达16%,缩短"关"的时间达24%。它的主要作用是抑制周围组织中的COMT。
硝替卡朋是一种儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂,化学名称为3-(3,4-二羟基-5-硝基亚苄基)-2,4-戊二酮。COMT参与多巴胺的代谢降解,而COMT抑制剂可以减慢多巴胺的代谢,延长左旋多巴(L-dopa)在体内的半衰期,从而治疗与多巴胺减少相关的疾病。酪氨酸经酪氨酸羟化酶(TOH)和L-芳香氨基酸脱羧酶(AAD)的作用生成多巴胺,而多巴胺在突触前神经元去极化时释放入突触间隙。多巴胺经单胺氧化酶(MAO)的作用脱氨基,形成二羟苯乙醛,进一步氧化成二羟苯乙酸(DOPAC)。COMT可以甲基化多巴胺和DOPAC,最终形成香草酸(HVA),并通过尿液排出。
硝替卡朋的临床应用主要包括辅助左旋多巴治疗帕金森病、治疗神经痛、抑郁和Ⅱ型精神分裂等疾病。
硝替卡朋可以与溶解增强剂一起制成口服压制组合物。与其他常用的溶解改进剂相比,如淀粉、预胶凝淀粉、微晶纤维素、甘露糖醇、淀粉羟乙酸钠或十二烷基硫酸钠,交联纤维素衍生物能更有效地释放出硝替卡朋。交联纤维素衍生物可以提高含有硝替卡朋的口服压制组合物的崩解速率。
硝替卡朋的制备方法如下:
[1][中国发明,中国发明授权]CN99810913.4含有恩他卡朋和硝替卡朋以及交联纤维素衍生物的药物组合物
[2]FromJournalofMedicinalChemistry,32(4),841-6;1989
左旋多巴(L-多巴)是一种多巴胺的氨基酸前体,被广泛用于治疗帕金森病,其疗效非常显著。为了提高疗效,常常与卡比多巴(L-氨基酸脱羧酶抑制剂)合用。然而,这种联合治疗可能会导致血清酶的升高,极少数情况下甚至会导致临床症状明显的急性肝损伤。
目前,左旋多巴主要用于帕金森病的治疗,以及由药物引起的痉挛性失调和锥体外失调。左旋多巴可以与卡比多巴按照不同的配比组成复合制剂,有多种仿制药可供选择。复合药剂每日服用3至4次,缓释片则一日两次。剂量的选择应根据患者的具体情况来确定。
左旋多巴的常见副作用与其他多巴胺能药物相似,包括恶心、运动障碍、幻觉、意识模糊、体位性低血压、镇静、便秘、睡眠障碍、抑郁和性欲亢奋等。
据报道,约有9%的服用左旋多巴与卡比多巴复合药剂的患者会出现血清转氨酶升高的情况,但通常是轻微的、无症状的,并且会自行恢复。在极少数情况下,转氨酶升高的幅度可能达到正常上限值的5至10倍,此时可能需要停药或调整剂量。尽管有少数病例表明临床症状明显的急性肝损伤与左旋多巴有关,但目前尚未明确左旋多巴导致肝损伤的具体机制。
左旋多巴主要通过细胞外或细胞内的氨基酸脱羧酶、脑中的儿茶酚-O-甲基转移酶和单胺氧化酶来代谢。与其他药物相比,左旋多巴几乎不经过肝脏的代谢。帕金森病的治疗药物还包括金刚烷胺、阿扑吗啡、苯扎托品、比哌立登、溴隐亭、苯海拉明、恩他卡朋、卡比多巴、培高利特、普拉克索、雷沙吉兰、利凡斯的明、罗匹尼罗、司来吉兰、托卡朋和苯海索等。
雷沙吉兰是一种特异性抑制剂,用于治疗帕金森病。它通过抑制单胺氧化酶B(MAO-B)来提高左旋多巴的生物利用度,并延长其疗效持续时间。雷沙吉兰于2007年在美国获得批准上市,是第二种用于治疗帕金森病的MAO-B抑制剂,可以单独使用或作为左旋多巴的辅助剂。
雷沙吉兰口服后在胃肠道迅速吸收,大约30分钟达到峰值浓度。它的生物利用度约为36%,蛋白结合率为60%~70%。雷沙吉兰在肝脏广泛代谢,代谢产物为1-氨基二氢化茚。大部分代谢产物通过尿液排泄,部分通过粪便排泄。不到1%的给药量以原形随尿液排泄,雷沙吉兰的半衰期为0.6~2小时。
1. 强抑制CYP1A2的药物可能增加雷沙吉兰的血药浓度,使用时需谨慎。2. 与其他MAOIs同时使用可能导致非选择性MAO抑制,可能导致血压升高。3. 与恩他卡朋同时使用,雷沙吉兰的清除率增加28%。4. 其他相互作用请参考司来吉兰。吸烟可能诱导肝酶代谢,可能降低雷沙吉兰的血药浓度。
雷沙吉兰(商品名:Azilect)可作为帕金森病早期治疗的一线药物,也可与左旋多巴联用治疗中、重度帕金森病。
雷沙吉兰为片剂,有0.5和1 mg两种规格。标准剂量为0.5至1 mg,每日一次,可单独使用或与左旋多巴/卡比多巴一同使用。
雷沙吉兰常见副作用包括头痛、恶心、头晕、焦虑不安、幻觉、失眠、起立性低血压、口干、头痛和肠胃不适,这些副作用多是由于多巴胺作用增强引起的。
目前已确定雷沙吉兰会导致少数长期接受治疗的患者血清酶水平升高,但通常症状较轻且自行缓解。尚未发现雷沙吉兰会引起急性肝功能衰竭,但其他单胺氧化酶抑制剂可能引起急性肝衰竭,但程度较轻。
雷沙吉兰通过肝脏细胞色素P450系统(CYP 1A2)代谢,生成非活性代谢产物。
曼弗雷德?艾根(出生于1927年5月9日)德国生物物理学家,艾根由于对极快化学反应研究的突出成就而获1967年的诺贝尔化学奖。
艾根的其中一个重要学生为霍夫曼。在1945年的秋天,他在德国格丁根大学开始修习物理学和化学课程,然后在1951年获得物理学的博士学位。他在阿诺德奥伊肯教授的指导下,完成比热大量用水和水汽电解质解决方式的论文。在两年后,他在埃瓦尔德威克大学的物理化学系担任助理讲师,之后转往已经搬移到哥廷根的由卡尔˙弗里德里希˙朋霍费尔(Karl Friedrich Bonhoeffer)所管理的物理化学研究所。他受到提供他良好的研究工作环境条件的朋霍费尔的影响,最后反映在他后来在生物物理学的化学领域的工作。
在同事康拉德塔姆和沃尔特克特兹的鼓励之下,艾根在1951年至1953年期间开始了溶液中离子的快速反应问题之研究工作,鼓励他们这样做的进行超声吸收测量。在随后的几年,他开发了一系列的测量技术,涉及到时间的顺序一纳秒。他和在1954年秋天加入的里欧˙德˙梅尔共同开发了许多技术,而里欧˙德˙梅尔仍然和他密切合作在马克斯普朗克研究所。马克斯普朗克法理社会学院在1957任命艾根担任会员,1964年成为马克斯普朗克所的首席科学家。 1967年他被选为常务董事学会,为期三年。在同一时间,他被任命于德国联邦共和国的科学委员会。艾根的科学研究发展体现在他那些已发表的100篇论文。其论文题材範围广泛,从水的热力学性质、水溶液及电解质的理论,到热传导性和良好的吸收能加速离子反应等等。在1953年至1963年之后的几年,採用一系列新的测量技术用于研究非常快速反应的範围从一秒到10-9秒(one nanosecond)。古典反应动力学和光谱之间的差距因此而缩小。艾根对于质子反应特别感兴趣,和德˙梅尔一起,他是第一个确定中和率,及发现冰晶中异常传导特徵质子。其弛豫理论的发展分成很多阶段,其次是研究调查金属配合物的反应,在这种快速反应的大量的金属离子进行了调查,及其在元素週期表中位置的关联性。在1960年左右,他将工作重点转向物理-有机化学。将各个步骤的反应机理进行了一系列的阐述及酸硷催化的普通理论进行验证实验。
然而在同一时间,他也将主要的研究兴趣转向生化问题。这些生化问题的範围从氢桥核酸,到动态的代码转移,酶和脂膜。在生物控制和调节过程,信息存储在中枢神经系统的问题也吸引了他的注意。他几乎每年都与他的朋友和同事一起旅行到波士顿,一起讨论他们所共同关心的美国神经病学家、生物化学及生物物理话题。艾根拥有以下的荣誉和声望:在1956年得到博登斯坦德意志(Bunsengesellschaft)奖;1962年奥托哈恩和物理化学奖;1963年柯克伍德奖章(美国化学学会);1965年哈里逊豪奖(美国化学学会);1965年在康奈尔大学,美国纽约州伊萨卡获得(Andrew D. White Professor at large)荣誉;1965年在München德国慕尼黑Hochschule的不伦瑞克获得名誉教授称号;1964年,在美国艺术与科学学院获得国外荣誉会员,1964年,成为“Leopoldina“的成员;1965年成为哥廷根Akademie明镜学问,并获得荣誉会员;1966年在美国哈佛大学获得美国化学家协会的生物名誉科学博士;1966年在美国华盛顿大学得到荣誉博士学位的科学博士,1966年,成为美国华盛顿国家副科学院院士,1966年美国芝加哥大学名誉科学博士; 1967年美国化学学会莱纳斯鲍林奖章。
曼弗雷德艾根的妻子是埃尔弗里德,姓米勒(Elfriede, née Müller)。他们有两个孩子,杰拉德(生于1952)和安吉拉(生于1960年)。艾根在空闲时间,他也是一个敏锐的业余音乐家。而他最喜欢的假日休闲是登山。
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参考文献 :
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Manfred_Eigen
2. http://nobelprize.org/nobel_priz ... 1967/eigen-bio.html
引言:
盐酸肾上腺素作为一种重要的药物,在医学领域中有着广泛的应用。了解其作用机制是十分重要的,因为这可以帮助我们更好地理解它在治疗各种疾病中起到的作用。盐酸肾上腺素与人体内的α和β受体相互作用,引发一系列复杂的细胞反应,涉及多个器官系统的功能调节。在本文中,我们将深入探讨盐酸肾上腺素的作用机制,希望通过这些内容的介绍,读者能够更全面地了解这一药物的作用原理,为临床应用提供更多的参考和指导。
1. 什么是盐酸肾上腺素?
盐酸肾上腺素是天然存在的拟交感胺的盐酸盐,具有收缩血管、降低眼内压和扩张支气管的活性。 通过刺激血管α-肾上腺素能受体,肾上腺素引起血管收缩,从而增加血管阻力和血压。 当在结膜中给药时,该药物与虹膜括约肌中的α-肾上腺素能受体结合,导致血管收缩、房水产生减少和眼内压降低。 通过其β1受体刺激作用,肾上腺素增加心肌收缩的力量和速率并放松支气管平滑肌,从而导致支气管扩张。
盐酸肾上腺素来自肾上腺髓质的活跃的拟交感神经激素。它同时刺激α和β肾上腺素能系统,引起全身血管收缩和胃肠道松弛,刺激心脏,扩张支气管和脑血管。它用于哮喘和心力衰竭,并延迟局部麻醉剂的吸收。
2. 盐酸肾上腺素作用机制
盐酸肾上腺素是肾上腺素的盐酸盐形式。肾上腺素是各种情况下最常用的药物之一,因为它具有药物和激素的作用。它目前已获得 FDA 批准用于各种情况,包括 1 型超敏反应的紧急治疗,包括过敏反应、眼内手术期间瞳孔散大的诱导和维持以及感染性休克引起的低血压。肾上腺素的超说明书用途包括但不限于心室颤动、无脉性室性心动过速、心脏停搏、无脉性电活动 (PEA)、哮吼和对标准治疗无反应的严重哮喘发作。在手术室 (OR) 环境中,肾上腺素也用作局部麻醉阻滞剂。肾上腺素由肾上腺髓质产生,通过刺激交感神经系统,在身体的急性应激反应中起着至关重要的作用。
肾上腺素的药理作用。肾上腺素是一种拟交感神经儿茶酚胺,使用 G 蛋白连接的第二信使系统对 α 和 β-肾上腺素能受体发挥药理作用。它对小剂量的β受体具有更大的亲和力。然而,大剂量对α受体产生选择性作用。通过其对α-1受体的作用,肾上腺素诱导血管平滑肌收缩,瞳孔扩张肌收缩和肠括约肌收缩增加。其他显着影响包括心率加快、心肌收缩力和通过 β-1 受体释放肾素。β-2 效应可引起支气管扩张,这可能有助于辅助治疗哮喘急性加重和血管舒张、宫缩松解和房水生成增加。
3. 肾上腺素作用于哪个器官?
肾上腺素并不针对单个器官。相反,它对全身有广泛的影响,因为它与两种受体相互作用:α和β肾上腺素能受体。这些受体存在于许多器官中,包括:
(1)心脏:在心脏中,肾上腺素增加了收缩的速度和力量,从而增加了血液的输出量并提高了血压。
(2)肺:肾上腺素放松气道肌肉,使呼吸更容易。
(3)血管:肾上腺素使某些部位的血管收缩(如皮肤),使另一些部位的血管扩张(如肌肉),使血液流向最需要的地方。
(4)肌肉:肾上腺素增加肌肉的血流量,为肌肉提供更多的氧气和葡萄糖作为能量。
(5)肝脏:在肝脏中,肾上腺素刺激糖原分解为葡萄糖,导致血液中葡萄糖水平升高。肾上腺素刺激肝脏释放葡萄糖到血液中,为身体提供另一种能量来源。
(6)眼睛:肾上腺素还会导致眼睛虹膜扩张肌的收缩,导致瞳孔散大(瞳孔扩张)和视力提高。
这些影响共同作用,使身体在面临压力或危险时为战斗或逃跑反应做好准备。
4. 肾上腺素在您的系统中停留多长时间?
肾上腺素自动注射器,包括 EpiPen、Twinject 和 Avi-Q,保质期相对较短,至少为一年。1根据制造商的不同,典型的肾上腺素自动注射器的有效期至少在其制造日期后 12 个月。注射 EpiPen 后,肾上腺素会立即采取行动:
放松气道肌肉,帮助您更轻松地呼吸
通过收缩血管来逆转血压的快速下降
放松胃、肠和膀胱的肌肉
EpiPen 在注射后立即开始工作。它们也会在 20 到 30 分钟内消失,过敏反应会开始复发。
有研究表明,肾上腺素在你的系统中至少存在6个小时。它处于较高水平约一个小时,并在 5 分钟左右达到峰值。在40分钟内有相当可观的循环量。使用肾上腺素自动注射器后立即就医是很重要的,即使你的症状有所改善。下图是一个关于吸入或肌内注射肾上腺素或安慰剂后按治疗分组的中位肾上腺素血浆浓度与时间分布 (n = 8)的图表。时间轴是指注射和/或吸入的开始:
5. 哪些药物会影响肾上腺素?
(1)拮抗肾上腺素升压作用的药物
α受体阻滞剂,如酚妥拉明
血管扩张剂,如硝酸盐
利尿剂
抗高血压药
麦角生物碱
吩噻嗪类抗精神病药
(2)增强肾上腺素升压作用的药物
拟交感神经药
β受体阻滞剂,如普萘洛尔
三环类抗抑郁药
单胺氧化酶(毛)抑制剂
邻苯二酚-O-甲基转移酶 (COMT) 抑制剂,如恩他卡朋
可乐定
多沙普兰
催产素
(3)增强肾上腺素致心律失常作用的药物
β受体阻滞剂,如普萘洛尔
环丙烷或卤代烃麻醉剂,如氟烷
抗组胺药
甲状腺激素
利尿剂
强心苷,如洋地黄苷
奎尼丁
(4)增强肾上腺素低钾血症作用的药物
耗钾利尿剂
皮质 类固醇
茶碱
6. 结论
总的来说,盐酸肾上腺素作为一种重要的药物,其作用机制是通过与人体内的α和β受体相互作用,引发一系列细胞反应来实现的。这些反应涉及多个器官系统的功能调节,对多种疾病具有治疗作用。通过深入了解盐酸肾上腺素的作用机制,我们可以更好地理解其在临床治疗中的应用和效果。如果您对盐酸肾上腺素的作用机制还有疑问或需要进一步了解,请咨询医生或专业医疗团队,以获取个性化的指导和建议。
参考:
[1]https://my.clevelandclinic.org/health/articles/22611-epinephrine-adrenaline
[2]https://www.webmd.com/drugs/2/drug-17227/epinephrine-hcl-anaphylaxis-injection/details
[3]https://www.britannica.com/science/epinephrine
[4]https://www.verywellhealth.com/expired-epipen-82701
[5]https://www.allergicliving.com/2020/01/09/all-about-epinephrine-what-it-does-in-a-reaction-how-long-it-lasts-when-it-gets-hot-or-cold/
[6]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482160/
[7]https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Epinephrine-Hydrochloride
[8]Breuer C, Wachall B, Gerbeth K, et al. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of moist inhalation epinephrine using a mobile inhaler[J]. European journal of clinical pharmacology, 2013, 69: 1303-1310.
引言:
金刚烷一直以来都引发了科学界的浓厚兴趣。其独特的结构和作用机理,使得金刚烷在化学、生物学领域备受关注。本文将深入探讨金刚烷的机制解释,揭示其在不同领域中的作用原理和潜在应用。通过系统性的分析和解读,我们将探究金刚烷的机制,为读者呈现一个全面而深入的视角。
1. 金刚烷简介
金刚烷(Adamantane,简写为ADH)是烃类家族中发现较晚的成员之一,1932 年捷克化学家Landa等人首先从南摩拉维油田的石油馏份中分离出了少量的金刚烷 (0.0004%),并于次年利用X-射线衍射技术证实了其结构。金刚烷是由16个氢原子和10个碳原子构成的一个周正对称、高度稳定的笼状烃,具有类似于金刚石晶格的碳骨架结构。其结构如下:
金刚烷CAS号为281-23-2,具有独特的理化性质,其水溶性较差,但脂溶性较好,具有良好的亲脂性,可以微溶于苯,无味,容易升华。金刚烷特有的理化性质,使其广泛应用于具有某些特殊疗效的药物,药理作用表现为抗病毒、抗抑郁、抗肿瘤等。
2. 金刚烷是如何制成的?
自20世纪30年代发现金刚烷以来,金刚烷的合成技术研发就成为国内外学术界和产业界的热点。到目前为止,国内外报道或成功应用的金刚烷合成技术可归纳为关环合成路线、三氯化铝催化合成路线、分子筛催化合成路线、超强酸催化合成路线以及离子液体催化合成路线等五种。
(1)关环合成路线
关环法是人类首次用于合成金刚烷的方法。该方法以二甲基丙二酸盐浓缩液和甲醛为原料,缩合得到Meerwein酯中间体,再以Meerwein酯为原料合成得到金刚烷。此路线反应步骤多、金刚烷收率低,无法满足工业化生产。
(2) 三氯化铝催化合成路线
1956年美国化学家Shleyer在JACS上报道了一种合成金刚烷的简便方法。该方法以双环戊二烯为原料,以三氯化铝为催化剂,通过氢化、异构化两步反应制备金刚烷,开创了合成金刚烷的新路线。Shleyer的三氯化铝法虽然解决了关环法合成金刚烷的复杂性问题,但收率依然低,因此,后来国内外科学家围绕提高三氯化铝法的收率开展大量研究,相继开发出多种改进型三氯化铝法。改进型三氯化铝法的主要思想是在三氯化铝催化剂中添加助催化剂,将一元三氯化铝催化剂发展成二元或多元催化剂,通过三氯化铝和助催化剂的协同催化,提高催化剂的选择性,达到提升金刚烷合成收率的目的。目前报道的助催化剂种类主要有无机化合物和有机化合物两种。三氯化铝法合成金刚烷路线具有反应流程短、金刚烷收率高、生产成本低的优点,是迄今为止国内外普遍采用的金刚烷生产工艺。但该生产技术存在腐蚀设备、污染环境等缺点,需要在金刚烷产业发展过程中加以解决。
(3)分子筛催化合成路线
分子筛具有高吸附性和高选择性,是石油化工领域重要的催化剂之一。国内外有关以分子筛替代三氯化铝作为催化剂合成金刚烷的研究报道较多,但大多数是实验室研究,目前只有日本出光兴产公司开发的分子筛法合成金刚烷路线实现了工业化应用。
(4)超强酸催化合成路线
同分子筛一样,作为一种新型催化剂,超强酸在工业催化领域有重要地位。以超强酸替代三氯化铝作为异构化催化剂合成金刚烷,也是国内外研究的热点。虽然超强酸催化合成路线具有活性高、选择性好等优点,目前仍处于小试研究阶段,同时由于该路线对生产设备的材质要求高,推广应用前景不明朗。
(5)离子液体催化合成路线
离子液体是一种在室温条件下呈现液态而且完全由阴离子和阳离子组成的盐,被看作是在化学合成中代替有机溶剂的一种绿色溶剂。将离子液体与过渡金属催化剂复合,形成双功能催化体系,已在有机合成反应中取得了良好的应用。因此,国内外学者开展了以离子液体双功能催化剂替代三氯化铝合成金刚烷的研究。如顾彦龙等以双环戊二烯为原料,用一种离子液体双功能过渡金属催化剂成功合成了金刚烷。离子液体法是一种环境友好的绿色金刚烷合成技术,但由于该合成路线复杂程度高,距离实现工业化应用的目标还很遥远。
3. 了解金刚烷的结构和性质
3.1分子结构
通过电子衍射和x射线晶体学推断,金刚烷分子具有Td对称性。碳碳键长为1.54 ?,与金刚石的键长几乎相同。碳氢距离是1.112 ?。在室温条件下,金刚烷结晶为面心立方结构(空间群Fm3m, a = 9.426±0.008 ?,单位胞中有4个分子),其中含有定向无序的金刚烷分子。当冷却至208 K或加压至0.5 GPa以上时,该结构转变为有序、原始的四边形相(a = 6.641 ?, c = 8.875 ?),每个细胞有两个分子。这个相变是一级的;它伴随着热容量、弹性和其他性质的异常。特别地,金刚烷分子在立方相中自由旋转,而在四方相中被冻结;密度从1.08 g/cm3逐步增大到1.18 g/cm3,熵变化显著,达到1594 J/(mol·K)。
3.2理化性质
纯金刚烷是一种无色结晶固体,具有特有的樟脑气味。它几乎不溶于水,但极易溶于非极性有机溶剂。金刚烷的熔点对于碳氢化合物来说异常高。在270℃时,其熔点远高于其他具有相同分子量的碳氢化合物,如莰烯(45℃)、柠檬烯(- 74℃)、辛烯(50℃)、萜烯(60℃)或扭烷(164℃),也远高于线性C10H22烃类癸烷(- 28℃)。然而,金刚烷即使在室温下也会缓慢升华。金刚烷可以用水蒸气蒸馏。
4. 金刚烷的作用机理
4.1药理作用机制
金刚烷的作用机制,特别是在抗病毒和神经应用的药理学背景下,是多方面的。在抗病毒治疗中,金刚烷衍生物如金刚烷胺主要通过抑制甲型流感病毒的M2蛋白离子通道起作用。这种抑制破坏了病毒向宿主细胞释放其遗传物质的能力,有效地阻止了病毒的复制。值得注意的是,M2蛋白促进了病毒内部的酸化,这是病毒复制的关键步骤,金刚烷胺对这一过程的干扰使病毒无法在宿主内传播。然而,值得注意的是,由于当代甲型流感毒株的广泛耐药性,金刚烷衍生物(如金刚烷胺)的临床疗效已经下降。
4.2生物活性
金刚烷还具有显著的生物活性,特别是在神经学领域。例如,金刚烷胺因其n -甲基- d -天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂活性而被认可。金刚烷胺通过阻断这些受体,调节谷氨酸神经传递,发挥神经保护作用,并在帕金森病和某些药物引起的锥体外系症状等疾病中提供症状缓解。此外,金刚烷衍生物已被证明具有增强多巴胺能神经传递的功效,进一步有助于其在帕金森病管理中的治疗效用。金刚烷与儿茶酚胺-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂,如恩他卡朋/托卡朋,具有协同作用。这些药物与L-多巴联用可阻止其降解,提高L-多巴在脑内的利用率,有助于剂末恶化的控制。
5. 金刚烷核磁共振
金刚烷是一种三环化合物,分子式为 C10H16,它有三个碳环和六个氢原子。金刚烷的核磁共振谱是指在液态金刚烷中,原子核的磁矩在磁场中受到外磁场的作用而发生的共振跃迁现象。
在金刚烷的核磁共振谱中,可以观察到几个不同的信号,对应于分子内不同的氢原子。金刚烷有一个对称的结构,由三个融合的环己烷环组成,每个环己烷环含有两种不同类型的氢原子:桥头堡氢和环氢。
在核磁共振光谱中,桥头堡氢由于其独特的化学环境,通常在较高的化学位移下表现为单线态峰。在标准质子核磁共振光谱的化学位移尺度上,这个单线峰通常在1- 2ppm(百万分之一)左右被观察到。
另一方面,环上的氢,根据它们在环己烷环上的位置,所经历的化学环境略有不同。因此,它们在光谱中产生多个峰。在金刚烷中,环氢通常在0.5和2ppm之间的区域出现多重或宽峰。
6. 金刚烷的应用和用途
6.1医药应用
目前已知的所有医学应用都不是纯金刚烷,而是其衍生物。金刚烷衍生物第一次作为药物使用是金刚烷胺——首先(1967年)作为抗多种流感病毒的抗病毒药物,然后用于治疗帕金森氏病。金刚烷衍生物中的其他药物包括阿达帕烯、阿达丙胺、溴曼烷、金刚烷、氯丹烷、多巴胺、美金刚、金刚乙胺、沙格列汀、曲金刚乙胺和维格列汀。金刚烷聚合物已被申请专利,作为抗HIV病毒的抗病毒药物。
流感病毒毒株已经对金刚烷胺和金刚乙胺产生了耐药性,截至2016年,这两种毒株对流行的毒株无效。
6.2 新材料
金刚烷结构中的氢原子具有较高反应活性,将金刚烷作为一种基团引入到高分子材料骨架中,实现对高分子材料的改性,能获得性能优良的金刚烷基高分子新材料,如感光材料、光硬化型聚合物、光纤维材料和电子材料等。金刚烷基高分子材料具有透明、高氧化稳定性、高耐热性和高抗氧化性等特点,在新材料领域应用前景广阔。
6.2潜在的技术应用
金刚烷的一些烷基衍生物已被用作液压系统的工作液。金刚烷基聚合物可能用于触摸屏涂层,并且在纳米技术中使用金刚烷及其同系物具有前景。例如,金刚烷固体的软笼状结构允许加入客体分子,客体分子可以在破坏基质后释放到人体内。金刚烷可以作为分子晶体自组装的分子构件
7. 金刚烷的来源有哪些?
(1)天然来源
金刚烷是一种主要以其抗病毒和神经特性而闻名的有机化合物,其天然来源有限,主要通过化学过程合成。虽然金刚烷不容易在自然界中找到,但它的前体金刚烷自然存在于某些石油沉积物和煤焦油中。然而,工业规模的金刚烷生产涉及合成路线,通常从现成的起始材料开始。
(2)商业可得性
在商业上,金刚烷的可得性也非常广泛。许多公司都生产和销售金刚烷,包括化学公司、石油公司和其他相关行业的公司。这些公司通常会根据客户的需求和用途来提供不同规格和质量的金刚烷产品。此外,由于金刚烷在许多领域都有广泛的应用,因此它的市场需求也非常大,这也促进了金刚烷的商业可得性。
8. 结语
了解金刚烷是如何起作用的,特别是它作为抗病毒药物和神经传递调节剂的作用机制,为创新的治疗干预开辟了道路。通过阐明其药理特性和生物活性,研究人员可以进一步优化其功效,并在对抗病毒感染、治疗神经系统疾病和探索药物治疗的新途径方面开发新的应用。因此,继续研究金刚烷烷的多方面机制对于充分利用其在推进医疗保健和解决未满足的医疗需求方面的潜力至关重要。
引用:
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