Quinina(quinolinaenlace:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/API-Researching-Only/pure-Quinine-Powder-Cas-130-95-0.html) es un producto natural que se extrajo por primera vez del árbol Cinchona en Perú. Es un sólido cristalino blanco con sabor amargo. Fórmula química: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. Es un fármaco antipalúdico, que desempeña un papel terapéutico al inhibir el metabolismo biológico y el proceso de esporulación de Plasmodium. También tiene propiedades relajantes musculares y antipiréticas. Fue descubierto por primera vez por los españoles en el siglo XVII y se utilizó para tratar la malaria. A finales del siglo XVIII y principios del XIX, el descubrimiento y la aplicación de la quinina jugaron un papel importante en la solución del problema de la malaria. También se utiliza como aditivo en bebidas, impartiendo un sabor amargo y un sabor único. Al mismo tiempo, también se utiliza como ingrediente en cosméticos para proporcionar efectos aromáticos y fluorescentes.
1. Método tradicional de síntesis natural:
La síntesis más temprana de quinina fue a través de la extracción de fuentes naturales. La quinina se extraía originalmente de la corteza del árbol peruano (Chinchona). El proceso de extracción incluye la recolección de la corteza, la molienda y la extracción por remojo. Luego se aísla la quinina por destilación y cristalización.
1.1. Material de partida:
La síntesis de la quinina suele partir de un material de partida adecuado, como el cinamaldehído u otros compuestos de estructura similar.
1.2. Reacción de adición de Michael:
El primer paso en la síntesis de quininas suele ser una reacción de adición de Michael. En esta reacción, el material de partida reacciona con un aceptor electrofílico, como la nitrona, para formar un producto.
1.3. Reacción de condensación aldólica:
A continuación, se realiza una reacción de condensación aldólica para condensar el doble enlace con el grupo aldehído para generar un intermedio con estructura de anillo.
1.4. Reacción de bromación/sustitución:
Se introduce un átomo de halógeno a través de una reacción de bromación. Luego, en una reacción de sustitución, el átomo de halógeno se reemplaza con un reactivo adecuado para formar un nuevo grupo funcional.
1.5. Reacción de ciclación:
En la reacción de ciclación, la molécula se acerca gradualmente a la estructura central de la quinina formando nuevos enlaces carbono-carbono y estructuras de anillos.
1.6. Reacción de oxidación:
Los átomos de oxígeno se introducen a través de reacciones de oxidación para formar productos que contienen estructuras de quinolina.
1.7. Reacciones repetidas de ciclación y sustitución:
Para aumentar progresivamente la complejidad de las quininas, se requieren múltiples ciclaciones y sustituciones para construir nuevos anillos y grupos funcionales.
1.8. Reacción de reducción:
Mediante la reacción de reducción, los grupos funcionales específicos se reducen a grupos hidroxilo o amino para formar la estructura característica de la quinina.
Tenga en cuenta que, dado que la quinina es un producto natural, la ruta sintética es solo para fines experimentales y de investigación. Las rutas sintéticas comercialmente viables pueden ser confidenciales y pueden implicar la protección de patentes.
2. Método de síntesis de anhídrido ftálico:
Este es uno de los métodos clave de la síntesis de quinina moderna. Uno de los métodos de síntesis de anhídrido ftálico comúnmente utilizados es el siguiente:
Paso 1: Esterificación de ácido ftálico y anhídrido acético:
Primero, el ácido ftálico y el anhídrido acético se hacen reaccionar en condiciones ácidas para formar ésteres de anhídrido ftálico. Esta reacción requiere el uso de un ácido fuerte como el ácido sulfúrico como catalizador.
Fórmula de reacción:
C8H6O4más C4H6O3 → C8H4O3más C2H4O2
Paso 2: la cetona ftalato se somete a una reacción de reducción, catalizada por catalizadores de hidrógeno y platino, para obtener 3-hidroxi-4-metoxiacetilo-1,3-ciclohexanodiona (3-hidroxi -4-metoxiacetilo -1,3-ciclohexanodiona).
Fórmula de reacción:
C8H4O3más NaNO2→ Nitroanhídrido ftálico más C2H3NaO2
Paso 3: Mediante reacciones de protonación y condensación, el producto obtenido en el paso anterior se cicla para generar Benzofurano.
Paso 4: Reacción de sustitución de anhídrido o-nitrobenzoico y reactivo de éter:
La reacción de anhídrido o-nitrobenzoico y reactivos de éter (como etilenglicol dimetil éter) en condiciones alcalinas, una reacción de sustitución, para generar anhídrido ftálico.
Fórmula de reacción:
Nitroanhídrido ftálico más C6H14O3 → C8H4O3más C6H5NO2más CH4O más C2H6O2
Paso 5: El compuesto sulfatado se somete a una reacción de hidrólisis alcalina promovida por una base para generar una amina secundaria.
Paso 6: Después de la reacción de cloración, la amina secundaria se clora para formar cloruro.
Paso 7: El último paso es el tratamiento alcalino para convertir el producto en quinina.
3. Otros métodos sintéticos:
Además del método de síntesis de anhídrido ftálico, existen otros métodos de síntesis de quinina, como:
- a través de la reacción de condensación de piridina y compuestos aromáticos de carbonilo.
- [4 más 2] Reacciones de cicloadición con pentenos y compuestos carbonílicos aromáticos.
- a través de la reacción de condensación de piridindiona y ariltiol.
- Mediante el uso de un fotocatalizador para realizar una reacción fotoquímica, etc.
La quinina es un producto natural complejo cuyos métodos de síntesis incluyen la extracción tradicional de fuentes naturales y métodos modernos de síntesis química. Aunque lo anterior es solo una breve descripción general de los métodos de síntesis de quinina, estos métodos demuestran la diversidad y complejidad de la síntesis de quinina. En aplicaciones prácticas, la selección de un método sintético apropiado depende de muchos factores, como la viabilidad, la rentabilidad y el respeto por el medio ambiente. Para garantizar la seguridad y la eficacia, la síntesis de quinina debe realizarse bajo la guía de profesionales con conocimientos y experiencia relevantes.
La quinina es una sustancia multifuncional con amplias perspectivas de aplicación. La siguiente es una descripción de las perspectivas de desarrollo de la quinina:
1. Investigación contra la malaria:
La investigación sobre la quinina como medicamento antipalúdico continúa. A pesar de la disponibilidad de medicamentos antipalúdicos más avanzados, la quinina todavía se considera una opción importante debido al desarrollo de resistencia a los medicamentos y al aumento de la malaria transmitida por mosquitos. La investigación futura puede centrarse en mejorar las propiedades farmacológicas de la quinina para proporcionarle mejores efectos antipalúdicos y menos efectos secundarios.
2. Investigación sobre relajantes musculares:
El potencial de la quinina como relajante muscular no se ha realizado por completo. Algunos estudios han demostrado que la quinina se puede utilizar para tratar algunas enfermedades relacionadas con la tensión y los espasmos musculares, como la enfermedad del temblor y las convulsiones. La investigación futura puede centrarse en obtener información sobre el mecanismo de acción de la quinina y desarrollar relajantes musculares más seguros y efectivos.
3. Sondas fluorescentes y bioimagen:
Debido a la naturaleza fluorescente de la quinina, tiene un amplio potencial de aplicación en sondas fluorescentes y bioimagen. La quinina se puede utilizar como molécula marcadora para detectar y estudiar moléculas o procesos específicos en los organismos. Con el desarrollo de la tecnología de imágenes de fluorescencia, la quinina puede usarse más ampliamente en la investigación de biología celular y molecular.
4. Industria de bebidas y cosmética:
La quinina ya tiene ciertas aplicaciones en las industrias de bebidas y cosmética. Como aditivo para cócteles, la quinina imparte un amargor y un sabor únicos a la bebida. Al mismo tiempo, la quinina también se utiliza como ingrediente en cosméticos para proporcionar aromas y efectos fluorescentes. Con la creciente demanda de ingredientes saludables y naturales, es probable que la quinina continúe desarrollándose y aplicándose en las industrias de bebidas y cosméticos.
En general, la quinina, como sustancia multifuncional, tiene amplias perspectivas de aplicación. Con el avance de la ciencia y la innovación de la tecnología, podemos esperar ver más investigaciones y aplicaciones de la quinina en el futuro.