Quinina(quinolinalink:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/api-researching-only/pure-quinine-powder-cas-130-95-0.html) é um produto natural que foi extraído pela primeira vez da árvore Cinchona no Peru. É um sólido cristalino branco com um sabor amargo. Fórmula química: C20H24N2O2, CAS 130-95-0. É um fármaco antimalárico, que desempenha função terapêutica ao inibir o metabolismo biológico e o processo de esporulação do Plasmodium. Também possui propriedades relaxantes musculares e antipiréticas. Foi descoberto pela primeira vez pelos espanhóis no século 17 e usado para tratar a malária. No final do século 18 e início do século 19, a descoberta e aplicação do quinino desempenhou um papel importante na resolução do problema da malária. Também é utilizado como aditivo em bebidas, conferindo um sabor amargo e um sabor único. Ao mesmo tempo, também é usado como ingrediente em cosméticos para fornecer aroma e efeitos fluorescentes.
1. Método tradicional de síntese natural:
A primeira síntese de quinino foi através da extração de fontes naturais. A quinina foi originalmente extraída da casca da árvore peruana (Chinchona). O processo de extração inclui coleta de casca, moagem e extração de imersão. A quinina é então isolada por destilação e cristalização.
1.1. Material de início:
A síntese de quinina geralmente começa a partir de um material de partida adequado, como cinamaldeído ou outros compostos com estrutura semelhante.
1.2. Reação de adição de Michael:
O primeiro passo na síntese de quininos é geralmente uma reação de adição de Michael. Nesta reação, o material de partida reage com um aceptor eletrofílico, como a nitrona, para formar um produto.
1.3. Reação de condensação aldólica:
Em seguida, uma reação de condensação aldólica é realizada para condensar a ligação dupla com o grupo aldeído para gerar um intermediário com uma estrutura em anel.
1.4. Reação de bromação/substituição:
Um átomo de halogênio é introduzido através de uma reação de bromação. Então, em uma reação de substituição, o átomo de halogênio é substituído por um reagente adequado para formar um novo grupo funcional.
1.5. Reação de ciclização:
Na reação de ciclização, a molécula se aproxima gradualmente da estrutura central da quinina, formando novas ligações carbono-carbono e estruturas em anel.
1.6. Reação de oxidação:
Átomos de oxigênio são introduzidos através de reações de oxidação para formar produtos contendo estruturas de quinolina.
1.7. Reações repetidas de ciclização e substituição:
Para aumentar progressivamente a complexidade dos quininos, são necessárias múltiplas ciclizações e substituições para construir novos anéis e grupos funcionais.
1.8. Reação de redução:
Através da reação de redução, os grupos funcionais específicos são reduzidos a grupos hidroxila ou amino para formar a estrutura característica da quinina.
Observe que, como o quinino é um produto natural, a rota sintética é apenas para pesquisa e fins experimentais. Rotas sintéticas comercialmente viáveis podem ser confidenciais e envolver proteção de patente.
2. Método de síntese de anidrido ftálico:
Este é um dos principais métodos de síntese de quinina moderna. Um dos métodos de síntese de anidrido ftálico comumente usados é o seguinte:
Etapa 1: Esterificação de ácido ftálico e anidrido acético:
Primeiro, ácido ftálico e anidrido acético reagem sob condições ácidas para formar ésteres de anidrido ftálico. Esta reação requer o uso de um ácido forte, como o ácido sulfúrico, como catalisador.
Fórmula da reação:
C8H6O4mais C4H6O3 → C8H4O3mais C2H4O2
Etapa 2: Ftalato cetona sofre uma reação de redução, catalisada por catalisadores de hidrogênio e platina, para obter 3-hidroxi-4-metoxiacetil-1,3-ciclohexanodiona (3-hidroxi -4-metoxiacetil -1,3-ciclohexanodiona).
Fórmula da reação:
C8H4O3mais NaNO2→ Nitroanidrido ftálico mais C2H3Não2
Etapa 3: Por meio de reações de protonação e condensação, o produto obtido na etapa anterior é ciclizado para gerar o Benzofurano.
Etapa 4: Reação de substituição de anidrido o-nitrobenzóico e reagente de éter:
A reação de anidrido o-nitrobenzóico e reagentes de éter (como éter etileno glicol dimetílico) sob condições alcalinas, uma reação de substituição, para gerar anidrido ftálico.
Fórmula da reação:
Nitroanidrido ftálico mais C6H14O3 → C8H4O3mais C6H5NÃO2mais CH4O mais C2H6O2
Etapa 5: O composto sulfatado é submetido a uma reação de hidrólise alcalina promovida por base para gerar uma amina secundária.
Etapa 6: Após a reação de cloração, a amina secundária é clorada para formar cloreto.
Etapa 7: A última etapa é o tratamento alcalino para transformar o produto em Quinina.
3. Outros métodos sintéticos:
Além do método de síntese de anidrido ftálico, existem vários outros métodos de síntese de quinina, como:
- através da reação de condensação de piridina e compostos carbonílicos aromáticos.
- [4 mais 2] reacções de cicloadição com penteno e compostos carbonílicos aromáticos.
- via reação de condensação de piridinodiona e ariltiol.
- Usando um fotocatalisador para realizar uma reação fotoquímica, etc.
A quinina é um produto natural complexo cujos métodos de síntese incluem extração tradicional de fontes naturais e métodos modernos de síntese química. Embora o exposto acima seja apenas uma breve visão geral dos métodos de síntese de quinina, esses métodos demonstram a diversidade e a complexidade da síntese de quinina. Em aplicações práticas, a seleção de um método sintético apropriado depende de muitos fatores, como viabilidade, custo-benefício e respeito ao meio ambiente. A fim de garantir a segurança e eficácia, a síntese da quinina deve ser realizada sob a orientação de profissionais com conhecimento e experiência relevantes.
A quinina é uma substância multifuncional com amplas perspectivas de aplicação. A seguir está uma descrição das perspectivas de desenvolvimento da Quinine:
1. Pesquisa antimalárica:
A pesquisa sobre a quinina como medicamento antimalárico continua. Apesar da disponibilidade de medicamentos antimaláricos mais avançados, a quinina ainda é considerada uma opção importante devido ao desenvolvimento de resistência aos medicamentos e ao aumento da malária transmitida por mosquitos. Pesquisas futuras podem se concentrar em melhorar as propriedades medicamentosas do quinino para fornecer melhores efeitos antimaláricos e menos efeitos colaterais.
2. Pesquisa sobre relaxantes musculares:
O potencial da quinina como relaxante muscular não foi totalmente realizado. Alguns estudos mostraram que a quinina pode ser usada para tratar algumas doenças relacionadas à tensão e espasmo muscular, como tremores e convulsões. Pesquisas futuras podem se concentrar em obter informações sobre o mecanismo de ação da quinina e desenvolver relaxantes musculares mais seguros e eficazes.
3. Sondas fluorescentes e bioimagem:
Devido à natureza fluorescente da quinina, ela tem amplo potencial de aplicação em sondas fluorescentes e bioimagem. A quinina pode ser usada como uma molécula marcadora para detectar e estudar moléculas ou processos específicos em organismos. Com o desenvolvimento da tecnologia de imagem de fluorescência, a quinina pode ser mais amplamente utilizada na pesquisa de biologia celular e molecular.
4. Indústria de bebidas e cosméticos:
A quinina já tem algumas aplicações nas indústrias de bebidas e cosméticos. Como aditivo de coquetel, o Quinine confere um amargor e sabor únicos à bebida. Ao mesmo tempo, o quinino também é usado como ingrediente em cosméticos para fornecer aroma e efeitos fluorescentes. Com a crescente demanda por ingredientes saudáveis e naturais, é provável que a quinina continue a se desenvolver e a ser aplicada nas indústrias de bebidas e cosméticos.
Em geral, a quinina, como substância multifuncional, tem amplas perspectivas de aplicação. Com o avanço da ciência e a inovação da tecnologia, podemos esperar ver mais pesquisas e aplicações da quinina no futuro.