Tryptaminas: Triptamanas: struktūra, panaudojimas ir reikšmė

Įvadas

Triptaminas yra nepaprastas junginys, atliekantis lemiamą vaidmenį įvairiuose gyvenimo aspektuose, pradedant jo buvimu žmogaus organizme ir baigiant jo svarba farmakologijos ir mokslo srityje. Šiame straipsnyje gilinamasi į triptamino struktūrą, chemines savybes, fizikines savybes, farmakologiją, sintezę, reakcijas, istoriją, taikymą ir teisinį statusą, pateikiant įžvalgų apie įvairialypį triptamino vaidmenį ir jo nuolatinę svarbą moksliniuose tyrimuose ir pramonėje.

Tryptamino cheminės savybės

Triptaminas, monoamino junginys, pasižymi įdomiomis cheminėmis savybėmis, kuriomis grindžiama jo biologinė ir farmakologinė reikšmė. Jo molekulinė formulė yra C10H12N2, o unikali cheminė struktūra pasižymi dvišakiu indolo žiedu, sujungtu su etilamino šonine grandine. Šis struktūrinis ypatumas yra jo įvairių vaidmenų pagrindas.

Triptamino struktūrinė formulė

Laboratorijoje triptaminų cheminė struktūra ir reaktyvumas leidžia juos įvairiai chemiškai modifikuoti. Tyrėjai gali aciliuoti, alkilinti ar kitaip keisti triptaminą, kad sukurtų daugybę triptamino darinių. Šie dariniai dažnai naudojami farmakologijoje, pavyzdžiui, kuriant naujus vaistus ir psichoaktyviąsias medžiagas. Toks cheminių reakcijų lankstumas lėmė triptamino svarbą medicininės chemijos ir neurobiologijos srityse.

Fizikinės triptamino savybės

Didelį susidomėjimą keliantis junginys triptaminas pasižymi išskirtinėmis fizikinėmis savybėmis, kurios padeda jį atpažinti ir taikyti įvairiose mokslo srityse. Grynas triptaminas yra kietas kristalinis kūnas, kurio lydymosi temperatūra paprastai svyruoja tarp 113 ir 116 ˚C. Ši būdinga kieto kūno būsena ir lydymosi intervalas yra esminiai kriterijai junginiui identifikuoti ir gryninti.

Triptaminas

Be to, triptaminas pasižymi išskirtinėmis tirpumo savybėmis. Jis tirpsta poliariniuose tirpikliuose, iš kurių ryškus pavyzdys yra vanduo. Toks tirpumas palengvina jo išgavimą ir išskyrimą iš natūralių šaltinių ir padeda paruošti tirpalus laboratoriniams eksperimentams. Be to, jis tirpsta etanolyje, DMSO ir dimetilformamide. Įvairių formų triptamino spalva apima spektrą nuo baltos iki balkšvos, o jos pokyčiai priklauso nuo grynumo.

• CAS Nr.: 61-54-1;
• Formalus pavadinimas: 1H-indol-3-etanaminas;
• Sinonimai: 3-indoleetilaminas, NSC 165212;
• Virimo temperatūra: jo virimo temperatūra yra maždaug 378 °C;

Triptaminų sintezė

1. Triptofano dekarboksilinimas

Triptamino sintezė yra mokslui įdomus procesas, kurio metu šis junginys sukuriamas kontroliuojamomis cheminėmis reakcijomis. Vienas iš pagrindinių triptamino sintezei taikomų metodų yra nepakeičiamosios aminorūgšties triptofano dekarboksilinimas.

Sintezė paprastai pradedama nuo triptofano, gauto iš natūralių šaltinių arba pagaminto sintetiniu būdu. Ši aminorūgštis yra triptamino pirmtakas. Pagrindinis proceso etapas yra triptofano dekarboksilinimas, kurio metu iš molekulės pašalinama karboksilo grupė (-COOH) ir susidaro triptaminas.

Dekarboksilinimo reakcijai dažnai reikia naudoti specifinius reagentus ir sąlygas. Kad būtų lengviau pašalinti karboksilo grupę, paprastai naudojami redukuojantys agentai, pavyzdžiui, ličio aliuminio hidridas arba natrio borohidridas. Reakcija taip pat vykdoma kaitinant, kad būtų pasiektas norimas rezultatas.

Chemikai ir mokslininkai atidžiai kontroliuoja reakcijos parametrus, kad užtikrintų dekarboksilinimo proceso efektyvumą ir selektyvumą. Gautą triptaminą galima išskirti ir išgryninti įvairiais metodais, tokiais kaip chromatografija ar kristalizacija, kad būtų gautas pageidaujamos kokybės ir grynumo produktas. Svarbu pažymėti, kad nors triptofano dekarboksilinimas yra plačiai naudojamas metodas, egzistuoja ir kiti sintetiniai triptamino gamybos būdai ir modifikacijos.

Eksperimentai

Dekarboksilinimas difenilo eteryje

DL-triptofanas (1,0 g) ir difenilo eteris (50 ml) 1 valandą buvo kaitinami grįžtamuoju srautu azoto atmosferoje. Mišinys buvo atvėsintas ir ekstrahuotas 2N vandenine druskos rūgštimi (3x40 ml). Šis ekstraktas buvo nuplautas eteriu, bazifikuotas (6N NaOH) ir ekstrahuotas eteriu (5x50 ml). Šis ekstraktas buvo nuplautas vandeniu ir sūrymu, išdžiovintas virš natrio sulfato, o tirpiklis pašalintas vakuume, paliekant likutį, kuris buvo perkristalizuotas iš benzeno ir gautos šviesiai geltonos spalvos prizmės (530 mg), mp 113-114 °C. Sublimacijos metu gauta bespalvė kristalinė kieta medžiaga (450 mg, 57 %), mp 114-115 °C.

Dekarboksilinimo tirpikliu naudojant šviežiai distiliuotą tetraliną, gauta tik 36 % išeiga. Naudojant komercinį tetraliną išeiga sumažėjo iki 20 %. Atliekant eksperimentus, kai vietoj difenilo eterio buvo naudojamas difenilaminas arba dimetilsulfoksidas, triptaminas nebuvo išskirtas.

Triptofano dekarboksilinimas difenilmetane

L-triptofano suspensija (250 mg) šiltame difenilmetane (10 g) buvo švelniai refliuksuojama azoto sraute 5-20 min, kol nebebuvo stebimas anglies dioksido išsiskyrimas. Atvėsęs skaidrus šviesiai geltonas reakcijos mišinys buvo apdorotas benzeno tirpalu (20 ml), prisotintu sausu vandenilio chloridu. Gautos nuosėdos surinktos filtruojant, praplautos n-heksanu ir išdžiovintos, kad būtų gautas neapdorotas triptamino hidrochloridas (223 mg, 93 %), kuris perkristalizuotas iš etanolio ir etilacetato ir gautas triptamino hidrochloridas (151 mg, 63 %) kaip bespalvės adatos, mp 248-249 °C.

Kita panaši procedūra (deja, be nuorodos) yra tokia

0,3-0,5 g DL-triptofano ir 12-20 g difenilmetano mišinys virinamas 20 min. virš degiklio liepsnos azoto atmosferoje. Atvėsus, į mišinį buvo įpilta 20-40 ml sotaus benzeno vandenilio chlorido tirpalo. Susidariusios druskų nuosėdos buvo atskirtos ir ištirpintos etanolio ir etilacetato mišinyje. Stipriai atvėsus, nusėdo blizgūs bespalviai kristalai, kurių mp 248-249 °C. Eksperimentas buvo pakartotas keletą kartų. Išeiga 75-90 %.

Variu katalizuotas triptofano dekarboksilinimas

Triptofano vario chelatas

Į L-triptofano (50 g) tirpalą vandenyje buvo įpilta vario(II)acetato pertekliaus tirpalo vandenyje. Gautos nuosėdos buvo filtruojamos. Po to ekstraktas kelis kartus perplautas karštu vandeniu, kad būtų gautas vario chelato junginys. Išeiga: 52 g, mp >280 °C.

Triptofano vario chelato dekarboksilinimas

Triptofano vario chelato suspensija DMSO keletą minučių buvo kaitinama 170-175 °C temperatūroje, kurios metu buvo stebimas anglies dioksido išsiskyrimas. Atvėsus gautos nuosėdos buvo filtruojamos, o į filtratą buvo įpiltas atitinkamas kiekis vandens. Reakcijos mišinys buvo paverstas baziniu 30 % natrio hidroksido tirpalu ir ekstrahuotas chloroformu. Išdistiliavus tirpiklį, gautas likutis buvo išgrynintas blykstine chromatografija ant silikagelio ir gautas 40 % triptaminas. Naudojant HMPA (heksametilfosforo triamidą) vietoj DMSO, išeiga padidėjo iki 45 %, tačiau dėl šio nedidelio išeigos padidėjimo neverta dirbti su brangiu ir labai toksišku tirpikliu HMPA.

Triptofano dekarboksilinimas tetraline naudojant ketono katalizatorių

L- arba DL-triptofanas (102,1 g, 0,5 molio) buvo suspenduotas tetraline (250 ml) su acetonu (2,9 g, 0,5 molio) ir mišinys buvo kaitinamas iki grįžtamojo srauto 8-10 valandų intensyviai maišant, kol nebeišsiskyrė anglies dioksidas ir reakcijos mišinys tapo skaidrus. Tirpiklis pašalintas vakuume, o likutis distiliuotas esant sumažintam slėgiui ir gauta geltona kristalinė kietoji medžiaga, kurios bp 140-155 °C, esant 0,25 mmHg. Ji buvo perkristalizuota iš verdančio benzeno ir gautos silpnai geltonos spalvos prizmės, mp 116-117,5 °C (lit 115-117 °C). Naudojant acetoną kaip katalizatorių išeiga buvo 75 %, metiletilketono - 84,4 %, 3-pentanono - 85 % ir 2-pentanono - 86,2 %.

Ketono katalizuojamas dekarboksilinimas

Dekarboksilinimas atliekamas sumaišant apie 80 g triptofano 250 ml didelio virimo tirpiklio (ksileno, DMSO, cikloheksanolio ir t. t.), įdedant truputį ketono (man patinka 5 g cikloheksanono, bet gana gerai tinka ir pora gramų MEK), kaitinant maždaug iki 150 laipsnių temperatūros, ir kai nustoja išsiskirti CO2 ir tirpalas tampa skaidrus, reakcija yra baigta. Tai trunka nuo 1,5 iki 4 valandų. Jai pasibaigus, tirpiklis išvirinamas (arba bent jau gerokai sumažinamas jo tūris), o likutis ištirpinamas DCM. Jis nuplaunamas 5 % NaHCO3 tirpalu, po to distiliuoto vandens tirpalu, tada DCM sluoksnis atskiriamas, išdžiovinamas MgSO4 ir DCM išvirinamas. Dabar turite pakankamai gryną triptaminą.

Dekarboksilinimas cikloheksanolyje, kai katalizatorius yra 2-cikloheksen-1-onas

20 g L-triptofano ištirpinta 150 ml cikloheksanolio, kuriame yra 1,5 ml 2-cikloheksen-1-ono, ir tirpalo temperatūra 1,5 val. palaikoma 154 °C temperatūroje. Triptaminas buvo išskirtas kaip HCl druska, mp 256 °C. Išeiga 92,3 %.

2. 3-(2-nitrovinil)indolo redukavimo metodas

Alternatyvus ir vertas dėmesio triptamino sintezės metodas apima 3-(2-nitrovinil)indolo redukciją, kuri parodo metodų įvairiapusiškumą organinėje chemijoje. Šis konkretus metodas yra daugiapakopis procesas, kuris prasideda nuo indolo nitravimo, po to gautas nitroindolas redukuojamas, kad susidarytų 3-(2-nitrovinil)indolas. Paskutinis šios sekos etapas apima 3-(2-nitrovinil)indolo redukciją, kad būtų gautas triptaminas.

3-(2-(2-nitrovinil)indolo redukcija paprastai atliekama kataliziniais arba cheminiais redukcijos metodais. Katalitinis redukavimas, dažnai naudojant vandenilio dujas ir metalinį katalizatorių, pavyzdžiui, paladį ant anglies, yra kontroliuojama ir selektyvi priemonė nitro grupei paversti amino funkcine grupe. Be to, kaip vandenilio šaltinis gali būti naudojamas ličio aliuminio hidridas.

3. Fermentinis būdas

Kitas triptamino sintezės būdas apima fermentinį kelią, kuris parodo biologinių katalizatorių įtaką organinei chemijai. Fermentinė sintezė siūlo tvaresnį ir aplinkai draugiškesnį metodą, panaudojant fermentų specifiškumą ir efektyvumą cheminiams virsmams palengvinti. Šiuo fermentiniu būdu pradinė medžiaga dažnai yra triptofanas - triptamino pirmtakas. Vykstant fermentiniams procesams, triptofanas paverčiamas triptaminu, todėl nebereikia griežtų cheminių reagentų ir sumažėja sintezės poveikis aplinkai. Vienas iš tokių šiame procese dalyvaujančių fermentų yra triptofano dekarboksilazė, kuri katalizuoja triptofano dekarboksilinimą, kad susidarytų triptaminas. Fermentiniai būdai yra labai specifiniai, leidžiantys selektyviai paversti triptofaną triptaminu, kartu sumažinant nepageidaujamų šalutinių produktų susidarymą.

Fermentinė triptamino sintezė susilaukė dėmesio dėl jos potencialo žaliojoje chemijoje ir tvarioje gamybos praktikoje. Pasinaudojant biologiniams katalizatoriams būdingomis savybėmis, šis metodas atitinka ekologiškos sintezės principus ir yra alternatyva tradiciniams cheminiams metodams. Mokslininkams toliau ieškant naujoviškų metodų organinės sintezės srityje, fermentinis triptamino gavimo būdas yra perspektyvus ir aplinką tausojantis metodas, prisidedantis prie tvarios praktikos plėtros chemijos gamybos srityje.

Triptamino farmakologija

Triptamino farmakologija yra sudėtinga šio monoamino junginio ir sudėtingų biocheminių procesų centrinėje nervų sistemoje sąveika. Tryptaminas, turintis savitą cheminę struktūrą, daro didelį poveikį nuotaikai, suvokimui ir pažinimui, todėl jis yra intensyvių farmakologijos ir neuromokslų tyrimų objektas.

Triptamino dariniai

Tryptamino farmakologinio poveikio pagrindas yra jo kaip svarbiausių neurotransmiterių pirmtako vaidmuo. Visų pirma jis yra serotonino - neurotransmiterio, kuris yra labai svarbus reguliuojant nuotaiką, emocijas ir miegą - statybinė medžiaga. Triptaminas taip pat turi įtakos melatonino, hormono, kuris yra būtinas cirkadinio ritmo reguliavimui, sintezei. Todėl triptamino kiekio pokyčiai gali turėti toli siekiančių pasekmių psichinei savijautai ir miego ir budrumo ciklams.

Psichoaktyvus triptamino poveikis, nors ir nėra iki galo išaiškintas, atsiranda dėl jo sąveikos su serotonino receptoriais smegenyse. Triptaminas gali silpnai aktyvuoti su mikroaminais susijusį receptorių TAAR1 (žmonėms - hTAAR1). Atlikus ribotus tyrimus manyta, kad triptaminas yra pėdsakinis neuromoduliatorius, galintis reguliuoti neuroninių ląstelių reakcijų aktyvumą nesijungdamas su susijusiais postsinapsiniais receptoriais.

Be to, triptamino dalyvavimas serotoninerginėje sistemoje apima ir jo poveikį nuotaikos sutrikimams bei psichiatrinėms būklėms. Mokslininkai tyrinėjo jo kaip terapinės medžiagos potencialą, ypač kuriant antidepresantus ir antipsichozinius vaistus.

Reakcijos į triptaminą

Dėl savo cheminės struktūros triptaminas gali sukelti įvairias reakcijas. Jis gali būti acilintas, alkilintas ar kitaip modifikuotas, kad susidarytų įvairūs triptamino dariniai. Kai kurie iš šių darinių naudojami farmakologijoje, kiti - sudėtingesnių organinių junginių sintezėje. Šios reakcijos prisidėjo prie šio junginio svarbos medicininės chemijos ir neurobiologijos srityse.

Bendra triptamino darinių sintezės schema

Triptamino istorija

Triptamino istorinė trajektorija yra įdomus pasakojimas, apimantis įvairias kultūras, vietinius papročius ir mokslinio supratimo raidą. Tryptamino istorija, įsišaknijusi senosiose tradicijose, atsiskleidžia per jo buvimą įvairiuose psichoaktyviuose augaluose ir vėlesnį jo pripažinimą XX amžiuje kaip pagrindinės psichodelinės patirties sudedamosios dalies.

Senovėje vietinės kultūros intuityviai atrado triptamino turinčių augalų psichoaktyviąsias savybes. Žymūs atvejai - Banisteriopsis caapi naudojimas tradiciniuose Amazonės ritualuose, kur jis yra neatsiejama ayahuasca gėrimo dalis. Šių augalų mikstūrų sukeliamas psichoaktyvusis poveikis buvo neatsiejamas nuo dvasinių ir gydomųjų praktikų, suteikiančių galimybę patekti į pakitusias sąmonės būsenas.

Tačiau tik XX a. viduryje triptaminas tapo žinomas mokslo bendruomenėje. Izoliavus ir identifikavus psichoaktyvius junginius iš natūralių šaltinių, mokslininkai ėmė aiškintis chemines sudedamąsias dalis, sukeliančias vietinių gyventojų ritualuose stebėtą poveikį. Triptaminas tapo svarbiausiu haliucinogeninių grybų, ypač Psilocybe genties, sudėties junginiu.

Psilocybe grybai

XX a. šeštajame ir septintajame dešimtmetyje susidomėjimas triptamino turinčiomis medžiagomis ir jų tyrimai išaugo dėl kontrkultūros judėjimo ir pakitusių sąmonės būsenų tyrinėjimo. Pažymėtina, kad šiuo laikotarpiu Albertas Hofmannas, tas pats chemikas, kuris pirmasis susintetino LSD, susintetino triptamino darinį psilocibiną. Psilocibino sintezė atvėrė kelią gilesniam triptamino vaidmens, sukeliant psichodelinę patirtį, supratimui.

Šiuolaikiniais laikais triptamino istorija ir toliau plėtojama. Vykdomi moksliniai tyrimai tiria jo terapinį potencialą, ypač psichikos sveikatos srityje, nes mokslininkai nagrinėja jo poveikį serotonino reguliacijai ir nuotaikos sutrikimams. Turtingas triptamino istorinis audinys, išaustas per vietinių gyventojų ritualus, mokslinius atradimus ir visuomenės pokyčius, pabrėžia jo išliekamąją reikšmę formuojant žmonių požiūrį į sąmonę keičiančius junginius.

Tryptamino taikymas

Tryptamino taikymo sritys apima daugybę mokslo, medicinos ir pramonės sričių, pabrėžiant jo universalumą ir svarbą įvairiose srityse.

Medicininė chemija

Triptaminas yra pagrindinė vaistų sintezės sudedamoji dalis. Jis yra neurotransmiterių, tokių kaip serotoninas ir melatoninas, pirmtakas, todėl yra labai svarbus kuriant vaistus, skirtus nuotaikos sutrikimams, miego ir budrumo reguliavimui ir kitoms neurologinėms ligoms gydyti. Tyrėjai naudoja triptamino cheminę struktūrą kurdami ir sintetindami naujus junginius, kurie gali būti naudojami terapijoje.

Kai kurie žymūs vaistų, gautų iš triptamino arba veikiamų triptamino, pavyzdžiai:

Melatonino agonistai

Triptamino kaip melatonino pirmtako vaidmuo paskatino sukurti melatonino agonistus, tokius kaip ramelteonas (Rozerem). Šie vaistai vartojami miego ir budrumo ciklams reguliuoti ir nemigai gydyti imituojant melatonino poveikį.

Ramelteonas (Rozerem)

Triptanai migrenai gydyti

Nors triptanai, tokie kaip sumatriptanas (Imitrex) ir rizatriptanas (Maxalt), nėra tiesiogiai kilę iš triptamino, tačiau jų struktūra yra panaši į triptamino. Šie vaistiniai preparatai vartojami migrenai palengvinti, veikdami serotonino receptorius ir siaurindami smegenų kraujagysles.

Sumatriptanas (Imitrex) ir rizatriptanas (Maxalt)

Neuromokslo tyrimai

Triptaminas vaidina svarbų vaidmenį neurobiologiniuose tyrimuose, nes yra priemonė neurotransmiterių keliams ir smegenų funkcijai tirti. Moduliuodami triptamino kiekį arba tirdami jo sąveiką su receptoriais, mokslininkai įžvelgia sudėtingus mechanizmus, kuriais grindžiama nuotaika, suvokimas ir pažinimas. Šie tyrimai padeda tirti neurologinius sutrikimus ir kurti tikslines intervencines priemones.

Organinė sintezė ir dariniai

Tryptamino cheminė struktūra palengvina jo naudojimą organinėje sintezėje, todėl chemikai gali kurti įvairius darinius. Šie dariniai gali būti pritaikomi ne tik neurologijoje, bet ir sudėtingų organinių junginių, kurie gali būti svarbūs pramonėje ar farmacijoje, sintezėje. Mokslininkai tyrinėja triptamino modifikavimą, kad sukurtų specifinių savybių ar funkcijų turinčius junginius.

Galimi terapiniai taikymai

Be istorinių ir rekreacinių asociacijų, atliekami moksliniai tyrimai tiria terapinį triptamino darinių potencialą psichikos sveikatos srityje. Serotonino kiekio moduliavimas su tripaminu susijusiais junginiais yra tokių ligų, kaip depresija, nerimas ir potrauminio streso sutrikimas, tyrimų objektas. Tačiau terapinio pritaikymo tyrimai yra niuansuoti, atsižvelgiant į susijusią riziką ir etinius aspektus.

Nuotaikos reguliavimas ir miego gerinimas

Dėl dalyvavimo serotonino ir melatonino sintezėje triptaminas ir jo dariniai tiriami dėl jų potencialo nuotaikos reguliavimo ir miego gerinimo srityse. Papildai, kurių sudėtyje yra triptamino pirmtakų, parduodami dėl jų numanomo poveikio nuotaikai ir miegui, nors tokių produktų veiksmingumą ir saugumą reikia atidžiai apsvarstyti.

Apibendrinant galima teigti, kad triptamino panaudojimas apima daugybę mokslinių ir praktinių sričių, pradedant jo pagrindiniu vaidmeniu medicinos chemijoje ir neurobiologijoje, baigiant jo buvimu psichoaktyviųjų medžiagų sudėtyje ir galimu terapiniu panaudojimu. Daugialypių triptamino savybių tyrinėjimas ir toliau lemia įvairų jo taikymą moksliniuose tyrimuose, pramonėje ir medicinoje.

Triptamino teisinis statusas

Triptamino ir jo darinių teisinis statusas priklauso nuo šalies ir jurisdikcijos. Kai kur jis laikomas kontroliuojama medžiaga dėl galimybės piktnaudžiauti ir psichoaktyvaus poveikio. Kitose šalyse jis gali būti reguliuojamas, bet ne aiškiai draudžiamas. Mokslininkai ir asmenys, prieš pradėdami dirbti su triptaminu, turėtų žinoti konkrečias savo regiono taisykles.

Išvada

Apibendrinant galima teigti, kad triptamino tyrinėjimas atskleidė jo daugialypę reikšmę. Nuo jo vaidmens organizme iki poveikio farmakologijai, neurobiologijai ir kitoms sritims - triptaminas yra labai svarbus junginys. Straipsnyje aptariamos jo savybės, įvairūs sintezės metodai, istorinės šaknys ir pritaikymas medicinos chemijoje bei neurobiologijoje. Tryptamino farmakologiniai niuansai ir teisiniai aspektai dar labiau apsunkina pasakojimą. Tęsiant mokslinius tyrimus, triptaminas yra perspektyvus formuojant medicinos, organinės chemijos ir psichofarmakologijos ateitį.