4- أمينوتتراهيدروبيران(oxolan-3-amine) هو نيتروجين مشبع مهم - يحتوي على مركب حلقي غير متجانس الأكسجين. يمكن اعتبار تركيبها الجزيئي بمثابة ذرة هيدروجين على حلقة رباعي هيدرو الفوران (حلقة تحتوي على ستة-أكسجين-) يتم استبدالها بمجموعة أمينية (-NH₂). يمتلك هذا المركب ثبات الأثير الحلقي وتفاعلية الأمين الأولي، ويظهر كسائل عديم اللون إلى أصفر شاحب، مع قلوية معينة، وقادر على تكوين أملاح مع الأحماض. باعتبارها لبنة بناء اصطناعية مراوانية رئيسية ووسيط صيدلاني، فإن بنيتها الدورية الصلبة الفريدة من نوعها والتعايش بين المجموعة الأمينية ورابطة أثير الأكسجين تجعلها ذات أهمية كبيرة في تصميم جزيء الدواء، وخاصة في بناء الأطر الجزيئية المعقدة ذات الأنشطة البيولوجية المحددة، وتلعب دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في مسارات تخليق الأدوية الحلقية غير المتجانسة المحتوية على النيتروجين والمنتجات الطبيعية.
|
|
|
|
الصيغة الكيميائية |
C5H11NO |
|
الكتلة الدقيقة |
101 |
|
الوزن الجزيئي |
101 |
|
m/z |
101 (100.0%), 102 (5.4%) |
|
التحليل العنصري |
C, 59.37; H, 10.96; N, 13.85; O, 15.82 |
4- أمينوتتراهيدروبيرانهو مركب عضوي حلقي غير متجانس مهم يحتوي على-أكسجين ثابت مكون من ستة أعضاء-يحتوي على بنية حلقية ومجموعات وظيفية أمينية نشطة. يمنحها تركيبها الجزيئي الفريد تفاعلًا كيميائيًا جيدًا وقابلية تعديل هيكلي وتوافقًا حيويًا، مما يمكنها من لعب دور لا يمكن استبداله في التركيب الدوائي والأبحاث البيولوجية وكيمياء المواد والإنتاج الزراعي وكيمياء الأغذية وغيرها من المجالات. والتطبيقات الموسعة التفصيلية في مختلف المجالات هي كما يلي:
1. أدوية الببتيد والبروتين الاصطناعية
يعمل Oxolan-3-amine كوحدة بناء هيكلية أساسية وعالية القيمة في تخليق أدوية الببتيد والبروتين. يمكن لبنية حلقة رباعي هيدروبيران الصلبة والمستقرة في جزيئها تحسين التشكل المكاني لجزيئات الدواء بشكل فعال، بينما يمكن للمجموعة الأمينية النشطة المشاركة في تفاعلات تكثيف رابطة الببتيد، مما يسهل البناء الفعال للأطر الجزيئية الببتيدية والبروتينية المعقدة.
في تصميم الأدوية الحديثة، يقوم الباحثون في كثير من الأحيان بإدخال الوحدات الهيكلية أوكسولان-3-أمين في جزيئات الدواء لتحل محل سلاسل الألكيل المرنة التقليدية أو الهياكل الحلقية غير المتجانسة، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من الاستقرار الأيضي والتوافر البيولوجي عن طريق الفم وخصوصية الارتباط المستهدفة للأدوية.
بناءً على هذه الخاصية، يتم استخدامه على نطاق واسع في تصنيع فئات متعددة من الأدوية الطبية الحيوية، بما في ذلك المضادات الحيوية المستهدفة، والمواد المساعدة للقاح متعدد الببتيد، ومنظمات عامل النمو المؤتلف، والأدوية التناظرية للناقل العصبي.
في العلاج السريري، تغطي الأدوية المشتقة علاج الأورام الخبيثة المستعصية، والأمراض العصبية المزمنة مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون، واضطرابات التمثيل الغذائي الجهازية بما في ذلك مرض السكري واضطرابات استقلاب الدهون. علاوة على ذلك، يمكن استخدامه أيضًا للتعديل الهيكلي لأدوية متعددة الببتيد الجديدة المضادة للأورام-، مما يقلل من الآثار السامة والجانبية للأدوية على الخلايا البشرية الطبيعية ويحسن المؤشر العلاجي للأدوية السريرية.
2. دراسة بنية البروتين
في مجال البيولوجيا الهيكلية وأبحاث هندسة البروتين، يعد أوكسولان-3-أمين أداة تعديل صناعية مهمة لجزيئات البروتين.
من خلال التطعيم الكيميائي الناضج وتقنيات التعديل- الخاصة بالمواقع، يمكن للباحثين إدخال مجموعات أوكسولان-3-أمين بدقة في مواقع محددة من الأحماض الأمينية للبروتينات داخل الخلايا وخارجها.
إن إدخال هذا الهيكل الحلقي غير المتجانس الصلب يمكن أن يضبط بشكل فعال الهياكل المكانية الثانوية والثالثية للبروتينات، ويغير خصائص الكارهة للماء، والمحبة للماء، والعوائق الاستاتيكية للأسطح الجزيئية للبروتين، وينظم بشكل أكبر كفاءة الطي والاستقرار وحالة البلمرة للبروتينات.
من خلال مقارنة الاختلافات الهيكلية وتغيرات النشاط بين البروتينات المعدلة والبروتينات الطبيعية، يمكن للباحثين استكشاف العلاقة بين بنية البروتين والوظيفة البيولوجية بعمق. في الوقت الحاضر، تم تطبيق تقنية التعديل هذه على نطاق واسع في البحث الديناميكي للبروتينات الرئيسية مثل بروتينات الإنزيم وبروتينات المستقبلات وبروتينات نقل الإشارة. يمكنه مراقبة التغيرات التوافقية للبروتينات في الوقت الفعلي أثناء استقلاب الخلية ونقل الإشارات، والكشف عن الآلية الحركية لتنشيط البروتين وتعطيله وتفاعله، وتوفير أساس نظري مهم لشرح أنشطة الحياة وفحص أهداف الأدوية الجديدة.
3. توليف تحقيقات الفلورسنت
يعتبر أوكزولان-3-أمين مادة صناعية مهمة لمسبارات الفلورسنت البيولوجية عالية الأداء-. يمكن لمجموعتها الأمينية الجزيئية أن تقترن بكفاءة مع كروموفورات الفلورسنت مثل الكومارين والفلوريسين والرودامين، ويمكن لحلقة رباعي هيدروبيران تحسين قابلية الذوبان في الماء والتوافق الحيوي لجزيئات المسبار وتقليل الارتباط غير المحدد بالأنسجة البيولوجية. تتميز مجسات الفلورسنت المصنعة على أساس أوكسولان-3-أمين بمزايا السمية البيولوجية المنخفضة والقدرة القوية على مقاومة التداخل وإشارة الفلورسنت المستقرة، والتي تتفوق بكثير على مجسات الفلورسنت التقليدية البسيطة.
في الأبحاث البيولوجية والطبية، يمكن لمثل هذه المجسات تحقيق كشف عالي الحساسية- وتحليل كمي للجزيئات النشطة الصغيرة (مثل أنواع الأكسجين التفاعلية، والأحماض الأمينية، والأيونات المعدنية) والبروتينات الوظيفية في الخلايا الحية والأنسجة البيولوجية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها في -تتبع تحديد المواقع في الوقت الحقيقي للجزيئات الحيوية المستهدفة، والمراقبة الديناميكية للبروتين-تفاعلات البروتين والبروتين-الجزيئات الصغيرة، والتحليل المتعمق-لتكاثر الخلايا، وموت الخلايا المبرمج، والتمثيل الغذائي والعمليات الحركية الأخرى. وهي أدوات مساعدة أساسية لتصوير الخلايا، وتتبع أنسجة الجسم الحي، وأبحاث البنية التحت خلوية، وتستخدم على نطاق واسع في الأبحاث البيولوجية الأساسية، واستكشاف الآليات المرضية، وفحص الأدوية قبل السريرية.
4. المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب الاصطناعية
وفي مجال الكيماويات الزراعية4- أمينوتتراهيدروبيرانهي وحدة هيكلية دورية رئيسية لتصنيع المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب الخضراء ذات الكفاءة-المنخفضة والسمية المنخفضة. يمكن دمج الأكسجين المستقر-الذي يحتوي على بنية حلقية غير متجانسة للأوكسولان-3-أمين في الإطار الجزيئي للكيماويات الزراعية، والذي يمكن أن يعزز بشكل كبير التقارب الجزيئي للمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب لأهداف الآفات النباتية والمواقع الفسيولوجية للأعشاب الضارة، ويحسن فعالية الدواء والاستقرار البيئي. من خلال تعديل واشتقاق أوكسولان-3-أمين، يمكن للباحثين تصنيع مجموعة متنوعة من المبيدات الحشرية المستهدفة ومبيدات الفطريات ومبيدات الأعشاب الانتقائية.
من بينها، يمكن لمبيدات الفطريات المشتقة منه أن تمنع بشكل فعال تكاثر وعدوى الفطريات المسببة للأمراض النباتية مثل البياض الدقيقي والصدأ؛ يمكن أن تعمل المبيدات الحشرية المستهدفة على الجهاز العصبي والجهاز الأيضي لآفات المحاصيل لتحقيق إزالة فعالة للآفات؛ يمكن لمبيدات الأعشاب الانتقائية أن تمنع نمو الحشائش الخبيثة بدقة دون الإضرار بشتلات المحاصيل. يمكن لهذه السلسلة من المنتجات الكيماوية الزراعية التحكم بشكل فعال في أمراض المحاصيل والآفات الحشرية ومخاطر الأعشاب الضارة، وتقليل فقدان المنتجات الزراعية، وتحسين إنتاج وجودة الحبوب والخضروات والمحاصيل النقدية بشكل كبير، في حين أن خصائص المخلفات المنخفضة-للهيكل تلبي أيضًا متطلبات تطوير الزراعة البيئية الخضراء الحديثة.
5. مواد البوليمر الاصطناعية
يعتبر Oxolan-3-amine مونومر وظيفي ممتاز ومادة خام معدلة لتحضير مواد البوليمر عالية الأداء. بالاعتماد على التفاعل المزدوج للمجموعات الأمينية والاستقرار الهيكلي لحلقات رباعي هيدروبيران، يمكن أن تشارك في تفاعلات البلمرة مثل التكثيف المتعدد والبلمرة الإضافية، ويمكن تطعيمها وتعديلها على سطح مواد بوليمر مختلفة لمنح المواد خصائص وظيفية فريدة. في الوقت الحاضر، تم تطبيقه بنجاح على تحضير الهلاميات المائية الذكية، وأفلام البوليمر الوظيفية، والمواد النانوية الطبية الحيوية، ومواد البوليمر المركبة.
تتمتع مواد البوليمر المعدلة بواسطة أوكسولان-3-أمين بتوافق حيوي ممتاز ومرونة ميكانيكية واستجابة بيئية واستقرار كيميائي. في مجال الطب الحيوي، يمكن استخدام الهلاميات المائية المحضرة كحاملات دوائية مستدامة الإطلاق، وسقالات لهندسة الأنسجة ومواد تضميد الجروح، والتي يمكنها تحقيق الإطلاق البطيء للأدوية وتعزيز إصلاح الأنسجة؛ وفي مجال العلوم البيئية، يمكن استخدام مواد البوليمر الوظيفية لامتصاص وتنقية أيونات المعادن الثقيلة والملوثات العضوية في المسطحات المائية؛ بالإضافة إلى ذلك، تتمتع المواد المركبة النانوية أيضًا بآفاق تطبيقية واسعة في مجال الاستشعار الحيوي والأجهزة المرنة القابلة للارتداء.
6. البهارات والبهارات الصناعية
في صناعة الأغذية والنكهات، يعتبر أوكسولان-3-أمين وسيطًا مهمًا لتخليق النكهة الحلقية غير المتجانسة ومركبات العطر. يمكن أن يخضع لتفاعلات التدوير والتكثيف والأكسدة مع الألدهيدات والكيتونات والمركبات المحتوية على الكبريت لتصنيع مجموعة متنوعة من مواد النكهة الرئيسية مثل مشتقات البيرازين والثيازول والبيران. تتميز هذه المركبات الحلقية غير المتجانسة بخصائص رائحة غنية وفريدة من نوعها، بما في ذلك نكهات الجوز والمحمصة والفواكه واللحوم، ولها تأثيرات قوية على تعزيز العطر وتعديل النكهة.
التوابل والبهارات المصنعة من أوكسولان-3-أمين آمنة ومستقرة وليس من السهل أن تتطاير، وتستخدم على نطاق واسع في تجهيز الأغذية، ومزج المشروبات، ونكهة التبغ، وتوابل تقديم الطعام. يمكنها تحسين طعم ورائحة الأطعمة المخبوزة والوجبات الخفيفة والمشروبات الوظيفية ومنتجات التبغ بشكل فعال، وتغطية الرائحة الغريبة للمواد الخام، وتعزيز طبقات النكهة ومتانتها، وهي مادة خام لا غنى عنها في نكهة الطعام الحديثة وصناعة العطور اليومية.
7. وسيط كيميائي
باعتباره مادة كيميائية وسيطة دقيقة ومتعددة الاستخدامات، يتمتع أوكزولان-3-أمين بقيمة تطبيق عالية للغاية في التخليق العضوي وصناعة المواد الكيميائية الدقيقة. تجعل مجموعتها الأمينية الأولية النشطة وبنية حلقة رباعي هيدروبيران المستقرة من السهل الخضوع لتفاعلات تحويل المجموعة الوظيفية مثل الألكلة والأسيلة والتكثيف، ويمكن استخلاصها في مجموعة متنوعة من المنتجات الكيميائية الدقيقة عالية القيمة.
في الصناعة الصيدلانية والكيميائية، يمكن استخدامه لتخليق مضادات الاكتئاب غير التقليدية الجديدة، والأدوية المضادة للفيروسات واسعة النطاق والمسكنات المضادة- للالتهابات، ويمكن لبنية رباعي هيدروبيران المقدمة تحسين قابلية ذوبان الدواء واستقراره في الجسم الحي؛ وفي مجال الكيماويات الزراعية، يمكن معالجتها أيضًا وتحويلها إلى مبيدات حشرية ومبيدات حشرية ذات بقايا عالية-منخفضة الكفاءة؛ في صناعة الأصباغ، يمكن استخدامه كمعدل للأصباغ العضوية الاصطناعية، مما يحسن ثبات اللون وقوة الصبغ لجزيئات الصبغة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في تصنيع إضافات الفاعل بالسطح والعوامل الكيميائية المساعدة، مما يوفر دعمًا مهمًا للمواد الخام لترقية وتكرار العديد من المنتجات الكيميائية الدقيقة.
فيما يلي الخطوات التفصيلية لثلاث طرق للتوليف4- أمينوتتراهيدروبيران:
1. طريقة الحماية بالهيدروكسيل:
4-OH-THP + NaH → 4-H-THP + NaOH
4-H-THP + O2→ 4-COOH-THP + OH-
4-COOH-THP + NH2ص → نيو هامبشاير2THP + COOH-R
(1) تخليق ثلاثي فينيل ميثيل تتراهيدروبيرانول (Tr-THP-OH):
تحت ظروف درجة الحرارة اللامائية والمنخفضة (0 درجة)، تتم حماية مجموعة الهيدروكسيل من رباعي هيدروبيران (THP)، عادةً باستخدام مجموعة حماية ثلاثي فينيل ميثيل (Tr)، لتخليق ثلاثي فينيل ميثيل تيتراهيدروبيرانول (Tr-THP-OH). الخطوات المحددة هي: إضافة ثلاثي فينيل كلورو ميثان اللامائي والقواعد العضوية (مثل NaH، NaNH2، إلخ) إلى رباعي هيدروبيران، مع التحريك عند درجة 0 لعدة ساعات للحصول على كحول ثلاثي فينيل ميثيل تيتراهيدروبيران.
(2) إزالة ثلاثي فينيل ميثيل:
أضف أحماض قوية (مثل حمض الهيدروكلوريك، TFA، إلخ) إلى ثلاثي فينيل ميثيل رباعي هيدرو بيرانول لتفاعل إزالة ثلاثي فينيل ميثيل لتوليد 4-هيدروكسي تيترا هيدرو بيرانول.
(3) أكسدة الهيدروكسيل ومجموعات الكربوكسيل المختزلة:
تتم أكسدة 4-hydroxytetrahydropyran الذي تم الحصول عليه إلى مجموعات الكربوكسيل باستخدام مواد مؤكسدة مثل KMnO4، mCPBA، وما إلى ذلك، ثم يتم اختزالها إلى مجموعات أمينية باستخدام عوامل اختزال مثل NaBH4، DIBAL، وما إلى ذلك للحصول على 4Aminotetrahydropyran.
2. طريقة الحماية الأمينية:
4-OH-THP + حمض الهيدروكلوريك → 4-Cl-THP + H2O
4-الكلور ثب + O2→ 4-COOH THP + Cl2
4-COOH-THP + NH2ص → نيو هامبشاير2THP + COOH-R
(1) تخليق ثنائي إيثوكسي ميثان رباعي هيدروبيرانول (DEM-THP-OH):
تحت ظروف درجة الحرارة اللامائية والمنخفضة (0 درجة)، تتم حماية المجموعة الأمينية من رباعي هيدروبيران، وعادةً ما يتم استخدام ثنائي إيثيلوكسي ميثان كمجموعة وقائية لتخليق ثنائي إيثيلوكسي ميثان رباعي هيدروبيرانول (DEM-THP-OH). الخطوات المحددة هي: إضافة ثنائي إيثوكسي ميثان اللامائي والقواعد العضوية (مثل NaH، NaNH2، إلخ) إلى رباعي هيدروبيران، مع التحريك عند درجة 0 لعدة ساعات للحصول على كحول ثنائي إيثوكسي ميثان رباعي هيدروبيران.
(2) إزالة ثنائي إيثوكسي ميثان:
أضف أحماض قوية (مثل حمض الهيدروكلوريك، TFA، إلخ) إلى ثنائي إيثيلوكسي ميثان رباعي هيدرو بيرانول لتفاعل إزالة ثنائي إيثيلوكسي ميثان لتوليد 4-هيدروكسي تيتراهيدروبيرانول.
(3) أكسدة الهيدروكسيل ومجموعات الكربوكسيل المختزلة:
تتم أكسدة 4-hydroxytetrahydropyran الذي تم الحصول عليه إلى مجموعات الكربوكسيل باستخدام مواد مؤكسدة مثل KMnO4، mCPBA، وما إلى ذلك، ثم يتم اختزالها إلى مجموعات أمينية باستخدام عوامل اختزال مثل NaBH4، DIBAL، وما إلى ذلك للحصول على 4Aminotetrahydropyran.
3. طريقة المركب الحلقي :
كبزوه + H+→ CbzH + أوه-
كبزه + O2→ CbzCOOH + OH-
كبزCOOH + NH2ص → نيو هامبشاير2Cbz + COOH-R
(1) تصنيع المركبات الحلقية: أولاً، تصنيع المركبات الحلقية مثل سيكلوبوتانون (Cbz) والتفاعل مع 4-هيدروكسي تتراهيدروبيران للحصول على سيكلوبوتانون رباعي هيدرو بيرانول (Cbz THP OH). الخطوات المحددة هي تفاعل سيكلوبوتانون مع رباعي هيدروبيران اللامائي تحت تأثير قاعدة عضوية للحصول على كحول سيكلوبوتانون رباعي هيدروبيران.
(2) إزالة Cbz: إضافة أحماض قوية (مثل حمض الهيدروكلوريك، TFA، إلخ) إلى سيكلوبوتانون رباعي هيدروبيرانول لتفاعل إزالة Cbz لتوليد 4 أمينوتتراهيدروبيرانول.
(3) إزالة الأمينة: تتم أكسدة 4 aminotetrahydropyran الذي تم الحصول عليه إلى مجموعات الكربوكسيل باستخدام عوامل مؤكسدة مثل KMnO4، mCPBA، وما إلى ذلك، ثم يتم اختزالها إلى مجموعات أمينية باستخدام عوامل اختزال مثل NaBH4، DIBAL، وما إلى ذلك للحصول على4- أمينوتتراهيدروبيران.
التطبيقات الأساسية في تصميم الأدوية الحديثة
تطوير الأدوية المضادة للسرطان
يمكن للمجموعة الأمينية من أوكزولان-3-أمين أن تشارك في تكوين روابط الأميد، وبناء نظائرها الببتيدية ذات النشاط البيولوجي. على سبيل المثال، في تصميم مثبطات البروتيزوم، يحاكي الهيكل الصلب لحلقة البيران التشكل الذعري لسلسلة الببتيد، مما يعزز قدرة ربط الجزيء بالموقع النشط للبروتيزوم. أظهرت الدراسات قبل السريرية أن المركبات التي تحتوي على هذا الهيكل العظمي تظهر نشاطًا مثبطًا نانوموليًا ضد خطوط خلايا المايلوما المتعددة، وتتضمن آلية عملها منع مسار تحلل البروتين بوساطة البروتيزوم.
تحسين الأدوية المضادة للميكروبات
لتلبية الاحتياجات العلاجية للبكتيريا المقاومة للأدوية-، قام الباحثون بدمج أوكزولان-3-أمين في بنية المضادات الحيوية -لاكتام. يمكن لذرة أكسجين الأثير في حلقة البيران محاكاة التشكل الطبيعي للركيزة لبروتين ربط البنسلين (PBP)، بينما تعزز المجموعة الأمينية التقارب مع الموقع النشط لـ PBP من خلال الرابطة الهيدروجينية. حقق المضاد الحيوي المعدل الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) البالغ 0.125 ميكروغرام/مل ضد المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA)، والذي كان أعلى بـ 8 مرات من الأدوية التقليدية.
الابتكار في أنظمة توصيل الأدوية
إن الطبيعة المحبة للدهون لهذا المركب تجعله حاملًا مثاليًا لتصميم الأدوية الأولية. من خلال اقتران الأدوية المضادة للورم مع مشتق حمض الكربوكسيل من أوكزولان-3-أمين، يمكن تحسين نفاذية غشاء الدواء بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، تراكم عقار باكليتاكسيل-بيران إستر الأولي في أنسجة الورم أعلى بمقدار 3.2 مرة من تراكم الدواء الأصلي. تتضمن الآلية الإطلاق المستهدف الناتج عن الإستريز وامتصاص الخلية المعزز بوساطة حلقة البيران.
الآفاق المستقبلية: من الأدوات الجزيئية إلى الطب الدقيق
مع تكامل الكيمياء الحاسوبية والبيولوجيا التركيبية، يتوسع نطاق تطبيق أوكزولان-3-أمين. وقد حددت منصة الفحص الافتراضية القائمة على التعلم العميق وضع الارتباط لهذا الهيكل العظمي مع البروتياز الرئيسي لـ SARS-CoV-2، مما يوفر اتجاهًا جديدًا لتطوير الأدوية المضادة للفيروسات. علاوة على ذلك، يمكن لمصنع خلايا الخميرة الذي تم إنشاؤه باستخدام تقنية CRISPR-Cas9 تحقيق التخليق الحيوي للأوكسولان-3-أمين من الجلوكوز، مما يقلل من تكاليف الإنتاج ويعزز تصنيع الأدوية الشخصية.
من الوحدات الهيكلية للسكريات الطبيعية إلى النواة النشطة للأدوية المضادة للسرطان-، تمثل الرحلة الكيميائية للأوكسولان-3-أمين الفلسفة الكيميائية المتمثلة في "البنية تحدد الوظيفة". ومع التقدم الكبير في التقنيات متعددة التخصصات، سيستمر هذا الجزيء في لعب دور حاسم في ابتكار الأدوية، مما يوفر المزيد من الحلول لصحة الإنسان.
الوسم : 4-أمينوتراهيدروبيران كاس 38041-19-9، الموردين، الشركات المصنعة، مصنع، بالجملة، شراء، السعر، بالجملة، للبيع