حمض الشيكيميك
الوسيط الصيدلاني:يعمل بمثابة حجر الأساس الأساسي لتخليق الأدوية المضادة للفيروسات (بما في ذلك عقار تاميفلو®) والمركبات المضادة للمضادات الحيوية.
إنتاج عالي النقاء:يتم الحصول عليها من خلال الاستخلاص النباتي من اليانسون النجمي (يعطي نسبة 5-8%) أو التخمير الميكروبي (الوصول إلى 70 جرام/لتر من العيارات) للتصنيع على نطاق صناعي.
التطبيقات التكنولوجية الحيوية:تم دمجها في أنواع المحاصيل لتحسين تحمل الإجهاد وتم استخدامها في عمليات التخليق الانتقائية الفراغية.
تطبيقات وظيفية متنوعة:يعمل كمواد حافظة في المنتجات الغذائية، ومُفتِّح للبشرة في مستحضرات التجميل، ومكوِّن مضاد للالتهابات في العلاجات.
التصنيع المستدام:تعمل تقنيات التخمير المتقدمة على تقليل الاعتماد على المصادر النباتية بشكل كبير، مما يقلل تكاليف الإنتاج بشكل كبير بنسبة 80%.
حمض الشيكيميكهو حمض الكربوكسيل الحلقي البلوري الأبيض الذي يتميز بقابلية عالية للذوبان في الماء (180 جم / لتر عند 20 درجة مئوية). يستمد المركب اسمه من عشبة الشيكيمي اليابانية (Illicium anisatum)، والتي تم عزله منها لأول مرة. يعمل كوسيط استقلابي حاسم في النباتات والكائنات الحية الدقيقة، ويحتوي على ثلاثة مراكز مراوان (تكوين 3R، 4S، 5R) ويعمل كمقدمة كيميائية حيوية للأحماض الأمينية العطرية (فينيل ألانين، تيروزين، تريبتوفان) عبر مسار الشيكيميت.
بينما كان يُستخرج تقليديًا من ثمار فصيلة الإيليسيوم المجففة، وخاصةً اليانسون النجمي الياباني (Illicium anisatum)، توسّع الإنتاج الحديث ليشمل الاستخلاص من ثمار شجرة الصمغ الحلو (Liquidambar formosana) وإبر الصنوبر. تُكمّل هذه الطرق البديلة المصادر التقليدية وتُعزز استدامة الإمداد للتطبيقات الصيدلانية والصناعية.
الخصائص والمواصفات الرئيسية
المعلمة |
قيمة |
الوزن الجزيئي |
174.15 جم/مول |
نقطة الانصهار |
185-187 درجة مئوية (تحلل) |
دوران محدد |
[α]₂₀ᴰ = -171° (c=1، H₂O) |
قيم pKa |
pKa₁=4.04، pKa₂=5.85 |
سجل P (أوكتانول-ماء) |
-1.38 |
امتصاص الأشعة فوق البنفسجية |
λmax = 214 نانومتر |
الاستقرار الحراري |
يتحلل عند درجة حرارة >200 درجة مئوية |
طرق الإنتاج والمصادر
1. الاستخلاص التقليدي للنباتات
مصدر |
إنتاج حمض الشيكيميك |
عملية الاستخراج |
اليانسون النجمي الياباني (Illicium anisatum) |
3-5% من الوزن الجاف |
- التحلل المائي الحمضي (H₂SO₄) |
اليانسون النجمي الصيني (I. verum) |
5-8% من الوزن الجاف |
- ارتداد الإيثانول |
الصمغ الحلو (Liquidambar spp.) |
1.2-2.1% وزن جاف |
- التحلل القلوي |
إبر الصنوبر (Pinus spp.) |
0.3-0.8% وزن جاف |
- استخلاص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج |
2. التخمير (عملية صناعية سائدة)
باستخدام سلالات الإشريكية القولونية المُعدّلة وراثيًا (وتحديدًا K12/ΔaroL/ΔaroK) في مفاعلات حيوية قائمة على الجلوكوز، تُحقق هذه الطريقة إنتاجية عالية، بتركيزات تتجاوز 70 غ/ل. تُجرى عملية التخمير في ظروف مُراقبة (37 درجة مئوية، درجة حموضة 7.0) على مدار 60 ساعة.
3. التركيب الكيميائي
يحقق مسار اصطناعي غير متماثل، باستخدام تفاعل ديلز-ألدر بين الفوران وحمض الأكريليك، انتقائية فراغية عالية (فائض تماثلي ضوئي > 98%). مع ذلك، تبقى هذه الطريقة أقل جدوى اقتصادية، إذ تصل تكاليف إنتاجها إلى 2500 دولار أمريكي للكيلوغرام، مقارنةً بـ 400 دولار أمريكي للكيلوغرام للإنتاج القائم على التخمير.
التطبيقات الصناعية
1. التركيب الدوائي
يُستخدم كمادة أولية أساسية لمضادات الفيروسات، بما في ذلك فوسفات أوسيلتاميفير (تاميفلو®)، حيث يُلبي حوالي 70% من الطلب العالمي على حمض الشيكيميك من خلال عملية تحويل من عشر خطوات. كما يُستخدم في إنتاج زاناميفير (ريلينزا®) وبيراميفير، ومضادات حيوية مثل الكلورامفينيكول، ومثبطات المتفطرات.
2. التكنولوجيا الحيوية
يُمكّن من تطوير ذرة مقاومة للجفاف من خلال هندسة مسارات شيكيمات باستخدام تقنية كريسبر. يعمل كوحدة بناء كيرالية لتخليق الأحماض الأمينية غير البروتينية عبر عمليات تحفيز حيوي.
3. الأغذية والزراعة
يعمل كمحفز نباتي لتعزيز تخليق المركبات الفينولية في العنب، مما يُحسّن جودة النبيذ. يُظهر فعالية مضادة للميكروبات ضد بكتيريا الإشريكية القولونية O157:H7 بتركيز مثبط أدنى يبلغ 12.5 ملغ/مل.
4. مستحضرات التجميل
يعمل كعامل تفتيح للبشرة من خلال تثبيط التيروزيناز بتركيزات تتراوح بين 0.5% و2% في المصل. يوفر فوائد مضادة للالتهابات عن طريق تثبيط تعبير عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) في الخلايا الكيراتينية.
الدرجات والمواصفات الفنية
درجة |
نقاء |
الشوائب الرئيسية |
التطبيقات |
فارما الصف |
>99.5% |
AA عطري <0.1% |
التوليف المضاد للفيروسات |
درجة الغذاء |
>98.0% |
المعادن الثقيلة <10 جزء في المليون |
المكونات الوظيفية |
درجة البحث |
>99.9% |
السموم الداخلية <0.01 EU/mg |
دراسات حركية الإنزيم |
صناعي |
>95.0% |
الماء <0.5% |
التوليف الكيميائي الزراعي |
خيارات التعبئة والتغليف
شكل |
سعة |
مادة |
قوارير زجاجية |
1-100 جرام |
زجاج كهرماني + ختم PTFE |
زجاجات البولي إيثيلين عالي الكثافة |
0.5-5 كجم |
مساحة رأس النيتروجين |
طبول الألياف |
25 كجم |
بطانة PE مزدوجة |
السائبة المخصصة |
>100 كجم |
أكياس محكمة الغلق |