아트로핀
[ atropine ]
아트로핀(atropine)은 가지과 식물(Solanaceae)에 많이 존재하는 트로페인(tropane) 알칼로이드에 속하는 독성 물질이며, 하이어시아민(hyoscyamine)의 라셈체(racemate)이다. 항콜린성(anticholinergic) 약물로 특정 유형의 신경 작용제 및 살충제 중독뿐만 아니라 느린 심장 박동을 치료하고 수술 중 타액 생성을 감소시키는데 사용된다.1)
| 이름 | 아트로핀(atropine) |
| 다른 이름 | 다튜린(daturin) |
| CAS 번호 | 51-55-8 |
| 분자식 | C17H23NO |
| 분자량 | 289.375 g/mol |
| 녹는점 | 114-116 °C |
| 밀도 | 1.2 g/cm³ |
| 성상 | 흰색 고체 |
목차
구조 및 특성
아트로핀은 [3.2.1]이고리성([3.2.1]bicyclic) 트로페인(tropane) 고리를 포함하는 구조이며, 트로핀(tropine)의 3번 탄소에 있는 알코올과 트롭산(tropic acid)의 카복실산이 축합반응하여 만들어진 구조이다. 카이랄(chiral) 탄소가 총 4개 존재한다. 아트로핀은 치명적 밤나무(deadly nightshade), 짐슨(Jimson) 잡초, 맨드레이크 등 가지과(Solanaceae)의 여러 식물에 존재하는 천연물이다.
아트로핀과 관련 화합물의 구조(출처: 대한화학회).
관련 화합물
아트로핀은 트롭산, 트로핀, 트로페인, 트로페인 알칼로이드, 트로피논과 서로 구조적인 유사성이 있다.2)
- 트롭산: 프로판산의 2번 탄소에 페닐, 3번 탄소에 하이드록시 작용기가 존재하는 화합물이다. 2번 탄소는 카이랄 탄소이기 때문에 광학 활성을 나타내며, 아트로핀에 존재하는 트롭산은 라셈체이다. IUPAC명은 3-하이드록시-2-페닐프로판산(3-hydroxy-2-phenylpropanoic acid)이다. CAS 번호: 529-64-6.3)
- 트로핀: 트로페인의 3번 탄소에 하이드록시 작용기가 존재하는 화합물이며, 3-트로파놀(3-tropanol)이라고도 부른다. 카이랄 탄소가 총 3개 존재하며, 신경계에 활성을 보이는 많은 화합물에 존재하는 구조이다. IUPAC명은 (1R,3r,5S)-8-메틸-8-아자바이사이클로[3.2.1]옥탄-3-올((1R,3r,5S)-8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octan-3-ol)이다.4)
- 트로페인: 5각 피롤리딘(pyrrolidine)과 6각 피페리딘(piperidien)이 융합된 이고리(bicyclic) 화합물이며, 8번 질소에 메틸이 치환되어 있는 8-아자바이사이클로[3.2.1]옥테인 골격을 가지고 있다. 브리지헤드(bridgehead)인 1번과 5번 탄소는 카이랄 탄소이지만, 분자 내에 대칭면이 존재하여 광학불활성 물질이다. IUPAC명은 (1R,5S)-8-메틸-8-아자바이사이클로[3.2.1]옥테인((1R,5S)-8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octane)이다. IUPAC명은 (1R,5S)-8-메틸-8-아자바이사이클로[3.2.1]옥테인((1R,5S)-8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octane)이다. CAS 번호: 529-17-9. 트로페인 8번 질소에 메틸이 없는 화합물을 노르트로페인(nortropane)이라고 부른다.5)
- 트로페인 알칼로이드: 트로페인을 포함하고 있는 알칼로이드 화합물이다. 가지, 맨드레이크, 치명적 밤나무(deadly nightshade), 감자, 토마토와 같은 가지과(Solanaceae) 또는 코카와 같은 적혈구과(Erythroxylaceae) 식물에 많이 발견된다. 코카 유래의 코케인(cocaine)과 하이드록시트로파코케인(hydroxytropacocaine), 코케인 대사 산물인 엑고닌(ecgonine)과 벤조일엑고닌(benzoylecgonine) 등이 존재한다.6)
- 트로피논(tropinone): 트로핀의 알코올이 산화되어 케톤으로 존재하는 화합물이다. 1917년에 아트로핀 합성 전구체로 영국 유기화학자인 로빈슨(Robert Robinson, 1886-1975, 1947년 노벨 화학상 수상) 경에 의해 합성되었다. IUPAC명은 (1R,5S)-8-메틸-8-아자바이사이클로[3.2.1]옥탄-3-온((1R,5S)-8-methyl-8-azabicyclo[3.2.1]octan-3-one)이다.7)
역사
벨라도나(belladonna) 또는 치명적인 밤나무(deadly nightshade)와 같은 밤나무 속(nightshade family) 식물의 의학적 사용은 이미 오래 전에 알려져 있었다. 기원전 4세기에 테오프라스투스(Theophrastus)는 밤나무 속 식물인 맨드레이크의 상처, 통풍, 불면 등의 치료 효능에 대해 기록하였다. 이후 19세기에 이르러 이러한 효능의 주요 성분은 아트로핀이라고 밝혀졌다.
벨라도나 추출물의 약리학적 연구는 독일 화학자 룽헤(Friedlieb Ferdinand Runge, 1795-1867)에 의해 시작되었다. 1831년 독일 약사 마인(Heinrich F. G. Mein, 1799-1864)은 밤나무 속 식물인 아트로파 벨라도나(Atropa belladonna)의 추출물에서 어떤 생리활성 물질의 순수한 결정 형태를 얻었는데, 이 화합물을 아트로핀으로 이름지었다.8)
아트로핀은 1901년 독일 화학자 리카르트 빌슈태터(Richard Willstätter, 1872 -1942)에 의해 처음으로 합성되었다. 1910년대부터는 아트로핀 황산염(sulfate)이 전신 마취 환자의 수술 중 타액 생성을 감소시키는데 사용되었다.9)
가지과 식물 아트로파 벨라도나(atropa belladonna)에 독성 물질로 아트로핀이 존재하는데, 아트로파(atropa)는 운명의 여신 아트로포스(Atropos), 벨라도나(belladonna)는 아름다운 여인이라는 이탈리아어로 카를 폰 린네가 명명하였으며, 르네상스 시대에는 아트로파 벨라도나(atropa belladonna) 과즙으로 점안하여 눈동자를 확장시켜 매력적으로 보이는 화장술이 유행하였다.
현재는 세계 보건 기구의 필수 의약품으로 지정되어 있다.
작용기전
아트로핀은 비선택적 무수카린성 아세틸콜린(acetylcholine) 수용체 M1-M6에 관한 경쟁적인 길항제(muscarinic receptor antagonist)이며, 항콜린성 약제로 분류된다. 심장 박동을 격발시키는 동방 결절(sinoatrial node)을 자극하고 미주 신경에 반대 작용하며 아세틸콜린 수용체 자리를 경쟁적으로 차단하고 기관지의 분비를 감소시킨다.
용도
아트로핀은 모양체근 마비제로 사용되고, 분해 속도가 느려서 눈동자 확장제로 사용된다. 검안할 때는 트로피카마이드(tropicamide, 빠른 분해성 콜린성 길항제)나 페닐에프린(phenylephrine, 아드레날린성 작용제)을 선호하며, 아트로핀은 부교감 신경계에 작용하여 침샘과 점액샘을 억제하고, 교감신경계를 통하여 땀 흘리는 것을 억제하여 다한증 치료에도 사용할 수 있다.
참고문헌
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8. The Source-Synthesis- History and Use of Atropine. THE JOURNAL OF ACADEMIC EMERGENCY MEDICINE 2014, 13, 2-3. DOI: 10.5152/jaem.2014.1120141.
9.
동의어
아트로핀