3-bromoizonikotinska kiselinaje organsko jedinjenje sa molekulskom formulom C6H4BrNO2 i molekulskom težinom od 202,01 g/mol. Obično u obliku žutog ili bijelog kristalnog praha, može se otopiti u nekim organskim rastvaračima kao što su etanol, dimetil sulfoksid i hloroform. U čvrstom je stanju na sobnoj temperaturi. Rastvorljivost u vodi je relativno niska, oko 0,5 g/L. Međutim, u organskim otapalima kao što su etanol i dimetil sulfoksid, ima visoku topljivost. Ova karakteristika rastvorljivosti je ključna za pripremu i obradu proizvoda. Ima sposobnost da apsorbuje i emituje svetlost unutar UV vidljivog spektralnog opsega.
Može pokazati različite stupnjeve fluorescencije, a njegova fluorescentna svojstva mogu se promijeniti uvođenjem supstituentskih grupa. Molekularna struktura sadrži funkcionalne grupe kao što su benzenski prsten, piridinski prsten i karboksilna grupa. Ove funkcionalne grupe im daju raznovrsnu reaktivnost i svojstva, dajući im veliku fleksibilnost u pripremi i primeni. Ima piridinske prstenove i funkcionalne grupe karboksilne kiseline, koje mogu poslužiti kao ligandi za metalne komplekse. Formira stabilne komplekse sa ionima metala i igra važnu ulogu u katalitičkim reakcijama. Ovi metalni kompleksi se mogu primeniti u oblastima kao što su katalizatori, fluorescentne sonde i nauka o materijalima.
|
Hemijska formula |
C6H4BrNO2 |
|
Tačna masa |
201 |
|
Molecular Weight |
202 |
|
m/z |
201 (100.0%), 203 (97.3%), 202 (6.5%), 204 (6.3%) |
|
Elementalna analiza |
C, 35,68; H, 2,00; Br, 39,56; N, 6,93; O, 15.84 |
Molekularna formula 3-bromoizopinske kiseline je C6H4BrNO2, koja sadrži funkcionalne grupe kao što su benzenski prsten, piridinski prsten i karboksilna grupa. Slijedi analiza strukture njegove ugljične veze:
Ugljične veze u benzenskom prstenu:
U benzenskom prstenu 3-bromoizopinske kiseline, postoji ukupno 6 atoma ugljika povezanih da formiraju kružnu strukturu. Svaki atom ugljika se formira između dva susjedna atoma ugljika u ključu σ. Ove ugljične veze su kovalentne veze nastale dijeljenjem dva elektronska para. Budući da benzenski prsten ima aromatična svojstva, ugljične veze postoje u konjugovanim sistemima. Konjugirani π elektroni mogu se slobodno kretati kroz cijeli prsten, stabilizirajući benzenski prsten i posjedujući jedinstvena hemijska svojstva.
Ugljične veze u piridinskom prstenu:
Struktura 3-bromoizopinske kiseline također uključuje piridinski prsten koji se sastoji od jednog atoma dušika i četiri atoma ugljika. Atom dušika formira sigma vezu sa dva susjedna ugljikova atoma i vodikovu vezu s atomom vodika. Ugljična ugljična veza u piridinskom prstenu također pokazuje konjugirani sistem, sličan benzenskom prstenu. Zbog prisustva usamljenih elektrona u piridinskom prstenu, može se koristiti kao elektrofilni reagens u kemijskim reakcijama.
Ugljične veze u karboksilnim grupama:
Struktura 3-bromoizopinske kiseline takođe sadrži karboksilnu grupu (- COOH). Atom ugljika u karboksilnoj grupi formira vezu sa atomom kiseonika u karboksilnoj grupi, dok drugi atom kiseonika formira polarnu vezu sa atomom vodika u karboksilnoj grupi. Ova veza ugljika s kisikom ima visok polaritet i karakteristika je kiselih spojeva.
|
|
|
1. Farmaceutski intermedijeri: lijekovi protiv tuberkuloze i protiv infektivnih- lijekova
Kao derivat izonikotinske kiseline,3-bromoizonikotinska kiselinasluži kao ključni prekursor za lijekove protiv tuberkuloze. Njegova karboksilna grupa može podvrgnuti kondenzaciji da formira amide, hidrazide i druge derivate, koji značajno pojačavaju anti- aktivnost protiv tuberkuloze i sposobnost inhibiranja rezistencije na lijekove. Atom broma može uvesti aril i heterocikličke grupe putem reakcija spajanja kao što su Suzuki i Heck, omogućavajući pripremu nove-generacije kinolonskih antibakterijskih i antifungalnih agenasa s poboljšanim farmakokinetičkim svojstvima.
Štaviše, derivati It pokazuju odlične performanse u razvoju anti-lijekova. Oni djeluju kao osnovni gradivni blokovi za inhibitore tirozin kinaze i HDAC inhibitore, suzbijajući proliferaciju tumora regulacijom ćelijskih ciklusa i apoptotičkih puteva.
2. Organska sinteza: konstrukcija heterocikla i katalitički građevinski blokovi
To je svestran gradivni blok za heterocikličku pripremu. Atom broma lako učestvuje u reakcijama nukleofilne supstitucije, metalacije i unakrsnog-spajanja, dok se karboksilna grupa može pretvoriti u aktivne ostatke uključujući estre, amide i kiselinske kloride.
Široko se koristi za konstruiranje spojenih heterocikla kao što su piridopirimidini i piridoimidazoli, a primjenjuje se u ukupnoj pripremi prirodnih proizvoda i uspostavljanju molekularnih biblioteka lijekova. U katalitičkoj hemiji, može funkcionirati kao prekursor liganda za formiranje kompleksa s metalima poput paladija i bakra. Ovi kompleksi se primjenjuju u C–H aktivaciji, asimetričnoj katalizi i drugim reakcijama za poboljšanje katalitičke efikasnosti i selektivnosti.
3. Nauka o materijalima: funkcionalni polimeri i optoelektronski materijali
Može se polimerizirati polikondenzacijom kako bi se proizveli funkcionalni polimeri-koji sadrže piridin kao što su poliamidi, poliestri i konjugirani polimeri, koji posjeduju izvanrednu termičku stabilnost, mehaničku čvrstoću i optoelektronska svojstva. Njegovi derivati se mogu koristiti kao organski materijal-emitirajuće diode (OLED) i fluorescentne sonde. Konjugirana struktura piridinskog prstena omogućava efikasnu luminiscenciju i specifično molekularno prepoznavanje. Osim toga, usvojen je za izradu metalnih-organskih okvira (MOF). Djelujući kao organski ligand, koordinira se s ionima metala kako bi konstruirao porozne materijale koji sadrže funkcije adsorpcije plina, katalize i odgođenog-oslobađanja lijeka.
4. Agrohemija: Regulatori rasta biljaka i pesticidi
Njegovi derivati pokazuju aktivnost regulacije rasta biljaka. Regulišu ravnotežu fitohormona, uključujući auksine i gibereline, kako bi podstakli rast usjeva i otpornost na stres. U međuvremenu, ova hemikalija djeluje kao pesticidni intermedijer za sintetizaciju visoko{2}}efikasnih i nisko{3}}otoksičnih herbicida, insekticida i fungicida. Ovi proizvodi imaju kontrolne efekte ometajući nervni sistem štetočina i metaboličke puteve patogenih bakterija, karakterišući ekološku prihvatljivost i nizak rizik od rezistencije na lekove.
I. Glavna metoda industrijske sinteze: oksidacija 3-bromo-4-metilpiridina
Trenutno je dominantan industrijski proces za proizvodnju3-bromoizonikotinska kiselinaje oksidacija 3-bromo-4-metilpiridina. Ovaj zreli put karakteriše visoka selektivnost reakcije, malo nusproizvoda i odlična čistoća proizvoda, te je u potpunosti primjenjiv na komercijalnu proizvodnju velikih razmjera.
Čitav proces se sastoji od dvije osnovne faze: pripreme bromiranog prekursora i oksidacije metilne grupe u karboksilnu grupu, uz blage reakcione uslove i superiornu kontrolu u cijelom.
Prva faza je sinteza prekursora. Koristeći jeftin-i lako dostupan 4-metilpiridin kao polazni materijal i tečni brom kao sredstvo za bromiranje, bromiranje specifično za mjesto{4}}izvodi se pod refluksom pri konstantnoj temperaturi. Regulacijom omjera doziranja broma i temperature reakcije, suzbija se neželjeno bromiranje na drugim pozicijama piridinskog prstena, kako bi se maksimizirao prinos 3-bromiranog proizvoda.
Po završetku reakcije, smjesa se ohladi na sobnu temperaturu i ugasi ledenom vodom. Za neutralizaciju sistema dodaje se rastvor natrijum hidroksida. Nakon toga se izvode višestruke ekstrakcije etil acetatom, sušenje preko bezvodnog natrijum sulfata i vakuum destilacija da bi se dobio 3-bromo-4-metilpiridin visoke - čistoće. Prinos ovog koraka ostaje stalno iznad 60%.
Druga faza je katalitička oksidacija. Prečišćeni 3-bromo-4-metilpiridin se rastvara u dejonizovanoj vodi, nakon čega se dodaje kompozitni katalizator kobalt-bakar. Smjesa se zagrije na 85-90 stepeni, a kisik pod atmosferskim tlakom se kontinuirano uvodi kako bi se sprovela oksidacija, koja selektivno pretvara metilnu grupu na piridinskom prstenu u karboksilnu grupu.
Nakon reakcije, čvrsti katalizator se uklanja vrućom filtracijom kako bi se dobio bistar filtrat. Filtrat se polako podešava na slabo kiselu, što rezultira masivnim taloženjem bijele sirove krutine. Sirovi proizvod se dalje pročišćava rekristalizacijom iz acetona i suši pod vakuumom kako bi se uklonile nečistoće, čime se dobiva proizvod visoke-čistoće. Prinos ovog koraka oksidacije dostiže približno 88%. Ukupni prinos i čistoća proizvoda u potpunosti zadovoljavaju standarde industrijske proizvodnje.
II. Pomoćne sintetičke metode za laboratorijsku upotrebu
Dva laka sintetička ruta se obično koriste za pripremu malih{0}}laboratorija. Prvi je direktno bromiranje izonikotinske kiseline. N-bromosukcinimid (NBS) se koristi kao blago sredstvo za bromiranje, a reakcija se odvija na sobnoj temperaturi u kiselom sistemu rastvarača.
Ova metoda zahtijeva jednostavan rad i osnovnu opremu, ali ne pokazuje regioselektivnost i ima tendenciju da proizvodi nusproizvode -polibromiranih, što dovodi do teškog pročišćavanja i prinosa ispod 40%. Pogodan je samo za preliminarna eksperimentalna istraživanja.
Druga metoda je litiranje i karboksilacija na niskim{0}temperaturama. Počevši od 3-bromopiridina, litiranje specifično za lokaciju - se provodi pod ultraniskim temperaturama sa jakom bazom butillitijuma, nakon čega slijedi karboksilacija uvođenjem ugljičnog dioksida.
Ovaj put ima manje koraka, ali zahtijeva skupe reagense i oštre uslove reakcije sa niskom tolerancijom grešaka. Koristi se samo za pripremu malih količina uzoraka visoke -čistoće i ne može se prilagoditi za industrijsku proizvodnju.
Istraživanje i razvoj3-bromoizonikotinska kiselinaproizilazi iz sistematskog istraživanja heterocikličkih hemikalija na bazi izonikotinske kiseline-u 20. stoljeću. Početkom 1900-ih uspješno je sintetizirana izonikotinska kiselina. Otkrivene su njegove izvanredne biološke aktivnosti, što ga čini osnovnom skelom za razvoj lijekova protiv tuberkuloze i izaziva bum istraživanja derivata piridin karboksilne kiseline.
Sa napretkom farmaceutskih i hemijskih tehnologija, istraživači su otkrili da je netaknuta izonikotinska kiselina patila od ograničene strukturne stabilnosti i nekoliko lokacija za derivatizaciju, koje nisu ispunile zahtjeve istraživanja i razvoja za nove lijekove.
U skladu s tim, uloženi su napori da se modificira piridinski prsten supstitucijom halogenom kako bi se optimizirala biološka aktivnost i kemijska stabilnost kemikalije.
1960-ih, istraživači su prvi pokušali modificirati izonikotinsku kiselinu bromiranjem, što je označilo službeno pokretanje posvećenog istraživanja o njoj. U ranoj fazi postignuta je samo preliminarna sinteza. Nezreli proces je doveo do slabe regioselektivnosti reakcije bromiranja, obilnih nusproizvoda-, kao i do izuzetno niske čistoće i prinosa proizvoda. Hemikalija je mogla biti proizvedena samo u tragovima za laboratorijsku upotrebu, a daljnja istraživanja njenih svojstava i primjene bila su ograničena. Od 1970-ih do 1980-ih, tehnologije organske sinteze su se stalno nadograđivale.
Istraživači su napustili metodu direktnog bromiranja i razvili sintetički put putem oksidacije prekursora, što je uvelike poboljšalo čistoću i prinos proizvoda i omogućilo njegovu stabilnu proizvodnju.
Nakon 1990-ih, sazrijevanje tehnologije unakrsne katalize{1}}u potpunosti je otključalo njen potencijal za derivatizaciju. Od 21. vijeka, potaknut brzim rastom biomedicine i funkcionalnih materijala,-provedene su dubinske studije o njemu kao o svestranom heterocikličkom gradivnom bloku. Sada je postao jedan od ključnih međuproizvoda u finom hemijskom inženjerstvu i farmaceutskoj pripremi.
Njegova molekula sadrži tri glavne reaktivne strukture: piridinski prsten, atom broma na poziciji 3 i karboksilnu grupu na poziciji 4. Odlikuje se visokom hemijskom reaktivnošću, a njegove funkcionalne grupe mogu biti podvrgnute širokom spektru klasičnih organskih reakcija.
Karboksilna grupa pokazuje opšta svojstva karboksilnih kiselina. Može se podvrgnuti esterifikaciji i amidaciji kataliziranoj kiselinama ili kondenzacijskim agensima i reducirati u hidroksimetil redukcijskim agensima kao što je litij aluminij hidrid. Uz relativno jaku kiselost, može se neutralizirati alkalijama i formirati soli u vodenim i alkoholnim otopinama.
Prsten{0}}vezan atom broma služi kao ključno reaktivno mjesto. Učestvuje u paladijum-katalizovanom Suzuki spajanju i Buchwald-Hartwig aminaciji, a takođe može biti supstituisan nukleofilnim grupama uključujući cijano i alkiltio grupe. Stoga je široko korišteni građevinski blok za sintezu polisupstituiranih derivata piridina.
Atom dušika na piridinskom prstenu pokazuje slabu alkalnost i može formirati soli s neorganskim kiselinama. Ukupna elektronska gustina piridinskog prstena je niska, što ga čini podložnim reakcijama elektrofilne supstitucije kao što su nitracija i sekundarna halogenacija.
Ova hemikalija održava dobru hemijsku stabilnost u čvrstom stanju na sobnoj temperaturi. Kada se čuva u suvom, zatvorenom i tamnom okruženju, njegova čistoća ne pokazuje očigledan pad u roku od nekoliko meseci. Ima umjerenu toplinsku otpornost i rijetko se raspada unutar raspona temperature topljenja. Međutim, produženo zagrijavanje na visokim temperaturama će postepeno uzrokovati debrominaciju i dekarboksilaciju, stvarajući piridin-bazirane na-proizvodima.
Otporan je na slabe kiseline i slabe baze, a njegova matična struktura ostaje netaknuta pod djelovanjem razrijeđenih kiselina i slabih baza na sobnoj temperaturi. Ipak, koncentrisane jake alkalije ili visoko{1}}alkalni uvjeti imaju tendenciju da izazovu hidrolizu atoma broma, dok produženi refluks u koncentriranim jakim kiselinama dovodi do dekarboksilacije.
Hemikalija je osjetljiva na svjetlost. Dugotrajno-izlaganje ultraljubičastom ili sunčevom svjetlu će uzrokovati postepenu fotolizu, što će rezultirati gubitkom broma, promjenom boje i smanjenjem čistoće.
Osim toga, ima tendenciju da reaguje sa jakim oksidantima i jakim redukcionim agensima, a zajedničko skladištenje sa takvim supstancama će ubrzati propadanje. Stabilno se otapa u uobičajenim organskim rastvaračima uključujući metanol, DMF i DMSO na sobnoj temperaturi, ali spora degradacija se i dalje dešava kada se rastvor zagreva tokom dužeg perioda.
FAQ
1. Koja su glavna hemijska svojstva 3-bromoizonske kiseline?
+
-
Pokazuje dvostruku reaktivnost karboksilne kiseline i halogeniranih aromatskih ugljovodonika. Karboksilna grupa može formirati estere i amide, a atom broma može učestvovati u nukleofilnoj supstituciji i reakcijama spajanja kataliziranih metalom-.
2. Kako se obično čuva?
+
-
Treba ga čuvati u zatvorenoj posudi na hladnom, suvom i tamnom mestu. Preporučuje se održavanje temperature između 2 i 8 stepeni Celzijusa kako bi se održala njegova hemijska stabilnost i spriječilo raspadanje.
3. Koja je glavna uloga atoma broma u sintezi?
+
-
Atom broma djeluje kao funkcionalna grupa za pozicioniranje i aktivaciju, olakšavajući uvođenje drugih grupa kroz reakcije spajanja (kao što su Suzuki, Buchwald{0}}Hartwig), čime se omogućava efikasna konstrukcija složenih molekularnih struktura.
Popularni tagovi: 3-bromoizonikotinska kiselina cas 13959-02-9, dobavljači, proizvođači, fabrika, veleprodaja, kupovina, cijena, rasuti, prodaja