stringtranslate.com

Гуанидин

Гуанидин — это соединение с формулой HNC(NH 2 ) 2 . Это бесцветное твердое вещество, растворяющееся в полярных растворителях. Это сильное основание , которое используется в производстве пластмасс и взрывчатых веществ . Оно обнаруживается в моче преимущественно у пациентов, страдающих почечной недостаточностью. [4] Фрагмент гуанидина также появляется в более крупных органических молекулах, в том числе в боковой цепи аргинина .

Структура

Гуанидин можно рассматривать как азотистый аналог угольной кислоты . То есть, группа C=O в угольной кислоте заменена на группу C=NH, а каждая OH заменена на NH
2группа. [5] Изобутен можно рассматривать как аналог углерода во многом таким же образом. Подробный кристаллографический анализ гуанидина был выяснен спустя 148 лет после его первого синтеза, несмотря на простоту молекулы. [6] В 2013 году положения атомов водорода и их параметры смещения были точно определены с помощью нейтронной дифракции на монокристалле. [7]

Производство

Гуанидин может быть получен из природных источников, впервые он был выделен в 1861 году Адольфом Штрекером путем окислительной деградации ароматического природного продукта, гуанина , выделенного из перуанского гуано . [8] [9]

Лабораторным методом получения гуанидина является щадящее (180-190 °С) термическое разложение сухого роданида аммония в безводных условиях:

3NH4SCN → 2CH5N3 + H2S + CS2​​​

Коммерческий путь включает двухэтапный процесс, начинающийся с реакции дициандиамида с солями аммония . Через посредничество бигуанидина этот этап аммонолиза дает соли катиона гуанидиния (см. ниже). На втором этапе соль обрабатывается основанием, таким как метоксид натрия . [8]

Соли изотиоурония (S-алкилированные тиомочевины ) реагируют с аминами, образуя соли гуанидиния : [10]

RNH2 + [ CH3SC (NH2 ) 2 ] + X− → [ RN(H ) C ( NH2 ) 2 ] + X− + CH3SH

Полученные ионы гуанидиния часто могут быть депротонированы, чтобы получить гуанидин. Этот подход иногда называют синтезом Ратке, в честь его первооткрывателя. после Бернхарда Ратке [11] [12]

Химия

Катион гуанидиния

Сопряженная кислота называется катионом гуанидиния , ( C(NH
2)+
3). Этот плоский симметричный ион состоит из трех аминогрупп , каждая из которых связана с центральным атомом углерода ковалентной связью порядка 4/3. Это высокостабильный катион +1 в водном растворе благодаря эффективной резонансной стабилизации заряда и эффективной сольватации молекулами воды. В результате его p K aH составляет 13,6 [2] (p K b составляет 0,4), что означает, что гуанидин является очень сильным основанием в воде; в нейтральной воде он существует почти исключительно в виде гуанидиния. В связи с этим большинство производных гуанидина представляют собой соли, содержащие сопряженную кислоту.

Тестирование на гуанидин

Гуанидин можно селективно обнаружить с помощью натриевой соли 1,2-нафтохинон-4-сульфоновой кислоты ( реактив Фолина ) и подкисленной мочевины. [13]

Использует

Промышленность

Основной солью, представляющей коммерческий интерес, является нитрат [C( NH
2) 3 ] НЕТ
3. Используется в качестве пропеллента, например, в подушках безопасности .

Лекарство

Со времен Средневековья в Европе гуанидин использовался для лечения диабета в качестве активного антигипергликемического ингредиента французской сирени . Из-за его долгосрочной гепатотоксичности дальнейшие исследования по контролю сахара в крови были приостановлены сначала после открытия инсулина. Более поздняя разработка нетоксичных, безопасных бигуанидов привела к долговременному использованию лекарства первой линии для контроля диабета метформина , представленного в Европе в 1950-х годах и в Соединенных Штатах в 1995 году и теперь назначаемого более чем 17 миллионам пациентов в год в США. [14] [15]

Хлорид гуанидиния [14] является спорным в настоящее время адъювантом в лечении ботулизма . Недавние исследования показали, что некоторые значительные подгруппы пациентов не видят улучшения после введения этого препарата. [16]

Биохимия

Гуанидин существует в протонированной форме, как гуанидиний, в растворе при физиологическом pH.

Хлорид гуанидиния (также известный как гидрохлорид гуанидиния) обладает хаотропными свойствами и используется для денатурации белков. Известно, что хлорид гуанидиния денатурирует белки с линейной зависимостью между концентрацией и свободной энергией разворачивания. В водных растворах, содержащих 6  М хлорида гуанидиния, почти все белки теряют всю свою вторичную структуру и превращаются в беспорядочно скрученные пептидные цепи. Тиоцианат гуанидиния также используется из-за его денатурирующего эффекта на различные биологические образцы.

Недавние исследования показывают, что гуанидиний производится бактериями как токсичный побочный продукт. Чтобы снизить токсичность гуанидиния, бактерии разработали класс транспортеров, известных как экспортеры гуанидиния или белки Gdx, чтобы вытеснять излишки этого иона наружу из клетки. [17] Белки Gdx высокоселективны для гуанидиния и монозамещенных гуанидинильных соединений и разделяют перекрывающийся набор неканонических субстратов с экспортером лекарств EmrE. [18]

Другой

Гидроксид гуанидиния является активным ингредиентом некоторых нещелочных выпрямителей волос .

Производные гуанидина

Общая структура гуанидина

Гуанидины — это группа органических соединений , имеющих общую функциональную группу с общей структурой (R
1Р
2Н)(Р
3Р
4Н)С=Н−Р
5. Центральная связь в этой группе — это связь имина , а группа структурно связана с амидинами и мочевинами. Примерами гуанидинов являются аргинин , триазабициклодецен , сакситоксин и креатин .

Галегин – это изоамиленгуанидин . [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2014). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013. Королевское химическое общество . стр. 883. doi :10.1039/9781849733069. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^ ab Perrin DD (1972). Константы диссоциации органических оснований в водном растворе (дополнительное издание). Лондон: Butterworths.
  3. ^ "Гуанидин гидрохлорид". ChemIDplus . Национальная медицинская библиотека . Архивировано из оригинала 2014-08-12 . Получено 2014-08-10 .
  4. ^ Sawynok J, Dawborn JK (1975). «Концентрация в плазме и выделение с мочой производных гуанидина у здоровых субъектов и пациентов с почечной недостаточностью». Клиническая и экспериментальная фармакология и физиология . 2 (1): 1–15. doi :10.1111/j.1440-1681.1975.tb02368.x. PMID  1126056. S2CID  41794868.
  5. ^ Göbel M, Klapötke TM (август 2007). "Первая структурная характеристика гуанидина, HN=C(NH(2))(2)". Chemical Communications . 43 (30): 3180–3182. doi :10.1039/B705100J. PMID  17653381.
  6. ^ Yamada T, Liu X, Englert U, Yamane H, Dronskowski R (июнь 2009). «Твердотельная структура свободного основания гуанидина наконец достигнута». Химия: Европейский журнал . 15 (23): 5651–5655. doi :10.1002/chem.200900508. PMID  19388036.
  7. ^ Sawinski PK, Meven M, Englert U, Dronskowski R (2013). "Исследование дифракции нейтронов на монокристалле гуанидина, CN3H5". Crystal Growth & Design . 13 (4): 1730–5. doi : 10.1021/cg400054k .
  8. ^ ab Гютнер Т., Мерченк Б., Шульц Б. «Гуанидин и производные». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a12_545.pub2. ISBN 978-3527306732.
  9. ^ Стрекер А (1861). «Untersuchungen über die chemischen Beziehungen zwischen Guanin, Xanthin, Theobromin, Caffein und Kreatinin» [Исследования химических связей между гуанином, ксантином, теобромином, кофеином и креатинином]. Либигс Анн. Хим . 118 (2): 151–177. дои : 10.1002/jlac.18611180203. Архивировано из оригинала 16 июля 2021 г. Проверено 02 июля 2019 г.
  10. ^ Palmer, David C. (2001). " S -Methylisothiourea". E-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis . doi :10.1002/047084289X.rm199s. ISBN 0471936235.
  11. ^ "Генрих Бернхард Ратке. (1840-1923)" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (серии A и B) . 57 (9): А83–А92. 8 октября 1924 г. doi : 10.1002/cber.19240570929 .
  12. ^ Ратке, Б. (июль 1881 г.). «Ueber Derivate и конституция Schwefelharnstoffs». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 14 (2): 1774–1780. дои : 10.1002/cber.18810140247.
  13. ^ Салливан MX (1935-10-01). «Колориметрический тест на гуанидин». Труды Общества экспериментальной биологии и медицины . 33 (1): 106–108. doi :10.3181/00379727-33-8270C. ISSN  0037-9727. S2CID  88290359.
  14. ^ ab Blaslov K, Naranđa FS, Kruljac I, Renar IP (декабрь 2018 г.). «Подход к лечению диабета 2 типа: прошлое, настоящее и будущее». World Journal of Diabetes . 9 (12): 209–219. doi : 10.4239/wjd.v9.i12.209 . PMC 6304295. PMID  30588282 . 
  15. ^ "Топ-300 2019 года". clincalc.com . Архивировано из оригинала 2021-02-12 . Получено 2022-02-17 .
  16. ^ Брук I (2001). Анаэробные инфекции у детей: диагностика и лечение (3-е изд.). Тейлор и Фрэнсис. стр. 529. ISBN 0824741862.
  17. ^ Kermani AA, Macdonald CB, Gundepudi R, Stockbridge RB (март 2018 г.). «Экспорт гуанидиния — основная функция транспортеров семейства SMR». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 115 (12): 3060–3065. Bibcode : 2018PNAS..115.3060K. doi : 10.1073 /pnas.1719187115 . PMC 5866581. PMID  29507227. 
  18. ^ Kermani AA, Macdonald CB, Burata OE, Ben Koff B, Koide A, Denbaum E и др. (ноябрь 2020 г.). «Структурная основа промискуитета в малых транспортерах множественной лекарственной устойчивости». Nature Communications . 11 (1): 6064. Bibcode :2020NatCo..11.6064K. doi :10.1038/s41467-020-19820-8. PMC 7695847 . PMID  33247110. 
  19. ^ Witters LA (октябрь 2001 г.). «Цветение французской сирени». Журнал клинических исследований . 108 (8): 1105–1107. doi : 10.1172/JCI14178. PMC 209536. PMID  11602616.