stringtranslate.com

Формазан

Формазаны — соединения общей формулы [RN=NC(R')=N-NH-R"], формально производные формазана [H 2 NN=CHN=NH], неизвестные в свободном виде. [1]

Формазановые красители — это искусственные хромогенные продукты, получаемые путем восстановления солей тетразолия дегидрогеназами и редуктазами . Они имеют различные цвета от темно-синего до насыщенного красного и оранжевого, в зависимости от исходной соли тетразолия, используемой в качестве субстрата для реакции.

Структура и реакционная способность

Формазаны — это интенсивно окрашенные соединения, характеризующиеся следующей структурой: [-N=NC(R)=N-NH-], [2] и тесно связанные с азо (−N=N−) красителями. Их структура была впервые определена в 1892 году фон Пехманом и Бамбергером и Уилрайтом независимо друг от друга. [3] [4] Их глубокий цвет и окислительно-восстановительная химия обусловлены их богатой азотом основной цепью. [5]

Формазаны обладают высокой таутомерной и конформационной гибкостью. [5] Благодаря двум чередующимся двойным связям в основной цепи формазаны могут существовать в четырех возможных изомерных формах: син, s-цис (закрытая форма); син, s-транс (открытая форма); анти, s-цис; и анти, s-транс (линейная форма). [6]

1,5-дизамещенные формазаны могут существовать в виде двух таутомеров (1 и 2 на изображении ниже). При депротонировании образующийся анион (3) стабилизируется резонансом . С ионами переходных металлов ( Cu 2+ , Co 3+ , Ni 2+ , Zn 2+ и т. д.) формазаны образуют ярко окрашенные комплексы ( хелаты ).

Благодаря своей способности реагировать как с сильными кислотами, так и с основаниями, формазаны можно считать амфотерными . [7]


Окисление таких соединений приводит к их превращению в бесцветные соли тетразолия. Среди различных используемых окислителей — оксид ртути, азотная кислота, изоамилнитрит, N-бромсукцинимид, перманганат калия, тетраацетат свинца и t-бутилгипохлорит. [8] В зависимости от условий соли тетразолия могут быть восстановлены с образованием тетразолильных радикалов или формазана:

Синтез

Существуют различные синтетические методы синтеза формазанов . [8] [9]

Реакция соединений диазония с гидразонами альдегидов является одной из наиболее распространенных процедур получения формазанов. Гидразоны, которые являются электронно-богатыми соединениями, реагируют с солями диазония либо по атому азота, либо по атому углерода, образуя формазаны. Соли диазония соединяются с азотом амина в гидразоне с замещением водорода, давая промежуточное соединение, которое затем перестраивается в формазан. [10]

Другой формой синтеза формазанов является реакция активных метиленовых соединений с солями диазония. Соли диазония присоединяются к активным метиленовым соединениям, образуя промежуточное азосоединение, за которым следует добавление второй соли диазония (в более щелочных условиях), что дает тетразен , который затем образует 3-замещенный формазан.

Формазаны также могут быть получены окислением соответствующих гидразидинов, обычно получаемых посредством реакции гидразонилгалогенидов с соответствующими производными гидразина . Например, этилформиат или ортоформиат реагирует с двумя эквивалентами фенилгидразина, давая 1,5-дифенилформазан, в кислых условиях . В основных условиях этилнитрат реагирует в метиленовом положении, давая 3-метил-1,5-дифенилформазан, который также может быть получен из реакции фенилазоэтана с изоамилнитритом .

Кроме того, формазаны могут быть получены путем разложения замещенных солей тетразолия либо фотохимическим путем, либо под действием аскорбиновой кислоты в щелочной среде. [11]

Приложение

Тест МТТ: образование кристаллов формазана из МТТ в мезенхимальных стволовых клетках

Соли тетразолия и их формазановые продукты широко используются в гистохимических методах, особенно в колориметрических анализах жизнеспособности . [12] Эти процедуры основаны на восстановлении тетразолия ферментами митохондриальной дегидрогеназы, которая переносится внутрь живых клеток:

Наиболее часто используемые соли тетразолия включают: [13]

  1. ИНТ или хлорид 2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенил-2H-тетразолия, нерастворимый в воде.
  2. МТТ или 3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенил-2H-тетразолий бромид, который нерастворим в воде и используется в анализе МТТ .
  3. XTT или 2,3-бис-(2-метокси-4-нитро-5-сульфофенил)-2H-тетразолий-5-карбоксанилид, который растворим в воде.
  4. MTS или 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-5-(3-карбоксиметоксифенил)-2-(4-сульфофенил)-2H-тетразолий, который растворим в воде и используется в анализе MTS .
  5. ТТХ или хлорид тетразолия или хлорид 2,3,5-трифенил-2Н-тетразолия, который растворим в воде.
  6. НСТ используется в диагностических тестах, особенно при хронической гранулематозной болезни и других заболеваниях, связанных с нарушением функции фагоцитов.

При восстановлении в клетке, либо ферментативно , либо посредством прямой реакции с НАДН или НАДФН , классическая соль тетразолия, МТТ, становится синей или фиолетовой и может образовывать нерастворимый осадок. [14] [15] Эти красители формазана обычно используются в анализах пролиферации и токсичности клеток , таких как тесты EpiDerm [16] и EpiSkin, поскольку они окрашивают только живые, метаболически активные клетки. [17] [18]

Ссылки

  1. ^ formazans Архивировано 20.01.2022 в Wayback Machine . В: Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. («Gold Book»). Составлено AD McNaught и A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Онлайн-версия (2019-) создана SJ Chalk. ISBN  0-9678550-9-8 . doi :10.1351/goldbook.
  2. ^ Хаттаб, Тауфик; Хаггаг, Карима М (2017). «Синтез и спектральные свойства симметричных и асимметричных 3-циано-1,5-диарилформазановых красителей для окрашивания полиэфирных тканей». Egyptian Journal of Chemistry . 60 (Выпуск конференции (8-я международная конференция отдела текстильных исследований (ICTRD 2017), Национальный исследовательский центр, Каир 12622, Египет.)): 33–40. doi : 10.21608/ejchem.2017.1479.1103 . ISSN  0449-2285. Архивировано из оригинала 2020-10-18 . Получено 2022-02-24 .
  3. ^ Вольфром, ML; Типсон, RS (1958). Достижения в химии углеводов . ISSN. Elsevier Science. ISBN 978-0-08-056272-8.
  4. ^ Nineham, AW (1955-04-01). «Химия формазанов и солей тетразолия». Chemical Reviews . 55 (2): 355–483. doi : 10.1021/cr50002a004 . ISSN  0009-2665.
  5. ^ ab Gilroy, Joe B.; Otten, Edwin (2020). «Формазанатные координационные соединения: синтез, реакционная способность и применение». Chem. Soc. Rev. 49 ( 1): 85–113. doi : 10.1039/C9CS00676A . PMID  31802081.
  6. ^ Чанг, Му-Чие; Роуэн, Питер; Травиесо-Пуэнте, Ракель; Лутц, Мартин; Оттен, Эдвин (10.12.2014). «Формазанатные лиганды как структурно универсальные, окислительно-восстановительно-активные аналоги β-дикетиминатов в химии цинка». Неорганическая химия . 54 (1): 379–388. doi :10.1021/ic5025873. ISSN  0020-1669. PMID  25493709. Архивировано из оригинала 24.02.2022 . Получено 24.02.2022 .
  7. ^ Katritzky, Alan R.; Belyakov, Sergey A.; Durst, H. Dupont; Xu, Ruixin; Dalal, Naresh S. (1994-08-01). "Синтезы 3-(замещенных)-2,4,6-трифенилвердазилов". Canadian Journal of Chemistry . 72 (8): 1849–1856. doi : 10.1139/v94-235 . ISSN  0008-4042.
  8. ^ ab Shawali, Ahmad S.; Samy, Nevien A. (2015). «Функционализированные формазаны: обзор недавнего прогресса в их фармакологической активности». Journal of Advanced Research . 6 (3): 241–254. doi : 10.1016/j.jare.2014.07.001 . ISSN  2090-1232. PMC 4522548. PMID 26257923  . 
  9. ^ Карабах, YY; Копылович, Максимилиан (2014). «Синтез, применение и координационная химия формазанов». Лиганды: синтез, характеристика и роль в биотехнологии . Nova Science Publishers. стр. 249–274. ISBN 9781631171437.
  10. ^ Дэниел, Д.С. (2002). «Химия солей тетразолия». Темы в прикладной химии : 207–296. doi :10.1007/0-306-46906-5_7. ISBN 0-306-45459-9.
  11. ^ Charette, AB; Aggarwal, VK; Aitken, RA; Cicchi, S.; Cordero, F. (2014). Science of Synthesis: Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations Vol. 22: Three Carbon-Heteroatom Bonds: Thio-, Seleno-, and Tellurocarboxylic Acids and Derivatives; Imidic Acids and Derivatives; Ortho Acid Derivatives . Thieme. ISBN 978-3-13-178151-2.
  12. ^ Gavanji S, Bakhtari A, Famurewa AC, Othman EM (январь 2023 г.). «Цитотоксическая активность растительных лекарственных средств по оценке in vitro: обзор». Химия и биоразнообразие . 20 (2): 3–27. doi : 10.1002/cbdv.202201098 . PMID  36595710. S2CID  255473013.
  13. ^ Altman FP (1976). «Соли тетразолия и формазаны». Prog. Histochem. Cytochem . 9 (3): 1–56. doi :10.1016/S0079-6336(76)80015-0. PMID  792958.
  14. ^ Stockert, Juan C.; Horobin, Richard W.; Colombo, Lucas L.; Blázquez-Castro, Alfonso (2018). «Соли тетразолия и продукты формазана в клеточной биологии: оценка жизнеспособности, флуоресцентная визуализация и перспективы маркировки» (PDF) . Acta Histochemica . 120 (3): 159–167. doi :10.1016/j.acthis.2018.02.005. PMID  29496266. Архивировано (PDF) из оригинала 20.01.2022 . Получено 24.02.2022 .
  15. ^ Стокерт, Хуан К.; Бласкес-Кастро, Альфонсо; Каньете, Магдалена; Хоробин, Ричард В.; Вильянуэва, Анхелес (2012). «МТТ-анализ жизнеспособности клеток: внутриклеточная локализация продукта формазана находится в липидных каплях». Акта гистохимика . 114 (8): 785–796. doi : 10.1016/j.actis.2012.01.006. ПМИД  22341561.
  16. ^ Mattek, заархивировано из оригинала 2022-02-08 , извлечено 2022-02-24
  17. ^ Маршалл Н. Дж., Гудвин К. Дж., Холт С. Дж. (июнь 1995 г.). «Критическая оценка использования микрокультурных тетразолиевых анализов для измерения роста и функции клеток». Growth Regul . 5 (2): 69–84. PMID  7627094.
  18. ^ Scudiero DA, Shoemaker RH, Paull KD, et al. (1 сентября 1988 г.). «Оценка анализа растворимого тетразолия/формазана для роста клеток и чувствительности к препаратам в культуре с использованием линий человеческих и других опухолевых клеток». Cancer Res . 48 (17): 4827–33. PMID  3409223. Архивировано из оригинала 24 февраля 2022 г. Получено 24 февраля 2022 г.