stringtranslate.com

Циклобутан

Циклобутан — это циклоалкан и органическое соединение с формулой (CH2 ) 4 . Циклобутан — бесцветный газ, коммерчески доступный в виде сжиженного газа . Производные циклобутана называются циклобутанами. Сам по себе циклобутан не имеет коммерческого или биологического значения, но более сложные производные важны в биологии и биотехнологии. [1]

Структура

Углы связи между атомами углерода значительно напряжены и, как таковые, имеют более низкую энергию связи , чем родственные линейные или ненапряженные углеводороды, например, бутан или циклогексан . Таким образом, циклобутан нестабилен выше примерно 500 °C.

Четыре атома углерода в циклобутане не копланарны; вместо этого кольцо обычно принимает складчатую или «сморщенную» конформацию . [2] Это подразумевает, что угол CCC меньше 90°. Один из атомов углерода образует угол 25° с плоскостью, образованной тремя другими атомами углерода. Таким образом, некоторые из затмевающих взаимодействий уменьшаются. Конформация также известна как «бабочка». Эквивалентные сморщенные конформации взаимопревращаются:

Циклобутаны в биологии и биотехнологии

Пентациклоанамоксовая кислота

Несмотря на присущее напряжение, мотив циклобутана действительно встречается в природе. Одним из примеров является пентациклоанамоксовая кислота, [3] , которая представляет собой ладдеран, состоящий из 5 конденсированных циклобутановых единиц. Предполагаемое напряжение в этом соединении в 3 раза больше, чем у циклобутана. Соединение обнаружено в бактериях, осуществляющих процесс анаммокс , где оно образует часть плотной и очень плотной мембраны, которая, как полагают, защищает организм от токсичных гидроксиламина и гидразина, участвующих в производстве азота и воды из нитрит -ионов и аммиака . [4] Некоторые родственные фенестраны также встречаются в природе. [ необходима цитата ]

Циклобутановые фотодимеры (CPD) образуются в результате фотохимических реакций , которые приводят к соединению двойных связей C=C пиримидинов . [5] [6] [7] Тиминовые димеры (TT-димеры), образующиеся между двумя тиминами, являются наиболее распространенными из CPD. CPD легко восстанавливаются ферментами эксцизионной репарации нуклеотидов . У большинства организмов они также могут восстанавливаться фотолиазами, семейством светозависимых ферментов. Пигментная ксеродерма — это генетическое заболевание, при котором это повреждение не может быть восстановлено, что приводит к изменению цвета кожи и опухолям, вызванным воздействием УФ-излучения .

Фотодимеры, полученные из тимина.

Карбоплатин — популярный противораковый препарат , полученный из циклобутан-1,1-дикарбоновой кислоты.

Подготовка

Существует много методов получения циклобутанов. Алкены димеризуются при облучении УФ-светом. 1,4-Дигалогенбутаны превращаются в циклобутаны при дегалогенировании восстанавливающими металлами.

Циклобутан был впервые синтезирован в 1907 году Джеймсом Брюсом и Ричардом Вильштеттером путем гидрирования циклобутена в присутствии никеля. [8]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Zvi Rappoport, Joel F. Liebman, ed. (2005). Химия циклобутанов . PATAI'S Chemistry of Functional Groups. John Wiley & Sons. doi :10.1002/0470864028. ISBN 9780470864029.
  2. ^ "Циклобутан". Encyclopedia Britannica . Получено 8 июля 2022 г.
  3. ^ Дж. С. Синнингхе Дамсте, М. Строус, WIC Rijpstra, EC Hopmans, JAJ Geenevasen, ACT van Duin, LA van Niftrik и MSM Jetten (2002). «Линейно сцепленные циклобутановые липиды образуют плотную бактериальную мембрану». Природа . 419 (6908): 708–712. Бибкод : 2002Natur.419..708S. дои : 10.1038/nature01128. PMID  12384695. S2CID  4373854.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  4. ^ Винсент Маскитти и Э. Дж. Кори (2006). «Энантиоселективный синтез пентациклоанаммоксовой кислоты». J. Am. Chem. Soc. 128 (10): 3118–9. doi :10.1021/ja058370g. PMID  16522072. Авторы утверждают, что способ биосинтеза весьма загадочен.
  5. ^ RB Setlow (1966). «Пиримидиновые димеры циклобутанового типа в полинуклеотидах». Science . 153 (3734): 379–386. Bibcode :1966Sci...153..379S. doi :10.1126/science.153.3734.379. PMID  5328566. S2CID  11210761.
  6. ^ Экспертные обзоры по молекулярной медицине (2 декабря 2002 г.). "Структура основных фотопродуктов, индуцированных УФ-излучением, в ДНК" (PDF) . Cambridge University Press. Архивировано из оригинала (PDF) 21 марта 2005 г. Получено 16 августа 2009 г.
  7. ^ Кристофер Мэтьюз; KE Van Holde (1990). Биохимия (2-е изд.). Benjamin Cummings Publication. стр. 1168. ISBN 978-0-8053-5015-9.
  8. ^ Ричард Вильштеттер; Джеймс Брюс (1907). «Zur Kenntnis der Cyclobutanreihe» [О наших знаниях о циклобутановом ряду]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 40 (4): 3979–3999. дои : 10.1002/cber.19070400407.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Циклобутан .