stringtranslate.com

Пиритион

Пиритион — общепринятое название сероорганического соединения с молекулярной формулой C.
5ЧАС
5NOS , выбранный в качестве аббревиатуры пиридинтиона , и обнаруженный в персидском луке-шалоте . [4] Он существует в виде пары таутомеров , основная форма - тион 1-гидрокси-2(1 H )-пиридинтион , а второстепенная форма - тиол 2-меркаптопиридин N- оксид ; он кристаллизуется в форме тиона. [5] Его обычно получают из 2-бромпиридина , [1] 2-хлорпиридина , [6] [7] или 2-хлорпиридина N-оксида, [8] и он коммерчески доступен как в виде нейтрального соединения, так и в виде его натриевой соли . [1] Он используется для приготовления пиритиона цинка , [9] [10], который в основном используется для лечения перхоти и себорейного дерматита в лечебных шампунях , [11] [12] хотя также является противообрастающим средством в красках. [13]

Подготовка

Получение пиритиона было впервые описано в 1950 году [13] Шоу [14] и было получено путем реакции 2-хлорпиридина N-оксида с гидросульфидом натрия с последующим подкислением [8] или, в последнее время, с сульфидом натрия . [15] Сам 2-хлорпиридин N - оксид может быть получен из 2-хлорпиридина с использованием перуксусной кислоты . [16] Другой подход включает обработку того же исходного N -оксида тиомочевиной для получения пиридил-2-изотиоурония хлорида N -оксида, который подвергается основному гидролизу до пиритиона. [1] [17] 2-Бромпиридин может быть окислен до его N -оксида с использованием подходящей перкислоты (как для 2-хлорпиридина), оба подхода аналогичны тем, которые описаны в Organic Syntheses для окисления пиридина до его N -оксида. [1] [18] Реакция замещения с использованием либо дитионита натрия ( Na
2С
2О
4) или сульфид натрия с гидроксидом натрия позволит заменить заместитель брома на функциональную группу тиола . [1] [15]

Альтернативная стратегия заключается в образовании меркаптана перед введением N - оксидного фрагмента . 2-меркаптопиридин был первоначально синтезирован в 1931 году путем нагревания 2-хлорпиридина с гидросульфидом кальция , [6] подход, аналогичный тому, который впервые использовался для получения пиритиона. [8] Аналогичный подход с тиомочевиной через соль урония был описан в 1958 году и обеспечивает более удобный путь к 2-меркаптопиридину. [7] Затем можно провести окисление до N -оксида.

Дисульфид дипиритион, 2,2'-дитиобис(пиридин- N - оксид)

Пиритион содержится в качестве натурального продукта в растении Allium stipitatum , азиатском виде лука , также известном как персидский шалот. [4] Его присутствие было обнаружено с помощью масс-спектрометрии положительных ионов с использованием источника ионов DART [19] , а дисульфид дипиритиона [  de] (2,2'-дисульфандиилбис(пиридин)-1,1'-диоксид) был обнаружен в том же виде. [20] Дипиритион можно получить в лаборатории путем окисления пиритиона хлором в присутствии гидроксида натрия : [16]

2  С
5ЧАС
4НОШ   +   Cl
2   + 2 NaOH →   ОНЦ
5ЧАС
4–С–С–С
5ЧАС
4NO   + 2 NaCl + 2  H
2О

Дипиритион используется как фунгицид и бактерицид [ 8] и, как сообщается, обладает новой цитотоксической активностью , вызывая апоптоз [21] . Однако, поскольку апоптоз происходит только у высших организмов, этот механизм не имеет отношения к противогрибковым и бактерицидным свойствам пиритиона.

Характеристики

Таутомеризация натриевой соли пиритиона
(тионная форма слева, тиолятная форма справа)

Пиритион существует в виде пары прототропов, формы таутомерии , при которой быстрое взаимопревращение конституционных изомеров включает сдвиг одного протона, в данном случае между атомами серы и кислорода (показано в информационном поле выше). [3] [22] [23]

Соли сопряженного основания пиритиона также можно рассматривать как проявляющие таутомерию, предположительно связывая ион натрия с любым гетероатомом, несущим отрицательный заряд аниона (в отличие от формальных зарядов, связанных с N -оксидом); однако, рассматривая только анион, это также можно было бы описать как пример резонанса .

Пиритион является слабой кислотой со значениями p K a −1,95 и +4,6 (тиоловый протон), [2] [3], но является заметно более сильной кислотой, чем любое из его исходных соединений (пиридин- N- оксид и пиридин-2-тиол), оба из которых имеют p K a  > 8. [22] Он лишь немного растворим в воде (2,5 г л −1 ), но растворим во многих органических растворителях (включая бензол , хлороформ , дихлорметан , диметилформамид , диметилсульфоксид и этилацетат ) и слабо растворим в других ( диэтиловый эфир , этанол , метил -трет -бутиловый эфир и тетрагидрофуран ). [1]

Пиритион может быть использован в качестве источника гидроксильного радикала в органическом синтезе [24], поскольку он фотохимически разлагается на HO • и (пиридин-2-ил)сульфанильный радикал. [25]

Приложения

Структуры 1:2 комплексов цинка и сопряженного основания пиритиона
Вверху : Структурная формула мономера
Внизу : Шаростержневая модель димера

Сопряженное основание пиритиона (пиритионат-ион) представляет собой анион , содержащий два донорных атома , атом серы и атом кислорода, каждый из которых несет отрицательный формальный заряд ; атом азота остается формально положительно заряженным. Тиолат-анион может быть образован в результате реакции с карбонатом натрия, а пиритион цинка образуется при добавлении хлорида цинка . [10] Анион может действовать как монодентатный или бидентатный лиганд и образует комплекс 1:2 с металлическим центром цинка (II). Пиритион цинка используется с 1930-х годов, хотя его получение не было раскрыто до британского патента 1955 года [13] , в котором пиритион реагировал непосредственно с гидратированным сульфатом цинка в этаноле. [9] В своей мономерной форме пиритион цинка имеет два аниона, хелатированных с цинковым центром с тетраэдрической геометрией . В твердом состоянии он образует димер , в котором каждый центр цинка принимает тригональную бипирамидальную геометрию с двумя анионами, действующими как мостиковые лиганды, координированные через атомы кислорода в аксиальных положениях. [26] В растворе димеры диссоциируют посредством разрыва связей цинк-кислород с каждым мостиковым лигандом. Может произойти дальнейшая диссоциация мономера на его составляющие, что нежелательно, поскольку комплекс более эффективен в медицинских применениях; по этой причине карбонат цинка можно добавлять в составы, поскольку он ингибирует диссоциацию мономера. [27]

Пиритион цинка имеет долгую историю использования в лечебных шампунях для лечения перхоти и себорейного дерматита [28] [29] [30] (перхоть можно считать легкой формой себорейного дерматита [12] ). Он проявляет как противогрибковые , так и противомикробные свойства, подавляя дрожжи Malassezia , которые способствуют этим заболеваниям кожи головы. [27] Механизмы, с помощью которых эта работа является предметом продолжающегося изучения. [31] [32] Его можно использовать в качестве антибактериального средства против инфекций стафилококка и стрептококка при таких состояниях, как эпидермофития стопы, экзема, псориаз и стригущий лишай. [13] Известно, что он цитотоксичен против Pityrosporum ovale , особенно в сочетании с кетоконазолом , который является предпочтительной формулой для лечения себорейного дерматита. [11] Сам пиритион ингибирует процессы мембранного транспорта у грибков. [22] [33]

Краски, используемые на открытом воздухе, иногда содержат пиритион цинка в качестве средства профилактики водорослей и плесени. [13] [34]

Ссылки

  1. ^ abcdefgh Knight, David W.; Hartung, Jens (15 сентября 2006 г.). "1-Гидроксипиридин-2(1H)-тион". 1-Гидроксипиридин-2(1 H )-тион . Энциклопедия реагентов для органического синтеза . John Wiley & Sons . doi :10.1002/047084289X.rh067.pub2. ISBN 0471936235.
  2. ^ аб Родригес Мелладо, Хосе Мигель; Марин Гальвин, Рафаэль; Руис Монтойя, «Мерседес» (2004). «Антропогенные загрязнители окружающей среды: электрохимические исследования гербицидов и фунгицидов». В Бриллас Косо, Энрик; Кабот Джулия, Пере-Луис (ред.). Тенденции в электрохимии и коррозии в начале XXI века: посвящается профессору доктору Хосепу М. Косте по случаю его 70-летия . Edicions Universitat Барселона. стр. 335–358. ISBN 9788447526390. Архивировано из оригинала 2024-02-24 . Получено 2024-02-24 .
  3. ^ abc Jones, R. Alan; Katritzky, AR (1960). " N -оксиды и родственные соединения. Часть XVII. Таутомерия меркапто- и ациламино-пиридин 1-оксидов". J. Chem. Soc. : 2937–2942. doi :10.1039/JR9600002937.
  4. ^ ab Ebrahimia, R.; Zamani, Z.; Kash, A. (2009). «Оценка генетического разнообразия дикого персидского шалота ( Allium hirtifolium Boiss.) с использованием морфологических и RAPD-маркеров». Sci. Hortic. 119 (4): 345–351. Bibcode :2009ScHor.119..345E. doi :10.1016/j.scienta.2008.08.032.
  5. ^ Бонд, Эндрю; Джонс, Уильям (1999). "1-Гидрокси-2(1 H )-пиридинтион". Acta Crystallogr. C. 55 ( 9): 1536–1538. Bibcode : 1999AcCrC..55.1536B. doi : 10.1107/S0108270199006824.
  6. ^ Аб Рат, К.; Бинц, А.; Рэт, К. (1931). «Меркаптан и сульфозаурен пиридинов. XII. Mitteilung über Derivate des Pyridins». Юстус Либигс Энн. хим. (на немецком языке). 487 : 105–119. дои : 10.1002/jlac.19314870107.
  7. ^ ab Jones, RA; Katritzky, AR (1958). "721. Таутомерные пиридины. Часть I. Пирид-2- и -4-тион". J. Chem. Soc. : 3610–3613. doi :10.1039/JR9580003610.
  8. ^ abcd Запись о Пиритионе . в: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, получено 15 декабря 2016 г.
  9. ^ ab US provided 2809971, Bernstein, Jack & Losee, Kathryn A., "Heavy-metal deriveds of 1-hydroxy-2-pyridinethiones and method of preparation same", опубликовано 15 октября 1957 г., присвоено Олину Матисону.  Архивировано 24 декабря 2016 г. на Wayback Machine.
  10. ^ ab US выдан патент 4396766, Фармер, Дэвид А. и Кац, Лоуренс Э., «Процесс производства пиритиона натрия и цинка», опубликовано 02.08.1983, передано Olin Corporation [1] 
  11. ^ аб Гупта, Мринал; Махаджан, Викрам К.; Мехта, Караниндер С.; Чаухан, Пушпиндер С. (2014). «Цинковая терапия в дерматологии: обзор». Дерматол. Рез. Практика. 2014 : 1–11. дои : 10.1155/2014/709152 . ПМК 4120804 . ПМИД  25120566.  
  12. ^ ab Chernoff, Karen; Lin, Richie; Cohen, Steven R. (2014). «Себорейный дерматит». В Rudikoff, Donald; Cohen, Steven R.; Scheinfeld, Noah (ред.). Атопический дерматит и экзематозные расстройства . CRC Press . стр. 275–288. ISBN 9781840766530. Архивировано из оригинала 2024-02-24 . Получено 2024-02-24 .
  13. ^ abcde "Молекула недели: пиритион цинка". Американское химическое общество . 10 февраля 2014 г. Архивировано из оригинала 1 марта 2021 г. Получено 23 апреля 2020 г.
  14. ^ Шоу, Эллиотт; Бернстайн, Джек; Лозе, Кэтрин; Лотт, WA (1950). «Аналоги аспергилловой кислоты. IV. Замещенные 2-бромпиридин- N -оксиды и их превращение в циклические тиогидроксамовые кислоты». J. Am. Chem. Soc. 72 (10): 4362–4364. doi :10.1021/ja01166a008.
  15. ^ Аб Ченг, Хэфэн; Она, Джи (1990). «14. Улучшенное получение 2-меркаптопиридин- N -оксида». Чжунго Ияо Гунге Цзажжи . 21 (2): 55–56.
  16. ^ ab Unger, Thomas A. (1996). "Дипиритион". Справочник по синтезу пестицидов . Noyes Publications . стр. 853. ISBN 9780815518532. Архивировано из оригинала 2024-02-24 . Получено 2024-02-24 .
  17. ^ Томас, К.; Йерхель, Д. (1964). «Введение заместителей в пиридиновое кольцо». В Foerst, Wilhelm (ред.). Новые методы препаративной органической химии . Том 3. Перевод Бирнбаума, Генри. Academic Press . С. 53–110. ISBN 9780323146104. Архивировано из оригинала 2024-02-24 . Получено 2024-02-24 .
  18. ^ Mosher, HS; Turner, L.; Carlsmith, A. (1963). "Pyridine-N-oxide". Органические синтезы . doi :10.15227/orgsyn.033.0079; Собрание томов , т. 4, стр. 828.
  19. ^ Блок, Эрик; Дейн, А. Джон; Коди, Роберт Б. (2011). «Измельчение чеснока и нарезка лука: обнаружение сульфеновых кислот и других реактивных сероорганических промежуточных продуктов из чеснока и других луковых с использованием прямого анализа в режиме реального времени масс-спектрометрии (DART-MS)». Фосфор сера . 186 (5): 1085–1093. doi :10.1080/10426507.2010.507728. S2CID  98520689.
  20. ^ O'Donnell, Gemma; Poeschl, Rosemarie; Zimhony, Oren; Gunaratnam, Mekala; Moreira, Joao BC; Neidle, Stephen; Evangelopoulos, Dimitrios; Bhakta⊥, Sanjib; Malkinson, John P.; Boshoff, Helena I.; Lenaerts, Anne; Gibbons, Simon (2009). "Биоактивные дисульфиды пиридина-N-оксида из Allium stipitatum". J. Nat. Prod. 72 (3): 360–365. doi :10.1021/np800572r. PMC 2765505. PMID  19093848 .  
  21. ^ Фан, Юмей; Лю, Цайчжи; Хуан, Юнмао; Чжан, Цзе; Кай, Линлин; Ван, Шэннань; Чжан, Юнцзе; Дуань, Сянлинь; Инь, Чжимин (2013). «Дипиритион индуцирует остановку клеточного цикла и апоптоз в четырех линиях раковых клеток in vitro и подавляет рост опухоли на мышиной модели». БМК Фармакол. Токсикол. 14 (54): 54. дои : 10.1186/2050-6511-14-54 . ПМК 4015681 . ПМИД  24139500.  
  22. ^ abc Чандлер, Кэрол Дж.; Сигел, Ирвин Х. (1978). «Механизм антимикробного действия пиритиона: влияние на мембранный транспорт, уровни АТФ и синтез белка». Antimicrob. Agents Chemother. 14 (1): 60–68. doi :10.1128/AAC.14.1.60. PMC 352405 . PMID  28693.  
  23. ^ Katritzky, Alan R. ; Elguero, José (1976). Таутомерия гетероциклов . Academic Press . ISBN 9780120206513.
  24. ^ Смит, Майкл Б. (2013). March's Advanced Organic Chemistry (7-е изд.). Wiley. стр. 246. ISBN 978-0-470-46259-1.
  25. ^ DeMatteo, Matthew P.; Poole, James S.; Shi, Xiaofeng; Sachdeva, Rakesh; Hatcher, Patrick G.; Hadad, Christopher M.; Platz, Matthew S. (2005). «Об электрофильности гидроксильного радикала: лазерный импульсный фотолиз и вычислительное исследование». Журнал Американского химического общества . 127 (19): 7094–7109. doi :10.1021/ja043692q. ISSN  0002-7863. PMID  15884952.
  26. ^ Барнетт, БЛ; Кречмар, ХК; Хартман, ФА (1977). «Структурная характеристика бис ( N -оксопиридин-2-тионато)цинка (II)». Неорг. хим. 16 (8): 1834–1838. дои : 10.1021/ic50174a002.
  27. ^ ab Trüeb, Ralph M.; Lee, Won-Soo (2014). "6.2.5 – Перхоть". Мужская алопеция: руководство по успешному лечению . Springer Science & Business Media . стр. 247–250. ISBN 9783319032337. Архивировано из оригинала 2024-02-24 . Получено 2024-02-24 .
  28. ^ Маркс, Р.; Пирс, А.Д.; Уокер, А.П. (1985). «Влияние шампуня, содержащего пиритион цинка, на контроль перхоти». Br. J. Dermatol. 112 (4): 415–422. doi :10.1111/j.1365-2133.1985.tb02314.x. PMID  3158327. S2CID  23368244.
  29. ^ Faergemann, Jan (2000). «Лечение себорейного дерматита и разноцветного лишая». Am. J. Clin. Dermatol. 1 (2): 75–80. doi :10.2165/00128071-200001020-00001. PMID  11702314. S2CID  43516330.
  30. ^ Бэкон, Роберт А.; Мизогучи, Харуко; Шварц, Джеймс Р. (2014). «Оценка терапевтической эффективности лечения перхоти и себорейного дерматита на коже головы, часть 1: надежный и релевантный метод, основанный на индексе шелушения кожи головы (ASFS)». J. Dermatolog. Treat. 25 (3): 232–236. doi :10.3109/09546634.2012.687089. PMID  22515728. S2CID  30707098.
  31. ^ Чандлер, Кэрол Дж.; Сигел, Ирвин Х. (1978). «Механизм антимикробного действия пиритиона: влияние на мембранный транспорт, уровни АТФ и синтез белка». Antimicrob. Agents Chemother. 14 (1): 60–68. doi :10.1128/AAC.14.1.60. PMC 352405 . PMID  28693.  
  32. ^ Ридер, Н. Л.; Сюй, Дж.; Янгквист, Р. С.; Шварц, Джеймс Р.; Раст, Р. К.; Сондерс, К. В. (2011). «Противогрибковый механизм действия пиритиона цинка». Br. J. Dermatol. 165 (s2): 9–12. doi :10.1111/j.1365-2133.2011.10571.x. PMID  21919897. S2CID  31243048.
  33. ^ Ермолаева, Елена; Сандерс, Дейл (1995). «Механизм деполяризации мембраны, вызванной пиритионом, у Neurospora crassa». Appl. Environ. Microbiol. 61 (9): 3385–3390. Bibcode :1995ApEnM..61.3385E. doi :10.1128/AEM.61.9.3385-3390.1995. PMC 167618 . PMID  7574648.  
  34. ^ Патент США 4039312, Джозеф, Марсель и Патру, Гастон, «Бактериостатические, фунгистатические и альгицидные композиции, особенно для подводных красок», опубликованный 02.08.1977, переданный Джозефу, Марселю и Патру, Гастону [2]