Гидроксамовая кислота

Органические соединения формы –C(=O)N(OH)–

Общая структура гидроксамовой кислоты

В органической химии гидроксамовые кислоты представляют собой класс органических соединений , имеющих общую формулу R- C(=O) -N(-OH)-R', несущих функциональную группу - C (= O )- N (-OH ) - , где R и R' обычно представляют собой органильные группы (например, алкил или арил ) или водород . Это амиды ( R-C(=O)-NH-R' ), в которых атом азота имеет гидроксильный ( -OH ) заместитель . Их часто используют в качестве хелаторов металлов . ^[1]

Обычным примером гидроксамовой кислоты является ацето- N -метилгидроксамовая кислота ( H ₃ C-C(=O)-N(-OH)-CH ₃ ). Некоторыми необычными примерами гидроксамовых кислот являются формо- N -хлоргидроксамовая кислота ( H-C(=O)-N(-OH)-Cl ) и хлорформо- N -метилгидроксамовая кислота ( Cl-C(=O)-N(-OH). )-СН ₃ ).

Синтез и реакции

Гидроксамовые кислоты обычно получают из сложных эфиров или хлорангидридов реакцией с солями гидроксиламина . Для синтеза бензогидроксамовой кислоты ( C ₆ H ₅ -C(=O)-NH-OH или Ph-C(=O)-NH-OH , где Ph - фенильная группа ), общее уравнение имеет вид: ^[2]

C ₆ H ₅ −C(=O)−O−CH ₃ + NH ₂ OH → C ₆ H ₅ −C(=O)−NH−OH + CH ₃ OH

Гидроксамовые кислоты также можно синтезировать из альдегидов и N -сульфонилгидроксиламина по реакции Анджели-Римини . ^[3] Альтернативно, дипероксид оксида молибдена окисляет триметилсилированные амиды до гидроксамовых кислот, хотя выходы составляют всего около 50%. ^[4] В вариации реакции Нефа первичные нитросоединения , хранящиеся в кислом растворе (чтобы свести к минимуму количество нитронатного таутомера ), гидролизуются до гидроксамовой кислоты. ^[5]

Хорошо известной реакцией эфиров гидроксамовой кислоты является перегруппировка Лоссена . ^[6]

Координационная химия и биохимия

• Пример галереи
• 
  Феррихром
• 
  Дефероксамин
• 
  Родоторуловая кислота
• 
  Комплекс Fe(III) триацетилфузаринина ^[7]

Сопряженное основание гидроксамовой кислоты называется гидроксаматом . Депротонирование происходит по группе -N(-OH)- с удалением атома водорода , в результате чего образуется гидроксамат -анион R-C(=O)-N(-O ^- )-R' . Полученное в результате сопряженное основание представляет собой металл с анионным сопряженным О , О- хелатирующим лигандом . Многие гидроксамовые кислоты и многие гидроксаматы железа были выделены из природных источников. ^[8]

Они действуют как лиганды , обычно железа. ^{[9] Природа создала семейства гидроксамовых кислот, которые функционируют в} бактериях как железосвязывающие соединения ( сидерофоры ) . Они извлекают железо(III) из нерастворимых источников ( ржавчина , минералы и т. д.). Образующиеся комплексы транспортируются в клетку, где железо экстрагируется и утилизируется метаболически. ^[10]

Лиганды, полученные из гидроксамовой кислоты и тиогидроксамовой кислоты (гидроксамовая кислота, в которой один или оба кислорода в функциональной группе -C(=O)-N(-OH)- заменены серой ) также образуют прочные комплексы со свинцом (II). ^[11]

Другое использование и случаи

Гидроксамовые кислоты широко применяются при флотации редкоземельных минералов при обогащении и извлечении руд для дальнейшей переработки. ^{[12] [13]}

Некоторые гидроксамовые кислоты (например , вориностат , белиностат , панобиностат и трихостатин А ) являются ингибиторами HDAC с противораковыми свойствами. Фосмидомицин является природным ингибитором гидроксамовой кислоты 1-дезокси- D- ксилулозо-5-фосфатредуктоизомеразы ( DXP-редуктоизомеразы ). Гидроксамовые кислоты также исследовались для переработки облученного топлива. ^{[ нужна цитата ]}

Рекомендации

1. Мансон, Джеймс В. (1992). «Гидроксамовые кислоты». В С. Патаи (ред.). Производные кислот (1992), Том 2 . Химия функциональных групп ПАТАИ. стр. 849–873. дои : 10.1002/9780470772508.ch15. ISBN 9780470772508.
2. CR Хаузер; У. Б. Ренфроу-младший (1939). «Безогидроксамовая кислота». Орг. Синтез . 19:15 . дои :10.15227/orgsyn.019.0015.
3. Ли, Цзе Джек (2003). Реакции названий: сборник подробных механизмов реакций (2-е изд.). Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк: Springer. п. 9. ISBN 978-3-662-05338-6.
4. Мэтлин, Стивен А.; Сэммс, Питер Г.; Аптон, Роджер М. (1979). «Окисление триметилсилилированных амидов до гидроксамовых кислот». Журнал Химического общества, Perkin Transactions I : 2481–2487 – через CiteSeerX.
5. Смит (2020), Органическая химия марта , rxn. 16-3.
6. Ван, Зеронг (2010). Комплексные органические реакции и реагенты . John Wiley & Sons, Inc., стр. 1772–1776. ISBN 9780471704508.
7. Хоссейн, МБ; Энг-Уилмот, Д.Л.; Логри, РА; ан дер Хельм, Д. (1980). «Круговой дихроизм, кристаллическая структура и абсолютная конфигурация сидерофора Ferric N,N',N»-триацетилфузаринин, FeC ₃₉ H ₅₇ N ₆ O ₁₅ ». Журнал Американского химического общества . 102 (18): 5766–5773. дои : 10.1021/ja00538a012.
8. Авраам Шанзер, Клиффорд Э. Фелдер, Янив Барда (2008). «Природные и биомиметические сидерофоры на основе гидроксамовой кислоты». В Цви Раппопорте, Джоэл Ф. Либман (ред.). Химия гидроксиламинов, оксимов и гидроксамовых кислот . Химия функциональных групп ПАТАИ. стр. 751–815. дои : 10.1002/9780470741962.ch16. ISBN 9780470512616.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
9. Агравал, Ю.К. (1979). «Гидроксамовые кислоты и их металлокомплексы». Российское химическое обозрение . 48 (10): 948–963. Бибкод : 1979RuCRv..48..948A. doi : 10.1070/RC1979v048n10ABEH002422. S2CID  250857281.
10. Миллер, Марвин Дж. (ноябрь 1989 г.). «Синтез и терапевтический потенциал сидерофоров и аналогов на основе гидроксамовой кислоты». Химические обзоры . 89 (7): 1563–1579. дои : 10.1021/cr00097a011.
11. Фаркас, Этелька; Бульо, Питер (2017). «Глава 8. Комплексы свинца (II) аминокислот, пептидов и других родственных лигандов, представляющих биологический интерес». В Астрид, С.; Хельмут, С.; Сигел, RKO (ред.). Свинец: его влияние на окружающую среду и здоровье . Ионы металлов в науках о жизни. Том. 17. де Грюйтер. стр. 201–240. дои : 10.1515/9783110434330-008. ISBN 9783110434330. ПМИД  28731301.
12. Мэрион, Кристофер; Йорденс, Адам; Ли, Ронхао; Рудольф, Мартин; Уотерс, Кристиан Э. (август 2017 г.). «Оценка гидроксаматных собирателей для флотации малахита». Технология разделения и очистки . 183 : 258–269. дои : 10.1016/j.seppur.2017.02.056.
13. Йорденс, Адам; Ченг, Ин Пин; Уотерс, Кристиан Э. (февраль 2013 г.). «Обзор обогащения минералов, содержащих редкоземельные элементы». Минеральное машиностроение . 41 : 97–114. Бибкод : 2013MiEng..41...97J. дои : 10.1016/j.mineng.2012.10.017.

дальнейшее чтение

• Фуше, К.Ф.; Х. Ж. ле Ру; Ф. Филлипс (июнь 1970 г.). «Комплексообразование Zr(IV) и Hf(IV) с гидроксамовыми кислотами в кислых растворах». Журнал неорганической и ядерной химии . 32 (6): 1949–1962. дои : 10.1016/0022-1902(70)80604-2. ISSN  0022-1902. Архивировано из оригинала 4 января 2013 г. Проверено 24 апреля 2009 г.
• Барокас, А.; Ф. Барончелли; ГБ Бионди; Г. Гросси (декабрь 1966 г.). «Комплексообразующая способность гидроксамовых кислот и ее влияние на поведение органических экстрагентов при переработке облученного топлива - II: Комплексы бензогидроксамовой кислоты с торием, ураном (IV) и плутонием (IV)». Журнал неорганической и ядерной химии . 28 (12): 2961–2967. дои : 10.1016/0022-1902(66)80023-4. ISSN  0022-1902. Архивировано из оригинала 4 января 2013 г. Проверено 24 апреля 2009 г.
• Барончелли, Ф.; Г. Гросси (май 1965 г.). «Комплексообразующая способность гидроксамовых кислот и ее влияние на поведение органических экстрагентов при переработке облученного топлива - комплексы бензогидроксамовой кислоты с цирконием, железом (III) и ураном (VI)». Журнал неорганической и ядерной химии . 27 (5): 1085–1092. дои : 10.1016/0022-1902(65)80420-1. ISSN  0022-1902. Архивировано из оригинала 4 января 2013 г. Проверено 24 апреля 2009 г.
• Аль-Джарра, Р.Х.; А.Р. Аль-Карагули; СА Аль-Ассаф; Н. Х. Шамон (1981). «Сольвентная экстракция ионов урана и некоторых других металлов 2-N-бутил-2-этилоктаногидроксамовой кислотой». Журнал неорганической и ядерной химии . 43 (11): 2971–2973. дои : 10.1016/0022-1902(81)80652-5. ISSN  0022-1902. Архивировано из оригинала 4 января 2013 г. Проверено 24 апреля 2009 г.
• Гопалан, Аравамудан С.; Винсент Дж. Хубер; Орхан Зинциркулиоглу; Пол Х. Смит (1992). «Новые хелаторы тетрагидроксамата для комплексообразования актинидов: исследования синтеза и связывания». Журнал Химического общества, Химические коммуникации (17): 1266–1268. дои : 10.1039/C39920001266.
• Кошти, Нирмал; Винсент Хубер; Пол Смит; Аравамудан С. Гопалан (28 февраля 1994 г.). «Разработка и синтез хелаторов, специфичных для актинидов: синтез новых хелаторов циклама тетрагидроксамата (CYTROX) и циклама тетраацетонилацетона (CYTAC)». Тетраэдр . 50 (9): 2657–2664. дои : 10.1016/S0040-4020(01)86981-7. ISSN  0040-4020.