Цианоген бромид

Цианоген бромид
Имена
	Предпочтительное имя IUPAC Углеронотридный бромид
	Другие имена Бром цианид ; Кампитит ;
Идентификаторы
Номер CAS	506-68-3 ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
Бейльштейн ссылка	1697296
Chemspider	10044 ;
Echa Infocard	100.007.320
ЕС номер	208-051-2 ;
Сетка	Цианоген+бромид
PubChem CID	10476 ;
Rtecs номер	GT2100000 ;
НЕКОТОРЫЙ	OS382OHJ8P ;
Номер	1889
Comptox Dashboard ( EPA )	DTXSID9021550 ;
	показывать Дюймы
	показывать Улыбается
Характеристики
Химическая формула	Brcn
Молярная масса	105.921 g mol −1
Появление	Бесцветный твердый
Плотность	2.015 г мл −1
Точка плавления	От 50 до 53 ° C (от 122 до 127 ° F; от 323 до 326 К)
Точка кипения	От 61 до 62 ° C (от 142 до 144 ° F; 334 до 335 K)
Растворимость в воде	Реагирует
Давление паров	16,2 кПа
Термохимия
Энтальпия STD ; образование (Δ f h ⦵ 298 )	136.1-144,7 кДж раз −1
Опасности
	GHS Маркировка :
Пиктограммы
Сигнальное слово	Опасность
Заявления об опасности	H300 , H310 , H314 , H330 , H410
МЕРЫ ОФИНАЯ заявления	P260 , P273 , P280 , P284 , P302+P350
NFPA 704 (Огненная бриллиант)	4 0 1
	Niosh (пределы воздействия на здоровье США):
Пел (допустимый)	5 мг м −3
Связанные соединения
Связанные алканенитрилы	Цианид водорода ; Тиоциановая кислота ; Цианоген йодид ; Цианоген хлорид ; Цианоген фторид ; Ацетонитрил ; Аминоацены ; Гликолонитрил ; Циан ;
	За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). Проверьте ( что есть ?) Infobox ссылки

Цианоген бромид является неорганическим соединением с формулой (CN) Br или Brcn. Это бесцветное твердое вещество, которое широко используется для модификации биополимеров , фрагментных белков и пептидов (сокращает С-конце метионина) и синтезировать другие соединения. Соединение классифицируется как псевдохалоген .

Синтез, основные свойства и структура

Атом углерода в цианогеном бромиде связан с бромом одной связью и с азотом с помощью тройной связи (т.е. Br - C≡N ). Соединение линейное и полярное, но оно не спонтанно ионизируется в воде. Он растворяется как в воде, так и в полярных органических растворителях .

Бромид цианогена может быть получен путем цианида натрия бромом , ( который проходит через два этапа через промежуточный цианоген окисления (CN) ₂ ):

{\ce {2 NaCN + Br2 -> (CN)2 + 2 NaBr}}

{\ce {(CN)2 + Br2 -> 2 (CN)Br}}

Когда охлаждается, материал имеет расширенную защитную жизнь. Как и некоторые другие цианогенные соединения, цианоген бромид подвергается экзотермической тримемеризации к цианурному бромиду ( (BRCN) ₃ ). Эта реакция катализируется следами брома, солей металлов, кислот и оснований. По этой причине эксперименталисты избегают коричневатых образцов. ^{[ 4 ]}

Цианоген бромид гидролизуется для образования цианового и гидробромического кислоты : ${\ce {(CN)Br + H2O -> HOCN + HBr}}$

Биохимические приложения

Основным использованием цианогенового бромида являются иммобилизация белков, фрагментные белки путем расщепления пептидных связей , а также синтезировать цианамиды и другие молекулы.

Иммобилизация белка

Цианоген бромид часто используется для иммобилизации белков путем соединения их с реагентами, такими как агароза для аффинной хроматографии . ^{[ 5 ]} Из -за его простоты и умеренных условий pH активация цианогена бромида является наиболее распространенным методом для приготовления аффинных гелей. Цианоген бромид также часто используется, потому что он реагирует с гидроксильными группами на агарозе с образованием циановых сложных эфиров и имидокарбонатов . Эти группы реагируют с первичными аминами , чтобы соединить белок на агарозной матрице, как показано на рисунке. Поскольку эфиры цианата более реактивны, чем циклические имидокарбонаты, амин будет реагировать в основном с эфиром, давая производные изоры и частично с менее реактивным имидокарбонатом, давая замещенные имидокарбонаты. ^{[ 6 ]}

Недостатки этого подхода включают токсичность цианогенового бромида и его чувствительность к окислению. Кроме того, активация цианогена бромида включает в себя прикрепление лиганда к агарозе связью с изочеей, которая положительно заряжается при нейтральном pH и, таким образом, нестабильно. Следовательно, производные Isourea могут выступать в качестве слабых анионных обменов . ^{[ 6 ]}^{[ мертвая ссылка ]}

Расщепление белка

Цианоген бромид гидролизует пептидные связи на С-конце остатков метионина . Эта реакция используется для уменьшения размера сегментов полипептидов для идентификации и секвенирования .

Механизм

Электронная плотность в цианогенном бромиде смещается от атома углерода, что делает его необычайно электрофильным , и к более электроотрицательному брома и азоту. Это оставляет углерода особенно уязвимым для атаки нуклеофилом , и реакция расщепления начинается с реакции замещения, в которой бром в конечном итоге заменяется серной в метионине. За этой атакой следует образование пятичневого кольца, а не кольцо с шестью членами, которое повлечет за собой образование двойной связи в кольце между азотом и углеродом. Эта двойная связь приведет к жесткой конформации кольца, тем самым дестабилизируя молекулу. Таким образом, кольцо с пятью членами образуется так, что двойная связь находится за пределами кольца, как показано на рисунке.

Хотя нуклеофильная сера в метионине отвечает за атаку BRCN, сера в цистеине не ведет себя аналогично. Если сера в цистеине атаковала цианоген бромид, ион бромида депротонирует аддукт цианида , оставив серу незаряженным, а бета -углерод цистеина не электрофильным. Самым сильным электрофилом будет тогда цианидный углерод, который, если он атакован водой, даст голубую кислоту и исходный цистеин.

Условия реакции

Расщепление белков с BRCN требует использования буфера, такого как 0,1 млн HCl ( соляная кислота ) или 70% ( муравьиная кислота ). ^{[ 7 ]} Это наиболее распространенные буферы для расщепления. Преимущество HCl заключается в том, что муравьиная кислота вызывает образование формальных эфиров, что усложняет характеристику белка. Тем не менее, Persic по -прежнему часто используется, потому что он растворяет большинство белков. Кроме того, окисление метионина до метионинового сульфоксида , который инертный для атаки BRCN, происходит более легко в HCl, чем в муравьиной кислоте, возможно, потому что муравьиная кислота является восстановительной кислотой. Альтернативные буферы для расщепления включают гуанидин или мочевину в HCl из -за их способности разворачивать белки , что делает метионин более доступным для BRCN. ^{[ 8 ]}

Вода требуется для нормального расщепления пептидной связи иминолактона промежуточного . В муравьиной кислоте расщепление межелевых и межполосных связей усиливается с повышенной концентрацией воды, поскольку эти условия способствуют добавлению воды через имин, а не реакцию гидроксила боковой цепи с имином. Пониженный pH имеет тенденцию увеличивать скорость расщепления, ингибируя окисление боковой цепи метионина. ^{[ 8 ]}

Боковые реакции

Когда метионин сопровождается серином или треонином , могут возникать боковые реакции, которые разрушают метионин без пептидного расщепления . Обычно, как только образуется иминолактон (см. Рисунок), вода и кислота могут реагировать с имином, чтобы расщеплять пептидную связь, образуя гомомеринный лактон и новый С-концевой пептид. Однако, если соседняя аминокислота к метионину имеет гидроксильную или сульфгидрильную группу, эта группа может реагировать с имином с образованием гомомерина без пептидного расщепления связей. ^{[ 8 ]} Эти два случая показаны на рисунке.

Органический синтез

Цианоген бромид является распространенным реагентом в органическом синтезе . В большинстве реакций он действует как источник электрофильного цианогена и нуклеофильного бромида ; Карбокации преимущественно атакуют атом азота. ^{[ 4 ]} В присутствии кислоты Льюиса это цианидаты . ^{[ 9 ]}

BRCN превращает спирты в цианаты ; амины к цианамидам или диканамидам . ^{[ 4 ]} Избыток BRCN продолжает реакцию на гуанидины ; Гидроксиламины выводятся гидроксигуанидины аналогично. ^{[ 9 ]}

Цианамиды, сформировавшие таки, сформировали оригинальный амин и имеют тенденцию устранять алкильные заместители. В реакции фон -Брауна третичные амины реагируют с цианогеновым бромидом с приведением к дискстанированным цианамидам и алкилбромиду. ^{[ 9 ]} Эта чистая реакция аналогична элиминации Полоновски , но не требует N-окисления. ^{[ 4 ]}

В бромоцианации BRCN добавляет по нескольким связям, чтобы получить вицинальный цианобромид. Бромоцианированные enols спонтанно подвергаются дарзенс-подобному элиминации в эпоксинитриле. ^{[ 4 ]}

Цианоген бромид также является обезвоживающим агентом, гидролизующим до бромида водорода и циановой кислоты . ^{[ 9 ]}

Соединение используется в синтезе 4-метиламинорекса («ICE») и вирусиме .

Токсичность, хранение и дезактивация

Цианоген бромид может храниться в сухих условиях при 2-8 ° C в течение длительных периодов. ^{[ 6 ]}

Цианоген бромид является летучим и легко поглощается через кожу или желудочно -кишечный тракт . Следовательно, токсическое воздействие может происходить при вдыхании, физическом контакте или приеме. Это остро токсично, вызывая различные неспецифические симптомы . Воздействие даже небольших сумм может вызвать судороги или смерть. LD ₅₀ перорально у крыс сообщается как 25–50 мг/кг. ^{[ 10 ]}

Рекомендуемый метод деактивации цианогенового бромида - с гидроксидом натрия и отбеливателем . ^{[ 11 ]} Водный гидроксид щелочи мгновенно гидролизует (CN) BR к щелочному цианиду и бромиду. Цианид может затем быть окисленным гипохлоритом натрия или кальцием до менее токсичного цианового иона. Деактивация чрезвычайно экзотермична и может быть взрывной. ^{[ 10 ]}

Ссылки

^ Индекс Merck (10 -е изд.). Rahway, NJ: Merck & Co. 1983. P. 385.
^ "Campilit, CAS Номер: 506-68-3" . Архивировано из оригинала 2023-03-20 . Получено 2013-03-14 .
^ «Цианоген бромид - составное резюме» . Pubchem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 26 марта 2005 г. Идентификация . Получено 4 июня 2012 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Джоэл Моррис; Лайос Ковачс; Kouichi Ohe (2015). «Цианоген бромид». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . doi : 10.1002/047084289x.rc269.pub3 . ISBN 978-0471936237 .
^ Германсон, GT; Маллия, АК; Смит, П.К. (1992). Иммобилизованные методы аффинного лиганда . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-342330-6 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Цианоген бромид активированных матриц» (PDF) . Сигма. ^{[ мертвая ссылка ]}
^ Шредер, Вашингтон; Шелтон, JB; Шелтон, младший (1969). «Исследование условий для расщепления полипептидных цепей с помощью цианогенового бромида». Архивы биохимии и биофизики . 130 (1): 551–556. doi : 10.1016/0003-9861 (69) 90069-1 . PMID 5778667 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Кайзер, Р.; Метцка Л. (1999). «Увеличение вытягивания цианогена бромидов для метионилсеринового и метионил-треонинового пептидного пептидного пептидного пиптида». Аналитическая биохимия . 266 (1): 1–8. doi : 10.1006/abio.1998.2945 . PMID 9887207 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Кумар, В. (2005). «Цианоген бромид (CNBR)» (PDF) . Синлетт 2005 (10): 1638–1639. doi : 10.1055/s-2005-869872 . Идентификатор искусства: V12705ST.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} «Цианоген бромид HSDB 708» . HSDB . NIH / NLM. 2009-04-07.
^ Lunn, G.; Сансон, EB (1985). «Разрушение цианогенового бромида и неорганических цианидов» . Аналитическая биохимия . 147 (1): 245–250. doi : 10.1016/0003-2697 (85) 90034-x . PMID 4025821 .

Дальнейшее чтение

Gross, E.; Witkop, B. (1962). «Неферментативное расщепление пептидных связей: остатки метионина в рибонуклеазе бычьей поджелудочной железы» (PDF) . Журнал биологической химии . 237 (6): 1856–1860. doi : 10.1016/s0021-9258 (19) 73948-9 . PMID 13902203 .
Инглис, как; Эдман, П. (1970). «Механизм реакции цианогена бромида с метионином в пептидах и белках». Аналитическая биохимия . 37 (1): 73–80. doi : 10.1016/0003-2697 (70) 90259-9 . PMID 5506566 .

Внешние ссылки

"Цианоген бромид MSDS Номер: C6600" . JT Baker. 1996-08-12.
Teeri, AE (1948). «Тиамин и реакция цианогена бромида» . Журнал биологической химии . 173 (2): 503–505. doi : 10.1016/s0021-9258 (18) 57422-6 . PMID 18910706 .

[Merck-1] Индекс Merck (10 -е изд.). Rahway, NJ: Merck & Co. 1983. P. 385.

[2] "Campilit, CAS Номер: 506-68-3" . Архивировано из оригинала 2023-03-20 . Получено 2013-03-14 .

[3] «Цианоген бромид - составное резюме» . Pubchem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 26 марта 2005 г. Идентификация . Получено 4 июня 2012 года .

[EROS-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Джоэл Моррис; Лайос Ковачс; Kouichi Ohe (2015). «Цианоген бромид». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . doi : 10.1002/047084289x.rc269.pub3 . ISBN 978-0471936237 .

[immobilized-5] Германсон, GT; Маллия, АК; Смит, П.К. (1992). Иммобилизованные методы аффинного лиганда . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-342330-6 .

[sigma-6] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в «Цианоген бромид активированных матриц» (PDF) . Сигма. ^{[ мертвая ссылка ]}

[7] Шредер, Вашингтон; Шелтон, JB; Шелтон, младший (1969). «Исследование условий для расщепления полипептидных цепей с помощью цианогенового бромида». Архивы биохимии и биофизики . 130 (1): 551–556. doi : 10.1016/0003-9861 (69) 90069-1 . PMID 5778667 .

[kaiser-8] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Кайзер, Р.; Метцка Л. (1999). «Увеличение вытягивания цианогена бромидов для метионилсеринового и метионил-треонинового пептидного пептидного пептидного пиптида». Аналитическая биохимия . 266 (1): 1–8. doi : 10.1006/abio.1998.2945 . PMID 9887207 .

[SynLett-9] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Кумар, В. (2005). «Цианоген бромид (CNBR)» (PDF) . Синлетт 2005 (10): 1638–1639. doi : 10.1055/s-2005-869872 . Идентификатор искусства: V12705ST.

[NIH-10] Jump up to: ^а ^{беременный} «Цианоген бромид HSDB 708» . HSDB . NIH / NLM. 2009-04-07.

[11] Lunn, G.; Сансон, EB (1985). «Разрушение цианогенового бромида и неорганических цианидов» . Аналитическая биохимия . 147 (1): 245–250. doi : 10.1016/0003-2697 (85) 90034-x . PMID 4025821 .

[ 3 ]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]