Jump to content

Диазирин

Диазирин
Идентификаторы
3D model ( JSmol )
605387
КЭБ
ХимическийПаук
Характеристики
Ч 2 Н 2
Молярная масса 42.041  g·mol −1
Родственные соединения
Родственные соединения
1H-диазирин
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
Дженерик диазирина

В органической химии диазирины представляют собой класс органических молекул, состоящих из углерода , связанного с двумя атомами азота , которые соединены двойной связью друг с другом, образуя циклопропен -подобное кольцо, 3 H -диазирин ( >CN 2 ). Они изомерны диазоуглеродным ( группам >C=N=N ) и подобно им могут служить предшественниками карбенов за счет потери молекулы диазота. Например, облучение диазиринов ультрафиолетовым светом приводит к внедрению карбена в различные C−H , N-H и связи O-H . [ 1 ] Таким образом, диазирины приобрели популярность как небольшие фотореактивные реагенты сшивающие . [ 2 ] Их часто используют в исследованиях фотоаффинного мечения для наблюдения различных взаимодействий, включая взаимодействия лиганд -рецептор, лиганд- фермент , белок-белок и белок- нуклеиновая кислота . [ 3 ]

В литературе существует ряд методов получения диазиринов, которые начинаются с использованием различных реагентов. [ 4 ]

Синтез из кетонов

[ редактировать ]

Как правило, синтетические схемы, начинающиеся с кетонов ( >C=O ) включают превращение кетона с желаемыми заместителями в диазиридины ( >CN 2 H 2 ). Эти диазиридины затем впоследствии окисляются с образованием желаемых диазиринов.

Диазиридины можно получить из кетонов путем оксимации с последующим тозилированием (или мезилированием ) и, наконец, обработкой аммиаком ( НХ 3 ). Обычно реакции оксимации осуществляются путем взаимодействия кетона с хлоридом гидроксиламмония ( NH3NH3OH кл. + ) при нагревании в присутствии такого основания , как пиридин . [ 5 ] [ 6 ] Последующее тозилирование или мезилирование альфа-замещенного кислорода тозил- или мезилхлоридом в присутствии основания дает тозил- или мезилоксим . [ 7 ] Окончательная обработка тозила или мезилоксима аммиаком дает диазиридин. [ 1 ] [ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]

Синтез общего диазиридина путем оксимации, тозилирования и обработки аммиаком.

Диазиридины также можно получать непосредственно реакцией кетонов с аммиаком в присутствии аминирующего агента, такого как монохлорамин или гидроксиламин О-сульфоновой кислоты. [ 9 ]

Диазиридины можно окислить до диазиринов рядом методов. К ним относятся окисление реагентами на основе хрома , такое как окисление Джонса , [ 10 ] окисление йодом и триэтиламином , [ 5 ] окисление оксидом серебра , [ 11 ] окисление оксалилхлоридом, [ 7 ] или даже электрохимическое окисление на платиново-титановом аноде. [ 12 ]

Окисление по Джонсу дженерика диазиридина до диазирина.

Синтез по реакции Грэма

[ редактировать ]

Альтернативно диазирины можно получить в однореакторном процессе с использованием реакции Грэма , начиная с амидинов . [ 13 ] В результате этой реакции образуется галогенированный диазирин, галоген которого может быть заменен различными нуклеофильными реагентами. [ 14 ]

Реакция Грэма как метод синтеза диазирина, где X = Cl или Br.
Реакция обмена диазирина с использованием различных анионов и противоиона тетра-н-бутиламмония.

При облучении УФ-светом диазирины образуют реакционноспособные карбеновые формы. Карбен может существовать в синглетной форме, в которой два свободных электрона занимают одну и ту же орбиталь, или в триплетной форме с двумя неспаренными электронами на разных орбиталях.

Диазирины можно разложить под действием УФ-света.

Продукты триплетного и синглетного карбена

[ редактировать ]

Заместители в диазирине влияют на то, какие виды карбенов образуются при облучении и последующем фотолитическом расщеплении. Диазириновые заместители, которые по своей природе являются электронодонорными, могут отдавать электронную плотность пустой p-орбитали образующегося карбена и, следовательно, могут стабилизировать синглетное состояние. Например, фенилдиазирин образует фенилкарбен в состоянии синглетного карбена. [ 15 ] тогда как 3-хлор-3-[(4-нитрофенил)метил]диазирин или трифторметилфенилдиазирин образуют соответствующие триплетные карбеновые продукты. [ 16 ] [ 17 ]

Электронодонорные заместители также могут способствовать фотоизомеризации в линейное диазосоединение. [ 18 ] а не синглетный карбен, и, следовательно, эти соединения неблагоприятны для использования в биологических анализах. [ 19 ] С другой стороны, трифторарилдиазирины особенно проявляют благоприятную стабильность и фотолитические свойства. [ 19 ] и чаще всего используются в биологических приложениях. [ 1 ]

Выше показаны три диазирина. Фенилдиазирин образует синглетный карбен, тогда как трифторметилфенилдиазирин и 3-хлор-3-[(4-нитрофенил)метил]диазирин образуют карбены в триплетном состоянии.

Карбены, полученные из диазиринов, быстро гасятся в результате реакции с молекулами воды. [ 20 ] и, следовательно, выходы фотореактивных анализов сшивки часто бывают низкими. Тем не менее, поскольку эта особенность сводит к минимуму неспецифическую маркировку, на самом деле это является преимуществом использования диазиринов.

Использование в фотореактивном сшивании.

[ редактировать ]

Диазирины часто используются в качестве фотореактивных сшивающих реагентов, поскольку реакционноспособные карбены, которые они образуют при облучении УФ-светом, могут внедряться в связи CH, NH и OH. Это приводит к зависимому от близости мечению других видов соединением, содержащим диазирин.

Диазирины часто предпочтительнее других фотореактивных сшивающих реагентов из-за их меньшего размера, большей длины волны облучения, короткого требуемого периода облучения и стабильности в присутствии различных нуклеофилов, как в кислых, так и в основных условиях. [ 21 ] Бензофеноны , которые при облучении образуют реакционноспособные триплетные карбонильные группы, часто требуют длительных периодов облучения, что может привести к неспецифическому мечению, и, кроме того, часто инертны к различным полярным растворителям. [ 22 ] Арилазиды требуют облучения с низкой длиной волны, которое может повредить исследуемые биологические макромолекулы.

Примеры исследований по мечению рецепторов

[ редактировать ]

Диазирины широко используются в исследованиях по мечению рецепторов. Это связано с тем, что диазиринсодержащие аналоги различных лигандов можно синтезировать и инкубировать с соответствующими рецепторами, а затем подвергать воздействию света для получения реакционноспособных карбенов. Карбен ковалентно связывается с остатками в сайте связывания рецептора. Карбеновое соединение может включать биоортогональную метку или ручку, с помощью которой можно выделить интересующий белок. Затем белок можно переварить и секвенировать с помощью масс-спектрометрии, чтобы определить, с какими остатками связан карбенсодержащий лиганд, и, следовательно, идентифицировать сайт связывания в рецепторе.

Примеры диазиринов, используемых в исследованиях по мечению рецепторов, включают:

  • Открытие Киношитой и соавт. брассиностероидного рецептора брассиностероидных растительных гормонов. Исследователи использовали аналог растительного гормона с диазириновой сшивающей группой и биотиновой меткой для выделения и идентификации нового рецептора. [ 23 ] Это исследование привело к ряду аналогичных исследований, проведенных в отношении других растительных гормонов.
Пропофол (слева) и м -азипропофол, его диазириновый аналог.

Примеры исследований фермент-субстрата

[ редактировать ]

Аналогично мечению рецепторов, диазиринсодержащие соединения, являющиеся аналогами природных субстратов, также использовались для идентификации карманов связывания ферментов. Примеры включают в себя:

  • Синтез диазиринсодержащего аналога этопозида , широко используемого противоракового препарата, нацеленного на топоизомеразу II , который обещает идентифицировать сайт связывания этопозида. [ 26 ]
  • Открытие того, что ингибиторы гамма-секретазы капролактамного типа нацелены на субъединицу SPP гамма-секретазы , которая связана с болезнью Альцгеймера. [ 27 ]

Примеры исследований нуклеиновых кислот

[ редактировать ]

Диазирины также использовались в экспериментах по фотоаффинному мечению с участием нуклеиновых кислот. Примеры включают в себя:

  • Включение диазиринового фрагмента в нуклеозидный сахар в полимер ДНК для исследования взаимодействий между малой бороздкой ДНК и ДНК-полимеразами. [ 28 ]
  • Включение диазиринового фрагмента в нуклеозидное основание в полимер ДНК для исследования способа репарации ДНК белками. [ 29 ]

Диазирины также использовались для изучения белково-липидных взаимодействий, например взаимодействия различных сфинголипидов с белками in vivo. [ 30 ]

  1. ^ Перейти обратно: а б с Дубинский, Люба; Кром, Бастиан П.; Мейлер, Майкл М. (15 января 2012 г.). «Фотоаффинная маркировка на основе диазирина». Биоорганическая и медицинская химия . Химическая протеомика. 20 (2): 554–570. дои : 10.1016/j.bmc.2011.06.066 . ПМИД   21778062 .
  2. ^ Хилл, Джеймс Р.; Робертсон, Аврил AB (2018). «Поиск мишеней для лекарств: фокус на синтезе диазиринового фотоаффинного зонда» . Журнал медицинской химии . 61 (16): 6945–6963. doi : 10.1021/acs.jmedchem.7b01561 . ПМИД   29683660 .
  3. ^ Перейти обратно: а б Синц, Андреа (1 апреля 2007 г.). «Исследование белок-лигандных взаимодействий методом масс-спектрометрии». ХимМедХим . 2 (4): 425–431. дои : 10.1002/cmdc.200600298 . ISSN   1860-7187 . ПМИД   17299828 . S2CID   23769515 .
  4. ^ Хилл, Джеймс Р.; Робертсон, Аврил AB (2018). «Поиск мишеней для лекарств: фокус на синтезе диазиринового фотоаффинного зонда» . Журнал медицинской химии . 61 (16): 6945–6963. doi : 10.1021/acs.jmedchem.7b01561 . ПМИД   29683660 .
  5. ^ Перейти обратно: а б Буркард, Надя; Бендер, Тобиас; Вестмайер, Йоханнес; Нардманн, Кристиан; Хасс, Маркус; Вечорек, Хельмут; Гронд, Стефани; Зезшвиц, Паультео (01 апреля 2010 г.). «Новые фтористые фотоаффинные метки (F-PAL) и их применение в исследованиях ингибирования V-АТФазы». Европейский журнал органической химии . 2010 (11): 2176–2181. дои : 10.1002/ejoc.200901463 . ISSN   1099-0690 .
  6. ^ Сун, Чжицюань; Чжан, Цишэн (5 ноября 2009 г.). «Реагенты для фотоаффинного мечения фторсодержащего арилдиазирина». Органические письма . 11 (21): 4882–4885. дои : 10.1021/ol901955y . ISSN   1523-7060 . ПМИД   19807115 .
  7. ^ Перейти обратно: а б с Кумар, Наг С.; Янг, Роберт Н. (1 августа 2009 г.). «Разработка и синтез универсальной 3-(1,1-дифторпроп-2-инил)-3H-диазирин-3-ильной функциональной группы для фотоаффинного мечения». Биоорганическая и медицинская химия . 17 (15): 5388–5395. дои : 10.1016/j.bmc.2009.06.048 . ПМИД   19604700 .
  8. ^ Гу, Мин; Ян, Цзяньбинь; Бай, Чжиян; Чен, Юэ-Тин; Лу, Вэй; Тан, Цзе; Дуань, Люшэн; Се, Даосинь; Нан, Фа-Цзюнь (01 мая 2010 г.). «Разработка и синтез меченных биотином фотоаффинных зондов жасмонатов». Биоорганическая и медицинская химия . 18 (9): 3012–3019. дои : 10.1016/j.bmc.2010.03.059 . ПМИД   20395151 .
  9. ^ Дубинский, Люба; Ярош, Люся М.; Амара, Нери; Криф, Пнина; Кравченко Владимир Владимирович; Кром, Бастиан П.; Мейлер, Майкл М. (24 ноября 2009 г.). «Синтез и проверка зонда для идентификации рецепторов, чувствительных к кворуму». Химические коммуникации (47): 7378–7380. дои : 10.1039/b917507e . ПМИД   20024234 .
  10. ^ Вагнер, Джеральд; Нолл, Вольфганг; Бобек, Майкл М.; Брекер, Лотар; ван Хервинен, Хендрикус В.Г.; Бринкер, Удо Х. (15 января 2010 г.). «Взаимоотношения структура-реактивность: реакции 5-замещенного азиадамантана в кавитанде на основе резорцина [4] арена». Органические письма . 12 (2): 332–335. дои : 10.1021/ol902667a . ISSN   1523-7060 . ПМИД   20017550 .
  11. ^ Аль-Омари, Мохаммед; Банерт, Клаус; Хагедорн, Манфред (1 января 2006 г.). «Би-3H-диазирин-3-илы как предшественники высоконапряженных циклоалкинов». Angewandte Chemie, международное издание . 45 (2): 309–311. дои : 10.1002/anie.200503124 . ISSN   1521-3773 . ПМИД   16372311 .
  12. ^ Vedenyapina, M. D.; Kuznetsov, V. V.; Nizhnikovskii, E. A.; Strel’tsova, E. D.; Makhova, N. N.; Struchkova, M. I.; Vedenyapin, A. A. (2006-11-01). "Electrochemical synthesis of pentamethylenediazirine". Russian Chemical Bulletin . 55 (11): 2013–2015. doi : 10.1007/s11172-006-0544-0 . ISSN  1066-5285 . S2CID  97472127 .
  13. ^ Грэм, Вашингтон (1 октября 1965 г.). «Галогенирование амидинов. I. Синтез 3-галоген- и других отрицательно замещенных диазиринов1». Журнал Американского химического общества . 87 (19): 4396–4397. дои : 10.1021/ja00947a040 . ISSN   0002-7863 .
  14. ^ Мосс, Роберт А. (9 февраля 2006 г.). «Диазирины: превосходные предшественники карбена». Отчеты о химических исследованиях . 39 (4): 267–272. дои : 10.1021/ar050155h . ISSN   0001-4842 . ПМИД   16618094 .
  15. ^ Чжан, Юньлун; Бурдзинский, Готар; Кубицки, Яцек; Платц, Мэтью С. (3 декабря 2008 г.). «Прямое наблюдение образования карбена и диазо из арилдиазиринов с помощью сверхбыстрой инфракрасной спектроскопии». Журнал Американского химического общества . 130 (48): 16134–16135. дои : 10.1021/ja805922b . ISSN   0002-7863 . ПМИД   18998681 .
  16. ^ Ноллер, Бастиан; Пуассон, Лайонел; Максименко, Романов; Гобер, Оливер; Фишер, Инго; Местдаг, Дж. М. (2 апреля 2009 г.). «Сверхбыстрая динамика изолированных фенилкарбенов с последующим получением карты скоростей с фемтосекундным разрешением». Журнал физической химии А. 113 (13): 3041–3050. Бибкод : 2009JPCA..113.3041N . дои : 10.1021/jp810974m . ISSN   1089-5639 . ПМИД   19245233 .
  17. ^ Ноллер, Бастиан; Хембергер, Патрик; Фишер, Инго; Алькарас, Кристиан; Гарсия, Густаво А.; Солди-Лозе, Элоиза (23 июня 2009 г.). «Фотоионизация двух фенилкарбенов и их предшественников диазиринов, исследованная с помощью синхротронного излучения» . Физическая химия Химическая физика . 11 (26): 5384–5391. Бибкод : 2009PCCP...11.5384N . дои : 10.1039/b823269e . ПМИД   19551206 .
  18. ^ Корнеев, Сергей М. (ноябрь 2011 г.). «Валентная изомеризация диазосоединений и диазиринов» . Европейский журнал органической химии . 2011 (31): 6153–6175. дои : 10.1002/ejoc.201100224 . ISSN   1434-193Х .
  19. ^ Перейти обратно: а б Бруннер, Дж.; Сенн, Х.; Ричардс, FM (25 апреля 1980 г.). «3-Трифторметил-3-фенилдиазирин. Новая карбенобразующая группа для реагентов для фотомечения» . Журнал биологической химии . 255 (8): 3313–3318. дои : 10.1016/S0021-9258(19)85701-0 . ISSN   0021-9258 . ПМИД   7364745 .
  20. ^ Ван, Джин; Кубицки, Яцек; Пэн, Хуолей; Платц, Мэтью С. (1 мая 2008 г.). «Влияние растворителя на скорость межсистемного перехода карбена». Журнал Американского химического общества . 130 (20): 6604–6609. дои : 10.1021/ja711385t . ISSN   0002-7863 . ПМИД   18433130 .
  21. ^ Хатанака, Ясумару; Садаканэ, Ютака (01 марта 2002 г.). «Фотоаффинная маркировка при открытии и разработке лекарств: химические ворота для выхода на протеомные рубежи». Актуальные темы медицинской химии . 2 (3): 271–288. дои : 10.2174/1568026023394182 . ISSN   1568-0266 . ПМИД   11944820 .
  22. ^ Прествич, Гленн Д.; Дорман, Дьёрдь; Эллиотт, Джон Т.; Маречак, Дейл М.; Чаудхари, Ану (1 февраля 1997 г.). «Бензофеноновые фотозонды для фосфоинозитидов, пептидов и лекарств». Фотохимия и фотобиология . 65 (2): 222–234. дои : 10.1111/j.1751-1097.1997.tb08548.x . ISSN   1751-1097 . ПМИД   9066302 . S2CID   12577596 .
  23. ^ Киносита, Тошинори; Каньо-Дельгадо, Ана; Сето, Хидехару; Хиранума, Сайоко; Фудзиока, Сёдзо; Ёсида, Сигео; Чори, Джоан (2005). «Связывание брассиностероидов с внеклеточным доменом киназы растительного рецептора BRI1». Природа . 433 (7022): 167–171. Бибкод : 2005Natur.433..167K . дои : 10.1038/nature03227 . ПМИД   15650741 . S2CID   4379617 .
  24. ^ Балас, Лоуренс; Дюран, Тьерри; Саха, Саттьябрата; Джонсон, Иннеке; Мукхопадьяй, Сомнатх (26 февраля 2009 г.). «Полный синтез фотоактивируемых или флуоресцентных анандамидных зондов: новые биоактивные соединения с ангиогенной активностью». Журнал медицинской химии . 52 (4): 1005–1017. дои : 10.1021/jm8011382 . ISSN   0022-2623 . ПМИД   19161308 .
  25. ^ Холл, Майкл А.; Си, Цзинь; Лор, Чонг; Дай, Шуйпин; Пирс, Роберт; Дейли, Уильям П.; Экенхофф, Родерик Г. (12 августа 2010 г.). «М-азипропофол (AziPm) — фотоактивный аналог внутривенного общего анестетика пропофола» . Журнал медицинской химии . 53 (15): 5667–5675. дои : 10.1021/jm1004072 . ISSN   0022-2623 . ПМК   2917171 . ПМИД   20597506 .
  26. ^ Чи, Гайк-Лин; Ялович, Джек С.; Боднер, Эндрю; У, Син; Хасинофф, Брайан Б. (15 января 2010 г.). «Фотоаффинный этопозидный зонд на основе диазирина для мечения топоизомеразы II» . Биоорганическая и медицинская химия . 18 (2): 830–838. дои : 10.1016/j.bmc.2009.11.048 . ПМЦ   2818565 . ПМИД   20006518 .
  27. ^ Фува, Харухико; Такахаси, Ясуко; Конно, Ю; Ватанабэ, Наото; Мияшита, Хироюки; Сасаки, Макото; Нацугари, Хидеаки; Кан, Тосиюки; Фукуяма, Тору (1 июня 2007 г.). «Дивергентный синтез многофункциональных молекулярных зондов для выяснения ферментативной специфичности дипептидных ингибиторов γ-секретазы». АКС Химическая биология . 2 (6): 408–418. дои : 10.1021/cb700073y . ISSN   1554-8929 . ПМИД   17530731 .
  28. ^ Либманн, Майке; Ди Паскуале, Франческа; Маркс, Андреас (4 декабря 2006 г.). «Новый фотоактивный строительный блок для исследования взаимодействий остова ДНК: фотоаффинная маркировка ДНК-полимеразы β человека». ХимБиоХим . 7 (12): 1965–1969. дои : 10.1002/cbic.200600333 . ISSN   1439-7633 . ПМИД   17106908 . S2CID   22908416 .
  29. ^ Виннакер, Мальте; Бригер, Саша; Штрассер, Ральф; Карелл, Томас (5 января 2009 г.). «Новые диазиринсодержащие ДНК-фотоаффинные зонды для исследования взаимодействий ДНК и белков». ХимБиоХим . 10 (1): 109–118. дои : 10.1002/cbic.200800397 . ISSN   1439-7633 . ПМИД   19012292 . S2CID   5605171 .
  30. ^ Ямамото, Тецуя; Хасэгава, Хироко; Хакоги, Тошиказу; Кацумура, Сигео (1 ноября 2006 г.). «Универсальный синтетический метод получения сфинголипидов и функционализированных производных сфингозина посредством перекрестного метатезиса олефинов». Органические письма . 8 (24): 5569–5572. дои : 10.1021/ol062258l . ISSN   1523-7060 . ПМИД   17107074 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 96178c32c7c658429cc8ec438152223a__1723165020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/96/3a/96178c32c7c658429cc8ec438152223a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Diazirine - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)