Формазан
Формазаны представляют собой соединения общей формулы [RN=NC(R')=N-NH-R"], формально производные формазана [H 2 NN=CHN=NH], неизвестные в свободной форме. [ 1 ]
Формазановые красители — искусственные хромогенные получаемые восстановлением солей тетразолия дегидрогеназами продукты , и редуктазами . Они имеют разнообразный цвет: от темно-синего до темно-красного и оранжевого, в зависимости от исходной соли тетразолия, используемой в качестве субстрата для реакции.
Структура и реакционная способность
[ редактировать ]Формазаны представляют собой ярко окрашенные соединения, характеризующиеся следующей структурой: [-N=NC(R)=N-NH-], [ 2 ] и тесно связаны с азо (-N=N-)красителями. Их структура была впервые определена в 1892 году фон Пехманом , а также Бамбергером и Уилрайтом независимо друг от друга. [ 3 ] [ 4 ] Их глубокий цвет и окислительно-восстановительный химический состав обусловлены их богатой азотом основой. [ 5 ]
Формазаны обладают высокой таутомерной и конформационной гибкостью. [ 5 ] Благодаря двум чередующимся двойным связям в основной цепи формазаны могут существовать в четырех возможных изомерных формах: син, s-цис (закрытая форма); син, с-транс (открытая форма); анти, с-цис; и анти, s-транс (линейная форма). [ 6 ]
1,5-дизамещенные формазаны могут существовать в виде двух таутомеров (1 и 2 на изображении ниже). При депротонировании образовавшийся анион (3) стабилизируется резонансом . С ионами переходных металлов ( Cu 2+ , Ко 3+ , Является 2+ , Зн 2+ и др.), формазаны образуют ярко окрашенные комплексы ( хелаты ).
Благодаря способности реагировать как с сильными кислотами, так и с основаниями формазаны можно считать амфотерными . [ 7 ]
Окисление таких соединений приводит к их превращению в бесцветные соли тетразолия. Среди различных используемых окислителей можно назвать оксид ртути, азотную кислоту, изоамилнитрит, N-бромсукцинимид, перманганат калия, тетраацетат свинца и трет-бутилгипохлорит. [ 8 ] В зависимости от условий соли тетразолия могут восстанавливаться с образованием тетразолильных радикалов или формазана:
Синтез
[ редактировать ]Существуют различные синтетические методы синтеза формазанов . [ 8 ] [ 9 ]
Реакция соединений диазония с альдегидов гидразонами является одним из наиболее распространенных способов получения формазанов. Гидразоны, которые представляют собой богатые электронами соединения, реагируют с солями диазония либо по атому азота, либо по атому углерода с образованием формазанов. Соли диазония соединяются с азотом амина в гидразоне с замещением водорода с образованием промежуточного продукта, который затем перегруппировывается в формазан. [ 10 ]
Другой формой синтеза формазанов является реакция активных метиленовых соединений с солями диазония. Соли диазония присоединяются к активным метиленовым соединениям с образованием промежуточного азосоединения с последующим добавлением второй соли диазония (в более щелочных условиях), давая тетразен , который затем образует 3-замещенный формазан.
Формазаны также могут быть получены окислением соответствующих гидразидов, обычно получаемых реакцией гидразонилгалогенидов с соответствующими производными гидразина . Например, этилформиат или ортоформиат реагирует с двумя эквивалентами фенилгидразина с образованием 1,5-дифенилформазана в кислых условиях . В основных условиях этилнитрат реагирует по метиленовому положению с образованием 3-метил-1,5-дифенилформазана, который также можно получить реакцией фенилазоэтана с изоамилнитритом .
Кроме того, формазаны могут быть получены разложением замещенных солей тетразолия как фотохимически, так и под действием аскорбиновой кислоты в щелочной среде. [ 11 ]
Приложение
[ редактировать ]
Соли тетразолия и их формазановые продукты широко используются в гистохимических методах, особенно в колориметрических анализах жизнеспособности . [ 12 ] Эти процедуры основаны на восстановлении тетразолия ферментами митохондриальной дегидрогеназы, которое осуществляется внутри живых клеток:
Ведущие примеры наиболее используемых солей тетразолия включают: [ 13 ]
- INT или 2-(4-иодфенил)-3-(4-нитрофенил)-5-фенил-2H-тетразолий хлорид, нерастворимый в воде.
- МТТ или 3-(4,5-диметил-2-тиазолил)-2,5-дифенил-2Н-тетразолий бромид, который нерастворим в воде и используется в анализе МТТ .
- XTT или 2,3-бис-(2-метокси-4-нитро-5-сульфофенил)-2H-тетразолий-5-карбоксанилид, водорастворимый.
- MTS или 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-5-(3-карбоксиметоксифенил)-2-(4-сульфофенил)-2H-тетразолий, водорастворимый и используемый в анализе MTS .
- ТТС или хлорид тетразолия или хлорид 2,3,5-трифенил-2Н-тетразолия, водорастворимый.
- НСТ используется в диагностических тестах, особенно при хронической гранулематозной болезни и других заболеваниях функции фагоцитов.
При восстановлении в клетке ферментативным путем или посредством прямой реакции с НАДН или НАДФН классическая соль тетразолия МТТ окрашивается от синего до фиолетового цвета и может образовывать нерастворимый осадок. [ 14 ] [ 15 ] Эти формазановые красители обычно используются в анализах пролиферации клеток и токсичности, таких как EpiDerm. [ 16 ] и тесты EpiSkin, поскольку они окрашивают только живые метаболически активные клетки. [ 17 ] [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ формазаны. Архивировано 20 января 2022 г. в Wayback Machine . В: Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга»). Составлено А.Д. Макнотом и А. Уилкинсоном. Научные публикации Блэквелла, Оксфорд (1997). Онлайн-версия (2019-), созданная С. Дж. Чоком. ISBN 0-9678550-9-8 . два : 10.1351/goldbook .
- ^ Хаттаб, Тауфик; Хаггаг, Карима М (2017). «Синтез и спектральные свойства симметричных и асимметричных 3-циано-1,5-диарилформазановых красителей для крашения полиэфирных тканей» . Египетский химический журнал . 60 (Вопрос конференции (8-я Международная конференция отдела текстильных исследований (ICTRD 2017), Национальный исследовательский центр, Каир 12622, Египет)): 33–40. дои : 10.21608/ejchem.2017.1479.1103 . ISSN 0449-2285 . Архивировано из оригинала 18 октября 2020 г. Проверено 24 февраля 2022 г.
- ^ Вольфром, М.Л.; Типсон, Р.С. (1958). Достижения в химии углеводов . ИССН. Эльзевир Наука. ISBN 978-0-08-056272-8 .
- ^ Найнхэм, AW (1 апреля 1955 г.). «Химия формазанов и солей тетразолия» . Химические обзоры . 55 (2): 355–483. дои : 10.1021/cr50002a004 . ISSN 0009-2665 .
- ^ Jump up to: а б Гилрой, Джо Б.; Оттен, Эдвин (2020). «Координационные соединения формазанатов: синтез, реакционная способность и применение» . хим. Соц. Преподобный . 49 (1): 85–113. дои : 10.1039/C9CS00676A . ПМИД 31802081 .
- ^ Чанг, Му-Чье; Роуэн, Питер; Травьесо-Пуэнте, Ракель; Лутц, Мартин; Оттен, Эдвин (10 декабря 2014 г.). «Формазанатные лиганды как структурно универсальные, окислительно-восстановительные аналоги β-дикетиминатов в химии цинка» . Неорганическая химия . 54 (1): 379–388. дои : 10.1021/ic5025873 . ISSN 0020-1669 . ПМИД 25493709 . Архивировано из оригинала 24 февраля 2022 г. Проверено 24 февраля 2022 г.
- ^ Катрицки, Алан Р.; Беляков Сергей А.; Дерст, Х. Дюпон; Сюй, Жуйсинь; Далал, Нареш С. (1 августа 1994 г.). «Синтез 3-(замещенных)-2,4,6-трифенилвердазилов» . Канадский химический журнал . 72 (8): 1849–1856. дои : 10.1139/v94-235 . ISSN 0008-4042 .
- ^ Jump up to: а б Шавали, Ахмад С.; Сами, Невьен А. (2015). «Функционализированные формазаны: обзор недавнего прогресса в их фармакологической активности» . Журнал перспективных исследований . 6 (3): 241–254. дои : 10.1016/j.jare.2014.07.001 . ISSN 2090-1232 . ПМЦ 4522548 . ПМИД 26257923 .
- ^ Карабах, ГГ; Копылович, Максимилиан (2014). «Синтез, применение и координационная химия формазанов». Лиганды: синтез, характеристика и роль в биотехнологии . Издательство Nova Science. стр. 249–274. ISBN 9781631171437 .
- ^ Дэниел, DS (2002). «Химия солей тетразолия». Темы прикладной химии : 207–296. дои : 10.1007/0-306-46906-5_7 . ISBN 0-306-45459-9 .
- ^ Шаретт, AB; Аггарвал, В.К.; Эйткен, РА; Чикки, С.; Кордеро, Ф. (2014). Наука синтеза: методы молекулярных превращений Губена-Вейля Том. 22: Три связи углерод-гетероатом: тио-, селено- и теллурокарбоновые кислоты и их производные; Имидовые кислоты и производные; Производные ортокислот . Тиме. ISBN 978-3-13-178151-2 .
- ^ Гаванджи С., Бахтари А., Фамурева А.С., Отман Э.М. (январь 2023 г.). «Цитотоксическая активность растительных лекарственных средств, оцененная in vitro: обзор» . Химия и биоразнообразие . 20 (2): 3–27. дои : 10.1002/cbdv.202201098 . ПМИД 36595710 . S2CID 255473013 .
- ^ Альтман Ф.П. (1976). «Соли тетразолия и формазаны». Прог. Гистохим. Цитохим . 9 (3): 1–56. дои : 10.1016/S0079-6336(76)80015-0 . ПМИД 792958 .
- ^ Стокерт, Хуан К.; Хоробин, Ричард В.; Коломбо, Лукас Л.; Бласкес-Кастро, Альфонсо (2018). «Соли тетразолия и продукты формазана в клеточной биологии: оценка жизнеспособности, флуоресцентная визуализация и перспективы маркировки» (PDF) . Акта гистохимика . 120 (3): 159–167. дои : 10.1016/j.acthis.2018.02.005 . ПМИД 29496266 . Архивировано (PDF) из оригинала 20 января 2022 г. Проверено 24 февраля 2022 г.
- ^ Стокерт, Хуан К.; Бласкес-Кастро, Альфонсо; Каньете, Магдалена; Хоробин, Ричард В.; Вильянуэва, Анхелес (2012). «МТТ-анализ жизнеспособности клеток: внутриклеточная локализация продукта формазана находится в липидных каплях». Акта гистохимика . 114 (8): 785–796. дои : 10.1016/j.acthis.2012.01.006 . ПМИД 22341561 .
- ^ Mattek , заархивировано из оригинала 8 февраля 2022 г. , получено 24 февраля 2022 г.
- ^ Маршалл, Нью-Джерси, Гудвин С.Дж., Холт С.Дж. (июнь 1995 г.). «Критическая оценка использования микрокультурных анализов тетразолия для измерения роста и функции клеток». Регул роста . 5 (2): 69–84. ПМИД 7627094 .
- ^ Скудьеро Д.А., Шумейкер Р.Х., Полл К.Д. и др. (1 сентября 1988 г.). «Оценка анализа растворимого тетразолия / формазана на рост клеток и чувствительность к лекарственному средству в культуре с использованием линий человеческих и других опухолевых клеток» . Рак Рез . 48 (17): 4827–33. ПМИД 3409223 . Архивировано из оригинала 24 февраля 2022 года . Проверено 24 февраля 2022 г.