Тетраметиламмоний
 | |||
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК N , N , N -Триметилметанаминий [1] | |||
| Другие имена | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ХимическийПаук | |||
ПабХим CID | |||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| С 4 Н 12 Н+ | |||
| Молярная масса | 74.14 g/mol | ||
| Родственные соединения | |||
Родственные изоэлектронные | неопентан | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Тетраметиламмоний ( ТМА ) – простейший катион четвертичного аммония . Имеет химическую формулу [Я 4 Н] + и состоит из четырех метильных групп ( -CH 3 , обозначаемый Me), присоединенный к центральному атому азота . Катион изоэлектронен неопентану ( Я 4 С ). Он заряжен положительно и может быть выделен только в сочетании с противоионом . Обычные соли включают хлорид тетраметиламмония и гидроксид тетраметиламмония . Соли тетраметиламмония используются в химическом синтезе и в фармакологических исследованиях . Он не придает цвета своим солям.
Общая номенклатура
[ редактировать ]В токсикологической литературе встречающийся в природе тетраметиламмоний (анион не уточнен) часто называют «тетрамин». К сожалению, это несистематическое или «тривиальное» название также используется для других химических веществ, включая токсичный родентицид ( Тетраметилендисульфотетрамин ). Точно так же аббревиатура «ТМА», которая часто используется для обозначения тетраметиламмония в фармакологической литературе, может также относиться к исследуемому препарату 3,4,5-триметоксиамфетамин , который, будучи близким структурным аналогом мескалина , был предметом многочисленных исследований. публикации.
Возникновение
[ редактировать ]ТМА был обнаружен или выделен из ряда морских организмов, в основном среди Cnidaria и Mollusca , особенно у некоторых видов Neptunea (обычно называемых трубачами ), которые едят люди. [2] [3] также встречается в одном растении . Африканская Courbonia virgata (Cappariaceae) [4] ТМА также встречается в кристаллической структуре Царегородцевита , редкого минерала группы содалита с формулой N(CH 3 ) 4 AlSi 5 O 12, найденного на горе Гора Ярута , Ханты-Мансийский автономный округ, Россия. [5]
Получение, реакции, свойства растворов
[ редактировать ]Ион тетраметиламмония обычно получают реакцией триметиламина и метилхлорида : [6]
- Ме 3 Н + MeCl → Ме 4 Н + кл. −
[ 14 C] . С помощью этого метода был получен ТМА, меченный [7]
Хотя эта реакция подходит для обычных галогенидов, соли тетраметиламмония с более сложными анионами могут быть получены реакциями метатезиса солей , например боргидрид тетраметиламмония был получен из гидроксида тетраметиламмония, как показано: [8]
![{\displaystyle {\ce {Me4N+[OH]- + Na+[BH4]- -> Me4N+[BH4]- + Na+ + HO-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ba6d873b78ca1b80fec3656cfc2b08ac05be7b27)
Хотя соли ТМА действительно обладают некоторыми каталитическими свойствами фазового переноса , которые характерны для четвертичных аммониевых соединений , они имеют тенденцию вести себя нетипично из-за относительно высокой гидрофильности катиона ТМА. [9]
Катион ТМА гидрофильен . [10] Коэффициент распределения октанол-вода йодида ТМА, P o-w , составляет 1,2 × 10. −4 (или log P ≈ −3,92 ). [7]
В катионе ТМА метильные группы расположены тетраэдрически вокруг центрального атома N, что видно из рентгеноструктурных исследований различных его солей. [11] [12] Из измерений, проведенных на молекулярных моделях, было подсчитано, что диаметр иона ТМА составляет ~ 0,6 нм; [13] Согласно более точным физико-химическим измерениям, ионный радиус ТМА составляет 0,322 нм; также зафиксированы несколько термодинамических параметров иона ТМА. [14] [15] Статья Aue et al. дает хорошее обсуждение методов определения ионного радиуса. [14]
Фармакология
[ редактировать ]Фармакологическая литература по тетраметиламмонию обширна. [16] В целом ТМА является холиномиметиком , эффекты которого имитируют большинство эффектов, производимых экзогенным ацетилхолином . [17]
Фармакологические эксперименты с ТМА проводились с использованием одной из его солей, обычно хлорида, бромида или йодида, поскольку не ожидалось, что эти анионы будут мешать действию катиона ТМА. Однако в ранней фармакологической литературе имеются упоминания об использовании « гидроксида тетраметиламмония » или «гидрата тетраметиламмония», которые предназначались для облегчения сравнения дозировок различных солей ТМА по весу. [18] но не предполагал фактического использования гидроксида тетраметиламмония, сильная основность которого была бы несовместима с физиологическими условиями. [2]
Тщательный обзор фармакологии ТМА с токсикологической точки зрения, актуальный до 1989 года, был сделан Антони и его коллегами. [2] Таким образом, воздействие ТМА на никотиновые и мускариновые АХ-рецепторы сначала стимулирует, а затем блокирует нейротрансмиссию в симпатических и парасимпатических ганглиях с деполяризацией . ТМА также действует как агонист мускариновых рецепторов в постганглионарных нервных окончаниях гладких мышц , сердечной мышцы и экзокринных желез. В скелетных мышцах ТМА сначала вызывает фасцикуляции , а затем паралич в результате деполяризации вследствие стимуляции никотиновых АХ-рецепторов.
Поглощение; распределение; обмен веществ; экскреция (ADME)
[ редактировать ]Всасывание: ТМА легко всасывается из желудочно-кишечного тракта. [2] Исследования на тощей кишке крыс показали, что абсорбция ТМА включает комбинацию простой диффузии и транспорта, опосредованного носителем, при этом почти 100% абсорбция происходит в течение 60–90 минут. Для сравнения, ионы тетраэтиламмония и тетрапропиламмония поглощались лишь на ~30%. [19]
Распределение. Внутрибрюшинное введение мышам радиоактивно меченного йодида тетраметиламмония показало, что ТМА быстро распределялся во всех частях тела, при этом самые высокие концентрации наблюдались в почках и печени. [7] Аналогичные результаты были получены Нифом и его коллегами на крысах. [20]
Метаболизм и выведение. Парентеральное введение радиоактивно меченного йодида тетраметиламмония крысам приводило к тому, что почти вся доза выводилась с мочой без каких-либо признаков метаболической трансформации. [20]
Токсикология
[ редактировать ]Токсикология ТМА для человека (под названием «тетрамин») изучалась в первую очередь в контекстеслучайного отравления после проглатывания видов Neptunea . [2] Симптомы включают следующее: тошнота, рвота, головная боль, вертиго/головокружение, нарушение зрения/временная слепота, диплопия , светобоязнь , нарушение равновесия, чувство опьянения и крапивница . Эти симптомы появляются в течение 30 минут, но выздоровление обычно завершается через несколько часов. только один случай смерти человека после приема ТМА (из растения Courbonia virgata ). Зарегистрирован [4] Хотя многие из этих симптомов можно объяснить нарушением нейротрансмиссии в вегетативной нервной системе , по-видимому, существуют также явные признаки центральных поражений. [2]
В исследованиях на животных парентеральное введение ТМА-содержащих экстрактов Neptunea мышам, кошкам и рыбам в основном демонстрирует эффекты, затрагивающие скелетные мышцы: возникают мышечные фасцикуляции , судороги, потеря равновесия, двигательный паралич и, в конечном итоге, остановка дыхания. [2]
Летальная пероральная доза ТМА для человека оценивается в 3–4 мг/кг. [2] [4] Летальная доза для крыс составила ~45–50 мг/кг перорально и ~15 мг/кг внутрибрюшинно. [21]
Острая токсичность
[ редактировать ]LD 50 для хлорида ТМА: 25 мг/кг (мыши, внутрибрюшинно); 40 мг/кг (мыши, подкожно).ЛК 50 для хлорида ТМА: 462 мг/л в течение 96 часов. (Толстоголовый гольян, Pimephales promelas ). [22] [23]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 1086. дои : 10.1039/9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Антони, Ю.; Болин, Л.; Ларсен, К.; Нильсен, П.; Нильсен, Нью-Хэмпшир; Кристоферсен, К. (1989). «Тетрамин: появление в морских организмах и фармакологии». Токсикон . 27 (7): 707–716. дои : 10.1016/0041-0101(89)90037-8 . ПМИД 2675390 .
- ^ Долан, ЖК; Матулка, РА; Бердок, Джорджия (2010). «Естественные пищевые токсины» . Токсины (Базель) . 2 (9): 2289–2332. дои : 10.3390/toxins2092289 . ПМЦ 3153292 . ПМИД 22069686 .
- ^ Перейти обратно: а б с Генри, Эй-Джей (1948). «Принцип токсичности Courbonia virgata : его выделение и идентификация как соли тетраметиламмония» . Бр. Дж. Фармакол. Чематер . 3 (3): 187–188. дои : 10.1111/j.1476-5381.1948.tb00373.x . ПМК 1509833 . ПМИД 18883998 .
- ^ Pautov, L. A.; Karpenko, V. Yu; Sokolova, E. V.; Ignatenko, K. I.; Obshchestva, Zapiski Vserossiiskogo Mineralogicheskogo (1993). "Tsaregorodtsevite, N(CH 3 ) 4 [Si 2 (SiO 5 AlO 5 )O 6 ] 2 , a new mineral". Zapiski Vserossiiskogo Mineralogicheskogo Obshchestva . 122 (1): 128–135.
- ^ Уэстон, Чарльз В.; Папкун, Джон Р.; Дери, Морис (2003). «Соединения аммония». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . дои : 10.1002/0471238961.0113131523051920.a01.pub2 . ISBN 0471238961 .
- ^ Перейти обратно: а б с Цубаки, Х.; Накадзима, Э.; Комай, Т.; Шиндо, Х. (1986). «Связь между строением и распределением ионов четвертичного аммония у мышей и крыс. Простой тетраалкиламмоний и ряд м-замещенных ионов триметилфениламмония» . Дж. Фармакобио-Дин . 9 (9): 737–746. дои : 10.1248/bpb1978.9.737 . ПМИД 3794993 .
- ^ Банус, доктор медицины; Брэгдон, RW; Гибб, ГТО (1952). «Получение борогидридов четвертичного аммония из борогидридов натрия и лития». Дж. Ам. хим. Соц . 74 (9): 2346–2348. дои : 10.1021/ja01129a048 .
- ^ Федоринский, М.; Циолковска, В.; Йончик, А. (1993). «Соли тетраметиламмония: высокоселективные катализаторы получения гем-дихлорциклопропанов из электрофильных алкенов и хлороформа в условиях межфазного катализа». Дж. Орг. Хим . 58 (22): 6120–6121. дои : 10.1021/jo00074a047 .
- ^ Кога, Ю.; Вест, П.; Нисикава, К.; Субраманиан, С. (2011). «Всегда ли метильная группа гидрофобна? Гидрофильность триметиламин-N-оксида, тетраметилмочевины и иона тетраметиламмония». Дж. Физ. хим. Б. 115 (12): 2995–3002. дои : 10.1021/jp108347b . ПМИД 21384939 .
- ^ Маклин, WJ; Джеффри, Джорджия (1967). «Кристаллическая структура тетрагидрата фторида тетраметиламмония». Дж. Хим. Физ . 47 (2): 414–417. Бибкод : 1967ЖЧФ..47..414М . дои : 10.1063/1.1711910 .
- ^ Маккалоу, доктор юридических наук (1964). «Кристаллическая структура перхлората тетраметиламмония» . Акта Кристаллогр . 17 (8): 1067–1070. Бибкод : 1964AcCry..17.1067M . дои : 10.1107/s0365110x64002687 .
- ^ Макклески, EW; Алмерс, В. (1985). «Са-канал в скелетных мышцах представляет собой большую пору» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 82 (20): 7149–7153. Бибкод : 1985PNAS...82.7149M . дои : 10.1073/pnas.82.20.7149 . ПМЦ 391328 . ПМИД 2413461 .
- ^ Перейти обратно: а б Ауэ, ДХ; Уэбб, HM; Бауэрс, Монтана (1976). «Термодинамический анализ эффектов сольватации на основность алкиламинов. Электростатический анализ эффектов заместителей». Дж. Ам. хим. Соц . 98 (2): 318–329. дои : 10.1021/ja00418a002 .
- ^ Паломо, Дж.; Пинтауро, ПН (2003). «Конкурентное поглощение катионов четвертичного аммония и щелочных металлов катионообменной мембраной Нафион». Дж. Мембранная наука . 215 (1–2): 103–114. дои : 10.1016/s0376-7388(02)00606-3 .
- ^ Более 1300 цитирований в PubMed по состоянию на октябрь 2012 г.
- ^ Фармакология Дрилла в медицине, 4-е изд. (1971), Дж. Р. ДиПальма, ред., стр. МакГроу-Хилл, Нью-Джерси.
- ^ Берн, Дж. Х.; Дейл, HH (1915). «Действие некоторых четвертичных аммониевых оснований». Дж. Фармакол. Эксп. Там . 6 : 417–438.
- ^ Цубаки, Х.; Комай, Т. (1986). «Кишечная абсорбция тетраметиламмония и его производных у крыс» . Дж. Фармакобио-Дин . 9 (9): 747–754. дои : 10.1248/bpb1978.9.747 . ПМИД 3794994 .
- ^ Перейти обратно: а б Ниф, К.; Остинг, Р.; Мейер, ДК Ф (1984). «Структура-фармакокинетика четвертичных аммониевых соединений». Арка Наунин-Шмидебергс. Фармакол . 328 (2): 103–110. дои : 10.1007/bf00512058 . ПМИД 6527700 . S2CID 2106458 .
- ^ Антони, Ю.; Болин, Л.; Ларсен, К.; Нильсен, П.; Нильсен, Нью-Хэмпшир; Кристоферсен, К. (1989). «Токсин тетрамин из «съедобного» трубача Neptunea antiqua ». Токсикон . 27 (7): 717–723. дои : 10.1016/0041-0101(89)90038-x . ПМИД 2781571 .
- ^ Р. Дж. Льюис (ред.) (2004), Опасные свойства промышленных материалов Сакса, 11-е изд. п. 3409, Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси.
- ^ «Токснет переехал» .