Индено(1,2,3- cd )пирен
| |
| Имена | |
|---|---|
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.005.359 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 3077 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 22 Ч 12 | |
| Молярная масса | 276.338 g·mol −1 |
| Появление | Желтые кристаллы [ 1 ] |
| Температура плавления | 164 ° С (327 ° F, 437 К) [ 1 ] |
| Точка кипения | 536 ° С (997 ° F; 809 К) [ 1 ] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Индено(1,2,3- cd )пирен представляет собой полициклический ароматический углеводород (ПАУ), один из 16 ПАУ, которые обычно измеряются в исследованиях воздействия на окружающую среду и загрязнения воздуха. Многие соединения этого класса образуются при сжигании угля, нефти, газа, древесины, бытовых отходов и табака и могут связываться или образовывать мелкие частицы в воздухе. Известно, что соединения обладают токсичными, мутагенными и/или канцерогенными свойствами. В пробах окружающей среды было обнаружено более 100 различных ПАУ, включая индено(1,2,3-cd)пирен (ИП). [ 2 ] В 1962 году Национальный институт рака сообщил, что индено(1,2,3- cd )пирен обладает незначительной противоопухолевой активностью. [ 3 ] Это было подтверждено в 1973 году МАИР при тестировании на мышах. [ 4 ]
Производство
[ редактировать ]В природе ИП образуется при сжигании угля, нефти, газа, древесины, бытовых отходов и табака. Существуют различные пути, по которым природа может производить ПАУ, но наиболее важный механизм образования таких соединений основан на отщеплении водорода и присоединении ацетилена (HACA). Это считается основным путем реакции образования ПАУ в пламени горения. [ 5 ]
При производстве ИС в лаборатории существует два эффективных синтетических подхода. Первый заключается в образовании реакционноспособного промежуточного соединения диазония из 2-(пирен-1-ил)анилина. Когда этот промежуточный продукт образуется, он может реагировать со связанным полициклическим ароматическим фрагментом при комнатной температуре. Это осуществляется путем внутримолекулярного ароматического замещения. [ 6 ] Реакционная способность этой реакции контролируется концентрацией субстрата и его стехиометрией. В качестве реагента используется tBuONO (рисунок 1). [ 7 ] Второй способ синтеза IP — синтез в одном горшке . При использовании 4-бромпирена в качестве исходного материала и добавлении Pd3(dba)2, P(Cy)2 и BDU в ДМФ образуется конечный продукт (рисунок 2). [ 8 ]
Химические свойства
[ редактировать ]Реакции с электрофилами
[ редактировать ]Индено(1,2,3-cd)пирен может вступать в реакцию с бромом или фтором с образованием 12-броминдено(1,2,3-cd)пирена. [ 9 ] и 2-фториндено(1,2,3-cd)пирен [ 10 ] соответственно.
Нитрование
[ редактировать ]Реакцию с индено(1,2,3-cd)пиреном можно провести с использованием NHO 3 в растворе ацетилнитрата . Реакция давала IP-NO 2, который был региоселективным, причем нитратная группа добавлялась главным образом в положение 12, что аналогично Фриделя-Крафтса. ацилированию и бромированию [ 2 ]
Физические свойства
[ редактировать ]Индено(1,2,3-cd)пирен (ИП) классифицируется как полициклический ароматический углеводород (ПАУ) и имеет вид желтых кристаллов. Он содержит пять бензольных колец и одно циклопентановое , в результате чего молекула плоская. В IP нет стереохимии , но есть резонансные структуры из-за сопряженных с бензолом пи-электронов. Они могут свободно перемещаться внутри велосипедных колец, обеспечивая энергию стабилизации. [ 11 ]
Экологический эффект
[ редактировать ]Были проведены исследования по изучению экологического воздействия нескольких ПАУ, включая индено(1,2,3-cd)пирен (ИП). Международное агентство по исследованию рака (IARC) опубликовало результаты, утверждающие, что это соединение является канцерогенным для нескольких экспериментальных животных. [ 12 ] Другая исследовательская группа изучала фототоксические эффекты IP и обнаружила эффекты только на очень высоких уровнях в клеточной линии радужной форели. Поскольку эти уровни никогда не могут быть достигнуты в воде для индено(1,2,3-cd)пирена, даже когда он максимально растворен, это не будет иметь последствий для водных животных. [ 13 ] IP лишь минимально растворим в воде из-за его липофильного и, следовательно, гидрофобного характера. Липофильность обычно обратно пропорциональна экотоксичности, поскольку соединения с низкой растворимостью в воде (гидрофобные) менее биодоступны для организмов, поскольку они имеют тенденцию связываться с органическими частицами, которые обитают в отложениях водных и морских систем. Таким образом, низкая растворимость снижает не только фототоксичность, но и значительную часть токсичности в целом. [ 14 ] Шведские исследователи также провели исследование уровней ПАУ на очистных сооружениях в Швеции. Они индуцировали активность EROD, которая является мерой токсичности, путем инкубации клеток печени куриных эмбрионов с экстрактами ПАУ из ила. Индено(1,2,3-cd)пирен, который был одним из исследованных ПАУ, вместе с пятью другими выбранными ПАУ вносил лишь незначительную часть активности ЭРОД. Таким образом, хотя индено(1,2,3-cd)пирен может вызывать некоторую токсичность в печени куриных эмбрионов, его вклад, вероятно, будет незначительным. [ 15 ]
Механизм
[ редактировать ]Индено(1,2,3-cd)пирен относится к числу ПАУ, которые считаются возможными канцерогенами для человека. [ 12 ] Семейство ПАУ состоит из схожих молекул и, следовательно, имеет схожий механизм возникновения рака in vivo. Молекула метаболизируется в организме системой цитохрома Р450, в результате чего образуются метаболиты, содержащие нитро-, хиноновые или гидроксильные группы. [ 16 ] Это соответствует метаболитам, образующимся из других ПАУ. [ 17 ] Нитро- и хинонсодержащее соединение оказалось цитотоксичным или канцерогенным, тогда как гидроксилсодержащий метаболит не проявил никакой токсичности или канцерогенности. ПАУ, включая индено(1,2,3-cd)пирен, могут быть генотоксичными. Когда ПАУ гидролизуются очень реакционноспособные эпоксидные группы , в определенных участках молекулы могут образовываться . Эти группы могут в конечном итоге образовывать аддукт с основанием нуклеотида ДНК. [ 18 ] Аддукты ДНК с ПАУ могут нарушать репликацию ДНК или модифицировать ДНК, удаляя такие основания, как аденин и гуанин из нуклеотидов . [ 19 ] В конечном итоге это может привести к гибели клеток и образованию усеченных или неправильно свернутых белков.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Индено[1,2,3-cd]пирен» . ПабХим .
- ^ Jump up to: а б Минабе М., Сибуя Н. Нитрование индено[1,2,3-cd]пирена и мутагенная активность родственных соединений. хим. Рез. Токсикол. 1 ноября 1989 г.; 2(6); 357-358
- ^ Монография Национального института рака. 1-е изд. Национальный институт рака; 1962 год
- ^ ИНДЕНО(1,2,3-кд)ПИРЕН. МПХБ инхим. 1973 год; 3; 229
- ^ В.В. Кислов, А.И. Садовников, А.М. Мебель; Механизм образования полициклических ароматических углеводородов за пределами второго ароматического кольца; Журнал физической химии, 2013, номер 117; п. 4794 – 4816.
- ^ Т. Чаттерджи, Д.С. Ли, Э.Дж. Чо; Расширенное исследование фотокаталитического [4+2] бензаннуляции, индуцированного видимым светом: синтез полициклических (гетеро)ароматических соединений; Журнал органической химии, 2017, № 82; р 4369 - 4378
- ^ Ю. Чой, Т. Чаттерджи, Дж. Ким, Дж. С. Ким, Э. Дж. Чо; Синтез циклопентаконденсированных полициклических ароматических углеводородов с использованием арилзамещенных анилинов; Органическая и биомолекулярная химия, 2016, № 14; п. 6804 - 6810.
- ^ HA Wegner, H. Reisch, K. Rauch, A. Demeter, KA Zachariasse, A. de Meijere, LT Scott; Олигоинденопирены: новый класс полициклических ароматических соединений; Американское химическое общество, 21.10.2006; п. 9080 – 9087.
- ^ Минабе М., Чо Б.П., Харви Р.Г. Полициклические флуорантеновые углеводороды. Часть 4. Электрофильное замещение полициклических флуорантеновых углеводородов. Дж. Ам. хим. Соц. 1 мая 1989 г.; 111(11); 3809-3812
- ^ Райс Дж.Э., Чех А., Хуссейн Н., ЛаВуа Э.Дж. Синтез фторированных производных бензо[k]флуорантена и индено[1,2,3-cd]пирена и 8,9-дигидро-8,9-эпоксибензо[k]флуорантена. Дж. Орг. хим. 1 апреля 1988 г.; 53(8); 1775-1779 гг.
- ^ Э. Дайбинг, П. Е. Шварце, П. Нафстад, К. Викторин, Т. М. Пеннинг; Глава 7. Полициклические ароматические углеводороды в атмосферном воздухе и раке.
- ^ Jump up to: а б МАИР. (1983). Индено(1,2,3-cd)пирен. 32, 373
- ^ К. Ширмер, А.Г.Дж. Чан, Б.М. Гринберг, Д.Г. Диксон, Н.К. Болс. (1998). Способность 16 приоритетных ПАУ быть фотоцитотоксичными по отношению к клеточной линии жабр радужной форели. Токсикология, 127-1–3, 143–155.
- ^ Лайн Э. Свердруп, Торбен Нильсен и Пол Хеннинг Крог. (2002)Почвенная экотоксичность полициклических ароматических углеводородов в отношении почвенной сорбции, липофильности и растворимости в воде. Экологические науки и технологии. 36 (11), 2429-2435
- ^ Магнус Энгвалл, Бьорн Брунстрём, Карина Нэф, Катарина Хьельм.(1999). Уровни диоксиноподобных соединений в осадке сточных вод определены с помощью биоанализа, основанного на индукции эрозии в культурах печени куриных эмбрионов. Хемосфера, 38–10, 2327–2343.
- ^ Луо Ю., Ли С., Ше Ю. и др. (2015). Метаболическая трансформация индено[1,2,3-cd]пирена и токсичность его метаболитов. Bull Environ Contam Toxicol 94, 112–117.
- ^ Луо, Ю., Дай, Дж., Чжун, Р., Ше, Ю., Лю, Р. и Вэй, Х. (2011), Производство полициклических ароматических углеводородных метаболитов из биомиметика пероксинитрита/порфирина железа (III) модель и их мутагенность. Экологическая токсикология и химия, 30: 723-729.
- ^ Бэрд, WM; Хувен, Луизиана; Махадеван, Б. (2015). «Канцерогенные аддукты полициклических ароматических углеводородов и ДНК и механизм действия». Экологический и молекулярный мутагенез. 45 (2–3): 106–114.
- ^ Рамеш, А.; Уокер, ЮАР; Худ, ДБ; Гильен, доктор медицины; Шнайдер, К.; Вейанд, Э.Х. (2004). «Биодоступность и оценка риска перорального приема полициклических ароматических углеводородов». Международный журнал токсикологии. 23 (5): 301–333.