2-Bromo-3-piridincarboxaldehid (3-Pyridinecarboxaldehid, 2-bromo-), fórmula química: C6H4BrNO, CAS 14533-22-9, pes molecular: 186,01 g/mol. És un sòlid, generalment en forma de pols cristal·lina blanca o gairebé blanca. Té certa solubilitat en alguns dissolvents orgànics comuns (com ara diclorometà, èter, metanol, etanol, etc.). Tanmateix, tingueu en compte que la seva solubilitat pot variar segons la temperatura, els dissolvents i altres factors. Com a compost orgànic important, té una àmplia gamma d'aplicacions i usos. Té un paper important en els camps de la síntesi de fàrmacs, la síntesi de pesticides, la química de coordinació i els materials optoelectrònics orgànics. Mitjançant la síntesi i la funcionalització, es poden obtenir compostos amb estructures i propietats específiques per satisfer les necessitats de diferents camps i aplicacions.
 |
|
|
Fórmula química |
C5H3BrN2O2 |
|
Missa exacta |
202 |
|
Pes molecular |
203 |
|
m/z |
202 (100.0%), 204 (97.3%), 203 (5.4%), 205 (5.3%) |
|
Anàlisi elemental |
C, 29,58; H, 1,49; Br, 39,36; N, 13,80; O, 15,76 |
Estructura química i reactivitat
Característiques moleculars
El 2-bromo-3-piridinacarboxaldehid consta d'un anell de piridina de sis membres (un heterocicle aromàtic que conté nitrogen) amb dos substituents:
Brom (Br): un grup fort-que retira electrons que activa l'anell de piridina per a reaccions de substitució nucleòfila (p. ex., acoblaments de Suzuki, Heck o Buchwald-Hartwig).
Aldehid (-CHO): grup funcional altament reactiu que participa en reaccions de condensació (per exemple, formació d'imines, aminació reductiva) i processos d'oxidació/reducció.
Vies de reacció
La reactivitat del compost prové de la interacció entre els seus dos grups funcionals:
Substitució aromàtica nucleòfila (SNAr): l'àtom de brom es pot substituir per nucleòfils (per exemple, amines, tiols o àcids borònics) en condicions bàsiques, permetent la introducció de diversos substituents.
Reaccions de condensació: el grup aldehid reacciona amb amines primàries per formar imines, que es poden reduir a amines secundàries mitjançant agents reductors com el borohidrur de sodi (NaBH₄).
Oxidació/reducció: l'aldehid es pot oxidar a un àcid carboxílic (utilitzant el reactiu de Jones) o reduir-se a un alcohol (utilitzant NaBH₄).
Reaccions d'acoblament-creuades: l'àtom de brom participa en acoblaments catalitzats-pal·ladi (per exemple, Suzuki, Sonogashira) per formar enllaços de carboni-carboni o carboni-heteroàtom.
Aquestes vies fan que el 2-bromo-3-piridincarboxaldehid sigui un element clau en síntesis de diversos passos, on es requereix una funcionalització seqüencial.
És un compost orgànic complex que es pot sintetitzar per diferents vies.
1. Mètode de síntesi de piridina Hantzsch:
La fórmula de la reacció química és la següent:
C5H4BrN+2C3H2N2+CH4N2S → C6H4BrNO
Aquest és un mètode d'ús habitual per sintetitzar 2-Bromo-3-piridinecarboxaldehide, amb els passos específics següents:
Pas 1: Preparació dels reactius:
Barrejar 2-bromopiridina i malononitril en una proporció molar d'1:2 i afegir tiourea com a catalitzador. La quantitat de reactius es pot ajustar segons sigui necessari.
Pas 2: progrés de la reacció:
Afegiu els reactius obtinguts de la barreja en el pas 1 al matràs de reacció i procediu amb la reacció en condicions de reacció adequades. La temperatura de reacció sol estar entre 150 i 200 graus centígrads i es pot utilitzar un flux de nitrogen sec en condicions lliures de dissolvent-. El temps de reacció depèn de condicions experimentals específiques, que solen anar d'hores a dies.
En aquesta reacció, la tiourea actua com a catalitzador, afavorint el progrés de la reacció. A causa de l'alta temperatura de reacció, es pot produir la formació d'enllaços C-C. El producte final produït és 2-Bromo-3-piridincarboxaldehide.
Pas 3: refredament i cristal·lització:
Un cop finalitzada la reacció, refredar la solució de reacció a temperatura ambient o baixa temperatura i procedir a la cristal·lització. La cristal·lització del producte es pot induir afegint lentament dissolvents adequats (com ara dissolvents etanol o èter). Durant el procés de cristal·lització, els productes precipiten de la solució en forma sòlida.
Pas 4: purificació i assecat:
Centrifugar o filtrar el producte cristal·litzat per separar els productes sòlids. Després de la separació, el producte es pot rentar amb dissolvents adequats per eliminar les impureses. Finalment, el producte es va assecar en condicions adequades per obtenir-carboxaldehide de 2-bromo-3-piridina d'alta puresa.
2. Reacció de condensació de Knoevenagel:
La fórmula de la reacció química és la següent:
C5H4BrN+C4H8O3+C6H15N → C6H4BrNO
En aquesta reacció, els grups acil i carboxil formen un enllaç C-C mitjançant la reacció de condensació. El producte final produït és 2-Bromo-3-piridincarboxaldehide.
Els passos específics són els següents:
Pas 1: dissol la 2-bromopiridina i l'àcid malònic (àcid carboxílic representatiu) en un dissolvent orgànic adequat. L'etanol és un dissolvent d'ús habitual.
Pas 2: afegiu un catalitzador alcalí, com ara trietilamina, per promoure la reacció de condensació.
Pas 3: escalfeu la solució i conduïu la reacció a una temperatura adequada. La temperatura de reacció que s'utilitza habitualment és de 80-100 graus centígrads.
Pas 4: un cop finalitzada la reacció, refredar la solució i sotmetre's a un tractament d'acidificació per generar el producte objectiu 2-Bromo-3-piridincarboxaldehide.
Pas 5: Purifiqueu i cristal·litzeu el producte per obtenir un compost d'alta -puresa.
Aquests són només dos mètodes comuns, i hi ha molts altres mètodes de síntesi per al 3-piridinacarboxaldehid, 2-bromo-. Cal tenir en compte que cada mètode de síntesi té els seus avantatges i aplicabilitat específics, i s'ha d'ajustar i optimitzar segons la situació específica en el funcionament real.
Cas pràctic
► Síntesi d'un inhibidor de cinasa per a la teràpia del càncer
1) Antecedents
Els inhibidors de la cinasa són una classe de fàrmacs dirigits contra el càncer que bloquegen l'activitat de les proteïnes quinases, enzims implicats en la senyalització i la proliferació cel·lular. Les bastides basades en piridina-són habituals en el disseny d'inhibidors de cinasa a causa de la seva capacitat per imitar els llocs d'unió d'ATP-. Els investigadors d'una empresa farmacèutica van intentar desenvolupar un nou inhibidor dirigit al receptor del factor de creixement epidèrmic (EGFR), una cinasa sobreexpressada en molts càncers.
2) Objectiu
Sintetitzeu un compost derivat de la piridina- amb gran potència i selectivitat per a EGFR utilitzant 2-bromo-3-piridinecarboxaldehid com a intermedi clau.
3) Enfocament experimental
Síntesi de l'estructura bàsica:
El 2-bromo-3-piridincarboxaldehid es va fer reaccionar amb anilina en etanol a reflux per formar un intermedi imina mitjançant condensació.
La imina es va reduir mitjançant borohidrur de sodi (NaBH₄) per produir 2-bromo-N-fenilpiridin-3-amina, un element bàsic per a una funcionalització addicional.
Reacció d'acoblament creuat{0}:
L'àtom de brom a la posició 2- va patir un acoblament Suzuki-Miyaura amb un derivat de l'àcid borònic (àcid 4-fluorofenilborònic) en presència d'acetat de pal·ladi (II) (Pd(OAc)₂) i un lligand (trifenilfosfina).
Aquest pas va introduir un grup fluorofenil, millorant la lipofilia i l'afinitat d'unió.
Modificació final:
El grup aldehid es va oxidar a un àcid carboxílic mitjançant el reactiu de Jones (àcid cròmic en àcid sulfúric), donant el compost objectiu: N-(4-fluorofenil)-2-(4-fluorofenil)piridina-3-carboxamida.
4) Resultats
Rendiment: 72% en tres passos.
Activitat biològica:
El compost va inhibir l'activitat de la cinasa EGFR amb una IC₅₀ de 12 nM en assajos enzimàtics.
Els estudis in vitro sobre cèl·lules canceroses A431 (sobreexpressant EGFR) van mostrar una GI₅₀ (inhibició del creixement) de 0,8 μM.
Selectivitat: el compost va mostrar una selectivitat de 50 - vegades respecte a altres quinases (per exemple, VEGFR, CDK2), reduint la toxicitat fora de l'objectiu.
5) Implicacions
Aquest cas demostra com el 2-bromo-3-piridincarboxaldehid permet el muntatge ràpid d'inhibidors de cinases complexes. Els seus grups aldehid i brom proporcionen reactivitat ortogonal per a la funcionalització seqüencial, una estratègia que s'adopta àmpliament en la química medicinal.
►Funcionalització de l'òxid de grafè per a materials compostos millorats
1) Antecedents
L'òxid de grafè (GO) és un material de reforç popular en compostos polimèrics a causa de la seva alta resistència mecànica i conductivitat elèctrica. Tanmateix, la naturalesa hidròfila de GO limita la seva dispersió en polímers no-polars. Els investigadors van intentar modificar químicament GO mitjançant 2-bromo-3-piridincarboxaldehid per millorar la compatibilitat amb resines epoxi.
2) Objectiu
Empelt covalentment 2-bromo-3-piridincarboxaldehid a GO i avalueu les propietats tèrmiques i mecàniques del compost.
3) Enfocament experimental
Modificació GO:
GO es va dispersar en dimetilformamida (DMF) i es va sonicar durant 2 hores.
Es van afegir 2-bromo-3-piridinacarboxaldehid (5 eq.) i hidròxid de sodi (NaOH, 10 eq.), iniciant una reacció de substitució nucleòfila entre els grups epòxid de GO i el carboni de l'aldehid.
Fabricació composta:
El GO modificat (GO-Py) es va barrejar amb una resina epoxi (èter diglicidil de bisfenol A, DGEBA) i un enduridor (trietilè tetramina, TETA).
La mescla es va curar a 120 graus durant 4 hores per formar una pel·lícula composta.
Caracterització:
L'estabilitat tèrmica es va avaluar mitjançant anàlisi termogravimètrica (TGA).
Les propietats mecàniques es van mesurar mitjançant proves de tracció.
4) Resultats
Eficiència d'empelt: l'espectroscòpia d'infrarojos de transformació de Fourier-(FTIR) va confirmar la presència d'anells de piridina a GO-Py.
Estabilitat tèrmica:
La temperatura de degradació d'inici del compost va augmentar en 35 graus en comparació amb GO/epoxi no modificat.
Propietats mecàniques:
La resistència a la tracció ha millorat un 22%, de 45 MPa (sense modificar) a 55 MPa (GO-Py).
L'allargament a la ruptura va augmentar un 15%, indicant una millor distribució de l'esforç.
5) Implicacions
Aquest cas il·lustra com el 2-bromo-3-piridincarboxaldehid pot unir nanomaterials inorgànics i polímers orgànics. L'aromaticitat de l'anell de piridina va millorar l'adhesió interfacial, un principi aplicable a altres materials 2D com el disulfur de molibdè (MoS₂).
► Bioconjugació per a l'etiquetatge de proteïnes
1) Antecedents
L'etiquetatge de proteïnes-específics del lloc és essencial per estudiar la funció de les proteïnes, desenvolupar diagnòstics i crear bioterapèutics. El grup aldehid del 2-bromo-3-piridincarboxaldehid pot reaccionar amb els residus de lisina de les proteïnes mitjançant una aminació reductora, formant enllaços covalents estables.
2) Objectiu
Etiqueta l'extrem N-de la proteïna fluorescent verda (GFP) amb 2-bromo-3-piridinecarboxaldehid i avalua l'eficiència de l'etiquetatge.
3) Enfocament experimental
Reacció de conjugació:
La GFP recombinant (1 mg/mL) es va incubar amb 2-bromo-3-piridinacarboxaldehid (10 eq.) en tampó fosfat (pH 7, 4) durant 2 hores a temperatura ambient.
Es va afegir cianoborohidrur de sodi (NaBH₃CN, 5 eq.) per reduir l'intermedi imina a una amina estable.
Purificació:
El conjugat es va purificar mitjançant cromatografia d'exclusió de mida-(SEC).
Caracterització:
L'eficiència de l'etiquetatge es va quantificar mitjançant espectroscòpia UV-Vis (absorbància a 280 nm per a proteïnes, 340 nm per a piridina).
La intensitat de la fluorescència es va mesurar per avaluar l'activitat GFP després de l'etiquetatge.
4) Resultats
Eficàcia de l'etiquetatge: el 85% de les molècules de GFP es van conjugar, segons determina l'absorbància de piridina.
Retenció de fluorescència: el conjugat va retenir el 92% de la fluorescència de GFP nativa, cosa que indica una interrupció estructural mínima.
Espectrometria de masses: ESI-MS va confirmar un augment de massa de 185 Da (coherent amb un fragment de piridinacarboxaldehid per GFP).
5) Implicacions
Aquest estudi demostra la utilitat del 2-bromo-3-piridincarboxaldehid en la bioconjugació. La seva petita mida i reactivitat el fan superior als colorants fluorescents més grans, que sovint interfereixen amb la funció de les proteïnes. Ara s'utilitzen estratègies similars per etiquetar anticossos per a la immunohistoquímica.
Descripció dels productes
El 2-bromo-3-piridinacarboxaldehid és un compost d'aldehid bromat que conté un anell de piridina, amb la fórmula molecular C ₆ H ₄ BrNO i un pes molecular de 186. La posició 2 de l'anell de piridina en la seva estructura es substitueix per un àtom de brom, i la posició 3 està connectada a un grup químic aldehid únic. Com a intermedi de síntesi orgànica, s'utilitza àmpliament en la investigació i desenvolupament de fàrmacs, la síntesi de pesticides i els camps de la ciència dels materials. Per exemple, en la síntesi de fàrmacs, el grup aldehid pot participar en reaccions de condensació per construir un esquelet heterocíclic, mentre que l'àtom de brom pot introduir grups funcionals mitjançant reaccions de substitució, proporcionant flexibilitat per al disseny de molècules de fàrmacs.
Contacte amb la pell: el contacte directe pot provocar enrogiment de la pell, picor, butllofes i, en casos greus, dermatitis de contacte.
Mecanisme: els grups aldehids s'uneixen de manera covalent amb els grups amino de les proteïnes de la pell per formar bases Schiff, alterant la funció de barrera de la pell; La presència d'àtoms de brom pot millorar la seva lipofilia i afavorir la penetració a la capa epidèrmica.
Contacte amb els ulls: irritació ocular severa, manifestada com congestió conjuntival, llagrimeig, fotofòbia i fins i tot dany a l'epiteli corneal.
Mecanisme: els grups aldehids reaccionen amb les proteïnes de la còrnia per provocar la desnaturalització de les proteïnes, mentre que els àtoms de brom poden desencadenar reaccions d'estrès oxidatiu i danyar les cèl·lules corneals.
Irritació respiratòria: la inhalació de vapor o pols pot causar irritació a la nasofaringe, tos i dificultat per respirar. L'exposició a llarg termini pot desencadenar asma o malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC). Els grups aldehids s'uneixen a proteïnes de les cèl·lules epitelials de la mucosa respiratòria, alterant la integritat de la mucosa; Els àtoms de brom poden desencadenar reaccions inflamatòries produint espècies reactives d'oxigen (ROS).
Reaccions del sistema digestiu: nàusees, vòmits, dolor abdominal, diarrea i, en casos greus, es poden produir hemorràgies gastrointestinals o danys hepàtics. L'efecte corrosiu directe dels grups aldehids sobre la mucosa gastrointestinal, així com l'estimulació del tracte gastrointestinal per bromur d'hidrogen produït pel metabolisme dels àtoms de brom al cos; El fetge, com a òrgan metabòlic principal, pot experimentar nivells elevats de transaminases a causa de l'estrès oxidatiu.
Intoxicació aguda: Marejos, fatiga, consciència borrosa, i en casos greus, coma, convulsions i fins i tot insuficiència respiratòria i circulatòria. Els grups aldehids interfereixen amb la conducció nerviosa en unir-se als receptors de neurotransmissors; Els àtoms de brom poden inhibir la cadena respiratòria mitocondrial, donant lloc a trastorns del metabolisme energètic cel·lular.
Etiquetes populars: 2-bromo-3-piridinecarboxaldehid cas 128071-75-0, proveïdors, fabricants, fàbrica, venda a l'engròs, compra, preu, a granel, en venda