Bromkyan - Cyanogen bromide
 | |
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Preferovaný název IUPAC Carbononitridic bromide[3] | |
| Ostatní jména | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| 1697296 | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA | 100.007.320  |
| Číslo ES |
|
| Pletivo | Kyanogen + bromid |
PubChem CID | |
| Číslo RTECS |
|
| UNII | |
| UN číslo | 1889 |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| BrCN | |
| Molární hmotnost | 105,921 g mol−1 |
| Vzhled | Bezbarvá pevná látka |
| Hustota | 2,015 g ml−1 |
| Bod tání | 50 až 53 ° C (122 až 127 ° F; 323 až 326 K) |
| Bod varu | 61 až 62 ° C (142 až 144 ° F; 334 až 335 K) |
| Reaguje | |
| Tlak páry | 16,2 kPa |
| Termochemie | |
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | 136,1–144,7 kJ mol−1 |
| Nebezpečí | |
| Piktogramy GHS |    |
| Signální slovo GHS | Nebezpečí |
| H300, H310, H314, H330, H410 | |
| P260, P273, P280, P284, P302 + 350 | |
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
| NIOSH (Limity expozice USA zdraví): | |
PEL (Dovolený) | 5 mg m−3 |
| Související sloučeniny | |
Související alkanenitrily | |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 ověřit (co je   ?) | |
| Reference Infoboxu | |
Bromkyan je anorganická sloučenina s vzorec (CN) Br nebo BrCN. Je to bezbarvá pevná látka, která se široce používá k úpravám biopolymery, fragment bílkoviny a peptidy (štěpí C-konec methioninu) a syntetizuje další sloučeniny. Sloučenina je klasifikována jako a pseudohalogen.
Syntéza, základní vlastnosti a struktura
The uhlík je vázán atom v bromkyanu bróm jednoduchou vazbou a do dusík podle a trojná vazba (tj. Br – C≡N). Sloučenina je lineární a polární, ale ve vodě spontánně neionizuje. Rozpouští se ve vodě i polárně organická rozpouštědla.
Kyanogenbromid lze připravit oxidace z kyanid sodný s bróm, který probíhá ve dvou krocích prostřednictvím meziproduktu kyanogen ((CN)2):
- 2 NaCN + Br2 → (CN)2 + 2 NaBr
- (CN)2 + Br2 → 2 (CN) Br
Při skladování v chladu má materiál prodlouženou trvanlivost. Stejně jako některé další sloučeniny kyanogenu prochází bromkyan exotermickou trimerací na kyanurový bromid ((BrCN)3). Tato reakce je katalyzována stopami bromu, solí kovů, kyselin a zásad.[4] Z tohoto důvodu se experimentátoři vyhýbají nahnědlým vzorkům.[5]
Bromkyan je hydrolyzovaný uvolnit kyanovodík a kyselina bromná
- (CN) Br + H2O → HCN + HOBr
Biochemické aplikace
Hlavní použití bromkyanu je k imobilizaci proteinů, fragmentaci proteinů štěpením peptidové vazby a syntetizovat kyanamidy a další molekuly.
Imobilizace bílkovin
Bromkyan se často používá k imobilizaci proteinů jejich spojením činidla jako agaróza pro afinitní chromatografie.[6] Díky své jednoduchosti a mírnosti pH podmínek je aktivace bromkyanem nejběžnějším způsobem přípravy afinitních gelů. Bromkyan se také často používá, protože reaguje s hydroxyl skupiny na agaróze kyanát estery a imidokarbonáty. Tyto skupiny reagují s primární aminy aby se protein navázal na agarózovou matrici, jak je znázorněno na obrázku. Protože kyanátové estery jsou reaktivnější než cyklické imidokarbonáty, bude amin reagovat převážně s esterem, čímž se získá isourea deriváty a částečně s méně reaktivním imidokarbonátem, čímž se získají substituované imidokarbonáty.[7]
Nevýhody tohoto přístupu zahrnují toxicitu bromkyanu a jeho citlivost na oxidaci. Aktivace bromkyanu také zahrnuje připojení a ligand na agarózu izourea vazbou, která je pozitivně nabitá při neutrálním pH a tím nestabilní. V důsledku toho mohou deriváty isourea působit jako slabé aniontoměniče.[7][mrtvý odkaz ]
Štěpení bílkovin
Bromkyan hydrolyzuje peptidové vazby na C-konci methionin zbytky. Tato reakce se používá ke zmenšení velikosti polypeptid segmenty pro identifikaci a sekvenování.
Mechanismus
The elektronová hustota v kyanogenu je bromid posunut pryč od atomu uhlíku, což ho činí neobvykle elektrofilní a směrem k více elektronegativní brom a dusík. To zanechává uhlík obzvláště zranitelný vůči útoku a nukleofil a štěpná reakce začíná a nukleofilní acylová substituce reakce, při které je brom nakonec nahrazen sírou v methioninu. Po tomto útoku následuje vytvoření pětičlenného kruhu na rozdíl od šestičlenného, což by znamenalo vytvoření dvojná vazba v kruhu mezi dusíkem a uhlíkem. Tato dvojná vazba by vedla k tuhé kruhové konformaci, čímž by došlo k destabilizaci molekuly. Pětičlenný kruh je tedy vytvořen tak, že dvojná vazba je mimo kruh, jak je znázorněno na obrázku.
Ačkoli nukleofilní síra v methioninu je zodpovědná za útok na BrCN, síra v cystein nechová se podobně. Pokud by síra v cysteinu napadla bromkyan, bromidový ion by zbavil kyanidu kyselosti adukt, přičemž síra není nabitá a beta uhlík cysteinu není elektrofilní. Nejsilnějším elektrofilem by pak byl kyanidový dusík, který by při napadení vodou poskytl kyselina kyanová a původní cystein.
Reakční podmínky
Štěpení proteinů pomocí BrCN vyžaduje použití a nárazník jako 0,1 M HCl (kyselina chlorovodíková ) nebo 70% (kyselina mravenčí ).[8] Toto jsou nejběžnější vyrovnávací paměti pro štěpení. Výhodou HC1 je, že kyselina mravenčí způsobuje tvorbu formylesterů, což komplikuje charakterizaci proteinů. Formické se však stále často používá, protože rozpouští většinu bílkovin. Také oxidace methioninu na methioninsulfoxid, který je inertní vůči útoku BrCN, se snadněji vyskytuje v HCl než v kyselině mravenčí, pravděpodobně proto, že kyselina mravenčí je redukční kyselina. Mezi alternativní pufry pro štěpení patří guanidin nebo močovina v HCl kvůli jejich schopnosti rozvinout proteiny, čímž je methionin přístupnější pro BrCN.[9]
Pamatujte, že pro normální štěpení peptidovou vazbou je potřeba voda iminolakton středně pokročilí. V kyselině mravenčí štěpení Met-Ser a setkal seThr vazby se zvyšují se zvýšenou koncentrací vody, protože tyto podmínky upřednostňují přidání vody přes já těžím spíše než reakce hydroxylů postranního řetězce s iminem. Snížené pH má tendenci zvyšovat rychlosti štěpení inhibicí oxidace methioninového postranního řetězce.[9]
Vedlejší reakce
Když methionin následuje serin nebo threonin mohou nastat vedlejší reakce, které ničí methionin bez peptidu štěpení vazby. Normálně, jakmile se vytvoří iminolakton (viz obrázek), může voda a kyselina reagovat s iminem a štěpit peptidovou vazbu, čímž vytvoří homoserin lakton a nový C-koncový peptid. Pokud však sousední aminokyselina k methioninu má a hydroxyl nebo sulfhydryl Tato skupina může reagovat s iminem za vzniku homoserinu bez štěpení peptidovou vazbou.[9] Tyto dva případy jsou znázorněny na obrázku.
Organická syntéza
Bromkyan je běžným činidlem v organická syntéza.[5] Jak již bylo uvedeno výše, činidlo je náchylné k napadení nukleofily, jako jsou aminy a alkoholy, kvůli elektrofilnímu uhlíku. Při syntéze kyanamidy a dikyanamidy, primární a sekundární aminy reagují s BrCN za vzniku mono- a dialkylkyanamidů, které mohou dále reagovat s aminy a hydroxylamin poddat se guanidiny a hydroxyguanidiny. V von Braunova reakce terciární aminy reagují s BrCN za vzniku disubstituovaných kyanamidů a alkylbromidu. K přípravě lze použít bromkyan aryl nitrily, nitrily, anhydridy, a kyanatany. Může také sloužit jako štěpící prostředek.[10] Bromkyan se používá při syntéze 4-methylaminorex ("led]]") a viroxim.
Toxicita, skladování a deaktivace
Kyanogenbromid lze dlouhodobě skladovat v suchu při teplotě 2 až 8 ° C.[7]
Bromkyan je těkavý a snadno se vstřebává kůže nebo gastrointestinální trakt. Proto může dojít k toxické expozici vdechováním, fyzickým kontaktem nebo požitím. Je akutně toxický a způsobuje různé nespecifické příznaky. Vystavení i malému množství může způsobit křeče nebo smrt. LD50 orálně u potkanů se uvádí jako 25–50 mg / kg.[11]
Doporučená metoda deaktivace bromkyanu je bělidlo.[12] Vodný hydroxid alkalického kovu okamžitě hydrolyzuje (CN) Br na kyanid alkalického kovu a bromid. Kyanid pak může být oxidován sodík nebo chlornan vápenatý k méně toxickému kyanátovému iontu. Deaktivace je extrémně vysoká exotermické a může být výbušný.[11]
Reference
- ^ Index společnosti Merck (10. vydání). Rahway, NJ: Merck & Co. 1983. str. 385.
- ^ „Campilit, číslo CAS: 506-68-3“.
- ^ „Cyanogen Bromide - Compound Summary“. PubChem Compound. USA: Národní centrum pro biotechnologické informace. 26. března 2005. Identifikace. Citováno 4. června 2012.
- ^ Morris, Joel; Kovács, Lajos; Ohe, Kouichi (2015). „Cyanogen Bromide“. Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. s. 1–8. doi:10.1002 / 047084289X.rc269.pub3. ISBN 9780470842898.
- ^ A b Joel Morris; Lajos Kovács (2008). „Cyanogen Bromide“. Encyklopedie činidel pro organickou syntézu. doi:10.1002 / 047084289X.rc269.pub2. ISBN 978-0471936237.
- ^ Hermanson, G. T .; Mallia, A. K .; Smith, P. K. (1992). Techniky imobilizovaného afinitního ligandu. Akademický tisk. ISBN 978-0-12-342330-6.
- ^ A b C "Matrice aktivované bromkyanem" (PDF). Sigma.[mrtvý odkaz ]
- ^ Schroeder, W. A .; Shelton, J. B .; Shelton, J. R. (1969). "Zkoumání podmínek pro štěpení polypeptidových řetězců kyanogenbromidem". Archivy biochemie a biofyziky. 130 (1): 551–556. doi:10.1016/0003-9861(69)90069-1. PMID 5778667.
- ^ A b C Kaiser, R .; Metzka, L. (1999). „Vylepšení výtěžků štěpení bromkyanů pro methionyl-serinové a methionyl-treoninové peptidové vazby“. Analytická biochemie. 266 (1): 1–8. doi:10.1006 / abio.1998.2945. PMID 9887207.
- ^ Kumar, V. (2005). „Bromid kyanogenu (CNBr)“ (PDF). Synlett. 2005 (10): 1638–1639. doi:10.1055 / s-2005-869872. ID umění: V12705ST.
- ^ A b „Cyanogen Bromide HSDB 708“. HSDB. NIH / NLM. 2009-04-07.
- ^ Lunn, G .; Sansone, E. B. (1985). „Ničení bromkyanů a anorganických kyanidů“. Analytická biochemie. 147 (1): 245–250. doi:10.1016 / 0003-2697 (85) 90034-X. PMID 4025821.
Další čtení
- Gross, E .; Witkop, B. (1962). „Neenzymatické štěpení peptidových vazeb: Methioninové zbytky v hovězí pankreatické ribonukleáze“ (PDF). Journal of Biological Chemistry. 237 (6): 1856–1860. PMID 13902203.
- Inglis, A. S .; Edman, P. (1970). "Mechanismus reakce kyanogenbromidu s methioninem v peptidech a proteinech". Analytická biochemie. 37 (1): 73–80. doi:10.1016/0003-2697(70)90259-9. PMID 5506566.
externí odkazy
- „Cyanogen Bromide MSDS Number: C6600“. J. T. Baker. 12.8.1996.
- Teeri, A. E. (1948). „Thiamin a reakce s kyanogenbromidem“ (PDF). Journal of Biological Chemistry. 173 (2): 503–505. PMID 18910706.