Formazan - Formazan

The formazany jsou sloučeniny obecného vzorce [R-N = N-C (R ') = N-NH-R "], formálně deriváty formazan [H2NN = CHN = NH], neznámý ve volné formě.[1]

Formazanová barviva jsou umělá chromogenní produkty redukce tetrazoliové soli podle dehydrogenázy a reduktázy. Mají různé barvy od tmavě modré přes tmavě červenou až oranžovou, v závislosti na původní tetrazoliové soli použité jako substrát pro reakci.

Struktura a reaktivita

Formazany jsou intenzivně barevné sloučeniny charakterizované následující strukturou: [-N = N-C (R) = N-NH-],[2] a jsou úzce spjaty s azo (−N = N−) barviva. Jejich struktura byla poprvé definována v roce 1892 autorem von Pechmann a tím Bamberger a Wheelwright samostatně.[3][4] Jejich sytá barva a redox chemie pochází z jejich dusík - bohatá páteř.[5]

Formazani mají vysokou tautomerní a konformační flexibilita.[5] Díky dvěma střídavým dvojitým vazbám v páteři mohou formazany existovat ve čtyřech možných izomerních formách: syn, s-cis (uzavřená forma); syn, s-trans (otevřená forma); anti, s-cis; a anti, s-trans (lineární forma).[6]

1,5-disubstituované formazany mohou existovat jako dva tautomery (1 a 2 na obrázku níže). Na deprotonace, je vytvořený anion (3) stabilizován rezonance. S přechodový kov ionty (Cu2+, Spol3+, Ni2+, Zn2+ atd.), formazany tvoří vysoce barevné komplexy (cheláty ).

Formazan.Tautomerism.svg

Vzhledem k jejich schopnosti reagovat jak se silnými kyselinami, tak s bázemi lze uvažovat o formazanech amfoterní.[7]


Oxidace Výsledkem takových sloučenin je jejich přeměna na bezbarvé tetrazoliové soli. Mezi různými použitými oxidačními činidly jsou oxid rtuťnatý, kyselina dusičná, isoamylnitrit, N-bromsukcinimid, manganistan draselný, tetraacetát olova a t-butylchlornan.[8] V závislosti na podmínkách lze tetrazoliové soli redukovat za vzniku tetrazolylových radikálů nebo formazanu:

Formazans2Tetrazoles.svg

Syntéza

Existují různé syntetické metody pro syntéza formazanů.[8][9]

Reakce diazoniové sloučeniny s aldehyd hydrazony je jedním z nejběžnějších postupů při výrobě formazanů. Hydrazony, což jsou sloučeniny bohaté na elektrony, reagují s diazoniovými solemi buď na atomu dusíku nebo uhlíku za vzniku formazanů. Diazoniové soli se spojí s aminovým dusíkem v hydrazonu vytěsněním vodíku, čímž se získá meziprodukt, který se poté přeskupí na formazan.[10]

Další forma syntézy formazanů je reakcí aktivních methylen sloučeniny s diazoniovými solemi. Diazoniové soli se přidávají k aktivním methylenovým sloučeninám za vzniku meziproduktové azosloučeniny, následuje přidání druhé diazoniové soli (za alkaličtějších podmínek), čímž se získá tetrazen, který pak tvoří 3-substituovaný formazan.

Formazany mohou také vyrábět oxidace odpovídajících hydrazidinů, obvykle připravených reakcí hydrazonylhalogenidů s příslušnými hydrazin deriváty. Například, ethylformiát nebo orthoformát reaguje se dvěma ekvivalenty fenylhydrazin čímž se získá 1,5-difenylformazan pod kyselé podmínky. Za základních podmínek ethyl dusičnan reaguje v methylenové poloze za vzniku 3-methyl-1,5-difenylformazanu, který lze také získat reakcí fenylazoethanu s isoamylnitrit.

Formazany lze dále získat prostřednictvím rozklad substituovaných tetrazoliových solí buď fotochemicky, nebo pod vlivem kyselina askorbová v zásaditý střední.[11]

aplikace

Test MTT: Tvorba krystalů formazanu z MTT v mezenchymálních kmenových buňkách

Tetrazoliové soli a jejich formazanové produkty jsou široce používány v histochemických metodách, zejména v kolorimetrických testy životaschopnosti. Tyto postupy jsou založeny na redukci tetrazolia pomocí mitochondriálních dehydrogenázových enzymů, která se provádí uvnitř živých buněk:

Redukce tetrazolium.png

Mezi hlavní příklady nejpoužívanějších tetrazoliových solí patří:[12]

  1. INT nebo 2- (4-jodfenyl) -3- (4-nitrofenyl) -5-fenyl-2H-tetrazoliumchlorid, který je ve vodě nerozpustný.
  2. MTT nebo 3- (4,5-dimethyl-2-thiazolyl) -2,5-difenyl-2H-tetrazoliumbromid, který je nerozpustný ve vodě a používá se v MTT test.
  3. XTT nebo 2,3-bis- (2-methoxy-4-nitro-5-sulfofenyl) -2H-tetrazolium-5-karboxanilid, který je rozpustný ve vodě.
  4. MTS nebo 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -5- (3-karboxymethoxyfenyl) -2- (4-sulfofenyl) -2H-tetrazolium, které je rozpustné ve vodě a používá se v Stanovení MTS.
  5. TTC nebo tetrazoliumchlorid nebo 2,3,5-trifenyl-2H-tetrazoliumchlorid, který je rozpustný ve vodě.
  6. NBT používá se v diagnostickém testu, zejména u chronických granulomatózních onemocnění a jiných onemocnění funkce fagocytů.

Při redukci v buňce enzymaticky nebo přímou reakcí s NADH nebo NADPH, klasická tetrazoliová sůl, MTT, se změní na modrou až fialovou a může tvořit nerozpustnou sraženinu.[13][14] Tato formazanová barviva se běžně používají při buněčné proliferaci a toxicitě testy jako je EpiDerm[15] a testy EpiSkin, protože obarvují pouze živé metabolicky aktivní buňky.[16][17]

Reference

  1. ^ formazany. In: Compendium of Chemical Terminology, 2. vyd. („Zlatá kniha“). Zkompilovali A. D. McNaught a A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). Online verze (2019-) vytvořená S. J. Chalkem. ISBN  0-9678550-9-8. doi:10,1351 / zlatá kniha.
  2. ^ Khattab, Tawfik; Haggag, Karima M (2017). "Syntéza a spektrální vlastnosti symetrických a asymetrických 3-kyano-l, 5-diarylformazanových barviv pro barvení polyesterových tkanin". Egyptský žurnál chemie. 60 (Číslo konference (8. mezinárodní konference Divize textilního výzkumu (ICTRD 2017), Národní výzkumné středisko, Káhira 12622, Egypt.)): 33–40. doi:10.21608 / ejchem.2017.1479.1103. ISSN  0449-2285.
  3. ^ Wolfrom, M.L .; Tipson, R.S. (1958). Pokroky v chemii sacharidů. ISSN. Elsevierova věda. ISBN  978-0-08-056272-8.
  4. ^ Nineham, A. W. (1954-04-01). "Chemie formazanů a tetrazoliových solí". Chemické recenze. 55 (2): 355–483. doi:10.1021 / cr50002a004. ISSN  0009-2665.
  5. ^ A b Gilroy, Joe B .; Otten, Edwin (2020). „Formazanátové koordinační sloučeniny: syntéza, reaktivita a aplikace“. Chem. Soc. Rev. 49 (1): 85–113. doi:10.1039 / C9CS00676A.
  6. ^ Chang, Mu-Chieh; Roewen, Peter; Travieso-Puente, Raquel; Lutz, Martin; Otten, Edwin (10.12.2014). „Formazanátové ligandy jako strukturně univerzální, redoxaktivní analogy β-diketiminu v chemii zinku“. Anorganická chemie. 54 (1): 379–388. doi:10.1021 / ic5025873. ISSN  0020-1669.
  7. ^ Katritzky, Alan R .; Belyakov, Sergei A .; Durst, H. Dupont; Xu, Ruixin; Dalal, Naresh S. (01.08.1994). "Syntézy 3- (substituovaných) -2,4,6-trifenylverdazylů". Canadian Journal of Chemistry. 72 (8): 1849–1856. doi:10.1139 / v94-235. ISSN  0008-4042. Citováno 2020-10-17.
  8. ^ A b Shawali, Ahmad S .; Samy, Nevien A. (2015). „Funkcionalizované formazany: přehled nedávného pokroku v jejich farmakologických aktivitách“. Journal of Advanced Research. 6 (3): 241–254. doi:10.1016 / j.jare.2014.07.001. ISSN  2090-1232. Citováno 2020-10-17.
  9. ^ Karabach, Y.Y .; Kopylovič, Maximilián (2014). "Syntéza, aplikace a koordinační chemie formazanů". Ligandy: Syntéza, charakterizace a role v biotechnologiích. Vydavatelé Nova Science. 249–274. ISBN  9781631171437.
  10. ^ Daniel, DS. "Chemistry of Tetrazolium Sols". Témata z aplikované chemie: 207–296. doi:10.1007/0-306-46906-5_7.
  11. ^ Charette, A.B .; Aggarwal, V. K.; Aitken, R.A .; Cicchi, S .; Cordero, F. (2014). Science of Synthesis: Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations Vol. 22: Tři vazby uhlík-heteroatom: Thio-, Seleno- a Tellurocarboxylic Acids and Derivatives; Imidové kyseliny a deriváty; Deriváty kyseliny ortho. Thieme. ISBN  978-3-13-178151-2.
  12. ^ Altman FP (1976). "Tetrazoliové soli a formazany". Prog. Histochem. Cytochem. 9 (3): 1–56. doi:10.1016 / S0079-6336 (76) 80015-0. PMID  792958.
  13. ^ Stockert, Juan C .; Horobin, Richard W .; Colombo, Lucas L .; Blázquez-Castro, Alfonso (2018). „Tetrazoliové soli a produkty formazanu v buněčné biologii: hodnocení životaschopnosti, fluorescenční zobrazování a perspektivy značení“ (PDF). Acta Histochemica. 120 (3): 159–167. doi:10.1016 / j.acthis.2018.02.005. PMID  29496266.
  14. ^ Stockert, Juan C .; Blázquez-Castro, Alfonso; Cañete, Magdalena; Horobin, Richard W .; Villanueva, Ángeles (2012). "MTT test na životaschopnost buněk: Intracelulární lokalizace formazanového produktu je v lipidových kapičkách". Acta Histochemica. 114 (8): 785–796. doi:10.1016 / j.acthis.2012.01.006. PMID  22341561.
  15. ^ Mattek
  16. ^ Marshall NJ, Goodwin CJ, Holt SJ (červen 1995). "Kritické hodnocení použití testů mikrokultury tetrazolium k měření buněčného růstu a funkce". Growth Regul. 5 (2): 69–84. PMID  7627094.
  17. ^ Scudiero DA, Shoemaker RH, Paull KD a kol. (1. září 1988). „Hodnocení testu rozpustného tetrazolia / formazanu na růst buněk a citlivost na léčivo v kultuře s použitím lidských a jiných nádorových buněčných linií“. Cancer Res. 48 (17): 4827–33. PMID  3409223.