3-амінопіразин-2-карбонова кислота- це суцільна сполука, як правило, у вигляді безбарвного до світло -жовтого кристалічного порошку. Має хорошу розчинність у воді. При кімнатній температурі вона розчинна у воді і утворює безбарвний розчин. Це кисла сполука зі значенням PKA приблизно 3,8. Існує пік поглинання в межах видимого ультрафіолетового діапазону. Він демонструє піку поглинання у ультрафіолетовому світлі з діапазоном довжини хвилі 200-400 нм, з максимальною довжиною хвилі поглинання, як правило, між 230-240 нм. Інфрачервоний спектр відображає ряд вібраційних частот та інформації про зв’язок. Типові піки інфрачервоного поглинання включають карбоніл (C=o) розтягування вібрацій, аміно (NH) розтягування вібрацій та розтягування вібрацій на ароматичних кільцях. Відносно нестабільний при високих температурах і може зазнати розкладання та деградації. Тому необхідно уникати надмірних температур під час зберігання та поводження. Це органічна сполука, яка може спалити в відповідних умовах. Однак у загальних умовах спалити непросто. Він має широкий спектр застосувань у координаційній хімії, включаючи приготування металевих комплексів, каталітичні реакції, флуоресцентні зонди, біосенсори, антибактеріальні/фунгіциди, виявлення токсинів та оптоелектронні матеріали. Він має важливі застосування в галузі досліджень наркотиків. Він може бути використаний як структурна рамка для молекул лікарських засобів і може бути модифікована та функціоналізована для підготовки сполук із специфічною фармакологічною діяльністю. Ця сполука широко застосовується в дослідженні протипухлинних препаратів, проти інфекційних препаратів, антибактеріальних препаратів та інших галузей.
|
Хімічна формула |
C5H5N3O2 |
|
Точна маса |
139 |
|
Молекулярна вага |
139 |
|
m/z |
139 (100.0%), 140 (5.4%), 140 (1.1%) |
|
Елементальний аналіз |
C, 43.17; H, 3.62; N, 30.21; O, 23.00 |
 |
|
3-амінопіразин-2-карбонова кислота(APCA) - органічна молекула з множинними координаційними ділянками атомів азоту та кисню, що робить її широко застосовуваною в координаційній хімії.
Застосування в галузі пестицидів
3-амінопіразин-2-карбонова кислота та її похідні показали великий потенціал у сфері фунгіцидів завдяки їх відмінній антибактеріальній активності. Дослідження показали, що сполуки, що містять структури кільця піразин, часто можуть втручатися в синтез бактеріальної клітинної стінки, інгібувати синтез бактеріальних білків або пошкодити бактеріальну ДНК, тим самим чинивши бактерицидні ефекти. Як важливе похідне від піразинного кільця, воно також має ці потенційні бактерицидні механізми. Вводячи різні заступники, можна синтезувати 3-амінопіразин-2-карбонові кислоти з бактерицидною активністю широкого спектру дії. Ці похідні можуть гальмувати ріст та розмноження різних збудників рослин, таких як бактеріальні захворювання, грибкові захворювання тощо. Порівняно з традиційними фунгіцидами, ці нові сполуки можуть мати нижчу токсичність, кращу екологічну сумісність та довший термін зберігання. На додаток до фунгіцидів із широким спектром, сполуки з специфічною бактерицидною активністю також можуть бути синтезовані за допомогою структурної оптимізації. Ці сполуки можуть чинити бактерицидну дію проти конкретних збудників рослин, при цьому нешкідливі для інших не цільових організмів. Розвиток цього конкретного фунгіциду може допомогти зменшити використання пестицидів, менші ризики забруднення навколишнього середовища та покращити врожайність та якість врожаю.
Розробка та застосування фунгіцидів
Розробка фунгіцидів на основі 3-амінопіразин-2-карбонової кислоти стала однією з дослідницьких гарячих точок у галузі пестицидів. В даний час повідомлялося про кілька фунгіцидів на основі цієї сполуки та показали хороші бактерицидні ефекти та перспективи застосування. Деякі похідні 3-амінопіразин-2-карбонової кислоти мають хороший інгібіторний вплив на збудники рослин, такі як грибок вибуху рису та пшеничний фузаріум Graminearum. Ці сполуки гальмують ріст та відтворення патогенних бактерій, втручаючись у їх клітинні метаболічні процеси, тим самим досягаючи мети профілактики та контролю захворювань. У практичних застосуванні ці фунгіциди можна застосовувати за допомогою позакореневого обприскування, обробки ґрунту та інших методів ефективного контролю виникнення та поширення захворювань рослин.
Наявність структури кільця піразину говорить про те, що ця сполука може мати здатність перешкоджати механізмам регуляції росту рослин, тим самим здійснюючи гербіцидальні ефекти. Дослідження показали, що певні сполуки, що містять структури піразин, можуть перешкоджати синтезу ауксину рослин, транспорту або сигналізації, що призводить до аномального росту рослин і навіть смерті . 3- амінопіразину-2-карбонової кислоти, як важливе похідне від піразинного кільця, також можуть мати ці потенційні геридальні механізми. За допомогою структурної модифікації можна синтезувати похідні 3-амінопіразин-2-карбонової кислоти з селективною гербіцидною активністю. Ці похідні можуть чинити вплив прополки на конкретні види бур’янів, не завдаючи шкоди культурам. Розвиток цього селективного гербіциду може допомогти зменшити використання пестицидів, зниження забруднення навколишнього середовища та покращити врожайність та якість.
Перспективи розробки та застосування гербіцидів
Для того, щоб синтезувати похідні 3-амінопіразин-2-карбонової кислоти з гербіцидною активністю, необхідно прийняти розумну стратегію синтезу. Сюди входить вибір відповідної сировини, умов реакції та каталізаторів для оптимізації структури та властивостей продукту. У той же час, такі фактори, як стабільність продукту, розчинність та біодоступність, необхідно враховувати, щоб забезпечити його ефективність у практичних застосуванні. З постійним розвитком сільськогосподарського виробництва та зростаючою попитом на охорону навколишнього середовища зростає попит на ефективну, низьку токсичність та екологічно чисті гербіциди . 3- амінопіразин-2-карбонова кислота та її похідні мають широкий потенціал застосування в цій галузі завдяки своїй унікальній хімічній структурі та потенційній геридальній діяльності. Надалі, поглиблення досліджень та прогресу в технології, очікується, що ці сполуки стануть важливими джерелами нових гербіцидів.
Нижче наведені короткі кроки та відповідні хімічні рівняння для синтезу3-амінопіразин-2-карбонова кислотавід метил -ціаноацетату як вихідного матеріалу:
1. Синтез 3-амінопіразину-2-один:
По-перше, метил-ціаноацетат реагується на ціанід амонію для отримання 3-амінопіразин-2-нітрилу. Потім 3-амінопіразин-2-нітрил перетворюється на 3-амінопіразин-2-один через гідроксиламінову реакцію.
Хімічне рівняння:
C4H5Ні2+Ch2N2 → C5H4N4
C5H4N4+H3Ні → 3-амінопіразін-2-один
2. Зменшення 3-амінопіразину-2-один:
Зменшуючи 3-амінопіразин-2-один з каталізатором (наприклад, порошковим порошком або залізною солі), група кетону зводиться до групи алкоголю для отримання 3-амінопіразину-2-олу.
Хімічне рівняння:
3-амінопіразин-2-один+каталізатор+год2→ 3-амінопіразин-2-OL
3. Підкислений 3-амінопіразин-2-ол:
Підкисіть 3-амінопіразин-2-олу з концентрованою сірчаною кислотою для отримання APCA.
Хімічне рівняння:
3-амінопіразин-2-ол+год2O4S → C5H5N3O2
Короткий крок та відповідне хімічне рівняння для загального методу хімічного синтезу APCA:
1. Синтез 3-амінопіразину:
У цьому методі синтезу піразин спочатку реагує з діетил-малонатом для отримання ацетильованого 3-амінопіразину. Далі ацетильні групи видаляються через реакцію гідролізу, каталізовану лужним, для отримання 3-амінопіразину.
Хімічне рівняння:
C4H4N2+C7H12O4→ Ацетильований 3-амінопіразин
Ацетильований 3-амінопіразин+NaOH/H2O → 3-амінопіразин
2. Гідроксильований 3-амінопіразин:
Реагувати 3-амінопіразин із надлишком перекису водню (H2O2) за відповідних умов гідроксилювання для отримання 3-амінопіразину-2-один.
Хімічне рівняння:
3-амінопіразин+год2O2→ 3-амінопіразин 2-один
3. Зменшення 3-амінопіразину-2-один:
Виконайте реакцію на відновлення між 3-амінопіразином-2-одном та каталізатором (наприклад, залізою солі) для зменшення кетонової групи до алкогольної групи, що призводить до 3-амінопіразин-2-олу.
Хімічне рівняння:
3-амінопіразин-2-один+каталізатор+год2→ 3-амінопіразин-2-OL
4. Підкислений 3-амінопіразин-2-OL:
Підкислити 3-амінопіразин-2-олу з концентрованою сірчаною кислотою для отримання3-амінопіразин-2-карбонова кислота.
Хімічне рівняння:
3-амінопіразин-2-OL+концентрована сірчана кислота → C5H5N3O2
Механізм взаємодії між кольоровими центрами 3-APCA та NV
Зв'язок між кольоровими центрами 3-APCA та NV може бути досягнуто за допомогою різних механізмів:
Магнітна муфта
Якщо молекула 3-APCA має непарну спін електронного електрона, його магнітна дипольна дипольна взаємодія з віджиманням Electron Color Color NV може бути виражена як H_DIP=μ 0/(4 π R3) [N_NV · S-APCA-3 (S-NV · R) (S-APCA · R)/R2] Вакуумна проникність. Ця взаємодія може спричинити невеликі зрушення в рівнях енергії спіну кольорових центрів NV (за шкалою Гц КГц), які можна виявити за допомогою мікрохвильової спектроскопії або флуоресценції.
Електрична дипольна муфта
Молекулярний дипольний момент 3-APCA (генерується за допомогою розподілу заряду аміно та карбоксильних груп) може взаємодіяти з електронною хмарою кольорових центрів NV, що призводить до різкого зсуву. Його гамільтоніан - h_stark =- d · e, де d - молекулярний дипольний момент, а E - електричне поле в кольоровому центрі NV. Цей ефект може бути використаний для регулювання оптичних властивостей або рівнів енергії віджимання кольорових центрів NV.
Взаємодія, спричинена фотографією
За лазерним збудженням 3-APCA флуоресценція або непроменева передача енергії, що генерується за допомогою його електронних переходів, може впливати на динаміку збудженого стану кольорових центрів NV, тим самим змінюючи сигнал зчитування флуоресценції.
Проектування та оптимізація схеми з'єднання
Експериментальна установка та підготовка зразків
Для досягнення з'єднання між 3-APCA та NV кольорових центрів<10 nm). The specific steps are as follows:
Діамантова обробка поверхні
Для видалення поверхневих забруднюючих речовин використовується очищення кисневої плазми або кислотна обробка з подальшим припиненням водню або модифікацією поверхні для посилення хімічної адсорбції 3-APCA.
3-APCA самозбір
Занесіть зразок алмазу в розчин 3-APCA (наприклад, етанол або водний розчин, концентрація 1-10 мм) та досягнення молекулярної самозбірки через електростатичні сили або ковалентні зв’язки (наприклад, реакція між аміногрупами та карбоксильними групами на поверхню алмазу).
Характеристика та перевірка
Використовуйте атомну силу мікроскопію (AFM) або рентгенівську фотоелектронну спектроскопію (XPS) для підтвердження покриття та орієнтації 3-APCA на поверхні алмазу; Виявляйте, чи змінилися оптичні властивості кольорових центрів NV за допомогою флуоресцентної спектроскопії.
Стратегія оптимізації для ефективності з'єднання
На ефективність зв'язку впливає різні фактори, включаючи молекулярне відстань, орієнтацію, температуру навколишнього середовища та зовнішні поля. Стратегія оптимізації така:
Контроль відстані
Регулюючи концентрацію розчину 3-APCA або модифікуючи алмазну поверхню для скорочення відстані між молекулами та кольоровими центрами NV. Наприклад, введення молекул, що пов'язують (наприклад, алкільні ланцюги), може збільшити шорсткість поверхні та сприяти 3-APCA для наближення до кольорового центру NV.
Регулювання орієнтації
Конструкція хімічних модифікацій 3-APCA (наприклад, заміни аміногруп аміногруп на орієнтаційні групи) або застосовують зовнішнє електричне поле для вирівнювання молекулярного дипольного моменту або осі спіну з осі симетрії кольорового центру NV, максимізуючи міцність на з'єднання.
Температура та поле регулювання
Зниження температури може зменшити тепловий шум і продовжити час когерентності когерентності когерентності кольорових центрів; Застосування зовнішнього магнітного поля може регулювати рівень енергії спіну в кольорових центрах NV та оптимізувати резонансні умови за допомогою 3-APCA.
Популярні Мітки: 3-амінопіразин-2-карбонова кислота CAS 5424-01-1, постачальники, виробники, фабрика, оптова торгівля, купівля, ціна, масова, для продажу