4-Амінотетрагідрофуранє важливою насиченою азот{0}}кисневмісною гетероциклічною сполукою. Його молекулярну структуру можна розглядати як атом водню в тетрагідрофурановому кільці (шести-членному оксиген-кільці), заміненому аміногрупою (-NH₂). Ця сполука має стабільність циклічного ефіру та реакційну здатність первинного аміну, представлена у вигляді безбарвної або блідо-жовтої рідини з певною лужністю та здатна утворювати солі з кислотами. Будучи ключовим хіральним синтетичним будівельним блоком і фармацевтичним проміжним продуктом, його унікальна жорстка циклічна структура та співіснування аміногрупи та кисневого ефірного зв’язку роблять його дуже важливим у дизайні молекули лікарських засобів, особливо в побудові складних молекулярних каркасів зі специфічною біологічною активністю, відіграючи незамінну роль у шляхах синтезу азот{7}}вмісних гетероциклічних препаратів і природних продуктів.
|
|
|
|
Хімічна формула |
C5H11NO |
|
Точна маса |
101 |
|
Молекулярна маса |
101 |
|
m/z |
101 (100.0%), 102 (5.4%) |
|
Елементний аналіз |
C, 59.37; H, 10.96; N, 13.85; O, 15.82 |
4-Амінотетрагідропіранє важливою органічною сполукою з різноманітним використанням.
1. Синтетичні пептидні та білкові препарати:
Як ключовий будівельний блок для синтезу пептидних і білкових ліків, 4-амінотетрагідропіран широко використовується в дизайні та синтезі ліків. Його можна використовувати для синтезу ліків зі специфічною структурою та функціями, включаючи антибіотики, вакцини, фактори росту, нейромедіатори тощо. Ці ліки можна використовувати для лікування різних захворювань, таких як рак, неврологічні захворювання, метаболічні захворювання тощо.
2. Вивчення структури білка: шляхом введення 4-амінотетрагідропірану в білки структура і властивості білків можуть бути змінені, що впливає на їх біологічну функцію та активність. Ця технологія знайшла широке застосування при вивченні структури та кінетичних процесів різних білків.
3. Синтез флуоресцентних зондів: 4-амінотетрагідропіран можна використовувати для синтезу флуоресцентних зондів, які можна використовувати для виявлення малих молекул і білків у біологічних системах, а також для вивчення їх локалізації, взаємодії та кінетичних процесів. Флуоресцентні зонди є одним із широко використовуваних інструментів у біології та медицині, які можна використовувати для візуалізації клітин і дослідження трасування для вивчення біологічних процесів клітин і тканин.
4. Синтетичні пестициди та гербіциди: 4-амінотетрагідропіран можна використовувати як блок для синтезу циклічних структур у різних молекулах пестицидів та гербіцидів. Ці пестициди та гербіциди можна використовувати для боротьби з хворобами рослин, шкідниками та бур’янами, покращуючи врожайність та якість сільськогосподарських культур.
5. Синтетичні полімерні матеріали: 4-амінотетрагідропіран можна використовувати для синтезу полімерних матеріалів, які мають відмінні характеристики та унікальні застосування. Наприклад, його можна використовувати для приготування гідрогелів, полімерів, наноматеріалів тощо. Ці матеріали мають широкі перспективи застосування в носіях ліків, біомедичних застосуваннях, науці про навколишнє середовище та інших галузях.
6. Синтетичні спеції та приправи: 4-амінотетрагідропіран можна використовувати для синтезу спецій і приправ, таких як піразин, тіазол тощо. Ці сполуки мають сильний аромат і смак і можуть використовуватися для приправ і посилення аромату в харчових продуктах, напоях, тютюні та інших сферах.
7. Хімічний проміжний продукт: 4-амінотетрагідропіран можна використовувати як хімічний проміжний продукт для синтезу інших органічних сполук. Наприклад, його можна використовувати для приготування антидепресантів, противірусних засобів, інсектицидів, барвників тощо. Ці сполуки мають специфічні хімічні властивості та застосування.
Нижче наведено детальний опис трьох методів синтезу4-Амінотетрагідропіран:
1. Метод захисту гідроксилу:
4-OH-THP + NaH → 4-H-THP + NaOH
4-H-THP + O2→ 4-COOH-THP + OH-
4-COOH-THP + NH2R → NH2THP + COOH-R
(1) Синтез трифенілметилтетрагідропіранолу (Tr-THP-OH):
У безводних і низьких температурах (0 градусів) гідроксильна група тетрагідропірану (THP) захищена, як правило, за допомогою трифенілметильної захисної групи (Tr), щоб синтезувати трифенілметилтетрагідропіранол (Tr-THP-OH). Конкретні етапи: додавання безводного трифенілхлорметану та органічних основ (таких як NaH, NaNH2 тощо) до тетрагідропірану, перемішування при 0 градусах протягом кількох годин для отримання трифенілметилтетрагідропіранового спирту.
(2) Видалення трифенілметилу:
Додайте сильні кислоти (такі як HCl, TFA тощо) до трифенілметилтетрагідропіранолу для реакції видалення трифенілметилу з утворенням 4-гідрокситетрагідропіранолу.
(3) Окислювальні гідроксильні та відновні карбоксильні групи:
Отриманий 4-гідрокситетрагідропіран окислюють до карбоксильних груп за допомогою окислювачів, таких як KMnO4, mCPBA тощо, а потім відновлюють до аміногруп за допомогою відновників, таких як NaBH4, DIBAL тощо, з отриманням 4-амінотетрагідропірану.
2. Метод захисту від амінокислот:
4-OH-THP + HCl → 4-Cl-THP + H2O
4-Cl THP + O2→ 4-COOH THP + Cl2
4-COOH-THP + NH2R → NH2THP + COOH-R
(1) Синтез діетоксиметантетрагідропіранолу (DEM-THP-OH):
У безводних умовах і при низькій температурі (0 градусів) аміногрупа тетрагідропірану захищена, зазвичай використовуючи діетилоксиметан як захисну групу для синтезу діетилоксиметантетрагідропіранолу (DEM-THP-OH). Конкретні етапи: додавання безводного діетоксиметану та органічних основ (таких як NaH, NaNH2 тощо) до тетрагідропірану, перемішування при 0 градусах протягом кількох годин для отримання діетоксиметан тетрагідропіранового спирту.
(2) Видалення діетоксиметану:
Додайте сильні кислоти (такі як HCl, TFA тощо) до діетилоксиметантетрагідропіранолу для реакції видалення діетилоксиметану з утворенням 4-гідрокситетрагідропіранолу.
(3) Окислювальні гідроксильні та відновні карбоксильні групи:
Отриманий 4-гідрокситетрагідропіран окислюють до карбоксильних груп за допомогою окислювачів, таких як KMnO4, mCPBA тощо, а потім відновлюють до аміногруп за допомогою відновників, таких як NaBH4, DIBAL тощо, з отриманням 4-амінотетрагідропірану.
3. Метод циклічних сполук:
CbzOH + H+→ CbzH + OH-
CbzH + O2→ CbzCOOH + OH-
CbzCOOH + NH2R → NH2Cbz + COOH-R
(1) Синтез циклічних сполук: по-перше, синтезуйте циклічні сполуки, такі як циклобутанон (Cbz), і реагуйте з 4-гідрокситетрагідропіраном, щоб отримати циклобутанонтетрагідропіранол (Cbz THP OH). Конкретні стадії полягають у взаємодії циклобутанону з безводним тетрагідропіраном під дією органічної основи з отриманням циклобутанонтетрагідропіранового спирту.
(2) Видалення Cbz: додавання сильних кислот (таких як HCl, TFA тощо) до циклобутанонтетрагідропіранолу для реакції видалення Cbz для отримання 4-амінотетрагідропіранолу.
(3) Дезамінування: отриманий 4-амінотетрагідропіран окислюють до карбоксильних груп за допомогою окислювачів, таких як KMnO4, mCPBA тощо, а потім відновлюють до аміногруп за допомогою відновників, таких як NaBH4, DIBAL тощо, для отримання4-Амінотетрагідропіран.
Який потенційний вплив цієї сполуки на навколишнє середовище?
Займистість і ризик пожежі
- Ця сполука є легкозаймистою органічною сполукою, яка може спричинити пожежу при неправильному зберіганні або поводженні.
- Дим і продукти згоряння, що утворюються під час пожежі, можуть спричинити забруднення навколишнього середовища, включаючи забруднення повітря та ґрунту.
Токсичність для водних організмів
- Хоча конкретні дані про токсичність не були оприлюднені, багато органічних сполук можуть мати токсичну дію на водні організми.
- Якщо сполука потрапляє у водойми, це може мати негативний вплив на водні екосистеми.
Забруднення грунту
- Якщо суміш витікає або виливається в ґрунт, вона може просочитися в ґрунт і вплинути на якість ґрунту.
- Забруднення ґрунту може перешкоджати росту рослин, тим самим впливаючи на баланс усієї екосистеми.
Чи може ця сполука розкладатися в природному середовищі?
- Екологічно чистий метод синтезу: у дослідженні синтезу сполуки було згадано, що у зв’язку зі збільшенням уваги до стійкості використання води як розчинника або співрозчинника стало одним із головних викликів екологічної хімії, оскільки вода є найбільш екологічно чистим середовищем. Це вказує на те, що вчені шукають більш безпечні для навколишнього середовища методи його синтезу, які можуть включати покращення атомної економії реакції, зменшення утворення відходів і розробку реакцій, які можна проводити у водній фазі, що може допомогти зменшити вплив на навколишнє середовище.
- Біологічна активність. Встановлено, що ця сполука та її похідні мають різні біологічні властивості в природі, зокрема проти-пухлинні, протиалергічні, антибактеріальні та інші властивості. Ці біологічні дії вказують на те, що сполука та її похідні можуть мати певний потенціал біодеградації в природному середовищі, оскільки вони можуть взаємодіяти з біомолекулами, такими як ДНК.
- Тетрагідропіранове кільце в ринкових ліках: ця сполука є однією з найпоширеніших тривимірних кільцевих систем у комерційно доступних ліках, що вказує на їх стабільність і біосумісність in vivo. Це може означати, що для його розкладання в природному середовищі можуть знадобитися спеціальні біологічні або хімічні процеси.
У яких конкретних середовищах ця сполука більш схильна до розкладання?
Розкладання у водному середовищі
Дослідження показали, що у водному середовищі, особливо в методах багато{0}}компонентного синтезу за допомогою ультразвуку, ефективність синтезу цієї сполуки та її похідних є відносно високою. Це вказує на те, що у водному середовищі, особливо за допомогою ультразвуку, сполука та її похідні можуть легше розкладатися або синтезуватися.
Метод зеленого синтезу
Шукаючи більш безпечні для навколишнього середовища методи синтезу, дослідники досліджували його синтез у чистій воді, що може дати підказки для розуміння поведінки його розкладання в природному середовищі. Ці методи зеленого синтезу можуть передбачати використання води як розчинника, що може сприяти розкладанню сполуки у водному середовищі.
Ультразвуковий синтез
Ультразвукові хвилі використовуються як джерело енергії для активації реакцій, що може мати позитивний вплив на їх розкладання або синтез. У методі багато-компонентного синтезу за допомогою ультразвуку реакція здійснюється в чистій воді, а час реакції коротший, що може означати, що за певних умов розкладання або синтез сполуки є ефективнішим.
Від натуральних продуктів до сучасного дизайну ліків
4-Амінотетрагідропіранце азот{0}}вмісна гетероциклічна сполука. Його хімічна структура поєднує в собі гнучкість піранового кільця з реакційною здатністю функціональної аміногрупи, служачи вирішальним мостом, що з’єднує натуральні продукти та сучасний дизайн ліків. Від піранового скелета, отриманого з природних вуглеводів, до синтезу проміжних продуктів протипухлинних препаратів, ця молекула демонструє повний ланцюжок створення вартості від базової хімії до клінічної трансформації.
Скелети Пірана в природних продуктах: походження біологічної активності
Піранове кільце — це широко поширена шести{0}}членна оксиген-вмісна гетероциклічна структура в природі, яка утворює основний скелет вуглеводів, поліефірних антибіотиків і морських токсинів. Наприклад, усі моносахариди, такі як глюкоза та фруктоза, містять піранові кільцеві структури, а стереоконфігурація їхніх гідроксильних груп визначає біологічні властивості цукрів. У сфері антибіотиків поліефірні антибіотики, такі як монензин, утворюють структуру іонного носія через чергування піранових кілець і ефірних зв’язків, які можуть специфічно зв’язуватися з іонами калію та порушувати мембранний потенціал бактеріальних клітин, демонструючи потужну антибактеріальну активність.
Серед морських натуральних продуктів модифікація піранових кілець більш різноманітна. Сполуки типу піролідоміцину, отримані з губок, утворюють унікальні молекулярні топології шляхом кополімеризації піранових і пірольних кілець, демонструючи проти-пухлинну та проти-вірусну активність. Структурні характеристики цих натуральних продуктів є джерелом натхнення для розробки ліків: зберігаючи гнучкість піранового кільця та вводячи функціональні групи, можна розробити цільові молекули ліків.
Прорив у синтезі 4-амінотетрагідропірану: від лабораторії до індустріалізації
Традиційні методи синтезу обмежені умовами реакції та проблемами виходу. Наприклад, реакція відновлення амідування з використанням тетрагідропіран-4-кетону як сировини вимагає використання водню під високим тиском і реній-нікелевих каталізаторів, що створює ризики для безпеки; тоді як реакція конденсації за участю ацетату амонію призводить до недостатньої чистоти продукту через низьку ефективність адсорбції молекулярних сит.
Композитна каталітична система Cu-Mo/TS-1, про яку повідомлялося у 2024 році, досягла прориву: завдяки синергічному каталізу сульфату міді та молібдату амонію реакція тетрагідропіран-4-спирту з аміачною водою при 60 градусах протягом 5 годин може давати продукт із чистотою 99,4% і виходом 91,2%. Промислове значення цього методу полягає в:
Легкі умови:Уникайте використання водню під високим{0}}тиском, щоб зменшити витрати на обладнання;
Висока вибірковість:Композитний каталізатор пригнічує побічні реакції та зменшує утворення ізомерів;
Стійкість:Поліетиленгліколь-200 може бути перероблений як розчинник, що відповідає принципам екологічної хімії.
Основні застосування в сучасному дизайні ліків
Розробка протипухлинних препаратів
Аміногрупа 4-амінотетрагідропірану може брати участь в утворенні амідних зв’язків, конструюючи аналоги пептиду з біологічною активністю. Наприклад, у дизайні інгібіторів протеасоми жорстка структура піранового кільця імітує конформацію волоті пептидного ланцюга, підвищуючи здатність молекули зв’язуватися з активним центром протеасоми. Доклінічні дослідження показали, що сполуки з таким скелетом виявляють наномолярну інгібіторну активність проти клітинних ліній множинної мієломи, а механізм їх дії полягає в блокуванні шляху деградації білка, опосередкованого протеасомою.
Оптимізація протимікробних препаратів
Щоб задовольнити потреби в лікуванні -резистентних бактерій, дослідники включили 4-амінотетрагідропіран у структуру -лактамних антибіотиків. Атом кисню ефіру в пірановому кільці може імітувати природну конформацію субстрату пеніцилін-зв’язуючого білка (PBP), тоді як аміногрупа посилює спорідненість з активним центром PBP через водневий зв’язок. Модифікований антибіотик досягав мінімальної інгібуючої концентрації (МІК) 0,125 мкг/мл проти метицилін-резистентного золотистого стафілокока (MRSA), що було у 8 разів вище, ніж у традиційних препаратів.
Інновації в системах доставки ліків
Ліпофільна природа цієї сполуки робить її ідеальним носієм для розробки проліків. Поєднуючи проти-протипухлинні препарати з похідною карбонової кислоти 4-амінотетрагідропірану, можна значно покращити проникність мембрани препарату. Наприклад, накопичення проліків ефіру паклітаксел-пірану в тканинах пухлини в 3,2 рази вище, ніж у вихідного препарату. Механізм включає цілеспрямоване вивільнення, викликане естеразою, і посилене поглинання клітиною, опосередковане пірановим кільцем.
Майбутні перспективи: від молекулярних інструментів до прецизійної медицини
Завдяки інтеграції комп’ютерної хімії та синтетичної біології сфера застосування 4-амінотетрагідропірану розширюється. Платформа віртуального скринінгу на основі глибокого навчання визначила спосіб зв’язування цього скелета з основною протеазою SARS-CoV-2, забезпечивши новий напрямок для розробки противірусних препаратів. Крім того, дріжджова клітинна фабрика, побудована за технологією CRISPR-Cas9, може досягти біосинтезу 4-амінотетрагідропірану з глюкози, ще більше знижуючи витрати на виробництво та сприяючи персоналізованому виробництву ліків.
Від структурних одиниць природних цукрів до активного ядра протиракових препаратів, хімічна подорож 4-амінотетрагідропірану є прикладом хімічної філософії «структура визначає функцію». Завдяки проривам у міждисциплінарних технологіях ця молекула й надалі відіграватиме вирішальну роль в інноваціях у ліках, пропонуючи більше рішень для здоров’я людини.
Популярні Мітки: 4-амінотетрагідропіран кас 38041-19-9, постачальники, виробники, завод, опт, купити, ціна, оптом, продаж